RELAÇÃO ENTRE CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA, TEXTURA, ESTRUTURA E DAS DIVERSAS FORMAS DE USO EM NITOSSOLOS
VERMELHOS FÉRRICOS OCORRENTES NA BACIA DO RIO SÃO LOURENÇO, MUNICÍPIO DE ITUIUTABA/MG
Luiz Antonio de Oliveira – Prof.º Assistente 2, Curso de Geografia. FACIP - Universidade Federal de Uberlândia. luiz_ao@yahoo.com.br
Renata Moreira Gonçalves – Graduanda – Curso de Geografia. FACIP - Universidade Federal de Uberlândia. renatamoreirag@yahoo.com.br
Emerson Jhammes Francisco Alves – Graduando – Curso de Geografia. FACIP - Universidade Federal de Uberlândia. emersonjhammes@yahoo.com.br
RESUMO
O presente trabalho tem por objetivo determinar a relação entre condutividade hidráulica, textura, estrutura de nitossolos vermelhos férricos, ocupados por diversos usos, localizados na Bacia do Rio São Lourenço, município de Ituiutaba/MG. Foram coletadas amostras em 3 pontos distintos (nomeados como 2, 3 e 4), tendo seus usos relacionados, em ordem, por cultura anual, pastagem e mata nativa. Foram empregadas as técnicas de anéis concêntricos e open end hole para determinação da condutividade hidráulica (k) na superfície e nas profundidades de 0,5, 1,0 e 1,5 m de profundidade do solo, respectivamente. A descrição pedológica, bem como a caracterização estrutural, foram feitas com base em observações de campo, seguindo-se as orientações do Sistema Brasileiro de Classificação de Solos (1999). Texturalmente as amostras apresentam predomínio da fração argila. Os valores relacionados às porcentagens médias, representativas das distintas profundidades nos pontos de amostragem 2, 3 e 4, são de 56, 50 e 59% fração argila, respectivamente. Os valores de condutividade hidráulica na superfície do terreno nos pontos 2, 3 e 4, foram de 8,9.10-05, 1.0.10-04 e 1,9.10-05, respectivamente. A 0,5 m de profundidade os valores de condutividade nos pontos 2, 3 e 4 foram 6,04.10-06, 8,9.10-07 e 3,3.10-06, respectivamente; para a profundidade de 1,0 m, os valores levantados nos referidos pontos são de 2,3.10-06, 2,0.10-06 e 1,28.10-06, respectivamente, e para a profundidade de 1,5 m, os valores são 1,43.10-06, 1,06.10-06 e 1,2.10-06, respectivamente. Estruturalmente, os solos 2 e 3 apresentam porosidade secundária na forma de fendas, típicas de atividades de argilas. Diante da pouca variação textural dos solos dos distintos locais, na análise das relações, foram
consideradas apenas a estrutura e o uso do solo. Os resultados demonstraram que, ao contrário do esperado, os valores superiores de condutividade hidráulica estão relacionados aos solos sob uso de pastagem e de cultura anual. Porém, quando se relaciona a condutividade hidráulica (k) com a estrutura do solo, nota-se que os maiores valores de condutividade estão relacionados aos solos mais estruturados. Conclui-se que, em solos de mesma granulometria, a estrutura do solo exerce um maior controle sobre a infiltração de água, quando comparado ao controle exercido pelo uso.
ABSTRACT
The present work has for objective to determine the relation between hydraulical conductivity, texture, structure of ferric, red nitosoils for diverse uses, located in the watershed of São Lourenço River, city of Ituiutaba/MG. Samples in 3 distinct points had been collected (nominated as 2, 3 and 4), having its related uses, in sequence, for year agricultural, pasture and native vegetation. The concentrical ring and open end hole techniques to the determination of the hydraulical conductivity (k) in the surface and in the depths of 0,5, 1,0 and 1,5 m, respectively. The soil description, as well as the structural characterization, had been made based on work field observation, following itself the references of the Brazilian System of Soils Classification (1999). Texturally the samples presents predominance of the clay fraction. The values related to the average percentage, representative of the distinct depths in the points of sampling 2, 3 and 4, are of 56, 50 and 59% respectively. In the 0,5 m depth the values of hydraulical conductivity in the points 2, 3 and 4 were 6,04.10-06, 8,9.10-07 and 3,3.10-06, respectively; to the depth of 1,0 m, the loaded values in the referenced points are 2,3.10-06, 2,0.10-06 and 1,28.10-06, respectively, and to the depth of 1,5 m, the values are 1,43.10-06, 1,06.10-06 e 1,2.10-06, respectively. Structurally, the soils 2 and 3 presents second porosities in the form of rifts, typical of clay activity. Ahead of the low textural variation of the soil of the distinct places, in the analysis of the relations, were considered only the structure and the soil use. The results demonstrated that, in contrary of the waited one, the superior values of hydraulical conductivity are related to soil under use of pasture and year agriculture. However, when relates the hydraulical conductivity (k) with the soil structure, notices that the biggest values of “k” are related to the most structure soil. Was concluded that, in soil of same grain size, the soil
structure exerts a bigger control on the water infiltration, when it is compared with the control exerted by the soil use.
