Revisão dos valores do fator de cobertura vegetal da USLE para condições brasileiras

XI Encontro Nacional de Engenharia de Sedimentos 1

REVISO DOS VALORES DO FATOR DE COBERTURA VEGETAL DA USLE PARA CONDIES BRASILEIRAS

Antnia Tatiana Pinheiro do Nascimento1, Bruno Silva Pereira2 & Pedro Henrique Augusto Medeiros3

RESUMO --- A Equao Universal de Perda de Solos (Universal Soil Loss Equation USLE) o mtodo mais amplamente empregado em estudos de perdas de solo devido a sua simplicidade. Se por um lado o carter emprico da equao permite uma vasta utilizao, o mesmo introduz incertezas no clculo das perdas de solo. Estudos tm apontado o fator de cobertura do solo (Fator C), como principal fonte de incertezas da USLE, uma vez que: I) O Fator C apresenta elevada variabilidade de at duas ordens de grandeza; II) Devido escassez de estudos experimentais, os valores geralmente adotados so obtidos de tabelas para condies vegetais muitas vezes distintas. Como forma de reduzir as incertezas na aplicao da USLE em trabalhos no Brasil, realizou-se neste estudo uma reviso dos valores do Fator C obtidos experimentalmente no pas. A reviso englobou trabalhos conduzidos em seis estados brasileiros com vegetao natural (Caatinga e Mata Atlntica) e culturas agrcolas (milho, soja, trigo, caf, aveia), alm de capim, palma e eucalipto. Observou-se que os valores do Fator C apresentam variabilidade significativa no apenas para tipos vegetacionais diferentes, mas tambm em uma mesma vegetao. o caso da Caatinga, para a qual os valores mximo e mnimo diferem em at 12 vezes. O mesmo se observa para culturas agrcolas, para as quais a variabilidade se explica pelos diferentes preparos do solo.

ABSTRACT --- The Universal Soil Loss Equation (USLE) is the most widely used method in soil loss studies due its simplicity. The empirical nature of the equation allows a wide use, on the other hand it introduces uncertainty in the calculation of soil losses. Studies have pointed out the soil cover factor (C Factor), as the main source of uncertainty of the USLE, since: I) The C Factor presents high variability of up to two orders of magnitude; II) Due to the scarcity of experimental studies, the values generally adopted are obtained from tables for distinct vegetation conditions. In order to reduce the uncertainties in the application of the USLE in Brazil, a review of C Factor values obtained experimentally in the country was conducted in this study. The review encompassed studies carried out in six Brazilian states with natural vegetation (Caatinga and Atlantic Forest) and crops (corn, soybeans, wheat, coffee, oats), and grass, palm and eucalyptus. It was observed that the values of Factor C show significant variability not only for different types of vegetation, but also for the same vegetation. This is the case of the Caatinga, for which the maximum and minimum values differ by up to 12 times. The same is observed for crops, for which the variability can be explained by the soil tillage.

Palavras-chave: USLE, fator de cobertura, incertezas, modelagem hidrossedimentolgica.

1 Estudante de Engenharia Ambiental e Sanitria. IFCE, Campus Maracana. Email: [email protected]

2 Engenheiro Ambiental e Sanitarista. IFCE, Campus Maracana. Email: [email protected]

3 Professor Dr. IFCE, Campus Maracana. Email: [email protected]


INTRODUO A eroso, o transporte e a deposio de sedimentos so processos naturais que afetam a sociedade

atravs da perda de solo com decrscimo da capacidade regenerativa da vegetao natural e da

produtividade agrcola, do assoreamento de reservatrios com diminuio de sua capacidade, da intensificao das inundaes e da reduo da disponibilidade hdrica, entre outros (FARIAS, 2008).

