Erosão dos solos em Cabo Verde - Estudos dos Processos e Quantificação de Três Bacias na Ilha de Santiago

L’archipel du Cap Vert constitué de 10 îles volcaniques appartient à la zone sahélienne qui s’étend de l’atlantique jusqu’à la mer rouge. Depuis, plusieurs décennies le Cap Vert est affecté par la désertification causée en grande partie par la récession climatique et l’érosion des sols. Ces facteurs, associés à la forte pression anthropique sur les ressources, à l’orographie accidentée et à des pluies tropicales parfois diluviennes, provoquent de sérieuses pertes du patrimoine foncier. Cependant, depuis son Indépendance en 1975, le Gouvernement a mené un vaste programme d’arborisation, de restauration des terres et d’aménagement des cours d’eau. Pourtant, très peu de recherches ont été menées pour évaluer les actions de protection et de conservation des sols et des eaux. Par conséquent, il n’existe quasiment pas de données sur la problématique de la dégradation des terres ni de bilans. Dans le cadre de ce travail, nous avons étudié les différents facteurs qui contrôlent l’érosion hydrique des sols. Nous avons plus particulièrement cherché à différencier les effets des activités humaines, notamment agricoles, de ceux des facteurs climatiques comme les précipitations et la génération des écoulements. Nous avons également établi les premiers bilans d’exportations de matières en suspension et en solution dans le contexte de l’archipel du Cap Vert. L’étude a été menée à l’échelle de trois bassins versants de l’ile de Santiago Cap-Vert. Ces trois bassins versant (Longueira, Grande et Godim) sont localisés dans la partie centrale de l’île de Santiago et représentatifs des divers modes d’occupation du sol et des différents climats de l’île. Il existe un gradient climatique entre les trois bassins versants. En effet, Longueira qui présente une superficie de 4,18 km2, une pente moyenne de 47 %, se localise dans une zone humide couverte à 69 % par une forêt et une surface agricole de 17 %. Grande avec une superficie de 1,87 km2, se localise en zone sub humide pour une pente moyenne de 50 %, il est essentiellement agricole. Godim, avec une superficie de 2,0 km2, se localise en zone semi aride, il est particulièrement agricole et sa pente moyenne est de 32 %. Pour ces trois bassins versants, les écoulements de crue à l’exutoire ont été mesurés et échantillonnés de 2004 à 2009. Le bassin versant de Longueira a fait l’objet d’un suivi plus poussé, notamment en termes de fréquence d’échantillonnage et de suivi des écoulements hors crue. Sur chaque échantillon nous avons procédé à la détermination de la concentration des matières en suspension ainsi qu’à l’analyse des éléments majeurs. Les résultats obtenus montrent que l’érosion mécanique dans les 3 bassins versants est caractérisée par une forte variabilité spatiale et temporelle. Sur la période 2005-2009, le bilan moyen annuel pour les bassins versants de Longueira, Grande et Godim est de : 4266, 157 et 10,1 t.km2.an-1 respectivement. La saison humide 2006 a été la plus érosive pour l’ensemble des trois bassins versants et particulièrement dans Longueira avec 2 crues exceptionnelles qui ont généré une concentration moyenne de matières en suspension supérieure à 100 g/l. En revanche, les saisons 2005 et 2008 ont été dans l’ensemble peu érosives car les concentrations moyennes ne dépassèrent pas 20 g/l. Par ailleurs, il n’y a pas eu de lames d’eau écoulées pour les saisons 2005 et 2007 pour le bassin de Godim. Sur le bassin de Longueira, l’étude des phénomènes d’hystérésis permet de caractériser chaque crue et de montrer que l’évolution temporelle des exportations de matières en suspension au cours de la saison est fortement influencée par les activités agricoles. En effet, la première crue provoque l’exportation massive des sédiments disponibles et localisés dans le lit du cours d’eau. En conséquence, la seconde est moins exportatrice de sédiments. Un mois après les premières pluies, les activités de sarclage diminuent la densité du couvert végétal et destructurent la partie superficielle des sols, ce qui provoque à nouveau une très forte exportation de sédiments lors de la troisième crue. Les résultats de l’érosion chimique sur le bassin de Longueira indiquent que le taux d’érosion chimique moyen s’élève à 45 t.km2.an-1 avec une forte variabilité temporelle. En effet, les saisons les plus humides de 2006 et 2007 sont les plus exportatrices de matières en solution, alors que 2005 a eu une faible exportation. L’utilisation du modèle de mélanges EMMA (End-Members Mixing Analysis) montre que les écoulements hypodermique et profond, qui alimentent le cours d’eau en éléments dissous, sont les principaux facteurs de l’érosion chimique. On montre ainsi que les écoulements hors crue sont à l’origine de plus de 90% des flux d’érosion chimique. L’écoulement superficiel, qui contribue à environ 70 % du débit du cours d’eau en crue, constitue un facteur de premier plan de l’érosion mécanique des sols.

