Modelagem da perda de solo por erosão hídrica em Planossolo Háplico
Modeling of soil loss by water erosion in Haplic Planosol
DOI:10.34117/bjdv6n2-107
Recebimento dos originais: 30/12/2019 Aceitação para publicação: 11/02/2020
Alexandre Maniçoba da Rosa Ferraz Jardim
Engenheiro Agrônomo, Doutorando em Engenharia Agrícola
Universidade Federal Rural de Pernambuco, Departamento de Engenharia Agrícola Rua Dom Manoel de Medeiros, s/n, Dois Irmãos, Recife, PE, Brasil. CEP: 52.171-900
E-mail: alexandremrfj@gmail.com
José Raliuson Inácio Silva
Engenheiro Agrônomo, Doutorando em Engenharia Agrícola
Universidade Federal Rural de Pernambuco, Departamento de Engenharia Agrícola Rua Dom Manoel de Medeiros, s/n, Dois Irmãos, Recife, PE, Brasil. CEP: 52.171-900
E-mail: raliuson.agro@gmail.com
Marcelo José da Silva
Engenheiro Agrônomo, Mestre em Engenharia Agrícola Universidade Federal do Vale do São Francisco
Av. Antônio Carlos Magalhães, n. 510 - Country Club, Juazeiro, BA, Brasil. CEP: 48902-300 E-mail: marcelosilva145@hotmail.com
George do Nascimento Araújo Júnior
Engenheiro Agrônomo, Doutorando em Engenharia Agrícola
Universidade Federal Rural de Pernambuco, Departamento de Engenharia Agrícola Rua Dom Manoel de Medeiros, s/n, Dois Irmãos, Recife, PE, Brasil. CEP: 52.171-900
E-mail: georgearaujo.agro@gmail.com
Rodolfo Souza
Engenheiro Agrônomo, Pós-doutorando no Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo
Rua do Matão 1226, Butantã, São Paulo, SP, Brasil. CEP: 05508-090 E-mail: rodolfosouza@usp.br
Eduardo Soares de Souza
Engenheiro Agrônomo, Professor Adjunto
Universidade Federal Rural de Pernambuco, Unidade Acadêmica de Serra Talhada
Av. Gregório Ferraz Nogueira, s/n - José Tomé de Souza Ramos, Serra Talhada, PE, Brasil. CEP: 56909-535
E-mail: eduardo.ssouza@ufrpe.br
RESUMO
A utilização de terras agrícolas para a produção de alimentos, tem promovido transformações de ecossistemas naturais em ambientes agricultáveis. O objetivo do trabalho foi estimar a perda de solo por erosão hídrica em diferentes períodos de séries provisórias, através do método da Equação Universal de Perda de Solo (USLE), em um Planossolo Háplico, localizado em Serra Talhada, PE, Brasil. A série de dados de 1996-2015 apresentou dois anos com precipitação pluvial muito abaixo
da média anual, entretanto de 2003-2011 os valores anuais foram acima da média. A perda de solo foi estimada de 1996 a 2015, sendo subdividido em quatro períodos, P1 (1996-2015), P2 (2001-2015), P3 (2006-2015) e P4 (2011-2015). As maiores perdas de solo foram constadas no P3 com 5,03 Mg ha-1 ano-1, enquanto que os menores valores foram encontrados no P1 com 3,88 Mg ha-1 ano-1. A aplicação do método da USLE foi satisfatória e permitiu hierarquizar as perdas de solo em função dos períodos preestabelecidos para o município de Serra Talhada, PE.
Palavras-chave: Semiárido, Equação universal de perda de solo, Precipitação pluvial. ABCTRACT
The use of agricultural land for food production has promoted transformations of natural ecosystems in agricultural environments. The objective of the work was to estimate soil loss due to water erosion in different periods of provisional series, using the Universal Soil Loss Equation (USLE) method, in a Haplic Planosol, located in Serra Talhada, PE, Brazil. The 1996-2015 data series showed two years with rainfall much below the annual average; however, from 2003-2011, the annual values were above average. The soil loss was estimated from 1996 to 2015, being subdivided into four periods, P1 (1996-2015), P2 (2001-2015), P3 (2006-2015), and P4 (2011-2015). The highest soil losses were found in P3 with 5.03 Mg ha-1 year-1, while the lowest values were found in P1 with 3.88 Mg ha-1 year-1. The application of the USLE method was satisfactory and allowed to rank the soil losses according to the pre-established periods for the municipality of Serra Talhada, PE.
