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UNIVERSIDADE FEDERAL DO TOCANTINS CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE GURUPI MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Saulo de Oliveira Lima
EROSÃO DO SOLO
SAULO DE OLIVEIRA LIMA Prof. Adjunto da UFT
Material didático para utilização nas aulas da disciplina de Manejo e Conservação do Solo e da Água.
GURUPI – TO FEVEREIRO – 2008
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EROSÃO DO SOLO Saulo de Oliveira Lima 1
1. INTRODUÇÃO
A terra originou-se a 4,5 bilhões de anos atrás, apresentado atualmente uma superfície de 500 milhões de Km 2. Desta superfície apenas 1 bilhão de hectares constituem terras agricultáveis. Há aproximadamente 250.000 anos atrás surgiu no Planeta Terra o homem. Quando surgiu a agricultura há 8.000 anos atrás, já existiam 5 milhões de habitantes. No ano de 1800 completava-se o primeiro bilhão de habitantes, 100 anos após já eram 2 bilhões. No ano 2000 atingiu mais de 6 bilhões e no ano de 2.035 estima-se 12 bilhões de habitantes. Este acelerado aumento populacional exerce uma certa pressão sobre os recursos naturais: solo, fauna e flora, a fim de se obterem alimentos e bens de consumo. Esta pressão nos recursos naturais provoca a destruição fauna, flora e solo. A intensidade desta destruição vai depender das formas de interferência do homem. Entretanto devido à ignorância e a luta por problemas de ordem econômica e social esta intensidade de destruição tem sido muito elevado. Um dos sintomas deste fato e a ocorrência de erosão. Tal como a agricultura, a erosão tem sua raiz no passado, e seus processos são regionalmente interdependentes. A erosão acentuada tem provocado mudanças históricas maiores que qualquer guerra ou revolução. Em civilizações antigas como a da Mesopotâmia, Síria, Arábia, Império Romano, Pérsia, Turquia, Ásia Central etc. há vários relatos históricos sobre o problema de erosão. No continente americano, os povos pré-colombianos também deixaram registros dos problemas causados pela erosão. A deterioração dos recursos naturais é visível no reconhecimento de seus efeitos, como a erosão hídrica e eólica, poluição dos mananciais hídricos, assoreamento de rios e represas etc. Isto adquire singular importância no Estado de Tocantins, se considerarmos a fragilidade do bioma do Cerrado, caracterizado pela grande diversidade que ocorre devido à variação edáfica e climática encontrada neste local.
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Professor Adjunto II da Universidade Federal do Tocantins – Campus Universitário de Gurupi
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2. ATRIBUTOS FÍSICOS E QUÍMICOS DO SOLO LIGADOS A EROSÃO
As principais propriedades físicas do solo são a porosidade, aeração, textura, estrutura, consistência, cor, superfície específica e densidade. A possibilidade de modificação destas propriedades com o manejo irá variar de propriedade para a propriedade, mas diferentemente das propriedades químicas, tem como característica comum o longo tempo necessário para a percepção de tais modificações. Assim, a adoção de um manejo adequado implicará na influência das propriedades físicas em um longo prazo. A exemplo disso podemos utilizar a situação dos cerrados. No inicio de sua ocupação os principais problemas eram de ordem química. A partir de sua utilização foram amenizados os problemas de caráter químico, e em contrapartida, depauperando as propriedades físicas. Assim o manejo de solo deve ter uma abrangência tal, que permita uma permanente exploração agrícola.
2.1. TEXTURA DO SOLO O termo Textura refere-se à distribuição das partículas do solo tão somente quanto ao seu tamanho. Tradicionalmente, tais partículas são divididas em três frações de tamanho, chamadas frações texturais: areia, silte e argila. Feita a análise textural, o solo recebe uma designação, sendo encaixado em determinada classe textural. t extural. As partículas de uma mesma classe de diâmetro apresentam estrutura e composição química diferente, variando em tamanho, forma, cristalinidade etc. Para uma mesma classe textural há um limite superior e um inferior de acordo com a escala adotada. Existem várias escalas para classificar os separados do solo. Entre elas a de ATTERBERG, escala adotada pela Sociedade Internacional de Ciência do Solo e Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, e a escala do U.S.D.A do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos. A Escala de ATTERBERG apresenta quatro grupos de separados: areia grossa, areia fina, silte e argila. A escala da U.S.D.A. discrimina mais a fração areia constituindo assim sete grupos de separados: areia muito grossa, areia grossa, areia média, areia muito fina, silte e argila. A fração do solo superior a 2 mm é denominada esqueleto de terra, sendo classificada (para ambas as escalas) em cascalho fino ou seixos (2 a 20 mm) e cascalho grosso ou pedras (20 a 50 mm). A fração argila também para ambas as escalas é também subdividida em classes, a saber: argila grossa (2 micra a 0,2 do micro), argila média (0,2 a 0.08 do micro) e argila fina (abaixo de 0,08 do micro).