Adsorção de fosfato em solos com caráter ácrico avaliada por um modelo de complexação de superfície

Foi estudada, em 1993, a aplicação de um modelo de complexação de superfície para a verificação do efeito do pH e da concentração de fosfato na solução do solo sobre a adsorção de fósforo em dois latossolos roxos ácricos da região Norte do Estado de São Paulo. Utilizaram-se amostras superficiais e em profundidade, na maior expressão do horizonte B. Para alterar o pH, as amostras foram incubadas com doses crescentes de carbonato de cálcio e de ácido clorídrico. Para obtenção das curvas de adsorção, as amostras foram equilibradas com uma solução de cloreto de cálcio 0,01 mol L-1 contendo de zero a 1.200 mg dm-3 de P . A elevação da concentração de fosfato na solução de equilíbrio resultou em maior adsorção em toda a faixa de pH estudada. Os potenciais eletrostáticos iniciais tornaram-se mais negativos com a elevação do pH. Mesmo com a variação do parâmetro ajustável - adsorção máxima - obteve-se boa simulação da adsorção de fosfato, gerando diferentes valores de potenciais eletrostáticos. Embora o modelo não apresente valores reais para o potencial eletrostático, foi eficiente na simulação da adsorção fosfato em função do pH e da concentração de fósforo em equilíbrio na solução do solo. A adsorção de fosfato foi mais influenciada pela concentração de fósforo que pelo pH.

Biomassa microbiana de carbono e de nitrogênio de solos sob diferentes coberturas florestais

O método da fumigação-extração foi utilizado para estimar a biomassa microbiana de carbono (BM-C) e de nitrogênio (BM-N) de um latossolo vermelho-amarelo, sob diferentes coberturas florestais, na região de Viçosa (MG), em amostras de solos coletadas em abril de 1994. Os solos sob eucalipto e pinheiro apresentaram valores maiores de BM-C (223,72 e 207,39 mg kg-1 de C no solo respectivamente) do que os solos sob angico e capoeira (82,94 e 79,47 mg kg-1 de C no solo respectivamen-te). Resultados semelhantes foram obtidos para a serapilheira acumulada. Por outro lado, a taxa de respiração específica da biomassa microbiana (TR-BM) foi maior no solo sob angico e capoeira. A BM-N variou de 8,05 a 16,08 mg kg-1 de N no solo entre as coberturas florestais. A TR-BM apresentou correlação negativa significativa com o N total do solo (r = -0,76**) e com a serapilheira acumulada (r = -0,68*). BM-N apresentou correlação negativa significativa com o N da serapilheira (r = -0,52*) e com o N mineral do solo (r = -0,71*). BM-C, BM-N e respiração acumulada (RA) foram positivamente correlacionadas com o C orgânico (r = 0,63*, r = 0,71* e r = 0,76* respectivamente). O N total correlacionou-se com BM-C e RA (r = 0,77* e r = 0,60* respectivamente). BM-C e BM-N, associadas aos teores de C orgânico, N-total e TR-BM, mostraram ser indicadores sensíveis para aferir a dinâmica desses elementos sob as coberturas vegetais estudadas, mostrando o menor potencial de decomposição da matéria orgânica nos solos sob eucalipto e pinheiro.

