PESQUISA EM CONSERVAÇÃO DO SOLO E ÁGUA

Jean PG Minella

Grupo de estudos em CONSERVAÇÃO DO SOLO e HIDROSSEDIMENTOLOGIA

“Seminário de Boas Práticas no Uso e Manejo sustentável dos Solos”

Carambeí, 09 de dezembro de 2015

Objetivo central Compreender os mecanismos de geração e transferência de água, solo e nutrientes para recomendar melhores práticas de conservação de solo e de água

O contexto das pesquisas em conservação do solo

Compreender a dinâmica dos processos?

Quantificar a degradação?

Aprimorar as ferramentas que ajudam a descrever os processos.

Estabelecer os elos entre os agricultores e a sociedade.

Quais as imposições do clima? Quais as adaptações necessárias? Quais as componentes hidrológicas nas diferentes escalas? Quais as funções dos solos?

A importância da hidrologia em diferentes escalas

Infiltração

Drenagem profunda

Chuvas intensas?!

Estiagens?

Mudanças climáticas

Armazenamento de água no solo;

Ciclagem de nutrientes;

Controle do escoamento superficial;

Recarga dos aquíferos;

Possibilitar a troca de gases

Melhoria da qualidade dos rios e aquíferos;

Sequestro de carbono;

Habitat de organismos e fonte de recursos genéticos

E, obviamente, a produção de alimentos

Os solos apresentam funções que vão além da produção de alimentos , por exemplo:

A degradação dos solos conduz às sociedades ao colapso. J. Diamond (2007)

Quais as evidências dessa perda de funcionalidade?

Vamos observar uma encosta. Como esse sistema funciona e como podemos interferir?

X

X

Manejo inadequado

Cota máxima

Cota máxima

Cota mínima Cota mínima

Dinâmica dos fluxos de água e solutos no solo, encostas e rios

enchente

seca

Menor amplitude das

vazões ao longo do ano

Manejo adequado

Maior amplitude das

vazões ao longo do ano

Como a hidrologia nos ensina e nos afeta?

Bacia do rio Conceição, com 800km2, localizada no planalto do RS

Durante estiagem Cota ~ 1m

Durante cheia Cota ~ 7m

Nos rios...

Escoamento de estiagem: 8 l/s Sedimentos suspensão: 40 mg/l Tempo de permanência: 95%

Escoamento nas cheias: 1000 l/s Sedimentos em suspensão: 3000 mg/l Tempo de permanência: 1%

Nos riachos...

Bacia Experimental de Arvorezinha, com 120 ha, localizada na encosta do planalto do RS

Como a hidrologia nos ensina e nos afeta?

Degradação do Solo Poluição dos Rios

Impactos negativos da erosão

847.000.000 t.ano-1

8 bilhões de reais por ano

Erosão Hídrica no

Brasil

Perdas econômicas

Tráfego descontrolado

Formação de escoamento

Redução da rugosidade

Uso intenso de pesticidas e fertilizantes

Contaminação

Monocultura

Compactação do solo

Baixa adição de fitomassa ao

solo

Impactos negativos da agricultura

Impactos negativos da agricultura

Início de uma voçoroca

ApB C R

Perda de terra! Quanto custa o 1ha de terra???

Perda de solo, água e nutrientes! Quanto custa todo esse desperdício e dano às lavouras!? E o custo para a produção de energia, para o tratamento da água, para a saúde da população?

Escoamento para riachos e rios carreando pesticidas e nutrientes

Eufrofização Contaminação

Vejam, a água sai limpa da

minha lavoura!!!?

A retomada do conceito de uma agricultura

conservacionista passa pela reflexão dos princípios da conservação de solos

Proteger o solo do impacto das

gotas da chuva

Maximizar a taxa de infiltração de

água no solo

Controlar o volume e a velocidade do

escoamento superficial

Aumentar a estabilidade de

agregados

Negligência na utilização de práticas conservacionistas.

