INFILTRAÇÃO DE ÁGUA NO SOLO EM DIFERENTES CONDIÇÕES DE MANEJO E SUA IMPLICAÇÃO NO MANEJO DAS BACIAS HIDROGRÁFICAS 1 Ezequiel Tofolli, Felipe Speltz, Gilvanei Candiotto, Kathielen Pilonetto, Nilson Marcos Balin, Maurício de Souza, Raquel Rossi Ribeiro, Taciana Frigotto. INTRODUÇÃO As áreas de produção no Brasil apresentam cenário ecológico nítido e variados contrastes, constituindo um mosaico rico de ambientes, onde vários estratos naturais podem ser identificados, por meio de diferenciações climáticas, edáficas, fisiográficas, bióticas de uso sócio- econômico da terra. Nesse contexto, a conservação do solo é entendida como uma relação harmoniosa entre a produção e a conservação dos recursos edáficos e hídricos. O conjunto de práticas conservacionistas tem como objetivos fundamentais manter e instaurar um processo de restauração da biodiversidade (vegetal e animal), otimizar as condições de desenvolvimento vegetal, reduzir a exposição do solo e preservar os recursos hídricos (GONÇALVES, 2002). O solo é um meio poroso e heterogêneo, cujas propriedades podem ser alteradas com o tempo e conforme o sistema de manejo praticado. O potencial de erosão de um solo está diretamente relacionado à dinâmica de processos hidrológicos dentro da bacia hidrográfica. A redução da ação desses processos ocorre com a modificação ou remoção da vegetação nativa e o cultivo do solo (CARDURO e DORFMAN, 1988). O grau de absorção de água de um solo está diretamente relacionado com a intensidade da chuva, a declividade do terreno, a existência de obstáculos ao caminhamento da enxurrada sobre o solo (cobertura vegetal) e a capacidade de infiltração do solo (dependente das suas condições estruturais, textura, porosidade, conteúdo de matéria orgânica, porosidade, umidade e atividade biológica) (CARDURO e DORFMAN, 1988). Segundo Sobrinho et al (2003) a infiltração é o processo pelo qual a água penetra no perfil do solo. Em um primeiro instante deu valor é elevado, e diminui com o tempo, até se tornar constante no momento em que o solo fica saturado. Assim em condições de chuvas constantes ou freqüentes irrigações, a taxa de infiltração vai se aproximar de um valor mínimo e constante, conhecido também como taxa de infiltração básica (TIB). Bertol et al (2001) destacam que em solos intensamente cultivados o surgimento de camadas compactadas diminui o volume de poros ocupados pelo ar e o aumento da retenção de água. Os autores observaram ainda que com a diminuição das taxas de infiltração de água no solo houve um aumento das taxas de escoamento superficial e erosão. O preparo do solo exerce um efeito temporário ao deixar o solo solto, aumentando a infiltração. Entretanto, se a superfície não estiver protegida com 1 Relatório 1 apresentado a disciplina de Manejo de Bacias Hidrográficas, ministrada pelo professor Dr. Evandro Martin Brandelero.
