apostila_erosao

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.

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