Conservação de Solos

Conservação de Solos

(Parte 1 de 2)

CONSERVAÇÃO DE SOLO

Prof. Erico Sengik .´. 2005

  1. FATORES QUE AFETAM A EROSÃO

A erosão é causada por forças ativas, como as características da chuva, a declividade e comprimento do declive do terreno e a capacidade que tem o solo de absorver água, e por forças passivas, como a resistência que exerce o solo à ação erosiva da água e a densidade da cobertura vegetal.

A água da chuva exerce sua ação erosiva sobre o solo pelo impacto das gotas, que caem com velocidade e energia variáveis, dependendo do seu diâmetro, e pelo escorrimento da enxurrada.

O volume e a velocidade da enxurrada variam com a chuva, com a declividade e comprimento do declive do terreno e com a capacidade do solo em absorver mais ou menos água.

A resistência que o solo exerce a ação erosiva da água está determinada por diversas de suas características ou propriedades físicas e químicas, e pela natureza e quantidade do seu revestimento vegetal.

Para encontrar soluções adequadas ao problema da erosão, é necessária a inter-relação dos fatores contribuinte, pois, ainda que alguns não se possam modificar diretamente, todos podem ser controlados, compreendendo-se bem a forma como atuam.

    1. CHUVA

A chuva é um dos fatores climáticos de maior importância na erosão dos solos. O volume e a velocidade da enxurrada dependem da intensidade, duração e freqüência da chuva. A intensidade é o fator pluviométrico mais importante na erosão.

Dados de chuva em totais ou médias mensais e anuais pouco significam em relação à erosão. Em duas regiões pode cair num ano, a mesma quantidade de chuva, não significando que a situação seja semelhante, pois, num local pode ter caído grande número de chuvas leves e, no outro, duas a três chuvas pesadas que contribuem com 60% ou 80% do total; é provável que neste último, se as demais condições são semelhantes, possa se esperar uma erosão mais severa.

A intensidade é o fator mais importante. Quanto maior a intensidade de chuva, maior a perda por erosão. Dados obtidos por SUAREZ CASTRO revelam que, para uma mesma chuva total de 21mm, uma intensidade de 7,9mm produziu uma perda de terras cem vezes maior que uma de 1mm.

A freqüência das chuvas é um fator que influi nas perdas de terras pela erosão. Se os intervalos entre elas são curtos, o teor de umidade do solo é alto, e assim as enxurradas são mais volumosas, mesmo com chuvas de menor intensidade.

Durante uma chuva muito forte, milhares de milhões de gotas de chuva golpeiam cada hectare de terreno, desprendendo as partículas da massa de solo. Muitas dessas partículas podem ser atiradas a mais de 60cm de altura e a mais de 1,5m de distância. Se o terreno está desnudo de vegetação, as gotas desprendem centenas de toneladas de partículas de solo, que são facilmente transportadas pela água.

As gotas de chuva que golpeiam o solo são um agente que contribui para o processo erosivo pelo menos por três formas:

  1. desprendem partículas de solo no local que sofre o impacto;

  2. transportam por salpicamento, as partículas desprendidas;

  3. imprimem energia em forma de turbulência, à água superficial.

A energia cinética é uma função da massa e da velocidade. Se se considerar uma gota de chuva que se desprende de uma nuvem, poder-se-ia pensar-se que está sujeita à aceleração da gravidade e que, por conseguinte, sua energia cinética é maior à medida que cai de maior altura. Elas sofrem múltiplas mudanças de forma no trajeto que percorrem. Durante os primeiros metros de queda, uma gota grande vibra entre achatamentos verticais e horizontais como uma freqüência que depende do seu tamanho. O atrito de ar e a pressão determinam uma diminuição na velocidade. Assim as gotas de chuva na queda podem alcançar uma velocidade máxima ou “velocidade terminal”, a partir da qual o movimento é uniforme; essa velocidade constante é atingida quando a resistência oposta à queda é igual ao peso do corpo menos o empuxo para cima.

