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Índice Página
1 Introduçã Introdução o ...................... ................................. ....................... ....................... ...................... ....................... ....................... ...................... ........... 2 2 Indicador Indicadores es da qualidade qualidade do solo ....................... .................................. ....................... ....................... ................. ...... 3 3 Degradaç Degradação ão de solos.............................. solos......................................... ...................... ....................... ....................... .................... ......... 4 3.1 Conceitos básicos ............................................ ................................................................... .............................................. ........................... ....55 3.2 Impacto da degradação do solo ........................................... .................................................................. .............................. .......88 3.3 Interdependência Solo-Vegetação ................................................ .....................................................................9 .....................9 4 Degradaç Degradação ão do solo pela erosão acelerada acelerada ..................... ................................ ...................... ............... 11 4.1 Mecânica da erosão pela água ............................................ ................................................................... ............................. ......11 11 4.2 Tipos de erosão do solo .............................................. ..................................................................... .....................................14 ..............14 4.3 Deposição do material erodido.................... erodido ........................................... .............................................. ............................. ......15 15 4.4 Tipos de danos provocados pela erosão do solo.............................................. solo..............................................15 15 5 Recupera Recuperação ção de solos............................... solos.......................................... ...................... ...................... ...................... ................ ..... 18 5.1 Conceitos básicos ............................................ ................................................................... .............................................. ...........................19 19 5.2 Bases para melhorar sistemas de cultivo tradicionais .....................................23 .....................................23 6 Prevençã Prevenção o e recupera recuperação ção da degradação degradação química química de solos .................. .................. 26 6.1 Prevenção da degradação química de solos.....................................................26 solos.....................................................26 6.2 Princípios de recuperação da degradação química de solos ............................ ............................27 27 7 Sistemas Sistemas de controle da erosão erosão do solo ..................... ................................ ..................... .................. ........ 29 7.1 Coberturas vegetativas............................... vegetativas...................................................... .............................................. ............................... ........29 29 7.2 Controle por drenagem superficial .......................................... ................................................................ ..........................35 35 7.3 Recuperação de solos degradados por voçorocas..................................... voçorocas............................................ .......36 36 8 Reflorest Reflorestamento..... amento................. ....................... ...................... ....................... ....................... ...................... ...................... ................. ...... 38 9 Erosão Erosão do solo e a agricultur agricultura............. a........................ ....................... ....................... ...................... .................... ......... 39 9.1 Alterações no solo provocadas pela erosão ............................................ ..................................................... .........39 39 9.2 Relação entre a erosão do solo e a produtividade das culturas........................42 culturas........................ 42 9.3 Conclusões.......................................................................................................47 9.4 Bibliografia......................................................................................................48
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1 Introdução O solo é fundamental para a sustentabilidade e produtividade de ecossistemas naturais e agrícolas. A qualidade do solo é um conceito desenvolvido desenvolvido para caracterizar o uso e a saúde do solo. Uma definição geral da qualidade do solo é a aptidão que um solo tem para um uso específico. Recentemente a preocupação da comunidade científica e agrária tem sido focalizada na sustentabilidade sustentabilidade do uso do solo, baseados no fato de que a qualidade do solo pode estar declinando. Utiliza-se o conceito sustentável para dizer que um uso ou o manejo do solo pode manter a qualidade de vida do homem ao longo do tempo. O recurso terra (do qual o solo é um dos seus componentes) é finito, frágil e não renovável. Somente 22% (3,26 bilhões de ha) do total das terras do planeta são viáveis para cultivo e atualmente somente 3% (450 milhões de ha) apresentam uma alta capacidade de produção agrícola. Existe atualmente uma preocupação global devido ao fato que o solo é finito e que alguns dos seus componentes não podem ser renovados a curto prazo, principalmente quando se observam as condições nos quais se encontram os solos agrícolas e o meio ambiente. Estas preocupações incluem a perda de solo pela erosão, manutenção da produtividade agrícola e sustentabilidade do sistema, proteção de áreas naturais, e o efeito adverso da contaminação de solos sobre a saúde humana. Desta forma os objetivos da determinação da qualidade do solo procuram proteger o correto funcionamento dos ecossistemas. Para uma correta avaliação da qualidade do solo deve-se chegar a um acordo de porque a qualidade do solo é importante, como é definido, como deve ser medido, e como responder as medidas com práticas de manejo, recuperação e conservação. Devido ao fato de que a determinação da qualidade do solo requere um análise de vários fatores que intervem no sistema e porque ainda tem-se muito a aprender do solo, estes temas ainda não são facilmente abordados. Definições da qualidade do solo tem sido baseados no uso do solo pelo homem e nas funções do solo dentro de ecossistemas naturais e agrícolas. Para muitos produtores e pesquisadores, produtividade é análoga a qualidade do solo. Mas, a manutenção da qualidade do solo é importante também para saúde do homem, já que, o ar, a água superficial e sub-superficial consumida pelo homem podem ser adversamente afetados pelo mal manejo e contaminação dos solos. Contaminação pode incluir metais pesados, elementos tóxicos, excesso de nutrientes, elementos orgânicos voláteis e não voláteis, explosivos, explosivos, isótopos radioativos e fibras inaláveis.
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1 Introdução O solo é fundamental para a sustentabilidade e produtividade de ecossistemas naturais e agrícolas. A qualidade do solo é um conceito desenvolvido desenvolvido para caracterizar o uso e a saúde do solo. Uma definição geral da qualidade do solo é a aptidão que um solo tem para um uso específico. Recentemente a preocupação da comunidade científica e agrária tem sido focalizada na sustentabilidade sustentabilidade do uso do solo, baseados no fato de que a qualidade do solo pode estar declinando. Utiliza-se o conceito sustentável para dizer que um uso ou o manejo do solo pode manter a qualidade de vida do homem ao longo do tempo. O recurso terra (do qual o solo é um dos seus componentes) é finito, frágil e não renovável. Somente 22% (3,26 bilhões de ha) do total das terras do planeta são viáveis para cultivo e atualmente somente 3% (450 milhões de ha) apresentam uma alta capacidade de produção agrícola. Existe atualmente uma preocupação global devido ao fato que o solo é finito e que alguns dos seus componentes não podem ser renovados a curto prazo, principalmente quando se observam as condições nos quais se encontram os solos agrícolas e o meio ambiente. Estas preocupações incluem a perda de solo pela erosão, manutenção da produtividade agrícola e sustentabilidade do sistema, proteção de áreas naturais, e o efeito adverso da contaminação de solos sobre a saúde humana. Desta forma os objetivos da determinação da qualidade do solo procuram proteger o correto funcionamento dos ecossistemas. Para uma correta avaliação da qualidade do solo deve-se chegar a um acordo de porque a qualidade do solo é importante, como é definido, como deve ser medido, e como responder as medidas com práticas de manejo, recuperação e conservação. Devido ao fato de que a determinação da qualidade do solo requere um análise de vários fatores que intervem no sistema e porque ainda tem-se muito a aprender do solo, estes temas ainda não são facilmente abordados. Definições da qualidade do solo tem sido baseados no uso do solo pelo homem e nas funções do solo dentro de ecossistemas naturais e agrícolas. Para muitos produtores e pesquisadores, produtividade é análoga a qualidade do solo. Mas, a manutenção da qualidade do solo é importante também para saúde do homem, já que, o ar, a água superficial e sub-superficial consumida pelo homem podem ser adversamente afetados pelo mal manejo e contaminação dos solos. Contaminação pode incluir metais pesados, elementos tóxicos, excesso de nutrientes, elementos orgânicos voláteis e não voláteis, explosivos, explosivos, isótopos radioativos e fibras inaláveis.
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A qualidade do solo não é determinada por um único processo ou propriedade de conservação ou de recuperação, pelo fato que o solo tem propriedades propriedades dinâmicas e estáticas que variam espacialmente e no tempo. Cada vez mais, discussões atuais sobre a qualidade do solo incluem o custo ambiental de produção e o potencial de recuperação de solos degradados. Os objetivos de avaliar a qualidade do solo em sistemas agrícolas podem ser diferentes que a avaliação da qualidade do solo em sistemas naturais. No contexto agrícola, a qualidade do solo pode era “manejada”, para maximizar a produção sem efeitos adversos sobre o ambiente, enquanto que em ecossistemas naturais, a qualidade do solo pode ser “observada”, como sendo um grupo de valores nos quais mudanças futuras no sistema podem ser comparadas. Visando a manutenção, conservação e recuperação da qualidade do solo, o objetivo desta apostila e fazer uma análise dos principais fatores e processos que levam à degradação de solos e como estes efeitos deletérios sobre a diminuição da qualidade do solo podem ser revertidos.
2 Indicadores da qualidade do solo Para proceder a uma definição para a medição da qualidade do solo, um conjunto mínimo de características do solo que representam a qualidade do solo deve ser selecionado e quantificado. Muitas propriedades físicas, químicas e biológicas tem sido sugeridas para separar solos com qualidades diferentes diferentes (Tabela 1). Estes incluem propriedades desejáveis e indesejáveis. Características desejáveis podem ser a presença de propriedades que beneficiam a produtividade agrícola e o tamponamento ambiental e/ou outras importantes funções do solo, ou a ausência de uma propriedade que é prejudicial para estas funções. Por exemplo, a ausência de contaminantes é uma característica importante da qualidade do solo. Na seleção das características, é necessário reconhecer que algumas propriedades do solo são estáticas, no sentido que sofrem mudanças muito lentas no tempo, e que outras são dinâmicas. Além disto, a variabilidade espacial e temporal das propriedades do solo deve ser considerada quando selecionando propriedades para avaliar a qualidade do solo.
