Rotating-boom Rainfall Simulator Research Articles

Comprimento crítico de declive relacionado à erosão hídrica, em três tipos e doses de resíduos em duas direções de semeadura direta

Nos preparos conservacionistas de solo, a eficácia dos resíduos culturais na redução da erosão hídrica diminui se os resíduos forem transportados pela enxurrada e, ou, se esta sulcar o solo. A esse fenômeno denomina-se falha dos resíduos, caracterizando a existência de comprimento crítico de declive, ou seja, estabelece a distância no terreno a partir da qual a enxurrada adquire tensão cisalhante suficiente para superar a resistência do resíduo ao transporte e, ou, a resistência do solo ao sulcamento. O objetivo deste trabalho foi averiguar a existência de comprimentos críticos de declive em duas direções de semeadura direta, sob diferentes tipos e doses de resíduos culturais. O trabalho foi desenvolvido em campo, entre maio de 2009 e maio de 2011, sobre um Nitossolo Bruno aluminoférrico húmico, em São José do Cerrito (SC), usando unidades experimentais com dimensões de 3,5 x 11 m, com declividade média de 0,144 m m-1. Foram testadas as formas de execução de semeadura no sentido transversal (em contorno) e paralelo ao declive (na pendente), sobre os resíduos culturais de milho (Zea mays), trigo (Triticum aestivum) e soja (Glycine max), nas doses de 50 e 100 % dos resíduos produzidos. Foram realizados testes de chuva simulada, com o uso de simulador de chuva de braços rotativos, na intensidade de chuva planejada de 65 mm h-1 e com duração de 90 min cada um - tempo esse necessário para se obter a taxa constante de enxurrada. Ao final dos 90 min de chuva, sem desligar o aparelho simulador de chuva, foram aplicados níveis crescentes de fluxo extra de água limpa na cabeceira das parcelas, simulando a enxurrada provinda de declives mais longos. Para identificação da falha dos resíduos, utilizou-se a teoria de erosão, efetuando as relações entre taxa de erosão (Dp) x taxa de enxurrada (q m) e concentração de sedimentos na enxurrada (C) x taxa de enxurrada (q m). Detectou-se comprimento crítico de declive em todos os tratamentos; de modo geral, a semeadura direta em contorno e a dose maior dos resíduos de milho, trigo e soja aumentaram o comprimento crítico de declive em relação à semeadura direta na direção da pendente e à menor dose de resíduos, respectivamente. Esses comprimentos variaram de 35 a 155 m. Da teoria de erosão, o ponto de falha foi mais bem identificado analisando conjuntamente as relações Dp x q m e C x q m.

Hidrogramas e sedimentogramas associados à erosão hídrica em solo cultivado com diferentes sequências culturais, com diferentes condições físicas na superfície

Estudos hidrossedimentológicos detalhados são de grande valia para o melhor entendimento e controle do processo de erosão hídrica e, por conseguinte, para se aprofundar a pesquisa no assunto e, assim, praticar a conservação do solo e da água de modo mais eficaz e duradouro. Considerando isso, realizou-se este trabalho com o objetivo de desenvolver hidrogramas (taxas instantâneas de descarga da enxurrada versus tempo) e sedimentogramas (concentrações instantâneas de sedimento na enxurrada e taxas instantâneas de perda de solo versus tempo) individualizados (cada repetição de tratamento), associados à erosão hídrica ocorrida em solo cultivado com diferentes sequências culturais (gramíneas e leguminosas de inverno e verão, implantadas em semeadura direta, nos modos de cultivo isolado e consorciado), com diferentes condições físicas na superfície (solo não mobilizado, solo recém-escarificado, solo previamente escarificado e solo recém-gradeado, com presença e ausência de crosta e de completa, pouca e nenhuma cobertura por resíduos culturais). O estudo foi desenvolvido em campo, na EEA/UFRGS, em Eldorado do Sul (RS), usando-se chuva simulada e um Argissolo Vermelho distrófico típico com textura franco-argiloarenosa na camada superficial e declividade média de 0,115 m m-1. No início da pesquisa esse solo encontrava-se bastante degradado. As chuvas simuladas (seis no total, sendo uma para cada teste de erosão) foram aplicadas com o aparelho simulador de braços rotativos, todas elas na intensidade planejada de 64 mm h-1 (neste trabalho usaram-se as intensidades observadas das chuvas, as quais variaram de 59,1 a 74,6 mm h-1) e com duração variando de 1 a 3 h (devido almejar-se atingir a condição de equilíbrio da enxurrada em todos os testes de erosão). Observou-se que os hidrogramas e sedimentogramas, de modo geral, resultaram coerentes com as condições das quais foram desenvolvidos. Assim, na maior parte das vezes, os hidrogramas diferenciaram-se mais entre os testes de erosão do que entre os tratamentos de sequência cultural, e o inverso ocorreu com os sedimentogramas. As superfícies de solo não mobilizadas e com pequena rugosidade e pouca cobertura, de modo geral, proporcionaram hidrogramas e sedimentogramas com menor tempo de partida e maior magnitude, independentemente da presença ou ausência de crosta e do tipo de sequência cultural. As superfícies de solo recém-mobilizadas e com média e grande rugosidade, de modo geral, proporcionaram hidrogramas e sedimentogramas com maior tempo de partida e menor magnitude, praticamente independentemente da cobertura e do tipo de sequência cultural. As superfícies de solo com completa cobertura tiveram suas enxurradas diminuídas e suas erosões eliminadas, independentemente da sua mobilização e do tipo de sequência cultural. A sequência cultural com teosinto proporcionou hidrogramas e sedimentogramas com os maiores tempos de partida e as menores magnitudes, seguida das com milho+feijão-miúdo e milheto, as quais diferenciaram pouco entre si. As repetições dos tratamentos proveram valores das taxas instantâneas de descarga da enxurrada que se pareceram mais e se distribuíram no tempo de modo mais uniforme do que os providos para as correspondentes concentrações instantâneas de sedimento e taxas instantâneas de perda de solo. Os dados obtidos foram valiosos no que diz respeito a poder entender melhor a variação comumente observada nos resultados de pesquisas de erosão hídrica realizadas em campo.