Plantio moro abaixo

Baixa rotação de cultura

Baixa produção de

biomassa

Uso excessivo de agroquímicos

Excessivo tráfegos de maquinas

Abandono de práticas

mecânicas

Princípios da conservação de solos

Proteger o solo do impacto das gotas da chuva

Maximizar a taxa de infiltração de

água no solo

Controlar o volume e a velocidade do

escoamento superficial

Aumentar a estabilidade de

agregados

Cultivo conservacionista ≠ Agricultura Conservacionista

Plantio em nível e com terraço

Foto: A.G. Araújo

Foto: H.D. Palenscki

Plantio em nível e com terraço

Canal vegetado

Foto: Arquivo pessoal

Processos erosivos comandados pela

ausência do controle do escoamento superficial

Processos erosivos localizados no talvegue das

encostas

Monitoramento da erosão na bacia do Rio Conceição

Esculpimento do relevo pela energia do escoamento superficial.

Ec=1/2mv2

Para facilitar as operações na lavoura: - Ausência de medidas de controle de escoamento - Semeadura morro abaixo morro acima - Destruição de áreas hidrologicamente frágeis

Falhas no Manejo de Gleba:

Grupo de Pesquisa em Monitoramento de Bacias Hidrográficas Rurais – Depto Solos - UFSM

Jean PG Minella, Ana Londero, Dinis Deuchle, Alexandre Schelesner, Fabio Scheider, Claudia Barros, Elizeu Didoné, Rafael Ramon, Paulo Ramon, Madalena Boeni, Gustavo Merten, José Miguel Reichert, Danilo Rheinheimer dos Santos

Objetivos do grupo de pesquisa - Quantificar o impacto da agricultura nos processos erosivos e hidrológicos; - Compreender os fenômenos que levam a degradação do solo e dos recursos hídricos; - Propor medidas conservacionistas de solo e água na escala de bacia hidrográfica.

Rede de monitoramento

Resultados na escala de interesse do agricultor Área Experimental de Júlio de Castilhos, RS

Parcelas Efeito das Cultivares e Práticas Vegetativas

Bacias ordem zero

Efeito dos Terraços

Macroparcelas

Efeito Escarificação e

Quantidade Biomassa

A justificativa da pesquisa:

Manejar e controlar as perdas de água, sedimentos e nutrientes em lavouras

Objetivos do Estudo:

Quantificar as perdas de água e sedimento;

Compreender a dinâmica hidrológica e erosiva das encostas

Avaliar o efeito da presença e ausência de práticas de controle do escoamento superficial (terraços) nas perdas de solo e água.

Aprimorar a recomendação de práticas adequadas para a escala de encosta.

Área experimental do estudo Localizada: Júlio de Castilhos, RS Bacias Pareadas com e sem terraço

Universidade Federal de Santa Maria - Departamento de Solos – Jean P G Minella

Bacia sem terraço

Bacia com terraço

Seções de

monitoramento

Visão Geral da área do Experimento

X

Bacia sem terraço Bacia com terraço

Primeiros Resultados: Dissertação de Mestrado Ana L Londero PPG Ciência do Solo - UFSM

Efeito dos terraços nas perdas de água e sedimentos

Julho 2014 – atual

Diferentes magnitudes de precipitação e diferentes condições de cobertura do solo

Data P Encosta Vol Qmax C

mm m³ L.s-1 %

23-jul-14 65 ST 300.0 117.0 19.0

CT 78.0 34.3 9.10

2-set-14 65 ST 17.0 3.4 1.07

CT 0.9 0.6 0.06

10-set-14 31 ST 1.5 1.0 0.20

CT 0.8 1.1 0.10

14-set-14 41 ST 101.0 39.4 10.0

CT 3.3 3.0 0.40

30-set-14 45 ST 107.0 14.7 9.80

CT 6.0 1.2 0.60

17-out-14 26 ST 1.1 0.3 0.20

CT 0.4 0.1 0.10

18-out-14 14 ST 2.1 0.2 0.60

CT 0.5 0.1 0.10

Data P Encosta Vol Qmax C

mm m³ L.s-1 %

19-out-14 19 ST 62.2 8.2 13.0

CT 2.1 0.7 0.40

30-out-14 69 ST 3.2 0.6 0.30

CT 0.4 0.0 0.02

03-nov-14 51 ST 144.0 110.0 11.0

CT 14.0 18.4 1.10

1-jan-15 25 ST 98.0 36 16.0

CT 6.6 11.5 0.90

27-jan-15 24 ST 8.0 4 1.30

CT 0.5 0.8 0.10

29-mar-15 31 ST 0.4 0.2 0.06

CT 0.1 0.1 0.02

Evento 23/07/2014 - Bacia sem Terraço PPt (mm) – 65 mm

Data/Hora

05:00:00 09:00:00 13:00:00 17:00:00 21:00:00 01:00:00

Vaz

ão L

.s¹

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Vazão L.s¹ ST

Vazão L.s¹ CT

Setembro de 2014, Precipitação: 45mm

Hidrogramas das bacias com e sem terraço.