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Tabela 1: Indicadores físicos, químicos e biológicos da qualidade do solo. Indicadores da qualidade do solo Químicos Biológicos Aereação Porcentagem de saturação por Carbono orgânico bases (V%) Estabilidade estrutural Capacidade de troca catiônica Biomassa microbiana (CTC) CeN Biomassa total Densidade do solo Disponibilidade de contaminantes Bacteriana Mineralogia de argila Concentração de contaminantes Fungos Cor Mobilidade de contaminantes Consistência Presença de contaminanates Profundidade de desenvolvimento Condutividade elétrica Potencial de N minerazável do sistema radicular Condutividade hidráulica Porcentagem de saturação por Respiração do solo sódio Taxa de difusão de oxigênio Taxas de ciclagem de nutrientes Enzimas Dehidrogenase Granulometria pH Fosfatase Resistência a penetração Disponibilidade de nutrientes para Arlisulfatase as plantas Conectividade de poros Teor de nutrientes para as plantas Distribuição do tamanho de poros Relação de adsorção de sódio Biomassa C/carbono orgânico (RAS) total Friabilidade Respiração/biomassa Estrutura e agregação Identificação da comunidade microbiana Temperatura Utilização de substrato Porosidade total Analise de ácidos graxos Capacidade de retenção de água Análise de ácidos nucleicos Físicos
3 Degradação de solos A degradação do solo é um dos maiores desafios da humanidade. Apesar do problema ser tão velho como a agricultura, a sua extensão e impacto na qualidade de vida do homem e meio ambiente são hoje em dia maiores que nunca. É uma preocupação importante por duas razões. Primeiro, a degradação de solos afeta a capacidade produtiva de um ecossistema. Segundo, afeta o clima do planeta através de alterações no equilíbrio da água e da energia e modificações nos ciclos de carbono, nitrogênio, enxofre e outros elementos. Através do impacto na produtividade produtividade agrícola e no meio ambiente, a degradação do solo provoca instabilidade política e social, aumenta a taxa de desmatamento, intensifica o uso de terras marginais e frágeis, acelera a enxurrada e a erosão do solo, aumenta a poluição de cursos de água, e a emissão de gases que provocam o efeito estufa. Degradação do solo é definida como o declínio da qualidade do solo através do uso incorreto pelo homem. É um termo amplo e vago, no entanto se refere ao declínio da produtividade através de mudanças adversas no status dos nutrientes, atributos estruturais, e concentração de eletrólitos e elementos tóxicos. Em outras palavras, se refere à diminuição da capacidade atual ou potencial do solo para produzir bens ou
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serviços quantitativos ou qualitativos como resultado de um ou mais processos degradativos. 3.1
Conceitos básicos
A degradação de solos implica na diminuição da sua capacidade produtiva através do uso intensivo e indiscriminado que leva a mudanças adversas nas propriedades do solo. Os processos que provocam a degradação de solos podem ser físicos, químicos, ou biológicos (Figura 1). Importante entre estes fatores está o declínio da estrutura do solo, compactação, redução da capacidade de infiltração, depleção de matéria orgânica e redução da biomassa de carbono, desequilíbrio de sais, e o aumento de patógenos do solo. A taxa de degradação do solo por diferentes processos esta acentuada pela má utilização da terra e por métodos de manejo inviáveis do solo e das culturas. Degradação Física :
se refere à deterioração das propriedades físicas do solo. Dentro deste processo estão incluídos: a) Compactação e “Hardsetting”: o adensamento do solo é causado pela eliminação da porosidade estrutural. Aumento na densidade do solo pode ser causado por fatores naturais ou antrópicos. “Hardsetting” é um problema em solos com argilas de atividade baixa e solos que contêm baixos teores de matéria orgânica. Solos susceptíveis a compactação e “hardsetting” são susceptíveis a erosão e enxurradas aceleradas. b) Erosão do solo e sedimentação: erosão por água ou vento das camadas superficiais do solo no mundo inteiro excede a formação do solo em taxas alarmantes. A desertificação, ou seja a expansão de condições desérticas, é uma conseqüência direta da erosão pelo vento e salinização. O material transportado pela erosão normalmente contém de duas a cinco vezes mais matéria orgânica e frações coloidais que o solo original, causando severos efeitos intrínsecos e extrínsecos.
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Figura 1: Processos de degradação de solos
Mudanças adversas nas propriedades do solo devido a
Processos físicos
Declínio na estrutura do solo - Encrostamento - Compactação - Molhamento - Seca - Erosão em sulcos e entre sulcos
Adensamento - Compactação - Hardsetting - Enxurrada excessiva - Erosão
Processos químicos
Regime hipo-termal adverso
Lixiviação
- Temperatura supra/sub optimal - Anaerobiose - Seca - Lixiviação
- Perda de cátions - Eutrofização - Depleção da fertilidade do solo
Acidificação
Processos biologicos
Desequilíbrio de elementos
D ep le çã o d e ma té ri a o rg ân ic a
- Redução de pH - Salinização - Emissão de gases de efeito - Aumento de Al - Alcalinização estufa - Diminuição da saturação por bases - Toxicidade - Diminuição na biomassa - Deficiência dos elementos essenciais de carbono - Laterização
R ed uç ão na fa un a d o s ol o
In cr eme nt o d e p at óg en os do so lo - Grande incremento de nematoides parasítos
- Redução na fauna de solo favorável - Adensamento
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c) Laterização: laterita é uma camada dura de ferro e alumínio endurecida. Laterização se refere à dessecação e endurecimento de material plíntico quando exposto e dessecado. Degradação biológica :
redução do conteúdo de matéria orgânica, declínio da biomassa de carbono, e a diminuição da atividade e diversidade da fauna do solo são conseqüências da degradação biológica dos solos. Devido às temperaturas elevadas do solo e do ar, a degradação biológica é mais severa nos trópicos que nas zonas temperadas. A degradação biológica pode ser causada também pelo uso indiscriminado de agroquímicos e poluentes do solo. Degradação química :
a depleção de nutrientes é a maior causa da degradação química. Além disto, a excessiva lixiviação de cátions em solos com argilas de atividade baixa causa a diminuição do pH do solo e a redução da saturação por bases. A degradação química também é causada pelo aumento de alguns elementos tóxicos e desequilíbrio dos elementos, que prejudicam o crescimento das plantas.
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c) Laterização: laterita é uma camada dura de ferro e alumínio endurecida. Laterização se refere à dessecação e endurecimento de material plíntico quando exposto e dessecado. Degradação biológica :
redução do conteúdo de matéria orgânica, declínio da biomassa de carbono, e a diminuição da atividade e diversidade da fauna do solo são conseqüências da degradação biológica dos solos. Devido às temperaturas elevadas do solo e do ar, a degradação biológica é mais severa nos trópicos que nas zonas temperadas. A degradação biológica pode ser causada também pelo uso indiscriminado de agroquímicos e poluentes do solo. Degradação química :
a depleção de nutrientes é a maior causa da degradação química. Além disto, a excessiva lixiviação de cátions em solos com argilas de atividade baixa causa a diminuição do pH do solo e a redução da saturação por bases. A degradação química também é causada pelo aumento de alguns elementos tóxicos e desequilíbrio dos elementos, que prejudicam o crescimento das plantas. Existem vários fatores que iniciam vários dos processos de degradação. Estes fatores podem ser naturais ou antropogênicos (Figura 2). Fatores naturais incluem o clima, a vegetação, material de origem, relevo e hidrologia. Entre os fatores antropogênicos importantes encontramos a população, o uso da terra, e o desenvolvimento de estradas, canais, e o complexo industrial. Fatores de degradação de solos
Naturais
Clima
Hidrologia
- Chuva - Padrões de - Evapotranspiração drenagem - Regime de - Fluxo superficial temperatura - Profundidade ao lençol freático - Natureza do aquífero
Terreno
Antropogênicos
Material de origem
Vegetação
População
- Composição de - Composição - Declividade - Densidade - Comprimento de química da rocha espécies - Estilo de vida - Densidade de - Propriedades rampa arvores físicas - Densidade de - Vegetação climax drenagem
Uso da terra
Logística
- Arável - Caminhos e - Culturas perenes cursos de água - Pastagens - Complexos - Urbanização industriais - Manejo do solo
Disposição de lixo - Lixo industrial - Lixo urbano - Resíduos agrícolas
Figura 2: Fatores responsáveis pela degradação de solos A falta de terra e a pressão demográfica são forças responsáveis pela utilização de áreas marginais para o cultivo, provocando problemas de degradação severa do solo e do meio ambiente. Pequenos agricultores e trabalhadores sem terra
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são obrigados a cultivar terras que são muito declivosas, com solos rasos ou muitos secos para o cultivo, utilizando métodos que são ecologicamente inviáveis. Alguns solos pobres e intensamente intemperizados estão sendo cultivados sem período de descanso requerido para a recuperação da fertilidade do solo e o melhoramento da estrutura do solo. Consequentemente, instala-se a degradação do solo resultando na ocorrência de erosão laminar e em voçorocas e a infestação de ervas daninhas e pragas. Os efeitos destes fatores podem ser acentuados por várias causas naturais e antropogênicas (Figura 3). As principais causas da degradação do solo são o desmatamento, métodos de manejo, sistemas de cultivo, uso de agroquímicos, etc. Fatores sociais e políticos também têm um papel importante. Causas da degradação de solos
Natural
- Profundidade do solo - Minerais de argila - Textura
Antropogênico
Sistemas de cultivo
- Métodos de cultivo - Rotações - Agroquímicos - Práticas de controle de erosão - Medidas de controle de pragas
Sócio-político
- Tenencia da terra - Direitos de propriedade - Legislação
Figura 3: Causas da degradação do solo
3.2
Impacto da degradação do solo
Um impacto econômico importante da degradação do solo é sobre a produtividade agrícola. O solo supre nutrientes essenciais e água, e a degradação da capacidade e intensidade de suprimento de água e nutrientes afetam o crescimento das plantas. No entanto, as conseqüências ambientais da degradação do solo não tem tido a devida importância que merecem pela sociedade. Apesar do reconhecimento por alguns cientistas das conseqüências sobre o aquecimento global pela queima de combustíveis fosseis, as emissões de CO 2 e outros gases que provocam o efeito estufa através da degradação do solo, tem sido longamente ignorado. Gases radiativamente ativos relacionados com o efeito estufa são CO 2, CH4, CO, N20 e NO. A matéria orgânica do solo é um reservatório ativo no ciclo global do carbono. No entanto, existe pouca informação do seu tamanho e a taxa de ciclagem relacionado
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com a intensificação de alguns sistemas de cultivo. Uma resposta imediata ao desmatamento, cultivo intenso e pastoreio, especialmente nos trópicos, é a rápida mineralização da matéria orgânica do solo. Deterioração estrutural e erosão acelerada que seguem resultam no transporte de carbono e nutrientes para fora do ecossistema. Quando estes nutrientes chegam aos cursos de água, eles causam poluição e eutrofização. Carbono relacionado com os sedimentos é rapidamente liberado para a atmosfera como CO 2. 3.3
Interdependência Solo-Vegetação
Terras degradadas podem sofrer destruição das coberturas vegetativas naturais, redução de produtividades agrícolas, diminuição na produção de animais, e simplificação de ecossistemas naturais com ou sem o acompanhamento da degradação do recurso solo. Em 2 bilhões dos 5 bilhões de ha de terras degradadas no mundo, a degradação do solo é um componente maior do problema (Figura 4). Em alguns casos a degradação de solos acontece principalmente devido à deterioração de propriedades físicas pela compactação ou pelo encrostamento superficial, ou pela deterioração das propriedades químicas pela acidificação ou acumulação de sal. Mas, a maior parte (85%) da degradação do solo ocorre pela erosão - a ação destrutiva da água e do vento. Os dois componentes principais da degradação das terras, o dano à flora e a deterioração do solo, não são interdependentes. Mas por outro lado, eles interagem causando uma espiral descendente de deterioração acelerada (Figura 5). Devido ao pastoreio excessivo, desmatamento, ou práticas agrícolas inadequadas, a vegetação se torna menos densa e vigorosa e fornece ao solo uma menor proteção contra a erosão. Ao mesmo tempo, o solo é degradado por processos como a erosão e o esgotamento de nutrientes, e torna-se menos apto para manter uma cobertura vegetal protetora. A degradação do solo enfraquece a vegetação pelos efeitos sobre a enxurrada e a infiltração da água da chuva. Com uma perda de até 50 a 60% da chuva na forma de enxurrada, a escassez de água em solos erodidos pode provocar um sério impedimento para o crescimento das plantas. Melhorias no manejo do solo e da vegetação devem andar juntos para preservar o potencial produtivo da terra, ou inclusive ser restaurado se quisermos subir em lugar de descer na espiral.
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Figura 4: Degradação do solo como parte da degradação de terras global provocadas pelo sobrepastoreio, desmatamento, práticas agrícolas incorretas, sobre-explotação de madeiras para combustível, e outras atividades humanas
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Figura 5: Espiral descendente da degradação de terras resultado da retroalimentação entre a degradação da vegetação e do solo.
