monitoramento da variação de disponibilidade de água - Unifal-MG

MONITORAMENTO DA VARIAÇÃO DE DISPONIBILIDADE DE ÁGUA
SUBSUPERFICIAL COM A UTILIZAÇÃO DE ESTAÇÕES
TENSIOMÉTRICAS
Iron Ferreira de Andrade
[email protected]
Geógrafo, Mestrando em Geografia, bolsista CAPES, Universidade Federal de Uberlândia –
UFU/IG
Isabele de Oliveira Carvalho
[email protected]
Graduação em Geografia, Universidade Federal de Uberlândia – UFU/IG
Silvio Carlos Rodrigues
[email protected]
Geógrafo, Prof. Dr. Universidade Federal de Uberlândia – UFU/IG
Resumo
O objetivo deste estudo é a analise do comportamento da água no solo a partir de
dados tensiométricos obtidos em um determinado período anual, de maio de 2012 a
setembro de 2013 na Fazenda Experimental do Glória, localizada em Uberlândia,
Minas Gerais. Duas parcelas foram instaladas em áreas que possuem condições
distintas quanto à cobertura vegetal em uma vertente no ambiente de Cerrado. Foram
instaladas duas estações tensiométricas para obtenção de resultados, sendo uma
parcela denominada T2 (Cabeceira) e a outra T3 (Mato), com sensores que variam de
20, 40, 60, 80, 100 e 120 cm de profundidade. O equipamento utilizado na pesquisa é
uma unidade de monitoramento de umidade do solo, composto por um datalogger e
tensiômetros que registram a tensão da água no solo, sendo quanto maior a tensão,
menor a disponibilidade de água no mesmo. O modo comparativo de como se dão os
processos de infiltração e permanência da água no solo correspondente às parcelas é
o que procuramos expor no trabalho, destacando ainda as variações dessas
condições da água durante o período chuvoso e seco, e também outros fatores que
ISBN: 978-85-99907-05-4
I Simpósio Mineiro de Geografia – Alfenas 26 a 30 de maio de 2014
172
influenciam na dinâmica da infiltração e permanência da água no solo da área de
estudo. A partir dos resultados da análise nota-se que a parcela T2 com a área de solo
exposto sofre mais interferência com as variações de temperatura e umidade do que a
parcela T2, com a área coberta por vegetação, a profundidade dos sensores também
mostrou variações distintas ao longo do ano.
Palavras chave: Tensiometria; Cobertura vegetal; Umidade do solo.
Abstract
The objective of this study is the analysis of the water behavior on the soil from
tensiometric data obtained in a determined period of the year, between May 2012 and
September 2013 at Fazenda Experimental do Glória (Glória Experimental Farm), in
Uberlandia, Minas Gerais. Two plots were installed in areas with distinct vegetative
coverage in a slope of Cerrado. Two tensiometric stations have been installed to obtain
results, one plot has been denominated T2 (Head/bedside) and the other T3 (bush),
with sensors at detection limits of 20, 40, 60, 80, 100 and 120 cm deep. The equipment
utilized in the research is a unit of soil moisture measurement, consisting of a
tensionmetric datalogger that register the water tension in the soil, where the greater
the tension, the lesser the water available in it. The comparative method of how the
infiltration process happens and the water permanence in the soil matching the plots, is
what we are looking to expose in this work. It Highlights the fluctuations of these water
conditions during the dry and the wet season, as well as other factors that affect the
dynamics of the infiltration and permanence of the water in the soil being studied. From
the analysis, the results notices that the T2 plot, with the exposed soil area, suffers
greater interference with the variations of temperature and moisture than the T2 plot
with the vegetable coverage. The depth of the sensors also showed variations along
the year.
Keywords: Tensiometric; Vegetative Coverage; Soil Moisture.
EIXO 1 - Geomorfologia, Morfotectônica e Dinâmica da Paisagem
1. Introdução
ISBN: 978-85-99907-05-4
I Simpósio Mineiro de Geografia – Alfenas 26 a 30 de maio de 2014
173
As variações de umidade e temperatura no solo ocorrem a partir de condicionantes
que facilitam a infiltração da água e permanência da mesma, como o clima, a
composição física e mineralógica do solo e a cobertura vegetal disponível no local. O
modo comparativo de como a tensão e a temperatura exercida no solo comporta-se
diante dos períodos secos e chuvosos é o objeto de análise do estudo em questão.
