UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE CENTRO DE SAÚDE E TECNOLOGIA RURAL UNIDADE ACADÊMICA DE ENGENHARIA FLORESTAL CAMPUS DE PATOS - PB CÉSAR HENRIQUE ALVES BORGES IMPLANTAÇÃO DE PARCELAS EXPERIMENTAIS PARA ESTIMATIVA DE PERDAS DE SOLO E ÁGUA NO NÚCLEO DE DESERTIFICAÇÃO DO SERIDÓ Patos – Paraíba 2014
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE
CENTRO DE SAÚDE E TECNOLOGIA RURAL
UNIDADE ACADÊMICA DE ENGENHARIA FLORESTAL
CAMPUS DE PATOS - PB
CÉSAR HENRIQUE ALVES BORGES
IMPLANTAÇÃO DE PARCELAS EXPERIMENTAIS PARA ESTIMATIVA DE
PERDAS DE SOLO E ÁGUA NO NÚCLEO DE DESERTIFICAÇÃO DO SERIDÓ
Patos – Paraíba
2014
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CÉSAR HENRIQUE ALVES BORGES
IMPLANTAÇÃO DE PARCELAS EXPERIMENTAIS PARA ESTIMATIVA DE
PERDAS DE SOLO E ÁGUA NO NÚCLEO DE DESERTIFICAÇÃO DO SERIDÓ
Monografia apresentada à Universidade Federal de Campina Grande, Unidade Acadêmica de Engenharia Florestal, como parte das exigências para obtenção do Grau de Engenheiro Florestal.
Orientador: Prof. Jacob Silva Souto, Dr.
Patos – Paraíba – Brasil
2014
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DEDICO este trabalho aos meus pais José Iromar Borges e
Rita Alves dos Santos Borges; A meu irmão Danilo César e
minha sobrinha Geovana, por terem acreditado na minha
pessoa e, que sempre estiveram presente em todas as
dificuldades e barreiras vencidas em minha vida.
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AGRADECIMENTOS
Primeiramente а Deus qυе permitiu qυе tudo isso acontecesse ао longo dе
minha vida, е nãо somente nestes anos como universitário, mas que em todos оs
momentos é o maior mestre qυе alguém pode conhecer;
Aos meus pais José Iromar Borges e Rita Alves dos Santos Borges, MUITO
OBRIGADO!
A meu irmão Danilo César e minha sobrinha Geovanna (avós, tios, cunhada e
primos) pelo apoio, confiança e capacidade, o meu muito obrigado;
Ao orientador, Prof. Jacob Silva Souto, pela amizade, conselhos, confiança e
apoio na elaboração deste trabalho: MEUS SINCEROS AGRADECIMENTOS!
Aos membros da Banca Examinadora, Dr. Francisco de Assis Pereira
Leonardo e a Professora Drª Patrícia Carneiro Souto, pela disponibilidade da
participação e pelas valiosas contribuições, muito obrigado.
Ao amigo Mário Medeiros Damasceno por disponibilizar a área onde foi
realizada minha pesquisa, amizade, apoio e incentivo, muito obrigado.
Aos moradores da Fazenda Cachoeira de São Porfírio: Senhor João, Dona
Lourdes e Rossana.
Aos colegas do Grupo de Pesquisa/CNPq DESENVOLVIMENTO
SUSTENTÁVEL NO SEMIÁRIDO DO NORDESTE BRASILEIRO.
A equipe que realizou o trabalho de campo: Jacob Souto, Patrícia Souto,
Jorge Zea, Mario Damasceno, Roberto Barroso, Francisco Leonardo (Chicão),
BORGES, César Henrique Alves. IMPLANTAÇÃO DE PARCELAS EXPERIMENTAIS PARA ESTIMATIVA DE PERDAS DE SOLO E ÁGUA NO NÚCLEO DE DESERTIFICAÇÃO DO SERIDÓ. 2014. 38f. Monografia (Graduação em Engenharia Florestal). Curso de Engenharia Florestal, CSTR/UFCG, Patos – PB, 2014.