4 Degradação do solo pela erosão acelerada 4.1
Mecânica da erosão pela água
A erosão pela água é fundamentalmente um processo de três etapas (Figura 6): 1. Desprendimento das partículas da massa do solo 2. Transporte das partículas separadas morro abaixo por flutuação, rolamento e salpicamento. 3. Deposição das partículas transportadas em algum local mais baixo do relevo.
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Em superfícies planas, o impacto das gotas de água causa a maior parte do desprendimento das partículas. Onde a água encontra-se concentrada em sulcos, a ação cortante do fluxo turbulento da água separa as partículas do solo.
Figura 6: O processo de três etapas da erosão do solo pela água. (a) Gota de água acelerando em direção ao solo, (b) Salpicamento resultante do impacto da gota contra um solo descoberto e úmido, e (c) A gota de água afeta o desprendimento de partículas de solo, que são transportadas e eventualmente depositadas em locais a jusante. 4.1.1
Influência das gotas da chuva
Uma gota de chuva acelera até atingir a sua velocidade terminal – a velocidade na qual a fricção entre a gota e o ar equilibra a força de gravidade. Gotas maiores caem mais rápido, alcançando uma velocidade terminal de aproximadamente 30km/h, ou 2 ou 3 vezes mais rápido do que uma pessoa pode correr. Quando as gotas de chuva colidem contra o solo com uma força explosiva, elas transferem a sua energia cinética às partículas do solo (Figura 6). O impacto das gotas de chuva provoca três efeitos importantes: (1) desprende as partículas do solo; (2) destrui a granulação; e (3) o salpicamento, em algumas condições, causa um transporte importante de solo. Tão grande é a força exercida pelo impacto das gotas de chuva que eles não só soltam os agregados dos solos, mas também podem quebrar os agregados. À medida que o material dispersado seca desenvolve-se uma crosta dura, que provocará o impedimento da emergência das
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plântulas e favorecerá a formação de enxurrada a partir de precipitações subsequentes. 4.1.2
Transporte do solo
Efeitos do salpicamento. Quando as gotas de chuva colidem com uma superfície úmida de solo, elas separam as partículas e as enviam voando em todas as direções (Figura). Num solo solto que apresenta maior facilidade para a separação das partículas, uma chuva forte pode salpicar até 225Mg/ha de solo, algumas das partículas salpicando até uma altura de 0,70m e uma distância de 2m na horizontal. Se o terreno é ondulado ou se o vento esta soprando o salpicamento pode ser maior numa direção, levando a um movimento neto de solo considerável. Papel da água em movimento. A enxurrada é um dos fatores principais no processo de transporte de partículas do solo. Se a chuva excede a capacidade de infiltração do solo, a água começa a acumular em superfície e a se movimentar morro abaixo. As partículas de solo desprendidas pelo impacto da gota de chuva vão cair dentro da água fluindo na superfície, que as carregará morro abaixo. Enquanto a água flui como uma lâmina fina (fluxo laminar), ela tem pouca força para separar o solo. Não obstante, na maioria dos casos a água é rapidamente canalizada pelas irregularidades do terreno e aumenta tanto em velocidade como em turbulência. O fluxo em sulcos não só carrega partículas de solo salpicadas pelas gotas da chuva, mas começa a separar partículas a medida que corta dentro da massa do solo. Isto é um processo contínuo, já que a medida que o sulco se aprofunda, ele é preenchido por volumes maiores de água. Tão familiar é a força da enxurrada de cortar e carregar solo que o público atribui a este processo toda a culpa dos danos provocados por uma chuva forte.
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4.2
Tipos de erosão do solo
Três tipos de erosão do solo são geralmente reconhecidos: (1) laminar, (2) sulcos, e (3) voçorocas (Figura 7). Na erosão laminar o solo é removido mais ou menos uniformemente, com exceção de pequenas colunas que podem ficar se o solo é pedregoso. Não obstante, a medida que o fluxo laminar se concentra em pequenos
Figura 7: Os três principais tipos de erosão do solo. canais a erosão em sulcos se torna dominante. Sulcos são dominantes em terrenos nus recentemente plantados ou em pousio. Sulcos são canais de pequeno tamanho que podem ser fechados pelas práticas culturais normais, mas o dano já está feito – o
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solo esta perdido. Quando a erosão laminar ocorre no espaço entre os sulcos chamase erosão entressulcos. Onde o volume de enxurrada é mais concentrado, o fluxo de água corta mais profundamente dentro do solo, aprofundando e coalescendo os sulcos em canais maiores chamados de voçorocas. Voçorocas em terrenos cultivados são obstáculos para tratores e não podem ser removidos por práticas normais de cultivo. Os três tipos de erosão são importantes, mas a erosão laminar e em sulcos, apesar de menos aparente que as voçorocas, são responsáveis pela maior parte do solo movimentado. 4.3
Deposição do material erodido
A erosão pode transportar as partículas de solo a vários quilômetros de distância do local de origem, das montanhas para os vales, e pelos rios para o mar. Por outro lado, o solo erodido pode se deslocar um ou dois metros e se depositar numa pequena depressão do terreno ou no sopé de uma encosta. A quantidade de material erodido que entra num curso de água (rio, córrego, etc.) dividida pela quantidade total de solo erodido é chamada de taxa de fornecimento de sedimento. Em algumas bacias hidrográficas onde as pendentes são pronunciadas, quantidades de até 60% de solo erodido podem chegar a um córrego. Em contrapartida, menos de 1% do material erodido chegam aos cursos de água em bacias que apresentam relevos planos a suave-ondulados. Geralmente, a taxa de fornecimento de sedimentos é maior para microbacias hidrográficas que para grandes bacias, devido a que nas grandes bacias ocorrem maiores possibilidades para a deposição dos sedimentos em depressões no terreno ou no sopé de encostas, antes de chegar aos cursos de água. Estima-se que 5 a 10% de todo o material erodido chega ao mar. O restante é depositado em represas, leitos de rios, planícies fluviais, ou em terrenos mais planos em posições topográficas mais elevadas que os cursos de água.
4.4
Tipos de danos provocados pela erosão do solo
A erosão provoca danos no local onde ocorre, mas também provoca efeitos extrínsecos (ou seja fora do local de ocorrência) indesejáveis no meio ambiente. Os custos dos efeitos extrínsecos se relacionam com os efeitos do excesso de água, sedimento e produtos químicos associados nos sopés de encostas e ambientes fluviais. Apesar de que estes custos com qualquer um deste tipo de danos não são imediatamente aparentes, eles são reais e crescem a medida que avança o tempo. Donos de terras e a sociedade devem arcar eventualmente com os prejuízos.
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4.4.1
Danos intrínsecos
O dano mais marcante da erosão é a perda de solo. Na realidade o dano causado no solo é maior do que a quantidade de perda de solo sugeriria, porque o material erodido é na maior parte das vezes de maior valor do que a parte que ficou. Não é só o problema da perda do horizonte superficial enquanto ficam os horizontes subsuperficiais mais pobres que mais degrada o solo, mas também a baixa qualidade dos horizontes superficiais restantes. A erosão remove seletivamente matéria orgânica e os materiais finos, deixando para trás as frações mais grosseiras menos ativas. Experimentos têm mostrado que os teores de matéria orgânica e nitrogênio nos materiais erodidos são cinco vezes superiores aos horizontes superficiais originais. Taxas de enriquecimento de duas e três vezes ocorrem para fósforo e potássio, respectivamente. A quantidade de nutrientes essenciais perdidos pela erosão do solo é bastante elevada, apesar de que somente uma parte destes nutrientes são perdidos de uma forma que estariam disponíveis para as plantas no curto prazo. A porção do solo que fica geralmente tem menor capacidade de retenção de água e de retenção de cátions, menor atividade biológica, e uma menor capacidade para suprir nutrientes para as plantas. Em adição aos fatores de redução da qualidade de solo recém mencionados, o movimento do solo durante a erosão pode espalhar patógenos das plantas do solo para as folhas e de montante para jusante na paisagem. A deterioração da estrutura do solo geralmente deixa uma crosta densa na superfície do solo, que ao mesmo tempo, reduz a infiltração da água e incrementa a enxurrada. Sementes e mudas recém plantadas podem ser carregadas morro abaixo, arvores podem tombar e plantas pequenas serem encobertas por sedimentos. Finalmente, voçorocas podem escavar a terra já erodida e provocar a impossibilidade da utilização de tratores e maquinaria agrícola, a destruição de estradas e construções provocando condições de insegurança e de conserto caro. 4.4.2
Danos extrínsecos
A erosão transporta os sedimentos e nutrientes para fora do local de ocorrência provocando uma ampla poluição da água de rios e lagos. Os nutrientes provocam um impacto na qualidade da água através do processo de eutrofização causado pelo excesso de nitrogênio e fósforo. Além dos nutrientes, sedimentos e a água da enxurrada podem carregar metais tóxicos e compostos orgânicos, como pesticidas. O sedimento é um dos maiores poluentes causando um amplo espectro de danos ambientais.
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Danos por sedimentos. Sedimentos depositados sobre o solo podem asfixiar cultivos e outras plantas pequenas. Podem encher canais de drenagem de estradas e provocar condições perigosas de dirigibilidade. Sedimentos que entram nos rios e ribeirões tornam a água túrbida. Turbidez elevada da água provoca a diminuição da penetração da luz solar que provoca uma diminuição da fotossíntese e a sobrevivência da vegetação aquática submersa (VAS). A morte da VAS degrada o habitat dos peixes e afeta a cadeia alimentar aquática. A água barrenta também provoca o entupimento das brânquias dos peixes. Sedimentos depositados no fundo dos rios podem ter um efeito desastroso sobre alguns peixes que utilizam os seixos e as rochas para desovar. O depósito de sedimentos no fundo do rio pode provocar uma elevação do nível do rio provocando enchentes mais freqüentes e mais severas. Um número de problemas maiores ocorre quando as águas do rio chegam aos lagos, estuários e represas. Nestes locais as águas perdem velocidade e soltam a sua carga de sedimentos. Eventualmente represas, inclusive aquelas formadas por enormes diques, se convertem em áreas completamente assoreadas totalmente preenchidas por sedimentos. A capacidade das represas de estocar água para irrigação e sistemas de águas municipais é progressivamente reduzida, assim como a capacidade de retenção de enchentes ou para geração de energia hidroelétrica. Foi estimado nos Estados Unidos que 1.5 bilhões de Mg de sedimentos são depositados todos os anos nas represas desse país. Da mesma forma, portos e canais são assoreados e se tornam impassáveis. A perda de função e os custos de dragagem, escavação, filtragem e construção necessários para remediar estas situações são de bilhões de dólares por ano. Erosão eólica. A erosão eólica também tem os seus efeitos extrínsecos. As areias carregadas pelo vento podem enterrar estradas e encher canais de drenagem, provocando a necessidade de manutenção custosa. As partículas de areia carregadas pelo vento podem provocar danos em frutos e folhagem de cultivos em terrenos vizinhos, assim como na pintura de veículos e construções a vários quilômetros do local de ocorrência. Custos estimados da erosão. Apesar de não existirem dados precisos, taxas médias de erosão pela água e vento tem sido utilizados para estimar o custo total da erosão. Incluídos nestes cálculos estão os custos intrínsecos de reposição de nutrientes e água perdidos pela erosão acelerada, assim como as reduções da produtividade das culturas devido à reduzida profundidade do solo. Baseado somente em suposições sobre o valor das perdas de nutrientes em sedimentos e enxurrada, o
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valor total anual de custos intrínsecos tem sido estimados entre 4 e 27 bilhões de dólares. Os custos extrínsecos da erosão são ainda maiores, especialmente devido aos efeitos sobre a saúde de partículas carregadas pelo vento e ao valor reduzido para a recreação de águas carregadas de sedimentos (pesca, natação e estética). O valor total destes custos nos Estados Unidos encontra-se entre 9 e 44 bilhões de dólares. Estes custos altos são uma triste lembrança da responsabilidade que a sociedade suporta como resultado do mau manejo da terra e parece justificar o aumento de orçamento para a luta contra a erosão. Manutenção da produtividade do solo. Apesar de que a erosão pode reduzir a produtividade do solo a zero, na maior parte dos casos o seu efeito é muito sutil para ser percebido de um ano para o outro. Onde os produtores podem arcar com as despesas, eles compensam as perdas de nutrientes incrementando o uso de adubos. As perdas de matéria orgânica e da capacidade de retenção de água são muito mais difíceis de solucionar no curto prazo. No longo prazo, a erosão acelerada excede a taxa de formação de solos levando à diminuição da produtividade na maioria dos solos. Finalmente, a taxa de diminuição da produtividade do solo, ou o custo de manutenção de níveis constantes de produtividade, é determinado por propriedades do solo como a profundidade até uma camada restritiva para o crescimento das raízes e a permeabilidade do subsolo. Um solo profundo, bem drenado e bem manejado pode não sofrer diminuição em produtividade apesar de sofrer erosão. Em contraste, erosão num solo raso, de baixa permeabilidade pode levar a uma rápida perda de produtividade.