Para a obtenção de resultados da análise, é necessário que se compreenda a
dinâmica externa e interna da água no solo e também a forma como propriedades
físicas do solo, o clima, a tensão que a água é retirada do solo, o sistema radicular da
vegetação, macro e micro fauna e tipos de uso do solo interferem na região estudada.
O estudo em questão possui o objetivo de contribuir para a compreensão de como se
dá a disponibilidade hídrica subsuperficial em um terreno como o da Fazenda do
Glória, que é de fácil erodibilidade e que sofre alterações distintas em determinadas
áreas devido à dinâmica externa e interna do solo.
‘’O inadequado uso do solo na área da Fazenda Experimental do Glória (uso intensivo
agrícola e pastoril), vem ocasionando uma série de processos erosivos superficiais e
subsuperficiais’’ (ALVES, 2002; SILVA, 2005; GARBIN JR, 2006; PINESE JR, 2006).
Foram adotados parâmetros específicos para o desenvolvimento do trabalho, sendo
esses:
o
monitoramento
de
dados
da
medida
de
pluviosidade,
a
tensão/umidadetemperatura do solo e a cobertura vegetal disponível durante os
meses de maio de 2012 a setembro de 2013, que desta forma puderam correlacionar
períodos secos e chuvosos.
2. Pressupostos Teóricos
2.1 Fundamentação Teórica
“A infiltração e o movimento de água do solo desempenham um papel fundamental no
escoamento superficial, na recarga do lençol freático, na evapotranspiração e na
erosão do solo” (MAIDMENT, 1993 apud FORMIGA et al, 2012). Existem vários
fatores que interferem na disponibilidade de umidade subsuperficial, dentre eles o
clima, o índice de pluviosidade, a cobertura vegetal disponível na área e os
componentes físicos e mineralógicos do solo. A infiltração da água se dá através da
absorção da mesma ao entrar em contato com o solo e a permanência dessa umidade
dependerá de fatores citados anteriormente. A textura do solo pode ser uma das
várias particularidades que alteram a dinâmica dos processos de infiltração e
movimentação da água no solo em áreas distintas.
ISBN: 978-85-99907-05-4
I Simpósio Mineiro de Geografia – Alfenas 26 a 30 de maio de 2014
174
Segundo as considerações de Pinto et al (1976)
a evaporação na camada mais
superficial do solo depende:
Do tipo de solo e do seu grau de umidade. Em solos arenosos saturados, a intensidade
da evaporação pode ser superior à da superfície das águas; em solos argilosos
saturados, pode-se reduzir a 75% daquele valor; se o solo é alimentado pelo lençol
freático por capilaridade, a intensidade de evaporação é menor (PINTO, et al, 1976, p
58).
175
Entende-se assim que em solos de textura arenosa há falta da umidade, que é
motivada pelo aumento rápido da pressão e consequentemente a perca da
capacidade de armazenamento de umidade devido ao grande espaçamento (poros)
entre os grãos. Já em solos de textura argilosa a umidade é retida mais facilmente
devido à maior quantidade de poros com pequenas dimensões o que causa uma
dificuldade de movimentação da água maior se comparado com os solos arenosos.
Outro fator determinante para perda ou armazenamento da água no solo é a cobertura
vegetal disponível, que possuí a característica de proteger o solo da erosividade, ou
seja, a planta ajuda a amortecer o impacto das gotas da chuva no solo, está ai o
princípio do chamado Efeito Splash e também do escoamento superficial que por
ventura faz o solo perder propriedades importantes. A cobertura vegetal desempenha
“uma dupla ação na cobertura do solo: proteção e incorporação progressiva da matéria
orgânica” (Medrado & Costa, 1990 apud, RIGHI, et al, 2005).