Destino de adubos nitrogenados marcados com 15N em amostras de dois solos da Amazônia central

Foi estudado, em condições de casa de vegetação, em Nancy (França), em 1992, o destino de duas formas de fertilizantes nitrogenados, marcados com 15N, sulfato de amônio e uréia, em amostras do horizonte A de dois principais solos da Amazônia Central, classificados como latossolo amarelo e podzólico vermelho-amarelo. A planta teste foi o "rye-grass" da Itália (Lolium multiflorum L.). Em ambos os solos, a uréia foi mais bem utilizada do que o sulfato de amônio. Entre 60 e 70% do N aplicado como uréia foi absorvido pela planta, enquanto, com a aplicação de sulfato de amônio, esses valores variaram entre 44 e 49%. O balanço do 15N no final do ciclo da cultura mostrou que a imobilização do N nos dois solos foi maior na presença de uréia que na de sulfato de amônio. As perdas, estimadas por diferença, foram mais elevadas no tratamento com sulfato de amônio. Considerando que perdas por lixiviação foram praticamente nulas com a técnica de cultivo utilizada, elas devem ter ocorrido essencialmente por via gasosa.

Mineralização do nitrogênio incorporado como material vegetal em três solos da Amazônia Central

A mineralização do N proveniente do resíduo de feijão-caupi marcado com 15N foi estudada em condições de laboratório de setembro a dezembro de 1992. O material vegetal foi incorporado em amostras dos três principais solos da Amazônia Central: dois de terra firme, classificados como latossolo amarelo e podzólico vermelho-amarelo, e um de várzea, classificado como glei pouco húmico (GP). As variações nos teores e na forma de N mineral provenientes do resíduo de caupi foram relacionadas com as características químicas dos solos estudados. No latossolo e no podzólico, a incorporação do resíduo de caupi aumentou significativamente a mineralização do N, sendo a forma amoniacal predominante, enquanto, no GP, a forma nítrica preponderou. Nos solos de terra firme, a incorporação do resíduo de caupi aumentou a mineralização do N orgânico do solo, indicando a ocorrência do efeito "priming". Após 60 dias de incubação, cerca de 30 (podzólico) a 40% (latossolo) do N proveniente do caupi foi mineralizado nos solos de terra firme, enquanto no de várzea somente 18% foi mineralizado nesse período. Tais resultados mostram o potencial que essa leguminosa apresenta como fornecedora de N para as plantas nos solos de terra firme da Amazônia Central.

Variabilidade espacial de características de solos na região do Planalto Médio, RS: I. análise da variância por amostragem aninhada

A variabilidade espacial das características cor do solo, conteúdo de argila, pH e resistência à penetração foi avaliada em sete glebas com solos fortemente intemperizados e intensamente cultivados, na região do Planalto Médio (RS), por meio da análise da variância pelo método de amostragem aninhada, com o objetivo de determinar sua homogeneidade e estimar o intervalo indicado para efetuar amostragens sistemáticas de solos. Perfis representativos foram caracterizados e classificados nessas glebas. O trabalho de campo foi realizado em agosto-novembro de 1989. Latossolos vermelho-escuro e amarelo distróficos e álicos ocorrem nas glebas estudadas. As características analisadas, exceto o valor da cor e o pH na camada de 60-80 cm, apresentaram grande variabilidade. A contribuição à variância total aumentou relativamente pouco nos intervalos de amostragem de 50 a 600 m. De 600 m à distância entre glebas (> 3000 m), ocorreu grande incremento na variância, indicando que intervalos de amostragem de 600 m ou maiores são suficientes para o estudo de características relacionadas à gênese do solo. Variâncias em características químicas e físicas, relacionadas ao manejo do solo, persistirão dentro de delineamentos produzidos nesse intervalo de amostragem. Os mesmos esquemas com intervalos de amostragem de 50 m não poderão resolver tais variâncias.