5 Recuperação de solos O manejo sustentável de recursos naturais envolve o conceito de “usar, melhorar e restaurar” a capacidade produtiva e os processos de suporte da vida do solo, o mais básico de todos os recursos naturais. O objetivo não é só minimizar a degradação do solo, mas reverter às tendências através de medidas de recuperação do solo e manejo de culturas. A qualidade do solo e a sua capacidade produtiva devem ser incrementadas além da preservação através de medidas de reconstrução do solo, por exemplo, prevenindo a erosão do solo e melhorando a profundidade de enraizamento do solo, “reabastecendo” o solo com nutrientes extraídos durante as colheitas de culturas ou produção animal através do uso correto de adubos minerais e
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orgânicos e práticas efetivas de ciclagem de nutrientes, incrementando a atividade biológica da fauna do solo, e melhorando o conteúdo de matéria orgânica do solo. O uso da terra e o sistema de manejo adotado devem ser “restauradores ou recuperadores do solo” ao invés de “esgotadores do solo”, “esgotadores de fertilidade” e “degradadores do solo”. Além disto, o solo não deve ser utilizado como uma área para depósito de lixo tóxico. Apesar de o solo apresentar uma resiliência intrínseca, existe um limite de abuso que o solo pode suportar. 5.1
Conceitos básicos
Algumas áreas densamente povoadas do planeta têm severa escassez de terras. Estas regiões são caracterizadas por problemas severos de degradação do solo e degradação ambiental. Terras marginais e inviáveis para a agricultura, utilizadas para a produção de alimentos devido à fome pela terra, estão sendo degradadas até a degradação irreversível. Para estas regiões onde o recurso terra é insuficiente para atender as demandas, apesar do uso de insumos externos e técnicas conservacionistas, é necessário melhorar o recurso básico solo através da recuperação das terras degradadas. Para fins de recuperação, solos degradados podem ser classificados em três categorias (Figura 8). Alguns solos são inviáveis para o uso agrícola devido à falta de disponibilidade de insumos essenciais, por exemplo, falta de água em regiões secas, falta de calcário para solos ácidos, falta de nutrientes essenciais em solos altamente intemperizados. Tecnicamente, a produtividade destes solos pode ser recuperada providenciando os insumos necessários, por exemplo, uso da irrigação, adubos e fertilizantes, escolha de culturas e variedades adequadas, etc. No entanto, a disponibilidade econômica destes insumos e os problemas logísticos podem ser impedimentos maiores. Existem outros solos com propriedades restritivas à produção de culturas que limitam os seus uso para a produção agrícola. Alguns exemplos destes solos incluem: solos excessivamente úmidos, pH baixo, e alta fixação de P. Finalmente, existem os solos que estão degradados em função do mau uso, por exemplo solos erodidos ou compactados, e com toxicidade devido à disposição de lixo, solos afetados por sais, minas abandonadas, etc. As estratégias de recuperação são diferentes para as diferentes categorias de solos degradados.
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Catergorias de solos degradados
Falta de insumos
- falta de água - falta de corretivos e adubos - falta de variedades ou cultivares
Propriedades inerentes restritivas para as culturas - desequilibrio de sais - toxicidade - solos rasos - alta umidade do solo - baixo pH - pedregosidade
Problemas antrópicos
- erosão acelerada - compactação do solo - drenagem impedida - acidez inducida por adubos - toxicidade devido a lixo tóxico - minas
Figura 8: Categorias de solos degradados. Entendendo processos, fatores e as causas da degradação do solo são prérequisitos básicos para o sucesso na recuperação da produtividade de solos degradados. É necessário estabelecer uma relação causa-efeito, porque a eliminação dos fatores causativos pode reverter a tendência de degradação e colocar em funcionamento os processos de recuperação. É também importante estabelecer e definir níveis críticos para as propriedades do solo para adaptar usos da terra e sistemas de cultivo/manejo apropriados, uma vez que o solo está em processo de ser recuperado. Por exemplo, conhecimento de níveis toleráveis de salinidade, acidez, ou toxicidade por alumínio das diferentes culturas e cultivares pode ser necessário para obter benefícios econômicos utilizando culturas toleráveis e acelerar o processo de recuperação. Conhecendo a categoria de degradação do solo é uma etapa importante porque o processo de recuperação depende desta categoria. Processos de recuperação de solos por cultivo intensivo e indiscriminado aparecem na Figura 9. Existe um nível crítico de matéria orgânica abaixo do qual atributos estruturais favoráveis são difíceis de manter. Entendendo os níveis críticos de matéria orgânica do solo, e adotando sistemas de manejo do solo/cultura para atingir estes níveis é uma estratégia importante para a melhoria da estrutura do solo. Melhorando a atividade e a diversidade da fauna do solo é uma outra estratégia útil. O conceito de manejo zonal, limitando a compactação da maquinaria à zona de trafego, e adotando um manejo conservacionista do solo e da água, vão reduzir os riscos de compactação do solo.
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Recuperação de solos
Estrutura do solo
Fertilidade do solo para as culturas
Fauna do solo
- manutenção da matéria - aplicação equilibarada - melhorar a diversidade orgânica do solo de nutrientes de espécies - melhorar a atividade da - suplementar os adubos - melhorar o habitat incluindo fauna do solo minerais com adubos o micro-ambiente - utilização de sistemas de orgânicos - assegurar a disponibilidade manejo restauradores - ciclagem de nutrientes e diversidade de alimento - métodos de plantio compatíveis
Figura 9: Processo de recuperação para solos degradados por cultivo intensivo e indiscriminado. O manejo de nutrientes em solos com problemas de fertilidade é crucial para uma produção sustentável. Informação confiável e quantitativa da capacidade dos solos para fornecer nutrientes (fatores de capacidade e intensidade) e funções de resposta de diferentes culturas, cultivares, e sistema de manejo/cultivo são necessários para o bom uso de nutrientes inerentes e aplicados. Usos da terra intensivos e altas produtividades em solos de baixa fertilidade só podem ser atingidos aumentando os níveis de nutrientes. O uso excessivo de adubos sintéticos pode ser evitado diminuindo as perdas (erosão, lixiviação, volatilização) e melhorando a ciclagem de nutrientes. Um nível adequado de atividade e diversidade de espécies da fauna do solo é também essencial para a recuperação da estrutura do solo e o melhoramento da ciclagem de nutrientes. Os efeitos da fauna do solo sobre as propriedades do solo não são bem conhecidos, em especial aqueles relacionados com os diferentes sistemas de manejo/cultivo. Existe a necessidade de que pedólogos e ecólogos trabalhem juntos para entender as interações entre a fauna e as propriedades do solo. O conhecimento de processos básicos e das relações causa-efeito é também necessário para a recuperação de solos com características restritivas inerentes (Figura 10). Recuperação de áreas erodidas, e a prevenção da degradação por novos processos erosivos são cruciais para o manejo sustentável do recurso solo. Tirando a pressão das áreas marginais pela criação de empregos fora da propriedade e desenvolvendo oportunidade de geração de renda são políticas importantes. Pesquisa também é necessária sobre medidas de prevenção da erosão e sobre sua efetividade nas mais diversas agro-eco-regiões. A produtividade de solos erodidos é afetada pela
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perda de matéria orgânica, argila e complexos coloidais, diminuição da profundidade de crescimento de raízes, e redução da capacidade de água disponível para as plantas. Exposição de subsolos improdutivos é outro fator da erosão acelerada. A pesquisa agronômica é necessária para desenvolver técnicas de práticas culturais para aliviar estes problemas. Propriedades restritivas para as culturas
Erosão e desertificação
Medidas preventivas
Medidas de controle
Desequilibrio de sais
Lixiviação
Melhora de sistemas de cultivo
Desbalanço hídrico
Uso de culturas tolerantes
Drenagem
Conservação da água
Figura 10: Processos para a recuperação de solos em solos com severas propriedades restritivas para o crescimento de culturas. Solos afetados por sais, totalizando 323 milhões de hectares, estão amplamente distribuídos nas regiões áridas e semiáridas do planeta. A predominância de sódio no complexo de troca pode afetar de forma negativa a estrutura do solo e as taxas de infiltração e percolação. Além das medidas físicas de remoção de sais (lixiviação e raspado), a pesquisa de sistemas de cultivo, com novas espécies e cultivares melhorados, é crucial para aliviar os problemas de produção. Os problemas de toxicidade e deficiência de nutrientes podem também ser abordados através do uso correto de produtos químicos, adoção de sistemas que melhoram o manejo do solo e das culturas, e do crescimento de culturas e cultivares adaptados. Cada vez mais o solo está sendo utilizado e abusado para o depósito de lixo industrial e urbano. O depósito indiscriminado de lixo tóxico é pouco inteligente e antiético. Medidas legislativas são necessárias para assegurar métodos seguros de eliminação de lixo industrial. Estratégias para desintoxicar solos contaminados por lixo industrial aparecem na Figura 11.
Irrigação
23 Desintoxicação do solo
Resíduos industriais
- separação de metais pesados - precipitação de quelatos e polimeros orgânicos - aumento da matéria orgânica do solo - uso correto do terra
Lixo urbano
- separação de metais pesados - uso da terra apropriada
Figura 11: Recuperação de solos degradados por usos não agrícolas.
