Na erosão em entressulcos o solo é desagregado pela chuva e transportado pelo escoar de uma delgada lâmina de água, que, em seguida, na erosão em sulcos, se concentra em pequenos canais, com maior capacidade de desagregação de solo pela tensão cisalhante que se desenvolve. Este trabalho foi realizado com o objetivo de avaliar, na erosão em entressulcos, as condições hidráulicas, relações de desagregação e transporte do solo em condições de solo descoberto, bem como as condições hidráulicas e as taxas de desagregação com o solo coberto por palha de soja e, na erosão em sulcos, avaliar a erodibilidade do solo e as condições hidráulicas do escoamento em sulcos pré-formados em solo recém trabalhado e em solo com um ano de consolidação natural. Utilizou-se no estudo um Argissolo Vermelho distrófico típico. Em laboratório conduziram-se dois experimentos de erosão em entressulcos sob chuva simulada de uma hora e intensidade planejada de 75 mm h-1, sendo um dos experimentos com o solo descoberto e declives de 0,045; 0,09 e 0,18 m m-1, com solo saturado e sob drenagem livre e o outro com o solo sob as doses de 0; 0,05 ; 0,1; 0,2 ; 0,4 e 0,8 kg m-2 de palha de soja e declive de 0,10 m m-1. Um terceiro experimento de erosão em entressulcos foi realizado a campo com solo descoberto, declive de 0,0915 m m-1, com uma hora de chuva com intensidade de 75 mm h-1. No estudo da erosão em sulcos, dois experimentos foram conduzidos a campo em declive médio de 0,067 m m-1, pela aplicação de chuvas com intensidade de 70 mm h-1 durante 80 minutos. Nos últimos 20 minutos de chuva adicionaram-se fluxos extras de 0, 10, 20, 30, 40 e 50 L min-1 nos sulcos em solo recém preparado e de 0, 20, 40, 60, 80 e 100 L min-1, nos sulcos em solo consolidado. Determinaram-se valores de erodibilidade em entressulcos de Ki= 2,55x106 kg s m-4, de erodibilidade em sulcos de Kr= 0,0024 kg N-1 s-1 e tensão crítica de cisalhamento de Tc= 2,75 Pa. A presença de resíduos vegetais na superfície provocou um aumento da rugosidade hidráulica em entressulcos, com a conseqüente diminuição das taxas de desagregação do solo. O transporte de sedimentos em entressulcos foi melhor descrito por relações que contemplam a tensão cisalhante. O regime de escoamento nos sulcos passou de turbulento subcrítico em solo recém preparado, para turbulento supercrítico em solo consolidado, devido a diminuição da rugosidade superficial. Houve aumento da resistência e redução das taxas de desagregação do solo durante o período de consolidação. / Soil particles are detached by raindrop impacts in the interrill soil erosion process and transported by a thin layer of flowing water, which afterwards may concentrate in smail channels, thus increasing detachment capacity due to the shear stress of the flow acting on the channel walls. This study was conducted with the objective of evaluating hydraulics conditions, detachment and transport rates under bare soil conditions as well as under soul covered by soybean residues in the interrill erosion process and also to study the rill erosion process under conditions of fresh-tilled and consolidated soil. A sandy clay loam Paleudult soil was used. Three experiments were conducted for interrill soil erosion, two in laboratory applying one hour rainfall with intensity of 75 mm h-1 and one under field conditions, applying one-hour rainfall with intensity of 75 mm h-1. One laboratory experiment evaluated interrill erosion under saturated soil and with a free drainage after applying a water tension of 60 cm of water column, both with three slope conditions: 0,045; 0,090 and 0,180 m m-1. In a second laboratory study, interrill soil erosion was evaluated with soil covered by soybean residues with leveis of 0,00; 0,05; 0,10; 0,20; 0,40 and 0,80 kgm-', under slope of 0.1 m m-1. A third interrill experiment was conducted in the field with bare soil and slope of 0.0915 m m-1 under one hour 75 mm h-1 simulated rainfall. In the NI erosion studies, two field experiments were conducted, on a average slope of 0.067 m m-1 and using 80 minutes of simulated rainfall of 70 mm h-1. In the last 20 minutes of rainfall extra inflows were added at rates of 0, 10, 20, 30, 40 and 50 L min-1 in preformated rills on fresh tilled soil and 0, 20, 40, 60, 80 and 100 L min-1 in rills with one year of soil consolidation. Interrill soil erodibility of Ki= 2.55 x 106 kg s m-4, rill soil erodibility of Kr= 0.0024 kg N-1 s-1 and criticai shear stress of Tc= 2,75 Pa were determined for the used soil. The soybean residues on soil surface increased the hydraulic surface roughness and thus reducing the interrill soil detachment rates. The interrill sediment transport was more closely explained by relations that includes a factor for excess shear stress of the flow. In the rills the soil consolidation process changed flow conditions from subcritical turbulent on fresh tilled soil to supercritical turbulent flow on consolidated soil. The soil consolidation increased the soil strength and reduced the rill erosion detachment rates.

