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8/6/2019 apostila_erosao
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Universidade de So Paulo
Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz"
Departamento de Cincia do Solo
LSO-0310 Fsica do Solo
Eroso do Solo
Autor: Prof. Miguel Cooper
Piracicaba
Maio de 2008
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1 Introduo
Nenhum fenmeno atuando sobre o solo mais destrutivo que a eroso
causada pela gua e o vento. Desde os tempos pr-histricos, as pessoas, tem sofrido
com a maldio da eroso do solo, sofrendo empobrecimento e fome. Civilizaes
passadas tem se desintegrado a medida que os seus solos, uma vez profundos e
produtivos, foram erodidos deixando coberturas finas e infrteis relquias das rochas
do passado. Observando as colinas improdutivas na India central, ou em partes da
Grcia, Lbano e Sria, difcil de imaginar que comunidades agrcolas uma vez foram
promissoras nestes lugares.
A ameaa atual da eroso do solo mais alarmante que em qualquer outro
perodo da histria. Na nossa gerao, os agricultores tiveram que dobrar a produo
para alimentar uma populao mundial que no para de crescer. Nos pases em
desenvolvimento, a proporo de pessoas para terra disponvel para plantar j muito
grande e continua crescendo rapidamente. Enquanto que o cultivo intensivo de terras
ferteis e planas tem ajudado a produzir muitas das necessidades alimentares, muitas
naes tiveram que expandir as terras cultivveis para encostas florestadas atravs da
queima, e para terras de pastos naturais. Presses populacionais tem levado ao
sobrepastoreio de pradarias e sobre-explotao de recursos madereiros. Todas esta
atividades degradam e removem a cobertura vegetal natural, causando que o solo
subjacente se torne mais susceptvel ao destrutiva da eroso. O resultado um
ciclo vicioso de deteriorao - a degradao da terra leva a cultivos pobres, pobreza
humana, e reduo da proteo vegetativa do solo, que ao mesmo tempo, acelera a
eroso e leva a mais pessoas desesperadas a abrir, cultivar e degradar mais terras.
A produtividade degradada das fazendas, florestas e pradarias contam s uma
parte da triste histria da eroso. Partculas de solo carregadas, j seja pela gua ou
vento, so subseqentemente depositadas em outros lugares, nos sops de encostas,
nos crregos e rios, ou em barragens, lagos ou enseadas. Os estragos ambientais eeconmicos sofridos por stios nos quais os materiais erodidos foram depositados
podem ser da mesma grandeza ou maiores que aqueles sofridos nos stios onde o
solo foi removido. O solo deslocado (sedimento) levam a problemas importantes de
poluio da gua e do ar, trazendo custos econmicos e sociais enormes para a
sociedade.
A eroso do solo um problema de todos. Afortunadamente, as ltimas
dcadas viram um progresso muito grande na compreenso dos mecanismos da
eroso e no desenvolvimento de tcnicas que controlam efectivamente eeconmicamente as perdas de solo pela eroso.
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2 O significado da eroso do solo e a degradao das terras
2.1 Degradao das terras
Durante o ltimo meio sculo, o uso da terra pelo homem e atividades
associadas tem degradado ao redor de 5 bilhes de hectares (ao redor de 43% das
terras vegetadas do planeta Terra). Esta degradao das terras resulta numa
reduo do potencial produtivo e uma diminuio da capacidade de prover benefcios
humanidade. Grande parte desta degradao (ao redor de 3,6 bilhes de ha)
devida desertificao, o espalhamento das condies de deserto que afetam
ecossistemas semi-ridos e ridos (incluindo agro-ecossistemas). A maior causadora
da desertificao o sobrepastoreio pelo gado, ovelhas e cabras, um fator que pode
contabilizar um tero de toda a degradao das terras. Da mesma forma, a derrubada
indiscriminada de florestas tropicais j degradou 0,5 bilhes de ha nos trpicos
midos. Somado a isto, prticas agrcolas no apropriadas continuam a degradar
terras em todas as regies climticas.
2.2 Interdependncia Solo-Vegetao
Terras degradadas podem sofrer da destruio das coberturas vegetativas
naturais, reduo de produtividades agrcolas, diminuio na produo de animais, e
da simplificao de ecosistemas naturais com ou sem o acompanhamento da
degradao do recurso solo. Em 2 bilhes dos 5 bilhes de ha de terras degradadas
no mundo, a degradao do solo um componente maior do problema (Figura 1). Em
alguns casos a degradao de solos acontece principalmente devido deteriorao de
propriedades fsicas pela compactao ou pelo encrostamento superficial, ou pela
deteriorao das propriedades qumicas pela acidificao ou acumulao de sal. Mas,
a maior parte (85%) da degradao do solo ocorre pela eroso - a ao destrutiva da
gua e do vento.
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Figura 1: Degradao do solo como parte da degradao de terras golbal provocadaspelo sobrepastoreio, desmatamento, prticas agrcolas incorretas,sobrexplotao de madeiras para combustvel, e outras atividades humanas.