Key words: Semi-arid, Universal soil loss equation, Rainfall.
1 INTRODUÇÃO
A utilização de terras agrícolas para a produção de alimentos, vem crescendo a cada ano no globo terrestre, acarretando em transformações de ecossistemas naturais em ambientes agricultáveis que satisfazem o extrativismo do homem. Por várias décadas o homem tem praticado a extração de recursos naturais do meio ambiente, modificando o ecossistema. Em virtude dessa ação antrópica inadequada, boa parte dessas das terras vêm apresentando más condições para o cultivo, caracterizando-se como áreas degradadas (Foley et al., 2005).
Essas atividades podem causar danos irreversíveis para o meio, devido à expansão da degradação do solo (Henrique, 2012). Em regiões semiáridas, os processos de degradação dos solos são mais agravantes, devido à pouca profundidade e pedregosidade (Guimarães et al., 2016). Entretanto, de acordo com Lepsch (2002), uma das atividades que auxiliam na conservação do meio ambiente, e também mantêm às características do solo, são as práticas conservacionistas, que tem por intuito minimizar as perdas de solo e os impactos sobre o mesmo.
O escoamento superficial é um dos fatores considerados de extrema importância no processo de degradação do solo, pois esse elemento proveniente dos eventos de precipitação pluvial causam os maiores prejuízos ao solo devido a erosão hídrica (Lepsch, 2002; Bertoni & Lombardi Neto, 2008; Guerra et al., 2009). A erosão hídrica laminar é caracterizada por carrear partículas de solos homogeneamente, tornando-se assim pouco perceptível e de maior periculosidade (Alves, 2000).
É de fundamental importância a quantificação das perdas de solo por erosão hídrica em áreas agrícolas. Nesse sentido, a utilização de métodos indiretos através de modelos estatísticos auxilia no entendimento e na quantificação dessas perdas ao longo dos anos. Um desses modelos bastante utilizados é a Equação Universal de Perda de Solo (EUPS), também conhecida como Universal Soil Loss Equation (USLE). É um método de ótima precisão que leva em consideração a precipitação pluvial do local, o tipo de solo, a topografia do terreno, o sistema de cultivo e as práticas de gestão (Alves, 2000; Bertoni & Lombardi Neto, 2008).
Diante do exposto, objetivou-se estimar a perda natural de solo por erosão hídrica em diferentes períodos de séries provisórias, através do método da USLE, em um Planossolo Háplico no município de Serra Talhada, região Semiárida do estado de Pernambuco.
2 MATERIAL E MÉTODOS
Localização da área experimental
O estudo foi realizado na Universidade Federal Rural de Pernambuco – Unidade Acadêmica de Serra Talhada (UFRPE/UAST), localizada na Fazenda Saco, município de Serra Talhada, PE, Brasil (7º59’ S; 38º15’ O e 431 m), microrregião do Vale do Pajeú, em um Planossolo Háplico (Santos et al., 2013) de textura franco arenosa. A perda de solo foi estimada no intervalo de 1996 a 2015, sendo subdividido em quatro períodos, P1 (1996-2015), P2 (2001-2015), P3 (2006-2015) e P4 (2011-2015). Os dados foram obtidos através da Agência Pernambucana de Águas e Clima (APAC), dados referentes ao posto de código 13.
A área do presente estudo era composta por uma parcela de 100 m de comprimento de rampa, com declividade de 5%, apresentando-se como solo cultivado por culturas anuais e perenes.
O clima da região de acordo com a classificação climática de Köppen, é do tipo BSwh’ (compreendendo os meses mais quente com maiores índices de precipitação pluvial e os meses mais frios com seca) (Alvares et al., 2013).