Além disso, a cobertura vegetal pode oferecer benefícios como fornecimento de
matéria orgânica (serrapilheira), o que nutre o solo e o deixa mais resistente e também
o sombreamento, que protege o solo e a micro fauna presente dos raios solares e
proporciona variações na temperatura menores, já que o aumento da temperatura no
solo prejudica o desenvolvimento radicular e contribui para quantidades maiores de
perdas de água nas camadas superficiais do solo.
Pinto et al, (1976) em relação a cobertura vegetal, considera que:
Ela atenua ou elimina a ação da compactação ocasionada pelo efeito splash e permite
o estabelecimento de uma camada orgânica em decomposição que favorece a
atividade escavadora de insetos e animais. A cobertura vegetal densa favorece a
infiltração, pois dificulta o escoamento superficial das águas. Cessada a chuva, retira a
umidade do solo, através das suas raízes, possibilitando maiores valores da
capacidade de infiltração no início das precipitações (PINTO et al, 1976, p. 48)
ISBN: 978-85-99907-05-4
I Simpósio Mineiro de Geografia – Alfenas 26 a 30 de maio de 2014
Coelho Netto (1985) aponta que o escoamento subsuperficial é predominante em
regiões com maior teor de umidade, devido à vegetação que fornece uma proteção ao
solo contra o impacto direto das gotas de chuva, e juntamente a fauna endopedônica.
No entanto vale ressaltar que a ocorrência do escoamento subsuperficial também se
dá em regiões com climas variados e vegetações não florestadas, onde as
condicionantes
para
o
comportamento
do
fluxo
em
subsuperfície
se
dão
prioritariamente pelas características edificas da área.
176
2.2 Área de Estudo
2.2.1 Caracterização da Área de Estudo
A área de estudo trata-se de uma propriedade da Universidade Federal de Uberlândia,
denominada por Fazenda Experimental do Glória.
Está localizada na bacia hidrográfica do Córrego do Glória (afluente da margem direita
do rio Uberabinha), no município de Uberlândia, Minas Gerais entre as coordenadas
geográficas 18º56’38’’S, 48º11’17’’, 48º13’06’’W.
Possui o clima tropical considerado Aw, segundo a classificação de Köppen, do tipo
Tropical chuvoso, com inverno seco e verão chuvoso, com temperaturas que nos
meses mais quentes (Outubro a Março) atingem 24,7ºC enquanto que nos meses
mais frios (Junho e Julho) atinge 18,8ºC mantendo uma média anual de 22ºC. A
variação anual de pluviosidade é de cerca de 1300 mm a 1700 mm (SILVA, 2010).
Atuam na região as massas de ar advindas do Sul, tais como: Frente Polar Antártica
(FPA) e Mass Polar (MP), Leste (ondas do leste) e Oeste (instabilidade tropical). Está
também sob a influência das Zonas de Convergências do Atlântico Sul (ZCAS) (SILVA
&ASSUNÇÃO, 2004) que influenciam nas estações chuvosa e seca, que duram em
média seis meses cada.
A área está situada no ‘’Domínio dos Planaltos e Chapadas da Bacia Sedimentar do
Paraná, caracterizando-se por apresentar relevo tabular, levemente ondulado’’
(BEZERRA, 2006). Possui afloramento de basalto e localiza-se “em uma área de
contato entre o Grupo Bauru e o Grupo São Bento, onde é possível observar
resquícios de arenitos intercalados por lentes de siltitos e argilitos” (ALVES, 2007).
Os solos são ácidos e pouco férteis do tipo Organosolos, Aluvissolos, Neossololitólico
e Latossolo Vermelho Amarelo.
3. Metodologia
ISBN: 978-85-99907-05-4
I Simpósio Mineiro de Geografia – Alfenas 26 a 30 de maio de 2014
A Fazenda Experimental do Glória, conta com a instalação de três estações
tensiométricas, responsáveis pela captação dos dados da tensão da água no solo
através do Sensor Matricial Granular (GMS) que conta com um Datalogger com
capacidade para oito entradas com sete sensores GMS e um Termômetro. Há também
a Instalação de uma estação pluviométrica, responsável pela captação dos dados de
precipitação ao longo do período anual.