vegetação ou cobertura morta, a chuva e o vento, atuando na superfície do solo, reduzem a taxa de infiltração (PANACHUKI, 2000) De acordo com Cogo et al. (2003), a cobertura do solo proporcionada por resíduos culturais deixados na superfície do mesmo tem ação direta e efetiva na redução da erosão hídrica. Isso se relaciona à dissipação da energia cinética das gotas de chuva, a qual diminui a desagregação das partículas do solo e o selamento superficial aumentando a infiltração de água. Sobrinho et al. (2003) em um estudo sobre infiltração de água em solo cultivado sob diferentes sistemas de manejo e rotação de culturas, obteve como conclusão que o sistema plantio direto proporcionou valores de taxa de infiltração estável de água no solo superiores aos do preparo convencional e, entre os tratamentos estudados, a sucessão soja-aveia ofereceu o maior valor de taxa de infiltração final. Assim, o presente trabalho teve por objetivo avaliar a infiltração de água no solo em diferentes condições de manejo e suas implicações no manejo das bacias hidrográficas, prática essa realizada em aula prática da disciplina de Manejo de Bacias Hidrográficas, ministrada pelo professor Dr. Evandro Martin Brandelero, à turma do 8 período de Engenharia Florestal da UTFPR- Câmpus Dois Vizinhos- PR. MATERIAIS E MÉTODOS A prática foi desenvolvida na Universidade Tecnológica Federal do Paraná Câmpus Dois Vizinhos, sendo ministrada pelo professor Dr. Evandro Martin Brandelero. O clima característico da região é o Cfa, subtropical com chuvas bem distribuídas durante o ano e verões quentes. A região registra temperaturas médias anuais de 19 C e pluviosidade média de 2025 mm anuais (IAPAR, 2008). Os ensaios foram realizados em três áreas distintas na fazenda experimental da UTFPR- Câmpus Dois Vizinhos, sendo uma área de reflorestamento de pinus, área de reflorestamento de eucalipto e área de plantio convencional. Para realização dos ensaios utilizou-se os seguintes materiais: Um conjunto de anéis concêntricos, uma régua graduada, prancheta, caneta, calculadora, cronômetro (celular), dois baldes de 10L. Para a avaliação da infiltração de água no solo, utilizou-se os seguintes procedimentos: 1 Passo: Fixar os anéis concêntricos no solo a 10 centímetros de profundidade; 2 Passo: Fixar a régua na haste de ferro no interior do anel menor, e na posição vertical; 3 Passo: Acomodar os baldes com água próximo aos anéis para abastecimento; 4 Passo: Aplicar a lâmina de água no intervalo de tempo estipulado, conforme os intervalos estipulados de tempo (5 minutos até 20 minutos), seguido de anotações em planilha 2. O intervalo de tempo de 5 minutos foi definido em função da baixa taxa de infiltração encontrado nesse sistema de cultivo. A avaliação foi feita até os 2 Fonte dos passos: roteiro da aula prática 1- prof. Evandro M. Brandelero
20 minutos apenas, porque mesmo com o transcorrer do tempo a taxa de infiltração não mudou. Figura 1 - Anéis concêntricos em avaliação de infiltração de agua no solo em UTFPR-DV 2012. A análise dos dados foi realizada com auxílio do software Excel Microsoft 2012, sendo elaborados gráficos utilizando o modelo polinomial de grau 3, e tabelas correspondentes aos dados coletados em campo. RESULTADOS E DISCUSSÃO Analisando os dados dos três sistemas de cultivo, pode-se dizer que na área agrícola, que estava com cultura de aveia já dessecada, ouve menor infiltração com 1.4 cm, e baixa velocidade de infiltração comparada as outras áreas, estabilizando a infiltração em pequeno período de tempo. Isto pode ter ocorrido devido alta umidade que apresentava no solo, por ter precipitado no dia anterior a aplicação do experimento, outros fatores que podem ter contribuído a baixa infiltração é a falta de cobertura no solo, plantas com raízes profundas que estivessem fazendo consumo da água, a passagem de máquinas agrícolas, revolvendo o mesmo, e ocasionando maior compactação, e menor porosidade do solo, observado nas Figuras 2 e 3. Reed (1979), em solos argilosos na Inglaterra, demonstrou que a capacidade de armazenamento na microtopografia da superfície do terreno, diminui de 5 a 7 mm antes do cultivo, para 3 mm, depois da operações com maquinas agrícolas, após o cultivo. Esse fator também pode ter contribuído no processo de compactação do solo, dificultando assim a infiltração da água na área de cultivo convencional, e favorecendo o escorrimento superficial. A velocidade de infiltração para a área de semeadura direta foi a menor comparado as outras áreas do experimento, nota-se que para todos os gráficos de velocidade de infiltração ocorreu uma curva semelhante, onde nos primeiros minutos ocorreu maior infiltração de água consequentemente a velocidade de infiltração inicial foi alta, no decorrer do tempo em solos com menor grau de infiltração a velocidade diminuiu gradualmente estabilizando a infiltração. A palhada de aveia serve como proteção, retendo a umidade no solo, também pelo solo apresentar visualmente desestruturado e sem presença de macro e micro poro. Estes fatores influenciam e dificultam a infiltração de água no solo, onde em períodos de chuva ocorrerá lixiviação superficial do solo, se o terreno não apresentar curvas de desnível o solo lixiviado vai parar no rio ocasionando eutrofização.
