avaliação da eficiência de proteção da cobertura - Unifal-MG

AVALIAÇÃO DA EFICIÊNCIA DE PROTEÇÃO DA COBERTURA
VEGETAL SOBRE O PROCESSO DE ESCOAMENTO SUPERFICIAL
POR MEIO DE PARCELAS EXPERIMENTAIS NA FAZENDA
EXPERIMENTAL DO GLÓRIA (UBERLÂNDIA – MG)
Yasmmin Tadeu Costa
[email protected]
Graduanda em Geografia
Bolsista PIBIC
Universidade Federal de Uberlândia
Anna Carolina Barcelos
[email protected]
Graduanda em Geografia
Universidade Federal de Uberlândia
Sílvio Carlos Rodrigues
[email protected]
Prof. Dr. em Geografia
Universidade Federal de Uberlândia
RESUMO
A ação erosiva resultante do escoamento superficial pode ter como consequência a
formação de sulcos, ravinas e voçorocas a partir do fluxo concentrado de água, o qual
transporta sedimento pela superfície da encosta e, de acordo com sua intensidade,
pode ser responsável pela evolução de áreas degradadas. Assim, tal trabalho se
preocupa em qualificar e quantificar a ação protetora da vegetação ao solo sobre o
escoamento superficial e da produção de sedimento ocasionada pelo mesmo,
contribuindo, por meio do conhecimento de tais processos, para o desenvolvimento de
metodologias para a recuperação de ambientes degradados. Os parâmetros utilizados
para tal análise foram: densidade de vegetação e solo exposto, interpretados pelo
método proposto por Pinese Júnior, Cruz e Rodrigues (2008); produção de sedimento
e escoamento superficial, quantificado por meio de análise de amostras de
águapadronizadas coletadas semanalmente; eprecipitação, identificada a partir de
uma estação pluviométrica instalada próxima a área de estudo. Esta pesquisa foi
realizada a partir da delimitação de duas parcelas experimentais com características
de cobertura vegetal diferenciadas entre gramínea e gramínea com vegetação
arbustiva, compostas por 1m², localizadas na Fazenda Experimental do Glória
(Uberlândia – MG) e analisadas no período de 19 de fevereiro a 02 de abril. Os
resultados mais relevantes mostram que locais que apresentam gramíneas associadas
a vegetação arbustiva se apresentam mais eficientes em relação a proteção do solo
no processo de contenção da erosão referentes ao escoamento superficial.
Palavras-chave: Erosão; Escoamento Superficial; Produção de sedimento.
ABSTRACT
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The erosive action generated by runoff may result in the formation of rill, ravines and
gullies from the concentrate water flow, which carries sediment down the slope and,
according to the intensity, may be responsible for the development of degraded areas.
Therefore, this work is concerned to qualify and quantifythe protective effect of
vegetation to soil runoff and sediment production, that through the knowledge of such
processes, contribute to the development of methodologies for the recovery of
degraded environments. The parameters used for this analysis were: density of
vegetation and exposed soil, interpreted by the proposed methodology of Pinese
Júnior, Cruz e Rodrigues (2008); sediment production and runoff, quantified by
analysis of water samples collected weekly and standardized; and precipitation,
identified from a rainfall station installed near the study area. This research was
conducted by the delimitation two experimental plotswith characteristics of
differentiated vegetation cover by grassy and grassy with shrub, composed of 1m ²,
located at the Fazenda Experimental do Glória (Uberlândia – MG)and analyzed for the
period from February 19 to April 2.The most important results present that the
experimental plots that have grasses associated with shrub vegetation show more
efficient in relation to soil protectionin the process of curbing erosion related to runoff.
Keys-word: Erosion; Runoff; Sedment production.
Eixo de inscrição/Debate: Geomorfologia, Morfotectônica e Dinâmica da Paisagem.
