erosão dos solos e sua relaçao com incêndios silvestres - Unifal-MG

EROSÃO DOS SOLOS E SUA RELAÇAO COM INCÊNDIOS
SILVESTRES SAZONAIS NA APA SERRA SÃO JOSÉ, REGIÃO DE
SÃO JOÃO DEL-REI, MG: ANÁLISE PRELIMINAR
Thais Ferreira Resende¹; Múcio do Amaral Figueiredo²; André Batista de
Negreiros²; Leonardo Cristian Rocha²
([email protected]; [email protected];
[email protected]; [email protected])
¹ Graduanda em Geografia-Bacharelado e bolsista PIBIC - CNPq
² Docentes do Departamento de Geociências
Universidade Federal de São João del-Rei
RESUMO: A Serra de São José compõe uma área de proteção ambiental (APA)
integrante da mesorregião Campo das Vertentes, em Minas Gerais, região de São
João del-Rei, compreendendo parte essencial para o patrimônio natural da região.
Hoje, a vegetação da Serra São José é compreendida pelos recorrentes incêndios,
registrados sazonalmente. A conservação da Serra São José é de grande importância,
pois figura como importante manancial hídrico da região, além de ser uma reserva
ecológica de vida silvestre. Após os incêndios silvestres, processos hidrológicos, tais
como a erosão e o escoamento em encostas podem mudar de forma significativa.
Muitos estudos têm demonstrado que este processo pode inibir a infiltração do solo e
comprovam o aumento da taxa de escoamento e da intensificação das fases iniciais
do processo erosivo após a ocorrência de queimadas. Diante aos motivos expostos,
este trabalho propõe monitorar e quantificar processos iniciais de erosão por
salpicamento (splash erosion) e erosão laminar ou em lençol (sheet erosion) em uma
vertente experimental na APA Serra São José, na Serra de mesmo nome. Para isso,
foram instalados sítios experimentais em uma porção recentemente queimada do
flanco norte-nordeste da serra, utilizando-se pinos de erosão e bandejas de
salpicamento (splash cups). Espera-se que, com a coleta de resultados, dados
referentes à remobilização de partículas da superfície do solo sob influência dos
processos erosivos citados, possam ser obtidos, contribuindo, assim, para um melhor
entendimento sobre o tema ora discutido.
Palavras-chave: erosão laminar; erosão por salpicamento; incêndios silvestres.
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Eixo temático: EIXO 1 – Geomorfologia, Morfotectônica e Dinâmica da Paisagem.
ABSTRACT: The São José Ridge composes a protected area member of the
mesoregion Campo das Vertentes, in Minas Gerais State, Brazil, region of São João
del-Rei, comprising an essential part of the natural heritage of the region. Nowadays,
the vegetation of the São José Ridge is compromised by recurrent fires, seasonally
recorded. The conservation of the São José Ridge has great importance because it
represents important water spring in the region, also being an ecological reserve of
wildlife. After the wildfires, hydrological processes such as runoff and erosion on slopes
may change significantly. Many studies have shown that this process can inhibit the
infiltration of soil and show the increase in flow rate and intensification of the initial
stages of the erosion process after the occurrence of wildfires. Presented the above
reasons, this paper proposes to monitor and quantify initial erosive processes by
splash and sheet erosion in an experimental site in São José Environmental Protection
Area, in the same name ridge. For this, experimental sites were installed in a recently
burned portion of the north-northeast flank of the ridge, using pin erosion and splash
cups. It is expected that, with the collection of results, data regarding the remobilization
of particles from the soil surface under the influence of previously exposed erosive
processes, can be obtained, thereby contributing to a better understanding of the topic
discussed herein.
Keywords: sheet erosion; splash erosion; wildfires.
1. Introdução
A Serra de São José compõe uma área de proteção ambiental (APA)
homônima, com 4.800ha e abrange parte dos municípios de Tiradentes, Santa Cruz de
Minas, São João del-Rei, Coronel Xavier Chaves e Prados, na microrregião
geoeconômica de São João del-Rei, integrante da mesorregião Campo das Vertentes,
em Minas Gerais (Fig, 1). Nesta APA, identificada como uma unidade de conservação
existe, além do patrimônio natural destacável pela presença de biodiversidade peculiar
e várias espécies endêmicas, formas de relevo exuberantes, nascentes e cabeceiras
de drenagem (geodiversidade), vegetação com espécies de Mata Atlântica, Cerrado e
Campo Rupestre, contando ainda diversos referenciais do patrimônio histórico-cultural
(SANTOS FILHO, 2001; VALE, 2003). Além disso, há presença secular da população
rural local residente nas redondezas - que vive da agricultura e pecuária de
subsistência, que acompanha sazonalmente as ocorrências de incêndios na APA,
principalmente no período de maiores estiagens (julho a setembro). Os incêndios
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sazonais podem estar associados ao aumento dos processos erosivos iniciais, além
de movimentos de massa.