[pt] O surgimento e evolução de erosões têm sido objeto de diversos estudos, com os mecanismos envolvidos ainda não sendo totalmente compreendidos. Esta dissertação apresenta uma revisão bibliográfica abordando uma conceituação básica do fenômeno, os agentes causadores do processo e os fatores que o condicionam. Além desta aborda-se também, sucintamente, os principais aspectos da área na qual há ocorrência dos solos estudados, com uma descrição de sua localização, geologia, geomorfologia, clima, vegetação, etc. Faz-se ainda uma outra revisão, sobre os principais métodos de avaliação de erodibilidade descritos na literatura. A partir de visitas de campo, foram escolhidos três solos a serem estudados, tomando-se como critério de seleção e avaliação as feições erosivas que os mesmos apresentavam in loco. Definido como objeto principal do estudo, os solos da Formação Macacu são analisados por meio de ensaios de caracterização convencional, análises mineralógicas, análises químicas, caracterização MCT, determinação de curva característica, ensaios de resistência à tração, ensaios de desagregação e ensaios de penetração de cone (modificado). As observações de campo, associadas aos resultados dos trabalhos de laboratório, permitem o reconhecimento e avaliação dos solos mais susceptíveis à erosão, podendo-se assim buscar a identificação e definição de correlações entre as características próprias dos solos e suas erodibilidades. / [en] The process of erosion has been the objective of many studies, being the mechanics involved not completelly understood. This work presents a literature review on the basics concepts involved on the process, the causes and the conditionants aspects of the phenomena. Futhermore, it mentions the main characteristics of the studied area, with a description of its localization, geology, geomorphology, climate, etc. It also presents the main methods used on erodibility analysis. Three soils from Macacu formation were choosen to be studied, based on erosive characteristics observed on site. These materials were submitted to conventional characterization tests, mineralogical analysis, chemical analysis, MCT characterization, determination of characteristics curves, tensile strength tests, desagregation tests and cone tests (modified). The main objective is to correlate experimental data obtained on this work to field observations, in order to recognize soils that are more susceptible to erosion. It should permit an identification and definition of correlations between the characteristics of the soil and its erodibility. / [es] El surgimiento y evolución de erosiones ha sido objeto de diversos estudios aunque los mecanismos involucrados todavía no han sido totalmente comprendidos. Esta disertación presenta una revisión bibliográfica que aborda un concepto básico del fenómeno, los agentes que causan el proceso y los factores que lo condicionan. Además, se abordan sucintamente los principales aspectos del área en la cual existen los suelos estudiados, con una descripción de su localización, geología, geomorfología, clima, vegetación, etc. Se realiza otra revisión, sobre los principales métodos de evaluación de erodibilidad descritos en la literatura. A partir de visitas de campo, se escogieron tres suelos para estudio, tomando como critério de seleción y evaluación las fallas erosivas que los suelos presentavan in loco. Definiedo como objeto principal del estudio, los suelos de la Formación Macacu se analizan por medio de ensayos de caracterización convencional, análisis minerológicas, análisis químicas, caracterización MCT, determinación de curva característica, ensayos de resistencia a la tracción, ensayos de desagregación y ensayos de penetración de cono(modificado). Las observaciones de campo, asociadas a los resultados de los trabajos de laboratorio, permiten el reconocimiento y evaluación de los suelos más susceptibles a erosión, permitiendo la identificación y definición de correlaciones entre las características proprias de los suelos y sus erodibilidades.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Filosofia e Ciências Humanas. / Made available in DSpace on 2012-10-17T06:26:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T23:27:45Z : No. of bitstreams: 1 139360.pdf: 65880723 bytes, checksum: a0be1b8d3832f07cce3510bab805bb9d (MD5)

A predição da erosão hídrica do solo pode auxiliar na redução e/ou minimização do processo de perda do solo em sulcos e em entressulcos. Para isso, é fundamental o conhecimento da erodibilidade do solo em entressulcos e que esta possa ser determinada em laboratório, com o uso do menor número possível de parâmetros, os quais devem ser de determinação fácil, rápida e de baixo custo, retratando ao máximo as condições de campo. A umidade antecedente à chuva, os ciclos de secagem e umedecimento do solo e a variação na declividade podem influenciar na resistência do solo à desagregação pelo impacto da gota da chuva. O efeito e a magnitude desses processos, entretanto, são dependentes do tipo de solo. Este estudo foi realizado em laboratório, com três Latossolos do Rio Grande do Sul (Latossolo Vermelho aluminoférrico típico- LVaf; Latossolo Vermelho distroférrico- LVdf; Latossolo Vermelho distrófico- LVd), com diferentes classes texturais, tendo os seguintes objetivos: i) avaliar a relação entre a estabilidade dos agregados em água e o fator de erodibilidade do solo em entressulcos; ii) avaliar o uso do percentual de areia e de argila para a predição do fator de erodibilidade básica do solo em entressulcos; iii) avaliar o efeito da umidade antecedente à chuva, da presença de crosta superficial e da variação na declividade sobre as taxas de perda de solo por erosão em entressulcos. A erosão em entressulcos foi determinada em laboratório, sob chuva simulada com intensidade média de 88 mm h-1, em solo mobilizado e descoberto, acondicionado em parcelas experimentais com área útil de 0,36 m2. A suscetibilidade do solo à erosão em entressulcos variou conforme o tipo de solo, conteúdo inicial de água, presença de crosta superficial e grau de declividade. Foram determinados os fatores de erodibilidade do solo em entressulcos que, para os Latossolos estudados variaram de 0,76x106 a 1,48x106 kg s m-4. O índice de estabilidade de agregados em água teve correlação