1. INTRODUÇÃO
A degradação do solo por meio de processos erosivos tem sido foco dentro dos
estudos geográficos devido à intensa interferência da ação antrópica a partir de
diferentes usos do solo visando retornos econômicos, aos quais, na maioria das
vezes, não se tem preocupação com o equilíbrio ambiental existente e favorece a
intensificação de processos erosivos e, consequêntemente, o escoamento superficial.
Assim, é de fundamental importância que os estudos que tem como objetivo reverter e
controlar tais processos erosivos se preocupem em “conhecer a dinâmica erosiva,
desde seus primórdios, ou seja, a partir do momento em que as gotas de chuva
começam a bater nos solos.” (GUERRA, A. T., 2012)
Deste modo, sabe-se que o processo de erosão se trata do destacamento de
material particulado, de seu transporte e deposição de sedimentos, que ocorrem a
partir da ação do splash, responsável pela compactação do solo, formação de crostas
e selagem do solo. (GUERRA, 2012) A formação de microrravinas e de feições
erosivas em grande escala ocorrem por meio do escoamento da água na superfície do
lençol em fluxos lineares, que são intensificadas “a partir do momento que as crostas
se formam [...] e dificultam a infiltração da água da chuva” (GUERRA, A. T., 2012), que
podem provocar intensa degradação do solo.
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Como afirma Mafra (2012), o papel da cobertura vegetal, neste contexto, se
refere a proteção do solo, aporte de matéria orgânica e estruturação do mesmo, que
reduz a ação erosiva das gotas da chuva e a intensidade do escoamento superficial,
além de favorecer para que o coeficiente de infiltração se equilibre em relação ao
escoamento. Entretanto, a ação protetora de cada espécie vegetativa se diverge
devido as suas características serem diferenciadas, pois a densidade de vegetação
sobre o solo e o tamanho da copa das árvores se altera em relação ao tipo de
cobertura vegetal.
Sabendo disso, tal trabalho tem como objetivo avaliar e quantificar a ação
protetora de diferentes tipos de cobertura vegetal sobre o processo de escoamento
superficial e produção de sedimento, no período de 19 de fevereiro a 02 de abril. Para
isso, o estudo foi realizado a partir da instalação de duas parcelas experimentais de
mesma declividade com 1m²sobre coberturas vegetais diferentes, sendo: gramínea e
gramínea associada a vegetação arbustiva, localizadas sobre domínio de Cerrado na
Fazenda Experimental do Glória (Uberlândia – MG). Os parâmetros utilizados e
analisados semanalmente foram:
escoamento
superficial total,
produção
de
sedimento, precipitação semanal e densidade de vegetação e solo exposto.
2. OBJETIVOS
A pesquisa em questão tem como principal objetivo ampliar os estudos
relacionados aos processos erosivos com foco no escoamento superficial, visando
contribuir para o conhecimento de tais processos em ambiente de Cerrado e
possibilitando a aplicação de métodos de manejo de áreas degradadas mais efetivas.
Deste modo, tal trabalho procura quantificar e qualificar a função da gramínea e
vegetação arbustiva como cobertura vegetal, em relação a sua proteção contra
processos erosivos, por meio da comparação dos parâmetros: produção de
sedimento, precipitação e valor total de escoamento superficial, para que como
resultado se tenha como levantamento a cobertura vegetal mais eficiente para a
contensão de processos erosivos, principalmente do escoamento superficial, no caso
estudado.
3. METODOLOGIA
A metodologia adotada na realização deste trabalho contou com pesquisas
bibliográficas para a definição de quais parâmetros seriam abordados, além de
encontrar subsídios teóricos para construção do mesmo. Em relação à metodologia
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abordada na pesquisa, utilizou-se dados coletados semanalmente em campo, bem
como análises realizadas em laboratório a respeito dos parâmetros abordados neste
trabalho.
