ESTUDO DE INFILTRABILIDADE EM AMBIENTE COM...
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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE FLORESTAS CURSO DE ENGENHARIA FLORESTAL Uso da infiltrabilidade como indicador de reabilitação de áreas de empréstimo MIGUEL RODRIGUES ORIENTADOR: Prof o Dr. RICARDO VALCARCEL Seropédica -RJ Abril /2005
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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO
INSTITUTO DE FLORESTAS
CURSO DE ENGENHARIA FLORESTAL
Uso da infiltrabilidade como indicador de reabilitação de áreas de
empréstimo
MIGUEL RODRIGUES
ORIENTADOR: Profo Dr. RICARDO VALCARCEL
Seropédica -RJ Abril /2005
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO
INSTITUTO DE FLORESTAS
CURSO DE ENGENHARIA FLORESTAL
Uso da infiltrabilidade como indicador de reabilitação de áreas de
empréstimo
MIGUEL RODRIGUES
ORIENTADOR: Profo Dr. RICARDO VALCARCEL
Monografia apresentada ao Instituto de Florestas da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos para obtenção do título de Engenheiro Florestal.
Seropédica -RJ Abril /2005
Seropédica, 28 de abril de 2005.
BANCA EXAMINADORA
Prof. Dr. Ricardo Valcarcel / UFRRJ
Doutorando José Eduardo Dias / UFRRJ
Doutorando Luciano de Oliveira Toledo / UFRRJ
Suplentes:
Mestrando Leonardo Tienne / UFRRJ
Mestrando Rafael Silva Barboza / UFRRJ
I
DEDICATÓRIA
Dedico esta monografia a meus
pais Miguel e Nair como fruto da
historia de cada um.
Aos meus amigos de ontem, hoje e
sempre Henrique Trevisan e Otávio
Marques.
A Comunidade Sagrada Família pela
minha ausência na missão.
E a todos os alunos que pelo
curso superior se tornam mais
humanos.
II
AGRADECIMENTOS
Primeiramente a Deus fonte, meta e razão de toda minha vida.
Ao Professor Ricardo Valcarcel por todo exemplo de
profissionalismo e espírito científico, ânimo e palavras certas
no momento certo, porém mais que tudo, por toda amizade e carinho
que verdadeiramente é o que fica para sempre.
A todos do Laboratório de Manejo de Bacias Hidrográficas
/DCA/UFRRJ, principalmente à Flavia por toda sua disponibilidade
e boa vontade em nos ajudar.
Ao Engenheiro Florestal Alberto pela auxilio no campo.
A Pedreira Sepetiba Ltda pela cessão da área e infra-estrutura
para execução desta monografia.
Ao CNPq pelo apoio através da Bolsa de Auxílio à Pesquisa do
Laboratório.
Enfim, a todos que torceram junto comigo para o êxito deste
trabalho.
III
Resumo
O presente trabalho utiliza a infiltrabilidade sobre o substrato
edáfico construído em sub-solo de 13 metros de profundidade
exposto às intempéries durante 21 anos (1980-2001), com
reflorestamento (1994-2001) e sem medidas conservacionistas (área
testemunha). As áreas foram reflorestadas com combinações
distintas de espécies – medidas biológicas, cujas funções
ecológicas podem induzir diferenças nos processos pedogenéticos e
modificar o comportamento da entrada de água nos sistemas.
Utilizou-se infiltrômetro de cilindro cujo tempo de amostragem
foi de 120 minutos, com 4 (quatro) repetições. A taxa de
infiltrabilidade apresentou diferenças estatisticamente
significativa nos tratamentos 03 (maior diversidade de espécies
com predomínio de nativas), seguido do tratamento 02 (combinação
equivalente de nativas e exóticas) e testemunha (sem
reflorestamento), que foi estatisticamente igual ao tratamento 01
(espécies florestais exóticas), evidenciando que a diferença de
combinação entre as 14 espécies nos três tratamentos, com mesma
densidade, geraram modificações nos substratos capaz de
evidenciar infiltrações distintas.
Palavra chave: infiltração, reflorestamento, funções ecológicas.