significativa com o fator de erodibilidade do solo em entressulcos (r = -0,90**), podendo ser usado para simplificar a predição do mesmo. O conteúdo de argila total e o de óxidos ferro, extraído com oxalato de amônio ácido (Feo), explicaram 97% (p <0,01) da erodibilidade em entressulcos dos Latossolos estudados. Os efeitos da condição inicial de umidade e da presença de crosta superficial foram mais pronunciados no solo de textura mais arenosa e com menor estabilidade de agregados em água. O fator declive obtido, para um solo muito argiloso e sob declividades iguais ou maiores que 0,09 m m-1, apresentou um comportamento linear em relação à variação na declividade do solo. / The soil water erosion prediction may help to reducing and/or minimizing the process of soil loss either in rills or in interrills areas. To reach that it is essential to know the interrill soil erodibility factor. It is important that the estimation of interrill soil erodibility may be determined in laboratory, with the use of the smallest possible number of parameters, whose determination should be easy, fast and low cost, portraying the maximum of the field conditions. The antecedent soil wetting, surface sealing and crust formation and the variation in slope may also influence the soil resistance to aggregate breakdown and thus the interrill erosion. The effect and the magnitude of these processes, however, may be dependent on soil properties. This study was done in the laboratory, using three oxisols from Rio Grande do Sul State, Brazil, with the following objectives: i) to evaluate the relationship between water aggregates stability and interrill soil erodibility; ii) to compare the use of soil sand and clay contents for the prediction of interrill soil erodibility, and iii) to evaluate the soil pre-wetting, sealing and surface crust formation and slope effects in the interrill soil erosion rate. The interrill soil erosion rates were determined in laboratory, under simulate rainfall and bare soil conditions. Simulated rainfall mean intensity of 88 mm h-1 were applied during 180 minutes on experimental interrill plots of useful area of 0.36 m2. The interrill erosion losses varied according the soil type, initial water content, drying and wetting effects and slope steepness. The interrill soil erodibility factor were determined and varied from 0,76x106 to 1,48x106 kg s m-4, for the studied oxisols. The aggregates water stability index had high correlation with the interrill soil erodibility (r = - 0.90**) and could be used for its prediction. Clay and Fe oxides contents of the soil explained 97% (p <0.01) of variation in the interrill soil erodibility. The effect soil pre-wetting and sealing and crust formation on interrill erosion rates were more pronounced in sandy soil of low aggregate stability. For a soil with high clay content, the factor for slope effect on interrill erosion varied linearly with the slope grade from 0.09 m m-1 to 0.45 m m-1 of slope steepness.

A lavra do carvão aliado a recomposição topográfica do terreno causam alterações na estrutura dos solos construídos, afetando a qualidade física e tornando os solos mais suscetíveis aos processos de erosão hídrica. O efeito e a magnitude desses processos são dependentes do tipo de solo. Neste contexto, este trabalho teve os seguintes objetivos: a) avaliar as características hidráulicas do escoamento, quantificar as taxas de desagregação (Di) e determinar a erodibilidade do solo em entressulcos (Ki) sob chuva simulada em laboratório para solos construídos há 12 anos e há 5 anos (SC 12 e SC 5) da área de mineração de carvão de Candiota-RS e comparar com o solo original da área de mineração; b) identificar os limites críticos de densidade do solo (Ds) em que a resistência mecânica à penetração (Rp), a porosidade de aeração (PA) e a água disponível são limitantes para o desenvolvimento das plantas através da metodologia do Intervalo Hídrico Ótimo (IHO). A determinação do fator Ki e das variáveis hidráulicas do escoamento foram realizadas em laboratório em parcelas experimentais de 0,59 m x 0,59 m, 09 m m-1 de declividade sob chuva simulada de intensidade de 85 mm h-1, aplicada durante 90 minutos. O fator Ki também foi estimado utilizando modelos analíticos de determinação indireta. O IHO foi determinado pela obtenção da resistência à penetração, umidade volumétrica e densidade do solo em amostras com estrutura preservada. Os resultados mostraram que o SC 12 apresentou melhores condições estruturais em relação ao SC 5 devido ao tempo de construção. Os solos construídos são constituídos de maciços de fragmentos de blocos compactados chamados de agregados não edáficos ou agregados não pedogênicos, os quais são mais resistentes que os agregados de origem pedogenética. Nos solos construídos, os valores de Di e Ki determinados em laboratório foram significativamente menores que no solo original devido à formação e composição dos agregados não pedogênicos desses solos. Dos modelos de determinação indireta testados, o modelo que melhor estimou o Ki para o solo original e SC 12 foi o que utiliza o teor de argila e de óxido de ferro; O modelo que melhor estimou o valor de Ki para o SC 5 foi o que utiliza o diâmetro médio ponderado em água (DMPA), pH e o parâmetro de Wischmeier (M). O SC 12 foi o que apresentou maior IHO, mesmo apresentando Ds maior que a densidade crítica, concordando com a melhor estrutura do solo e também menores valores de Di e fator Ki. A qualidade física do solo avaliada pela erodibilidade em entressulcos (Ki) e pelo IHO deve ser comparada somente entre solos de mesma natureza. / The extraction of the coal and the landscape resetting causes alterations in the structure of constructed soils, affecting the physical quality and becoming them more susceptible to the water erosion processes. The effect and the magnitude of these processes may be dependent on soil properties. In this context, this study had the following objectives: a) To evaluate the flow hydraulic characteristics, to determine detachment rate (Di) and the interrill soil erodibility factor (Ki) under simulated rainfall at laboratory conditions for constructed soil have 12 years and have 5 years (SC 12 and SC 5) of Candiota coal mine, RS, Brazil and to compare with the original soil of the mining