5.2
Bases para melhorar sistemas de cultivo tradicionais
Os princípios básicos de manejo de solos e recursos naturais são semelhantes para diferentes sistemas ecológicos, apesar de que pacotes tecnológicos baseados nestes princípios variam dependendo de problemas locais específicos e considerações socioeconômicas. Para alcançar uma produção alta e sustentável, preservando a estabilidade ecológica e a base do recurso natural, é imperativo que as mudanças no uso da terra e a conversão das florestas incluam: a) A preservação do equilíbrio ecológico delicado entre vegetação-clima-solo b) Manter um fornecimento adequado e regular de matéria orgânica na superfície do solo c) Melhorar a atividade da fauna do solo e o revolvimento do solo por processos naturais d) Manter uma boa condição física do solo, viável para o uso da terra atual e) Fornecer os nutrientes removidos pelas plantas f) Criar um equilíbrio nutricional desejável e a reação do solo g) Evitar o desenvolvimento de pragas e/ou plantas daninhas h) Adaptar um mecanismo natural de ciclagem de nutrientes para evitar a lixiviação e conseqüente perda de nutriente i) Preservar a diversidade ecológica O cultivo itinerante ou a rotação de culturas cumprem a maior parte destes requisitos, sendo por isso o sistema tradicional, evoluído durante milênios e usado no mundo inteiro, compatível ecologicamente. Os requerimentos básicos para um sistema estável listados acima são cumpridos se o sistema tradicional permite curtos períodos de cultivo seguido por longos períodos de pousio. A falta de terra arável, no entanto, tem eliminado ou drasticamente diminuído o período de pousio. A mudança e portanto
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inevitável. Para pequenos agricultores nos trópicos com capacidade limitada de capital e escassa disponibilidade de insumos comerciais, portanto, qualquer mudança no sistema tradicional deve tomar em conta os seguintes fatores. a) Insumos
A melhoria no cultivo itinerante ou na rotação de uso do solo deve ser baseada num sistema auto-sustentável e com baixa tecnologia. Isto não implica que o uso de adubos sintéticos ou outros condicionadores do solo estão proibidos. No entanto, sistemas de manejo do solo e das culturas devem ser desenvolvidos para minimizar a necessidade destes. A necessidade de nutrientes pode ser suprida em parte pela diminuição das perdas e aumento da eficiência, em parte pela fixação simbiótica de nitrogênio e reciclagem de resíduos orgânicos, e se houver diferença utilizar-se-ia adubos sintéticos. O total de entrada de energia deve ser regulado para que a razão saída:entrada seja alta. A agricultura com altos insumos praticada na Europa e nos Estados Unidos deixa muito a desejar. Por exemplo, a necessidade de agroquímicos soma 2,5 milhões de kcal ou 38,9% do total de insumos necessários para produzir 1ha de milho nos Estados Unidos. Apesar da produção ser baixa, atualmente a agricultura no Terceiro Mundo é mais eficiente em termos energéticos que a agricultura dos paises do Primeiro Mundo. A bibliografia cita que sistemas tradicionais da Nova Guinea produzem 104MJ por pessoa por dia e 1500MJ por pessoa por dia nos Estados Unidos, umas 150 vezes mais na agricultura norte-americana. Devido ao fato de deixar várias áreas em pousio no sistema tradicional para a restauração da fertilidade e a limitações para o uso intensivo da terra, a produção por unidade de área por unidade de tempo e por pessoa é baixa. A estratégia é incrementar a produção por unidade de insumo. Em Latossolos e Podzólicos nas regiões tropicais da América a quantidade de adubo requerido para produzir 80% do máximo ou produção ótima é consideravelmente inferior que a quantidade necessária para alcançar o ponto máximo ou ótimo. Com uma pequena diminuição nos níveis de produtividade desejados, as necessidades de insumos químicos podem ser drasticamente diminuídos. b) Fertilidade e limitações do solo
O objetivo não é maximizar a produção, mas atingir níveis altos e desejáveis de produção causando a mínima degradação da qualidade do solo. A qualidade
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do solo deve ser preservada evitando a compactação do solo, a erosão do solo, e minimizando outros processos de degradação do solo. Um critério para avaliar uma técnica restaurativa seria maximizar produtividade por unidade de perda de solo, ou por unidade de diminuição do conteúdo de matéria orgânica, pH, ou CTC. Os sistemas de depleção de fertilidade não tem espaço neste esquema. A forma mais simples de incrementar a produção seria plantar cultivares e espécies que estão naturalmente adaptados a limitações específicas do solo, por exemplo, culturas de raiz em solos ácidos, arroz para toxicidade de Fe, cowpea para toxicidade de Mn, etc. c) Considerações sociais
Para os pequenos agricultores das regiões tropicais do Terceiro Mundo o desenvolvimento local e manutenção de uma tecnologia simples e barata que utiliza menos mão de obra especializada e capital pode ser mais atrativo que investimentos em maquinaria pesada cuja eficiência é desconhecida e os seus efeitos são quase sempre indesejáveis. É alta a probabilidade de rejeição de uma inovação que traz mudanças drásticas nos hábitos de plantio, desencorajando o cultivo misto, diminuindo a flexibilidade do sistema tradicional. d) Melhoria gradual versus transformação rápida
Para um pequeno agricultor que vive da subsistência, um impacto duradouro pode ser alcançado introduzindo melhorias graduais durante uma ou duas décadas no seu sistema tradicional ao invés de mudanças bruscas pela introdução de tecnologias para as quais ele não esta preparado psicológica, e fisicamente, além de financeiramente incapacitado. Uma vez que o agricultor ganha confiança na adoção de inovações simples, mas produtivos, como tem acontecido na Europa e na Ásia, a adoção de alta tecnologia prossegue naturalmente. A questão é a seguinte, temos tempo suficiente para adotar este processo de melhorias lentas e graduais?
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6 Prevenção e recuperação da degradação química de solos 6.1
Prevenção da degradação química de solos
Essencial no entendimento da degradação química de solo é o conhecimento que solos variam consideravelmente na sua habilidade de suportar impactos químicos. A capacidade tampão da maioria dos solos é grande, mas finito é pode ser sobresaturado. A diversidade e atividade da macro e microfauna do solo são também elementos importantes na saúde química dos solos. A prevenção da degradação química requere que o impacto químico não exceda a capacidade do solo para tamponar a mudança química. Como discutido anteriormente, vários processos químicos do solo são importantes no processo de tamponamento químico. Estes incluem poder tampão ácido-base, precipitação e dissolução, adsorção e desorção, e complexação. A) Poder tampão ácido-base
A capacidade do solo em tamponar adições de ácidos ou bases é função da sua capacidade de troca de cátions (CTC) e da saturação por bases (V%). Ao mesmo tempo, isto é função da mineralogia e do conteúdo de matéria orgânica do solo assim como o status da base do solo. No longo prazo, ou onde as adições ácidas são massivas, o conteúdo de minerais resíduais contendo elementos básicos vai determinar a capacidade do solo em neutralizar a acidez. O intemperismo destes minerais do solo, no entanto, alteram drasticamente o caráter químico do solo. No caso de grandes adições de base forte, um efeito inicial seria a solubilização da matéria orgânica e dos minerais do solo. Os efeitos a longo prazo da adição de ácidos ou bases vão ser determinados pelo grau de lixiviação associado com o impacto químico. Se a lixiviação é restrita, a adição de ácido ou base estará localizado na superfície e o impacto será grande. Íons liberados na solução do solo vão recombinar para formar novos minerais. Se o solo é suficientemente permeável para permitir uma rápida lixiviação, o impacto geral será menor devido a que a adição de ácido ou base ocupará um maior volume do solo. Se os efeitos extrínsecos como contaminação do lençol freático são de menor importância que o impacto sobre o solo, um meio de remediar a contaminação química é por aração profunda. O contaminante é diretamente diluído pelo maior volume de solo no qual está misturado, e também ele entre em contato com uma massa maior de solo que tamponará o impacto do poluente.
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B) Precipitação-dissolução
Solos com altos conteúdos de cátions reativos são capazes de tamponar grandes adições de compostos como fosfatos, arsenatos, e selenita por precipitação, enquanto que metais podem precipitar com sufídeos sob condições de redução e como co-precipitados com compostos de Fe, Al, Mn, Ca e Mg. Os minerais de Fe e Al precipitam a pHs baixos (<5) e aqueles de Ca e Mg a pH>6. A precipitação é favorecida pela alta atividade das argilas do solo, aqueles com altos conteúdos de minerais intemperizáveis, e normalmente a pH quase neutros ou altos. C) Adsorção-desorção
Metais e compostos são rapidamente removidos pela adsorção aos minerais de argila, óxidos, e CaCO 3, e a desorção é normalmente mais lenta que a adsorção (existe um processo de histerese na curva de adsorção e desorção). Adsorção de metais é favorecido a pH>6, devido ao fato de que o limite de adsorção (pH no qual a máxima adsorção ocorre) da maioria dos metais são encontrados acima deste valor. Compostos são também fortemente adsorvidos na superfície dos óxidos, mas a adsorção geralmente diminui com aumento do pH devido a que a carga do composto e do óxido se torna mais negativo a medida que o pH aumenta. D) Complexação
Metais polivalentes, incluindo os metais pesados, são fortemente complexados com materiais húmicos do solo. O conteúdo de matéria orgânica do solo é normalmente altamente correlacionada com a capacidade de ligação com metais, é a ligação aumenta com o aumento do pH como resultado da dissociação dos grupos funcionais ácidos dos ácidos húmicos. Enquanto que parâmetros como a CTC e o conteúdo de matéria orgânica podem ser utilizados para avaliar solos para resistência a impactos químicos, uma questão igualmente importante é como os princípios da química podem ser utilizados para remediar casos de degradação química.
6.2
Princípios de recuperação da degradação química de solos
Como sugerido anteriormente, a degradação química do solo é menos irreversível que o processo de degradação física. Isto é resultado do poder tampão
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dos solos, o papel dos processos microbiológicos nas reações químicas, e uma velocidade alta das reações químicas. Algumas aproximações gerais podem ser utilizadas para reverter ou melhorar a degradação química. A) Modificação do pH do solo
Aumentos ou diminuições do pH tem efeitos profundos no sistema químico do solo. Se a mudança química desejada é de curto prazo (ex. favorecendo a degradação de pesticidas), o controle de pH pode ser efetivo e facilmente atingido. Se um controle do pH a longo prazo é necessário (para reduzir a biodisponibilidade de metais, por exemplo), a capacidade natural ácido-tampão do solo deve ser considerado. A aplicação de lodo de esgoto a solos agrícolas requere que o pH seja mantido a 6,5 sempre quando culturas de consumo direto são plantados. B) Regulação das condições redox do solo
Condições oxidantes pode favorecer a degradação microbiana de alguns poluentes, enquanto que condições redutoras pode favorecer a precipitação de metais pesados pelo sulfídeo, produzir a denitrificação de altos níveis de nitratos, ou reduzir a produção de ácido a partir da oxidação da pirita. A produção de arroz irrigado em solos ácidos com altos conteúdos de enxofre é um bom exmplo do controle redox da degradação química do solo, enquanto que resíduos de minério contendo pirita é enterrado o mais rápido possível para reduzir a oxidação. C) Manutenção ou incremento da matéria orgânica do solo
A matéria orgânica estimula a atividade biológica e inativa metais e compostos orgânicos. Adiciona também CTC, aumenta o tamponamento do pH, e imobiliza nutrientes contra lixiviação excessiva. Um solo saudável é um solo que apresenta um bom estoque ativo de matéria orgânica, e os solos devem ser manejados para manter os níveis existentes de matéria orgânica através da reciclagem de resíduos orgânicos. Solos, ou materiais residuais como resíduos de minas ou sedimentos de dragas com pouca ou nenhuma matéria orgânica, devem ser tratadas com materiais orgânicos (lodo, esterco, composto) e uma cobertura permanente deve ser estabelecida. D) Manutenção da fração lixiviada
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Alguns problemas da degradação química do solo podem ser aliviados pela lixiviação se eles envolvem poluentes solúveis que são adsorvidos fracamente pelo solo e são facilmente liberados. Por exemplo, sais solúveis totais (salinidade), Na trocável (sodicidade), e toxicidade de boro. O destino do lixiviado deve ser considerado na determinação do impacto ambiental global. E) Promover a volatilização
Contaminantes do solo voláteis, como uma quantidade excessiva de NH 3, alguns pesticidas e orgânicos sintéticos tóxicos, solventes, e gases radioativos, podem ser retirados da superfície do solo pela promoção da volatilização. A volatilização pode ser promovida por mudanças no pH (como no caso do NH 3), pelo secamento do solo, e por aração profunda para expor mais o solo à atmosfera. Enquanto esta técnica pode ser utilizada para corregir a contaminação do solo localizada, a poluição atmosférica pode limitar o amplo uso desta técnica.