Os dois componentes principais da degradao das terras, o dano flora e a
deteriorao do solo, no so interdependentes. Mas por outro lado, eles interagem
causando uma espiral descendente de deteriorao acelerada (Figura 2). Devido ao
sobrepastoreio, desmatamento, ou prticas agrcolas inadequadas, a vegetao se
torna menos densa e vigorosa e fornece ao solo uma menor proteo contra a eroso.
Ao mesmo tempo, o solo degradado por processos como a eroso e o esgotamento
de nutrientes, e torna-se menos apto para manter uma cobertura vegetal protetora. A
degradao do solo enfraquece a vegetao pelos efeitos sobre a enxurrada e a
infiltrao da gua da chuva. Com uma perda de at 50 a 60% da chuva na forma deenxurrada, a escassez de gua em solo erodidos pode provocar um srio impedimento
para o crescimento das plantas. Melhorias no manejo do solo e da vegetao devem
andar juntos para presevar o potencial produtivo da terra, ou inclusive ser restaurado
se quisermos subir em lugar de descer na espiral.
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Figura 2: Espiral descendente da degradao de terras resultado da retroalimentaoentre a degradao da vegetao e do solo.
2.3 Eroso geolgica vs. eroso acelerada
Eroso Geolgica. Eroso um processo que transforma solo em sedimento.
A eroso do solo que ocorre naturalmente, sem a influncia das atividades antrpicas,
chamada eroso geolgica. um processo natural de aplainamento.
Inexoravelmente desgasta colinas e montanhas, e atravs de processos subsequentes
de deposio dos sedimentos erodidos, enche fundos de vales, lagos e baas. Grande
parte das feies da paisagem que observamos -canions, morros arredondados, vales
fluviais, deltas, plancies, e pedimentos- so resultantes da eroso e deposio
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geolgica. Os vastos depsitos que aparecem como rochas sedimentares foram
originados desta forma.
Na maioria das situaes, a eroso geolgica desgasta a terra a uma
velocidade muito reduzida permitindo que a formao de solo novo a partir do material
de origem ou regolito seja mais rpido que a perda do solo velho na superfcie. A
existncia de perfis de solo testemunha a acumulao do solo e a eficincia da
vegetao no perturbada na proteo da superfcie da terra contra a eroso.
A taxa de eroso geolgica varia com a chuva e o tipo de material incluindo o
regolito. A eroso geolgica pela gua tende a ser maior nas regies semi-ridas onde
a chuva suficiente para provocar danos, mas no o suficiente para suportar uma
vegetao densa e protetora (Figura 3).
Figura 3: Relao geral entre a precipitao anual (annual rainfall) e a perda de solo
pela eroso geolgica pela gua (average annual sediment yield). Desert:
deserto; Semiarid scrub: vegetao do semi-rido; Soil under naturalvegetation: solo sob vegetao natural; Subhumid grasslands: pastos de
regies subtropicais e temperadas; Forested lands: florestas; If soil were bare:
se o solo tivesse descoberto.
Cargas sedimentares. Chuva, geologia e outros fatores (incluindo as
atividades humanas) influenciam as cargas sedimentares dos grandes rios mundiais.
Apesar de que rios como o Mississippi e o Yangtze j eram barrentos antes que o
homem perturbou as suas bacias, as cargas sedimentares atuais so muito maiores
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que antes. Para ter uma perspectiva da quantidade de solo transportado para o mar
por estes rios, considere a carga sedimentar do rio Amazonas. Se os 363 milhes Mg
de sedimento fossem carregados para o mar por caminhes, seriam necessrios,
durante o perodo de um ano, uma caravana contnua de 80000 caminhes grandes, o
que significa uma coluna de 3200km, despejando a carga de 20 Mg a cada meio
segundo no mar.
Eroso acelerada. Eroso acelerada ocorre quando as atividades antrpicas
perturbam o solo ou a vegetao natural pelo pastoreio dos animais, desmatamento,
arao de encostas ou a abertura de terras para a construo de estradas e prdios. A
eroso acelerada e freqentemente 10 a 10000 vezes mais destrutivo que a eroso
geolgica, especialmente em terrenos declivosos em regies de alta pluviosidade.
Taxas de eroso pelo vento e gua em terras agrcolas na frica, sia e Amrica do
Sul encontram-se entre 30 a 40 Mg/ha anuais. Nos Estados Unidos a taxa mdia de
eroso encontra-se na faixa dos 12 Mg/ha. Algumas terras agrcolas esto se erodindo
a 10 vezes estas taxas mdias. Em comparao, eroso em pastagens naturais de
regies midas e florestas ocorrem a taxas abaixo de 0,1 Mg/ha.
Sob a influncia da eroso acelerada, o solo normalmente removido a uma
velocidade maior que a velocidade de formao deste por intemperismo ou deposio.
Como resultado, a profundidade do solo necessrio para as razes das plantas
reduzido. Em casos graves, as encostas que uma vez eram cobertas por mata podem
perder toda a sua cobertura pedolgica restando s a rocha exposta.