Quadro 1.1. Velocidade terminal de gotas de chuva de vários diâmetros.

Diâmetro da gota de chuva

Velocidade terminal

Altura da queda com a qual a gota de água adquire 95% de sua velocidade terminal

Mm

m/s

m

1

4,0

2,2

2

6,5

5,0

3

8,1

7,2

4

8,8

7,8

5

9,1

7,6

6

9,3

7,2

Segundo WISCHMEIER & SMITH, quando todos os outros fatores, com exceção da chuva, são mantidos constantes, a perda de solo por unidade de área de um terreno desprotegido de vegetação é diretamente proporcional ao produto de duas características da chuva: energia cinética por sua intensidade máxima em 30 minutos. Essa foi a melhor correlação encontrada para expressar o potencial erosivo da chuva. HUDSON, na África subtropical, encontrou que energia cinética de chuvas individuais de intensidades de 25,4mm ou maiores foi mais estreitamente relacionada com as perdas de solo que qualquer parâmetro individual testado.

Quadro 1.2. Energia cinética da enxurrada.

Chuva

Enxurrada

Massa

Suponha a massa de queda da chuva = R

Suponha 25% de enxurrada, e a massa da enxurrada = R/4

Velocidade

Suponha uma velocidade Terminal de 8m/s

Suponha a velocidade de escorrimento na superfície de 1m/s

Energia cinética*

½ x R x (8)2 = 32R

½ x R/4 x (1)2 = R/8

* Energia cinética = ½ x massa x (velocidade)2

Fonte: Hudson

A erosão do solo é um processo de trabalho no sentido físico em que esse trabalho é o consumo de energia, em que a energia é usada em todas as fases da erosão: no rompimento dos agregados do solo, no salpicamento. A energia cinética disponível da chuva que cai em comparação com a da energia cinética da enxurrada na superfície; evidenciam que a chuva tem 256 vezes mais energia cinética que a enxurrada na superfície.

    1. INFILTRAÇÃO

A Infiltração é o movimento da água para dentro da superfície do solo. Quanto maior sua velocidade, menor a intensidade de enxurrada na superfície e, conseqüentemente, reduz-se a erosão. O movimento de água através do solo é realizado pelas forças de gravidade e de capilaridade; esse movimento através dos grandes poros, em solo saturado, é fundamentalmente pela gravidade, enquanto em um solo não saturado é principalmente pela capilaridade.

Durante uma chuva, a velocidade máxima de infiltração ocorre no começo, e usualmente decresce muito rapidamente, de acordo com alterações na estrutura da superfície do solo. Se a chuva continua, a velocidade de infiltração gradualmente aproxima de um valor mínimo, determinado pela velocidade com que a água pode entrar na camada superficial e pela velocidade com que ela pode penetrar através do perfil do solo.

O tamanho e a disposição dos espaços porosos têm a maior influência na velocidade de infiltração de um solo. Em solos arenosos, com grandes espaços porosos, pode-se esperar mais alta velocidade de infiltração que nos limosos ou argilosos, que têm relativamente menos espaços porosos. A velocidade de infiltração é também afetada pela variação na estrutura do perfil: se um solo arenoso tem logo abaixo uma camada pouco permeável de argila, pode-se esperar alta velocidade de infiltração até que a camada arenosa fique saturada, e, desse momento em diante, infiltração menor, em virtude da camada argilosa.

A umidade do solo no começo da chuva também afeta a velocidade de infiltração: o material coloidal tende a se dilatar quando molhado, reduzindo, com isso, o tamanho e o espaço poroso e, conseqüentemente, a capacidade de infiltração.

O grau de agregação do solo é outro fator que afeta a infiltração. Se as partículas mais finas são bem agregadas, os espaços porosos entre elas são maiores, proporcionando maior velocidade de infiltração. Práticas de manejo do solo que melhoram suas condições físicas e granulação reduzem a enxurrada e a erosão de grande parte das chuvas.