RESUMO
Pretende-se com o presente estudo desenvolver metodologia apropriada para o semiárido do Nordeste brasileiro no que tange a instalação de parcelas experimentais para estudos de perdas de solo e água. O experimento foi desenvolvido na Fazenda Cachoeira de São Porfírio, localizada no município de Várzea-PB, nas coordenadas 06º 48‟ 35” S e 36º 57‟ 15” W, a 271 m de altitude, em área inserida no Núcleo de Desertificação do Seridó. O experimento foi constituído de quatro parcelas experimentais de 5,55 m², com dimensões de 3,7 m × 1,5 m, com a maior dimensão no sentido do declive. As parcelas foram construídas com chapas metálicas de 30,0 cm de altura, sendo aproximadamente 10,0 cm cravados no solo, providas de um sistema coletor de enxurrada na sua extremidade inferior. O coletor é constituído de uma calha metálica conectada a uma estrutura de coleta posicionada na extremidade inferior, de menor cota da área experimental, consistindo de um recipiente plástico (50 litros). Este recipiente plástico tem uma saída composta por um divisor tipo 'Geib', provido de sete aberturas, e a abertura central é conectada a outro recipiente plástico de 50,0 litros que armazenará o volume de escoamento que passou pela fração de 1/9 do divisor „Geib‟. Quando se tratar de experimentos que visem quantificar perda de nutrientes, principalmente na enxurrada, recomenda-se que seja realizada análise química da água utilizada nos ensaios. O uso das parcelas experimentais por outros profissionais da área deverá ser incentivado, tendo em vista que, nas condições do Seridó oriental da Paraíba não há estrutura semelhante. Palavras-chave: semiárido brasileiro, erosão do solo, divisor “Geib”
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BORGES, César Henrique Alves. IMPLEMENTATION OF EXPERIMENTAL PLOTS
FOR ESTIMATED LOSS OF SOIL AND WATER IN THE NUCLEUS OF SERIDÓ
DESERTIFICATION. 38 pgs. Monograph (Graduation in Forestry). Course of
pyramidalis), umbuzeiro (Spondias tuberosa) e pinhão manso (Jatropha curcas).
Inicialmente realizou-se uma caminhada na área para escolha do local onde
seriam alocadas as parcelas experimentais. A partir do ponto mais alto do terreno,
utilizou-se o pé-de-galinha (Figura 3), aparato confeccionado com madeira, para
medição da declividade do terreno. Tomaram-se cinco medidas com este aparato e,
verificou-se que o terreno apresenta declividade de 6%, caracterizado como plano a
suave ondulado.
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Figura 3 - Uso do pé de galinha pra marcar curvas em nível
Fonte – Borges, C.H.A. (2014)
3.2.2 Abertura de trincheira e coleta de amostra de solo
Quatro parcelas paralelas foram implantadas no local onde o terreno
apresenta maior declividade e características semelhantes, que se encontra na parte
mediana do terreno (Figuras 4A e 4B). Foram abertas trincheiras ao final de cada
parcela para acondicionar as caixas coletoras de solo e água.
Figura 4 ‒ Vista geral da Área Experimental em aclive (A) e declive (B).
Fonte – Borges, C.H.A. (2014)
As coletas de solo para a determinação de densidade aparente e umidade
solo serão realizadas na profundidade de 0-5 cm compondo cinco amostras de solo
A B
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por perfil (Figura 5). As amostras serão identificadas e encaminhadas ao Laboratório
de Laboratório de Solos e Água/UAEF/UFCG, em Patos (PB). No apêndice 4 é
mostrado o resultado da análise química do solo da área experimental, realizado no
Laboratório de Solos da Faculdade de Ciências Agronômicas/UNESP/Botucatu.
Figura 5 ‒ Coleta de solo com anel metálico para determinação da densidade.
Fonte – Borges, C.H A (2014)
A densidade do solo será obtida através da equação:
onde:
D = densidade aparente assumida (g cm-3);
PS = peso de massa seca da amostra (g) determinado no laboratório;
VS = volume da amostra (cm3); (calculado pela formula do volume do cilindro).