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Após a análise granulométrica é feita à determinação da classe textural, segundo as proporções de areia total, silte e argila. Normalmente são utilizados triângulos com esses três parâmetros, sendo que cada região do triângulo delimita uma classe textural. Para fins agrícolas, que diz respeito ao crescimento e a produção das plantas, o conhecimento da natureza das partículas do solo (por exemplo, a determinação dos minerais primários e dos tipos de minerais de argila) tem sido considerado, quando aliado a outros fatores, mais importantes que as análises mecânicas e as conseqüentes determinações de suas classes texturais. A determinação do conteúdo de argila nos horizontes A e B é importante para caracterizar e identificar duas principais categorias de solos do Estado de São Paulo. Assim, nos solos com B textural, o conteúdo de argila no horizonte B é superior ao da argila no horizonte A. Nos solos com B latossólico, o horizonte B pode ter o mesmo conteúdo de argila do horizonte A ou conteúdo mais elevado, não ultrapassando 1,8 vez o teor de argila do horizonte A; a relação textural varia de 1,0 a 1,8. Os Regossolos também tem como importante fator para classificação o fato de seu teor em argila ser sempre inferior a 15%, uma vez que os horizontes B dos solos com B textural ou B latossólico sempre tem mais de 15% de argila. De uma forma geral é possível relacionar a textura do solo com outras propriedades do solo. Solos Argilosos normalmente apresentam propriedades químicas favoráveis e propriedades físicas desfavoráveis. As principais características são: capacidade de retenção de água elevada, aeração deficiente, coesão elevada, consistência plástica a pegajosa quando molhados e dura quando seco, densidade aparente menor, porosidade total maior, microporosidade maior, superfície específica elevada, estrutura boa, capacidade de troca elevada. Os solos arenosos ao contrário apresentam propriedades físicas favoráveis e propriedades químicas desfavoráveis. A determinação da textura de uma amostra de solo se faz pela análise granulométrica, também conhecida como análise mecânica. A amostra antes de ser analisada deve sofrer um pré-tratamento a fim de remover sais solúveis, gesso, matéria orgânica e óxidos de ferro. Tal dispersão pode ser feita através ebulição com água e agitação ou com a remoção dos íons floculantes (Ca, Mg, H, Al e Fe) por cátions altamente hidratados (Na, Li, Amônia) ou métodos combinando os dois anteriores. Após a dispersão a separação das frações é feita peneiramento do solo seco ao ar, com uma seqüência de peneiras, até um diâmetro de partículas de aproximadamente 0,05 mm. A fim de separar as partículas de diâmetro menor é utilizado o método de sedimentação que se baseia na lei de Stokes, utilizando-se decímetros ou pipetas. A textura é uma característica bastante estável e de grande importância na descrição, identificação e classificação do solo. A textura do solo é uma característica do solo de difícil modificação. Mudanças podem acontecer na ocorrência de erosão que podem retirar camadas do perfil. Em solos podzolizados tal ocorrência
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implicaria em mudanças estruturais. Assim, medidas que evitam a erosão como o plantio em nível, terraceamento, canais escoadores etc. são importantes. Alguns autores relatam que a textura da camada superficial do solo pode ser alterada no período de um ano, após práticas intensivas de cultivo, pela erosão seletiva das partículas de argila. Os métodos de manejo do solo se baseiam em grande parte na sua estrutura, o cultivo, a irrigação (freqüência e intensidade) e a adubação devem ser norteados pela textura do solo. Esta característica é de suma importância nos estudos de morfologia, gênese, classificação e mapeamento do solo. Os solos que apresentam maior facilidade de manejo e produtividade, geralmente, contém cerca de 20% de argila, 5% de matéria orgânica e os 75% divididos entre silte e areia. Solos argilosos são muito mais susceptíveis a compactação do solo que os arenosos.
2.2. ESTRUTURA O termo estrutura é utilizado para descrever o solo no que se refere ao arranjo, orientação e organização das partículas sólidas. Como o arranjo das partículas do solo é geralmente muito complexo para permitir qualquer caracterização geométrica simples, não existe meio prático de se medir a estrutura do solo. Por isso, o conceito de estrutura do solo é qualitativo. A unidade estrutural do solo ou agregado ou como é também denominado ped é descrita de acordo com o tipo (forma), a classe (tamanho) e o grau de desenvolvimento (estabilidade). Cuidado deve se tomar para não confundir o agregado com torrões, formados por distúrbios da massa do solo, como acontece nas terras que são aradas com baixa umidade; ou com concreções, que são resultantes da cimentação de partículas primárias. Os tipos de agregados que podem existir num perfil de solo são: esferoidal, que se subdivide em granular ou grumosa conforme a porosidade do agregado; blocos, que subdivide em angulares e subangulares; prismática, que se subdivide em prismática e colunar e laminar. Os agregados de forma esferoidal são mais comuns em horizontes de superfície. Já os de bloco e prismática são mais comuns no horizonte B, sendo que o prismático colunar mais comum em horizontes salinos. A forma laminar é comum em horizonte C. Solos arenosos, como não formam agregados estáveis, são classificados como solos sem estruturas ou solos com estrutura grãos simples. A agregação do solo relaciona-se com a porosidade, aeração, consistência, densidade etc. A matéria orgânica é um dos principais fatores que favorecem a estruturação do solo. Solos ou horizontes de solos ricos em matéria orgânica normalmente são bem estruturados. Manejos que
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implicam em aumento na matéria orgânica do solo aumentam conseqüentemente sua estruturação. Isso se deve a ação cimentante da matéria orgânica e melhoria da atividade microbiana.
O preparo do solo tem influência marcante na estrutura do solo pois pode propiciar uma maior porosidade ou um menor porosidade. Preparo do solo em condições desfavoráveis de umidade, aliado a cultivos continuados promovem a quebra dos agregados.
A utilização de fertilizante que deixam resíduos catiônicos, principalmente monovalentes como o sódio (Na+), também contribui para diminuir o tamanho dos agregados do solo. O uso do gesso para evitar os efeitos perniciosos do sódio na dispersão do solo (e seus agregados logicamente) tem sido preconizado em solos irrigados do semi-árido americano. O efeito floculante do gesso é conhecido como efeito “condicionador do solo”.
A fim de melhorar a estrutura do solo algumas medidas podem ser tomadas:
manter o solo com cobertura morta;
proporcionar uma adequada drenagem, drenagem, tanto na superfície como na subsuperfície do solo;
utilizar princípios de preparo conservacionista para que o solo tenha o mínimo de desagregação que criem condições de uma rápida germinação, bom stand final e rápido desenvolvimento das plantas;
manter e melhorar os níveis de matéria orgânica do solo;
utilizar equipamentos para o preparo do solo o mais leve possível;
reduzir as pressões dos pneus no solo utilizando pneus mais largos ou de rodagem dupla.