Restauração da estrutura do solo por sequências culturais implantadas em semeadura direta, e sua relação com a erosão hídrica em distintas condições físicas de superfície

A estrutura do solo desempenha papel de destaque no crescimento de plantas e no controle da erosão e, por conseguinte, na produção de alimentos e na conservação do solo e da água. Considerando isso, realizou-se este trabalho com o objetivo de implementar e acompanhar o processo de restauração da estrutura de um solo degradado, por meio de sequências culturais (gramíneas e leguminosas de inverno e verão, dispostas nos modos de cultivo isolado e consorciado), implantadas em semeadura direta, e posteriormente verificar sua relação com as perdas de solo e água causadas pela erosão hídrica pluvial, em distintas condições físicas de superfície (solo não mobilizado, com e sem crosta; solo recém-mobilizado, por meio de escarificação e de escarificação seguida - um mês mais tarde - de gradagem; e coberturas por resíduo cultural de 100, 18 e 0 %). O estudo foi desenvolvido em campo, com chuva simulada, na EEA/UFRGS, em Eldorado do Sul (RS), de maio de 2004 a dezembro de 2007. Os testes de erosão, em número de seis e espaçados um do outro ao redor de uma semana, foram realizados de outubro a dezembro de 2007. Utilizou-se um Argissolo Vermelho distrófico típico com textura franco-argiloarenosa na camada superficial e declividade média de 0,115 m m-1; em avançado grau de degradação. As chuvas simuladas, na intensidade constante de 64 mm h-1 e com duração variando de 1 a 3 h, foram aplicadas com o aparelho simulador de braços rotativos, sendo os resultados de perda de solo e água ajustados para a duração única de chuva de 1,5 h. Foram medidos atributos de solo e planta nas parcelas experimentais e de erosão hídrica no escoamento superficial. As sequências culturais e os testes de erosão influenciaram significativamente os resultados da pesquisa, com as diferenças sendo maiores nos últimos e com as condições físicas externas ou superficiais do solo influenciando o processo erosivo mais do que as condições físicas internas ou subsuperficiais. De modo geral, todas as sequências culturais foram eficazes na restauração da estrutura do solo no período da experimentação: aquela que envolveu teosinto no que se refere à perda de solo e água e a que envolveu milho + feijão-miúdo e milheto no tocante à perda de solo foram as que melhor controlaram o processo de erosão hídrica pluvial. A superfície de solo não mobilizada e com pouca cobertura por resíduo cultural foi a que mais favoreceu a enxurrada e a erosão, independentemente da presença e do tipo de crosta, especialmente quando esta última foi levemente rompida antes da aplicação da chuva. A superfície de solo inteiramente coberta por resíduo cultural - tenha sido ela não mobilizada ou recém-escarificada - controlou a enxurrada de modo eficaz e impediu totalmente a erosão. A superfície de solo recém-gradeada sobre a superfície escarificada há um mês, embora com o solo mais mobilizado de todos e descoberto, praticamente não apresentou perdas de solo e água, contrariando o que se esperava.

Perdas de água, solo, matéria orgânica e nutriente por erosão hídrica na cultura do milho implantada em área de campo nativo, influenciadas por métodos de preparo do solo e tipos de adubação

Apesar do conhecimento existente sobre a erosão das terras cultivadas, há situações de uso e manejo do solo que necessitam de estudos mais aprimorados. Apoiado nisso, realizou-se esta pesquisa com o objetivo de avaliar a erosão hídrica pluvial do solo na cultura do milho (Zea mays L.), implantada em área de campo nativo, nos métodos de preparo escarificação e semeadura direta e nos tipos de adubação mineral (fertilizante contendo N e P) e orgânica (cama seca de aviário). O estudo foi desenvolvido a campo, na EEA/UFRGS, em Eldorado do Sul (RS), no verão de 2006/2007, aplicando-se chuva simulada sobre um Argissolo Vermelho distrófico típico com textura francoarenosa na camada superficial e declividade média de 0,13 m m-1. Foram realizados dois testes de erosão na pesquisa, cada um deles na intensidade constante de chuva de 64 mm h-1 e com duração de 1,5 h, usando-se o aparelho simulador de chuva de braços rotativos. O primeiro teste foi realizado logo após a implantação dos tratamentos, na semeadura do milho, e o segundo 75 dias mais tarde, no florescimento da cultura. Avaliaram-se atributos de solo e planta nas parcelas experimentais e de erosão hídrica no escoamento superficial. Observou-se que o crescimento da cultura e as perdas pela erosão foram influenciados pelos tratamentos estudados. O milho cresceu melhor na escarificação, independentemente da adubação. A perda de solo ocorreu somente na escarificação e no primeiro teste de erosão, em quantidade muito pequena, independentemente da adubação. A perda de água, de matéria orgânica e de nutrientes ocorreu em todos os tratamentos e testes de erosão, em quantidades variadas, na maior parte das vezes tendo sido maiores na semeadura direta, independentemente da adubação e do teste de erosão, e muito maiores no primeiro teste, em qualquer um dos tratamentos. O pH da enxurrada variou pouco e não mostrou tendência entre os tratamentos e testes de erosão, enquanto a condutividade elétrica e as concentrações médias de matéria orgânica e de nutrientes variaram amplamente e mostraram tendências claras. Este último aspecto repetiu com as quantidades totais acumuladas de matéria orgânica e nutrientes perdidas pela erosão. As maiores quantidades totais acumuladas de nutrientes perdidas pela erosão foram observadas para o K tanto na adubação mineral quanto na adubação orgânica, para o P na adubação mineral e para o N tanto na adubação mineral quanto na adubação orgânica, nesta ordem de valores decrescentes e todos na semeadura direta. Quantidades totais acumuladas de nutrientes perdidas pela erosão menores do que as recém-mencionadas, porém ainda expressivas, foram observadas para o K praticamente no restante dos tratamentos e para o N na escarificação com adubação orgânica.