Key-words: Nitosoils, hydraulical conductivity, Ituiutaba/MG
1. INTRODUÇAO
A condutividade hidráulica ou a permeabilidade é a capacidade que o solo possui de permitir o escoamento de água entre os seus espaços vazios. Esta propriedade é controlada pela porosidade, estrutura e a granulometria dos solos. Oliveira (2002); Lousada (2005); Gaspar (2006).
A porosidade é expressa pela porcentagem do volume de vazios em relação ao volume total da amostra previamente coletada. A porosidade do solo depende do tamanho e formas dos minerais, assim como da compactação e cimentação dos mesmos. Quanto mais poroso for um solo, maior será a quantidade de vazios, conseqüentemente mais permeável. Oliveira (2002).
Devido à composição mineralógica, as argilas moles (argilo-minerais) possuem menor condutividade hidráulica em relação aos solos arenosos e cascalhentos. (citação)
Conforme a velocidade de percolação da água no subsolo, pode-se classificar a permeabilidade de um solo. A classificação da pemeabilidade de um solo é feita tendo como referência a Lei de Darcy, sendo assim, quando o solo que apresenta condutividade hidráulica superior a 10-7 m/s. De modo contrário, os solos que apresentam condutividade hidráulica inferior a 10-7 m/s são considerados impermeáveis. (KARMANN, 2008).
Na região dos cerrados, Troger et al., (2002), determinaram valores de condutividade de 10-7 em latossolos da região de Caldas Novas/GO, Lousada (2005), levantou valores de 10-6 em latossolos do Distrito Federal. Oliveira (2002), detrminou valores de 10-7 em latossolos da região de Araguari/MG.
Neste trabalho foram desenvolvidos estudos referentes à condutividade hidráulica em nitossolos vermelhos férricos, provenientes de basaltos, ocupados com usos diversos, distribuídos pela zona rural da Bacia do Rio São Lourenço, municipio de Ituiutaba/MG. Os dados de condutividade hidráulica foram relacionados à textura e estrutura dos referidos solos. A análise dos dados permitiu a compreensão da dinâmica da água de infiltração, desde a superfície do terreno até 1,5 m de profundidade.
2. LOCALIZAÇÃO
O Municipio de Ituiutaba/MG está localizado na Mesoregião do Triângulo Mineiro (IBGE 2006), estando delimitado pelas coordenadas geográficas 49º52’W/ 49º10’W e 18º36S/ 19º,21’S. Possui área de 2.587 Km2 e conta uma população estimada de 92.427 habitantes (IBGE 2006). Geográficamente o municipio está distante 696 km da capital mineira Belo Horizonte, ver figura 1. A área urbana possui área aproximada de 24,2 km2.
Figura 1 – Mapa de loclização de Ituiutaba
Determinar a relação entre condutividade hidráulica, textura, estrutura e as diversas formas de uso em nitossolos vermelhos férricos.
MÉTODOS
Preliminarmente, antecedendo o desenvolvimento de qualquer tema tratado no trabalho, foi elaborada uma revisão bibliográfica para definição e entendimento das técnicas e dos métodos a serem empregados.
Posteriormente ao levantamento do referencial teórico, foram realizados 03 trabalhos de campo para a realização dos ensaios de infiltração, reconhecimento geológico, bem como a descrição e a caracterização macroscópica dos solos analisados.
Em campo a localização geográfica dos pontos amostrados, constantes no quadro 1 foi feita utilizando aparelho GPX Garmim, Etrex Legend, datum WGS 84 e coordenadas planas UTM, com acurácia de 7 m.
Ponto Data Localização Geográfica (UTM) Ponto 2 01/09/2008 663706/7903564 Ponto 3 01/09/2008 663663/7903712 Ponto 4 02/09/2008 664306/7902938
Quadro 1 – Localização geográfica dos pontos amostrados.