A eroso acelerada freqentemente torna os solo na paisagem mais
heterogneos. Um exemplo do incremento da heterogeneidade ocorre em pastagens
semi-ridas sobre-pastoreadas que so degradas a capoeiras. Durante esta
degradao, ilhas de fertilidade formam-se embaixo das moitas, enquanto que o solo
entre as moitas torna-se gradualmente menos espesso e infrtil. Um outro exemplo
pode ser observada nas diferenas das cores superficiais do solo. Estas sedesenvolvem a medida que os solo fica truncado devido eroso expondo material
dos horizontes B e C na superfcie, enquanto que os solos nas posies mais baixas
do relevo so enterrados por sedimentos ricos em matria orgnica.
2.4 Bases hidrolgicas da eroso
Os processos de eroso hdrica esto intimamente relacionados com os
caminhos que a gua segue em seu curso atravs da cobertura vegetal e seu
movimento sobre a superfcie do solo. Seu fundamento radica, portanto, no ciclohidrolgico. Durante uma chuva, parte da gua cai diretamente sobre o solo, por no
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haver vegetao, ou ento porque passa pelas aberturas deixadas pela cobertura
vegetal. Esta frao da chuva chamada precipitao direta. Parte da chuva
interceptada pela cobertura vegetal, de onde volta para a atmosfera por evaporao,
ou chega ao solo pelo gotejo das folhas (componente denominada drenagem foliar),
ou flui pelo caule. A precipitao direta e a drenagem foliar so responsveis pela
eroso por salpicadura. A chuva que chega ao solo pode ser armazenada em
pequenas depresses da superfcie ou pode infiltar-se contribuindo com o contedo de
gua no solo ou, por percolao, recarregar os aqferos. Quando o solo incapaz de
armazenar mais gua, o excesso se desloca lateralmente pelo interior do solo no
sentido da inclinao, como fluxo subsuperficial ou fluxo interno, ou contribui para o
deflvio superficial provocando eroso como fluxo laminar ou em sulcos e voorocas.
A velocidade com que a gua passa para o interior do solo conhecida como
velocidade de infiltrao e esta exerce o controle mais importante sobre a formao do
deflvio superficial. A gua se move no interior do solo pela ao da gravidade e
retida por foras capilares formando uma delgada pelcula em torno das partculas do
solo. Durante uma chuva, os espaos entre as partculas do solo so cheios de gua e
as foras capilares diminuem de maneira que a velocidade de infiltrao comea alta
no incio da chuva, e diminui at o valor representado pela mxima velocidade estvel
que a gua pode atingir atravs do solo (Figura 4). Este valor, capacidade de
infiltrao ou velocidade de infiltrao final, corresponde teoricamente condutividade
hidrulica do solo saturado. Na prtica, no entanto, a capacidade de infiltrao
frequentemente menor que a condutividade hidrulica do solo saturado, devido ao ar
que fica aprisionado nos poros do solo ao avanar a frente de molhamento em seu
movimento descendente.
Diferentes trabalhos tm sido realizados para descrever matematicamente a
variao da velocidade de infiltrao com o tempo. Uma das equaes mais utilizada
a modificada de Green & Ampt (1991), proposta por Mein & Larson (1973):
t
BAi +=
em que i a velocidade instantnea de infiltrao, A a condutividade hidrulica do
solo saturado ou velocidade de transmisso constante, B a sortividade, definida por
Talsma (1969) como a inclinao da curva na representao da funo i(t), e t o
tempo transcorrido desde o incio da chuva. Tem sido comprovado que esta equao
descreve bem o comportamento da infiltrao nos solos do sul da Espanha (Scoging &Thornes, 1979) e Arizona (Scoging, Parsons & Abrahams, 1992). Porm, Bork &
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Rohdenburg (1981), tambm no sul da Espanha obtiveram melhores resultados com a
equao proposta por Philip (1957):
21t
B
Ai+=
no entanto, Gifford (1976) no encontrou nenhuma equao satisfatria para os solos
florestais semi-ridos do norte da Austrlia e Utah.
Tempo (h)
Figura 4: Velocidades de infiltrao em diferentes tipos de solo (segundo Withers &
Vipond, 1974)
A velocidade de infiltrao depende, sobretudo, das caractersticas do solo.
Geralmente, os solos de textura grossa, como os arenosos e franco-arenosos, tm
velocidades de infiltrao mais elevadas que os solos argilosos, devido ao maior
tamanho dos espaos entre as partculas do solo. A capacidade de infiltrao pode
variar entre mais de 200 mm/h para os arenosos e menos de 5 mm/h para os argilososcompactados (Fig. 4). Alm da funo atribuda ao espao interpartculas ou
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microporos, as fendas de maior tamanho ou macroporos exercem uma influncia
importante na infiltrao. Estes podem deixar passar importantes quantidades de gua
e, por esta razo, as argilas com estrutura estvel podem apresentar velocidades de
infiltrao maiores que o esperado de sua textura. O comportamento da infiltrao
bastante complexo em muitos solos sujo perfil est constitudo por duas ou mais
camadas com diferentes condutividades hidrulicas; a maior parte dos solos agrcolas,
por exemplo, tem uma camada superficial alterada pelo preparo e um subsolo no
alterado. As variaes locais nas velocidades de infiltrao podem ser bastante altas
devido diferenas na estrutura, compactao, contedo de gua inicial e forma do
perfil do solo e densidade de vegetao. As medidas no campo da capacidade de
infiltrao mdia usando infiltrmetros podem apresentar coeficientes de variao de
70 a 75%. Eyles (1967) mediu a capacidade de infiltrao em solos da srie Melaka,
prximo de Temerloh, Malsia, e obteve valores variando entre 15 e 420 mm/h, com
mdia de 147 mm/h.