Volume do cilindro será calculado através da seguinte equação:
onde:
V= Volume do cilindro (cm³)
d= Diâmetro interno (em cm)
h= Altura (em centímetro).
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O conteúdo de água do solo será determinado a partir da seguinte equação:
onde:
US = umidade da amostra (%);
PU = peso de massa úmida da amostra (g);
PS = peso de massa seca da amostra (g).
3.2.3 Monitoramento da precipitação
Instalou-se pluviômetro no centro de cada parcela em uma haste de madeira
a 1,0 m de altura do solo, para evitar o salpicamento de materiais sólidos, permitindo
avaliar a lâmina de precipitação incidente sobre cada uma das parcelas.
Recomenda-se, que a cada mês, calcule-se o coeficiente de chuva (Rc),
utilizando-se os valores pluviométricos médios mensais. Determina-se o coeficiente
de chuva pela equação proposta por Bertoni e Lombardi Neto (2010):
em que Rc = coeficiente de chuva para o período entre coletas; Pm = precipitação
pluvial média no período entre coletas (mm); Pa = precipitação pluvial média anual
(mm).
3.2.4 Classificação do solo próximo às parcelas experimentais
Na área experimental foram abertas três trincheiras seguindo a declividade
maior do terreno, sendo aberta uma trincheira no topo do terreno, cuja classificação
morfológica dos horizontes está descrita no apêndice 1 (Neossolo litólico – Perfil 1),
outra na parte mediana da rampa de declive (apêndice 2) e, a última trincheira na
parte inferior ou na base da rampa (apêndice 3), ambas com a respectiva
classificação morfológica dos horizontes (Figura 6).
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Neste estudo foi dada ênfase a descrição do perfil 2, localizado próximo as
parcelas experimentais. Estes solos apresentam horizonte A1 assentado
diretamente sobre a rocha ou sobre o horizonte C ou Cr ou sobre material com 90%
de ou mais de sua massa constituídas por fragmentos de rochas com diâmetro
maior que 2,0 mm (cascalho, calhaus e matacões), que apresentam um contato lítico
típico ou fragmentário dentro dos 50,0 cm da superfície do solo.
Figura 6 – Classificação do perfil do solo na área experimental.
Fonte – Borges, C.H.A. (2014)
3.3 Procedimentos adotados para implantação das parcelas experimentais
As parcelas amostrais foram devidamente delimitadas por chapas de zinco
com 0,30 m de altura e dimensões 3,7 m x 1,5 m, cravadas no solo cerca de 0,10 m,
com a maior dimensão no sentido do declive (Figura 7).
As parcelas apresentam um sistema coletor de enxurrada na sua extremidade
inferior, com abertura de 20,0 cm. Esse coletor foi confeccionado com uma calha
coletora metálica conectada a uma estrutura de coleta posicionada na extremidade
inferior de menor cota da área experimental, consistindo de um recipiente plástico
(50 litros). Este recipiente plástico apresenta uma saída composta por um divisor tipo
'Geib', provido de sete aberturas, e a abertura central é conectada a outro recipiente
plástico de 30,0 litros que armazena o volume de escoamento que passou pela
fração de 1/9 da calha Geib.
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FIGURA 7 – Etapas da implantação: marcação (A) e delimitação da parcela (B), parcela delimitada (C) e parcela com sistema coletor e pluviômetro(D).
Fonte - Borges, C.H.A.
Para evitar perdas excessivas de solo e entupimento do sistema coletor
realizou-se a implantação de uma chapa de zinco em forma de “L” invertido na parte
inferior da parcela experimental, a 10,0 cm de profundidade.
3.4. Estudos que poderão ser realizados utilizando-se as parcelas de perdas de
solo
3.4.1. Erodibilidade do solo
A erodibilidade poderá ser determinada através de regressão linear simples (y
= a + bx), utilizando valores mensais de perdas de solo no eixo (y) e erosividade da
A B
C D
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chuva no eixo (x) para fazer as correlações. O coeficiente de regressão linear “a” é o
resultado da influência de outros fatores e “b” corresponde à erodibilidade.