Variabilidade espacial de características de solos na região do Planalto Médio, RS: II. análise da semivariância e da variância

A variabilidade espacial das características de solos da região do Planalto Médio (RS) foi estudada em seis glebas cultivadas com soja, por meio das análises da semivariância e da variância, em amostragem sistemática, para confirmar e detalhar resultados obtidos por análise da variância por amostragem aninhada; estimar a variância nas características dentro de unidades de mapeamento de solos e a extensão do uso de mapas de solos para avaliação de terras. O trabalho de campo foi realizado de dezembro de 1989 a março de 1990. Os resultados confirmam que características de solos dependentes de processos pedogenéticos mostram interdependência espacial de 500 m ou mais, porém a variância de características afetadas pelo manejo persistirá em espaçamentos menores. Outrossim, que qualidades da terra, como disponibilidade de nutrientes, não podem ser extraídas apenas de mapas de solos e que métodos alternativos de amostragem devem ser testados para amenizar o efeito negativo da variância de características a curtas distâncias na qualidade de mapas pedológicos.

Índices de erosividade da chuva, perdas de solo e fator erodibilidade para dois solos da região dos cerrados - primeira aproximação

Os objetivos deste trabalho foram: testar a adequação de diferentes índices de erosividade das chuvas, comparar duas equações propostas para cálculo da energia cinética das chuvas e estimar o fator K (erodibilidade) da equação universal de perdas de solo (EUPS) para um latossolo vermelho-escuro (LE) álico muito argiloso e um podzólico vermelho-amarelo (PV) álico muito argiloso da região de Sete Lagoas (MG). Não houve diferença significativa entre as duas equações testadas para cálculo da energia cinética das chuvas. O índice EI30 mostrou ser um bom estimador da erosividade da chuva e pode continuar sendo utilizado como fator R (erosividade) da EUPS para a região estudada. Os valores do fator K, para o LE e o PV da região de Sete Lagoas, foram, respectivamente, 0,002 e 0,033 t h (MJ mm)-1.

Adequação de métodos indiretos para estimativa da erodibilidade de solos com horizonte B textural no Brasil

O conhecimento da erodibilidade dos solos (fator K) é de fundamental importância para a aplicação da equação universal de perdas de solo (EUPS). O objetivo deste trabalho foi verificar a adequação de diferentes métodos indiretos para estimativa da erodibilidade de solos com horizonte B textural (Bt) de várias regiões geográficas do Brasil. Coletaram-se amostras superficiais de 22 solos com Bt, cujo fator K foi determinado diretamente no campo. Realizaram-se diversas análises químicas e físicas, de modo que o fator K pudesse ser estimado por treze diferentes métodos indiretos. Correlacionaram-se os valores dos fatores K medidos no campo com os obtidos indiretamente. Verificou-se que nenhum dos métodos indiretos testados é adequado para a estimativa do fator K de todo o conjunto de solos com Bt estudados.

Estimativa da erodibilidade a partir de atributos de solos com horizonte B textural no Brasil

Os métodos existentes para estimar a erodibilidade dos solos (fator K) não se têm mostrado adequados quando aplicados a solos brasileiros. Este trabalho teve por objetivo o desenvolvimento de método indireto para estimar a erodibilidade, visando obter esse fator, a partir de propriedades do solo facilmente determináveis. Assim, os horizontes A e Bt (B textural) de 22 solos de várias regiões geográficas do Brasil foram submetidos a diversas análises químicas e físicas, e a descrição morfológica do perfil foi considerada. Tais resultados (variáveis independentes) foram submetidos à análise de regressão linear múltipla em "stepwise", e relacionados com a erodibilidade (fator K) medida diretamente no campo (variável dependente). Obtiveram-se várias equações com graus crescentes de complexidade e precisão. A partir das variáveis selecionadas, tanto do horizonte A quanto do Bt, e da distribuição do tamanho das partículas, obtida com e sem dispersante químico, foi possível estimar, satisfatoriamente, a erodibilidade desses solos. As informações contidas na descrição morfológica dos perfis de solo, especialmente as referentes à estrutura, bem como os teores de carbono orgânico, foram de grande importância para a determinação indireta da erodibilidade (fator K).

