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.

Erosão hídrica em diferentes preparos do solo logo após as colheitas de milho e trigo, na presença e na ausência dos resíduos culturais

O preparo do solo, o qual influencia o manejo dos resíduos culturais e a rugosidade superficial, associado ao tipo de cultura utilizada, é um dos fatores que afetam a suscetibilidade do solo à erosão hídrica. Utilizando chuvas simuladas na intensidade constante de 64 mm h-1, com durações suficientes para que o escoamento superficial atingisse taxa constante de descarga, foram avaliados, em Eldorado do Sul (RS), de 1992 a 1994, em condições de campo, os seguintes tratamentos de preparo do solo: semeadura direta, na presença e na ausência dos resíduos recém-colhidos de milho e trigo; escarificação, na presença e na ausência dos resíduos recém-colhidos de milho e trigo + milho logo após a colheita do trigo; e aração + gradagem, na presença e ausência dos resíduos recém-colhidos de milho e trigo + milho logo após a colheita do trigo. Utilizou-se um solo podzólico vermelho-amarelo franco-arenoso e declividade média de 0,066 m m-1. As perdas de solo e água foram fortemente influenciadas pela rugosidade e cobertura superficiais. Na semeadura direta e aração + gradagem, a manutenção dos resíduos culturais na superfície reduziu as perdas de solo em relação à sua remoção manual quase completa. A semeadura direta com os resíduos culturais foi o tratamento mais eficaz na redução da erosão e a aração + gradagem, sem os resíduos, o menos eficaz. A escarificação com os resíduos culturais na superfície apresentou maior perda de solo do que a semeadura direta e aração + gradagem também com os resíduos na superfície. Em geral, as perdas de água por escoamento superficial seguiram o mesmo comportamento das perdas de solo.

Produtividade de um solo litólico associada ao controle da erosão por cordões de pedra em contorno

Pesquisas prévias demonstraram a eficiência de cordões de pedra em contorno na redução do comprimento de encostas, no decréscimo das taxas de enxurradas e de erosão, na retenção de sedimentos e de nutrientes e no decréscimo do assoreamento de reservatórios. O dimensionamento desse benefício em termos de produtividade do solo em regiões semi-áridas, entretanto, não fora ainda estabelecido. Este trabalho foi desenvolvido no sentido de determinar os efeitos de cordões de pedra em contorno na produtividade de um solo litólico, determinada nas áreas de remoção do solo e nos locais onde os sedimentos eram retidos e depositados, treze anos após sua construção. O experimento foi executado em Quixadá (CE), de março a julho de 1994. A produtividade natural do solo, não alterada por fertilizantes, foi avaliada em termos de rendimentos de feijão-de-corda e de milho e sua produção de biomassa. Em áreas de deposição, onde os sedimentos foram retidos pelos cordões de pedra em contorno, os aumentos no número de vagens por planta, no número e no peso de grãos por planta, e no rendimento de feijão-de-corda, foram, respectivamente, de 48,6, 140,0, 86,4 e 85,5%, quando comparados a esses parâmetros determinados nas áreas de remoção do solo. A produção de milho também foi afetada beneficativamente pelos cordões de pedra em contorno, posto que a altura das plantas, o comprimento das espigas e o rendimento foram, respectivamente, 12,3 e 20,7% maiores nos locais de deposição em relação às áreas de remoção do solo.

Perdas por erosão e rendimentos de soja e de trigo em diferentes sistemas de preparo de um latossolo roxo de Dourados (MS)