Segundo informações do Instituto Estadual de Florestas de Minas Gerais
(IEF/MG), a área foi intensamente explorada nos séculos XVIII e XIX, principalmente
devido à presença de ouro em seus limites, abundantemente extraído da região. Ao
esgotarem-se estas reservas minerais, a vegetação conseguiu recompor-se
parcialmente. Ainda hoje, o conjunto vegetacional da Serra São José é ameaçado pela
expansão urbana, desmatamento para implantação de pastagem e os recorrentes
incêndios. Entre outros incêndios, o IEF/MG registrou, em setembro de 2012, uma
ocorrência com duração de três dias, cujo polígono atingido totalizou cerca de 480 ha,
ocasionando em perdas significativas na fauna e flora da área afetada; para contê-lo,
foram utilizados aproximadamente 260.000 litros de água em lançamentos aéreos. Em
2013/2014, incêndios em menores proporções foram registrados, afetando áreas
restritas, porém significativas, tal qual a área sobre investigação inicial deste trabalho.
A conversão e/ou restauração da vegetação natural contribui grandemente na
prevenção de processos erosivos do solo e mudança eco-ambiental (FENLI et al,
Figura 1: Localização da Serra de São José e APA homônima.
2002). Além dos processos de origem abiótica, a ação biológica, a partir de plantas,
possui dupla função: através das raízes, estas não só dificultam o deslocamento de
partículas, mas também aumentam a permeabilidade do solo, intensificando as ações
bioquímicas; e como obstáculo ao escoamento superficial. MORGAN (2005) cita que a
vegetação atua como uma camada protetora ou amortecedor entre a atmosfera e o
solo. Ainda segundo o autor, os componentes acima do solo, tais como folhas e
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caules, absorvem parte da energia das gotas de chuva e do vento, fazendo com que
menos energia seja dirigida ao solo, enquanto os componentes abaixo do solo,
compreendendo o sistema radicular, contribuem para a resistência mecânica do solo.
Em áreas frequentemente atingidas por incêndios, requer-se certo período de
tempo para que a vegetação se recomponha. Este processo é denominado sucessão
ecológica. Após a ocorrência de queimadas, inicia-se um novo processo de acúmulo
de biomassa que, somado às condições climáticas favoráveis, entre outros fatores,
age como combustível, tornando quase inevitável a ocorrência de incêndios
(Gonçalves et al. 2007). Segundo ONDA et al. (2006, apud DeBano et al., 1967;
DeBano and Letey, 1969; Wells et al., 1979; Wohlgemuth et al., 2001), depois de um
incêndio florestal, processos hidrológicos, tais como a erosão e o escoamento em
encostas podem mudar de forma significativa, pois o calor produzido pelo incêndio faz
com que os compostos orgânicos evaporem, resfriem e precipitem para formar um
revestimento hidrófobo sobre as partículas do subsolo. Os autores citam que muitos
estudos têm demonstrado que este processo pode inibir a infiltração do solo, principal
razão para o aumento do escoamento superficial e da erosão, e comprovam o
aumento da taxa de escoamento após a ocorrência de queimadas. Guerra (1990) cita
que Verhaegen (1984) encontrou uma alta correlação negativa entre a estabilidade
dos agregados e a erosão causada pelo salpicamento e pelo escoamento superficial.
A explicação dada para esta relação é a capacidade de infiltração mais alta e a maior
resistência dos agregados em solos estáveis.
À medida que o teor de agregados diminui a erosão por
salpicamento aumenta, e a ruptura dos agregados irá aumentar a
formação de crostas no solo, que poderá fazer aumentar as taxas de
"runoff". Isto produzirá mais erosão, onde as partículas são removidas
das áreas situadas entre as ravinas (inter-rill area) sendo
transportadas para dentro das ravinas. O acréscimo do teor de
matéria orgânica pode também levar a um aumento da densidade
aparente do solo, que dificultará a infiltração de água no solo. O
escoamento superficial poderá então aumentar, resultando em
maiores taxas de erosão (GUERRA, 1990, p. 44).
DeBano et al. (1967) sugerem que a cinza e o solo acima da camada
hidrofóbica são saturados, o que, somado à precipitação, irá resultar em escoamento
superficial. Outros pesquisadores relatam ainda que o impacto gerado pelas gotas de
chuva é mais eficaz em solos hidrofóbicos do que em solos “molháveis” semelhantes.