Sem terraço Com terraço

Londero, A (2015)

Bacias Volume total escoado

Vazão máxima

Coef. Escoamento

m³ mm (l/s) (%)

Sem Terraço 97 4 14,6 9

Com Terraço 6 0,25 0,4 0,5

Variáveis monitoradas durante o evento anterior, setembro de 2014. Precipitação: 45mm

Londero, A (2015)

Data/Hora

18:00:00 20:00:00 22:00:00 00:00:00 02:00:00

Vaz

ão L

.s¹

0

20

40

60

80

100

120

140 Vazão L.s¹ ST

Vazão L.s¹ CT

Novembro de 2014, Precipitação: 51mm

Hidrogramas das bacias com e sem terraço.

Sem terraço Com terraço

Londero, A (2015)

Mega Volume total escoado

Vazão máxima

Coef. Escoamento

m³ mm (l/s) (%)

Sem Terraço 136 5,6 107 11

Com Terraço 14 0,5 18 1,1

Variáveis monitoradas durante o evento anterior, novembro de 2014. Precipitação: 51mm

Londero, A (2015)

X

Bacia sem terraço Bacia com terraço

1- O uso do terraçeamento reduziu em quase 90% o volume de escoamento superficial e 80% a vazão máxima. 2- O elevado coeficiente de escoamento indica um desequilíbrio hidrológico. 3 – Os hidrogramas demonstram um comportamento altamente responsivo às chuvas. 4 - A magnitude das vazões indicam alto potencial erosivo. 5 – As perdas de solo ocorrem nos eventos de grande magnitude quando esses coincidem com a baixa cobertura do solo.

Conclusões prévias

Objetivo: Compreender a influência da adição de fitomassa e da escarificação no controle do escoamento superficial.

Estudo na escala de lavoura Rampa retilínea com comprimento de 50m

Problema: Elevado escoamento superficial e processos associados (erosão e

transferência de solutos) em escala de lavoura sob sistema plantio direto.

Condição Boa

5-8 t.ha-1

Condição Ótima

8-12 t.ha-1

Condição atual

2-4 t.ha-1

Macroparcelas de 50x80m 3 Condições de adição de Fitomassa

Não escarificado

Escarificado Não

escarificado

Escarificado Não

escarificado

Escarificado

Dissertação Msc Dinis Deuschele

Fotos do Monitoramento das Perdas de Água e de Solo

Fonte: KNA Aviation & Nativa

Condição Boa 5-8 t.ha-1

Condição Ótima 8-12 t.ha-1

Condição atual 2-4 t.ha-1

Escarificadas

2-4 t.ha-1

8-12 t.ha-1

5-8 t.ha-1

Resultados preliminares!!!

Mínimo de 2 anos hidrológicos para a redução das incertezas.

Resultados na escala de Bacia hidrográfica

(interesse da sociedade em geral)

Bacia do Rio Conceição (800km2) Característica da produção de grãos no planalto Meridional

Rio Conceição (800 km2)

Prec. Prod. Sed. P tot C tot N tot

Evento mm toneladas

06-08 jul 2012 84 414 0,6 35 9

19-20 set 2012 125 4.316 11,0 246 39

02-04 out 2012 121 6.896 14,7 426 64

22-24 out 2012 47 859 2,1 52 6

22-26 ago 2013 124 723 1,7 49 8

20-22 set 2013 73 386 1,0 22 3

24-25 out 2013 122 160 0,3 7 1

1) A dinâmica da degradação atualmente é diferente;

2) Interesse da sociedade na conservação do solo e água;

3) O agricultor também é um produtor de água;

Jean P G Minella

Obrigado pela atenção!

55 3220 8916 55 9707 0238 jminella@gmail.com

Finalizando