2.3. CONSISTÊNCIA Por consistência entende-se a influência que as forças de adesão e de coesão nos constituintes do solo de acordo com o seu estado de umedecimento. Propriedade do solo como tenacidade (resistência à ruptura), friabilidade (facilidade de esboroamento), plasticidade (possibilidade de moldagem) e viscosidade (capacidade de aderência) são alguns exemplos das várias formas de consistência. A consistência é resultado da intensidade e natureza das forças de coesão e adesão. Coesão são as forças de atração molecular entre as moléculas de uma mesma substância. Estas forças são tanto maiores quanto mais próximas se encontrarem as moléculas entre si. As mesmas forças de atração moleculares atuando em moléculas de substâncias de diferente natureza recebem o nome de adesão. Assim no solo seco, as forças de coesão entre as partículas sólidas são elevadas, conseqüentemente o solo se torna duro, oferecendo resistência à ruptura. Solo úmido apresenta as
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forças de adesão entre as fases sólido-líquida sólido-l íquida elevadas e as moléculas de água recobrem os sólidos. A partir de um certo momento ocorre força de coesão entre os líquidos que recobrem a fase sólida. A coesão, nestas condições, é proporcional à tensão superficial existente na película de água, variando inversamente com o diâmetro das partículas sólidas. À medida que a película de água se espessa, o raio de curvatura do menisco diminui, reduzindo a tensão superficial, logo, a força de coesão que une as partículas de um determinado solo varia inversamente com o conteúdo de umidade. Assim Assi m a coesão pode por acréscimo de água , alcançar um máximo e depois diminuir até um mínimo. Nestas condições de mínima coesão as partículas sólidas não mais se atraem: é o estado de aderência. Aderência é pois a atração entre as superfícies sólidas e líquidas e diz-se que o solo esta pegajoso. A terra empasta nos implementos agrícolas. Os solos podem apresentar forças de coesão devidas ainda a: a) ligações de partículas através de pontes de cátions; b) pelas forças de Van Der Waals, as quais variam inversamente com o cubo da distância entre as partículas; c) por efeitos cimentantes da matéria orgânica, dos óxidos de Fe e Al. O manejo do solo que mais atua na consistência é a aplicação de matéria orgânica, pois esta devido a sua alta capacidade de absorção de água evita a formação de película de água em volta das partículas. A água necessária para envolver as partículas e gerar coesão e depois aderência, só estará disponível depois de completada a saturação da matéria orgânica. O conhecimento do estado de friabilidade é importante para evitar a destruição dos agregados do solo e melhorar o rendimento das máquinas agrícolas.
2.4. POROSIDADE A porosidade de um solo pode ser definida como sendo o volume de vazios ou ainda o espaço de solo não ocupado pela “matriz” (conjunto dos componentes orgânicos e inorgânicos). Tal espaço é ocupado pelo ar do solo e água do solo constituindo assim o local onde se processam as reações de interfase sólido-líquido, sólido-gás e líquido-gás. O conhecimento da porosidade total de um solo não constitui uma informação muito importante para caracterizar suas propriedades, para isso é necessário saber qual a distribuição dos tamanhos de seus poros. Podem ser conhecidos dois tipos: os macroporos e os microporos. Os macroporos são de maior diâmetro e é através dela que a água drena e o ar se move livremente. Os microporos são responsáveis pela retenção de água por capilaridade. A distribuição de macroporos e microporos é importante no estudo de armazenamento e movimento de ar e água do
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solo, no desenvolvimento do sistema radicular e nos problemas concernente ao fluxo e retenção de calor e na tenacidade oferecida às máquinas agrícolas no trabalho com a terra. A água é retida por adsorção particularmente nos microporos, com redução de infiltração e arejamento. Os limites na qual variam a porosidade total de um solo são muito amplos, pois o volume de poros depende da composição granulométrica e da estruturação. A macroporosidade aumenta com a agregação do solo e com o tamanho do agregado. Assim pode-se melhorar a porosidade do solo pela adição de matéria orgânica, a qual reduz a densidade aparente e conseqüentemente aumenta os espaços vazios. O cultivo de plantas, pela ação das raízes, também aumentam a porosidade tanto diretamente promovendo o aparecimento de pequenos canais, com indiretamente devido à extrusão de exudados com ação cimentante que influenciaram a estrutura do solo. O preparo do solo em condições ideais de umidade, quando apresenta o máximo de friabilidade, promove a agregação, melhorando a estruturação e, por essa razões, aumenta a porosidade. Um manejo inadequado implica no aparecimento de solos compactados, com conseqüente prejuízo da porosidade e do desenvolvimento das plantas. A baixa porosidade nos solos compactados propicia a formação de condições de redução facilitando o aparecimento de solos Gley.
2.5. AERAÇÃO A aeração de um solo nada mais é do que a renovação do ar deste, tendendo a igualar a sua composição com a do ar atmosférico. Sua importância para o desenvolvimento das plantas e da vida microbiana do solo tem sido reconhecida há muito tempo. Assim, os poros do solo que não são ocupados pela água, possuem gases, os quais constituem a chamada atmosfera edáfica. Quantitativamente a sua composição difere da composição do ar da atmosfera, que devido às raízes das plantas e aos organismos que vivem no solo, consomem o oxigênio e expelem o CO 2. A atmosfera do solo não é fixa, pois o oxigênio é consumido pela respiração das raízes, pelos microrganismos e pela decomposição da matéria orgânica e assim o CO 2 é produzido. Fatores como o conteúdo de água, estado de agregação e outros poderão pois modificar a composição do ar do solo e influenciar o estado nutricional da planta, As trocas gasosas dependem da difusão dos gases da atmosfera para o solo e vice-versa. A presença de encrostamento superficial e a distribuição do tamanho dos poros podem influenciar mais que o conteúdo de água.