Utilizou-se os métodos de anéis concêntricos, para determinação da condutividade hidráulica em superfície, e tubos de PVC, técnica open end hole para a determinação da condutividade hidráulica nas profundidades de 0,5, 1,0 e 1,5 de profundidade.
A ferramenta de anéis concêntricos consiste de dois anéis, um externo e outro interno com diâmetro de 250 mm de largura e 350 mm de altura. A técnica é utilizada para se determinar a condutividade hidráulica na superficie do terreno, Oliveira (2002),
Troger et al., (2002). De acordo com Souza (2001), o método dos anéis concêntricos consiste na cravação, na superfície do solo, de dois cilindros concêntricos, ver figura 2. Esse arranjo resulta na delimitação de dois compartimentos que serão preenchidos com água: o compartimento externo, delimitado pelo espaço anelar entre as paredes dos cilindros interno e externo, e o compartimento interno, totalmente delimitado pela parede interior do cilindro menor. Durante a execução do ensaio, a água infiltrada no solo a partir do compartimento externo apresenta uma tendência natural de fluir vertical e lateralmente. A saturação do solo nas porções imediatamente abaixo do compartimento externo, permite que a água à ser infiltrada no compartimento interno, percole predominantemente segundo a direção vertical. Logo após o preenchimento dos cilindros com água, realizam-se, com o auxilio de uma trena, medidas consecutivas do rebaixamento da altura das coluna d'água no compartimento interno, tomando-se os respectivos intervalos de tempo decorridos entre uma e outra medida.
Em suma, esta técnica determina o rebaixamento da coluna de água, no interior do cilindro, em um determinado tempo
Os valores de condutividade hidráulica, utilizando-se os dados levantados em campo, serão obtidos pela aplicação da fórmula:
Kf = U . I / . t . ln h0/ ht (resultados em m/s) Onde:
I - Profundidade de cravação (cm); h0 - coluna d`água inicial;
ht - coluna d`água final;
Figura 2 - Ilustração esquemática do método dos anéis concêntricos. Autor: SOUZA, M.T; CAMPOS, J.E.G.(2001)
Em contrapartida, a técnica open end hole consiste em se utilizar tubos de PVC, para determinar o coeficiente de infiltração no subsolo, observando-se o diâmetro e o cumprimento do tubo, figura 3. Os tubos são introduzidos em poços previamente perfurados por trados manuais, Souza (2001). Após a cravação do tubo no poço, o mesmo é preenchido com água até uma altura inicial qualquer (h0). A água infiltrará exclusivamente pela extremidade inferior do poço. Assim como no teste dos anéis concêntricos, medem-se as alturas das colunas d'água inicial e final e o intervalo de tempo decorrido para o rebaixamento.
Figura 3 – Esquematização da técnica open end hole. Autor: OLIVEIRA,2002.
O resultado do valor da determinação da condutividade hidráulica com o uso
open end hole” é obtido pela aplicação da seguinte equação:
K = r1/ 4 t . 2,303 . log (h1/h2), resultado em m/s. Onde:
h1 - nível da água no início da medição;
h2 - nível da água após o intervalo de tempo t; t - tempo de infiltração;
r1 - raio interno do tubo Granulometria dos Solos
A coleta de solos em campo foi feita utilizando-se trados helicoidais com diâmetro de 50 mm e hastes com comprimento de até 1,5 m. Foram realizadas perfurações a 0,50, 1,0 e 1,5 m de profundidade. As amostras foram dispostas em sacos plásticos, e foram identificadas conforme o ponto de coleta e sua respectiva localização geográfica. Posteriormente, as amostras foram encaminhadas para análise textural no laboratório de solos da Fundação Educacional de Ituiutaba.
No laboratório de solos, para determinação das classes texturais foram utililzadas amostras com 10 g de TFSA, com aproximação de 0,01 g. Nas amostras foram adicionados 50 ml de solução de NaOH 0,1 mol l-1 e 150 ml de água deionizada, agitando com bastão de vidro e deixando em repouso por uma.
A amostra foi dispersa por agitação mecânica a 12.000 rpm, durante 15 min. Após passar a solução por peneira de 0,053 mm, afere-se a mistura das frações silte e argila até 500 ml, coletando-se 25 ml da suspensão (fração silte + fração argila) imediatamente após agitação com bastão de vidro. Decorrido o tempo calculado pela Lei de Stokes para a temperatura de trabalho, coletam-se, dos 5 cm superficiais, 25 ml da suspensão de argilas. O material residual do primeiro peneiramento é novamente submetido ao processo, sendo que desta vez em peneira de malha de 0,210 mm, onde separam-se a areia grossa e a areia fina. Todas as frações são secas em estufa a 100 ºC e pesadas com aproximação de 0,01 g, para areia grossa e areia fina, e de 0,0001 g, para as frações (silte + argila) e argila. (RUIZ, 2005)
Na determinação da classe textural do solo, os valores em gramas relativos a cada fração granulométrica foram convertidos em porcentagem, e posteriormente lançados no triângulo textural.