Segundo Norton (1945), se a intensidade da chuva menor que a capacidade
de infiltrao do solo, no h deflvio superficial e a velocidade de infiltrao igual
intensidade da chuva. Se esta superior capacidade de infiltrao, a velocidade de
infiltrao se iguala capacidade de infiltrao e o excedente forma deflvio
superficial. Como mecanismo gerador de deflvio, no entanto, esta relao entre a
intensidade de chuva e a capacidade de infiltrao nem sempre mantida. Trabalhos
de Morgan, Martin & Nobel (1986) em Bedfordshire, Inglaterra, sobre solos arenosos,
mostram que a capacidade de infiltrao maior que 400 mm/h e que a intensidade
da chuva raramente excede os 40 mm/h. Por isso, no se poderia esperar deflvio
superficial mas, de fato, o deflvio superficial mdio anual de 55 mm com uma chuva
mdia anual de 550 mm.
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3 Mecnica da eroso pela gua
A eroso pela gua fundamentalmente um processo de trs etapas (Figura
5):
1. Desprendimento das partculas da massa do solo
2. Transporte das partculas separadas morro abaixo por flutuao, rolamento e
salpicamento.
3. Deposio das partculas transportadas em algum local mais baixo do
relevo.
Em superfcies planas, o impacto das gotas de gua causam a maior parte da
desprendimento das partculas. Onde a gua encontra-se concentrada em sulcos, a
ao cortante do fluxo turbulento da gua separa as partculas do solo.
Figura 5: O processo de trs etapas da eroso do solo pela gua. (a) Gota de gua
acelerando em direo ao solo, (b) Salpicamento resultante do impacto da
gota contra um solo descoberto e mido, e (c) A gota de gua afeta odesprendimento de partculas de solo, que so transportadas e
eventualmente depositadas em locais a jusante.
3.1 Influncia das gotas da chuva
Uma gota de chuva acelera at atingir a sua velocidade terminal a velocidade
na qual a frico entre a gota e o ar equilibra a fora de gravidade. Gotas maiores
caem mais rpido, alcanando uma velocidade terminal de aproximadamente 30km/h,ou 2 ou 3 vezes mais rpido do que uma pessoa pode correr. Quando as gotas de
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chuva colidem contra o solo com uma fora explosiva, elas transferem a sua energia
cintica s partculas do solo (Figura ).
O impacto das gotas de chuva provoca trs efeitos importantes: (1) desprende
as partculas do solo; (2) destroe a granulao; e (3) o salpicamento, em algumas
condies, causam um transporte importante de solo. To grande a fora exercida
pelo impacto das gotas de chuva que eles no s soltam os agregados dos solos, mas
tambm podem quebrar os agregados. A medida que o material dispersado seca
desenvolve-se uma crosta dura, que provocar o impedimento da emergncia das
plntulas e favorecer a formao de enxurrada a partir de precipitaes
subseqentes.
3.2 Transporte do soloEfeitos do salpicamento. Quando as gotas de chuva colidem com uma
superfcie mida de solo, elas separam as partculas e as enviam voando em todas as
direes (Figura). Num solo solto que apresenta maior facilidade para a separao das
partculas, uma chuva forte pode salpicar at 225Mg/ha de solo, algumas das
partculas salpicando at uma altura de 0,70m e uma distncia de 2m na horizontal. Se
o terreno ondulado ou se o vento esta soprando o salpicamento pode ser maior
numa direo, levando a um movimento neto de solo considervel.
Papel da gua em movimento. A enxurrada um dos fatores principais noprocesso de transporte de partculas do solo. Se a chuva excede a capacidade de
infiltrao do solo, a gua comea a acumular em superfcie e a se movimentar morro
abaixo. As partculas de solo desprendidas pelo impacto da gota de chuva vo cair
dentro da gua fluindo na superfcie, que as carregar morro abaixo. Enquanto a gua
flui como uma lmina fina (fluxo laminar), ela tem pouca fora para separar o solo. No
obstante, na maioria dos casos a gua rapidamente canalizada pelas irregularidades
do terreno e aumenta tanto em velocidade como em turbulncia. O fluxo em sulcos
no s carrega partculas de solo salpicadas pelas gotas da chuva, mas comea a
separar partculas a medida que corta dentro da massa do solo. Isto um processo
contnuo, j que a medida que o sulco se aprofunda, ele preenchido por volumes
maiores de gua. To familiar a fora da enxurrada de cortar e carregar solo que o
pblico atribui a este processo toda a culpa dos danos provocados por uma chuva
forte.