Vrios so os modelos para o clculo dos processos hidrossedimentolgicos, estes podendo ser classificados de acordo com a abordagem dos processos simulados, como empricos, conceituais

ou fsicos. Porm, a maioria dos trabalhos encontrados na literatura utiliza a Equao Universal de Perda de Solos (Universal Soil Loss Equation USLE) para clculo das perdas de solo na escala de lote agrcola (WISCHMEIER, SMITH, 1965 e 1978).

Uma discusso sobre a adoo de mtodos fsicos, conceituais ou empricos para modelagem

hidrossedimentolgica foi apresentada por Medeiros (2009), que argumenta que o principal dilema para a modelagem hidrossedimentolgica de bacias hidrogrficas consiste na escolha entre duas abordagens bastante distintas, com resultados tambm diferenciados: I. Modelos simples

(empricos, concentrados) capazes de indicar a produo de sedimentos total na escala de bacia, porm inadequados para a determinao de sua distribuio espacial; II. Modelos complexos (bases fsicas, distribudos) que permitem a previso do padro espacial da produo de sedimentos, simulando explicitamente as condies de transporte, mas que requerem uma grande quantidade de dados e apresentam incertezas quanto simulao conjunta de diferentes processos e suas interaes. O autor afirma que adoo de modelos puramente fsicos na escala de bacia

hidrogrfica pode se tornar impraticvel devido ao grande nmero de parmetros necessrios, sendo que a soluo geralmente adotada por modelistas e gestores de bacias hidrogrficas tem sido o uso

de modelos que combinam as duas abordagens, ou seja, modelos semi-distribudos que simulam isoladamente os processos de eroso, transporte e deposio, utilizando equaes empricas.

Nesse contexto, a Equao Universal da Perda de Solo - USLE (e suas variaes) bastante utilizada, apesar das incertezas a que est suscetvel. O seu vasto uso est relacionado com a sua praticidade, sendo a mesma empregada para determinao da eroso em diferentes regies do Brasil e do mundo, com diferenas de clima, solo e vegetao.

Segundo Bertoni e Lombardi Neto (2010), no Brasil os trabalhos inicias da equao de perdas de solo foram desenvolvidos por Bertoni e colaboradores utilizando os dados existentes para as

condies do Estado de So Paulo. Nas ltimas dcadas, vrios autores tm avaliado os fatores da


equao para outras regies (BERTOL et al., 2001 / 2002; ALBUQUERQUE et al., 2005; MARTINS et al., 2010; EDUARDO et al., 2013; SANTOS et al., 2014).

Dentre os fatores que compem a USLE, o fator de cobertura (Fator C) o que apresenta maiores incertezas. Medeiros et al. (2010) mostram em seu estudo da bacia hidrogrfica do Bengu (933 km), Cear, que enquanto o fator de erodibilidade do solo (Fator K) apresenta variao de at 2 vezes entre os valores mximo e mnimo e o fator topogrfico (Fator combinado LS) apresenta variao de at 5 vezes, a razo entre os valores mximo e mnimo do fator C na bacia de 74 vezes. Os autores argumentam ainda que a variabilidade espacial e temporal das caractersticas da vegetao, especialmente em florestas decduas como a do semirido brasileiro, representa uma fonte de incerteza adicional na determinao do fator de vegetao e manejo de culturas. Vzquez-Fernndez et al. (1996) afirmam que a dificuldade da determinao do Fator C se deve grande dinmica do uso do solo agrcola e necessidade de determinar com preciso a sequncia cultural. Amorim et. al. (2010) concluram em seus estudos que os maiores desvios encontrados nas estimativas determinadas pelos modelos USLE e RUSLE podem ser explicados, em parte pela falta de dados para a determinao precisa do Fator C para as condies brasileiras

de uso e manejo do solo. Esse fator da USLE definido como a relao esperada entre as perdas de solo de um terreno

cultivado em dadas condies e as perdas correspondentes de um terreno mantido continuamente descoberto. O Fator C varia de valores prximos a zero a um, apresentando menores valores em

coberturas naturais preservadas com aumento gradativo de acordo com o nvel de degradao, atingindo o valor unitrio em solo descoberto.