O escoamento superficial total foi quantificado a partir da instalação de
parcelas de 1m², que por meio de uma calha coletora e um recipiente com capacidade
para 30 litros, armazenavam a água derivada do escoamento superficial, a qual era
contabilizada semanalmente. Desta água armazenada, coletava-se 1 litro de água,
após a homogeneização da amostra, para que em laboratório fosse filtrada com o
objetivo de se quantificar a presença de sedimentos em cada parcela, carregados pelo
escoamento superficial. Para a filtragem, os papéis filtros eram pesados em balança
de precisão em temperatura ambiente de 25ºC. A pesagem do papel filtro, tanto antes
como após a filtragem, foi realizada em horários próximos devido a necessidade de
evitar à alteração da pressão atmosférica nos diferentes horários do dia, o que poderia
alterar os resultados, já que são resultados próximos e de alta precisão. O mesmo era
feito após a filtragem, comparando os resultados que eram obtidos a partir da
subtração do peso final do papel filtro pelo peso inicial do mesmo, obteve-seo peso de
sedimento retido em cada amostra.
Para determinar a densidade de cobertura vegetal e solo exposto de cada
parcela, foi adotada a metodologia proposta por Pinese Júnior, Cruz e Rodrigues
(2008), que utiliza o software ENVI 4.3 para quantificar e qualificar a cobertura vegetal
e solo exposto a partir de imagens fotográficas, que neste trabalho foram obtidas
semanalmente em locais padronizados para validar a comparação dos dados
semanais da mesma parcela, bem como dos resultados de densidade vegetativa
comparado aos dados de escoamento superficial total e produção de sedimento. Por
fim, os dados relacionados à precipitação foram obtidos a partir da instalação de uma
estação pluviométrica localizada próxima as parcelas experimentais e tratados em
laboratório, sendo que foram considerados como precipitação semanal.
4. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
O conceito de Barrellaet al (2007 apud TEODORO, V. L. I. et al, 2007) sobre
bacias hidrográficas nos permite compreender a função e atuação do escoamento
superficial sobre a dinâmica ambiental, pois considera que as bacias hidrográficas se
tratam de um conjunto de terras que são drenadas por rios e afluentes e limitadas por
divisores de água que tem a função de determinar o fluxo da água da chuva, que
infiltram no solo, formando nascentes e abastecendo o lençol freático, ou escoam da
superfície da encosta para as partes mais baixas do terreno. Assim, a intensidade do
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escoamento superficial será determinada por fatores como geomorfologia do terreno,
condições climáticas e capacidade protetora da vegetação, quando presente.
As condições climáticas interferem no processo de escoamento superficial e se
tratam do principal fator presente no ciclo ambiental pelo fornecimento da água que
abastece o lençol freático, rios, seus afluentes e oceanos. A água não infiltrada no
processo de precipitação, como já dito, escoa pela vertente, isso ocorre pela
intensidade da chuva, total de precipitação, o momento e a energia cinéticarelacionada
as características de saturação do solo, determinados por sua textura, porosidade e
profundidade que, consequêntemente, influenciam na intensidade dos processos
erosivos (Beltrame, 1994). No caso do estudo em questão, utilizaremos a quantidade
de chuva semanal como parâmetro a ser analisado. A permeabilidade da água no solo
e sua resistência a erosão, que alteram na ocorrência de escoamento superficial sobre
o terreno, estão associados a textura e porosidade do solo, que se definem pela
característica das partículas relacionadas ao tamanho e a agregação das mesmas.