7 Sistemas de controle da erosão do solo 7.1
Coberturas vegetativas
A erosão do solo pode ser controlada manejando a vegetação, resíduos de plantas e utilizando sistemas de preparo conservacionistas. A erosão e a enxurrada variam de acordo com os diferentes tipos de cobertura vegetativa do solo e sistemas de preparo (Tabela 2).
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Tabela 2: Efeito da cobertura vegetativa na erosão do solo em uma zona úmida do oeste de África. Tipo de cobertura Número de Precipitação média Enxurrada Erosão sítios mm/ano % da Mg/ha precipitação Floresta protegida 11 1293 0.9 0.1 de queimadas Floresta com 13 1289 1.1 0.27 queimadas leves Pasto natural 7 1203 16.6 4.88 Amendoim
32
1329
20.7
7.70
Arroz de sequeiro
17
946
23.3
5.52
Milho
17
1405
17.7
7.63
Culturas falhas e solo nu Fonte: Pierre (1992)
11
1154
39.5
21.28
Florestas não perturbadas e pastos naturais densos fornecem a melhor proteção para o solo e são praticamente iguais na sua eficiência. Pastagens (tanto leguminosas como gramíneas) seguem em eficiência devido à sua cobertura relativamente densa. Cereais, como trigo e aveia, são intermediários e oferecem considerável obstrução à enxurrada. Cultivos em fileiras, como o milho, a soja, e batata, oferecem pouca cobertura durante os primeiros estágios de crescimento deixando o solo susceptível à erosão se não foram deixados resíduos de culturas anteriores na superfície do solo. Cultivos de cobertura consistem de plantas que são semelhantes às pastagens recém mencionadas. Eles providenciam uma proteção ao solo durante o período do ano entre safras para culturas anuais. Para culturas perenes com espaçamentos largos, como laranja e frutíferas em geral, cultivos de cobertura podem proteger permanentemente o solo entre as fileiras das arvores. Uma cobertura morta vegetal (“mulch”) ou de materiais aplicados são também eficientes na proteção do solo. A pesquisa em todos os continentes tem mostrado que a cobertura morta (“mulch”) não precisa ser espessa ou cobrir o solo completamente para contribuir com a conservação do solo. Inclusive pequenos incrementos na cobertura superficial resultam em grandes reduções da erosão do solo, principalmente na erosão entre sulcos (Figura 12).
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Figura 12: Redução da erosão entre sulcos pelo aumento da percentagem da cobertura do solo. Os diagramas acima da figura ilustram coberturas de 5, 20, 40, 60 e 80%. O manejo do pastoreio para manter uma cobertura vegetal densa nos campos destinados às pastagens e a inclusão de cultivos adensados para a produção de feno na rotação com cultivos de fileiras em terras aráveis ajudam a controlar a erosão e a enxurrada. Da mesma forma, o uso de sistemas de preparo conservacionistas, que deixam a maior parte dos resíduos em superfície, diminui drasticamente os perigos da ocorrência de erosão. Cultivos em contorno. Em pendentes longas sujeitas a erosão laminar e em sulcos, os cultivos podem estar dispostos em faixas seguindo as curvas de nível, alternando cultivos plantados utilizando sistemas convencionais de manejo, como milho e batata, com pastos para feno e cereais plantados de forma adensada. A água não consegue atingir uma velocidade suficiente nas faixas de culturas convencionais, e as faixas com pasto ou alguma outra cultura adensada controlam a taxa de enxurrada. Tal disposição das culturas é chamada cultivo em faixas e é a base para o controle da erosão em várias regiões com relevo suave-ondulado a ondulado. Este arranjo pode ser interpretado como diminuição do comprimento efetivo da pendente.
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Quando as faixas estão dispostas de uma forma bastante definitiva nas curvas de nível, o sistema é chamado de cultivo de contorno. A largura das faixas vai depender da declividade, a permeabilidade do solo e da erodibilidade do solo. Largura de 30 a 125m são comuns. Canais escoadouros podem ser acrescentados aos sistemas de preparo em contorno. Estes canais escoadouros estão gramados permanentemente para poder escoar a água da terra sem perigo de formação de sulcos e voçorocas. Sistemas conservacionistas de preparo. Existem hoje em dia numerosos sistemas conservacionistas de preparo (Tabela 3), todos eles têm um ponto em comum, deixam quantidades significantes de resíduos orgânicos na superfície do solo após plantar. É importante lembrar que o sistema convencional de manejo envolve em primeiro lugar a utilização de um arado para enterrar as ervas daninhas e os resíduos, seguido de uma ou três passagens com uma grade para quebrar os torrões, depois segue o plantio e subseqüentemente várias cultivações entre as fileiras para matar ervas daninhas. Cada passagem com um implemento deixa o solo exposto e enfraquece a estrutura do solo que ajuda o solo a resistir a erosão pela água.
Tabela 3: Classificação geral dos diferentes sistemas de manejo conservacionista. Sistema de preparo
Operações envolvidas
Plantio Direto
Solo não perturbado antes do plantio, que ocorre numa sementeira de 2,5 a 7,5cm de largura. O controle de ervas daninhas é realizado utilizando herbicidas
Cultivo em faixas
Solo não perturbado antes do plantio. Preparo em faixas estreitas e pouco profundas utilizando o escarificador ou algum outro implemento. Até um terço da superfície do solo é cultivado no plantio. Utilização de herbicidas e técnicas de cultivo para controlar ervas daninhas.
Cultivo tipo “Mulch”
Superfíce do solo perturbado pelo preparo antes do plantio, mas pelo menos 30 % dos resíduos permanecem na superfície do solo. Implementos como escarificadores, cultivadores e grades de disco são utilizados. Herbicidas e técnicas de cultivo são utilizados para o controle de ervas daninhas. Qualquer outro sistema de preparo e plantio que mantém pelo menos 30% dos resíduos em superfície.
Cultivo mínimo
Sistemas conservacionistas de preparo vão desde aqueles que apenas reduzem o preparo excessivo até os sistemas sem preparo (plantio direto), que não utilizam o preparo a não ser uma pequena perturbação do solo efetuada pela plantadeira ao cortar o solo e a camada de resíduos para incorporar a semente. O arado de aiveca convencional foi projetado para deixar a superfície do solo limpo. Em contraste, sistemas de preparo conservacionistas, como o escarificador misturam parcialmente o solo incorporando parte dos resíduos superficiais e deixando mais de 30% do solo coberto. Com sistemas de plantio direto espera-se que 50-100% da
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superfície do solo esteja coberta. Sistemas de plantio direto bem manejados em climas úmidos incluem cultivos de cobertura durante o período entre safras e culturas que produzem altos volumes de resíduos na rotação. Estes sistemas mantêm o solo coberto o tempo todo e aumentam o teor de matéria orgânica nas camadas superficiais do solo. Controle da erosão por sistemas de preparo conservacionistas. Depois que os sistemas de preparo conservacionista começaram, centos de experimentos tem demonstrado que estes sistemas diminuem a erosão do solo em relação aos métodos convencionais de preparo. A enxurrada também diminui, apesar das diferenças não serem tão pronunciadas como com a erosão do solo. O valor do controle da erosão de uma superfície não perturbada sob um resíduo orgânico foi discutido na seção anterior. O preparo conservacionista também reduz significativamente a perda de nutrientes dissolvidos na água da enxurrada ou levados junto com os sedimentos. Efeitos nas propriedades dos solo. Quando o preparo do solo passa de um sistema convencional para um sistema conservacionista (especialmente o plantio direto), várias propriedades do solo são afetadas, a maioria num sentido favorável. As mudanças são maiores nos primeiros centímetros do solo. Geralmente, as mudanças são maiores para sistemas que produzem a maior quantidade de resíduos (especialmente milho e cereais em regiões úmidas), retém a maior parte da cobertura de resíduos, e causam a menor perturbação do solo. Propriedades físicas. A macroporosidade e a agregação são incrementadas a medida que a matéria orgânica aumenta e minhocas e outros organismos se estabelecem. A infiltração e a drenagem interna geralmente melhoram, assim como a capacidade de retenção de água (Figura 13). A melhora na capacidade de infiltração em solo sob preparo conservacionista e geralmente muito desejável, mas em alguns casos pode levar a uma lixiviação mais rápida de nitratos e outros produtos químicos solúveis em água. Solos cobertos por resíduos encontram-se mais frescos e mais úmidos. Isto é uma vantagem nas épocas de calor mas pode causar problemas no crescimento precoce das culturas em climas mais frios.