Amaral (2006) esclarece que no Brasil existe uma escassez na literatura sobre a determinao experimental do Fator C. Assim, fazem-se necessrias pesquisas nos mais diferentes locais, devido s variaes existentes em funo da localizao geogrfica que afetam principalmente a chuva, o solo e a topografia.

Diante do exposto, o presente trabalho tem como objetivo a reviso bibliogrfica e de valores do Fator C obtidos experimentalmente em todo o territrio nacional a fim de contribuir para a

diminuio das incertezas no clculo da perda de solos utilizando a USLE e suas variaes em estudos no Brasil


MTODOS E MATERIAIS Este estudo consiste de uma reviso da literatura sobre o fator de cobertura da USLE e suas

derivaes, englobando estudos experimentais conduzidos no Brasil para determinao do fator em

diferentes condies de vegetao natural e cultivos diversos. A USLE, proposta por Wischmeier e Smith (1965, 1978), juntamente com a descrio dos fatores que a compem, apresentada a seguir:

PCSLKRE = (1)

Em que: E a taxa anual de eroso (t ha-1); R o fator de erosividade da chuva (MJ.mm ha-1hr-1 por ano); K o fator de erodibilidade do solo (t.hr.MJ-1.mm-1), L o fator de comprimento de rampa (-); S o fator de declividade (-); C o fator de cobertura vegetal e uso do solo (-); e P o fator de prticas conservacionistas (-).

Galdino (2012) apresenta as seguintes descries dos referidos fatores:

Fator R - ndice numrico que expressa a capacidade da chuva de produzir eroso, sendo

proporcional energia cintica da mesma. O mesmo calculado pelo somatrio dos valores mensais dos ndices de erosividade;

Fator K - expressa a intensidade de eroso por unidade de ndice de erosividade da chuva para um solo especfico que mantido continuamente sem cobertura. Os principais

atributos que influenciam na erodibilidade dos solos so a textura, teor de matria orgnica, estrutura, porosidade, permeabilidade, teores de xidos e hidrxidos de ferro e alumnio, atividades das argilas e profundidade solo;

Fator LS - o fator topogrfico, obtido pelo produto dos fatores L e S, representa a relao

de perdas de solo entre um declive de um comprimento e declividade quaisquer e um declive de 22 m de comprimento com declividade de 9% do mesmo solo, mesmas caractersticas de chuvas e sob a mesma cobertura vegetal;

Fator C - expressa a relao entre as perdas de solo de um terreno com determinada cobertura vegetal e as perdas correspondentes de um terreno mantido continuamente descoberto;

Fator P - relacionado com as prticas de conservao do solo, o Fator P quantifica o

efeito de prticas de conservao sobre as taxas de eroso no que diz respeito reduo da energia cintica do fluxo hdrico e ao aumento da capacidade de infiltrao de gua

no solo, o que provoca diminuio da capacidade de transporte do solo erodido.


O Fator C, objeto deste estudo, est relacionado com a cobertura vegetal e sua importncia para a conservao do solo. A vegetao atua como importante elemento natural de proteo do solo contra eroso hdrica sob trs perspectivas:

I) Acima do solo a vegetao evita o impacto direto das gotas de chuva sobre o solo, provocando a atenuao da energia cintica e promovendo uma reduo da erosividade

da mesma; II) Na superfcie do solo a serrapilheira tambm atua como barreira protetora do solo

atravs da atenuao da energia cintica da chuva, bem como atravs da reduo da tenso de cisalhamento do escoamento sobre o solo, devido diminuio de sua velocidade;

III) Abaixo da superfcie do solo devido a sua reconhecida importncia para a melhoria das condies de infiltrao da gua no solo (atravs do aumento da macroporosidade, teor de matria orgnica...), a vegetao contribui para a reduo do escoamento superficial, com impactos positivos na proteo do solo contra eroso.