(Silva et al., 2007 apud Bias et al., 2012)
Neste contexto, a cobertura vegetal tem a fundamental função de proteção do
solo frente a ação das gotas da chuva, além de que, por meio de suas raízes, da
estrutura ao solo, o que pode aumentar a sua capacidade de infiltração e reduzir a
intensidade do escoamento superficial e dos processos erosivos decorrentes do
mesmo. Também, mantém a fertilidade e umidade do solo por meio da matéria
orgânica mantida em sua superfície. A copa das árvores atua como interceptora das
gotas da chuva (Galeti, 1987), o que geralmente reduzem a velocidade da gota e
retiram intensidade do efeito splash, responsável por causar a ruptura dos agregados
e selando a superfície do solo que prejudica a infiltração deste. (Guerra, 2012)
A geomorfologia do terreno se faz importante para a intensidade do
escoamento superficial principalmente pela ação da gravidade, pois como afirma Bias,
E. S (et al, 2012) “quanto maior for o declive e o comprimento da rampa, mais
volumosas se tornam as águas e progressivamente maior será a velocidade de
escoamento.” Desta forma, com maior velocidade, o escoamento superficial terá maior
força erosiva, devido a sua maior energia. No caso do estudo em questão, as parcelas
delimitadas possuem a mesma declividade e comprimento de rampa, sendo
respectivamente 15% e 1 metro, a partir disso as comparações entre dois tipos
diferentes de cobertura vegetal será mais eficiente.
Portanto, a área de estudo foi escolhida por estar localizada em ambiente de
Cerrado e pela existência de duas condições de cobertura vegetal presentes em
ambiente e declividade semelhante, o que permite a comparação de dados entre as
duas parcelas experimentais.
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4.1 Área de estudo
As parcelas experimentais estão localizadas na Fazenda Experimental do
Glória (Uberlândia – MG) a uma altitude de 919 metros acima do nível do
mar,inseridas na bacia hidrográfica do Córrego do Glória, afluente da margem direita
do Rio Uberabinha e sub-afluente do rio Araguari. De acordo com Silva (2010), o clima
da região é caracterizado por clima tropical, sendo Aw segundo a classificação de
Köppen. Apresenta invernos seco e verão chuvoso, com temperatura média anual de
22ºC, variando entre médias de 24ºC nos meses de Outubro a Março (meses mais
quentes) e 18ºC nos meses de Junho e Julho (meses mais frios). Em relação a
precipitação, a variação se da entre 1300 mm a 1700 mm.A formação geológica da
região se refere
a Formação Marília, com solos ácidos e pouco férteis do tipo
Latossolo Vermelho com textura argilo-arenosa. (BEZERRA, 2003).
Figura 1: Mapa de localização da área em que as parcelas experimentais se inserem.
As parcelas experimentais se localizam próximas a voçoroca presente na
região, porém, pela distância entre elas, tal ação erosiva não afeta as parcelas de
modo a alterar os resultados. Deste modo, estas parcelas (Figura 1 e 2) possuem 1
m², com 15% de declividade e para que registrasse na coleta de água somente o
escoamento referente a esta porção de solo colocou-se uma chapa galvanizada de 50
cm de altura cobrindo três lados da parcela para isolar tal espaço. Para a coleta da
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água proveniente da precipitação, foi instalada uma calha coletora na parte mais baixa
da parcela, anexada a uma mangueira que finaliza em um galão de 30 litros para
armazenar esta água, tornado possível a coleta e controle de quantidade de
escoamento superficial. A parcela A (Figura 2) possui cobertura vegetal de gramíneas,
enquanto a parcela B (Figura 3) é coberta com gramíneas associada a vegetação
arbustiva.
.
Figura 2: Parcela A, bem drenada com
gramíneas.
Figura 3: Parcela B, mal drenada
com
gramíneas e vegetação
arbustiva.
Fonte: COSTA, Y.T., 2014.
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Os resultados obtidos na parcela A e B a respeito do escoamento superficial,
produção de sedimento e densidade de cobertura vegetal associados com
precipitação apresentam variações que podem ser justificadas pelo tipo de cobertura
vegetal presente nas mesmas, podendo então, estabelecer relações enquanto
eficiência de proteção do solo contra processos erosivos.