area; b) to identify the critical limits of bulk density, where the soil resistance to penetration (Rp), porosity of aeration and available water are limiting for the development of the plants through the methodology of Least Limiting Water Range (LLWR). The determination of Ki factor and flow hydraulic characteristics had been done at laboratory with application of simulated rainfalls of 85 mm h-1 intensity during 90 minutes on bare soil at interrill unit plot of 0.59 x 0.59 m settled on 0.09 m m-1 slope. The Ki factor also was determined using analytical models of indirect determination. The LLWR was determined through the soil resistance to penetration, volumetric water content and bulk density in samples with preserved structure. The results showed that the SC 12 presented better structural conditions in relation to SC 5, due to the construction time. The constructed soils are constituted of structural units, also called not edaphics aggregates or not pedogenics aggregates, which are massive and more compacted and resistant that the pedogenetics aggregates. The values of Di and Ki determined in laboratory for the constructed soils were significantly lower than at the original soil, due the formation and composition of not pedogenics units of these soils. Among the tested indirect models determination, the one that better estimate the Ki factor for the original soil and SC 12 it was that uses the clay and Fe oxides contents. The model that better estimate the factor Ki for SC 5 was the one that use the mean weight diameter (MWD), pH and the “M” Wischmeier parameter. The SC 12 presented greater LLWR, even though, presenting bulk density greater than critical bulk density. This agrees with the better soil structure and lower values of Di and factor Ki. The use of Ki factor and LLWR to evaluate physical quality must be done only to compare soils of same nature.

Com o passar do tempo, a substituição da vegetação nativa por plantas cultivadas, se não devidamente planejada e conduzida, resultará em solos com capacidade produtiva diminuída e com propensão à erosão aumentada, prejudicando a produção de alimentos, a conservação do solo e da água e o ambiente como um todo. Com isso em mente, realizou-se este trabalho com o objetivo de avaliar a erosão hídrica pluvial do solo em área originalmente de campo nativo, nos seus segundo e terceiro anos de uso com culturas anuais em fileira (respectivamente feijão miúdo - Vigna unguiculata - e sorgo - Sorghum bicolor), nos métodos de preparo do solo reduzido (escarificação) e sem preparo (semeadura direta) e nos tipos de adubação mineral (NPK) e orgânica (esterco curtido de aves), além de uma condição sem adubação. O estudo foi desenvolvido em campo, na EEA/UFRGS, em Eldorado do Sul (RS), nos verões de 2007/2008 e 2008/2009. Usou-se chuva simulada e um Argissolo Vermelho distrófico típico com textura franco-arenosa na camada superficial e declividade média de 0,13 m m-1. Aplicaram-se duas chuvas em cada ciclo cultural, a primeira logo após a implantação dos tratamentos e semeadura das culturas e a segunda cerca de noventa dias mais tarde (estádio fenológico de enchimento de legumes no caso do feijão miúdo e de maturação no do sorgo). Para isso, utilizou-se o aparelho simulador de chuva de braços rotativos, com as chuvas tendo sido aplicadas na intensidade constante planejada de 64 mm h-1 e com duração de 1,5 h cada uma. Avaliaram-se atributos de solo e planta nas parcelas experimentais e de erosão hídrica no escoamento superficial. Observou-se que a mudança no tipo de uso da terra, no tempo e modo feitos na pesquisa, diminuiu a densidade do solo e aumentou a macroporosidade e a porosidade total, ao mesmo tempo em que, excetuando a condição sem adubação, não causou perdas relevantes de solo e água por erosão hídrica. A mobilização do solo pela escarificação, na maior parte dos casos, favoreceu a infiltração e a retenção superficial da água da chuva e, em decorrência, diminuiu sua perda na forma de enxurrada, ao mesmo tempo em que satisfatoriamente controlou a perda de solo por erosão. A ausência de mobilização do solo na semeadura direta, também na maior parte dos casos, induziu a formação de maior enxurrada, mas em compensação controlou melhor a erosão. Comparadas à condição sem adubação, a adubação mineral e a adubação orgânica ambas contribuíram para reduzir a erosão e a enxurrada nos dois métodos de preparo do solo usados no estudo, com as diferenças entre si tendo sido inconstantes. / Over time, the substitution of the native vegetation by cultivated plants, if not properly planned and conducted, will result in soils with reduced productivity capacity and with increased susceptibility to erosion, impairing the food production, the soil and water conservation, and the environment as a whole. With that in mind, this research work was carried out with the objective of evaluating the soil erosion by rainfall in an area originally with native pasture, in its second and third years of use with annual row crops (respectively cowpea - Vigna unguiculata - and sorghum - Sorghum bicolor), in the reduced (chiseling) and the without (direct seeding) soil tillage methods and in the mineral and the organic fertilization types, besides a condition without fertilization. The study was developed in the field, at the Agriculture Experimental Station of the Federal University of Rio Grande do Sul (EEA/UFRGS), in Eldorado do Sul, Rio Grande do Sul State, Brazil, in the summers of 2007/2008 and 2008/2009. Simulated rainfall and an Ultisol with a sandy loam texture in the surface layer and 0.13 m m-1 average slope steepness were used in the study. Two rains were applied in each crop cycle, the first immediately after treatments establishment and crops seeding and the second one about ninety days later (fulfillment of legumes in the case of cowpea and maturation of the sorghum cropstages). To accomplish that, the rotating boom rainfall simulator was used, with the rains having being applied at the designed, constant rainfall intensity of 64.0 mm h-1 and with 1.5 h duration each. Attributes of soil and plants were measured in the experimental plots, and of water erosion in the surface runoff. It was observed that the change in the type of land use, in the time and the way it was done in