Nos estudos para determinao do Fator C de cobertura da USLE, experimentos so

conduzidos controlando-se todos os outros fatores da USLE e medindo-se as taxas de perda de solos, isolando-se o Fator C na Equao 1 para quantific-lo. A seguir so apresentados os estudos consultados no mbito deste trabalho de reviso e seus respectivos arranjos experimentais. Os valores do Fator C obtidos nos referidos estudos cientficos so apresentados na Tabela 1.

Santos et al. (2014) conduziram estudos hidrossedimentolgicos no perodo de 2009 a 2012 no municpio de Iguatu, Cear, em regio de clima semirido do tipo BSw'h' segundo classificao

de Koppen, com chuva mdia anual de 867 mm. Os autores implantaram lotes experimentais com dimenses de 2 x 10 m em rea com solo do tipo Vertissolo Ebnico Carbontico sem nenhum tratamento, e determinaram o Fator C para coberturas do tipo Caatinga nativa, Caatinga raleada e plantio de capim (Andropogon gayanus Kunt) aps prtica de desmatamento e queima.

Albuquerque et al. (2005) tambm estudaram lote experimental com Caatinga nativa, alm de Caatinga nova, Caatinga morta e palma, na Bacia de Sum em Pernanbuco. A regio caracteriza-se

por clima semirido BSh em solo do tipo Luvissolo Hipocrmico rtico Vrtico, com chuva mdia anual de 695 mm. Para os lotes experimentais foram utilizadas as dimenses estabelecidas por Wischmeier e Smith (1978), tendo o estudo durado de 1983 a 1990.

Bertol et al. (2001) estudaram culturas de soja (1) e trigo (2) com sucesso soja/trigo (3) na regio de Lages, Santa Catarina de 1992 1998, com os seguintes tratamentos do solo: semeadura direta, escarificao + uma gradagem, arao + duas gradagens. O clima da regio do tipo


temperado mido (Cfb, segundo classificao de Koppen), com precipitao mdia anual de aproximadamente 1.274 mm e o solo do tipo Cambissolo Hmico Alumnico Argiloso Horizonte A Moderado. O experimento foi realizado em parcelas com dimenses de 3,5 x 22,1 m. Bertol et al. (2002) utilizou as condies do experimento porm com culturas de milho (Zea Mayas) e aveia (Avena sativa).

Em condies semelhantes, Amaral (2006) conduziu estudo no perodo de 2002 a 2005 em Lages, Santa Catarina, em solo Cambisslico Hmico Alumnico Lptico Horizonte A Moderado.

Foram analisados trs sistemas de manejo do solo: semeadura direta, escarificao + 1 gradagem, arao + duas gradagens. Posteriormente foram plantadas sucesses de culturas de soja (Glycine Max) e trigo (Triticum aestivum L.). O autor estudou tambm um tratamento adicional constitudo de arao + duas gradagens sem cultura.

Devido grande importncia da cultura de eucalipto para a economia mundial, Martins et al. (2010) elaboraram para essa cultura e para Mata Atlntica na regio de Aracruz, Esprito Santo, no perodo de 1997 a 2004. A regio possui clima Tropical (Aw, segundo Koppen), com chuva mdia de 1.400 mm/ano, e os solos do ensaio foram: Argissolo Amarelo, Plintossolo Hplico Distrfico,

Argissolo Amarelo. Os experimentos foram conduzidos em parcelas com dimenses de 12 x 24 m (eucalipto) e de 4 x 12 m (Mata Atlntica).