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Figura 13: Efeitos comparativos de 28 anos de uso dos três sistemas de preparo no teor de matéria orgânica e algumas propriedades físicas em um Alfissolo de Ohio, EUA. Propriedades químicas. Sistemas conservacionistas incrementam significativamente o teor de matéria orgânica nos primeiros centímetros do solo (Figura 8). Durante os primeiros quatro a seis anos de preparo conservacionista, o aumento de matéria orgânica resulta na imobilização de nutrientes, especialmente nitrogênio. Isto contrasta com a mineralização de nutrientes que ocorre pela diminuição da matéria orgânica do solo sob sistemas convencionais de preparo. Eventualmente, quando a matéria orgânica do solo estabiliza a um novo patamar, as taxas de mineralização de nutrientes sob plantio direto aumentam. Umidade mais alta e níveis mais baixos de oxigênio podem também estimular a denitrificação. Estes processos as vezes resultam na necessidade de maiores níveis de adubação nitrogenada para obter boas produtividades durante os primeiros anos do plantio direto. Em sistemas de plantio direto os nutrientes tendem a acumular nos primeiros centímetros do solo a medida que são adicionados à superfície do solo resíduos dos cultivos, excrementos de animais, adubos químicos e calagem. Contudo, a pesquisa mostra que devido à cobertura de resíduos superficial (“mulch”), as raízes dos cultivos não têm problemas para obter os seus nutrientes das camadas superficiais do solo. A estratificação deve ser tomada em conta na hora de amostrar os solos para fins de fertilidade. Sem as práticas de preparo que misturam o solo, os efeitos de acidificação pela oxidação do nitrogênio, decomposição do resíduo, e precipitação estão
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concentrados nos primeiros centímetros do solo. O pH destes solos pode cair mais rapidamente que em aqueles solos manejados utilizando o sistema convencional. Em regiões úmidas esta acidificação deve ser diminuída aplicando calcário ao solo. Efeitos biológicos. A abundância, atividade e diversidade de organismos do solo tendem a ser maiores em sistemas de preparo conservacionista caracterizados por altos níveis de resíduos superficiais e pouca perturbação física do solo. Minhocas e fungos, os dois importantes para o desenvolvimento da estrutura do solo, são especialmente favorecidos. 7.2
Controle por drenagem superficial
Terraceamento. É uma das práticas mais eficientes para controlar a erosão de terras cultivadas. A palavra terraço é usada, em geral, para significar camalhão ou a combinação de camalhão e canal, construído em corte da linha de maior declive do terreno. O terraceamento em terras cultivadas é sempre combinado com o plantio em contorno; pelo seu alto custo, é recomendado onde outras práticas, simples ou combinadas, não proporcionem o necessário controle de erosão. A principal função do terraço é diminuir o comprimento das lançantes, reduzindo assim, a formação de sulcos em regiões de alta precipitação e retendo mais água em zonas mais secas. Nem todos os solos e declives podem ser terraceados com êxito. Nos pedregosos ou muito rasos, com subsolo adensado, é muito dispendioso e difícil manter um sistema de terraceamento. As dificuldades de construção e manutenção aumentam a medida que cresce a declividade do terreno. O terraceamento, quando bem planejado e bem construído, reduz as perdas de solo e água pela erosão e previne a formação de sulcos e grotas, sendo mais eficiente quando usado em combinação com outras práticas, como o plantio em contorno, cobertura morta e culturas em faixas; após vários anos, seu efeito se pode notar nas melhores produções das culturas, devido à conservação do solo e da água. A declividade do terreno é que determina a practicidade do terraceamento, uma vez que a erosão aumenta com esse declive; entretanto, o custo da construção e da manutenção do terraço aumenta com o grau de declive do terreno a tal ponto que esse fator pode torná-lo desaconselhável. Existem basicamente dois tipos de terraços; terraços de infiltração e terraços de drenagem. Os terraços de infiltração, que são construídos em nível, não permitem um dimensionamento hidrológico muito preciso. A sua função é interceptar a enxurrada e
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promover a infiltração da água no canal do terraço. A taxa de infiltração de água no canal do terraço, que é o princípio de seu funcionamento, ainda é um assunto muito pouco conhecido. Outro fator importante é que esta taxa provavelmente seja muito variável e dependente do tipo do solo, da forma de construção do terraço, do preparo do solo, do grau de compactação do solo e da sua umidade. Em decorrência disto, o dimensionamento de terraços de infiltração com base em critérios hidrológicos ainda não consiste numa prática rotineira. Os terraços de drenagem interceptam a enxurrada e ao invés de promover a sua infiltração no canal do terraço, conduzem-na para um sistema de escoamento que pode ser uma grota vegetada ou um canal escoadouro. Nos terraços de drenagem os princípios hidrológicos envolvidos no dimensionamento são mais bem conhecidos e mais simples do que nos terraços de infiltração. Quando são usados no terreno sistemas de terraceamento de drenagem, para proporcionar a drenagem segura dos excessos de enxurrada, é necessário o estabelecimento de canais escoadouros: são canais de dimensões apropriadas, vegetados, capazes de transportar com segurança a enxurrada de um terreno dos vários sistemas de terraceamento ou outras estruturas. Em alguns tipos de solos bastante permeáveis, como o Latossolo Roxo, consegue-se, às vezes, dispensar com segurança esses canais, mediante o emprego de práticas mecânicas (como terraceamento de infiltração) e vegetativas que produzam quase a retenção completa das águas da chuva. Canais escoadouros são, em geral, as depressões no terreno, rasas e largas, em declividades moderadas, e estabelecidos com um leito resistente à erosão. Sua melhor localização é a depressão natural, para onde as águas são forçadas a escorrer, bem como nos espigões, divisas naturais e caminhos. A vegetação do canal escoadouro deve ser escolhida de modo a suportar a velocidade de escoamento de enxurradas, não ser praga para as terras da cultura e, se possível, ser utilizada como forragem. As vegetações ideais são aquelas que cobrem e travam completamente o solo num emaranhado uniforme de raízes e caules. 7.3
Recuperação de solos degradados por voçorocas
A erosão por voçorocas é causada por fatores ligadas ao solo, hidrológicos, e do relevo relacionados às características das microbacias hidrográficas. As propriedades do solo que condicionam a formação de voçorocas são um gradiente textural abrupto entre os horizontes superficiais e sub-superficiais, fluxo sub-superficial especialmente "piping", argila altamente dispersível, e uma fraca estrutura do solo. A
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extensão e a taxa da formação de voçorocas são aumentados por fatores antrópicos (Figura 13), por exemplo, atividades agrícolas, desmatamento, queimadas, sobrepastoreio, construção de estradas, trilhas, drenos mal dimensionados, e outras estruturas de engenharia que provocam a concentração da enxurrada. Na maioria dos casos, voçorocas são formadas pelo aprofundamento de sulcos e desmoronamento das paredes devido à formação excessiva de "piping". Os buracos fabricados pelos animais nas vizinhanças da voçoroca podem provocar a extensão das voçorocas lateralmente.
Fatores antrópicos
Actividades agrícolas
Actividades urbanas
- desmatamento - predios e condomínios - queimadas - trilhas - uso de áreas marginais - minas de areia - sobre-pastoreio
Estradas
- mal projetadas e bloqueio de cursos de água naturais - drenos mal dimensionados - manutenção defeituosa
Figura 14: Fatores antrópicos responsáveis pelas voçorocas. A taxa da formação das voçorocas pode ser avaliada pelo volume de sedimento transportado pela voçoroca ou pela avaliação da área afetada pela mesma. Fotografias aéreas junto sistemas de avaliação padrão são comumente utilizadas para avaliar a severidade das voçorocas. A formação de voçorocas pode ser controlada por medidas de engenharia ou biológicas. Os primeiros incluem canais de desvio, estruturas de interceptação, gabiões e calhas. Os segundos estão baseados no estabelecimento de uma cobertura vegetal e incluem pastagens e arvores para estabilizar as paredes e fundo da voçoroca (Figura 15).
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Avaliação da situação atual: - fonte e quantidade de enxurrada - cabeças da voçoroca - propriedades dos solos - Microbacia hidrográfica e declividade do canal da voçoroca - padrão de drenagem - vegetação - características da chuva - uso da terra atual - capacidade de uso da terra
Identificar as necessidade de conservação para as diferentes unidades de relevo Proteger as cabeçeiras das voçorocas com cercas ou cercas vivas
Desviar a água da enxurrada para fora da voçoroca
Mudar o uso da terra na microbacia que alimenta a voçoroca - uso de coberturas vegetativas - reflorestamento
Instalar estruturas de engenharia - paliçadas de madeira ou pedra - diques - gabiões - pneus
Figura 15: Seqüência de etapas na recuperação de áreas degradadas por voçorocas.
8 Reflorestamento A recuperação do solo não pode ser considerada completa até que o local tenha sido reflorestado. A cobertura vegetativa é necessária para proteger o solo da erosão, mas a cobertura vegetativa pode ser vista como um teste ecológico do sucesso do processo de recuperação. Algumas considerações para a seleção de espécies para reflorestamento são: (1) espécies nativas, (2) uso da terra proposto, e (3) limitações ecológicas e ambientais. A ecologia da recuperação tem como principal objetivo o restabelecimento
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das comunidades nativas de plantas e animais na área. Enquanto que a restauração de comunidades nativas pode ser o objetivo em alguns casos, em outros o objetivo do reflorestamento é a estabilização da superfície do solo e o restabelecimento da superfície do solo biológicamente ativa. As espécies iniciais podem ser selecionadas pela tolerância a altos níveis de poluentes químicos no solo ou a condições físicas adversas como a seca, o encharcamento, ou estresse pela temperatura. Demandas por nutrientes também devem ser consideradas. O reflorestamento pode envolver múltiplas espécies (misturas de pastos anuais e perenes e leguminosas e também com arvores) no plantio inicial, ou no plantio seqüencial no qual o reflorestamento inicial foi realizados com espécies de crescimento rápido anuais, seguidos pelo estabelecimento de espécies perenes e/ou arvores. A escolha das espécies deve tomar em conta respostas diferenciais às condições do solo e os seus efeitos sobre a competição. A seleção das espécies, também deve ser uma decisão realizada no local tomando em conta as condições edafo-climáticas do local. Espécies de arvores devem ser selecionados pela sua tolerância às condições de subsolo, taxa de crescimento e formação de copa, e pela sua habilidade de competir com espécies de porte menor. Em função da rapidez que as preocupações ambientais da sociedade mudam, em especial com os gastos dos impostos, é essencial que áreas recuperadas tenham condições que lhes confiram resiliência inerente. Isto é atingido com o estabelecimento de um sistema biológico ativo na forma de uma cobertura vegetativa adequada. Pressões sobre as áreas recuperadas devem ser minimizadas ao máximo, estas terras talvez nunca tenham a capacidade de produtividade sustentável como área naturais intactas.
9 Erosão do solo e a agricultura 9.1
Alterações no solo provocadas pela erosão
A erosão do solo é um processo de remoção, transporte e deposição de partículas, causados pela água ou pelo vento. Em condições naturais é responsável pela formação do relevo. Entretanto, as ações antrópicas, especialmente a ocupação agrícola das terras, aumentam significativamente a sua intensidade. A erosão é o processo responsável pelas maiores alterações da camada superficial dos solo e está associado à diminuição do potencial produtivo das terras e a processos de degradação dos solos e outros recursos naturais. A intensificação do uso das terras visando atender a demanda do crescimento populacional ou a necessidade de crescimento econômico, situações muito comuns em Países em desenvolvimento, geralmente
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condiciona expressivos aumentos na sua intensidade (Lal, 1990). Além do impacto da erosão sobre o potencial produtivo das terras, a enxurrada e os sedimentos originados podem assorear baixadas e corpos d’água bem como servir de fonte dispersa de poluentes ou nutrientes (Clark II et al., 1985) constituindo uma das principais formas de degradação dos recursos hídricos (McCool & Renard, 1990). Quando há um controle eficiente das fontes pontuais de poluição, os sedimentos originados nas áreas de produção agrícola passam a constituir a principal fonte poluidora das águas superficiais (Gomez, 1995; Hasenpusch, 1995). A erosão hídrica é predominante na América Latina, com exceção dos pampas Argentinos e da Patagônia e pode ser diferenciada em erosão linear ou areolar. Na erosão linear a remoção e transporte de partículas são feitos pela enxurrada concentrada de alta velocidade; condicionada pelo relevo, deságües de estradas ou terraços secionados. A remoção é feita de forma pouco seletiva e a área afetada corresponde, geralmente, a uma pequena parte da superfície. Na erosão areolar, a remoção bastante seletiva de partículas ocorre em toda a área, é feita pelo impacto das gotas de chuva. Neste caso, a quantidade de cobertura sobre a superfície determina a intensidade do processo. Em ambos os casos ocorre a diminuição da espessura do solo. No processo de erosão linear todo ou grande parte do horizonte superficial podem ser removidos em um único evento de chuva. No caso da erosão areolar, mesmo com taxas bastante elevadas a diminuição da espessura do solo é relativamente lenta (Tabela 1).