the research, diminished the soil bulk density and increased both the macroporosity and the total porosity, at the same time that, excluding the condition without fertilization, did not cause relevant soil and water losses by rainfall erosion. The mobilization of the soil by chiseling, in the majority of the cases, favored the infiltration and the retention of the rainfall water in the soil surface and, as consequence, diminished its loss in the form of surface runoff, at the same time that satisfactorily controlled the soil loss by erosion. The absence of soil mobilization in the direct seeding, also in the majority of the cases, induced the formation of greater surface runoff, but in compensation controlled the erosion better. Compared to the condition without fertilization, the mineral and the organic fertilization both contributed for reducing erosion and runoff in the two soil tillage methods used in the study, with the differences between them having being inconstant.

O conhecimento aprimorado do fenômeno da erosão é de fundamental importância no monitoramento da inter-relação sistemas de manejo do solo - sustentatibilidade de agroecossistemas. Com isso em mente, desenvolveu-se um estudo em campo, na EEA/UFRGS, em Eldorado do Sul, RS, entre maio de 2000 e abril de 2004, com o objetivo de quantificar as perdas de solo e água por erosão hídrica em diferentes formas de manejo do solo, com vistas à identificação de indicadores físicos de qualidade para redução da erosão hídrica e do escoamento superficial e à investigação de valores dos coeficientes das variáveis do subfator PLU (uso anterior da terra) do modelo RUSLE de predição da erosão. Para isso, aplicou-se chuva simulada sobre um Argissolo Vermelho com textura superficial franco argilo arenosa e declividade média de 0,12 m m-1, cultivado em semeadura direta por diferentes períodos com diferentes seqüências culturais, e exibindo diferentes condições físicas na camada superficial: superfície não-mobilizada, com e sem cobertura por resíduo cultural, e superfície mobilizada, sem cobertura por resíduo cultural. Realizaram-se sete testes de chuva simulada, num período de seis meses, utilizando o simulador de chuva de braços rotativos, todos eles na intensidade constante de chuva de 64 mm h-1 e duração de 1,5 h. As diferentes seqüências culturais promoveram diferentes condições físicas na camada superficial do solo, traduzidas pelos diferentes valores das características físicas de superfície e subsuperfície avaliadas, antes e após o preparo, o que se refletiu em diferentes respostas da erosão e do escoamento superficial. A perda de água foi a mais elevada no solo não mobilizado, mesmo com elevada cobertura superficial, e foi a mais baixa no solo recém-mobilizado, sem cobertura superficial. A perda de solo foi a mais baixa no solo não-mobilizado, com elevada cobertura superficial, acompanhada de perto pela perda tanto do solo não-mobilizado quanto do recém-mobilizado, ambos sem cobertura superficial, aumentando na medida em que o solo era repetidamente preparado, contudo. A massa de raízes mortas das culturas, o diâmetro médio ponderado (DMP) dos agregados de solo em água e o índice de rugosidade superficial do solo (IR) mostraram-se bons indicadores de qualidade para redução da perda total de água em todas as condições físicas estudadas da camada superficial do solo, e muito bons indicadores para redução da perda total de solo - exceto a condição com elevada cobertura superficial, na qual o efeito das referidas variáveis foi irrelevante. Os valores encontrados para o coeficiente c da variável massa de raízes do subfator PLU do modelo RUSLE ficaram na faixa reportada na literatura. / Full knowledge of the erosion phenomenon is fundamental for monitoring the interrelation soil management systems – agroecossystems sustainability. Considering this, a field study was developed at the EEA/UFRGS, in Eldorado do Sul, State of Rio Grande do Sul, Brazil, between May, 2000 and April, 2004, with the objective of quantifying soil and water losses caused by rainfall erosion under different forms of soil management, in order to identify physical indicators of quality for reducing water erosion and surface runoff, as well as to investigate coefficient values for the variables associated with the PLU (prior land use) sub-factor in the RUSLE’s erosion prediction model. To accomplish this, simulated rainfall was applied on a typical, sandy clay loam, Paleudult soil, having 0.12 m m-1 average slope-steepness, cultivated in no till by different periods of time with different crop sequences, and exhibiting different physical conditions in the surface layer: consolidated soil surface, with and without crop residue on it, and freshly-tilled soil surface, without crop residue on it. Seven simulated rainfall, erosion tests were run within a period of six months, all of them under 64.0 mm h-1 rainfall intensity and for 1.5-hr rainfall duration. The different crop sequences promoted different soil physical conditions in the surface layer, translated by the different values of the evaluated surface and subsurface soil physical characteristics, before and after tillage, which differently affected erosion and surface runoff. Water loss was highest in the untilled soil surface, regardless of residue cover on it, and lowest in the freshly-tilled soil surface, even though without crop residue on it, and it was kept this way until the end of the experiment. Soil loss was lowest in the untilled, covered soil surface, followed closely by either untilled or freshly-tilled soil surfaces, both without crop residue on it, but it substantially increased as subsequent tillage operations were performed. Crop dead roots mass, meanweight- diameter (MWD) of soil aggregates in water, and soil surface-roughness index (IR) showed to be good indicators of quality for reducing water loss in all of the studied surface soil layer’s physical conditions, and very good indicators for reducing soil loss - except the condition with high residue cover on it, in which the effect of the referred variables was irrelevant. The values obtained for the c-coefficient associated with the crop root mass variable in the PLU subfactor of RUSLE’s erosion prediction model stayed within the range reported in the literature.