Relações entre tamanho de sedimentos erodidos, velocidade da enxurrada, rugosidade superficial criada pelo preparo e tamanho de agregados em solo submetido a diferentes manejos

Vários fatores determinam a seletividade do processo de erosão hídrica pluvial no que se refere ao tamanho dos sedimentos transportados na enxurrada. Dentre eles, destacam-se a intensidade da chuva e da enxurrada a ela associada, a textura e o grau de consolidação da camada superficial do solo, a forma em que a erosão ocorre (entre sulcos, sulco ou voçoroca), a cobertura do solo por resíduos culturais, o microrrelevo do terreno ou a rugosidade superficial resultante do seu preparo e o tamanho e a estabilidade dos agregados do solo. Considerando isso, realizou-se este trabalho com o propósito de estabelecer relações quantitativas entre o índice D50 da distribuição de tamanho dos sedimentos erodidos, a velocidade da enxurrada, o índice IR da rugosidade superficial do solo criada pelo preparo e o diâmetro médio ponderado (DMP) dos agregados do solo, em solo submetido a diferentes formas de manejo. O estudo foi desenvolvido em campo, na Estação Experimental Agronômica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (EEA/UFRGS), em Eldorado do Sul (RS), aplicando-se chuva simulada sobre um Argissolo Vermelho com textura francoargiloarenosa na camada superficial e declividade média de 0,115 m m-1. Esse solo havia sido submetido ao uso agrícola de diferentes modos (cultivos contínuo e interrompido), com diferentes sequências culturais (gramíneas e leguminosas de inverno e verão, implantadas em fileira, usando a técnica de semeadura direta), durante 7,5 anos (partindo da condição original de campo nativo). Efetuaram-se sete testes de erosão na pesquisa, cada um deles na intensidade constante de chuva de 63,5 mm h-1 e com duração de 1,5 h, usando o simulador de chuva de braços rotativos e parcelas experimentais com dimensões de 3,5 x 11,0 m cada uma. Os referidos testes de erosão foram realizados nas seguintes condições físicas de superfície do solo: (a) solo não-mobilizado, com completa e nenhuma cobertura por resíduos culturais, e (b) solo sucessivamente mobilizado com grade leve de discos (cinco vezes, uma gradagem por vez), com nenhuma cobertura. As sequências culturais proporcionaram valores de DMP significativamente diferentes entre si, o que se refletiu em valores significativamente diferentes do índice IR e, em consequência, da velocidade da enxurrada e do índice D50, com as sequências com nenhum ou menos tempo de supressão do cultivo (no último período da pesquisa) tendo produzido os melhores resultados. No solo não-mobilizado e totalmente coberto, com a superfície consolidada e praticamente nenhuma rugosidade, a cobertura por resíduos culturais foi o fator determinante, tanto da redução da velocidade da enxurrada, quanto do aprisionamento das eventuais partículas desagregadas de solo de maior tamanho, o que acarretou valores do índice D50 muito pequenos. No solo nãomobilizado e descoberto, em que a enxurrada atingiu as suas maiores velocidades, o tamanho dos sedimentos erodidos foi ditado pela consolidação da superfície do solo e pelos valores do índice DMP, sendo os menores para os maiores valores das duas últimas variáveis referidas. Já no solo sucessivamente mobilizado com grade leve e descoberto, com a superfície solta e rugosa, a rugosidade superficial criada pelo preparo foi o fator determinante, tanto da redução da velocidade da enxurrada, quanto do aprisionamento das partículas desagregadas de solo de maior tamanho, o que aumentou o percentual das partículas erodidas com tamanho < 0,0375 mm e, em decorrência, diminuiu os valores do índice D50, independentemente dos valores de DMP. O aumento dos valores de DMP acarretou maior valor e maior persistência da rugosidade superficial do solo criada pelo preparo e, como consequência, diminuiu de modo mais efetivo a velocidade da enxurrada e o tamanho dos sedimentos erodidos. As relações matemáticas efetuadas com as variáveis em consideração indicaram tendência de ajustes significativos a modelos linear e nãolinear e foram coerentes na descrição dos processos que se pretendia visualizar com a realização da pesquisa.