Estes equipamentos fazem parte de uma rede maior de monitoramento que servem
como base do banco de dados das informações utilizadas pelo autor para a confecção
de sua dissertação de mestrado. Para o presente trabalho serão utilizadas apenas
duas estações tensiométricas que são a T2 e T3.
A metodologia utilizada para obtenção dos resultados de tensão e temperatura do solo
em diferentes profundidades que variam entre 20, 40, 60, 80, 100 e 120 cm foi o de
duas estações tensiométricas instaladas na Fazenda experimental do Glória
denominados por Tensiômetro cabeceira (T2), e Tensiômetro Mato (T3). Também foi
utilizado o software Water Graph 3.1 para a visualização dos gráficos e obtenção dos
valores de tensão e temperatura do solo em planilha. Além das informações fornecidas
pelas estações tensiométricas, também foi necessário à análise de dados da estação
pluviométrica (instalada próxima às duas estações tensiométricas), onde através do
Software Specware foram baixados dados de precipitação posteriormente tratados e
tabulados em forma de gráfico e planilha para o desenvolvimento das análises
propostas.
Os locais de instalação destas estações levaram em consideração o tipo de cobertura
vegetal de cada ponto, buscando instalar cada uma em local de cobertura distinta dos
demais, para se ter uma maior variação diretamente ligada ao fator comparativo de
distinção dos pontos.
Nas figuras 1 e 2 abaixo podemos identificar a diferença de cobertura vegetal de uma
estação para outra.
ISBN: 978-85-99907-05-4
I Simpósio Mineiro de Geografia – Alfenas 26 a 30 de maio de 2014
177
178
Figura 1: Estação T2 com pouca
Figura 2: Estação T3 com grande índice de cobertura
cobertura vegetal.
vegetal.
4. Resultados
Os resultados obtidos apresentaram semelhança aos resultados encontrados por
Bezerra (2006, p.63-64) em pesquisas desenvolvidas na mesma região, onde houve
significativa diferença de disponibilidade de água no solo entre as áreas de solo
exposto e as áreas com cobertura vegetal. O referido autor já afirmava que “A
compactação da camada mais superficial do solo pode comprometer a capacidade de
infiltração, interferindo nos dados de potencial matricial.” Esta compactação é mais
comumente encontrada nas áreas de solo exposto e estes efeitos acabam por ser
confirmados em campo com o aumento da pressão tensiométrica, significando uma
diminuição das disponibilidades de água no solo.
A estação T2 está em área de início de regeneração de cerrado, já a estação T3 está
em área de cerrado já em bom estado de regeneração, com grande cobertura de
gramíneas e arbustos.
Gráfico 1: Médias mensais encontradas na estação T-2.
ISBN: 978-85-99907-05-4
I Simpósio Mineiro de Geografia – Alfenas 26 a 30 de maio de 2014
179
Gráfico 2: Médias mensais encontradas na estação T-3.
ISBN: 978-85-99907-05-4
I Simpósio Mineiro de Geografia – Alfenas 26 a 30 de maio de 2014
Os resultados demostraram que nos sensores com profundidades entre 20 a 60
centímetros o ápice de falta de água no solo ocorreu entre meados do mês de agosto
até o início do mês de outubro, quando já foi identificado uma diminuição na pressão
tensiométrica, resultado de uma maior disponibilidade de água no solo.
A estação T-3 dispõe de dois sensores de 60 centímetros, conforme gráfico acima, e
foi possível constatar uma variação nos resultados dos mesmos, o que pode ser
advindo de uma pequena variação de solo nestes locais, ou até mesmo a proximidade
de um dos sensores a raízes de árvores.
Já para os sensores com profundidades de 80 a 120 centímetros o auge de valores de
pressão tensiométrica foram de meados de outubro até o mês de dezembro, conforme
podemos identificar nos gráficos anteriormente apresentados.
5. Conclusão
O monitoramento tensiométrico apresentado no presente trabalho, por si só já
apresenta importantes resultados do comportamento e disponibilidade de água
subsuperficial ao longo de uma vertente com diferentes coberturas vegetais.