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2.6. RETENÇÃO DE ÁGUA A propriedade do solo de atrair e reter a água no estado líquido e em forma de vapor é resultado da ação conjunta e complementar de uma série de fatores, e , é expressa atualmente em termos de potencial total. Para a adsorção de água no solo, como já discutido, duas forças atuam: a força de adesão e a força de coesão. Tomada por base a retenção de água pelo solo, ela pode ser classificada, arbitrariamente em: água gravitacional, água capilar e água higroscópica. Tais termos são arbitrários e com o conceito de potencial de água devem ser evitados, porém são ainda muito utilizados. A água gravitacional é aquela que possui teor de umidade acima da capacidade de campo, possui capacidade efêmera, é removida facilmente pela drenagem e provoca a lixiviação de bases. A água capilar é aquela que apresenta teor de água entre a umidade higroscópica e a capacidade de campo. esta localizada nos macroporos, não é removida pela drenagem, atua como a solução do solo. A água higroscópica está caracterizada pelo baixo teor de umidade higroscópica e pela sua localização próxima a superfície das partículas do solo, pode ser permanente, só sendo removida apenas em estado de vapor. O conhecimento de como as propriedades do solo influenciam o movimento de água ao atingir o solo e no seu interior; a capacidade de retenção de umidade e a disponibilidade aos vegetais são de relevada importância prática. Cada um destes fatores esta relacionada direta e indiretamente com o tamanho e a distribuição dos poros. O conhecimento das características de umidade do solo é fundamental no planejamento da irrigação, apesar de que a determinação da umidade atual do solo a ser irrigado não oferece nenhum subsídio de controle e planejamento da irrigação se não for identificação de sua faixa de disponibilidade hídrica para as plantas.
2.7. COR DO SOLO A cor constitui uma das maneiras mais primitivas de classificar o solo. A cor constitui ass impressões particulares que a luz refletida pelos corpos produz nos órgão da visão. Cores como o branco, amarelo, vermelho, acinzentado, brunos, negros etc são comuns em solos. Ao examinarmos o solo com uma lente de aumento observamos que a impressão de cor uniforme quando observamos a olho nu não é verdadeira. Filetes negros (húmus), partículas vermelhas e amarelas (óxidos de Fe) grão esbranquiçados (quartzo). A material predominante no solo e
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proporcionara a sua cor. Para descrever as cores do solo Munsell baseou-se em três variáveis: A matiz (nome da cor), valor (brilho ou tonalidade da cor) e croma (intensidade ou pureza da cor). A matiz abrange uma parte do espectro que é dividido em 10 regiões ou famílias de cor, são elas: R - Vermelho YR - Vermelho amarelo Y - Amarelo GY - Amarelo verde G - Verde BG - Verde azul B - Azul PB - azul-Púrpura P - Púrpura RP - Púrpura Vermelho Cada região desta é dividida em 10 partes, sendo comum às denotações 2, - 5,0 - 7,5 e 10,0. A segunda variável da carta de cores para solo é o brilho ou tonalidade ou valor. A tonalidade é obtida combinando-se o branco com o preto em uma escala que vai de zero (preto) a dez (branco). O número 1 formado por 9 partes de preto e uma de branco e assim por diante. A terceira variável é a intensidade ou pureza da cor ou croma a qual é obtida da seguinte maneira: cada matiz será combinado com diferentes proporções com cada umas das tonalidades, de maneira à forma um total de 20 partes. Assim o número zero é composto de 20 partes do valor (por exemplo cinza) e nenhuma do matiz (por exemplo 2,5 YR), o numero 1 é formado por 19 partes do cinza e uma parte do 2,5 YR e assim por diante. A determinação da cor do solo é feita através da Carta de Cores de Munsell, onde a cor é comparada com mostruários contidos dentro da carta e pode ser feita em solo seco (mais comum) e em solos úmidos.. A relação da cor com manejo de solos, e sua utilização como um indicativo da constituição deste solo quanto ao teor de matéria orgânica, textura e composição mineralógica.
2.8. MATÉRIA ORGÂNICA DO SOLO O teor de matéria orgânica do solo influencia as propriedades químicas e físicas do solo. Quanto maior o teor de matéria orgânica melhor a agregação do solo e a retenção de água afetando diretamente na erosão, diminuindo o volume de água da enxurrada. Indiretamente atua melhorando a
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atividade microbiana e o desenvolvimento de raízes, aumentando a cobertura do solo, evitando assim os efeitos da chuva no solo.
2.9. CÁTIONS ADSORVIDOS NOS COLÓIDES Os cátions adsorvidos nos colóides do solo afetam diretamente na dispersão e floculação de argilas. Cátions como o potássio e o sódio e o radical amônio tem ação dispersante no solo exceto quanto em quantidades muito elevadas. Cátions como o Cálcio, o magnésio e o hidrogênio têm ação floculante, melhorando a estrutura do solo e a infiltração de água.
2.10. COMPOSIÇÃO QUÍMICA DO COMPLEXO COLOIDAL A relação molecular SiO 2 /R203 tem influência na erosão do solo. Quanto maior a relação, maior a erodibilidade do solo. Os solos tropicais têm, geralmente, baixa relação, sendo assim, mais resistentes à erosão.
3. EROSÃO DO SOLO A erosão do solo constitui o fenômeno de desagregação, transporte e deposição das partículas do solo pela ação de uma força motora. Os principais agentes responsáveis por esta força são a água em movimento, resultante da precipitação, ação do vento e das ondas.