Isto porque a afinidade entre a superfície do solo e a água faz com que o solo seja
selado e compactado durante um evento de precipitação, o que aumenta a sua
resistência a salpicos. Portanto, forte hidrofobicidade nas encostas com queimadas de
alta gravidade deve afetar drasticamente tanto a taxa de infiltração quanto a produção
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de sedimentos. Entretanto, Onda et al. (2006) citam que poucos estudos têm
mensurado a taxa de erosão de áreas incendiadas após a ocorrência dos mesmos, o
que pode trazer aumento significativo nos resultados. No entanto, poucos dados de
campo estabelecem a relação entre a evolução da superfície do solo e do escoamento
superficial após um incêndio florestal, apesar da importância de compreender-se os
processos pós-incêndio para avaliar o risco de inundações, erosão e de fluxos de
detritos (ONDA, 2006 apud CANNON et al., 2001).
2. Importância do estudo do tema
Diante do exposto acima, é possível afirmar que o estudo do tema tem grande
apelo social, no âmbito da Lei 12.651, de 25 de maio de 2012, referente ao Código
Florestal, onde no Art.3º, alínea IX, coloca-se como interesse social: a) as atividades
imprescindíveis à proteção da integridade da vegetação nativa, tais como prevenção,
combate e controle do fogo, controle da erosão, erradicação de invasoras e proteção
de plantios com espécies nativas. Além desse aspecto, esta Lei atende, entre outros
princípios: V - fomento à pesquisa científica e tecnológica na busca da inovação
para o uso sustentável do solo e da água, a recuperação e a preservação das
florestas e demais formas de vegetação nativa.
Além disso, destaca-se neste trabalho a importância de se estudar e monitorar
os processos erosivos em seu estágio inicial, como é o caso da erosão laminar (sheet
erosion) e da erosão por salpicamento (splash erosion), prevenindo que futuramente
resulte em danos irreversíveis ao solo, bem como compreender sua aplicabilidade a
áreas degradadas por incêndios.
3. Materiais e métodos
Inicialmente, foi feita uma análise cartográfica para a delimitação preliminar de
possíveis áreas de estabelecimento de sítios experimentais e reconhecimento in loco
das mesmas.
Para a quantificação dos processos erosivos em questão, estão sendo
adotadas duas técnicas, de monitoramento e experimento, respectivamente:
Pinos de erosão: trata-se uma técnica simples, eficaz e de baixo custo de se monitorar
o processo erosivo, relacionado, nesse caso, ao escoamento superficial difuso, que
provoca erosão em lençol (sheet erosion). Vários autores propõem diferentes formas
de se monitorar esse processo, mas, destaca-se aqui as técnicas sugeridas por De
Ploey & Gabriels (1980), Morgan (1986, 2005) e Guerra (1996, 2002, 2005). Assim,
basta escolher uma encosta (de preferência sem cobertura vegetal ou com cobertura
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rasteira) e cravar no solo os pinos numerados, preferencialmente metálicos ou
mesmos pregos de construção civil (Fig. 2a).
Os pontos devem ser plotados num diagrama, para que se saiba exatamente a
sua distribuição espacial (Fig. 2b). O monitoramento dos pinos de erosão consiste em
voltar à área de estudo frequentemente e medir o quanto o pino está ficando exposto
em relação ao solo (medidas em milímetros). Esses pinos devem estar enterrados no
solo a 10 cm ou mais, de preferência em encostas onde não haja passagem de
animais e pessoas, ou então, a área deve ser cercada para que não haja nenhum tipo
(a)
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(b)
Figura 2: (a) perfil esquemático de um pino de erosão e, (b) design esquemático em planta do sítio experimental
(GUERRA, 2002).
de perturbação. Após um tempo determinado (de meses a anos), é possível verificar a
taxa
de
rebaixamento
do
solo
pela
medida
do
aumento
da
exposição dos pinos instalados e monitorados (pelo menos 50 pinos numa porção da
encosta é aconselhável). Além do rebaixamento, se a densidade aparente do solo for
determinada, é possível estimar com um razoável grau de precisão a perda de solo,
em toneladas por hectare.
Bandejas de salpicamento (splash cups): são instrumentos construídos em PVC ou
qualquer outro material (para este trabalho, os instrumentos
(b) foram confeccionados em
placas metálicas de zinco, uma vez que no caso da utilização do PVC o material
poderia ser destruído pela eventual ocorrência de novos incêndios no local), usados
para medir a erosão por salpicamento (splash erosion). Existe uma série de tipos de
equipamentos para esse fim. Neste trabalho, optou-se por utilizar o modelo proposto
por Morgan (1986, 2005). O equipamento consiste em um cilindro com 30 cm de
diâmetro e 10 cm de altura, dividido ao meio por duas pequenas placas (Fig. 2a). No
centro desse cilindro é colocado um outro cilindro, com 10 cm de diâmetro e 2,5 cm de
altura, que é enterrado parcialmente no solo. A parte de baixo do cilindro maior é
totalmente fechada com outra placa, enquanto o cilindro central é vazado para que o
solo preencha esse espaço. A bandeja de salpicamento é enterrada no terreno, e a
parte central fica totalmente preenchida com solo (Fig. 2b). Uma parte do instrumento
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(a)
(b)
Figura 2: (a) desenho esquemático da bandeja de salpicamento (MORGAN, 2005), e (b) imagem de uma bandeja
instalada na área de estudo.
fica voltada para o topo da encosta e a outra fica voltada para a base da encosta.