Figura 2 - Velocidade de infiltração na área de semeadura direta. Figura 3 - infiltração na área de semeadura direta. No sistema de cultivo de pinus teve infiltração média e velocidade de infiltração média, comparando com o sistema de cultivo de culturas anuais e eucalipto. Este valor deu-se devido o pinus ter menor consumo de água que o eucalipto, onde o pinus apresenta um menor dossel e grande quantidade de serapilheira ajudando na manutenção de água no solo, contudo os agregados do solo estavam mais formados comparando com o solo de culturas anuais, esta variável contribuiu na infiltração de água no solo, conforme as Figuras 4 e 5.
Figura 4 - Gráfico da velocidade de infiltração na área de Pinus. Figura 5 - gráfico de infiltração da área de Pinus. Em um estudo realizado por Rodrigues et al, 2006 em verificação a taxa de infiltração em comparativo com algumas áreas, verificou que a área em regeneração, Pinus, braquiaria e o solo exposto se diferenciaram da área de cerrado e apresentaram menores velocidades de infiltração de água, devido a menor macroporosidade e maior densidade do solo. Uma justificativa para isso é pelo fato de ocorrer uma redução do volume de poros, mais observados em macroporos, implicando principalmente nos incrementos ligados ao solo a penetração de raízes. No sistema de cultivo de eucalipto ouve maior infiltração e velocidade média de infiltração, comparando com os demais tratamentos. Este resultado deu-se devido o solo apresentar mais agregados de partículas, e por apresentar alta quantidade de serapilheira, o que contribui no armazenamento de água no solo. Com estes aspectos da cultura, a infiltração será intensa diminuindo o escoamento superficial.
Figura 6 - Gráfico da velocidade de infiltração na área de Eucalipto. Figura 7 - Gráfico de infiltração na área de Eucalipto. Segundo Mendonça (2001) a infiltração é maior em áreas de floresta preservada que em áreas de vegetação antropizada. A serapilheira e a matéria orgânica acima do solo diminuem o impacto das gotas de chuva, e mantém uma elevada capacidade de infiltração, dificultando a ocorrência de erosão em áreas não alteradas. Além do mais, as raízes das árvores ajudam a manter o solo coeso, reduzindo o transporte de sedimentos por enxurradas mesmo em áreas de grande declividade. Na Figura 8 encontra-se os torrões de cada área, sendo o torrão do lado esquerdo da área de eucalipto, o do meio do pinus e da direita da semeadura direta. O torrão da área de eucalipto (A) está visivelmente com os agregados bem definidos, devido à ciclagem de nutrientes, atividade biológica e a ação das raízes, explicando assim a grande infiltração e a teoria de que um solo bem estruturado infiltra mais que um solo desestruturado. O torrão da área de pinus (B) está com algumas raízes, os agregados estão menos estruturados do que o do eucalipto, isso ocorre porque apesar do plantio de pinus formar uma boa cobertura, um coxão de acículas, estas
acículas demoram muito a se decompor por não possui uma boa relação C/N (carbono/nitrogênio) o que os microrganismos necessitam para decompor a matéria orgânica, com isso a atividade biológica é baixa, o que é importante para a estruturação do solo. O torrão da área de plantio convencional (C) está desestruturado, devido ao preparo intensivo do solo, com isso ocorre maior escorrimento superficial de solo, compactação e menor infiltração. A B C Figura 8 - Amostra de agregado das áreas do experimento, sendo: A, fragmento de solo da área do