3.1 TIPOS DE EROSÃO A erosão geológica ou normal constitui um fenômeno de tendência niveladora da superfície terrestre. Seu efeito padece de importância agrícola porque é equilibrada pelo processo de gênese do solo. A erosão acelerada se estabelece quando são destruídos os elementos naturais de equilíbrio, constituindo em fenômeno de alto significado, especialmente devido à rapidez com que se processa. Quando o solo é despido de sua vegetação natural ou submetido ao cultivo, fica exposto diretamente às forças erosivas. Neste caso, a água e o vento ou a ação conjunta destes dois (ondas) removem material com uma intensidade mil vezes maior do que a intensidade que se verifica quando o solo esta naturalmente coberto. É este tipo de erosão que as práticas conservacionistas tentam evitar. Alguns dados sugerem que cerca de 20 cm de solo perdidos pela erosão desperdiçam de 1400 a 7000 anos de trabalho da natureza. Os prejuízos econômicos decorrentes desta erosão acelerada são incalculáveis.
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De acordo com os fatores responsáveis pela erosão são distinguidas as seguintes formas de erosão: Erosão hídrica, erosão eólica e erosão pela ação conjunta da água dos ventos (ondas).
3.2. EROSÃO HÍDRICA 3.2.1. MECANISMO E PROCESSO EROSIVO O mecanismo da erosão se dá com a ação erosiva da água da chuva, a ação erosiva ocorre pelo impacto da gota de chuva, e este apresenta velocidade e energia variável, segundo o seu diâmetro e isto vai levar a um maior ou menor escorrimento e transporte. As gotas de chuva em contato com o solo provocam desprendimento; transporte de partículas por salpicamento e transporte por turbulência. E este processo é influenciado pela quantidade, intensidade e duração da chuva, natureza do solo, cobertura vegetal e declividade da superfície do terreno, a interação ou balanço desses fatores f atores influenciam a força erosiva da água.
PROCESSO EROSIVO O processo erosivo é dividido em desagregação (salpicamento), escorrimento e deposição de material. SALPICAMENTO DAS PARTÍCULAS é afetado pelo tamanho das gotas, velocidade de queda e intensidade de chuva.
Estudos com simuladores de chuva mostram que o aumento do diâmetro das gotas de 1 para 5 mm a velocidade de infiltração diminui 70% e as perdas de solo aumentam 120 vezes.
ESCORRIMENTO DA ÁGUA é o maior agente de transporte das partículas do solo. E depende:
Energia da enxurrada está relacionada com a massa (quantidade e qualidade) dessa enxurrada e da velocidade de escorrimento da água.
A capacidade de transporte de solo varia com o tamanho das gotas e com a velocidade do seu impacto. Se o solo estiver protegido, muito pouco solo será transportado. transportado. MATERIAL DEPOSITADO separado por tamanho de partículas: os de baixa transportabilidade; por último, os materiais leves são transportados a grandes distâncias e vão se depositar nos lagos, açudes e reservatórios de água.
3.2.2. FORMAS DE EROSÃO HÍDRICA É a erosão causada pela água em movimento, é, nos climas úmidos, a de conseqüência mais dramática. A erosão pela água pode apresentar-se das seguintes maneiras:
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A - EROSÃO EM LENÇOL OU LAMINAR A erosão em lençol, ou superficial, ou laminar, caracteriza-se por desgastar uniformemente a superfície do solo. Esta forma de erosão é, muitas vezes, imperceptível em seu primeiro estágio, sendo assim muito perigosa. Quando se manifesta um estágio avançado, o solo passa a apresentar uma cor mais clara, a enxurrada se apresenta lodosa, há decréscimo no rendimento das colheitas e finalmente, há afloramento das raízes perenes. O processo de formação deste tipo de erosão ocorre da seguinte maneira: Com as chuvas a formação de enxurrada, que dependendo de sua velocidade e turbulência vai promover desagregação das partículas do solo, desprendendo-as por arraste e abrasão e de redemoinhos (ação elevatória). O transporte é feito por rolamento, suspensão ou arraste e a quantidade de material vai depender do tamanho, densidade e formas das partículas do solo e dos obstáculos ao caminho da enxurrada. Posteriormente ocorre a deposição em baixadas e canais de terraços, quando a força peso da partículas é maior que a força de arraste da enxurrada.
B. EROSÃO EM SULCOS A erosão em sulcos, ou canais, ou em ravinas, caracteriza-se pela presença de sulcos sinuosos que se localizam ao longo dos declives em conseqüência das correntes de água que escorrem sobre o terreno por ocasião das chuvas intensas. Muitas vezes, a erosão laminar evolui para a erosão em sulcos; embora nem sempre seja o início desta forma de erosão. Muitos fatores podem determinar o estabelecimento da erosão em sulcos. Deve-se, no entanto, salientar a aração, acompanhando o declive do terreno, como um poderoso aliado à erosão em sulcos. Além de desgastar e empobrecer o solo, como qualquer outra forma de erosão, a erosão em sulcos em estágio avançado representa um grave empecilho ao preparo do solo e seus cultivos, devido à dificuldade das máquinas transitarem por aqueles obstáculos.
C - EROSÃO EM VOÇOROCAS Não deixa de ser uma erosão em sulcos, mas com a particularidade de se apresentar em proporções muito grandes, impedindo assim a passagem de tratores e implementos agrícolas. É a forma de erosão mais espetacular podendo atingir vários metros de comprimento por algumas dezenas de profundidade.