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3.3 Tipos de eroso do solo
Trs tipos de eroso do solo so geralmente reconhecidos: (1) laminar, (2)
sulcos, e (3) voorocas (Figura 6). Na eroso laminar o solo removido mais ou
menos uniformemente, com exceo de pequenas colunas que podem ficar se o solo
pedregoso. No obstante, a medida que o fluxo laminar se concentra em pequeno
canais a eroso em sulcos se torna dominante. Sulcos so dominantes em terrenos
nus recentemente plantados ou em pousio. Sulcos so canais de pequeno tamanho
que podem ser fechados pelas prticas culturais normais, mas o dano j esta feito o
solo esta perdido. Quando a eroso laminar ocorre no espao entre os sulcos chama-
se eroso entressulcos.
Figura 6: Os trs principais tipos de eroso do solo.
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Onde o volume de enxurrada mais concentrado, o fluxo de gua corta mais
profundamente dentro do solo, aprofundando e coalescendo os sulcos em canais
maiores chamados de voorocas. Voorocas em terrenos cultivados so obstculos
para tratores e no podem ser removidos por prticas normais de cultivo. Os trs tipos
de eroso so importantes, mas a eroso laminar e em sulcos, apesar de menos
aparente que as voorocas, so responsveis pela maior parte do solo movimentado.
3.4 Deposio do material erodido
A eroso pode transportar as partculas de solo a vrios quilmetros de
distncia do local de origem, das montanhas para os vales, e pelos rios para o mar.
Por outro lado, o solo erodido pode se deslocar um ou dois metros e se depositar
numa pequena depresso do terreno ou no sop de uma encosta. A quantidade de
material erodido que entra num curso de gua (rio, crrego, etc.) dividida pela
quantidade total de solo erodido chamada de taxa de fornecimento de sedimento.
Em algumas bacias hidrogrficas onde as pendentes so pronunciadas, quantidades
de at 60% de solo erodido podem chegar a um crrego. Em contrapartida, menos de
1% do material erodido chegam aos cursos de gua em bacias que apresentam
relevos planos a suave-ondulados. Geralmente, a taxa de fornecimento de sedimentos
maior para microbacias hidrogrficas que para grandes bacias, devido a que nas
grandes bacias ocorrem maiores possibilidades para a deposio dos sedimentos em
depresses no terreno ou no sop de encostas, antes de chegar aos cursos de gua.
Estima-se que 5 a 10% de todo o material erodido chega ao mar. O restante
depositado em represas, leitos de rios, plancies fluviais, ou em terrenos mais planos
em posies topogrficas mais elevadas que os cursos de gua.
3.5 Erodibilidade
A erodibilidade define a resistncia do solo aos processos de desprendimento
e transporte. Embora a resistncia de um solo eroso dependa, em parte, de sua
posio geogrfica, inclinao e grau de alterao, como por exemplo, mediante o
preparo, as propriedades do solo so os determinantes mais importantes. A
erodibilidade varia com a textura do solo, a estabilidade dos agregados, a resistncia
ao esforo cortante, a capacidade de infiltrao e os contedos minerais e orgnicos.
Quanto textura do solo, se sabe que as partculas de maior tamanho so
resistentes ao transporte devido maior fora necessria para arrast-las e que as
partculas finas so resistentes ao desprendimento por sua coeso. As partculas
menos resistentes so o silte e as areias finas. Por tanto, solos com um alto contedode silte so muito susceptveis eroso. Richter & Negendank (1977) demonstraram
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que os solos com um contedo de 40 a 60% de silte so mais sujeitos eroso. Evans
(1980) prefere considerar a erodibilidade em funo do contedo de argila, indicando
que solos com um baixo teor de argila, entre 9 e 30%, so os mais susceptveis
eroso.
Utilizar o contedo de argila como indicador da erodibilidade mais correto
teoricamente, porque as partculas de argila se combinam com as de matria orgnica
para formar agregados ou torres e a resistncia do solo determinada pela
estabilidade dos mesmos. Solos com um alto contedo de bases minerais so
geralmente mais estveis, j que estas contribuem para a unio qumica dos
agregados. Ao umedecer-se o solo, os agregados se tornam frgeis em funo da
diminuio de sua coeso, da reduo da eficincia dos agentes cimentantes, alm do
umedecimento provocar o inchamento quando da adsoro de gua pelas partculas
de argila. O umedecimento rpido pode, tambm, produzir a ruptura de agregados por
hidratao. O resultado do umedecimento de solos, inicialmente secos, de maior
ruptura dos agregados que j estiveram midos porque, neste ltimo caso, h menos
ar aprisionado em seu interior (Truman, Bradford & Ferris, 1990). A estabilidade dos
agregados tambm depende do tipo de material argiloso presente. A ilita e esmectita
formam agregados mais rapidamente, mas sua estrutura cristalina mais aberta e as
maiores dilataes e contraes que so produzidas com o umedecimento e
secamento, fazem seus agregados menos estveis que os formados com caulinita.
