Soil losses in the State of Rondônia, Brazil / Perdas de solo no Estado de Rondônia, Brasil

ABSTRACT: In the state of Rondônia, deforestation, and inadequate soil use and management have intensified the water erosion process, causing degradation of agricultural land. Modeling is a tool that can assist in the adoption of targeted and effective measures for soil and water conservation in the region. In this context, the objective of the research was to model soil losses due to water erosion in the state of Rondônia using the Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE). The parameters related to rain erosivity, relief, erodibility, and soil cover, as well as the conservation practices of the state of Rondônia, were considered. The modeling steps were performed with the aid of the Geographic Information System. Results were validated with data of total sediments transported with water discharge. The estimated total soil loss was about 605 million tons per year, corresponding to an average loss of 22.50 Mg ha-1 year-1. In 19% of the state, the erosion rate was higher than the soil loss tolerance(T), and these areas should be prioritized for adopting measures to mitigate the erosion process. The RUSLE underestimated the generation of sediments at 0.56 Mg ha-1 year-1, which corresponds to an error of 18.60%. Results obtained can assist in the development of different soil use and management scenarios and provide options for policymakers to encourage soil conservation in the state of Rondônia.

RESUMO: No Estado de Rondônia, o desmatamento, o uso e o manejo inadequado dos solos têm intensificado o processo de erosão hídrica, gerando a degradação de terras agrícolas. Nesse cenário, a modelagem é uma ferramenta que pode auxiliar na adoção de medidas direcionadas e eficazes de conservação do solo e da água na região. Assim, o objetivo do trabalho foi modelar as perdas de solo por erosão hídrica no Estado de Rondônia utilizando a Equação Universal de Perda de Solo Revisada (RUSLE). Foram considerados os parâmetros referentes a erosividade da chuva, relevo, erodibilidade e cobertura do solo e as práticas conservacionistas do Estado de Rondônia. As etapas da modelagem foram realizadas com auxílio de Sistema de Informações Geográficas. Os resultados foram validados com dados de coleta de sedimentos totais transportados com a descarga d'água. A perda de solo total estimada foi cerca de 605 milhões de toneladas ao ano, correspondente a uma perda média de 22,50 Mg ha-1 ano-1. Em 19% do Estado a taxa erosiva foi superior aos limites de tolerância de perda de solo (TPS), sendo que essas áreas devem ser priorizadas para adoção de medidas de mitigação do processo erosivo. A RUSLE subestimou a geração de sedimentos em 0,56 Mg ha-1 ano-1, o que corresponde a um erro de 18,60%. Os resultados obtidos podem contribuir para elaborar distintos cenários de manejo e uso do solo e fornecer alternativas aos formuladores de políticas agrícolas e ambientais, com o intuito de incentivo a conservação do solo no Estado de Rondônia.

Composition of the soil fauna community and leaf litter stock in agro-forestry systems and secondary forestry / Composição da comunidade da fauna do solo e estoque da serapilheira foliar em sistemas agroflorestais e floresta secundária

Agro-Forestry Systems (AFS), in addition to being a means of providing income, can be considered an alternative way of helping conserve biodiversity, both above and below ground. The aim of this study was to evaluate the accumulation of tree leaf litter and its nutrient content as well as the composition of fauna in the soil-litter layer in two Agro-Forestry Systems (AFS-1 and AFS-2), using as reference an area of secondary Forest (SF), in the Quilombola do Campinho da Independência community, Paraty, in the state of Rio de Janeiro (RJ), Brazil. The collection of accumulated leaf litter and soil-litter fauna was carried out from four sample points in each area and at two different seasons of the year, the rainy and the dry season. The leaf litter stock and its nutrient content (Ca, Mg, P, K and N) were measured. The extraction of fauna was carried out according to Tüllgren's method, modifying the Berlese funnel. The stock of accumulated leaf litter differed between the two areas only in the rainy season; the amounts were smaller in AFS-2. In general, the Agro-Forestry Systems were very similar to the secondary forest in terms of levels and/or stock of nutrients in the majority of cases, at least in one of the seasons studied. The composition of the soil fauna groups in the Agro-Forestry System (AFS-1 and AFS-2) had a high degree of similarity to that found in the forest, and these systems mainly favour the populations of groups like Collembola and Formicidae.