Avaliaram-se as perdas de solo e de água por erosão, em um latossolo roxo muito argiloso, com 0,03 m m-1 de declividade, da área experimental da Embrapa-Centro de Pesquisa Agropecuária do Oeste, em Dourados (MS), entre junho de 1987 e maio de 1995. Os tratamentos, aplicados antes da semeadura de trigo e de soja, cultivados em sucessão, foram: (i) escarificação + gradagem niveladora (ES), (ii) gradagens pesada + niveladora (GP), (iii) plantio direto (PD) e (iv) aração com arado de discos + duas gradagens niveladoras, sem cobertura vegetal (DE). O preparo de solo e a semeadura foram realizados no sentido do declive. O PD foi o tratamento mais eficiente, tanto no controle de perdas de solo e de água quanto em rendimentos de grãos de soja e de trigo. As perdas médias de solo e de água por erosão, relativas aos sistemas PD, ES, GP e DE, foram, respectivamente, de: 0,8; 2,8; 5,3 e 7,3 t ha-1 ano-1 e 27, 80, 112 e 149 mm ano-1. O PD, quando comparado ao DE, controlou 89% das perdas de solo e 82% das de água. O PD mostrou rendimentos médios de grãos, tanto de soja como de trigo, 17% superiores aos do GP. O ES apresentou rendimentos médios 5% superiores em soja e 12% superiores em trigo, quando comparados aos do GP. Este último, dos tratamentos cultivados, foi o menos eficaz, seja no controle à erosão, seja nos rendimentos de soja e trigo. O fator erosividade, R, foi estimado em 6.411 MJ mm ha-1 h-1 ano-1, e a erodibilidade, K, foi de 0,0045 t h MJ-1 mm-1. Entre junho/94 e maio/95, o período de maior intensidade de perdas por erosão por unidade de tempo foi do preparo de solo à semeadura da soja, e o de maiores perdas absolutas foi o de 30 a 60 dias após a semeadura dessa cultura. Isso demonstra a importância de adequada cobertura do solo, entre novembro e março, e reforça a recomendação do Sistema de Plantio Direto para a região de Dourados (MS).

Sistemas de manejo de solo e perdas de nutrientes e matéria orgânica por erosão

Perdas de nutrientes e matéria orgânica por erosão hídrica são fortemente influenciadas pelo manejo do solo. O uso de sistema de manejo inadequado pode causar poluição e eutroficação de mananciais, aumentar os custos com adubação e provocar a degradação de agroecossistemas. As perdas de cálcio, magnésio e potássio trocáveis e solúveis, fósforo disponível e matéria orgânica por erosão foram avaliadas, entre 1988 e 1994, em Latossolo Roxo álico epieutrófico muito argiloso, com 0,03 m m-1 de declividade, em Dourados (MS), sob condições de chuva natural, em diferentes sistemas de manejo do solo. Os tratamentos, aplicados na sucessão trigo-soja, foram: (a) escarificação + gradagem niveladora, (b) gradagem pesada + niveladora; (c) plantio direto, e (d) aração com arado de discos + duas gradagens niveladoras, sem cobertura vegetal. A enxurrada foi coletada diariamente e, em laboratório, separou-se o sobrenadante (solução) do sedimento. O Ca2+, o Mg2+, o K+ e o P disponível foram determinados tanto na solução quanto no sedimento, e a matéria orgânica apenas no sedimento. Concentrações de Ca2+ e Mg2+ foram mais elevadas na solução, enquanto as de P e K+ foram maiores no sedimento. O plantio direto proporcionou a maior concentração média de P no sedimento entre os sistemas estudados; além disso, também resultou em maiores concentrações de Ca2+ em solução e taxa de enriquecimento em P no sedimento, em relação aos sistemas que envolveram preparo e cultivo de trigo-soja. Entretanto, o plantio direto foi o sistema mais eficaz no controle da erosão, perdendo as menores quantidades totais de nutrientes e de matéria orgânica. Dos sistemas que envolveram o cultivo da sucessão trigo-soja, o de gradagens (pesada + niveladora) foi o menos eficaz, ficando o sistema de escarificação + gradagem niveladora em posição intermediária. Comparado ao plantio direto, o tratamento com gradagens perdeu cerca de 6,5 vezes mais K+, 6,0 vezes mais P e matéria orgânica, 5,0 vezes mais Ca2+ e 4,0 vezes mais Mg2+. As perdas de Ca2+, Mg2+ e K+, em solução e total, e as de matéria orgânica, no sedimento, foram relacionadas com as de água e de solo e ajustadas matematicamente a um modelo potencial. As perdas de nutrientes apresentaram a seqüência: Ca2+ >K+ >Mg2+ >P.

Relações da erosão em entressulcos com o tipo e com a quantidade de resíduo vegetal na superfície do solo