Perdas de água e solo por erosão hídrica em duas direções de semeadura de aveia e ervilhaca

A direção de semeadura influencia a rugosidade da superfície do solo, e, associada à chuva e outras variáveis, como a cobertura do solo pela copa das plantas, provoca a erosão hídrica do solo. Utilizando um simulador de chuvas de braços rotativos, foram feitos, em campo, cinco testes de chuva simulada sobre as culturas de aveia (Avena strigosa) e ervilhaca (Vicia sativa), com intensidade constante de 64 mm h-1, entre agosto e novembro de 2006, para avaliar as perdas de água e solo nos seguintes tratamentos, em duas repetições: semeadura mecanizada de aveia em linhas no sentido paralelo ao declive (AP); semeadura mecanizada de aveia em linhas em contorno no declive (AC); semeadura mecanizada de ervilhaca em linhas no sentido paralelo ao declive (EP); e semeadura mecanizada de ervilhaca em linhas em contorno no declive (EC). O experimento foi conduzido em um Cambissolo Húmico alumínico léptico, com declividade média 0,119 m m-1. A cobertura do solo pela copa das plantas foi maior na aveia do que na ervilhaca até o teste 2 de chuva simulada e maior na ervilhaca nos testes 3 e 4, não tendo variado com a direção de semeadura das culturas e tendo aumentado do início ao final do período de cultivo. O tempo de início da enxurrada foi maior na semeadura em contorno do que na semeadura em direção à pendente, nas duas culturas; o contorno apresentou menor taxa máxima de enxurrada e maior tempo para enxurrada máxima do que a pendente. A concentração de sedimentos na enxurrada diminuiu ao longo dos testes de chuva, tendo sido menor na aveia do que na ervilhaca, tendo sido 52 % menor na semeadura em contorno do que na direção da pendente. As perdas de solo diminuíram ao longo dos testes de chuva. Tais perdas na semeadura em contorno foram 12 % menores na aveia e 56 % menores na ervilhaca do que na pendente. As perdas de água apresentaram o mesmo comportamento das perdas de solo, porém com diferenças de menor magnitude. As perdas acumuladas de solo (PS) aumentaram com a lâmina (LC) e a erosividade (EI30) acumulada das chuvas, entre os testes 1 e 4, segundo as equações: PS = 0,859(1-e-0,0059LC) (R² = 0,99) e PS = 0,832(1-e-0,0004EI30) (R² = 0,99).

Soil erosion under simulated rainfall in relation to phenological stages of soybeans and tillage methods in Lages, SC, Brazil

Soil tillage may increase vulnerability to water erosion, whereas no tillage and other conservation cultivation techniques are viewed as strategies to control soil erosion. The objective of this research was to quantify runoff and soil losses by water erosion under different soil tillage systems at the Santa Catarina Highlands, southern Brazil. A field study was carried out using a rotating-boom rainfall simulator with 64 mm h −1 rainfall intensity on a Typic Hapludox, between April 2003 and May 2004. Five rainfall tests were applied along successive cropstages. Surface cover was none (fallow) or soybean ( Glycine max, L.). Five treatments were investigated, replicated twice. These treatments were conventional tillage on bare soil (BS) as a control treatment and the following treatments under soybean: conventional tillage (CT), no tillage over burnt crop residues on never before cultivated land (NT-B), no tillage over desiccated crop residues, also on never before cultivated land (NT-D) and traditional no tillage over desiccated crop residues on a soil tilled 4 years before this experiment (NT-PT). Water losses by surface runoff seemed to be more influenced by vegetative crop stadium than by tillage system and consequently a wide range of variation in surface runoff was found, following successive cropstages. The most efficient tillage system in reducing surface runoff and soil losses was no tillage, particularly the NT-PT treatment. Sediment losses were more influenced by tillage system than water losses. In the NT-B, NT-D and NT-PT treatments the rate of sediment losses along the crop vegetative cycle showed a tendency to increase from the first to the second cropstages and later to decrease from the third cropstage onwards. In the conventionally tilled treatment (CT) soil losses were greater than in any of the no tillage treatments (NT-D, NT-B and NT-PT) during the initial growth periods, but at the end of the vegetative period differences in sediment rates between tilled and non-tilled treatments tended to be smaller. In the BS control treatment, soil losses progressively increased following the vegetative growth season of soybean.

Escoamento superficial em diferentes sistemas de manejo em um Nitossolo Háplico típico

O preparo mecânico do solo influencia o seu manejo e danifica a estrutura, diminui a porosidade e a infiltração de água e aumenta o escoamento superficial. Utilizando-se simulador de chuvas, estudaram-se os tratamentos, preparo convencional (PC); semeadura direta em resíduo queimado (SQ); semeadura direta em resíduo dessecado (SD); e semeadura direta tradicional em resíduo dessecado (ST), cultivados, além de um preparo convencional sem cultivo do solo (SC - testemunha) e de um campo nativo (CN), em um Nitossolo Háplico no Planalto Sul Catarinense, entre março de 2001 e fevereiro de 2004, com o objetivo de quantificar o escoamento superficial. Ao milho e feijão se aplicaram três testes de chuva em cada um e à soja cinco testes. Quantificaram-se os tempos de início (TI) e pico (TP) de enxurrada, a taxa constante (TE) e o volume de enxurrada (VE) e o coeficiente C da Equação Racional. Os TI, TP e TE, coeficiente C e VE, foram influenciados pelo preparo e cultivo do solo. O TI e o TP foram menores nos tratamentos PC e SC, enquanto a TE, o coeficiente C e o VE, também foram menores, mas nos tratamentos SD e ST. A TE variou de 18 mm h-1 na ST a 44 mm h-1 no SC, enquanto o coeficiente C variou de 0,29 na ST a 0,71 no SC. A variação do VE foi de 106 m³ ha-1 na ST a 434 m³ ha-1 no SC, na média dos cultivos.