Os sistemas agroflorestais (SAFs) além de proporcionarem geração de renda, podem ser considerados como uma alternativa para conservação da biodiversidade, tanto acima quanto abaixo da superfície do solo. O objetivo desse estudo foi avaliar o estoque de serapilheira acumulada e seus estoques de nutrientes, bem como, a composição da fauna do conjunto solo-serapilheira, em dois sistemas agroflorestais (SAF-1 e SAF-2), utilizando como referência uma área de floresta secundária (FS), na comunidade Quilombola do Campinho da Independência, Paraty - RJ. A coleta da serapilheira acumulada e da fauna do sistema solo-serapilheira foi realizada a partir de quatro pontos amostrais em cada área, em duas épocas do ano, seca e chuvosa. Foi quantificado o estoque de serapilheira foliar, e seus estoques e teores de nutrientes (Ca, Mg, P, K e N). A extração da fauna foi realizada a partir do método modificado de Tüllgren, baseado no funil de Berlese. O estoque de serapilheira foliar acumulada só variou entre as áreas na estação chuvosa, sendo os menores valores quantificados no SAF-2. De maneira geral, os sistemas agroflorestais apresentaram semelhanças em comparação com a floresta para a maioria dos teores e/ou estoques de nutrientes, em pelo menos uma das épocas de avaliação. A composição dos grupos da fauna do solo dos sistemas agroflorestais (SAF-1 e SAF-2) apresentou um elevado grau de similaridade com a floresta, e estes sistemas favoreceram principalmente as populações de grupos como os Collembola e Formicidae.

Modelagem espacial da erosão hídrica do solo associada à sazonalidade agroclimática na região sul do Rio Grande do Sul, Brasil / Spatial modeling of soil water erosion associated with agroclimatic seasonality in the southern region of Rio Grande do Sul, Brazil

RESUMO A erosão hídrica constitui um sério problema de degradação do solo, com impacto em diversas áreas. Sua mensuração é de extrema importância e onerosa. Os modelos empíricos de estimativa de perdas de solo, como a Equação Universal de Perda de Solo Revisada (RUSLE), são utilizados para suprir essa demanda. Consideram-se poucos estudos no Brasil que avaliam o efeito da sazonalidade agroclimática nas estimativas de perda de solo por erosão hídrica em bacias hidrográficas. Dessa forma, o objetivo deste estudo foi avaliar a sazonalidade agroclimática na estimativa de perdas de solo por meio da RUSLE e identificar os fatores que controlam a erosão na Bacia Hidrográfica do Arroio Fragata (BHAF). O fator erosividade da chuva (R) e a média anual de precipitação foram calculados por meio de dados de quatro estações pluviométricas.. O fator erodibilidade do solo (K) foi obtido a partir de informações de solo. O fator topográfico (LS) foi gerado com base no modelo digital de elevação (MDE) e o fator cobertura do solo e práticas conservacionistas (CP) por meio de imagens do satélite Landsat8/OLI. A variação sazonal teve efeito na perda de solo, com maiores taxas de erosão no período de verão e primavera. Perdas de solo entre 5 e 50 Mg ha-1ano-1 foram registradas em 24% da BHAF, associadas a períodos de chuvas mais erosivas, maior declividade e baixa cobertura vegetal. Os fatores da RUSLE com maior contribuição na erosão foram R, LS e CP. A abordagem apresentada pode ser útil para quantificar as perdas de solo em bacias hidrográficas.

ABSTRACT Water erosion is a serious soil degradation problem, with impact in several areas. Its measurement is extremely important and costly. Empirical models of soil loss estimation, such as the revised universal soil loss equation (RUSLE), are used to meet this demand. Few studies in Brazil are considered to evaluate the effect on agroclimatic seasonality in the estimates of soil loss due to water erosion in watersheds. Thus, the objective of this study was to evaluate the agroclimatic seasonality in the estimation of soil losses through RUSLE and to identify the factors that control erosion in the watershed of the Fragata stream. Rainfall erosivity (R) was calculated by means of precipitation data for four seasons and annual average. The soil erodibility factor (K) was obtained from soil information. The topographic factor (LS) was generated from the Digital Elevation Model (MDE) and the soil cover factor and conservationist practices (CP) through Landsat8/OLI satellite images. Seasonal variation had an effect on soil loss, with higher erosion rates in the summer and spring months. Soil losses between 5 and 50 Mg ha-1ano-1 were recorded in 24% of the BHAF, associated with periods of more erosive rainfall, higher slope and low vegetation cover. RUSLE factors with the greatest contribution to erosion were R, LS, and CP. The approach presented can be useful in quantifying soil losses in river basins.