A regressão linear será corrigida para que as coordenadas iniciais partam da
origem (FERREIRA, 2005), assim o modelo é apresentado na forma y = bx, tendo
seus parâmetros o mesmo significado do modelo anterior (McGregor et al., 1969). O
valor de erodibilidade será corrigido pelo grau de declive (0,09 m m-1) e pelo
comprimento de rampa (22 m), referente à parcela padrão, representado pelo fator
LS, conforme preconizado por Bertoni et al. (1975) e Wischmeier e Smith (1978),
através da equação: LS = L0,5 × 100-1 × (1,36 + 0,975×S + 0,1385×S2) onde LS é o
fator topográfico da USLE, corrigido para as condições da parcela padrão
(adimensional), L é o comprimento do declive (m) e S a declividade do terreno (%).
A amostragem e a quantificação das perdas de solo e água serão realizadas
para cada evento de chuva considerada erosiva. Serão consideradas chuvas
individuais aquelas separadas por mais de 6 horas. As chuvas menores que 10 mm,
com intensidade máxima menor que 24 mm h-1, em 15 minutos ou energia cinética
menor que 3,6 MJ, serão consideradas não erosivas (MARIA, 1994).
Para quantificar as perdas de solo e água, amostras de enxurrada e
sedimentos serão retiradas dos tanques de coleta, segundo metodologia descrita por
Cogo (1978). Após agitação da suspensão, serão retiradas três alíquotas de volume
predeterminado, as quais serão transferidas para o laboratório e submetidas à
decantação. O material decantado será seco em estufa a 105ºC.
3.4.2 Avaliação das perdas de água e solo nas parcelas
A partir do início do escoamento superficial podem-se realizar coletas de
enxurrada na extremidade inferior da calha coletora, com duração de 10 segundos,
em intervalos de 5 minutos. As coletas poderão ser realizadas utilizando uma
proveta graduada de 1.000 mL, onde será lido o volume escoado em cada
amostragem durante o evento.
As taxas de perdas de solo podem ser determinadas pela pesagem do
material coletado durante 10 segundos em recipientes plásticos. Os recipientes
plásticos, após pesagem, podem ser deixados em repouso e após 24 horas, o
sobrenadante será succionado e os recipientes levados para secagem em estufa a
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65º C, durante 72 horas, sendo em seguida pesados com o solo seco (SANTOS,
2006; BEZERRA; CANTALICE, 2006).
A produção de sedimentos pode ser obtida através da seguinte equação:
sendo: Ps a produção de sedimentos (kg/ha), Q a vazão (L/s), Cs a concentração de
sedimento (kg/L); t o intervalo entre as coletas (300 s), e a área da parcela (ha). A
concentração de sedimentos será obtida a partir da divisão da massa de solo seco
pela massa/ou volume da enxurrada em kg.
A taxa de escoamento superficial (mm/h) pode ser obtida a partir da divisão
do volume coletado (em mm) pela duração (h) da coleta. A taxa de infiltração (mm/h)
pode ser obtida pela diferença entre a intensidade da precipitação (I) e a taxa de
escoamento superficial, conforme Brandão et al. (2006) e Santos (2006).
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4 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Quando se tratar de experimentos que visem quantificar perda de nutrientes,
principalmente na enxurrada, recomenda-se que seja realizada análise química da
água utilizada nos ensaios.
Cuidados especiais devem ser tomados no momento da instalação das
chapas de aço que delimitam as parcelas experimentais, pois podem perturbar de
forma significativa as condições físicas do solo dentro das mesmas. Neste sentido, o
ideal é que as chapas permaneçam instaladas no local em que os experimentos vão
ser conduzidos, principalmente quando estes forem para avaliar o efeito de
cobertura do solo, seja por plantas vivas em desenvolvimento ou restos culturais.
O uso das parcelas experimentais por outros profissionais da área deverá ser
incentivado, tendo em vista que, nas condições do Seridó oriental da Paraíba não há
estrutura semelhante.
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34
APÊNDICE
1
APÊNDICE 1 – Classificação Morfológica dos horizontes no perfil do solo 1 encontrados em Várzea – PB.