Perdas de solo e água e qualidade do escoamento superficial associadas à erosão entre sulcos em área cultivada sob semeadura direta e submetida às adubações mineral e orgânica

Dos métodos de preparo conservacionista do solo, o de semeadura direta é o mais eficaz na redução da perda de solo por erosão hídrica pluvial; entretanto, apresenta comportamento variável no que diz respeito à redução da perda de água. Considerando esses aspectos, realizou-se o presente trabalho com o objetivo de avaliar as perdas de solo e água, a demanda química de oxigênio, a condutividade elétrica e o pH da enxurrada, associados à erosão entre sulcos, sob chuva simulada, em área cultivada sob semeadura direta e submetida às adubações mineral e orgânica. O estudo foi desenvolvido em campo, em outubro de 2003, no município de Marechal Cândido Rondon, na região oeste do Estado do Paraná, sobre um Latossolo Vermelho eutroférrico de textura muito argilosa e declividade de 0,045 m m-1. Utilizando microparcelas (1,0 x 1,0 m) e simulador de chuva de braços rotativos e com o solo previamente umedecido, aplicaram-se as seguintes intensidades de chuva: 70,0, 60,0 e 120,0 mm h-1, cada uma delas com duração de 20 min e espaçadas uma da outra de 30 min. Os tratamentos estudados foram: (a) adubação mineral, constituída de NPK; (b) adubação orgânica, constituída de dejeto líquido de suíno _ DLS; e (c) sem adubação ou testemunha - T. As maiores perdas de solo e água no experimento foram observadas no tratamento DLS, independentemente das chuvas simuladas (exceto a perda de solo na última chuva, que foi a mais elevada), com os tratamentos NPK e T tendo apresentado resultados semelhantes. Os valores mais elevados de demanda química de oxigênio, condutividade elétrica e pH da enxurrada também foram observados no tratamento DLS, enquanto os mais baixos ocorreram no tratamento T (exceto a demanda química de oxigênio no tratamento NPK, que também foi baixa), independentemente das chuvas simuladas.

Erodibilidade de um nitossolo háplico alumínico determinada em condições de campo

O termo erodibilidade do solo (fator K na Equação Universal de Perda de Solo - EUPS) expressa a suscetibilidade natural do solo à erosão hídrica. O fator K representa a taxa de perda de solo por unidade de erosividade da chuva (fator R na EUPS). O conhecimento do fator K, juntamente com os demais fatores do modelo EUPS, é importante no planejamento conservacionista, pois, por meio desse modelo, estimam-se as perdas médias anuais de solo esperadas para determinadas condições. Dados de perda de solo, obtidos em campo em solo sem cultivo e com preparo convencional, sob condições de chuva simulada, no período de novembro de 2001 a março de 2004, no sul do Planalto Catarinense, foram utilizados para calcular o fator K de um Nitossolo Háplico alumínico típico, com declividade média de 0,15 m m-1. O fator K foi calculado pela razão entre as perdas de solo e a erosividade das chuvas e, ainda, estimado por análise de regressão linear simples entre estas duas variáveis. Foram utilizados valores de erosividade das chuvas (EI30) de 11 testes de chuva simulada e suas respectivas perdas de solo, obtidas em parcelas de 3,5 x 11,0 m, desprovidas de vegetação e de crosta superficial, após terem sido mantidas sem cultivo e sob preparo de solo contínuo por dois anos. O preparo do solo, executado no sentido do declive, duas vezes ao ano, consistiu de uma aração e duas gradagens. A crosta superficial e as plantas espontâneas eram mecanicamente eliminadas por meio de escarificação e de capina manual com enxada. O fator erodibilidade do solo determinado para o Nitossolo Háplico alumínico foi de 0,011 Mg ha h ha-1 MJ-1 mm-1 quando calculado por meio da razão entre os valores anuais de perda de solo e do índice de erosividade das chuvas e de 0,012 Mg ha h ha-1 MJ-1 mm-1 quando estimado por meio de regressão linear simples entre estas duas variáveis.

Erosão hídrica em um Nitossolo Háplico submetido a diferentes sistemas de manejo sob chuva simulada. II - Perdas de nutrientes e carbono orgânico

Com a erosão hídrica, há o transporte de nutrientes para fora das lavouras e, com isso, pode ocorrer o empobrecimento dos solos e a contaminação do ambiente fora do local da erosão. Utilizando um simulador de chuvas de braços rotativos, foram aplicadas, no campo, três chuvas simuladas no cultivo do milho e três no de feijão, com intensidade constante de 64 mm h-1 e energia cinética de 0,2083 MJ ha-1 mm-1 , no Planalto Sul Catarinense, entre março de 2001 e abril de 2003, para avaliar as perdas de nutrientes e carbono orgânico (CO) pela erosão hídrica sobre os seguintes tratamentos de manejo do solo, em duas repetições: solo sem cultivo com uma aração + duas gradagens (SSC); cultivos de milho e feijão com uma aração + duas gradagens sobre resíduos dessecados (PCO); cultivos de milho e feijão em semeadura direta sobre resíduos dessecados em solo previamente preparado (SDI); cultivos de milho e feijão em semeadura direta sobre resíduos dessecados em solo nunca preparado (SDD), cultivos de milho e feijão em semeadura direta sobre resíduos queimados em solo nunca preparado (SDQ); e solo sem cultivo com campo nativo melhorado (CNM). Utilizou-se um Nitossolo Háplico alumínico argiloso, com inclinação média do terreno de 0,165 m m-1. As concentrações dos nutrientes e do CO nos sedimentos transportados por erosão foram maiores nos preparos conservacionistas do que nos convencionais, enquanto as perdas totais comportaram-se de maneira inversa. Na água da enxurrada, as concentrações e as perdas de NH4+ e NO3- diminuíram do cultivo do milho para o do feijão, enquanto as de P aumentaram. No caso do K, ocorreu redução da concentração e aumento das perdas. As taxas de empobrecimento do solo situaram-se, em geral, próximas de um para os nutrientes e para o CO. As concentrações dos nutrientes e do CO nos sedimentos transportados correlacionaram-se, linear e positivamente, com a composição química da camada de 0-0,025 m de profundidade do solo de onde o sedimento foi removido.