Os resíduos vegetais na superfície do solo são muito efetivos em dissipar a energia de impacto das gotas de chuva, além de constituírem barreira física ao livre escoamento superficial da água. A presença desses resíduos em contato direto com a superfície do solo pode influenciar, decisivamente, a erosão em entressulcos. Este estudo objetivou avaliar as relações da erosão em entressulcos com a quantidade de resíduo vegetal em cobertura e verificar as diferenças nessas relações para palha de milho e palha de trigo. Um experimento de campo foi instalado no Centro de Pesquisa de Florestas e Conservação do Solo da FEPAGRO, em Santa Maria, RS, em Podzólico Vermelho-Escuro franco-arenoso. As parcelas experimentais mediam 0,50 x 0,75 m, com a maior dimensão no sentido do declive do terreno, que era de 0,17 m m-1, arranjadas em quatro blocos completos ao acaso. Palhas de milho e de trigo, picadas em fragmentos de 7,5 cm, foram distribuídas, nas parcelas, sobre solo recentemente preparado, em quantidades de 0,00, 0,05, 0,10, 0,20, 0,40 e 0,80 kg m-2. Em seguida, foi aplicada uma chuva simulada de intensidade média de 67 mm h-1 e duração de 90 min. As taxas de perdas de solo e água por erosão em entressulcos variaram ao longo da chuva, dependendo da quantidade de resíduo vegetal existente na superfície do solo, porém não foram observadas variações significativas em relação ao tipo de palha. A relação da erosão em entressulcos com a fração do solo coberto (dada em função da quantidade de palha) pode ser expressa por meio de uma equação exponencial. Por ser um modelo simples, com medidas de fácil obtenção, sugere-se esse modelo para estimar o subfator cobertura do solo em entressulcos por resíduos em contato direto com a superfície.

Infiltração de água e perdas de água e solo por erosão influenciadas por diferentes métodos de melhoramento da pastagem nativa gaúcha

A paralisação do crescimento da pastagem nativa no período do inverno na região Sul do Brasil tem incentivado técnicas de melhoramento das pastagens. Com o objetivo de estudar a infiltração de água no solo e as perdas de solo e água por erosão influenciadas por métodos de melhoramento da pastagem nativa, realizou-se um estudo em área da Estação Experimental Agronômica da UFRGS, no município de Eldorado do Sul (RS), em um Podzólico Vermelho-Amarelo submetido ao uso prolongado com pastagem nativa, no qual se fez a introdução de uma mistura das espécies hibernais: aveia preta (Avena strigosa ), azevém (Lolium multiflorum ) e trevo vesiculoso (Trifolium vesiculosum). O delineamento experimental foi completamente casualizado e com cinco tratamentos que diferiram quanto à maneira de introdução das novas espécies: testemunha (a lanço), gradagem, plantio direto, convencional e subsolagem. As parcelas tinham a dimensão de 3,5 x 11,0 m e uma declividade aproximada de 0,107 m m-1. Aplicaram-se chuvas simuladas de 64 mm h-1, durante 75 min, em três épocas: (a) aos 55 dias do preparo do solo e semeadura, logo após o primeiro pastejo, (b) aos 125 dias do preparo do solo e semeadura, e (c) logo após o segundo pastejo, aos 175 dias do preparo do solo e semeadura. Entre as chuvas simuladas, realizou-se um pastejo por dois dias. A subsolagem apresentou a maior taxa constante de infiltração e a menor taxa constante de enxurrada. As perdas de solo foram pequenas nas três épocas avaliadas. As maiores perdas de água ocorreram na testemunha e as menores na subsolagem, indicando ter sido este último tratamento efetivo em quebrar camadas compactadas subsuperficiais.

Erosão hídrica em cambissolo húmico alumínico submetido a diferentes sistemas de preparo e cultivo do solo: I. perdas de solo e água

O impacto das gotas de chuva e o escoamento superficial são os agentes ativos na erosão hídrica, a qual é fortemente influenciada pela cobertura e rugosidade do solo, tipo de cultura e sistema de preparo. Os preparos conservacionistas diminuem a erosão hídrica em relação aos preparos convencionais, por meio da cobertura e rugosidade superficial. Com o objetivo de quantificar as perdas de solo e água sob chuva natural, nos sistemas de preparo: aração + duas gradagens, escarificação + gradagem e semeadura direta, executados no sentido paralelo ao declive, ambos com rotação e sucessão de culturas, realizou-se um trabalho no Campus do Centro de Ciências Agroveterinárias de Lages (SC), no período de janeiro de 1993 a outubro de 1998. Na rotação, foram utilizadas as culturas de soja, aveia preta, feijão, ervilhaca comum, milho, ervilhaca comum, soja, trigo, feijão, nabo forrageiro, milho e aveia preta e, na sucessão, trigo e soja em todos os anos. O outro tratamento constou de solo sem cultura, preparado com aração + duas gradagens no sentido paralelo ao declive. Utilizou-se um Cambissolo Húmico alumínico argiloso, com 0,102 m m-1 de declividade média. A semeadura direta, na média da rotação e sucessão de culturas, reduziu as perdas de solo em 52, 68 e 98% em relação à escarificação + gradagem, aração + duas gradagens e aração + duas gradagens no solo sem cultura, respectivamente. Na primavera-verão, as perdas de solo foram 63% maiores do que no outono-inverno, na média dos tratamentos estudados. A rotação de culturas reduziu as perdas de solo em 37% em relação à sucessão, na média dos tratamentos de preparo do solo com culturas. O sistema de cultivo influenciou mais fortemente as perdas de solo quando o preparo do solo constou de aração + duas gradagens. As perdas de água comportaram-se de maneira semelhante às perdas de solo, diferindo quanto à magnitude dos seus valores.