Em relação ao escoamento superficial em ambas as parcelas, percebemos
uma variação comum de maneira geral, que segue em relação à quantidade de
precipitação semanal. Entretanto, a diferença se da de acordo com a distribuição da
precipitação ao longo da semana. Em situações de eventos chuvosos bem
distribuídos, comparando os gráficos 1 e 2, se vê maior porcentagem de perda de solo
na parcela A, coberta por gramínea. Na primeira semana de análise (12 a 19/02), por
exemplo, onde a precipitação ocorreu de maneira bem distribuída, a parcela A
quantificou 6,75% de perda de água, enquanto a parcela B apresentou 4,89% de água
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durante a semana, em que se obteve 42,9 mm de chuva. Desta forma, a parcela B,
coberta por vegetação arbustiva associada à gramínea gerou menor escoamento
superficial se comparada a parcela A durante o período analisado.
Porém, em situações de chuvas mal distribuídas semanalmente, vistos nas
semanas de 05 a 12/03 e 26 a 02/04, a parcela A gerou menor quantidade de
escoamento superficial que a parcela B. No primeiro caso de precipitação concentrada
em pouco espaço de tempo a precipitação total semanal foi de 30,1 mm, sendo que
15,4 mm precipitaram no intervalo de 3 horas e 10 minutos, e neste caso a perda de
água quantificada na parcela B foi 1,16% maior que na parcela A. No segundo caso, a
precipitação semanal totalizou em 63,11 mm de chuva, sendo que 17,5 mm desta
precipitou em 50 minutos, sendo o evento chuvoso de maior concentração
presenciado no período de estudo. Neste caso, a parcela A obteve 5,38% de perda de
água, enquanto a parcela B obteve 7,92 % de perda de água. Portanto, concluímos
que a gramínea se mostra mais eficiente em relação a proteção do solo frente ao
escoamento superficial quando comparado com a vegetação arbustiva associada a
gramínea em casos de precipitação mal distribuída.
Na semana de 19 a 26/02, a parcela A obteve sua maior perda de água em
relação às outras semanas, sendo que a precipitação total semanal foi de 2,1 mm,
distante do maior valor de precipitação visto no período de análise. Tal caso pode ser
justificado pelo fato de que tal parcela se encontra em área mal drenada, o que faz
com que a sua capacidade de infiltração seja menor, principalmente em casos de
chuvas bem distribuídas e longas. Além disso, como se pode ver no gráfico 3, a
densidade de cobertura vegetal de tal parcela, nesta semana, obteve seu menor valor,
46,175%, devido a pouca precipitação disponibilizada na semana. Assim, a perda de
água chegando a 11,9% em situação de pouca precipitação se deve ao fato de não
haver grande porcentagem de vegetação atuando na proteção do solo e estar sobre
um solo mal drenado, que facilita a ocorrência de escoamento superficial.
A produção de sedimento em ambas as parcelas acompanham o padrão visto
no escoamento superficial, sendo que a parcela A mostrou maior perda de solo que a
parcela B. Contudo, também houve eventos em que não se seguiu tal comportamento.
Estes casos se relacionam também com eventos chuvosos mal distribuídos,
principalmente com a intensidade da chuva, responsável pela erosividade do efeito
splash. Consideramos nestas situações que, ao mesmo tempo em que a cobertura
vegetal protege o solo contra as gotas da chuva, suas folhas podem concentrar as
gotas e aumentar a capacidade erosiva destas, justificando o fato de que na semana
de 05 a 12/03, onde a chuva ocorreu de forma mal distribuída como já falado, a perda
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de solo da parcela B foi de 0,0205 g/L, enquanto a parcela A teve 0,0149 g/L de perda
de solo, por exemplo.
Gráfico 1: Escoamento superficial, Produção Gráfico 2: Escoamento superficial, Produção
de sedimento e precipitação - Parcela B.
de sedimento e precipitação - Parcela A.