IV
Abstract
The present work utilizes infiltrability on edafic substrate created on sub-soil exposition to intemperies during 21 years period (1980-2001) without any conservation measures-witness and on reforested areas with distinct species combinations - biological measures (1994-2001) which ecological functions can induce differences on pedogenetic processes and modify the behavior of water’s entrance in the system (infiltrability). A cylinder infiltrometer was used with a sampling time of 120 minutes, four repetitions. The infiltrability rate presented significant differences on treatment 3 (greater species diversity with natives predominant), followed from treatment 2 (equivalent combination of natives and exotic plants) and witness (without any reforestation), that was statistic the same as treatment 1 (exotic species only). This fact proves that different combinations between the 14 species on the three treatments, with the same density, can produce modifications on the substract, bringing consequences on the infiltrability capacity. Key-words: infiltrability, reforestation, ecological functions
v
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO......................................................1
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA...........................................3
A Água no Sistema .............................................3
Conceitos de infiltração ......................................4
Material e Método...............................................8
Área de estudo ................................................8
Clima .......................................................9
Solos .......................................................9
Vegetação ...................................................9
Relevo .....................................................11
Ventos .....................................................11
Medidas biológicas de RAD ....................................12
Parcelas experimentais .......................................13
Caracterização dos tratamentos ...............................14
Amostragem ...................................................14
Infiltrômetro ................................................15
RESULTADOS E DISCUSSÃO.........................................18
CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES.....................................25
REFÊRENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.....................................26
1
LISTA DE TABELAS
1 - Percentual das espécies que compõem as medidas biológicas de
reabilitação de área de empréstimo da Ilha da Madeira, Itaguaí-RJ ...........................................................................................................13
2 - Resultados analíticos de amostras do subsolo nos três tratamentos e testemunha .............................................................................18
3 - Valores médios de infiltrabilidade em medidas biológicas de reabilitação de área de empréstimo de Itaguaí, Rio de Janeiro, 2001 ........................................................................................................................20
4 - Volume infiltrado em função do tempo .................................................20
5 - Volume infiltrado em função do tempo .................................................21
6 - Volume infiltrado em função do tempo .................................................21
7 - Volume infiltrado em função do tempo .................................................22
LISTA DE FIGURAS
1 – setores que interferem na infiltração .................................................8
2 - Parcela de estudo ..........................................................................................15
LISTA DE GRÁFICOS
1 - Regressão Linear do Tratamento 01 ........................................................23
2 - Regressão Linear do Tratamento 02 ........................................................23
3 - Regressão Linear do Tratamento 03.......................................................24
4 - Regressão Linear da área testemunha. ...............................................24
LISTA DE FOTOS
1 – Infiltrômetro, Ilha da Madeira, Itaguaí RJ. ..................................16 2 - Utilização do infiltrômetro....................................................................17
1
INTRODUÇÃO
Áreas de empréstimo são locais onde se retiram
expressivos volumes de material destituindo-os de condições
ambientais de modo que eles tenham mínimas condições de se auto-
recuperar (CARPANEZZI & KAGEYAMA, 1990).
Empreendimentos que removem o solo e deixam o substrato
litólico exposto, provocam profundas modificações no equilíbrio
ambiental dos ecossistemas. Eles se caracterizam por serem
eventos rápidos, geralmente provocados por empreiteiras que
possuem grande infra-estrutura e compromissos apenas com as
obras em fase de construção.Devendo assim seguir o cumprimento
da Constituição Brasileira (Capitulo VI, artigo 225, parágrafo
2º)que assegura a obrigatoriedade de recuperar estas áreas.
Ao ecossistema, quando não se promovem ações
conservacionistas, cabe a função de se reabilitarem
espontaneamente, podendo demandar várias dezenas de anos para
adquirir níveis de equilíbrio homeostático incipientes.