Métodos matemáticos para análises de perda de solo
Para a estimativa das perdas anuais médias de solo, foi utilizado o método proposto por Wischmeier & Smith (1978), conforme equações apresentadas na Tabela 1.
Tabela 1. Modelos matemáticos utilizados para o cálculo da USLE em um Planossolo Háplico da área experimental da UFRPE/UAST.
EIm = 6,886 (Pm 2 P ) 0,85 (2) R = ∑ EIm n i = 1 (3) K = (0,00021 ⋅ M 1,14(12 – a) 100 ) + ( 3,25(b – 2) + 3,3 ⋅ 10-3(c – 3) 100 ) (4) LS = √L 100⋅(1,36 + 0,97 ⋅ S + 0,1385 ⋅ S 2 ) (5)
A – Perda de solo ano-1 (Mg ha-1 ano-1); R – Erosividade da chuva (MJ mm ha-1 h-1 ano-1); K –
Erodibilidade do solo (Mg h MJ-1 mm-1); LS – Fator topográfico; C – Fator uso e manejo do solo; P –
Práticas de suporte ou de conservação do solo em áreas agrícolas; EIm – Índice de erosão (MJ mm h-1
ha-1); P
m – Precipitação média mensal (mm); P – Precipitação média anual (mm); M – (% silte + %
areia fina) x (100 - % argila); a – % de matéria orgânica; b – Coeficiente relativo à estrutura do solo; c – Classe de permeabilidade do solo; L – Comprimento da rampa (m); S – Declividade (%).
Os componentes para a aplicação do modelo que determina o fator (K) foram adquiridos através da análise físico-química do solo na área de estudo, sendo: 11,60% de argila, 10,04% de silte, 26,62% de areia fina, 51,74% de areia grossa, e 1,71% de carbono orgânico nos 20 cm de profundidade do solo. Os fatores topográficos em função do relevo (L e S) foram estimados com base na Equação 5, na Tabela 1.
Os valores dos fatores de uso e manejo do solo (C) que está interligado no efeito da vegetação nas perdas de solo e o fator de práticas de suporte do solo (P) que está ligado as práticas conservacionistas do solo no controle da erosão, foram adquiridos através da literatura, conforme descrito por Bertoni & Lombardi Neto (2008). Após a tabulação de todos os dados coletados, os mesmos foram analisados. As confecções dos gráficos foram realizadas com auxílio do programa R (R Core Team, 2015).
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Na Figura 1 é apresentado os valores da precipitação pluvial do município de Serra Talhada, PE, durantes os períodos analisados. Em virtude dos dados mensais das séries analisadas, os maiores eventos de precipitação pluvial em todos os períodos ocorreram nos meses de fevereiro a abril, diferentemente dos meses caracterizando como chuvosos por Santos et al. (2010), que compreendem entre os meses de março a agosto, acarretando em maiores riscos de perdas de solo e água por erosão hídrica.
Figura 1. Análise da precipitação anual no município de Serra Talhada, PE.
Os resultados dos diferentes índices de erosão (EIm) encontrados foram considerados fracos, conforme classificação de Leprun (1983). Esses valores subsidiaram informações importantes para a determinação do fator R exposto na Figura 2, que variaram de 324,99 a 420,89 MJ mm ha-1 h-1 ano -1, no período analisado.
Devido à distribuição irregular da precipitação pluvial da região ao longo dos períodos, foram encontrados diferentes resultados para o fator R. Segundo Santos et al. (2010), as variações desses eventos no tempo e no espaço é característico das regiões semiáridas do país. Os valores do fator R são bem inferiores aos reportados por Campos Filho et al. (1992) na região do Agreste do Estado de Pernambuco, que encontraram valores superiores a 1.000 MJ mm ha-1 h-1 ano-1, contudo, vale salientar que a região do Agreste pernambucano tem maior precipitação que a do Sertão.