Tabela 1: Relação entre a intensidade de erosão do solo e a diminuição da espessura do solo Intensidade Mg ha-1 ano-1
2 6
12
25 50 100
Diminuição da espessura do solo Tempo para diminuição de 20cm mm ano-1 anos
0,00 0,33
+ 600
0,83
240
1,92 4,00 8,17
∞
104 50 24
Considerando a densidade do solo igual a 1,2 g cm -3 , e a taxa de formação do solo de 2 Mg ha -1 ano -1 e o processo erosivo ocorrendo de forma uniforme.
A seletividade na fase de remoção e transporte das partículas faz com que os sedimentos originados pela erosão, principalmente a erosão areolar, sejam mais ricos em nutrientes, matéria orgânica e argila em relação ao solo que lhes deu origem (Novotny et al. 1981). As taxas de enriquecimento são bastante variáveis, mas
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normalmente superiores a dois, fazendo com que o empobrecimento do solo seja mais rápido se comparado com a remoção não seletiva bem como amplia a carga poluidora dos sedimentos e da enxurrada. A diminuição da espessura do solo em terras cultivadas provoca a alteração do horizonte superficial pela mistura com o material das camadas inferiores, alterando a sua morfologia, granulometria e composição química (Mokma et al., 1996). A magnitude do impacto sobre a produtividade das culturas é dependente das características da camada subsuperficial bem como do manejo adotado. A combinação destes fatores faz com que o impacto da erosão sobre a produtividade das culturas varie de acordo com o tipo de solo, a forma de erosão e, principalmente, com as características do sistema de produção em relação à utilização de insumos. Na Figura 1 apresentamos uma classificação dos solos em relação às conseqüências da erosão sobre a produtividade das culturas.
Figura 1: Classificação dos solos em relação às conseqüências da erosão sobre a produtividade das culturas. Classes de solos em função da relação erosão vs. produtividade Tipo de Solo
Sem erosão
Fase intermediária Erosão extrema
Solos rasos
Solos com gradiente estrutural ou textural
Solos sem gradiente e profundos
O comportamento desses grupos quanto às conseqüências da erosão sobre a produtividade das culturas será distinto em relação à reversibilidade, intensidade e a velocidade de queda.
42
9.2
Relação entre a erosão do solo e a produtividade das culturas
A erosão do solo apresenta elevada variabilidade espacial e temporal. Uma área não é igualmente afetada em toda a sua superfície e a sua intensidade varia consideravelmente ano a ano. O efeito das técnicas de manejo das culturas muitas vezes não pode ser separado dos efeitos diretos da erosão sobre a produtividade. Desta forma, o estudo da relação entre a erosão do solo e a produtividade das culturas em condições de campo com erosão natural é muito difícil de ser executado e demanda um tempo muito longo para alcançar resultados representativos. Assim, os métodos indiretos como a remoção artificial do solo superficial, os ensaios simulados em casa-de-vegetação, ensaios de campo com manejo diferenciado, o estabelecimento de relações entre as propriedades do solo em profundidade e a produtividade das culturas, a utilização de simulação de erosão para acelerar o processo e a modelagem têm sido as principais formas de abordagem do problema (Price & Lal, 1994). Todos os métodos indiretos têm influência distinta sobre os resultados e apresentam limitações em relação à possibilidade de sua extrapolação. A maior extensão de terras da América Latina está situada na região tropical onde predominam os solos profundos com ou sem gradiente textural ou estrutural na qual os solos rasos ocorrem em menor extensão. 9.2.1
Solos rasos
Nos solos rasos a diminuição de espessura consiste, geralmente, numa perda irrecuperável de volume a ser explorado pelas raízes, principalmente se a camada subsuperficial apresentar características desfavoráveis ao desenvolvimento das plantas. Nestes casos, a recuperação da produtividade pela intensificação do manejo ou pelo maior uso de insumos será apenas parcial. Estudos desenvolvidos por Malhi et al. (1994) em condições de casa-de-vegetação com Molissolos no Canadá utilizando cevada como planta indicadora e Ives & Shaykewich (1987) também no Canadá nos mesmos tipos de solo num estudo envolvendo a remoção artificial e o cultivo de trigo concluíram que a queda de rendimento foi bastante significativa e pôde apenas ser recuperada parcialmente pelo uso de doses elevadas de fertilizantes. Fatores físicos com a disponibilidade de água para as plantas passaram a limitar a produtividade. As conclusões gerais de simpósios sobre o assunto (McCool, 1985; Larson et al., 1990) também convergem para estas conclusões. 9.2.2
Solos profundos sem gradiente textural ou estrutural
Os solos profundos e sem gradiente textural ou estrutural expressivos são representados pelos Oxissolos e parte dos Ultissolos e Alfissolos. Estes solos, devido às suas características físicas e topografia predominantemente plana ou suavemente
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ondulada são intensamente cultivados com a utilização de insumos e nível tecnológico elevados. O seu horizonte subsuperficial na maior parte dos casos apresenta um teor mais baixo de matéria orgânica e nutriente e acidez elevada. As características morfológicas e físicas são muito semelhantes às da camada superficial. Nestes solos a remoção de terra pela erosão e a conseqüente mistura do horizonte superficial com os de subsuperfície leva ao seu gradativo empobrecimento sem contudo alterar suas propriedades físicas ou limitar a sua profundidade. Nos sistemas de produção de baixa utilização de insumos o empobrecimento decorrente da exposição gradativa de camadas de menor teor de nutrientes e a maior acidez levarão à queda no rendimento das culturas. Nos sistemas de produção com maior utilização de insumos as perdas de nutrientes pela erosão correspondem apenas a parte das perdas decorrentes de outras formas como adsorção específica, lixiviação, exportação pelas colheitas e volatilização (Figura 2 adaptada de Barber & Olson, 1968; Raij et al. 1985 e Malavolta, 1976).
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Figura 2: Balanço entre perdas e ganhos de P e N em função da intensidade de erosão. Adição Perda Adubação
Precipitações Atmosféricas
NPK
Colheita
Volatilização Restos vegetais
Erosão
Ciclagem Fixação
Intemperismo
P e N kg/ha
Lixiviação
Milho 9,5Mg grãos/ha
80
180
0
NPK
32 130
0
0 a 40 Erosão P N Mg/ha a kg/ha 5 0,2 10 15 0,6 31 25 1,0 52
8 63 16 56
20
0
0
0 0
Milho 2,0Mg grãos/ha 15
0
72
0
0
10
NPK
34
0 3 15
?0
10
0
0 Erosão P N Mg/ha a kg/ha 5 0,2 10 15 0,6 31 25 1,0 52
16
10 0
0 0
10
Os resultados obtidos por Sparovek et al. (1991) num ensaio com remoção artificial de solo sobre um Rhodic Kandiudox demostraram ser possível recuperar a produtividade a níveis normais mesmo após a remoção completa do horizonte superficial pela adição de matéria orgânica e fertilizantes já no primeiro cultivo ( Figura 3).
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Figura 3: Relação entre a remoção de terra e o rendimento do milho Maize, 11/89 to 03/90
% , d l e i y e v i t a l e R
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
0
10
20 30 Soil removal, cm Treatment OM & NPK (observed) NPK (observed) OM & NPK (estimated) NPK (estimated)
40
50
Control (observed) Control (estimated)
Neste mesmo ensaio (Sparovek, 1994), após três cultivos a adição de fertilizantes e a incorporação dos restos de cultura no sistema de produção de elevada utilização de insumos foi suficiente para recuperar o rendimento das culturas a níveis normais (Figura 4).
Figura 4: Relação entre remoção de terra e erosão para nove cultivos sucessivos. Onde M1, M2 e M3 = milho, W1 e W2 = trigo, S1, S2 e S3 = Crotalária juncea e LU = tremoço branco Treatment OM & NPK NPK
100 % , d l e i y e v i t a l e r e g a r e v A
Control
80 60 40 20 0
M1
W1
S1
M2
LU
S2
M3
W2
S3
Crop Estes resultados indicam que as adições de matéria orgânica via restos de cultura e dos fertilizantes nos sistemas de produção de elevada utilização de insumos foram suficientes para recomposição do horizonte superficial do solo de modo a não comprometer o rendimento das culturas mesmo considerando elevadas taxas de erosão, muito acima das observadas normalmente nestes solos. Nestes casos a
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erosão do solo passa a ser um problema muito mais relacionado aos impactos ambientais do que a sua influência sobre a produtividade das culturas. 9.2.3
Solos profundos com gradiente textural ou estrutural
Nos solos com gradiente textural ou estrutural o comportamento será intermediário e dependente das características da camada subsuperficial. A reversibilidade na queda da produtividade pode ser apenas parcial. Num estudo realizado em condições de campo com erosão natural Salviano et al., (1996) estabeleceram a relação entre a espessura remanescente de Paleudults de textura arenosa sobre média e a produtividade de Crotalaria juncea (Figura 5) num sistema de produção com utilização moderada de insumos.
Figura 5: Relação entre a espessura remanescente de um Paleudult e a produtividade de Crotalaria juncea. Produtividade da Crotalária vs espessura do solo
10 9,5 9 a h / ) 8,5 S M ( g 8 M , e 7,5 d a d i v 7 i t u d o r 6,5 P 6
5,5 5 0
20
40
60
80
100
120
140
Espessura do solo, cm
Perc ebe-se a existência de um patamar de produtividade com uma espessura acima de 50cm de solo, situação na qual já é expressiva a mistura entre o horizonte superficial e o subsuperficial. Desta forma, mesmo nesta situação a utilização de insumos foi eficiente na recuperação da produtividade, indicando que o comportamento até a remoção quase completa do solo foi parecido com o dos solos sem gradiente. Com uma espessura inferior a 50cm já são esperados problemas relacionados a limitações físicas para o enraizamento das plantas. No entanto, o único ponto que diferiu dos demais (Tukey 5%) foi a espessura remanescente média de 10cm.
47
9.3 Conclusões
A relação entre a produtividade das culturas e a erosão do solo foi resumida na Figura 6 para sistemas de produção de baixa utilização de insumos e na Figura 7 para sistemas de elevada utilização de insumos.
Figura 6: Relação entre a produtividade das culturas com baixa utilização de insumos e a erosão.
Baixa utilização de insumos Tipo de Solo
Sem erosão
Fase intermediária
Efeito na produtividade Erosão extrema
Solos rasos
Solos com gradiente estrutural ou textural
Solos sem gradiente e profundos
Redução
rápida a zero Irreversível Tende
Redução
moderada a rápida a estabilização Parcialmente reversível Tende
Redução
moderada a rápida a estabilização Completamente reversível Tende
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Figura 7: Relação entre a produtividade das culturas com elevada utlização de insumos e a erosão.
Alta utilização de insumos Tipo de Solo
Sem erosão
Fase intermediária
Efeito na produtividade Erosão extrema
Solos rasos
Redução rápida Tende
a zero
Irreversível
Solos com gradiente estrutural ou textural
Solos sem gradiente e profundos
Redução moderada Tende
a estabilização reversível
Parcialmente
Não
há redução ou moderada
Estabiliza Completamente reversível Recuperação
completa do solo
Agradecimento: Agradecemos a ajuda do colega Luís Ignácio Prochnow pelo auxílio na preparação da Figura 2. 9.4
Bibliografia
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