O tipo de solo, a cobertura vegetal, inclinação do relevo e as profundidades de cada
sensor influenciam diretamente nos resultados obtidos. Foi comprovado em campo
com os presentes experimentos que a cobertura vegetal influenciou diretamente na
capacidade de retenção de água do solo, sendo que por algumas bibliografias
podemos ainda afirmar a importância da cobertura vegetal para a estabilidade do solo
frente a processos de degradação e até mesmo quanto à evolução de processos
erosivos.
Ademais os dados hora apresentados fizeram parte de um monitoramento maior
desenvolvido na mesma área experimental aqui exposta, para que, com todas as
variáveis monitoradas fosse obtido o entendimento do funcionamento, disponibilidade
e distribuição das águas subsuperficiais na vertente estudada, o que foi utilizado para
a confecção da dissertação do autor.
Espera-se com o presente trabalho contribuir para as pesquisas desta natureza, e
instigar novos pesquisadores do tema a um debate que contribua cada vez mais com
a evolução da pesquisa geográfica.
6. Agradecimentos
ISBN: 978-85-99907-05-4
I Simpósio Mineiro de Geografia – Alfenas 26 a 30 de maio de 2014
180
Agradecemos a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais –
FAPEMIG, pelo apoio para a participação no I Simpósio Mineiro de Geografia.
Agradecemos também à CAPES pela concessão da bolsa de pesquisa ao autor.
7. Referências Bibliográficas
ALVES, R.R.,ALVES,R.R.,RODRIGUES,S.C. Impactos ambientais e processos
erosivos em microbacia hidrográfia no município de Uberlândia. In: Anais do IV
Simpósio Nacional de Gomorfologia – Geomorfologia: interfaces, aplicações e
perspectrivas, São Luís.UFMA, v.1. 2002.
BEZERRA, J. F. R. Avaliação de geotexteis no controle da erosão superficial a partir
de uma estação experimental, Fazenda do Glória – MG. 2006. 118 f. Dissertação
(Mestrado em Geografia e Gestão do Território) Instituto de Geografia, Universidade
Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2006.
COELHO NETTO, A. L. Surface Hydrology and Soil Erosion in a Tropical
Mountainous Rainforest Drainege Basin, Rio de Janeiro. Belgium, 1985. 181p.
(PhD Thesis, Katholieke Universiteit Leuven).
FORMIGA, K. T. M. et al. A infiltração e o escoamento superficial. In:_____. Tópicos
sobre infiltração: teoria e prática aplicadas a solos tropicais. Brasília: [s.n.], 2012. cap.
6, 101-116.
GARBIN JR., E.; PINESE J.R., J.F. & RODRIGUES, S.C. – Análise da variação da
umidade em diferentes tipologias de uso da terra através do uso de parcelas de
erosão. Fazenda Experimental do Glória – Uberlândia – MG. VI Simpósio Nacional de
Geomorfologia |Conferência Regional de Geomorfologia. Goiânia, 2006.
PINTO, N.L.S. et al., Hidrologia Básica, Edgar Blücher, São Paulo, 1976.
SILVA, E.M. & ASSUNÇÃO. W.L. O clima da cidade de Uberlândia – MG. In
Sociedade e Natureza, Volume 16, N. 30, 2004.
ISBN: 978-85-99907-05-4
I Simpósio Mineiro de Geografia – Alfenas 26 a 30 de maio de 2014
181
SILVA, A. H. de. Medidas físicas e biológicas com potencial para uso em recuperação
de voçoroca no município de Uberlândia – MG. 2010. 136 f. Dissertação (Mestrado em
Geografia e Gestão do Território) Instituto de Geografia, Universidade Federal de
Uberlândia, Uberlândia 2010.
Righi, C. A. et al. Variação diária da temperatura do solo em um system a agroflorestal
de cafeeiro (Coffeaarabica L.) com seringueiras (Havea brasiliensis Müell. Arg.). In:
Simpósio de Pesquisa dos Cafés do Brasil (4.: Londrina, PR : 205). Anais. Brasília,
D.F.: Embrapa – Café, 2005. (1 CD-ROM), 5p.
ISBN: 978-85-99907-05-4
I Simpósio Mineiro de Geografia – Alfenas 26 a 30 de maio de 2014
182