Erosão hídrica em cambissolo húmico alumínico submetido a diferentes sistemas de preparo e cultivo do solo: II. perdas de nutrientes e carbono orgânico

A erosão hídrica é uma das principais causas do empobrecimento dos solos, por causa do transporte de nutrientes. Os nutrientes são transportados pela erosão hídrica adsorvidos aos colóides do solo e, ou, solubilizados, podendo variar com o sistema de preparo do solo. Este trabalho foi desenvolvido no Campus do Centro de Ciências Agroveterinárias de Lages (SC), no período de janeiro de 1993 a outubro de 1998, com o objetivo de quantificar as perdas por erosão de fósforo, potássio, cálcio, magnésio e carbono orgânico sob chuva natural, nos seguintes sistemas de preparo: (a) aração + duas gradagens, (b) escarificação + gradagem e (c) semeadura direta executados no sentido paralelo ao declive, com rotação e sucessão de culturas nos três sistemas. Na rotação, foi utilizada a seguinte seqüência de culturas: soja, aveia preta, feijão, ervilhaca comum, milho, ervilhaca comum, soja, trigo, feijão, nabo forrageiro, milho e aveia preta e, na sucessão, trigo e soja em todos os anos. Outro tratamento constou de (d) aração + duas gradagens + solo sem cultura, preparado no sentido paralelo ao declive. Utilizou-se um Cambissolo Húmico alumínico argiloso, com 0,102 m m-1 de declividade média. A concentração de fósforo, potássio, cálcio, magnésio e carbono orgânico no solo foi, em geral, maior nos preparos conservacionistas do que nos convencionais. No entanto, a perda total dos referidos elementos foi, em geral, pouco influenciada pelos sistemas de preparo do solo, relacionando-se fracamente com as perdas de solo e água. As concentrações desses nutrientes no sedimento da erosão correlacionaram-se positivamente com as suas concentrações na camada de 0-0,025 m de profundidade do solo, apresentando uma taxa de enriquecimento próximo a um.

Tolerância de perda de solo por erosão para os principais solos do estado de Santa Catarina

A tolerância de perda de solo por erosão refere-se a um limite de perda que ainda mantenha alto nível de produtividade das culturas, econômica e indefinidamente, podendo ser utilizada na Equação Universal de Perda de Solo, além da forma usual, como um critério para definir a distância entre terraços numa lavoura. Este trabalho foi desenvolvido no Centro de Ciências Agroveterinárias de Lages (SC), em 1998, com o objetivo de estabelecer a tolerância de perda de solo por erosão hídrica para 73 perfis de solo do estado de Santa Catarina, agrupados em 19 classes, utilizando três métodos. O Método I, baseado na profundidade efetiva do solo e na relação textural entre os horizontes B e A; o Método II, para o qual se incluiu no Método I o teor de argila no horizonte A, e o Método III, para o qual se incluiu no Método II o teor de matéria orgânica na camada de 0-20 cm e o grau de permeabilidade do solo. Os valores de tolerância de perda de solo variaram de 0,15 a 1,16 mm ano-1 (equivalente a 1,88 a 14,50 Mg ha ano-1, respectivamente) para os solos estudados, dependendo do tipo de solo e do método utilizado na estimativa. Os Latossolos (com exceção do Bruno/Roxo), Podzólicos, Terras Brunas Estruturadas, Cambissolos e Areias Quartzozas apresentaram menor tolerância de perda de solo pelo Método III, enquanto os Litólicos, Brunizém Avermelhado, Terras Vermelha/Brunada e Roxa Estruturadas e Latossolo Bruno/Roxo apresentaram a mesma tolerância de perda de solo em todos os métodos estudados, razão por que, para estes solos, pode ser usado qualquer um dos métodos para estimar sua tolerância.