Para a regio da Seropdica no Rio de Janeiro, Eduardo et al. (2013) estudaram a cultura de milho (Zea Mayas) no perodo de 2007 a 2011 em rea com solo Argilosso Vermelho Amarelo com sistema convencional em nvel. A regio possui clima tropical do tipo Aw, segundo classificao de Koppen. Em circunstncia de clima semelhante, Prochnow et al. (2005), pesquisaram sobre o manejo e cobertura do solo utilizando cultura de caf em solo do tipo Argissolo Vermelho Amarelo Eutrfico em Pindorama, So Paulo, com chuva anual de 1.444 mm. Os experimentos foram com espaamentos na entrelinha e na linha da cultura de 3,0 x 0,5 m, 3,0 x 1,0 m, 3,0 x 2,0 m, 3,0 x 3,0 m, 4,0 x 2,0 m.


RESULTADOS E DISCUSO Os resultados dos estudos experimentais consultados neste trabalho de reviso sobre o Fator C

da USLE para condies brasileiras esto compilados na Tabela 1. So apresentados 42 valores do

Fator C para diferentes tipos de vegetao e uso do solo e condies de experimentos, localizados em seis estados brasileiros. Os resultados esto agrupados por tipo de vegetao e cultura.

Para a Caatinga, observa-se uma variabilidade de at 12 vezes entre os valores mximo e mnimo do Fator C para diferentes condies da vegetao. O estudo de Santos et al. (2014) indica que, na Caatinga raleada, o fator de cobertura vegetal menor (portanto produzindo menos sedimento) do que a da Caatinga nativa. Isso se d pela possibilidade de desenvolvimento da vegetao herbcea aps o raleamento da Caatinga, a qual promove cobertura mais homognea do solo e, portanto, maior proteo do mesmo. Outro aspecto que merece destaque que, mesmo para

condies de Caatinga com descrio semelhante (Caatinga nativa), os estudos de Santos et al. (2014) e Albuquerque et al. (2005) apresentam valores com diferenas de uma ordem de grandeza, com valores do Fator C de 0,0167 e 0,0015, respectivamente. Merece ateno por parte dos usurios da USLE as descries apresentadas pelos diferentes autores de estudos experimentais do Fator C. No caso especfico da Caatinga, Albuquerque et al. (2005) estudaram Caatinga nova (rebrota aps corte da vegetao original), a qual apresentou valor de C (0,0174) semelhante ao encontrado por Santos et al. (2014) em uma vegetao que os autores classificaram como Caatinga nativa.

Dos biomas brasileiros, alm da Caatinga identificou-se estudo experimental para determinao do Fator C da USLE apenas em regio com Mata Atlntica. O estudo de Martins et al. (2010) indicou um valor de 0,02 para o Fator C desse bioma.

Assim como observado para a Caatinga, diferenas significativas do Fator C foram

encontradas tambm para as culturas estudadas por autores distintos, o que se deve em grande parte pelos diferentes tratamentos do solo anteriores ao plantio. Para a cultura do milho, Bertol et al. (2002) obtiveram o valor mximo de 0,1097 para o Fator C em um preparo do solo por arao seguido de duas gradagens em Lages - SC, enquanto que Eduardo et al. (2013) estudando a mesma cultura em Seropdica - RJ, encontraram valor de C de 0,007 em cultivo convencional em nvel.

Vale ressaltar que o estudo de Eduardo et al. (2013) envolve tambm uma prtica admitida como conservacionista (plantio em curvas de nvel) cujo efeito contemplado na USLE em seu Fator P. Observou-se que essa caracterstica comum a outros estudos sobre o fator de cobertura

vegetal, sendo indicado pelos autores um valor que corresponde, na realidade, ao produto dos


fatores C (cobertura vegetal) e P (prticas conservacionistas) da USLE (por exemplo, o trabalho de Albuquerque et al., 2005 no que diz respeito a palma), muito embora seja recomendado isolarem-se os efeitos da vegetao daqueles produzidos por prticas de cultivo.

Elevada variabilidade do Fator C em uma mesma cultura foi observado tambm em estudos com soja, trigo, sucesso soja / trigo, caf e aveia, tanto em um mesmo estudo (ocasionada pelos diferentes tratamentos do solo empregados) como entre estudos distintos.

