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Eng. Agr., MSc., doutorando do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola – PPGEA, Universidade Federal de Santa Maria – UFSM. Av. Roraima, 1000, prédio 68, Santa Maria, RS, CEP 97105-900. E-mail: albertoek@mail.ufsm.br;
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Eng. Agr., PhD., professor do Dpto. de Engenharia Rural, UFSM. 3
ESCOAMENTO SUPERFICIAL EM DIFERENTES
DECLIVIDADES DO TERRENO E NÍVEIS DE
COBERTURA DA SUPERFÍCIE DO SOLO
A. E. Knies1; R. Carlesso2; Z. B. Oliveira3; T. François4; H. M. Fries5; V. Dubou5
RESUMO: O objetivo deste trabalho foi determinar as perdas de água por escoamento superficial em solo com diferentes declividades e níveis de cobertura da superfície por resíduos vegetais e área foliar da cultura do feijão. Chuvas simuladas foram aplicadas em quatro momentos ao longo do ciclo do feijão (índice de área foliar - IAF - de 0; 0,6; 3,5 e 9,5), sob solo com dois níveis de cobertura da superfície por resíduos vegetais (0 e 5 Mg ha-1 de aveia preta) e em três declividades do terreno (1, 5 e 10 %). Foram delimitadas parcelas de 1 m2 no solo com chapas metálicas e determinados o tempo de início e a taxa constante de escoamento superficial de água. A utilização de resíduos vegetais na superfície do solo resultou em redução da taxa constante de escoamento e retardo no início do escoamento de água do solo. O aumento do IAF da cultura do feijão resultou em incremento da taxa constante de escoamento de água no solo com cobertura da superfície por resíduos vegetais e, o aumento da declividade do terreno resultou em aumento na taxa constante de escoamento e redução no tempo de início do escoamento.
PALAVRAS-CHAVE: chuva simulada, resíduos vegetais, área foliar da cultura do feijão.
RUNOFF IN DIFFERENT LAND SLOPE AND LEVEL
OF COVERAGE OF SURFACE SOIL
SUMMARY: The objective of this study was to determine runoff water losses of a soil with different slopes and levels of surface coverage by crop residues and drybean leaf area. Simulated rainfall was applied at four points during the bean cycle (leaf area index - LAI - of 0, 0.6, 3.5 and 9.5) under two levels of soil surface cover by the crop residues (0 and 5 Mg ha-1 of oat) and in three soil slopes (1, 5 and 10%). Plots with 1 m2 in the ground with metal plates and determined the start time and the constant rate of runoff water. The use of vegetable residues on the ground surface resulting in reduced constant rate of flow and delay the beginning of the flow of groundwater. The increase of the LAI of the bean crop resulted in an increase of constant rate of flow of water in the soil surface cover with crop residues, and the increased slope of the ground caused an increase in steady rate of flow and decrease in time of initiation of flow. Keywords: simulated rainfall, crop residues, leaf area of the bean crop
INTRODUÇÃO
A taxa e a quantidade de água perdida pelo escoamento superficial são parâmetros fundamentais no planejamento de uso e manejo do solo, no planejamento e dimensionamento de sistemas de terraços agrícolas, para o entendimento e quantificação de processos hidrológicos, além de ser um dos elementos básicos a ser considerado na equação do balanço hídrico, para determinar os requerimentos de irrigação das culturas, ocupando um papel fundamental no planejamento da irrigação, no uso eficiente dos recursos hídricos e no dimensionamento das obras e dos sistemas de irrigação (ROMERO; GRANÃ, 1999).
Esse trabalho teve como objetivo determinar as perdas de água por escoamento superficial do solo em diferentes declividades do terreno e níveis de cobertura da superfície por resíduos vegetais e área foliar da cultura do feijão.
MATERIAL E MÉTODOS
O trabalho foi realizado em área experimental do Departamento de Engenharia Rural da Universidade Federal de Santa Maria, de Santa Maria-RS, no ano agrícola de 2010/11. A área está situada em Latitude de 29°41’24”S e Longitude de 53°48’42”W. O clima da região, conforme Moreno (1961) é do tipo “Cfa” de acordo com a classificação climática de Köppen (subtropical úmido, sem estação seca definida e com verões quentes). O solo do local está classificado como Argissolo Vermelho Distrófico arênico (EMBRAPA, 2006).
O experimento foi conduzido no delineamento experimental inteiramente casualizado, com dois tratamentos constituídos de níveis de cobertura da superfície do solo por resíduos vegetais (0 e 5 Mg ha-1 de aveia preta) e três repetições. Na área foram definidos três locais distintos, com declividade de 1, 5 e 10 %, onde foram aplicadas chuvas simuladas com intensidade de 70 mm h-1, em quatro momentos ao longo do ciclo de desenvolvimento da cultura do feijão: após a semeadura e antes da emergência da cultura, quando as plantas atingirem o IAF de 0,6 (aos 12 dias após a emergência - DAE), de 3,5 (aos 24 DAE) e 9,5 (aos 39 DAE).