A falta de infiltração e a exígua capacidade de retenção
de água nos ecossistemas degradados se constituem em um fator
diferencial para a sua recuperação/reabilitação, sendo que em
ecossistemas perturbados ainda há vegetação e associado aos seus
serviços possuem capacidade de resiliência, uma vez que em
ecossistemas tropicais as reservas nutricionais encontram-se no
próprio componente biótico (ODUM, 1988). Em ambientes degradados
a situação é pior, pois não há formas de vida capazes de indicar
as formas de manifestação das tendências de recuperação e/ou
degradação (VALCARCEL, 1994).
Solos alterados por processo de mineração possuem
limitações ao estabelecimento e desenvolvimento espontâneo de
cobertura vegetal, principalmente em razão de baixos teores de
2
matéria orgânica, nutrientes e propriedades físicas. Entre as
modificações que ocorrem no solo por causa da mineração
destacam-se as topográficas e as suas influencias no
comportamento hidrológico do meio físico (SCHOROEDER, 1995).
Este estudo se desenvolveu em área de empréstimo onde
foram retirados 1.400.000 metros cúbicos de terra de 10,81ha,
para construção do Porto de Sepetiba, na baia do mesmo nome
(VALCARCEL, 1993). A área de empréstimo foi utilizada durante os
anos 1976-1978, sendo posteriormente abandonada com todas as
vias de acessos transitáveis em 1980. Até 1993 não se fez nenhum
tratamento conservacionista na região, motivo pelo qual os
processos erosivos desconfiguram toda a rede de drenagem e os
antigos acessos e pátios de manobra dos veículos (VALCARCEL,
1993).
Ainda segundo o mesmo autor, a profundidade média de
decapeamento foi de 13 metros, sendo que em alguns locais
alcançou 27 metros. A falta de atributos ambientais na área,
associada ao intenso geodinamismo dos processos erosivos, não
permitiu a colonização vegetal espontânea na região após haver
transcorrido 14 anos de abandono.
Em 1994, o Laboratório de Manejo de Bacias Hidrográficas
da UFRRJ iniciou os trabalhos de reabilitação da área de
empréstimo, atuando com medidas físicas, fisico-biológicas e
biológicas (VALCARCEL, 1994). A partir desta data, vários
estudos envolvendo o uso, aperfeiçoamento e avaliação das
medidas biológicas foram realizados (SANTOS & VALCARCEL, 1997 e
NEVES et al., 2000).
Utilizou-se como estratégia metodológica comparar
resultados que envolviam parâmetros silviculturais da cobertura
instalada (SANTOS & VALCARCEL, 1997), monitoramento indireto de
3
atributos ambientais e surgimento de propriedades emergentes
(VALCARCEL et al., 2000; NEVES et al., 2000 e NEVES & VALCARCEL,
2000), utilizando-se a colonização vegetal espontânea,
envolvendo espécies de estágios sucessionais evoluídos como bio-
indicador (VALCARCEL & SILVA, 2000).
Foram observadas variações comportamentais significativas
entre os resultados das diferentes medidas biológicas e, entre
elas e as parcelas testemunhas (NEVES et al., 2000) no processo
de recuperação de áreas degradadas.
O presente estudo é uma proposta de continuar o processo
de discretização dos efeitos das diferentes medidas biológicas
de reabilitação de áreas degradadas no meio físico: substrato
litólico, avaliando se as diferenças silviculturais e ambientais
encontradas nestas medidas, promoveram variações nas
propriedades físicas dos substratos e por ende, na construção do
solo, onde a infiltrabilidade foi o elemento considerado
discriminante na avaliação dos efeitos de sua estruturação,
agregação e transformação do material litólico nos primeiros
milímetros da superfície, que esteve sob influência direta de
diferentes coberturas vegetais nos anos 1994-2001, quando foram
implantadas as medidas biológicas de recuperação de áreas
degradadas.
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
A Água no Sistema
A água constitui um dos elementos físicos mais
importantes na composição da paisagem terrestre, interligando
fenômenos da atmosfera inferior e da litosfera, e interferindo na
vida vegetal, animal e humana à partir da interação com os demais
elementos do seu ambiente de drenagem. Nas suas variadas funções
possui um importante papel como agente modelador do relevo da
4
superfície terrestre, controlando tanto a formação como o
comportamento mecânico dos mantos de solos e rochas (COELHO NETO,
1994).