Apesar do conhecimento que se tem sobre a erosão nas terras cultivadas brasileiras, existem situações de uso e manejo do solo que precisam ser mais bem estudadas. Com isto em mente, realizou-se este trabalho de pesquisa com o objetivo de investigar a erosão hídrica pluvial do solo, provocada por chuva artificial, em área de campo nativo submetida ao cultivo de milho (Zea mays, L), usando os preparos de solo escarificação e semeadura direta e as adubações mineral e orgânica. O estudo foi desenvolvido na Estação Experimental Agronômica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul - EEA/UFRGS, em Eldorado do Sul (RS), sobre um Argissolo Vermelho franco-arenoso com 0,13 m m-1 de declividade. Realizaram-se testes de erosão com chuva simulada logo a seguir a implantação dos tratamentos e a semeadura do milho e 75 dias mais tarde, no estádio de pendoamento da cultura, ambos na intensidade de 64 mm h-1 e com duração de 1,5 h, usando o aparelho simulador de chuva de braços rotativos. Os resultados evidenciaram que os tratamentos influenciaram o desenvolvimento da cultura e as perdas por erosão. O milho desenvolveu-se melhor na escarificação, independentemente do tipo de adubação. A perda de solo ocorreu somente na escarificação e no primeiro teste de chuva, em quantidade pequena, independentemente do tipo de adubação. A perda de água, de matéria orgânica e de nutrientes ocorreu em todos os tratamentos e testes de chuva, em quantidade variada, em geral sendo maior na semeadura direta e no primeiro teste de chuva. O pH da enxurrada foi pouco afetado por qualquer das situações, enquanto que a condutividade elétrica e as concentrações médias de matéria orgânica e nutrientes foram marcantemente influenciadas tanto pelos tratamentos quanto pelos testes de chuva, diretamente influindo as quantidades totais dos referidos constituintes removidas pela erosão. As quantidades totais finais de nutrientes perdidas por erosão foram maiores para o potássio na adubação orgânica e na adubação mineral, para o fósforo na adubação mineral e para o nitrogênio na adubação orgânica e na adubação mineral, nesta ordem de valores decrescentes e todos na semeadura direta. A perda de nutrientes determinada no estudo implicou alto valor financeiro estimado necessário para repor ao solo os adubos perdidos pela erosão. / Despite the knowledge that exists on erosion in Brazilian’s cultivated lands, there are situations of soil use and management that need be studied better. With this in mind, it was realized this research work with the objective of investigating soil erosion by rainfall, provoked by artificial rain, in an area of native pasture seeded to corn (Zea mays, L.), using reduced- and no-tillage and mineral and organic fertilization. The study was developed at the Agriculture Experimental Station of the Federal University of Rio Grande do Sul - EEA/UFRGS, in Eldorado do Sul (RS), over a sandy loam, 0.13 m m-1 slope steepness Ultisol. Simulated rainfall, erosion tests were accomplished soon after treatments establishment and corn seeding and 75 days later, at corn tasseling, both at 64 mm h-1 rainfall intensity and for 1.5-hour duration. The results showed that crop development and erosion losses were influenced by treatments. Corn developed a little better under reduced-tillage, regardless of fertilization type. Soil loss occurred only under reduced-tillage and in the first rainfall test, in small amount, regardless of fertilization type. Water, organic matter, and nutrients losses occurred in all treatments and rainfall tests, in varied amounts, in general being higher under no-tillage and in the first rainfall test. The pH of the runoff was little affected by any of the situations, while the electric conductivity and the average concentrations of organic matter and nutrients were greatly influenced by both treatments and rainfall tests, directly influencing the total amounts of the referred constituents removed by erosion. The total, final amounts of nutrients lost by erosion were higher for potassium in organic and in mineral fertilization, for phosphorous in mineral fertilization, and for nitrogen in organic and in mineral fertilization, in this order of decreasing values and all under no-tillage. The nutrients loss determined in the study implied high estimated monetary value needed for reposing to the soil the fertilizers lost by erosion.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Filosofia e Ciências Humanas. Programa de Pós-Graduação em Geografia. / Made available in DSpace on 2012-10-24T10:29:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 264291.pdf: 5523662 bytes, checksum: 3dfca7aa71ff707d5468c63598a72586 (MD5) / Devido sua morfologia escalonada, os perfis longitudinais dos rios desenvolvidos sobre basaltos apresentam uma modalidade diferenciada de evolução intrinsecamente ligada à evolução das rupturas de declive. A morfologia dos perfis longitudinais dos rios da Formação Serra Geral, constituinte da província vulcânica continental da Bacia do Paraná, é atribuída, de forma ampla, às diferenças no grau de vesiculação e no estilo de fraturamento dos níveis internos dos derrames. Porém, pouco se sabe sobre a interação entre essas e outras propriedades na determinação dos declives fluviais. O propósito do presente estudo foi investigar como as características