Após cada evento chuvoso, é coletado, em cada um dos compartimentos do
instrumento, o solo que foi salpicado para cima e para baixo da encosta. Somando-se
o total de solo salpicado de cada compartimento tem-se o total de solo que sofreu
salpicamento, mas se for subtraído o total de solo do compartimento da parte de baixo
pelo da parte de cima tem-se a erosão por salpicamento (splash erosion). Sabendo-se
a área do cilindro menor (10 cm de diâmetro), preenchido pelo solo, é possível
extrapolar o valor de solo erodido por salpicamento para uma área de 1 ha, por
exemplo. Isso, se for instaladas outras bandejas em uma mesma encosta.
Desta forma, para o presente trabalho, foram instalados três sítios
experimentais para monitoramento da erosão do solo nas modalidades erosão por
salpicamento (splash erosion) e erosão laminar ou em lençol (sheet erosion), por
serem duas das principais manifestações erosivas pós-incêndios, em uma vertente
selecionada no flanco norte-noroeste da Serra São José. Em cada sítio, foram
instalados nove pinos metálicos e uma bandeja de salpicamento (Fig. 3) nos
segmentos de alta, média e baixa vertente de uma vertente submetida a incêndio nos
primeiros dias de 2014, segundo informações de servidores do escritório local do
IEF/MG na APA Serra São José.
A área escolhida para o experimentos situa-se sobre rochas quartzíticas da
Megassequência São João Del Rei (RIBEIRO, et al, 2003), com vegetação rasteira
(extrato gramíneo e herbáceo) e arbustiva espaçada. A superfície do solo no
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Figura 3: Disposição dos pinos de erosão e bandeja de salpicamento (amarela) em um dos sítios experimentais
instalados na área de estudo.
segmento de alta vertente é composta por cobertura detrítica quartzosa, oriunda da
fragmentação de veios de quartzo muito comuns nas adjacências. Isso resulta numa
cobertura
pedológica
pouco
desenvolvida
(Neossolos
Quartzarênicos),
e,
provavelmente, na cobertura vegetal rarefeita ali presente. Associado à ocorrência de
incêndios ocasionais e/ou sazonais, a superfície do solo encontra-se pouco protegida
da ação das gotas de chuva (erosão por salpicamento), bem como da ação do
escoamento hídrico superficial difuso (erosão laminar), resultando, numa análise
preliminar do cenário, no selecionamento de partículas finas, transportadas pelos
processos erosivos aqui investigados. A cobertura detrítica é potencializada pela
acumulação residual dos fragmentos quartzosos, pois, os referidos processos erosivos
não têm capacidade para transportar grãos da fração areia grossa e cascalho,
formadores da cobertura detrítica em questão. Nos segmentos de média e baixa
vertente (segundo e terceiro sítios experimentais), a cobertura detrítica quartzosa
diminui consideravelmente, tornando o solo ainda mais exposto à ação das gotas de
chuva e escoamento difuso. A cobertura pedológica apresenta-se mais desenvolvida
(cambissolos/gleissolos), porém com cobertura vegetal similar ao segmento de alta
vertente, com pequeno acréscimo do extrato arbustivo.
4. Considerações finais
A análise preliminar aqui proposta permitiu estabelecer a importância das
interações entre os incêndios silvestres ocasionais e/ou sazonais e os estágios iniciais
da erosão dos solos (erosão por salpicamento e erosão laminar). Na área onde a
presente investigação foi iniciada, o diagnóstico preliminar proposto mostra a
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possibilidade de se obter resultados promissores que poderão contribuir para a
consolidação da discussão dos desdobramentos ambientais dos incêndios silvestres
em áreas protegidas, tal qual a APA Serra São José.
No entanto, devido ao recente início das atividades de pesquisa e
monitoramento, os dados numéricos ainda são poucos, dificultando uma discussão
mais aprofundada do alcance e intensidade dos dois processos erosivos investigados.
Porém, a análise qualitativo-descritiva da área de estudo, associada a informações
sobre o tema obtidas na literatura técnica, possibilitou traçar um panorama preliminar,
porém promissor, das interações entre incêndios silvestres e estágios iniciais da
erosão dos solos em áreas protegidas.
Agradecimentos: os autores agradecem ao CNPq e à UFSJ pela concessão da bolsa
de iniciação científica, e ao IEF/MG pelas informações e autorização da pesquisa na
APA Serra São José.
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