Figura 2. Valores médios dos fatores R (MJ mm ha-1 h-1 ano-1) e A (Mg ha-1 ano-1) em cada período estudado no
O fator K nos períodos avaliados foi considerado constante, uma vez que as condições do solo foram as mesmas durante todo o período de avaliação. No presente solo, esse valor foi de 0,2497 Mg h MJ-1 mm-1, que segundo a classificação proposta por Leprun (1983), para a região Nordeste do Brasil, essa erodibilidade é de fraca a média (sendo K de 0,1 a 0,3 Mg h MJ-1 mm-1).
O resultado encontrado para o fator K no presente estudo foi superior ao relatado por Albuquerque et al. (2005), em um Luvissolo Hipocrômico, no município de Sumé no estado da Paraíba. Estes autores encontraram erodibilidade de 0,013 Mg h MJ-1 mm-1, classificada segundo Leprun (1983) como baixa. Denardin (1990), encontrou valores de erodibilidade em Argissolos e Planossolos de 0,004 a 0,031 Mg h MJ-1 mm-1, respectivamente. Esses solos têm como característica comum a presença do horizonte B textural, que influencia no processo de infiltração e consequentemente no escoamento superficial.
A partir da obtenção dos parâmetros foram determinadas as perdas de solo para os quatro períodos (Figura 2) através da USLE. A perda de solo no P1 (1996-2016) foi de 4,72 Mg ha-1 ano-1 (Figura 2). Esse período apresentou uma perda de solo 21,34% maior do que o P4, que foi de 3,89 Mg ha-1 ano-1. Isso está relacionado à distribuição espaço-temporal dos eventos de chuva analisados nos dois períodos, tendo em vista que o P1 (1996-2015) possui uma maior série de dados pluviométricos que o P4 (2011-2015), totalizando 20 e 5 anos de dados de chuva, respectivamente. Além disso, no P4 as chuvas foram todas inferiores à média histórica, o que contribuir para uma menor tendência a perda de solo.
A maior perda de solo encontrada nesse trabalho, foi em P2 (2001-2015), que foi de 5,04 Mg ha-1 ano-1. Entretanto, essa perda de solo foi apenas cerca de 7,00% maior do que P1. Esse resultado está relacionado ao fator R do P2, que foi de 420,89 MJ mm ha-1 h-1 ano-1, sendo ligeiramente superior ao do P1 (393,92 MJ mm ha-1 h-1 ano-1). Segundo Schick et al. (2000), a perda de solo estar relacionada com a erosividade dos eventos de precipitação pluvial e da umidade do solo. Todavia, no P2 foram encontrados mais anos com chuvas acima da média histórica, que podem influenciar para uma maior perda de solo devido ao elevado volume precipitado.
Para minimizar as perdas de solo, algumas práticas como plantio direto podem ser adotadas para manter a estrutura e melhorar a infiltração da água no solo, e consequentemente diminuir o escoamento superficial (Schick et al., 2000).
Os valores de perdas de solo encontrados nesse trabalho foram próximos aos reportados por Oliveira et al. (2008) em Planossolo (4,94 Mg ha-1 ano-1) localizado no município de Areia, PB, que classificaram essa perda de solo como de baixa tolerância. Martins Filho et al. (2009), em um Argissolo Vermelho-Amarelo (5,81 Mg ha-1 ano-1). Esse tipo de solo apresenta altas taxas de perdas
de solo devido à baixa resistência à desagregação e ao selamento encontrado na sua camada superficial (Eltz et al., 2001).
As tomadas de decisões para a utilização das terras e o bom manejo do solo são fatores imprescindíveis para que não ocorra perdas de solo e consequências negativas para o meio ambiente (Lambin et al., 2003). Outro fator importante é a análise da série de dados pluviométricos na estimativa de perdas de solo através da USLE.
4 CONCLUSÃO
A aplicação do método da USLE foi satisfatória na constatação de diferentes perdas de solo em função dos dados de séries provisórias de chuva para o município de Serra Talhada, PE.
As maiores perdas de solo foram registradas no período de 2001-2015, onde as chuvas foram superiores à média anual, que é de 600 mm.
O Planossolo Háplico apresentou baixa tolerância à perda de solo de acordo com as condições edafoclimáticas da região.
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