Erosividade da chuva para o bioma Pantanal / Rainfall erosivity for Pantanal biome

A escassez de dados pluviográficos na região do Pantanal fez com que muitos autores utilizassem equações de regressão obtidas em outras regiões do Brasil para calcular o Fator R da Equação Universal de Perda de Solo (USLE). O presente estudo define equações para a previsão da erosividade em região do bioma Pantanal, correlacionando a erosividade das chuvas calculada pelo índice EI30 e o coeficiente de chuva (Rc). A equação desenvolvida, do tipo potencial, apresenta consistência e correlação significativa com os dados observados, obtendo valor de coeficiente de determinação de 97%. Portanto, a equação de erosividade proposta pode ser utilizada para estimativa do fator R da USLE a partir dos dados mensais e anuais de precipitação da região e de outras regiões com características climáticas semelhantes.

The scarcity of pluviograph data in the Pantanal zone forced many researchers to use regression equations obtained in others regions of Brazil to calculate the R factor of Universal Soil Loss Equation (USLE). This study defines a model to predict the erosivity of the Pantanal Biome correlating the calculated rainfall erosivity index EI30 and the rainfall coefficient (Rc). The model showed a significant correlation with the observed data, yielding coefficient of determination of 97%. Therefore, the rainfall erosivity model proposed can be used to estimate the R Factor of USLE data from monthly and annual precipitation for the region and other regions with similar climatic characteristics.

Sweet potato tuberous roots yield under different soil managements / Produtividade de raízes tuberosas de batata-doce em diferentes sistemas de preparo do solo

This study aimed to assess the sweet potato tuberous roots yield under different soil managements and harvesting periods. The experimental design was in randomized blocks in split-plot scheme. The plots corresponded to four soil managements: conventional tillage with Urochloa decumbens straw incorporated and making mounds (PCCP), conventional tillage without straw and with making mounds (PCSP), reduced tillage with straw on the soil surface (PRCP) and reduced tillage without straw (PRSP). The subplots were divided in four harvesting periods: 90, 120, 150 and 180 days after planting. The study showed that sweet potato crop has higher total and commercial tuberous roots yields due to higher numbers of total and commercial roots in soil under conventional tillage with (PCCP) and without straw (PCSP). Thus, the conventional tillage is better to the sweet potato crop.

Este trabalho objetivou avaliar a produtividade de raízes tuberosas de batata-doce em diferentes sistemas de preparo do solo e épocas de colheita. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso, em esquema de parcelas subdivididas. As parcelas corresponderam a quatro sistemas de preparo do solo: preparo convencional com palha de Urochloa decumbens incorporada e confecção de leiras (PCCP), preparo convencional sem palha e com confecção de leiras (PCSP), preparo reduzido com manutenção de palha na superfície (PRCP) e preparo reduzido sem palha (PRSP); e as subparcelas, a quatro épocas de colheita: 90, 120, 150 e 180 dias após plantio. Entre os sistemas estudados, a cultura da batata-doce apresenta maiores produtividades total e comercial de raízes tuberosas em função de maiores números total e comercial de raízes tuberosas em solo manejado sob preparo convencional, tanto com (PCCP) como sem palha (PCSP). Assim, o preparo convencional do solo é mais adequado ao cultivo da batata-doce.