Eficiência relativa de fertilizantes fosfatados no crescimento inicial de eucalipto cultivado em solos do cerrado

Tendo como objetivo avaliar a eficiência relativa do superfosfato simples (SS), fosfato parcialmente acidulado (FAPS) e termofosfato magnesiano (TERM) como fonte de P e outros nutrientes para o cultivo de plantações de eucalipto, em dois solos da região dos Cerrados, uma areia quartzosa (50 g kg-1 de argila) álica e um latossolo vermelho-escuro (230 g kg-1 de argila) álico, foi realizado este experimento, sob condições de casa de vegetação, na ESALQ/USP, Piracicaba (SP), em 1993. Subamostras do AQ receberam 0, 75, 150 e 300 mg kg-1 de P e, do LE, 0, 125, 250 e 500 mg kg-1 de P no solo. As doses de P foram estimadas com base na solubilidade dos adubos; SS e FAPS, em citrato de amônio, e TERM, em ácido cítrico 20 g L-1. Em cada vaso (5 kg de solo), deixou-se uma planta de Eucalyptus grandis por 90 dias após a emergência e desbaste das plântulas. Paralelamente ao experimento em casa de vegetação, subamostras de todos os tratamentos, com 2 kg de solo, foram incubadas no interior de sacos plásticos por 0, 10, 20, 40, 60 e 80 dias. Ao término de cada período de incubação, os solos eram amostrados e analisados. Mediante o cálculo de índices de eficiência relativa entre os adubos, verificou-se que o TERM foi superior 64% ao SS e 57% ao FAPS no solo AQ. No LE, o SS foi superior 55% ao TERM e 34% ao FAPS. O TERM foi a fonte de P que promoveu os maiores acréscimos do nível de fertilidade dos solos, com expressiva elevação do pH do solo, redução das concentrações de Al e aumento daquelas de Ca e Mg. Os ganhos de produção das mudas de eucalipto foram altamente correlacionados com a absorção de P, K, Ca, Mg e Zn. O TERM proporcionou as maiores absorções desses nutrientes no solo AQ e, as menores, de P, Ca e Zn no LE. As distintas respostas de crescimento para os adubos avaliados, em ambos os solos, sobretudo para TERM e SS, foram atribuídas, em grande parte, aos efeitos secundários das fontes de P sobre a fertilidade dos solos.

Cinética de liberação de potássio em solos do Rio Grande do Sul

Estudos sobre cinética de dessorção de potássio em solos podem contribuir para o melhor entendimento da disponibilidade desse nutriente no solo para as plantas. Este trabalho, realizado em 1993, teve por objetivos investigar a cinética de liberação de potássio em três solos do Rio Grande do Sul e comparar quatro equações para descrevê-la. O experimento utilizou amostras superficiais (0-20 cm) dos horizonte A de um vertissolo, de um podzólico e de um latossolo. A dessorção do potássio foi quantificada desde um minuto até 2.400 horas, usando-se resina trocadora de cátions (IR-120). O K trocável nos três solos foi liberado em 12 minutos de equilíbrio com a resina H-saturada. As quantidades cumulativas de potássio não-trocável liberadas dos solos decresceram, na seqüência vertissolo (436 mg kg-1 de K) > podzólico (64 mg kg-1 de K) > latossolo (46 mg kg-1 de K). A equação parabólica de difusão foi a mais apropriada para descrever a cinética de liberação do potássio não-trocável dos solos, pelo maior valor do coeficiente de correlação e pelo menor valor do erro-padrão da estimativa. As taxas de liberação do potássio não-trocável dos solos, estimadas por esta equação, foram de 2,09 x 10-2 h-1, para o vertissolo; de 1,89 x 10-2 h-1, para o podzólico, e de 0,97 x 10-2 h-1, para o latossolo.

