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Comunicações Geológicas (2014) 101, Especial II, 601-604
IX CNG/2º CoGePLiP, Porto 2014
ISSN: 0873-948X; e-ISSN: 1647-581X
Potencial matricial e erosão no distrito de São Pedro da
Serra (Brasil)
Matric potential and erosion in São Pedro da Serra (Brasil)
A. V. F. A. Bertolino1*, I. L. P. Soares1, J. P. C. Queiroz2, L. J. S. Cunha3
Artigo Curto
Short Article
© 2014 LNEG – Laboratório Nacional de Geologia e Energia IP
Resumo: O manejo do solo traz modificações na sua estrutura natural e
promove uma série de transformações. O objetivo do trabalho é analisar o
potencial matricial da água do solo e a erosão em solos com diferentes
manejos: sem cobertura (SC) e sistema de pousio (PO). O estudo foi
realizado em São Pedro da Serra, distrito de Nova Friburgo/Rio de
Janeiro - Brasil. O monitoramento da sucção do solo foi realizado por
intermédio de blocos de matriz granular (GMS`s), nas profundidades de
15 e 30 cm, instalados em cada sistema. A erosão foi mensurada em cada
evento de chuva utilizando-se parcelas de erosão de 20 m2 e a
pluviosidade foi obtida pela precipitação diária (24 h), coletada por
pluviômetros e por uma estação automatizada MAWS. Os resultados
demonstram que o sistema SC possui valores de potenciais matriciais
superiores ao PO durante grande parte do período, se mantendo próximo
à saturação, demonstrando uma dificuldade de percolação da água dentro
da matriz do solo. Já o sistema PO possui variações constantes de
potenciais matriciais em todo o período analisado, demonstrando uma
drenagem eficiente quando comparado ao SC, mesmo nos períodos de
concentração de chuvas. Comprovou-se que o manejo de pousio (PO)
apresenta uma resposta mais eficiente na recarga e drenagem da água no
solo em relação ao sistema sem cobertura (SC), apresentando baixas
taxas de erosão ao longo do período monitorado.
Palavras-chave: Comportamento hidrológico, Manejo, Erosão.
Abstract: Soil management changes its natural structure and promotes a
series of transformations. The present work aims to analyze the water
matric potential and erosion on soils with different management:
uncovered soil system (USS) and fallow system (FS). The study was
carried out in São Pedro da Serra, a district of Nova Friburgo/Rio de
Janeiro - Brazil. Granular matrix sensors (GMS’s), installed in each
system, were used to monitor soil suction at depths of 15 cm and 30 cm.
Erosion was measured in each rainfall event using erosion plots of 20 m2,
and rainfall was determined by rain gauges and automated station
MAWS. Results demonstrate that the uncovered system has matric
potential values above the FS during most of the time, being close to
saturation, which indicates difficulty in water percolating within the soil
matrix. The FS, however, presented effective drainage when compared to
USS, even in rainfall concentrations periods. It was shown that the fallow
management (FS) provides a more efficient response in water recharge
and drainage than that of the uncovered soil system (USS) as it presented
low erosion rates during the monitoring period.
Keywords: Hydrological behavior, Soil management, Erosion.
1
Departamento de Geografia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro,
Campus FFP, São Gonçalo, RJ, Brasil. CEP 24435-005.
2Centro de Tecnologia Mineral, Av. Pedro Calmon 900, Cidade Universitária,
RJ, Brasil.
3Departamento de Geografia – Universidade de Coimbra – Portugal.
*Autor correspondente/Corresponding author: [email protected]
1. Introdução
O manejo do solo traz modificações na sua estrutura
natural e promove uma série de transformações.
Dependendo da técnica de preparo utilizada podem ocorrer
modificações que favoreçam e/ou tragam prejuízos para o
sistema. Essas mudanças podem resultar em alterações do
comportamento hidrológico, que por sua vez, podem
aumentar a erosão sobre uma determinada área.