litológicas, tectono-estruturais e hidráulicas influenciam a morfologia do perfil longitudinal de um rio situado sobre os basaltos da Formação Serra Geral. O estudo baseou-se no levantamento e análise de informações cartográficas sobre falhas, basculamentos de bloco, variação da área de drenagem e informações de campo sobre vesiculação, fraturamento e resistência da rocha intacta, ao longo do Rio das Pedras (extensão # 62 km; área da bacia # 330 km²). Utilizou-se como modelo direcionador e integrativo das análises a relação declive-área (S = ksA-?). A resistência da rocha intacta não influencia os declives, exceto subsidiariamente nas zonas de ruptura em basalto vesicular-amidalóide, onde, respectivamente, a potência do escoamento é maior e a resistência é, em média, menor. As zonas de ruptura (knickzones) são feições comuns do perfil longitudinal, sendo originadas em sua maioria por falhas transversais ao canal e esculpidas em qualquer nível estrutural interno dos derrames de basalto. A evolução das zonas de ruptura combina a retração paralela das rupturas individuais com a inclinação da zona como um todo. O arranque é o processo erosivo predominante, mas formas esculpidas por abrasão desenvolvem-se quando o fraturamento está entre 3 e 5 m/m². A média da densidade de fraturas em trechos fluviais cuja orientação é controlada pela inserção em zonas fraturadas tectonicamente é maior (6,2 m/m²) que nos trechos livres de controle (4,5 m/m²). Zonas de baixa declividade relativa tendem a diminuir em declividade com o aumento da densidade de fraturas, ocorrendo o inverso nas zonas de ruptura. Combinações específicas entre declividade, potência do escoamento, modalidades de arranque e fluxo de sedimentos são sugeridas como causa dessa diferença. Segmentos convexos do perfil estão relacionados ao fluxo do rio contrariamente ao mergulho de blocos tectonicamente basculados. O índice de concavidade (?) apresenta valores diferenciados de acordo com o macro-domínio tectônico em que o rio está inserido. Fluxo contrário ao mergulho de um bloco basculado reduz ?, o mesmo acontecendo quando há inserção extensiva do canal em zonas fraturadas tectonicamente. Independente do controle, no rio estudado ? está em torno de 1. Dentro de cada macro-domínio as variações das propriedades litológicas e de estruturas menores determinam os valores do índice de declividade (ks). A densidade de fraturas é o principal fator diferenciador de domínios ks. Due to the stepped morphology, the longitudinal profiles developed over basalts present a differentiated modality of evolution which is closely related to knickpoint evolution. The morphology of longitudinal profiles of rivers of Serra Geral Formation, a component of Paraná Basin volcanic province, is widely attributed to the differences in vesiculation and style of fracturing of the internal levels of the floods. However, little is known about the interaction between this and others properties in the determination of fluvial slopes. The objective of the present study was to investigate how the lithological, tectonic, and hydraulic characteristics influence the morphology of the longitudinal profile of a river situated on basalts of the Serra Geral Formation. The study was based on a survey and analysis of cartographic information about faults, block tilting and drainage area variation and field information about vesiculation, fracturing and intact rock strength, along the Rio das Pedras (extension # 62 km; basin area # 330 km²). The slope-area relationship (S = ksA-?) was used as directive and integrative model of the analysis. The intact rock strength does not influence the slopes, except in a subsidiary way in the knickzones formed in vesicular basalt, where the stream power is greater and the rock strength is, on average, less. The knickzones are common features of the longitudinal profile, originating mainly from faults crossing the channel, and are sculpted in any internal structural level of the basalt floods. The knickzone's evolution combines the parallel retreat of individual knickpoints with the inclination of the zone. Plucking is the predominant erosion process, but the features sculpted by abrasion develop when the fracturing is between 3 and 5 m/m². The average fracture density in fluvial reaches whose orientation is controlled by insertion in tectonic fracture zones is larger (6.2 m/m²) than in control free reaches (4.5 m/m²). Relatively low slope zones tend to decrease in steepness with the increase in the density of fractures, and the inverse occur in the knickzones. Specific combinations of slope, stream power, plucking type, and sediment flux are suggested as the cause of the difference. Convex segments of the profile are related to the river flux contrary to the plunge of the tilting blocks. The concavity index (?) presents differentiated values according to the tectonic domain where the river is situated. The flux contrary to the plunge of the tilting block decreases ?; the same happens when there is extensive insertion of the channel in fracture zones. Independently of control, ? is around 1 in the studied river. Inside each tectonic domain the variations in lithological properties and small structures determine the steepness index values (ks). The fracture density is the major factor that determines ks values.