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D - EROSÃO POR EMBATE A erosão por embate ou erosão pela gota da chuva, ocorre quando a gota da chuva animada de alta energia atinge o solo - os agregados são destruídos, ficando grande quantidade de partículas texturais em estado individual. A ação deslocadora da enxurrada nem sempre tem a capacidade de desagregar o solo. Entretanto, se a água que se desloca na superfície do solo encontrar partículas desagregadas, a quantidade de material arrastado aumenta consideravelmente. O impacto da gota de chuva desagrega o solo e projeta as partículas a distâncias consideráveis, predispondo ao deslocamento da água em movimento. Partículas finas em suspensão podem ser eluviadas indo se depositar em camadas mais profundas do perfil, onde pode ocorrer um horizonte de impedimento que vem agravar ainda mais o efeito destrutivo da erosão presente na superfície. A proteção do solo mais eficiente contra essa forma de erosão consiste em mantê-lo com vegetação, principalmente no período chuvoso.
E - EROSÃO POR DESABAMENTO Essa forma de erosão pela água é muito comum nos terrenos arenosos. Os regossois são particularmente sujeitos a erosão por desabamento. Constitui do solapamento da base e desmoronamento da área adjacente. Está normalmente associada à erosão em sulcos
F. EROSÃO VERTICAL Por erosão vertical entende-se o arrastamento de partículas e materiais solúveis através do solo (Eluviação). Esta forma de erosão é muito comum em solos arenosos e para alguns autores pode provocar a mudanças texturais nos solos. Nos processos de gênese do solo esta forma de erosão forma o horizonte diagnóstico B textural (comum nos solos Podzol e solos podzolizados) e os horizontes de impedimento físico (Duripan e Fragipan). Os principais fatores que afetam este tipo de erosão são: a agregação, porosidade e densidade do solo e a natureza dos íons saturam o complexo de troca.
G. EROSÃO EM QUEDA A erosão em queda esta ligada ao solapamento de barrancos no sentido inverso a canais escoadouros e fluxos de água. Assume grande importância em locais onde a base não é consistente.
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Vários são os danos ocasionados em obras de engenharias mal dimensionadas por este tipo de erosão.
H. EROSÃO EM PEDESTAL É de menor importância e está relacionado principalmente a solos com alta susceptibilidade a erosão que estão protegidos por pedras, raízes. Neste tipo de erosão formam-se estruturas coroadas com material.
I. EROSÃO EM PINÁCULOS É um tipo de erosão bastante particular, de ocorrência rara, porém de conseqüências drásticas quando ocorre. Está associado a erosões em sulcos profundos, deixando barrancos remanescentes grandes. Os principais solos de ocorrência são os solos salinos, solodiz ou solonedez, que apresentam excesso de sódio que têm a propriedade de desflocular o solo. Tal erosão é de controle difícil pois quando seco absorvem água lentamente e quando saturados fluem como barro e o estabelecimento de vegetação é difícil
J. EROSÃO EM TÚNEL. Esta ligada à formação de galerias continua através da infiltração da água superficial. Normalmente associada à erosão por desabamento devido ao solapamento da base.
EROSÃO PELAS ONDAS Consiste no processo de desagregação, transporte e deposição de partículas part ículas de solos através da ação combinada da água e ventos fortes.
3.2.3. FATORES QUE INFLUEM NA EROSÃO HÍDRICA FATORES ATIVOS: Características da chuva; Declividade e comprimento de rampa; Capacidade de absorção de água pelo solo (Infiltração). FATORES PASSIVOS:
Resistência do solo à erosão; Densidade da cobertura vegetal.
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a) CHUVA Constitui um dos fatores climáticos mais importantes na erosão. O volume e a velocidade da enxurrada dependem da intensidade, duração e freqüência da chuva. Sendo a intensidade o fator mais importante. Dados de chuva em totais ou médias mensais e anuais apresentam pouco significado em relação à erosão. No que se refere à erosão o importante é a chuva definida como a quantidade de água que cai no solo em forma contínua em um período mais ou menos longo, individualizada pela intensidade, duração e freqüência. INTENSIDADE: é o fator mais importante no que se refere à erosão, pois quanto maior for à intensidade da chuva, maior será a perda de solo por erosão.
Uma chuva de 21 mm com intensidade de 7,9mm, as perdas foram 100 vezes maiores comparando-as com uma chuva de 21 mm e com intensidade de 1mm.
DURAÇÃO DA CHUVA: é o complemento da intensidade. Chuva Total é a combinação da duração com a intensidade de chuva. Quando ocorre uma chuva de intensidade uniforme, a água infiltra por um período mais ou menos longo (dependendo da umidade do solo e intensidade de chuva). A enxurrada aumenta de volume até alcançar uma quantidade estável. FREQÜÊNCIA DAS CHUVAS: influi nas perdas por erosão. Quando as chuvas ocorrem em intervalos curtos há um aumento no teor de umidade do solo, com isto as enxurradas, geralmente, são mais volumosas, mesmo com chuvas de menor intensidade. Quando as chuvas ocorrem em intervalos maiores, o solo fica mais seco, não ocorre à formação de enxurrada em chuvas de menor intensidade, pois a água vai infiltrar rapidamente. Mas quando este intervalo é muito grande vai ocorrer prejuízo para a vegetação. PARTICULARIDADES DAS GOTAS DE CHUVA: diâmetro bastante variável (máx. de 7mm); não são esféricas; deformam-se na queda; gotas grandes são instáveis (gotas < 5mm dividem-se no ar). O percurso de descida da gota, a resistência friccional da atmosfera não permite que este movimento seja acelerado, o que implica no desenvolvimento de uma velocidade terminal. Na Tabela 1 são apresentadas às velocidades, terminais que diferentes tamanhos podem desenvolver e as distâncias necessárias para atingir estas velocidades.