RESULTADOS
Descrição e caracterização textural dos solos
A descrição do solo analisado foi feita com base no Sistema Brasileiro de Classificação de Solos - Embrapa (2002).
Os nitossolos férricos presentes na área de estudo estão condicionados pela geologia e pelo relevo. A variação mineralógica está relacionada a alterações de minerais primários dos basaltos da Formação Serra Geral. Do ponto de vista de evolução, os nitossolos analisados desenvolveram-se em relevo com feições variando de suave a medianamente ondulados, e se encontram num estágio de desenvolvimento entre os latossolos e os cambissolos. Quimicamente são classificados como férricos, devido grande quantidade do mineral ferro herdado dos minerais ferromagnesianos encontrados nos basaltos, podendo ainda serem eutróficos ou distróficos, conforme a porcentagem de saturação em bases. A textura desses solos é argilosa, com estrutura variada. Quando umidecido, o solo torna-se pegajoso e moldável. Na região, esses solos são popularmente denominados de “terra roxa” e de “culturas”.
A caracterização textural de um determinado tipo de solo depende da fração de conteúdos de areia, silte e argila. Os termos areia, silte e argila referem-se ao diâmetro das partículas, conforme tabela granulométrica e triângulo textural. Na escala de Atterberg, a argila corresponde a partículas de diâmetro < 0,002 mm ; o silte 0,002 - 0,02 mm ; a areia fina de 0,02 - 0,2 mm ; e a areia grossa de 0,2- 2,0 mm, Prado (2005;2008).Os resultados relativos à análise textural dos solos da área de estudo estão sumariados no quadro 2.
ANÁLISE TEXTURAL DO SOLO Local Profundidade (m) Amostra Areia grossa Areia fina Silte Argila PONTO 2 0,5 BAS-1 46 257 159 538 1,0 BAS-2 46 242 162 550 1,5 BAS-3 46 240 133 581 PONTO 3 0,5 BM1-1 84 285 137 494 1,0 BM2-2 68 278 131 523 1,5 BM3-3 65 274 173 488 PONTO 4 0,5 BPS-1 25 242 164 569 1,0 BPS-2 30 230 151 589 1,5 BPS-3 33 227 136 604
No ponto 2, o solo possui estrutura prismática, com fendas evidentes, típicas de movimentos de expansão e contração relativos à argilas de atividade alta. As amostras BAS-1, BAS-2 e BAS-3 foram coletadas a 0,50, 1,0 e 1,5 m respectivamente. Devido a pouca variação dos valores das texturas nas diferentes profundidades, todas as amostras foram caracterizadas como solo argiloso (areia 29%, silte 15.14% e argila 55.63%). O solo estava ocupado com cultura anual (soja).
No ponto 3, o solo possui estrutura prismática, com fendas evidentes, típicas de movimentos de expansão e contração relativos à argilas de atividade alta. As amostras BM-1, BM-2 e BM-3 foram coletadas a 0,50, 1,0 e 1,5 m respectivamente. Devido a pouca variação dos valores das texturas nas diferentes profundidades, todas as amostras foram caracterizadas como solo argiloso (areia 35,1%, silte 14.7% e argila 50.2%). O solo estava ocupado com pastagem.
No ponto 4, o solo não possui estrutura aparente. As amostras BPS-1, BPS-2 e BPS-3 foram coletadas a 0,50, 1,0 e 1,5 m respectivamente. Devido a pouca variação dos valores das texturas nas diferentes profundidades, todas as amostras foram caracterizadas como solo argiloso (areia 26,2 %, silte 15% e argila 58,8%). O solo estava ocupado com mata nativa.
Condutividade hidráulica
O gráfico 1 corresponde à condutividade hidráulica (K) medida na superfície do terreno.
Gráfico 1 – valores de condutividade hidráulica (K) na superfície do terreno
Os pontos P2, P3 e P4, correspondem aos usos de cultura anual, área de pastagem e mata nativa respectivamente. A condutividade hidráulica nos pontos 2 e 3
encontram-se muito próximas 9.10-05 e 1.10-04 respectivamente. No ponto 4 os valores de K estão na casa de 1,9.10-5, sendo o menor valor de condutividade hidráulica dos pontos analisados.