O plantio convencional e o plantio tradicional
apresentam características distintas em relação às técnicas
utilizadas. O preparo convencional utiliza implementos
agrícolas que revolvem o solo e, de uma maneira geral,
causam diversas transformações na matriz. Estas
modificações podem resultar em aumento da compactação,
diminuição da infiltração e, por conseguinte aumento da
taxa de erosão. Tudo isto relacionado com as operações de
preparo do solo. Em contrapartida, o plantio tradicional
atua de forma a não causar perturbações no solo resultando
em um sistema mais conservacionista. Neste sistema não
há mobilização de solo e o resto do cultivo anterior é
incorporado lentamente. Esses pressupostos resultam em
condições mais adequadas para a sobrevivência dos
organismos: como temperaturas mais amenas, maior
conteúdo de água e matéria orgânica.
Diversas são as modificações causadas pelo plantio
convencional que podem estar associadas à pulverização
da camada arável e quebra dos agregados, à compactação
da camada de subsuperfície (Fernandes Medina, 1985),
diminuição do teor de umidade, alterações nas
características micromorfológicas (Usón & Poch, 2000) e
taxas elevadas de erosão (Shipitalo et al., 2000), entre
outras. Várias dessas modificações podem auxiliar nas
diferenciações do comportamento hidrológico dos solos,
bem como nos processos erosivos.
A importância da hidrologia nos processos de erosão e
a sua relação com o preparo do solo já vem sendo estudada
há muito tempo (Wischmeier, 1959; Wischmeier & Smith,
1958; Morgan, 1986). No entanto, o entendimento da
influência do manejo nos potencias matriciais da água no
solo e sua importância na recarga e descarga da matriz
ainda é pouco discutido.
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A. V. Bertolino et al. / Comunicações Geológicas (2014) 101, Especial II, 601-604
O estudo tem como objetivo principal avaliar o
comportamento de um CAMBISSOLO Háplico submetido
a diferentes técnicas de manejo e uso.
2. Características da área de estudo
A área de estudo localiza-se na bacia do rio São Pedro em
São Pedro da Serra, distrito de Nova Friburgo, na região
serrana do estado do Rio de Janeiro - Brasil.
A área está inserida na serra do Mar, pertencente a
Faixa Móvel Ribeira, que, estruturalmente, compreende
um complexo cinturão de dobramentos e empurrões de
trend NE-SW gerados na borda sul/sudeste do Cráton de
São Francisco a partir da colisão deste com outras placas
e/ou microplacas (Heilbron et al., 2004).
As principais classes de solo que ocorrem na área são
NEOSSOLOS
Litólicos,
inserido
em
relevo
montanhoso/escarpado,
LATOSSOLOS
VermelhoAmarelo e CAMBISSOLOS Háplicos (Carvalho Filho et
al., 2000).
3. Materiais e métodos
Para avaliar os valores de precipitação diária (intervalo de
24 h), foram instalados dois pluviômetros em uma área
sem cobertura vegetal (SC), com abertura de 100 mm de
diâmetro. Foi instalada também uma Estação
Automatizada Meteorológica THIES TLX-MET para fins
de comparação, responsável pela coleta de dados de
precipitação a cada 10 minutos.
O comportamento hidrológico foi monitorado através
de Blocos de Matriz Granular (GMS`s) (Shock, 2003) nas
profundidades de 15 e 30 cm em cada parcela, com uma
repetição para cada, na parte média da encosta com um
declive de 26%, bastante representativo na região.
A erosão foi mensurada diariamente em parcelas
experimentais de 10 X 2 m, totalizando 20 m2, instaladas
na porção média da encosta com declive de 26%. A erosão
foi monitorada em duas parcelas com manejos distintos: a)
parcela sem cobertura (SC) e b) parcela com pousio (PO).
De modo a complementar o monitoramento
hidrológico e erosivo, foram coletados blocos
indeformados utilizando-se caixas do tipo Kubiena de
dimensões 11 x 5,5 cm e 3,5 cm de profundidade, nos
intervalos de 0-10, 10-20 e 25-40 cm. As amostras foram
coletadas na posição vertical em mini-trincheiras, na
porção média das parcelas de erosão (SC e PO). Após a
coleta, os blocos de solo foram secos ao ar e impregnados
a vácuo na unidade LOGITEC® IU-20. Para impregnação
utilizou-se uma mistura de resina do tipo epoxi,
endurecedor e álcool etílico, na proporção de 5:2:1.