No entanto, as interaes entre o contedo de gua do solo e a composio
qumica das partculas de argila so bastante complexas. Isto torna difcil predizer o
comportamento das argilas, sobretudo das que apresentam tendncia expanso. O
mesmo tratamento para diferentes tipos de argila pode ter efeito totalmente distinto
(Thornes, 1980). Embora a maior parte das argilas perca resistncia quando so
umedecidas previamente, devido a que a gua libera ligaes entre partculas,
algumas argilas midas, embora no saturadas, recuperam sua resistncia com o
tempo. Este processo, conhecido como comportamento tixotrpico, produzidoporque a hidratao dos minerais argilosos e a adsoro de gua livre promovem
ligaes de hidrognio (Grissinger & Asmussem, 1963). Podem recuperar sua
resistncia se ao expandirem for produzida a reordenao das partculas do solo com
um arranjo paralelo direo da gua erosiva a uma orientao mais ao acaso
(Grissinger, 1966). A resistncia das esmectitas depende fortemente da razo de
adsoro de sdio. Quando esta aumenta, por exemplo ao aumentar a substituio de
ons de clcio e magnsio por ons de sdio, aumenta o volume de gua adsorvida e a
expanso dos agregados produz sua ruptura. Altas concentraes salinas na gua dosolo, no entanto, podem mitigar parcialmente este efeito e manter a estabilidade dos
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agregados com altas razes de adsoro de sdio (Arulananda, Loganathan & Krone,
1975).
A fora cortante de um solo uma medida de sua coeso e de sua
resistncia aos esforos cortantes exercidos pela gravidade, movimento de fluidos e
cargas mecnicas. Sua fora deriva da resistncia frico que as partculas que
formam o solo apresentam quando so foradas a deslizarem umas sobre as outras
ou a moverem-se deslocando-se de suas posies internas, da absoro das tenses
ou esforos pelos contatos slido-slido entre partculas, das foras de coeso
relacionadas com as ligaes das argilas e das foras de tenso superficial entre as
pelculas de gua em solos no saturados. Estes fatores da fora cortante s so
conhecidos qualitativamente e, por isso, na prtica, a fora cortante expressa pela
equao emprica:
tgc +=
em que o esforo cortante requerido para que seja produzida a ruptura, c uma
medida da coeso, o esforo normal ao plano cortante (todos em unidades de
fora por unidade de superfcie) e o ngulo de frico interna. Ambos, ce devem
ser considerados parmetros empricos melhor que propriedades fsicas do solo.
O esforo cortante diminui ao aumentar o contedo de gua no soloproduzindo, como conseqncia, mudanas em seu comportamento. Com baixos
contedos de gua, o solo se comporta como um slido e se quebra como resposta a
um esforo, porm ao aumentar o contedo de gua se torna plstico e se deforma
sem quebrar-se. O ponto de mudana de comportamento denominado de limite
plstico. Tornando o solo mais mido se alcanar o limite lquido e o solo comear a
fluir por seu prprio peso. O comportamento de um solo compresso quando est
saturado depende da possibilidade de drenar a gua. Se a drenagem no possvel e
o solo submetido a mais carga, a presso aumentar na gua do solo, as partculasno suportaro a carga de compactao e o solo se deformar comportando-se como
um material plstico. Se possvel a drenagem o solo suportar mais carga e
provvel que permanea abaixo do limite plstico e suporte um esforo cortante maior.
A capacidade de infiltrao ou velocidade mxima estabilizada que o solo
pode adsorver gua depende do tamanho e estabilidade dos poros e da forma do perfil
do solo. Os solos com agregados estveis mantm melhor os seus espaos porosos,
enquanto que os solos com argilas expansivas ou os mineralizados estveis em gua
tendem a permitir baixas capacidades de infiltrao.
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Os componentes orgnicos e qumicos do solo so importantes devido sua
influncia na estabilidade dos agregados. Solos com menos de 2% de carbono
orgnico, equivalentes a aproximadamente uns 3,5% de matria orgnica, podem ser
considerados susceptveis eroso (Evans, 1980). A maior parte dos solos contm
menos de 1,5% de matria orgnica e muitos dos arenosos e franco-arenosos contm
menos de 2%. Voroney, Van Veen e Paul (1981) sugerem que a erodibilidade do solo
diminui linearmente ao se aumentar o contedo em matria orgnica entre 0 e 10%,
enquanto Ekwue (1990) comprovou que o desprendimento do solo pelo impacto de
gotas de chuva diminui exponencialmente ao se aumentar o contedo de matria
orgnica entre 0 e 12%.