Reconsolidation of the soil surface after tillage discontinuity, with and without cultivation, related to erosion and its prediction with RUSLE

Site-specific regression coefficient values are essential for erosion prediction with empirical models. With the objective to investigate the surface-soilconsolidation factor, Cf, linked to the RUSLE's prior-land-use subfactor, PLU, an erosion experiment using simulated rainfall on a 0.075 m m-1 slope, sandy loam Paleudult soil, was conducted at the Agriculture Experimental Station of the Federal University of Rio Grande do Sul (EEA/UFRGS), in Eldorado do Sul, State of Rio Grande do Sul, Brazil. Firstly, a row-cropped area was excluded from cultivation (March 1995), the existing crop residue removed from the field, and the soil kept clean-tilled the rest of the year (to get a degraded soil condition for the intended purpose of this research). The soil was then conventional-tilled for the last time (except for a standard plot which was kept continuously cleantilled for comparison purposes), in January 1996, and the following treatments were established and evaluated for soil reconsolidation and soil erosion until May 1998, on duplicated 3.5 x 11.0 m erosion plots: (a) fresh-tilled soil, continuously in clean-tilled fallow (unit plot); (b) reconsolidating soil without cultivation; and (c) reconsolidating soil with cultivation (a crop sequence of three corn- and two black oats cycles, continuously in no-till, removing the crop residues after each harvest for rainfall application and redistributing them on the site after that). Simulated rainfall was applied with a Swanson's type, rotating-boom rainfall simulator, at 63.5 mm h-1 intensity and 90 min duration, six times during the two-and-half years of experimental period (at the beginning of the study and after each crop harvest, with the soil in the unit plot being retilled before each rainfall test). The soil-surface-consolidation factor, Cf, was calculated by dividing soil loss values from the reconsolidating soil treatments by the average value from the fresh-tilled soil treatment (unit plot). Non-linear regression was used to fit the Cf = e b.t model through the calculated Cf-data, where t is time in days since last tillage. Values for b were -0.0020 for the reconsolidating soil without cultivation and -0.0031 for the one with cultivation, yielding Cf-values equal to 0.16 and 0.06, respectively, after two-and-half years of tillage discontinuation, compared to 1.0 for fresh-tilled soil. These estimated Cf-values correspond, respectively, to soil loss reductions of 84 and 94 %, in relation to soil loss from the fresh-tilled soil, showing that the soil surface reconsolidated intenser with cultivation than without it. Two distinct treatmentinherent soil surface conditions probably influenced the rapid decay-rate of Cf values in this study, but, as a matter of a fact, they were part of the real environmental field conditions. Cf-factor curves presented in this paper are therefore useful for predicting erosion with RUSLE, but their application is restricted to situations where both soil type and particular soil surface condition are similar to the ones investigate in this study.

Surface and subsurface decomposition of a desiccated grass pasture biomass related to erosion and its prediction with RUSLE

Erosion is deleterious because it reduces the soil's productivity capacity for growing crops and causes sedimentation and water pollution problems. Surface and buried crop residue, as well as live and dead plant roots, play an important role in erosion control. An efficient way to assess the effectiveness of such materials in erosion reduction is by means of decomposition constants as used within the Revised Universal Soil Loss Equation - RUSLE's prior-land-use subfactor - PLU. This was investigated using simulated rainfall on a 0.12 m m-1 slope, sandy loam Paleudult soil, at the Agriculture Experimental Station of the Federal University of Rio Grande do Sul, in Eldorado do Sul, State of Rio Grande do Sul, Brazil. The study area had been covered by native grass pasture for about fifteen years. By the middle of March 1996, the sod was mechanically mowed and the crop residue removed from the field. Late in April 1996, the sod was chemically desiccated with herbicide and, about one month later, the following treatments were established and evaluated for sod biomass decomposition and soil erosion, from June 1996 to May 1998, on duplicated 3.5 x 11.0 m erosion plots: (a) and (b) soil without tillage, with surface residue and dead roots; (c) soil without tillage, with dead roots only; (d) soil tilled conventionally every two-and-half months, with dead roots plus incorporated residue; and (e) soil tilled conventionally every six months, with dead roots plus incorporated residue. Simulated rainfall was applied with a rotating-boom rainfall simulator, at an intensity of 63.5 mm h-1 for 90 min, eight to nine times during the experimental period (about every two-and-half months). Surface and subsurface sod biomass amounts were measured before each rainfall test along with the erosion measurements of runoff rate, sediment concentration in runoff, soil loss rate, and total soil loss. Non-linear regression analysis was performed using an exponential and a power model. Surface sod biomass decomposition was better depicted by the exponential model, while subsurface sod biomass was by the power model. Subsurface sod biomass decomposed faster and more than surface sod biomass, with dead roots in untilled soil without residue on the surface decomposing more than dead roots in untilled soil with surface residue. Tillage type and frequency did not appreciably influence subsurface sod biomass decomposition. Soil loss rates increased greatly with both surface sod biomass decomposition and decomposition of subsurface sod biomass in the conventionally tilled soil, but they were minimally affected by subsurface sod biomass decomposition in the untilled soil. Runoff rates were little affected by the studied treatments. Dead roots plus incorporated residues were effective in reducing erosion in the conventionally tilled soil, while consolidation of the soil surface was important in no-till. The residual effect of the turned soil on erosion diminished gradually with time and ceased after two years.