Na erosão em entressulcos o solo é desagregado pela chuva e transportado pelo escoar de uma delgada lâmina de água, que, em seguida, na erosão em sulcos, se concentra em pequenos canais, com maior capacidade de desagregação de solo pela tensão cisalhante que se desenvolve. Este trabalho foi realizado com o objetivo de avaliar, na erosão em entressulcos, as condições hidráulicas, relações de desagregação e transporte do solo em condições de solo descoberto, bem como as condições hidráulicas e as taxas de desagregação com o solo coberto por palha de soja e, na erosão em sulcos, avaliar a erodibilidade do solo e as condições hidráulicas do escoamento em sulcos pré-formados em solo recém trabalhado e em solo com um ano de consolidação natural. Utilizou-se no estudo um Argissolo Vermelho distrófico típico. Em laboratório conduziram-se dois experimentos de erosão em entressulcos sob chuva simulada de uma hora e intensidade planejada de 75 mm h-1, sendo um dos experimentos com o solo descoberto e declives de 0,045; 0,09 e 0,18 m m-1, com solo saturado e sob drenagem livre e o outro com o solo sob as doses de 0; 0,05 ; 0,1; 0,2 ; 0,4 e 0,8 kg m-2 de palha de soja e declive de 0,10 m m-1. Um terceiro experimento de erosão em entressulcos foi realizado a campo com solo descoberto, declive de 0,0915 m m-1, com uma hora de chuva com intensidade de 75 mm h-1. No estudo da erosão em sulcos, dois experimentos foram conduzidos a campo em declive médio de 0,067 m m-1, pela aplicação de chuvas com intensidade de 70 mm h-1 durante 80 minutos. Nos últimos 20 minutos de chuva adicionaram-se fluxos extras de 0, 10, 20, 30, 40 e 50 L min-1 nos sulcos em solo recém preparado e de 0, 20, 40, 60, 80 e 100 L min-1, nos sulcos em solo consolidado. Determinaram-se valores de erodibilidade em entressulcos de Ki= 2,55x106 kg s m-4, de erodibilidade em sulcos de Kr= 0,0024 kg N-1 s-1 e tensão crítica de cisalhamento de Tc= 2,75 Pa. A presença de resíduos vegetais na superfície provocou um aumento da rugosidade hidráulica em entressulcos, com a conseqüente diminuição das taxas de desagregação do solo. O transporte de sedimentos em entressulcos foi melhor descrito por relações que contemplam a tensão cisalhante. O regime de escoamento nos sulcos passou de turbulento subcrítico em solo recém preparado, para turbulento supercrítico em solo consolidado, devido a diminuição da rugosidade superficial. Houve aumento da resistência e redução das taxas de desagregação do solo durante o período de consolidação. / Soil particles are detached by raindrop impacts in the interrill soil erosion process and transported by a thin layer of flowing water, which afterwards may concentrate in smail channels, thus increasing detachment capacity due to the shear stress of the flow acting on the channel walls. This study was conducted with the objective of evaluating hydraulics conditions, detachment and transport rates under bare soil conditions as well as under soul covered by soybean residues in the interrill erosion process and also to study the rill erosion process under conditions of fresh-tilled and consolidated soil. A sandy clay loam Paleudult soil was used. Three experiments were conducted for interrill soil erosion, two in laboratory applying one hour rainfall with intensity of 75 mm h-1 and one under field conditions, applying one-hour rainfall with intensity of 75 mm h-1. One laboratory experiment evaluated interrill erosion under saturated soil and with a free drainage after applying a water tension of 60 cm of water column, both with three slope conditions: 0,045; 0,090 and 0,180 m m-1. In a second laboratory study, interrill soil erosion was evaluated with soil covered by soybean residues with leveis of 0,00; 0,05; 0,10; 0,20; 0,40 and 0,80 kgm-', under slope of 0.1 m m-1. A third interrill experiment was conducted in the field with bare soil and slope of 0.0915 m m-1 under one hour 75 mm h-1 simulated rainfall. In the NI erosion studies, two field experiments were conducted, on a average slope of 0.067 m m-1 and using 80 minutes of simulated rainfall of 70 mm h-1. In the last 20 minutes of rainfall extra inflows were added at rates of 0, 10, 20, 30, 40 and 50 L min-1 in preformated rills on fresh tilled soil and 0, 20, 40, 60, 80 and 100 L min-1 in rills with one year of soil consolidation. Interrill soil erodibility of Ki= 2.55 x 106 kg s m-4, rill soil erodibility of Kr= 0.0024 kg N-1 s-1 and criticai shear stress of Tc= 2,75 Pa were determined for the used soil. The soybean residues on soil surface increased the hydraulic surface roughness and thus reducing the interrill soil detachment rates. The interrill sediment transport was more closely explained by relations that includes a factor for excess shear stress of the flow. In the rills the soil consolidation process changed flow conditions from subcritical turbulent on fresh tilled soil to supercritical turbulent flow on consolidated soil. The soil consolidation increased the soil strength and reduced the rill erosion detachment rates.