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Tabela 1 - Diâmetro da gota da chuva, velocidades terminal e distância para atingir 95% da velocidade terminal. Diâmetro das gotas velocidades terminais (mm) (m/s) 1 4,0 2 6,5 3 8,1 4 8,8 5 9,1 6 9,3 Fonte: Bertoni & Lombardi Neto, 1992.
altura de queda p/ 95% velocidade 2,2 5,0 7,2 7,8 7,6 7,2
Em uma chuva muito forte, milhões de gotas de chuva golpeiam cada hectare, provocando o desprendimento de partículas. Essas partículas podem ser lançadas a 60 cm altura e a uma distância maior que 1,5 metros. As gotas de chuva contribuem para o processo erosivo de 3 maneiras: a)desprendem a)desprendem partículas de solo no local do impacto; b)transportam, por salpicamento, as partículas desprendidas; c)imprimem energia, em forma de turbulência, à água superficial. Devido a esses fatores é importante o estudo da força com que a gota de chuva golpeia o solo, e este é feito pelo estudo da Energia Cinética. Ec = 12,14 + 8,88 log I Ec= energia cinética (toneladas-metro/ha-mm) I = intensidade da chuva em mm/h.
b) INFILTRAÇÃO É o movimento da água dentro da superfície do solo. Quanto maior a velocidade de infiltração, menor a intensidade de enxurrada, e conseqüentemente menor a erosão do solo. A velocidade de infiltração é influenciada pelo:
tamanho e disposição dos espaços porosos;
variação na textura do perfil;
umidade do solo no cometo da chuva;
grau de agregação;
preparo do solo;
cultivo em contorno;
cobertura vegetal.
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c)TOPOGRAFIA DO TERRENO Representada pela declividade e pelo comprimento dos lançantes, apresenta uma grande influência na erosão. O tamanho e a quantidade do material em suspensão arrastado pela água dependem da velocidade com que ela escorre. Do grau de declive dependem diretamente o volume e a velocidade da enxurrada. T=0,145. D1,18 , onde: T= perda de solo em kg/unid. de largura/unid. de comprimento; comprimento; 0,145 = constante de variação; D= grau de declive do terreno, em porcentagem; 1,18= expoente. Comprimento de rampa influencia no volume e velocidade de escoamento. Erosão influenciada pelo comprimento de rampa, varia com:
natureza do solo;
cobertura vegetal (resíduos culturais). T = 0,166. C1,63, onde:
T= perda de solo em kg/unid. de largura; 0,166= constante de variação; C= comprimento de rampa do terreno, em metros; 1,63= expoente. Analisando o efeito simultâneo das duas características topográficas, temos: T = 0,018. D1,18 . C1,63, onde: T= perda de solo em kg / unid. de largura; D= grau de declive em porcentagem; C= comprimento de rampa em metros.
d) COBERTURA VEGETAL E MANEJO DO SOLO A importância da cobertura vegetal no processo erosivo é devido a defesa natural de um terreno contra erosão. O efeito da vegetação pode ser assim enumerado:
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a) proteção direta contra o impacto das gotas de chuva; b) dispersão da água, interceptando-a e evaporando-a antes que atinja o solo; c) decomposição das raízes das plantas que, formando canalículos no solo, aumenta a infiltração; d) melhoramento da estrutura do solo pela adição de m.o., aumenta a capacidade de retenção de água; e) diminuição da velocidade de escoamento da enxurrada pelo aumento do atrito atrit o na superfície. O manejo do solo consiste num conjunto de operações (tipos e sistemas de cultivo, preparo de solo, semeadura e fertilização) realizadas com o objetivo de propiciar condições favoráveis à semeadura, germinação, desenvolvimento e produção das plantas cultivadas. E o manejo adequado do solo evita a degradação do solo e a erosão deste solo. No Manejo do Solo, deve-se observar:
Tipo de solo;
cobertura vegetal - restos culturais;
preparo do solo;
e) NATUREZA DO SOLO
A erosão não é a mesma em todos os solos, existem solos que resistem mais e outros menos ao processo erosivo. É influenciada pelas:
Características físicas:
Estrutura;
Textura;
Permeabilidade; -Densidade
Características químicas e biológicas.
Teor de m.o.
Tipos de argila (1:1 ou 2:1)
Coesão das partículas (decomposição) (decomposição)
3.3. EROSÃO EÓLICA Consiste no transporte aéreo de partículas de solos através da ação dos ventos fortes. O vento constitui a atmosfera em movimento. Este movimento é conseqüência da ação conjunta de 2 fenômenos: gradientes de temperatura e o movimento rotacional da Terra. Os gradientes de temperatura estão relacionados com a diferente incidência da radiação solar na atmosfera, gerando os centros de alta e baixa pressão. Na América do Sul nos temos um centro de baixa pressão situado próximo ao equador e um centro de alta pressão situada no extremo sul. O movimento rotacional da
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terra, devido as diferentes densidades da litosfera, atmosfera e hidrosfera, provoca um atraso no deslocamento da massa de gases, fenôme no denominado “efeito Coriolis”. O vento tem grande importância agrícola. Está relacionada com a evapotranspiração, troca gasosa, polinização das plantas (anemofilia), disseminação das sementes (anemocoria), erosão eólica etc. A erosão eólica consiste no transporte aéreo de partículas de solos através da ação dos ventos fortes. Os principais fatores condicionantes deste tipo de erosão são:
Ventos fortes;
Regiões planas;
Pouca chuvas
Vegetação escassa ou rala. Todas essas condições estão presentes em regiões áridas e semi-áridas que implica em problemas sérios com este tipo de erosão nesta região.
Outras regiões, como por exemplo os chapadões na região central do país, nas condições de:
solo solto (após arações);
seco e com granulação gr anulação fina;
superfície lisa;
cobertura vegetal rala e inexistente e
vento sem obstrução (onde se utiliza pulverização aérea), pode ocorrer problemas com a erosão eólica. Os principais problemas relacionados com a erosão eólica são: Perda de solo principalmente das frações coloidais, o que pode ocasionar mudanças texturais e nas condições físico-químicas destes solos Enterrio de solos férteis pela deposição de dunas (comum em algumas regiões litorâneas do Brasil); Problemas respiratórios em homens e animais, e;
Poluição atmosférica. O processo de erosão eólica, da mesma forma que a erosão hídrica e constituída de três fases distintas: Início do movimento, transporte e deposição.