Em cada local foram instaladas seis parcelas experimentais, cada uma com tamanho de 1 x 1 m (1,0 m2), delimitadas com chapas metálicas galvanizadas cravadas no solo, contendo na parte inferior uma calha, para a coleta da água de escoamento superficial. Nestas seis parcelas foram distribuídos aleatoriamente os tratamentos dos níveis de cobertura da superfície do solo e as repetições.
A semeadura da cultura do feijão foi realizada em 19 de janeiro de 2011, sob sistema de plantio direto, com semeadora-adubadora tratorizada equipada com disco de corte e sulcador, utilizando-se espaçamento entre linhas de 0,45 m, população de 190.000 plantas ha-1 e, os demais tratos culturais, seguiram as recomendações da CEPEF (2007). A área foliar das plantas de feijão foi determinada em duas plantas por parcela, com auxílio do equipamento LI-3000C Portable Área Meter e, o índice de área foliar (IAF) foi calculado pela razão entre á área foliar da planta e a área superficial de solo ocupada pela mesma.
As chuvas artificiais foram aplicadas utilizando-se um simulador estacionário de bicos múltiplos e oscilantes desenvolvido pelo National Soil Erosion Research Lab, USDA–ARS, USA (NORTON; BROWN, 1992). O tempo de início do escoamento superficial foi
determinado quando a superfície da parcela apresentava-se completamente encharcada e ocorria a formação de um filete contínuo de água escoando na calha coletora. Durante as chuvas simuladas, as coletas dos volumes de água escoados foram realizadas em intervalos de cinco minutos e, o volume de escoamento superficial para cada intensidade de chuva simulada foi avaliado até tornar-se constante ou até o tempo máximo de 120 minutos. A taxa constante de escoamento superficial foi considerada quando o volume de escoamento praticamente não variou com o passar do tempo.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os resultados do escoamento superficial de água do solo em função do tempo de aplicação da chuva para as diferentes quantidades de resíduos vegetais na superfície do solo (0 e 5 Mg ha-1) a partir das diferentes declividades do terreno (1, 5 e 10 %) e IAF da cultura do feijão (0; 0,6;3,5 e 9,5) estão apresentados na figura 1. Na tabela 1 consta a taxa constante de escoamento e o tempo para o início do escoamento superficial nos tratamentos avaliados.
Analisando-se o efeito da utilização de resíduos vegetais sobre a superfície do solo, figura 1 e a tabela 1, identifica-se significativa redução da taxa constante de escoamento em função da utilização de resíduos vegetais na superfície do solo, em aproximadamente 55, 30 e 20 % comparado ao solo descoberto, nas declividades de 1, 5 e 10 %, respectivamente. Também, a utilização de resíduos vegetais na superfície do solo causou retardo no início do escoamento, demorando de 2 a 5 vezes mais tempo para iniciar o escoamento comparado ao solo descoberto, pois a cobertura do solo mantém a infiltração de água no solo em níveis mais elevados, sendo o fator mais importante que influencia as taxas de infiltração e de escoamento da água da chuva devido à possibilidade de selamento dos poros na superfície em solos descobertos (COGO et al., 1984).
O aumento do IAF da cultura do feijão alterou a taxa constante de escoamento de água no solo apenas nos tratamentos com cobertura de resíduos na superfície, onde, de maneira geral, causou um pequeno incremento, que pode ser atribuído a provável redução da porosidade do solo, em função do desenvolvimento do sistema radicular das plantas, onde as raízes passaram a ocupar uma significativa quantidade de poros, nos quais antes infiltrava a água da chuva. O incremento do IAF da cultura do feijão resultou em diminuição do tempo de início do escoamento superficial no solo sem cobertura da superfície por resíduos vegetais, fato relacionado ao provável selamento dos poros superficiais do solo sem resíduos vegetais na superfície na primeira chuva (no IAF 0), em função do efeito integrado da energia do impacto das gotas d´água e da força cisalhante do escoamento superficial, causando o desprendimento, arraste e deposição das partículas do solo (CARVALHO et al., 2002), entupindo os poros superficiais e, consequentemente, reduzindo a infiltração de água no solo e aumentando o escoamento. Porém, no tratamento com cobertura da superfície do solo por resíduos vegetais o tempo de início do escoamento superficial foi prolongado em 2 a 3 vezes, em função dos resíduos vegetais na superfície evitarem o selamento, pois dissipam a energia cinética do impacto das gotas d´água e reduzem a velocidade do escoamento, resultando em maior infiltração de água e menor escoamento superficial (BERTOL et al., 2008). Este efeito também corrobora com o fato de os maiores valores da taxa constante de escoamento e os menores
tempos de início do escoamento terem sido observados com IAF de 0,6 e no tratamento sem resíduos vegetais na superfície do solo.