Comportamento da cana-de-açúcar em duas safras e atributos físicos do solo sob diferentes tipos de preparo / Behavior of sugarcane in two crops and physical attributes of soil under different tillage

O preparo do solo compreende em média 25% do custo de implantação de um canavial, portanto, medidas para redução deste custo são desejáveis desde que não comprometam a qualidade desta operação e a longevidade do canavial. O objetivo foi avaliar o efeito de diferentes sistemas de preparo num LATOSSOLO VERMELHO distrófico, correlacionando atributos físicos do solo e características agroindustriais da cana planta e da cana soca. Foram utilizados cinco tipos de preparos do solo, distribuídos em delineamento experimental em blocos ao acaso, com cinco repetições. A granulometria foi avaliada a cada 0,1 m até a profundidade 0,4 m, por meio de amostras de solo deformadas coletadas no final do primeiro ciclos de crescimento da cultura. Para os demais atributos físicos do solo: densidade do solo, porosidade total e teor de água, as avaliações foram realizadas no final de cada ciclo, coletando amostras indeformadas nas camadas de 0-0,20 m e 0,21-0,40 m, além da realização da resistência mecânica à penetração, utilizando-se de penetrômetro de impacto. A resposta da cana-de-açúcar em função dos tipos de preparo do solo foi determinada a partir da avaliação da produtividade por hectare de colmo (TCH), de açúcar (TPH), bem como dos valores de pol % (AP), açúcar total recuperável (ATR) e fibra de amostras de colmo coletadas na colheita da cana planta e cana soca. Nos preparos estudados, houve alteração dos atributos físicos do solo, provocando redução da produtividade na safra 2009/2010, quando comparada com a safra 2008/2009. No sistema de preparo de sulcação direta foi observado menor resultado de TCH, principalmente na safra 2009/2010, quando a diferença com o preparo convencional foi de 20,53 Mg ha-1.

The tillage comprises on average 25% of the cost of deploying a reed, so this cost reduction measures are desirable since they do not compromise the quality of the operation and longevity of sugarcane. The objective was to evaluate the effect of different tillage systems in Acrustox, correlating soil physical properties and characteristics of sugarcane agroindustrial plant cane and ratoon cane. We used five types of soil tillage, over experimental design in blocks with five replications. The particle size was measured every 0.1 m to 0.4 m depth, through deformed soil samples collected at the end of the first growth cycle of the culture. For other soil physical properties: bulk density, total porosity and water content, assessments were performed at the end of each cycle, collecting soil samples in layers of 0-0.20 to 0.21-0.40 m, in addition to performing the penetration resistance, using a penetrometer impact. The response of sugarcane depending on the types of tillage was determined from the evaluation of productivity per hectare of stem (TCH), sugar (TPH), the values of pol % cane (AP), sugar total recoverable (ATR) and fiber samples collected at harvest stalk of sugarcane plant and ratoon cane. In the tillage studied, there was a change of the physical attributes of the soil, causing reduced productivity in 2009/2010 crop, compared with the 2008/2009 season. In tillage system of furrowing direct lowest result was observed for TCH, especially in 2009/2010 crop, when the difference with conventional tillage was 20.53 Mg ha-1.

Atributos químicos do solo sob conversão de floresta amazônica para diferentes sistemas na região norte do Pará, Brasil / Chemical attributes of soil under conversion of rainforest for different systems in the northern region of the state of Pará, Brazil

Considerando que o solo é a base para uma agricultura e uma produção florestal sustentável, é necessário adotar práticas de manejo que conservem e, ou, restaurem sua fertilidade. O objetivo do presente estudo foi analisar os efeitos de diferentes sistemas de manejo de culturas e uso da terra nas propriedades químicas do solo tendo como referência a mata nativa adjacente. A pesquisa foi conduzida no município de Concórdia do Pará, na região Norte do Estado do Pará, em área de Latossolo Vermelho distroférrico. O delineamento experimental utilizado foi em blocos ao acaso, em esquema fatorial 5 x 2, sendo cinco tratamentos (AP - área de pasto, SAF - área com sistema agroflorestal, MN - área de mata nativa, CP - área de capoeira e CM - área cultivada com mandioca) e duas profundidades (0-0,10 m e 0,10-0,20 m), com cinco repetições. Os parâmetros analisados para cada área foram: pH, P, K+ , Na+ , Ca2+, Mg2+, Al3+, H+Al, SB, CTC, V% e MO. Os resultados foram avaliados pela análise de variância (ANOVA), seguido do teste de Tukey (p<0,05) para a comparação das médias, quando significativo. As características químicas originais do solo, considerando a mata como referência, foram alteradas de acordo com o sistema vegetal e manejos utilizados, sendo a matéria orgânica, o principal atributo relacionado à fertilidade do solo, diretamente afetado com a alteração da vegetação original. O sistema SAF estudado, não apresentou melhorias na fertilidade do solo ou sequer manteve a qualidade próxima do solo sob a mata nativa, exceto para o fósforo. Os resultados indicaram que a conversão da vegetal original (floresta amazônica) para os demais sistemas estudados, causou declínio principalmente nos teores de carbono orgânico do solo.