Nutrient losses by water erosion

Water erosion causes soil degradation, which is closely related to nutrient losses either in, the soluble form or adsorbed to soil particles, depending mainly on the adopted soil management system. This study was carried out in São José do Cerrito, SC, Brazil, between March 2000 and June 2001. The objective was to quantify available nitrogen, phosphorus, potassium, calcium and magnesium losses in water erosion obtained with simulated rainfall in the following soil management systems: conventional tillage with no-crop (bare soil) (BS), conventional tillage with soybean (CT), reduced tillage with soybean (RT), no tillage with soybean on a desiccated and burned natural pasture (DBNP), and no tillage with soybean on a desiccated natural pasture (DNP). A rotating boom rainfall simulator was used to perform three rainfall tests with constant intensity of 64 mm h-1 and sufficient duration to reach constant runoff rate, on a clayey-loam, well-structured Typic Hapludox, with an average slope of 0.18 m m-1. The first test was carried out five days before soybean emergence and the second and third at 30 and 60 days, respectively. The nutrient concentration in water and total losses of nitrogen, phosphorus, potassium, calcium and magnesium were higher under CT than in the other soil management systems.

Bare Ground and Litter as Estimators of Runoff on Short- and Mixed-Grass Prairie

After 56 years of grazing on shortgrass prairie and 13 years of grazing on mixed-grass prairie, surface runoff was estimated with a rotating boom rainfall simulator. Runoff was strongly and positively correlated with percent bare ground, and was strongly and negatively correlated with percent litter cover. Neither foliar nor basal plant cover were useful estimators of runoff.

Comprimentos críticos de rampa para diferentes manejos de resíduos culturais em sistema de semeadura direta em um Argissolo Vermelho da depressão central (RS)

A falha ou perda da eficácia relativa dos resíduos culturais compromete o controle da erosão hídrica por meio da cobertura do solo em sistemas conservacionistas de preparo do solo. Com o objetivo de investigar a falha de resíduos culturais em diferentes situações no sistema de semeadura direta, foi instalado um experimento na Estação Experimental Agronômica da UFRGS, em Eldorado do Sul (RS), sobre um Argissolo Vermelho distrófico típico com 0,105 m m-1 de declividade média. Os tratamentos consistiram de resíduos recém-colhidos de aveia preta (out/97) e soja (maio/98) e resíduos semidecompostos de milho e soja (150 e 175 dias após a colheita, out/97 e 98, respectivamente), em diferentes quantidades e formas de manejo. Aplicou-se chuva simulada nas parcelas experimentais com intensidade constante de 63,5 mm h-1, até obtenção da taxa constante de enxurrada e, então, iniciou-se, concomitantemente à aplicação de chuva, a adição de fluxos extras de água limpa na cabeceira das parcelas, para simular comprimentos de rampa mais longos. Os dez níveis de fluxos extras de água planejados variaram de 16 a 197 (10-5) m³ s-1 m-1, com duração de 7 min cada nível. A falha do resíduo foi identificada e o equivalente comprimento crítico de rampa calculado, a partir da observação visual no campo e do uso de critério teórico baseado na relação da taxa de erosão com a taxa de descarga da enxurrada. Os intervalos de ocorrência dos comprimentos críticos de rampa obtidos variaram de 29-58 m (3.950 kg ha-1 de resíduos semidecompostos de soja, soltos) a 152-164 m (6.200 kg ha-1 de resíduos semidecompostos de milho, semi-ancorados). No tratamento com 5.600 kg ha-1 de resíduos de aveia preta, semi-ancorados, não foi observada falha do resíduo. Os resultados comprovaram que existem limites de comprimento de rampa no sistema de semeadura direta, dependendo do regime de chuva, solo, declividade e condições de manejo.

Erosão na cultura do milho em sucessão à aveia preta e pousio descoberto, em preparo convencional e plantio direto, com tração animal e tratorizada

Empregando chuva simulada em Argissolo Vermelho distrófico arênico, com declividade média de 0,12 m m-1, avaliou-se a erosão na cultura do milho (Zea mays L.) em preparo convencional e plantio direto, utilizando tração animal e tratorizada, antecedida de pousio descoberto e aveia preta (Avena strigosa Schieb) no inverno, no período compreendido entre 1994 e 1995. Chuvas simuladas na intensidade de 64 mm h-1 e duração de 60 a 105 min foram aplicadas em quatro épocas: logo após a semeadura, 30 e 60 dias após a emergência e logo após a colheita do milho. A cobertura do solo propiciada pela cultura de inverno foi reduzida em 90% após o preparo convencional, independentemente da forma de tração. As perdas de solo e água medidas durante o desenvolvimento do milho foram sempre maiores sob preparo convencional do que sob plantio direto, independentemente da forma de tração, exceto logo após a colheita, quando a resteva estava uniformemente distribuída na superfície do solo. No preparo convencional, a erosão na cultura do milho foi, na média das formas de tração, 45% menor, quando antecedida de aveia preta no inverno do que quando antecedida de pousio descoberto. Por sua vez, a cultura do milho, por si só, reduziu a erosão em 60%, na média das formas de tração, comparada à do solo descoberto. A forma de tração influenciou a erosão somente no preparo convencional, com a animal apresentando perdas totais de solo 55 e 15% inferiores à tratorizada, respectivamente na cultura do milho e em solo descoberto. A perda de água por enxurrada foi mais afetada pela forma de tração no preparo convencional, totalizando, em média, 44% na animal e 57% na tratorizada, em relação ao volume total de chuva aplicado.