O aumento da declividade do terreno implicou em aumento na taxa constante de escoamento e redução no tempo de início do escoamento, pois o aumento da declividade acelera a velocidade de deslocamento da água na superfície do solo, diminuindo a infiltração da água no solo. Segundo Carlesso e Zimmermann (2000), a magnitude do escoamento superficial vai depender, principalmente, da intensidade da chuva, da capacidade de infiltração e da declividade da superfície do solo, podendo ser comprovado pelas maiores taxas de escoamento superficial e menor tempo de início do escoamento no solos com maiores declividades.
CONCLUSÕES
A utilização de resíduos vegetais na superfície do solo resultou em redução da taxa constante de escoamento e retardo no início do escoamento de água do solo.
O aumento do índice de área foliar da cultura do feijão ocasionou incremento da taxa constante de escoamento de água no solo com cobertura de resíduos na superfície, enquanto que, diminuiu o tempo para o início no escoamento no solo descoberto e, aumentou o tempo de início no solo com cobertura da superfície por resíduos vegetais.
O aumento da declividade do terreno implica em aumento na taxa constante de escoamento e redução no tempo de início do escoamento.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BERTOL, I.; BARBOSA, F. T.; FABIAN, E. L.; PEGORARO, R.; ZAVASCHI, E.; GONZÁLEZ, A. P.; VÁZQUEZ, E. V. Escoamento superficial em diferentes sistemas de manejo em um Nitossolo Háplico típico. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Campina Grande, PB, v. 12, n. 3, p. 243–250, 2008. CARLESSO. R.; ZIMMERMANN, F.L. Água no solo: Parâmetros para o dimensionamento de sistemas de irrigação. Santa Maria: UFSM, 2000. 88p
CARVALHO, D. F.; MONTEBELLER, C. A.; CRUZ, E. S.; CEDDIA, M. B.; LANA, A. M. Q. Perdas de solo e água em um Argissolo Vermelho Amarelo, submetido a diferentes intensidades de chuva simulada. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Campina Grande, PB, v. 6, n. 3, p. 385-389, 2002. CEPEF - Comissão Estadual de Pesquisa do Feijão. Indicações técnicas para a cultura do feijão no Rio Grande do Sul 2007/08. Pelotas, RS, 2007. 110p.
COGO, N. P.; MOLDENHAUER, W. C.; FOSTER, G. R. Soil loss reductions from conservation tillage practices. Soil Science Society America Journal, v. 48, p. 368-373, 1984.
EMBRAPA - Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Sistema brasileiro de classificação de solos. 2.ed. Rio de Janeiro, Embrapa Solos, 2006. 306p.
NORTON, L. D., BROWN, L. C. Time-effect on water erosion for ridge tillage. Transactions of the ASAE, St. Joseph, v. 35, p. 473-478, 1992.
ROMERO, A.L., GRAÑA, R.C. Modelos para el cálculo de la lluvia efectiva y su aplicación en caña de azúcar. Caña de Azúcar, v. 17, p. 3-20, 1999.
Tabela 1 – Resultados da taxa constante de escoamento (mm h-1) e tempo de início do escoamento (minutos) em função da utilização de resíduos vegetais na superfície do solo, para as diferentes declividades do terreno e índices de área foliar da cultura do feijão.
Taxa constante de escoamento Tempo de início do escoamento
Sem resíduo Com resíduo Sem resíduo Com resíduo
Declividade: 1 %
IAF 0 42,12 aAy* 14,96 bBy 6,70 bAx 12,50 aBx
IAF 0,6 46,91 aAy 20,40 bABy 2,88 bCx 7,83 aCx
IAF 3,5 42,60 aAx 18,84 bBy 3,16 bBCx 13,50 aBx
IAF 9,5 49,83 aAx 27,68 bAy 4,83 bBx 24,17 aAx
Declividade: 5 %
IAF 0 46,60 aBxy 17,84 bDy 5,67 bAxy 12,60 aBx
IAF 0,6 60,85 aAx 48,71 bAx 3,18 aBx 5,50 bCy
IAF 3,5 56,19 aABx 41,99 bBx 2,94 bBx 12,17 aBx
IAF 9,5 52,36 aABx 36,51 bCx 3,67 bBx 23,17 aAx
Declividade: 10 %
IAF 0 50,49 aAx 33,03 bCx 4,10 aAy 6,23 aCy
IAF 0,6 58,21 aAx 49,88 bAx 1,56 aCy 3,50 bCz
IAF 3,5 50,91 aAx 41,69 aBx 2,31 bBCy 10,50 aBx
IAF 9,5 52,19 aAx 37,32 bBCx 3,33 bABx 19,00 aAy
* Médias seguidas pela mesma letra minúscula na linha, maiúscula na coluna e x/y/z entre declividades no mesmo IAF, não diferem entre si, pelo teste de Tukey ao nível de 5 % de probabilidade de erro.
Figura 1 - Escoamento superficial de água do solo em função do tempo de aplicação da chuva, nas diferentes quantidades de resíduos vegetais na superfície do solo (0 e 5 Mg ha-1) a partir de diferentes declividades do terreno (1, 5 e 10 %) e índices de área foliar da cultura do feijão (0; 0,6; 3,5 e 9,5).