Whereas soil is the basis for farming and forestry sustainable, it is necessary to adopt management practices that maintain and or restore fertility of the soil. The study was conducted in Concórdia do Pará city, in northern of Pará state, in an area of Oxisol (or LATOSSOLO VERMELHO distroférrico according to Brazil soil classification). The experimental design was randomized blocks, in a factorial 5 x 2, with five treatments (AP - pasture area, SAF - area under agroforestry, MN - area under native forest, CP - area under scrub and CM - Area cultivated with cassava) and two depths (0 to 0.10 and 0.10-0.20 m), with five replications. The parameters analyzed for each area were: pH, P, K+ , Na+ , Ca2+, Mg2+, Al3+, H+Al, SB, CTC, V% and MO. The results were evaluated by analysis of variance (ANOVA) followed by Tukey test (p<0.05) for comparison of means, when significant. The unique chemical characteristics of the soil, considering the forest as a reference have been changed according to the plant and system management strategies used. The organic matter, the main attribute related to soil fertility was directly affected with changes of the original vegetation. The SAF system studied, showed no improvements in soil fertility or even maintained the quality near the ground under the native forest, except for the content of the element phosphorus. Results indicated that the conversion of original vegetation (rainforest) to other systems, cause mainly a decline in soil organic carbon.

Índice s no diagnóstico da qualidade estrutural de latossolo muito argiloso sob manejo intensivo / S index in structural quality diagnostic of a very clayey oxisol under intense management

Neste estudo foi verificada a adequação de uso do índice S no diagnóstico da qualidade estrutural de um Latossolo Vermelho distrófico de cerrado cultivado com cafeeiro sob sistema de manejo que adota a aplicação de altas doses de gesso na linha da cultura, cultivo e manejo mecanizado de braquiária na entrelinha da cultura, além de preparo do sulco de plantio até 60 cm de profundidade, dentre outras técnicas de manejo intensivo. O índice S foi correlacionado à densidade e à porosidade do solo nas profundidades de 5, 20, 40 e 80 cm, na linha do cafeeiro, e 5, 10, 20, 40, 65 cm na entrelinha do cafeeiro. Para a determinação do índice S nas diferentes profundidades e locais de amostragem foram construídas curvas de retenção de água, sendo utilizadas amostras com estrutura preservada. Os valores deste atributo físico foram superiores a 0,045 indicando ótima qualidade física do solo sob o sistema de manejo adotado. Houve boa correlação entre o índice S com os atributos físicos analisados, mostrando ser esta uma boa ferramenta a ser utilizada no diagnóstico da qualidade estrutural do solo.

In this study we verified the adequacy of use of the Dexter S index in the diagnosis of structural quality of a Cerrado Oxisol cultivated with coffee in management system that adopts the application of high doses of gypsum in row culture, mechanized cultivation and management of Brachiaria in the interrows, and preparation of the furrow 60 cm deep, among other techniques of intensive management. The S was correlated with the density and porosity of the soil at depths of 5, 20, 40 and 80 cm along the row of coffee, and 5, 10, 20, 40, 65 cm between rows of coffee. For the determination of the S at different depths and sampling sites were built water retention curves, using samples with structure preserved. The values of this physical attribute were greater than 0.045 indicating good soil physical quality under the management system adopted. There was good correlation between the S with the physical attributes analyzed, showing that this is a good tool to use in the diagnosis of structural soil quality.