4. Relação dos potenciais matriciais, micromorfologia e
erosão
Os solos nas parcelas de erosão consistem em Cambisols
(FAO classifications) e apresentam uma classe de textura
denominada de solo franco, com 46% de areia, 28% de
argila e 26% de silte. Os solos são classificados como
fortemente ácidos, apresentam um pH que varia de 4,0 a 4,7
com conteúdos de carbono que variam de 16,1 mg/g e 11,1
mg/g, respectivamente.
Os resultados de micromorfologia demonstraram que na
porção mais superficial do sistema SC (0-10 cm) as zonas
são constituídas de aglomerados de material plasmático com
esqueletos disseminados nele, mas são pouco definidas e
sem transição aparente. Na porção intermediária (10-20 cm)
não há zonas, apresentando-se o solo mais homogêneo. Na
porção mais profunda (25-40 cm) também não são vistas
zonas que se destaquem, só uma leve orientação dos poros e
dos minerais numa direção preferencial.
O esqueleto é formado por cristais mal selecionados,
com dimensão muito variada (silte a areia grossa). A
distribuição geral é aleatória, mas por vezes levemente
linear na porção de 0-10 cm, agrupada na porção 10-20 cm e
levemente linear em 25-40 cm.
O material pédico apresenta pedalidade variando entre
moderadamente a fortemente desenvolvida para (0-10 cm),
pouco desenvolvida para 10-20 cm e moderadamente
desenvolvida para 25-40 cm. Feições pedológicas são raras
(resto de raízes e folhas) nas três profundidades estudadas
perfazendo 5% da lâmina.
O sistema de pousio (PO) apresenta-se de modo geral na
porção mais superficial (0-10 cm) homogêneo, com baixa
frequência de zonas bem definidas, que são formadas
normalmente por poros, pedotúbolos e aglomerados de
material plasmático. Na porção intermediária (10-20 cm)
estas zonas são bem mais marcantes, mas sem uma transição
entre elas, são formadas principalmente por agregados de
material argiloso de cor vermelho alaranjada. Observa-se
também um aumento na porosidade tanto no tamanho dos
poros, quanto na quantidade deles, em relação aos outros
sistemas. Na porção que vai de 25-40 cm a lâmina
apresenta-se homogênea, sem zonas marcantes.
O esqueleto é mal selecionado nas três profundidades
estudadas, com o tamanho dos grãos variando entre silte a
areia grossa, onde estão distribuídos de maneira aleatória.
O material apresenta uma pedalidade com grau de
desenvolvimento moderado. As feições pedológicas são
frequentemente (15-30%) observadas nas profundidades 010 e 10-20 cm na forma de pedotúbolo, restos de raízes e
folhas e grébulas agregada a argila. Já na profundidade de
25-40 cm perfaz apenas 5% da lâmina e na forma de
principalmente de restos vegetais (carvão).
Constatou-se as menores percentagens das feições
pedológicas no sistema SC, com 5% da lâmina delgada, o
que demonstra o efeito do preparo do solo no sistema. A
presença de poros em forma de juntas no sistema SC, é um
indício da utilização do pé de arado no preparo do solo,
resultando na quebra dos agregados e um aumento da
compactação.
Ao contrário no sistema PO verifica-se a presença de
poros como canais, câmaras e poros tubulares, indicares da
reestruturação do solo através da atividade biológica, o que
é reforçada pela presença de pedotúbolos e restos de raízes.
Isto pode favorecer o transporte de água dentro a matriz do
solo, bem como minimizar as taxas de erosão neste sistema.