O início de movimento ocorre pela força de arraste do vento. A velocidade aumenta exponencialmente com a altura. Os ventos turbulentos promovem da desagregação das partículas do solo que podem ser transportadas por suspensão, saltos ou rolamento. As partículas mais erosivas são as que apresentam dimensões menores que 0,1 mm de diâmetro. Um vento de 15 Km/h a uma altura de 30 cm já é suficiente para deslocar partículas deste tamanho que estejam desagregadas.
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A velocidade mínima dos ventos para o transporte de material a uma altura de 30 cm é 20 Km/h. A rugosidade do terreno é importante na amenização da força erosiva do vento devido à formação de uma fase estacionária devido ao atrito das massas de ar com o terreno. A deposição ocorre quando a força peso é maior que a força de arraste. Os principais fatores que afetam a erosão eólica são: a) Tamanho das partículas - partículas menores que 0,1 mm são transportadas em suspensão; suspensão; de 0,l a 0,5 mm são transportadas aos saltos e acima de 1,0 são transportadas por saltos. A velocidade do vento afeta os mecanismos de transporte. t ransporte. b) Velocidade do vento - quanto maior a velocidade do ventos maior é a erosão eólica. O modelo matemático para estimar as perdas de solo pela erosão eólica é apresentado abaixo: E = I.K.C.L.V, I.K.C.L.V, onde E - Perda de solos em t/ha. I - Índice erodibilidade do solo. K - Rugosidade do solo. C - Fatores climáticos - Velocidade do vento e umidade do solo. L - Comprimento de rampa. V - Quantidade de cobertura vegetal. Nesta equação empírica todos os fatores são multiplicativos. O seu uso é bem mais limitado que a Equação Universal de Perda de Solos (U.S.L.E) utilizada na erosão hídrica. As principais formas de controle da erosão eólica estão ligadas com os seguintes princípios: A - AUMENTAR A ESTABILIDADE DO SOLO A EROSÃO Quanto maior a estabilidade do solo, maior a coesão de suas partículas e menor a possibilidade de serem arrastadas pelo vento. A maior estabilidade do solo pode ser conseguida evitando a pulverização deste solo pelo preparo do solo intensivo. A adição de matéria orgânica que aumenta os agregados também constitui uma forma de aumentar a sua estabilidade. Manter a umidade do solo também evita seu transporte pelo vento. B - USO DE COBERTURAS PROTETORAS Solo vegetado constitui uma barreira à remoção do solo pelo vento. Culturas densas como os capins e pequenos grãos (trigo, arroz) são mais eficientes que o milho algodão e sorgo na proteção contra a erosão eólica. Isto ocorre devido ao menor espaçamentos das primeiras.
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C - O USO DE QUEBRA Q UEBRA VENTOS Os quebra vento constitui barreiras normalmente de arvores e arbustos em posição perpendicular a direção dos ventos dominantes. A sua eficiência na amenização na velocidade dos ventos vai depender da altura, forma comprimento e localização do quebra vento. Com o quebra vento, alguma efeito é produzido na velocidade do vento no terreno anterior as arvores, porém a influência maior na redução desta velocidade e no terreno após o quebra vento, o que pode se observar até à distância de 20 vezes a altura do quebra vento.
BIBLIOGRAFIA CONSULTADA BERTONI, J., LOMBARDI NETO, F. Conservação do solo. São Paulo: Ícone, 1999. 4 ed. 355 p. DERPSCH, R.; ROTH, C.H., SIDIRA, N; KOPKE, U. Controle da erosão no Paraná, Brasil: Sistemas de cobertura do solo, plantio direto e preparo conservacionista do solo. GTZ/IAPAR. Eschborn, 1991. 271p. GUERRA, A.J.T.; SILVA, A.S. & BOTELHO, R.G.M. Erosão e conservação dos solos: conceitos, temas e aplicações. Rio de Janeiro: Bertrand Brasil, 1999, 340p. EPAMIG. Conservação do solo. Belo Horizonte. Informe Agropecuário. ano 11, nº 128, 1987. EPAMIG. Manejo do solo. Belo Horizonte. Informe Agropecuário. ano 13, nº 147, 1987. EPAMIG. Conservação do solo e meio ambiente. Belo Horizonte. Informe Agropecuário. v. 16, nº 176, 1992. EPAMIG. Conservação de solos. Belo Horizonte. H orizonte. Informe Agropecuário. v. 19, nº. 191, 1998. LEPSCH, I.F. Formação e conservação do solo. Oficina de textos. São Paulo, 2002, 192p. LOPES, A. S. Solos sob "cerrado": características, propriedades e manejo. 2. ed. Piracicaba: Associação Brasileira para Pesquisa da Potassa e do Fosfato, 1984. 162 p. PRADO, H. Manejo dos Solos: descrição pedológica e suas implicações. São Paulo: Nobel S.A., 1991. 116p. PUIGNAU, J. Reunión sobre metodología para investigación en manejo de suelos Montevideo: IICA – PROCICUR, 1994, 75p. (Diálogo / IICA – PROCICUR; 39). SANTA CATARINA. Secretaria de Estado da Agricultura e Abastecimento. Manual de uso, manejo e conservação do solo e da água. 2 ed. Florianópolis: EPAGRI, 1994. 384p. SILVA, A.M.; SHULZ, H.E.; CAMARGO, P.B. Erosão e Hidrossedimentologia em bacias hidrográficas. São Carlos: RiMA, 2003.