Potencial de mineralização do nitrogênio em solos do Rio Grande do Sul

Com o objetivo de avaliar o potencial de mineralização de nitrogênio (No) de alguns solos do Rio Grande do Sul e sua relação com a absorção de N por plantas, desenvolveu-se um estudo em casa de vegetação, a céu aberto e em laboratório, no segundo semestre de 1993. Utilizando dez amostras de solos, coletadas a uma profundidade de 0-20 cm e acondicionadas em vasos com 20 kg de solo, cultivou-se milho por um período de 45 dias. Para os mesmos solos, o potencial de mineralização foi obtido, por meio do N mineralizado num experimento de incubação aeróbia, em laboratório, num período de 32 semanas. Os valores de No para os dez solos variaram de 108,6 a 210,8 mg kg-1 e foram, aproximadamente, os mesmos dos totais de N mineralizado. A constante de mineralização variou entre os solos de 0,2985 a 0,3181 semana-1, e a velocidade de mineralização foi maior no período inicial compreendido até a 4ª semana de incubação. O coeficiente de correlação entre a absorção de N por plantas de milho e o potencial de mineralização de N foi significativo (r = 0,887), concluindo-se que este último pode ser utilizado como índice de disponibilidade de N no solo para as plantas.

Extratores de fósforo em solos da Amazônia tratados com fertilizantes fosfatados

Com o objetivo de avaliar a disponibilidade de fósforo em amostras de solos representativos da Amazônia, desenvolveu-se um experimento em casa de vegetação do Centro de Energia Nuclear na Agricultura, Piracicaba (SP), de outubro de 1993 a março de 1994, utilizando-se amostras da camada superficial de cinco solos (LA-médio, LA-argiloso, LA-muito argiloso, PV-argiloso e PV-muito argiloso). Foram usados, como fontes de P, superfosfato triplo, termofosfato yoorin em pó, termofosfato yoorin semi-acabado e fosfato natural da Carolina do Norte, nas doses de P equivalentes a 0, 40, 80 e 120 mg kg-1 de solo. Caupi e arroz foram usados como plantas-testes, e os resultados de produção de matéria seca e de P acumulado na parte aérea foram correlacionados com os de teores de P nas amostras de cada solo. A extração de P foi efetuada por meio dos métodos da resina trocadora de ânions, Mehlich-1, Mehlich-3 e Bray-I. Os resultados obtidos demonstraram que o extrator Mehlich-1 extraiu grandes quantidades de fósforo nos tratamentos com fosfato natural da Carolina do Norte. Independentemente da fonte de fósforo utilizada, o extrator Mehlich-3 apresentou as melhores correlações com o caupi e o arroz. Os extratores Mehlich-3 e Bray-I apresentaram maior sensibilidade às variações de solo. O extrator Mehlich-3 mostrou-se adequado na avaliação da disponibilidade de fósforo para as plantas, em diferentes condições de solos e fontes de fósforo.

Disponibilidade de fósforo estimada por três métodos químicos e pela atividade de duas enzimas em solos que receberam incorporação de materiais orgânicos

A disponibilidade de fósforo em amostras dos solos Aquatibia (solo aluvial) e Hoda (podzólico vermelho-amarelo eutrófico), incubados com quantidades crescentes de materiais orgânicos (palha de cevada, parte aérea de feijão-caupi, esterco de curral e lodo de esgoto), foi estimada por três métodos químicos e pela atividade das enzimas fosfatase ácida e fosfodiesterase, no Departamento de Ciências do Solo e Ambientais da Universidade da Califórnia/Riverside, de janeiro a novembro de 1985. Em estudo em casa de vegetação, a produção de matéria seca e a quantidade de P absorvida pela parte aérea de plantas de milho cultivadas nos solos que receberam os mesmos materiais orgânicos foram determinadas. A disponibilidade de P medida pela extração com água correlacionou-se, significativamente, apenas quando o esterco de curral e o lodo de esgoto foram adicionados aos solos Aquatibia e Hoda, respectivamente. A resina de troca aniônica e o Mehlich 1 foram os métodos mais indicados para determinar a disponibilidade de P para o milho quando os solos receberam quantidades crescentes dos materiais orgânicos. As altas quantidades de P extraídas pela resina de troca aniônica do solo com alta capacidade de adsorção de P indicaram que esse método foi o que melhor considerou os fatores intensidade e capacidade do solo. A atividade da enzima fosfodiesterase do solo revelou ser um bom índice para a determinação do P disponível para o milho, quando os solos receberam a adição do feijão-caupi e do esterco de curral.