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Org. COSTA, Y. T., 2014
A densidade de cobertura vegetal e sua variação ao longo do período de
análise se relacionam e justificam alguns acontecimentos referentes ao escoamento
superficial e produção de sedimento. É importante comentar que os dados de
densidade de cobertura vegetal se limitam a semana de 19 a 26/03, devido ao fato de
que a coleta de dados da semana de 26 a 02/04 ocorreu sobre intensa condição de
chuva, o que não permitiu a coleta de imagens por meio de câmera fotográfica.
Primeiramente, em relação à variação dos dados de cobertura vegetal,
percebe-se que a vegetação arbustiva apresenta maior estabilidade ao longo do
período, em diversas condições de precipitação semanal, em comparação com a
gramínea. A variação dos resultados de cobertura vegetal durante o período de
análise, visto no gráfico 3, na parcela B foi de 9,996%, já na parcela A a variação foi
de 42,693%. Considerando a variação de precipitação que ocorreu da semana de 12 a
19/02 (42,9 mm de precipitação) para a semana de 19 – 26/02 (2,1 mm de
precipitação), a gramínea se mostrou mais sensível a alteração climática em relação à
vegetação arbustiva, pois enquanto a gramínea teve variação de sua cobertura vegetal
em 24,982% neste período, a vegetação arbustiva variou em apenas 4,091%.
Deste modo, os dados mostram que a densidade de cobertura vegetal está
diretamente relacionada com a quantidade de precipitação semanal, principalmente
quando o nível de precipitação é baixo, influenciando de forma direta na diminuição de
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cobertura vegetal. Entretanto, em alguns casos, a variação da cobertura vegetal não
se relaciona diretamente com a variação da precipitação, como no caso visto na
parcela A na semana de 19 a 26/02, em que a densidade de cobertura vegetal nesta
parcela alcançou o seu menor resultado frente a uma baixa quantidade de
precipitação, não sendo o menor valor quantificado no período analisado. Podemos
relacionar tal situação com um período de adaptação da parcela à alterações feitas no
ambiente, não representando seu comportamento natural.
Gráfico 3: Variação da cobertura vegetal e Precipitação nas parcelas A e B.
Org. COSTA, Y. T., 2014
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Com base nos resultados obtidos das duas parcelas A (Gramínea) e B
(Vegetação arbustiva associada a gramínea) no período de sete semanas a respeito
do escoamento superficial total semanal, da produção de sedimento, densidade de
cobertura vegetal e precipitação, concluiu-se que a vegetação arbustiva quando em
consorciação com a gramínea em situações de precipitação bem distribuídas, se
mostra mais eficiente em relação a proteção do solo contra processos erosivos.
Entretanto, a gramínea, representada na parcela A (mal drenada), em situações de
precipitação mal distribuídas, ou seja, em grande quantidade por menor espaço de
tempo, obteve melhor comportamento de proteção do solo se comparado com a
parcela B, em uma análise geral.
Como o ambiente do cerrado apresenta duas estações bem definidas, sendo
uma com grande possibilidade de ocorrência de chuvas torrenciais, consideramos a
gramínea eficiente para a proteção do solo, principalmente pelo fato de possuir maior
dispersão de vegetação próxima ao solo, além de conter sistema radicular fasciculado
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que dá maior sustentação ao solo em sua superfície e contribui para a drenagem do
mesmo. Entretanto, a interferência das alterações climáticas referentes a quantidade
de precipitação em gramíneas é maior, e em vegetação arbustiva é menor, se
mostrando mais estável.
Portanto, a partir dos dados obtidos nesta pesquisa, consideramos que a
associação da vegetação arbustiva e da gramínea são mais favoráveis para a
proteção do solo frente as ações erosivas do escoamento superficial. Mas também
concluímos que seriam necessárias pesquisas mais aprofundadas a respeito das
características dos tipos de vegetação estudados aqui, bem como características
químicas e físicas do solo, sendo o próximo foco de estudo para a continuação desta
pesquisa.
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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