O preparo do solo exerce um efeito temporário ao deixar o solo solto, aumentando a infiltração; entretanto, se a superfície não está protegida com vegetação ou cobertura morta, a chuva e o vento, consolidando a superfície, reduzem a velocidade de infiltração. A aração profunda é também importante fator para aumentar a infiltração, enquanto práticas que exercem compressão no solo podem diminuí-la. O cultivo em contorno, retardando a enxurrada, favorece a infiltração.

O fator mais importante na velocidade de infiltração é a cobertura vegetal que está no solo durante a chuva. Se chuva intensa cai quando o solo não está protegido pela cobertura vegetal ou pela cobertura morta, sua camada superficial fica comprimida pelo impacto das gotas de chuva, e a infiltração é reduzida; porém, se essa chuva cai quando há boa cobertura vegetal, o solo permanece com boa permeabilidade e terá maior velocidade de infiltração.

    1. TOPOGRAFIA DO TERRENO

A topografia do terreno pela declividade e pelo comprimento dos lançantes, exerce acentuada influência sobre a erosão. O tamanho e a quantidade do material em suspensão arrastado pela água dependem da velocidade cm que ela escorre, e essa velocidade é uma resultante do comprimento do lançante e do grau de declive do terreno.

Do grau de declive dependem diretamente o volume e a velocidade das enxurradas que sobre ele escorrem. AYRES apresenta alguns princípios de hidráulica que, teoricamente, podem explicar as relações entre a velocidade da água e o seu poder erosivo: (a) a velocidade da água varia com a raiz quadrada da distância vertical que ela percorre, e a sua energia cinética, de acordo com o quadrado da velocidade; a energia cinética é a capacidade erosiva. Assim, se o declive do terreno aumenta quatro vezes, a velocidade de escorrimento da água aumenta duas vezes e a capacidade erosiva quadruplica; (b) a quantidade de material que pode ser arrastado varia com a quinta potência da velocidade de escorrimento; (c) o tamanho das partículas arrastadas varia com a sexta potência da velocidade de escorrimento.

O comprimento de rampa não é menos importante que o declive, pois à medida que o caminho percorrido vai aumentando, não somente as águas vão-se avolumando proporcionalmente como, também, a sua velocidade de escoamento vai aumentando progressivamente. Em princípio, quanto maior o comprimento de rampa, mais enxurrada se acumula, e a maior energia resultante se traduz por uma erosão maior.

    1. COBERTURA VEGETAL

A cobesrtura vegetal é a defesa natural de um terreno contra a erosão. O efeito da vegetação pode ser assim enumerado: (a) proteção direta contra o impacto das gotas de chuva; (b) dispersão da água, interceptando-a e evaporando-a antes que atinja o solo; (c) decomposição das raízes das plantas que, formando canalículos no solo, aumentam a infiltração da água; (d) melhoramento da estrutura do solo pela adição de matéria orgânica, aumentando assim sua capacidade de retenção da água; (e) diminuição da velocidade de escoamento da enxurrada pelo aumento do atrito na superfície.

Quando cai em um terreno coberto com densa vegetação, a gota de chuva se divide em inúmeras gotículas, diminuindo também, sua força de impacto. Em terreno

Descoberto, ela faz desprender e salpicar as partículas de solo, que são facilmente transportadas pela água.

A vegetação, ao decompor-se, aumenta o conteúdo de matéria orgânica e de húmus do solo, melhorando-lhe a porosidade e a capacidade de retenção de água.

Quadro 1.3. Efeito do tipo de uso do solo sobre as perdas por erosão. Médias ponderadas para três tipos de solo do Estado de São Paulo.

Tipo de uso

Perdas de solo

Perdas de água

t/ha

% da chuva

Mata

0,004

0,7

Pastagem

0,4

0,7

Cafezal

0,9

1,1

Algodoal

26,6

7,2

A vegetação também tem parte importante na erosão eólica, reduzindo a velocidade do vento na superfície do solo e absorvendo a maior parte da força exercida por ele. Aprisionando as partículas de solo, a vegetação previne a formação de nuvens de areia e impede que tais partículas sejam carregadas pelo vento. A vegetação é mais eficiente, porém, se os restos culturais estão bem fixados no solo, é benéfica na redução da erosão eólica.