Monitoramento de bacias hidrográficas para identificar fontes de sedimentos em suspensão / Catchment monitoring to trac suspended sediment sources

Programas de conservação do solo e da água que utilizam a bacia hidrográfica como unidade de planejamento têm sido amplamente empregados. Um componente importante desses programas se refere à implantação de projetos de monitoramento hidrossedimentométrico e de qualidade de água para avaliar o impacto nos recursos hídricos das práticas introduzidas. Entretanto, em alguns casos, os resultados obtidos pelos projetos de monitoramento têm sido pouco conclusivos, devido a limitações dos procedimentos experimentais adotados. Esta revisão explora metodologias de avaliação que combinam técnicas tradicionais de monitoramento com técnicas de identificação de fontes de sedimentos que contribuem para elucidar os efeitos das práticas conservacionistas na produção de sedimentos em bacias hidrográficas e também a inter-relação dinâmica entre as fontes de sedimentos.

Soil and water conservation programs frequently use catchments as planning units. An important follow-up component of these programs is the installment of hydrosedimentometric and water quality monitoring projects to evaluate the impact of the practices introduced. However, in some cases, these monitoring projects have yielded inconclusive results, mostly due to procedural limitations. This review explores methods that combine traditional monitoring techniques with sediment source identification to further elucidate the impact of conservation practices on sediment yield in the catchment and dynamic interactions between different sediment sources.

Índice de cobertura vegetal pela cultura do milho no período de chuvas intensas no sul de Minas Gerais / Plant cover index in the period of intensive rainfall for corn crop at south of Minas Gerais state, Brazil

A cobertura vegetal é a defesa natural do solo contra a erosão hídrica. Nos modelos de estimativas de perdas de solo, o efeito da cobertura vegetal na interceptação da energia cinética da chuva é a variável chave na modelagem do processo erosivo. Assim sendo, objetivou-se avaliar a eficiência da cobertura vegetal, proporcionada pela cultura do milho, e suas relações com os atributos fitotécnicos desta cultura para alguns híbridos. O estudo foi realizado no campo demonstrativo de híbridos de milho da Universidade Federal de Lavras, localizada no município de Lavras, MG. Para determinação da cobertura vegetal utilizou-se um aparato que consiste em uma estrutura horizontal, contendo orifícios para visualização dos pontos com cobertura e sem cobertura vegetal, sendo as leituras feitas de forma aleatória e transversalmente às linhas da cultura. Os atributos fitotécnicos avaliados foram altura da planta, estande, matéria seca e produção de grãos. Diante dos resultados pode-se concluir que o maior índice de cobertura vegetal foi observado para os híbridos de milho P 30F33, P 30F90, P 3021, STRIKE, FORT, VALENT, UFLA 2001, UFLA 2004, CO 32, D 8480, D 8420 DKB 333B, DKB 440, evidenciando boa qualidade como planta protetora do solo. No período de maior ocorrência de chuvas, na região sul de Minas Gerais, a cultura do milho pode minimizar o efeito do processo erosivo. A produção de matéria seca relacionou-se bem com o índice de cobertura vegetal, podendo ser um indicativo quanto à proteção do solo.

The plant cover is a natural protection of soil against water erosion. In estimative models of soil loss, the effect of plant cover in the interception of rainfall kinetic energy is the key variable in the modeling of the erosive process. Thus, the aim of this work is to evaluate the efficiency of the plant cover provided by the corn crop and their relations with the phytotechnical attributes of this crop for its respective hybrids. This study was conducted in the corn hybrids demonstrative field at the Federal University of Lavras, Minas Gerais State, Brazil. In order to evaluate the plant cover a display was used that included a horizontal structure, containing holes for viewing the points with and without plant cover, the being readings performed at random and transversally to the crop lines. The phytotechnical attributes evaluated were plant height, stand, dry matter and grain production. It can be concluded that the higher plant cover index was observed for corn hybrids P 30F33, P 30F90, P 3021, STRIKE, FORT, VALENT, UFLA 2001, UFLA 2004, CO 32, D 8480, D 8420 DKB 333B, and DKB 440, proving good quality as a protective soil plant. In the period of larger occurrence of rainfall in the south of Minas Gerais state, the corn crop can minimize the effect of the erosive process. The production of dry matter was well correlated with the plant cover index, and can be used as evidence of soil protection.