Estudos com soja apresentaram variao do Fator C de at 10 vezes para diferentes preparos do solo (semeadura direta versus arao + duas gradagens no estudo de Amaral, 2006) e de at 6,5 vezes entre diferentes estudos com mesmo preparo do solo (semeadura direta nos trabalhos de Amaral, 2006 e Bertol et al., 2001). Os valores do fator C para a cultura de soja se encontraram na faixa de 0,007 a 0,1437 nos estudos consultados.

Por sua vez, estudos experimentais com cultura de trigo apresentaram variao do Fator C de at 3,7 vezes para diferentes preparos do solo (semeadura direta versus arao + duas gradagens no estudo de Bertol et al., 2001) e de pouco mais de 2 vezes entre diferentes estudos com mesmo preparo do solo (escarificao + uma gradagem nos trabalhos de Amaral, 2006 e Bertol et al., 2001). Os valores do fator C para a cultura de trigo variaram de 0,035 a 0,2158 nos estudos consultados no mbito desta reviso.

A cultura do caf apresentou variabilidade relativamente reduzida no estudo de Prochnow et al. (2005), com valores na faixa de 0,0866 a 0,1412. O mesmo pde ser observado para a cultura de aveia, para a qual o estudo de Bertol et al. (2002) apresentou valores entre 0,0372 e 0,0671.

Vale ressaltar tambm o impacto do preparo do solo sobre o fator C, que se apresentou de

forma mais expressiva na cultura de trigo (relao dos Fatores C para semeadura direta / arao + duas gradagens igual a 3,7), seguido de soja (relao de 3,2 entre os Fatores C para os mesmos preparos do solo), milho e aveia (ambos com relao de 1,8 entre os Fatores C para os mesmos preparos do solo). Valores do Fator C para outras culturas e condies de cultivo podem ser observados na Tabela 1, a seguir.

XI

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CONCLUSES Apesar de ser o modelo hidrossedimentolgico mais amplamente utilizado pelo meio tcnico-

cientfico, a Equao Universal de Perda de Solos USLE apresenta imprecises devido sua

natureza emprica, sendo o fator de cobertura vegetal (Fator C) apontado como a principal fonte de incertezas. Estudos cientficos utilizando a equao tm sido muito criteriosos com relao ao

mapeamento da vegetao atravs de sensoriamento remoto (por exemplo VZQUEZ-FERNNDEZ et al., 1996, CHAVES, 2010, SERIO et al., 2008) porm valores de C so geralmente obtidos de tabelas e muitas vezes para tipos de vegetao distintos do observado na prtic, o que pode introduzir erros superiores a 1 ordem magnitude.

Para a Caatinga, observa-se uma variabilidade de at 12 vezes entre os valores mximo e mnimo do Fator C para diferentes condies da vegetao. Mesmo para condies de Caatinga

com descrio semelhante (Caatinga nativa), estudos apresentam valores com diferenas de uma ordem de grandeza. Assim como observado para a Caatinga, diferenas significativas do Fator C foram encontradas tambm para as culturas estudadas por autores distintos, o que se deve em

grande parte, nesse caso, pelos diferentes tratamentos do solo anteriores ao plantio.

Diante do exposto, recomenda-se a realizao de estudos experimentais para determinao do

fator C em todo o territrio nacional e para os diferentes biomas do pas, a fim de diminuir incertezas na utilizao da USLE. Ressalta-se que preciso cautela quando da adoo de valores para o Fator C em aplicaes da USLE e suas variaes, uma vez que as incertezas desse fator podem introduzir erros significativos nas estimativas de perdas de solo.

AGRADECIMENTOS

Ao CNPq pelas bolsas de iniciao cientfica do primeiro e do segundo autores, e ao IFCE pela bolsa de produtividade em pesquisa do terceiro autor.


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Documents

Revisão dos valores do fator de cobertura vegetal da USLE para condições brasileiras