Desde o ponto de vista qumico, o fator mais importante sobre a erodibilidade
a proporo de argila facilmente dispersa no solo. Como se viu anteriormente, uma alta
proporo de sdio trocvel pode deteriorar rapidamente a estrutura de um solo ao
umedecer-se, com a conseqente perda de resistncia, seguida de uma formao de
uma crosta superficial e diminuio da infiltrao com o preenchimento do espao
poroso do solo com as partculas de argilas dispersas (Shainberg e Letey, 1984). O
aporte de sdio com os fertilizantes para manter colheitas, como tabaco, pode s
vezes levar a pequenos aumentos de sdio trocvel que se traduz em uma
deteriorao bem marcante da estrutura do solo anteriormente estvel (Miller &
Summer, 1988). O excesso de carbonato clcico nas fraes argilosa e siltosa do solo
tambm conduz a uma alta erodibilidade e parece ser o fator mais importante entre os
que afetam a susceptibilidade dos solos eroso no sudeste da Espanha (Barahona
et al, 1990) e Marrocos (Merzouk & Blake, 1991).
Muitos trabalhos tm sido desenvolvidos para estabelecer um ndice simples de
erodibilidade baseado, seja nas propriedades dos solos determinadas em laboratrio
ou em campo, ou na resposta dos solos chuva e ao vento (Tabela 1). Revisando os
ndices relacionados com a eroso hdrica, Bryan (1968) prope a estabilidade dos
agregados como o ndice mais eficiente. Como indicador da erodibilidade utiliza aproporo de agregados de tamanho maior que 0,5 mm estveis em gua; quanto
maior for sua proporo, maior ser a resistncia do solo eroso. Um ndice mais
utilizado o valor K, que representa a perda de solo por unidade de EI30, medida no
campo sobre solo sem cobertura de uma parcela tipo de 22 m de longitude e 5de
inclinao. Podem ser feitas estimativas do valor de Kse a granulometria conhecida,
o contedo de matria orgnica e a estrutura e permeabilidade do solo (Wischmeier
Johnson & Cross, 1971; Figura 7).
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Figura 7. Nomograma para determinar o valor de K (unidades mtricas) de
erodibilidade do solo na equao universal de perda de solo (segundo
Wischmeier Johnson & Cross, 1971). Dividir os valores por 1,3 para obter o
valor de Kem unidades originais americanas.
Percentagem
desilteeareiam
uitofinas
PrimeiraaproximaodeK
PROCEDIMENTO: Com os dados
adequados entrar na escala da esquerda e indicar
os pontos para o contedo do solo em
percentagem de areia (0,1 a 2 mm), percentagem
de matria orgnica, estrutura e permeabilidade,
nesta ordem. Interpolar entre as curvas
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4 Efeitos intrnsecos e extrnsecos da eroso acelerada
A eroso provoca danos no local onde ocorre mas tambm provoca efeitos
extrnsecos (ou seja fora do local de ocorrncia) indesejveis no meio ambiente. Os
custos dos efeitos extrnsecos se relacionam com os efeitos do excesso de gua,
sedimento e produto qumicos associados nos sops de encostas e ambientes fluviais.
Apesar de que estes custos com qualquer um deste tipo de danos no so
imediatamente aparentes, eles so reais e crescem a medida que avana o tempo.
Donos de terras e a sociedade devem arcar eventualmente com os prejuzos.
4.1 Tipos de danos intrnsecos
O dano mais marcante da eroso a perda de solo. Na realidade o dano
causado no solo maior do que a quantidade de perda de solo sugeriria, porque omaterial erodido na maior parte das vezes de maior valor do que a parte que ficou.
No s o problema da perda do horizonte superficial enquanto ficam os horizontes
sub-superficiais mais pobres que mais degrada o solo, mas tambm a baixa qualidade
dos horizontes superficiais restantes. A eroso remove seletivamente matria orgnica
e os materiais finos, deixando para atrs as fraes mais grosseiras menos ativas.
Experimentos tem mostrado que os teores de matria orgnica e nitrognio nos
materiais erodidos so cinco vezes superiores aos horizontes superficiais originais.
Taxas de enriquecimento de duas e trs vezes ocorrem para fsforo e potssio,respectivamente. A quantidade de nutrientes essenciais perdidos pela eroso do solo
bastante elevada, apesar de que somente uma parte destes nutrientes so perdidos
de uma forma que estariam disponveis para as plantas no curto prazo. A poro do
solo que fica geralmente tem menor capacidade de reteno de gua e de reteno de
ctions, menor atividade biolgica, e uma menor capacidade para suprir nutrientes
para as plantas.
Em adio aos fatores de reduo da qualidade de solo recm mencionados, o
movimento do solo durante a eroso pode espalhar patgenos das plantas do solopara as folhas e de montante para jusante na paisagem. A deteriorao da estrutura
do solo geralmente deixa uma crosta densa na superfcie do solo, que ao mesmo
tempo, reduz a infiltrao da gua e incrementa a enxurrada. Sementes e mudas
recm plantadas podem ser carregadas morro abaixo, arvores podem tombar e
plantas pequenas ser encobertas por sedimentos.
Finalmente, voorocas podem escavar a terra j erodida e provocar a
impossibilidade da utilizao de tratores e maquinaria agrcola, a destruio de
estradas e construes provocando condies de insegurana e de conserto caro.