Os gráficos 2 a 4 contém os valores de condutividade dos pontos 2, 3 e 4 nas profundidades de 0,5, 1,0 e 2,0 m.
A análise do gráfico 2 – ponto 2 - indica que os valores de K a 0,50m, 1,0m e 1,5m de profundidade são 6,40.10-6 , 2,30.10-6 e 1,43.10-6 respectivamente. Indicando que a condutividade hidráulica do solo na profundidade de 0,50m é quatro a cinco vezes superior àquela observada a 1,0m e 1,5 m. Evidenciando que os valores de K se estabilizam a partir de 1,0m.
Gráfico 2 – Condutividade hidráulica dos solos no ponto 2
A análise do gráfico 3 – ponto 3 - indica que os valores de K a 0,5, 1,0 m e 1,50 m de profundidade são 8,96.10-7 , 2,05.10-6 e 1,06.10-6 respectivamente. Indicando que a condutividade hidráulica do solo na profundidade de 0,5m é dez vezes maior àquela observada a profundidade de 1,0m e 1,5m. A partir de 1,0m os valores de K se estabilizam.
A análise do gráfico 4 – ponto 4 - indica que os valores de K a 0,5 m, 1,0 m e 1,5 m de profundidade são respectivamente 3,30.10-6, 1,28.10-6 e 1,20.10-6. O que indica que no ponto quatro ocorreu equilibrio no nível de condutividade hidráulica em diferentes profundidades, tendo apenas na profundidade de 0,5 m um valor duas vezes superior que a profundidade de 1,0 m e 1,5 m.
Gráfico 4 – Condutividade hidráulica dos solos no ponto 4
DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
Para possibilitar uma melhor análise, os dados de condutividade hidráulica, textura e uso dos solos estão sumariados no quadro 3.
Ponto Uso Textura Condutividade na superficie
K (m/s)
Condutividade em diferentes profundidades
K (m/s)
Ponto 2 Cultivo anual Argilosa 8.9 .10 -05 0,5 m
6.4 . 10-06 1,0 m
2.3 . 10-06 1,5 m
1.4 . 10-06 Ponto 3 Pasto Argilosa 1.02 . 10-04 0,5 m
8.9 . 10-07 1,0 m
1,5 m
1.0 . 10-06 Ponto 4 Mata nativa Argilosa 1.91 . 10-05 0,5 m
3.3 . 10-06 1,0 m
1.3 . 10-06 1,5 m
1.2 . 10-06 Quadro 3 – Informações de condutividade hidráulica, textura e uso do solo.
Os pontos P2, P3 e P4, correspondem aos usos de cultura anual, área de pastagem e mata nativa respectivamente. A condutividade hidráulica levantada em superficie nos pontos 2 e 3 encontram-se muito próximas, entre 9.10-05 e 1.10-04 respectivamente, indicando não haver variação significativa de condutividade hidráulica nos solos ocupados por cultura anual e pastagem. No ponto 4 os valores de K estão na casa de 10-5, o menor valor de condutividade hidráulica dos pontos de análise e coleta de dados. Considerando que o ponto 4 é ocupado por mata nativa, área menos impactada, esperava-se valores de condutividade hidráulica superiores àquelas levantadas nos pontos 2 e 3. Porém, há de notar que as áreas ocupadas por pastagem e cultura possuem um solo estruturado, o que não ocorre com a descrição do solo ocorrente na área de mata nativa.
Neste caso, a estrutura do solo assume uma importância maior no controle da infiltração de água no solo quando comparada aos fatores textura e uso.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Sabe-se que para uma formação de êxito é imprescindível que além do ensino tradicional em uma universidade, logo no início dos estudos os alunos se empenhem em pesquisa e extensão. Nesta perspectiva, a iniciação científica caracteriza-se como instrumento de apoio teórico e metodológico e é com certeza um instrumento importante de formação.
O trabalho em grupo, tanto em campo quanto na análise de dados, permitiu um melhor entrosamento dos participantes, contribuindo para o compartilhamento do conhecimento e da troca de experiências entre os alunos envolvidos na atividade.
Em suma, o trabalho além do conhecimento adquirido, propiciou o aprendizado da prática de campo e da manipulação dos dados. Acrescentou experiência nos currículos e desmistificou o senso comum que pairava sobre o tema abordado.
REFERÊNCIAS
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