eucalipto; B, fragmento de solo da área pinus. C, fragmento de solo da área de plantio convencional. O grau de agregação do solo é outro fator que afeta a infiltração. Se as partículas mais finas são bem agregadas, os espaços porosos entre elas são maiores, proporcionando maior velocidade de infiltração (Bertoni, 1990). Baixas taxas de infiltração de água no solo, segundo Schneider et al. (2003), ocorrem onde há redução no volume de poros, especialmente de macroporos, o que pode influenciar no aumento da resistência do solo à penetração de raízes. CONCLUSÃO Constatou-se que o solo que apresentou maior capacidade de infiltração de água foi a área de Eucalipto, devido a sua melhor estrutura física. A área de plantio convencional apresentou menor infiltração devido a sua compactação, selamento superficial, maior umidade no solo Recomenda-se práticas de manejo conservacionista que melhorem as condições físicas do solo na área de plantio convencional, como cobertura vegetal, favorecendo a infiltração de água, e assim melhorando o desenvolvimento das plantas que vierem a serem implantadas no local. A pratica é fácil implantação e apresenta resultados interessantes, ideal para demonstrar para a comunidade o quanto o sistema de cultivo influencia na infiltração de água no solo.
REFERÊNCIAS BERTOL, I.; BEUTLER, J.F.; LEITE, D.; BATISTELA, O. Propriedades físicas de um cambissolo húmico afetadas pelo tipo de manejo do solo. Scientia Agrícola, Piracicaba, v.58, n.3, p.555-560, 2001. BERTONI José. Conservação do solo. Icone, São Paulo, 1990. CARDURO, F.A.; DORFMAN, R. Manual de ensaios de laboratório e campo para irrigação e drenagem. Brasília, PRONI/MA, 1988. COGO, N.P.; LEVIENS, R.. SCHWARZ. R.A. Perdas de solo e água por erosão hídrica influenciadas por métodos de preparo, classes de declive e níveis de fertilidade do solo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v.27, p.743-753, 2003. GONÇALVES, J.L.M. de.; STAPE, J.L. Conservação e cultivo de solos para plantações florestais. Piracicaba: IPEF, 2002. 498 p. INSTITUTO AGRONÔMICO DO PARANÁ- IAPAR. Sistema de Monitoramento Agroclimático do Paraná. Disponível em: www. iapar.br. Acesso em 13 de outubro de 2012. MENDONÇA, L.A.R. Recursos hídricos da Chapada do Araripe.Tese Doutorado - Centro de Tecnologia da Universidade Federal do Ceará, Fortaleza. 193 p 200. PANACHUKI, E. Infiltração de água no solo e erosão hídrica, sob chuva simulada, em sistema de integração agricultura-pecuária. Dissertação (Mestrado em Agronomia) - Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Dourados, 2000. REED, A.H Accelerated erosion off arable soils in the United Kingdom by rainfall and runoff. Outlook on agriculture, 10, 1, 41-48, 1979. RODRIGUES, Graciela B. MALTONI, Kátia L. CASSIOLATO, Ana Maria R. Dinâmica da regeneração do subsolo de áreas degradadas dentro do bioma Cerrado. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental v.11, n.1, p.73 80, 2007.
Schneider, J.; Soler, M. A.; Baretta, D.; Leite, D.; Mafra, A. L.; Nagaoka, A. N. Taxa de infiltração e resistência ao penetrômetro em semeadura direita com diferentes profundidades de sulcamento. In: Congresso Brasileiro de Ciência do Solo, 29, 2003, Ribeirão Preto. Anais Ribeirão Preto: UNESP, 2003. CD- Rom. SOBRINHO, T.A.; VITORINO, A.C.T.; SOUZA, L.C.F.de; GONÇALVES, M.C.; CARVALHO, D.F. de. Infiltração de água no solo em sistemas de plantio direto e convencional. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Campina Grande, v.7, n.2, p.191-196, 2003.