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4.2 Tipos de danos extrnsecos
A eroso transporta os sedimentos e nutrientes para fora do local de ocorrncia
provocando uma ampla poluio da gua de rios e lagos. Os nutrientes provocam um
impacto na qualidade da gua atravs do processo de eutrofizao causado pelo
excesso de nitrognio e fsforo. Alm dos nutrientes, sedimentos e a gua da
enxurrada podem carregar metais txicos e compostos orgnicos, como pesticidas. O
sedimento um dos maiores poluentes causando um amplo espectro de danos
ambientais.
Danos por sedimentos. Sedimentos depositados sobre o solo podem asfixiar
cultivos e outras plantas pequenas. Podem encher canais de drenagem de estradas e
provocar condies perigosas de dirigibilidade.
Sedimentos que entram nos ros e riberes tornam a gua trbida. Turbidez
elevada da gua provoca a diminuio da penetrao da luz solar que provoca uma
diminuio da fotosntesis e a sobrevivncia da vegetao aqutica submersa (VAS).
A morte da VAS degrada o habitat dos peixes e afeta a cadeia alimentar aqutica. A
gua barrenta tambm provoca o entupimento das brnquias dos peixes. Sedimentos
depositados no fundo dos ros podem ter um efeito desastroso sobre alguns peixes
que utilizam os seixos e as rochas para desovar. O depsito de sedimentos no fundo
do rio pode provocar uma elevao do nvel do rio provocando enchentes mais
freqentes e mais severas.Um nmero de problemas maiores ocorrem quando as guas do rio chegam
aos lagos, esturios e represas. Nestes locais as guas perdem velocidade e soltam a
sua carga de sedimentos. Eventualmente represas, inclusive aqueles formados por
enormes diques, se convertem em reas completamente assoreadas totalemnte
preenchidas por sedimentos. Anates de ocorrer isto, a capacidade da represa de
estocar gua para irrigao e sistemas de guas municipais progressivamente
reduzida, assim como a capacidade de reteno de enchentes ou para gerao de
energia hidroeltrica. Foi estimado nos Estados Unidos que 1.5 bilhes de Mg desedimentos depositado todos os anos nas represas desse pais. Da mesma forma,
portos e canais so assoreados e se tornam impassveis. A perda de funo e os
custos de dragagem, escavao, filtragem e construo necessrios para remediar
estas situaes so de bilhes de dlares por ano.
Eroso elica. A eroso elica tambm tem os seus efeitos extrnsecos. As
areias carregadas pelo vento podem enterrar estradas e encher canais de drenagem,
provocando a necessidade de manuteno custosa. As partculas de areia carregadas
pelo vento podem provocar danos em frutos e folhagem de cultivos em terrenos
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vizinhos, assim como na pintura de veculos e construes a vrios quilmetros do
local de ocorrncia.
Custos estimados da eroso. Apesar de no existir dados precisos, taxas
mdias de eroso pela gua e vento tem sido utilizados para estimar o custo total da
eroso. Includos nestes clculos esto os custos intrnsecos de reposio de
nutrientes e gua perdidos pela eroso acelerada, assim como as redues da
produtividade das culturas devido reduzida profundidade do solo. Baseado somente
em suposies sobre o valor das perdas de nutrientes em sedimentos e enxurrada, o
valor total anual de custos intrnsecos tem sido estimados entre 4 e 27 bilhes de
dolares.
Os custos extrnsecos da eroso so ainda maiores, especialmente devido aos
efeitos sobre a sade de partculas carregadas pelo vento e ao valor reduzido para a
recreao de guas carregadas de sedimentos (pesca, natao e esttica). O valor
total destes custos nos Estados Unidos encontram-se entre 9 e 44 bilhes de dlares.
Estes custos altos so uma triste lembrana da responsabilidade que a sociedade
suporta como resultado do mal manejo da terra e parece justificar o aumento de
oramento para a luta contra a eroso.
Manuteno da produtividade do solo. Apesar de que a eroso pode reduzir
a produtividade do solo a zero, na maior parte dos casos o seu efeito e muito sutil para
ser percebido de um ano para o outro. Onde os produtores podem arcar com as
despesas, eles compensam as perdas de nutrientes incrementando o uso de adubos.
As perdas de matria orgnica e da capacidade de reteno de gua so muito mais
difceis de solucionar no curto prazo. No longo prazo, a eroso acelerada excede a
taxa de formao de solos levando diminuio da produtividade na maioria dos
solos.
Finalmente, a taxa de diminuio da produtividade do solo, ou o custo de
manuteno de nveis constantes de produtividade, determinado por propriedades
do solo como a profundidade at uma camada restritiva para o crescimento das razese a permeabilidade do subsolo. Como mostrado na Figura 8, um solo profundo, bem
drenado e bem manejado pode no sofrer diminuio em produtividade apesar de
sofrer eroso. Em contraste, eroso num solo raso, de baixa permeabilidade pode
levar a uma rpida perda de produtividade.
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Figura 8: Efeitos da eroso, no tempo, em relao produtividade de trs solos com
profundidades e permeabilidades diferentes.