    1. NATUREZA DO SOLO

A erosão não é a mesma em todos os solos. As propriedades físicas, principalmente estrutura, textura, permeabilidade e densidade, assim como as características químicas e biológicas do solo exercem diferentes influências na erosão.

Suas condições físicas e químicas, ao conferir maior ou menor resistência à ação das águas, tipificam o comportamento de cada solo exposto a condições semelhantes de topografia, chuva e cobertura vegetal.

A textura, ou seja, o tamanho das partículas, é um dos fatores que influem na maior ou menor quantidade de solo arrastado pela erosão. Assim, por exemplo, o solo arenoso, com espaços porosos grandes, durante uma chuva de pouca intensidade, pode absorver toda água, não havendo, portanto, nenhum dano; entretanto, como possui baixa proporção de partículas argilosas que atuam como uma ligação de partículas grandes, pequena quantidade de enxurrada que escorre na sua superfície pode arrastar grande quantidade de solo. Já no solo argiloso, com espaços porosos bem menores, a penetração da água é reduzida, escorrendo mais na superfície; entretanto, a força de coesão das partículas é maior, o que faz aumentar a resistência à erosão.

A estrutura, ou seja, o modo como se arranjam às partículas de solo, também é de grande importância na quantidade de solo arrastado na erosão.

A matéria orgânica retém de duas a três vezes o seu peso em água, aumentando assim a infiltração, do que resulta uma diminuição nas perdas por erosão. A profundidade do solo e as características do subsolo contribuem para a capacidade de armazenamento da água no solo que esse mesmo solo com um subsolo mais compacto e pouco permeável.

  1. Distribuição racional dos caminhos. O traçado usual dos caminhos em linha reta, desconsiderando a topografia do terreno, tem sido a causa do prejuízo devido às perdas por erosão. Com a disposição correta dos carreadores, as curvas quase sempre ficam com as ruas a favor das águas, aumentando assim, as perdas por erosão e dificultando a adoção de futuras práticas de controle.

A distribuição racional dos caminhos é colocá-los, ao máximo, próximo do contorno. Os carreadores em pendente, que fazem a ligação entre os nivelados, serão no menor número possível, em locados nos espigões e meios de grotas onde também será mais fácil a localização dos canais escoadouros. Os talhões ficarão de forma alongada e recurvada no sentido das linhas do terreno.

Ao projetar os caminhos em contorno, deve-se Ter o cuidado de que o intervalo entre eles seja um múltiplo de afastamento entre terraços ou cordões em contorno, a fim de facilitar a distribuição dessas praticas no seu intervalo. Os caminhos em contorno funcionam, como verdadeiros terraços ajustando a defender as curvas contra a erosão.

Esse sistema racional de distribuição de caminhos forma um arcabouço estável da propriedade agrícola e é básico para a adoção de práticas que se fundamentam no alimento em contorno, proporcionando, também, a redução das perdas por erosão.

  1. Plantio em contorno. O plantio em contorno consiste em dispor as fileiras de plantas e executar todas as operações de cultivo no sentido transversal à pendente, em culturas de nível ou linhas em contorno. Uma linha de nível é aquela em que cujos pontos estão todos na mesma altura do terreno.

Ao se cultivar em contorno, cada fileira de planta, assim com os pequenos sulcos e camalhões de terra que as máquinas de preparo e cultivo do solo deixam na superfície do terreno, constituem um obstáculo que se opõe ao percurso livre da enxurrada, diminuindo a velocidade e capacidade de arrastamento.

Todas as opções em contorno são feitas em nível. Em pequenas áreas, de declividade uniforme, uma única linha básica pode ser necessária, entretanto, em áreas grandes, ou de topografia irregular, varias linhas básicas são exigidas, a fim de que as operações de cultivo sejam feitas próximo ao nível.