Influência da crosta superficial nas taxas de infiltração de água medidas com simulador de chuva e anéis concêntricos

A taxa de infiltração de água no solo, conjuntamente com a taxa de chuva, determina a taxa de enxurrada, constituindo medida importante para a previsão de erosão e estudos de conservação do solo. Pode-se medir a taxa de infiltração por meio de um infiltrômetro de cilindros concêntricos (CC) ou de um simulador de chuva (SC). A utilização do CC requer menos trabalho do que o SC, mas os resultados obtidos com o CC comumente estão em desacordo com as taxas de infiltração que ocorrem em situações de chuva natural, possivelmente por causa da formação de uma crosta superficial sob chuva. A formação dessa crosta procede tanto de fatores independentes do manejo do solo, como a intensidade da chuva e a textura do solo, quanto de fatores dependentes do manejo, principalmente a resistência ao cisalhamento e a cobertura vegetal. Em situações favoráveis à ocorrência de formação de crosta, espera-se que taxas de infiltração medidas com o CC superestimem as taxas reais durante uma chuva. Para verificar a correlação entre o manejo do solo e a razão das taxas de infiltração obtidas com CC e SC, essas taxas foram medidas por ambos os métodos em dois Podzólicos (Ultissolos) da região sul do Brasil. Os tratamentos diferiram com a cobertura vegetal e com a existência de crosta superficial. Medidas da taxa de infiltração com SC foram realizadas com um simulador de chuva com bicos aspersores Veejet 80100, em parcelas de 3,5 x 11,0 m, gerando chuva de intensidade de 64,2 mm h-1, durante 100 a 150 minutos. As parcelas foram delimitadas com chapas de metal e a enxurrada foi coletada no lado inferior por três segundos a cada três minutos. O CC consistiu de dois cilindros (diâmetros de 0,30 e 0,60 m), cravados no solo até 0,10 m pouco antes da determinação com o SC. A área dentro dos anéis foi inundada e as taxas de infiltração foram registradas dentro do anel interior, em intervalos de tempo regulares, com três repetições por parcela. Os resultados mostraram que a taxa de infiltração final, quando medida com o CC, foi de cinco a 10 vezes superior à medida com o SC. Medidas da taxa de infiltração com o CC diferiram menos das do SC, quando uma cobertura do solo estava presente. Taxas instantâneas de infiltração diferiram menos quando a crosta preexistente foi removida anterior aos testes. Esses resultados mostram que as taxas de infiltração determinadas pelo CC e SC não podem ser utilizadas em estudos de conservação do solo sem correção e que essa correção deve considerar as condições de manejo, especialmente aquelas relacionadas com a existência e formação de crosta superficial e com a presença de cobertura vegetal.

Technical Note: Nitrogen and Phosphorus in Runoff from 2 Montane Riparian Communities

It was hypothesized that the type and height of riparian vegetation would affect its ability to filter and retain inorganic nitrogen (nitrate-nitrogen (NO3(-)-N), ammonium-nitrogen (NH4(+)-N), and inorganic phosphorus (phosphate-phosphorus (PO4(-3)-P)). A rotating boom rainfall simulator was used to evaluate 2 montane riparian communities as filters for removing NO3(-)-N, NH4(+)-N, and PO4(-3)-P nutrients from sediment laden overland flow water. One riparian community was characterized by Kentucky bluegrass (Poa pratensis L.) and tufted hairgrass (Deschampsia caespitosa (L.) Beauv.), while the second community was dominated by beaked sedge (Carex rostrata Stokes) and water sedge (Carex aquatilus Wahl.). Three vegetation height treatments were evaluated: control (natural condition), moderate treatment (clipped to 10-cm height and clipped material removed), and heavy treatment (clipped to ground level, clipped material removed, and litter vacuumed up). A 10-m wide riparian buffer zone was an efficient filter as about 84% NO3(-)-N and 79% PO4(-3)-P was removed from the applied water and sediment. However, there were no consistent differences among specific vegetation height treatments or communities in the removal of N and P nutrients.

The Effects of Pocket Gopher Burrowing on Water Balance and Erosion from Landfill Covers

AbstractA 2‐yr field study was conducted to evaluate the impact of burrowing and soil casting by pocket gophers (Thomomys bottae) on runoff, soil loss (mass and size distribution), soil moisture status, and transport of stable cesium (133Cs) that was applied to the soil surface. A rotating boom rainfall simulator was used on 3.1 by 10.9 m landfill cover plots with and without vegetation and with and without pocket gopher burrowing. Gopher burrowing in the presence of vegetation resulted in large decreases in runoff, erosion, and cesium loss via erosion but increased migration of cesium to the subsurface soil due to increased infiltration. Vegetation slightly decreased runoff but greatly decreased erosion and cesium loss by erosion. As with gophers, vegetation enhanced movement of cesium into the soil. Under the conditions of this study, the effects of pocket gopher burrowing in degrading a landfill cover were minimal when vegetation was a component of the cover.