Por intermédio do potencial matricial foi possível avaliar
as condições de recarga e drenagem do solo ao longo do
Potencial matricial e erosão em São Pedro da Serra (Brasil)
603
período de 2008 a 2011. Na tabela 1 pode-se verificar as
médias totais dos potenciais matriciais até -200 kPa dos
sistemas sem cobertura (SC) e pousio (PO), onde verifica-se
que o sistema de pousio demonstrou drenagem mais
eficiente (-70 kPa) quando comparado ao sistema sem
cobertura vegetal (-40 kPa). Constata-se ainda que na média
geral do período úmido, SC apresentou –21 kPa e PO –49
kPa; e no período seco, SC apresentou –64 kPa e PO –98
kPa. Os valores obtidos através dos GMS´s indicam que o
sistema SC apresenta-se com os maiores valores de
potenciais matriciais em relação ao PO, demonstrando ser a
parcela, em dados médios, a que tem o maior teor de
umidade.
Tabela 1. Valores médios dos potenciais matriciais dos GMS´s até -200
kPa nos diferentes sistemas de manejo (período 2008 a 2011).
Table 1. Mean values of matrix potentials of GMS's to -200 kPa in
different management systems (period 2008-2011).
Sistemas
Geral (2008 a 2011)
POI
SC
-70 kPa
-40 kPa
Período
Úmido
-49 kPa
-21 kPa
Período Seco
-98 kPa
-64 kPa
Na análise mensal do potencial matricial da água no
solo observa-se que as maiores médias (valores mais
próximos de 0 kPa) se concentram nos meses de janeiro,
novembro e dezembro nos dois sistemas, o que condiz com
os meses mais chuvosos da região, porém o sistema SC
apresenta valores ainda mais próximos da saturação
quando comparado ao sistema de pousio (PO). O mesmo
comportamento é verificado na análise do potencial
matricial por profundidade (Fig. 1).
Esses resultados demonstram que no sistema SC a
perda de umidade ocorre de forma menos acentuada na
matriz do solo, ou seja, o movimento da água no solo é
mais lento, o que irá corroborar com as maiores perdas de
erosão deste sistema.
Em relação ao escoamento superficial, o sistema SC
apresenta um escoamento de 1.244 mm e perdas por
erosão de 29 t/ha. Já o sistema PO apresenta um
escoamento de 0,2 mm em dezembro de 2008 e 15 mm em
janeiro de 2009, sendo que nos próximos meses até julho
de 2011, apresentou perdas de água inferiores a 1 litro. A
erosão representou 0,008 t/ha.
Fig. 1. A) Variação média mensal do potencial matricial da água no solo
nos sistemas sem cobertura (SC) e pousio (PO) durante o período de 2008
a 2011. B) Variação média mensal do potencial matricial da água no solo
nos sistemas sem cobertura (SC) e pousio (PO, profundidades de 15 e 30
cm, durante o período de 2008 a 2011.
Fig. 1. A) Variação média mensal do potencial matricial da água no solo
nos sistemas sem cobertura (SC) e pousio (PO) durante o período de 2008
a 2011. B) Variação média mensal do potencial matricial da água no solo
nos sistemas sem cobertura (SC) e pousio (PO, profundidades de 15 e 30
cm, durante o período de 2008 a 2011.
5. Considerações finais
Agradecimentos
Através do estudo verificou-se que os parâmetros de
estrutura, morfologia conexão e tipologia dos poros
influenciaram diretamente nas variações de recarga e
drenagem do solo. Os sistemas SC e PO apresentaram
comportamentos hidrológicos bem distintos, sendo que o
SC apresentou um tempo de resposta menor em relação ao
sistema PO e percentuais elevados de escoamento
superficial e erosão.
O uso e manejo do solo determinam os potenciais
matriciais da água no solo, sendo que a área de pousio tem
um positivo efeito no controle de escoamento superficial e
erosão dos solos agrícolas.
À CAPES (Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de
Nível Superior) pela bolsa de Estágio Sênior, processo BEX
3959-13-9 À FAPERJ (Processo: E-111.330/2013) e ao
CNPq (Processo: 483495/2013-1).
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Trouw, R.A.J., Janasi, V.C., 2004. Brasiliano Belts in SE Brazil.
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A. V. Bertolino et al. / Comunicações Geológicas (2014) 101, Especial II, 601-604
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