Quando o plantio em contorno é usado sozinho, sem nenhuma outra prática, em terrenos de topografias acidentadas, ou em regiões de chuva intensas, ou em solos de grande erodibilidade, há um aumento do risco de formação de sulcas de erosão, porque as pequenas leiras rompendo-se, podem soltar a água que estava acumulada, e o volume de enxurrada, aumentando em cada leira sucessiva, causa um prejuízo acumulativo.

Dentre as práticas simples, o plantio em contorno é a que, além de constituir uma medida de controle de erosão, proporciona maior facilidade e eficiência no estabelecimento de outras práticas complementares baseadas na orientação em contorno. A formação das lavouras em contorno deverá constituir a preocupação fundamental de nossos lavradores.

  1. Terraceamento. É uma das práticas mais eficientes para controlar a erosão nas 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 declividade 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 proporcionam o necessário controle da erosão. A principal função do terraço e diminuir o comprimento das lançantes, reduzindo, assim, a formação do sulco nas regiões de altas precipitações e retendo mais água em zonas mais secas.

Nem todos os solos e declives podem ser terraceados com êxito. Nos pregados ou muito rasos, com subsolo adensado, é muito dispendioso e difícil manter um sistema de terraceamento. As dificuldades de construção e manutenção aumenta à medida que cresce a declividade do terreno.

O terraceamento, quando bem planejado e bem construído, reduz a perda de solo e de água 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 melhore produções das culturas, divido à conservação do solo e da água.

A declividade do terreno é que determina a praticabilidade do terraceamento, uma vez que a erosão aumenta com o grau do declive o terreno a tal ponto que esse fator pode torná-lo desaconselhável.

Há diversos tipos de terraços: o Mangum, o Nichols, o de base larga, o e base estreita, o patamar, e o individual. O terraço tipo Mangum é construído pelos dois lados do terreno, dando assim um terraço com um camalhão mais alto: é o tipo adaptado para a conservação da água. O terraço Nichols é desenvolvido com a movimentação do solo unicamente do lado de cima do terreno, com a desvantagem de não poder ser aproveitado para o cultivo a faixa destinada ao canal. O terraço de base larga, cujas características são de ser bastante largos, rasos, de suave inclinação, é o mais comum, podendo ser facilmente cruzado por máquinas agrícolas e permitindo o plantio em todas as direções. O terraço de base estreita – combinação de valetas e leiras de pequenas dimensões – é bastante utilizado na produção de culturas perenes; os cafeicultores o denominam de “cordão - em - contorno”. O terraço patamar consiste em plataformas construídas em terrenos de grande inclinação, formando uma espécie de degraus. O individual, pequeno patamar circular constituído ao redor da cada árvore, é também usado em terreno de grande inclinação. A figura 8.6 apresenta, esquematicamente, os tipos de terraço.

Os terraços Mangum e Nichols foram mencionados por representar, além de uma forma de construção, o início da evolução dos terraços de base larga, que são, na realidade, os verdadeiros terraços.

O terraço de base larga. É uma das formas mais seguras de proteção do solo contra os efeitos da erosão, podendo ser empregados tanto em culturas anuais como perenes, e até mesmo em pastagens.

Terraço de base largatem a grande vantagem de não perder área de cultivo anual que está protegendo; todo o terraço, inclusive a faixa ocupada pelo camalhão e pelo canal do terraço, pode ser plantado com uma única cultura. No caso de culturas perenes, os terraços têm que ser construídos previamente ao plantio, uma vez que, depois de formada a plantação, fica difícil o emprego de equipamentos para a sua construção e nem sempre há espaço suficiente entre as árvores para comportar sua largura.

Esse terraço pode ser usado, também, em pastagens, para a proteção de áreas suscetíveis à erosão, ou então para proteção do terreno durante o período de formação da pastagem, enquanto a vegetação ainda não está bem estabelecida nem dando a proteção suficiente; em regiões de pouca precipitação, ele á adotado em pastagens para proporcionar um sistema de distribuição mais uniforme da água das chuvas.

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