Em meio Florestal a precipitação atinge a copa das
árvores, escorrendo por galhos, folhas e tronco. Parte desta água
evapora, porém o volume que atravessa o dossel tinge o solo e
pode infiltrar (MOLCHANOV, 1963).
Conceitos de infiltração
A infiltração consiste na entrada da água na superfície
do terreno em direção ao seu interior (HILLS, 1970; MOLERO, 1974
e LOPEZ CADENA & CRIADO, 1978). Este processo ocorre em cada
segmento da bacia e apresenta resultados nos exutórios, através
da forma como os hidrogramas se manifestam. Ele expressa as
relações de interdependência dos mecanismos de entrada, estocagem
e de transmissão de umidade nos solos(COELHO NETO, 1994).
Segundo a mesma autora, a infiltração expressa a entrada
de água dentro do meio poroso e pode ter relação com o seu
movimento dentro do solo. Este processo desempenha um papel
relevante na economia da água dentro do balanço hídrico em uma
bacia hidrográfica, pois quanto maior for a capacidade de
infiltração, maior será a quantidade de água absorvida pelo solo
e menor o escoamento superficial (HEWLET E NUTER 1969, HILLS,
1970 e LINSLEY et al., 1975).
O processo de infiltração determina o balanço de água na
zona das raízes, condiciona qualidade e quantidade do escoamento
direto dos deflúvios e atua diretamente na erosão hídrica. Assim
o conhecimento do processo e sua relação com as características
do solo são de fundamental significância para o eficiente manejo
do solo (REICHARDT, 1996).
5
O conceito de infiltrabilidade tem as condicionantes físicas
dos conceitos de infiltração, porém diferem no fato de que se
mede a taxa máxima de entrada da água no solo sob condição de
pressão constante de lâmina de água sobre a superfície do
terreno, fato este que na natureza não se verifica de forma
prática (Ricardo Valcarcel - Comunicação pessoal).
A taxa de infiltração é a relação entre quantidade de água
que ingressa em um solo pelo tempo(RICHARDS, 1952; HEWLETT &
NUTTER, 1969; HILLS, 1970).
Capacidade máxima de infiltração é a taxa máxima de água
que entra no solo (HORTON, 1933). A relação entre a capacidade de
infiltração e a intensidade da chuva define a quantidade de água
que infiltra para abastecer o lençol freático e/ou volume de água
que escoa superficialmente. Quando a intensidade da chuva é menor
do que a capacidade de infiltração, a taxa de infiltração é igual
à taxa das chuvas, porém, quando a intensidade da chuva
ultrapassa a capacidade de infiltração, o solo absorve parte da
chuva e gera excedente, que após ocupar as microdepressões escoam
sobre a superfície do solo (COELHO NETO, 1994).
Os fatores que afetam a infiltração dependem da
combinação das características edafoclimáticas locais. Eles podem
ser sintetizados como fatores externos ao meio: intensidade,
duração e freqüência das chuvas, e fatores relacionados ao solo:
textura, estrutura, estratificação dos horizontes, umidade
antecedente, matéria orgânica, compactação/adensamento,
porosidade, atividade biológica e cobertura vegetal (MARSHALL,
1963; LINSLEY et al., 1965; HEWLETT NUTTER, 1969; SATTERLUND,
1972).
6
HORTON (1940) apresentou como fatores que afetam a taxa
de infiltração: tipo de perfil do solo, aspectos biológicos,
macroestruturais e cobertura vegetal.
Solos recobertos por florestas apresentam os maiores
valores de capacidade de infiltração, especialmente pela
influência da serrapilheira. A biomassa depositada reativa muitas
propriedades fÍsicas, quÍmicas e biológicas dos solos degradados;
caracterizando-se como um fator importante à manutenção desses
novos sistemas, ajudando a controlar os processos erosivos,
fornecendo substâncias agregantes ao solo (FACELLI & PICKETT,
1991). A redução na densidade de cobertura vegetal é acompanhada
pelo decréscimo da infiltração.
As condições de textura, profundidade e umidade
antecedente do solo determinam a quantidade de água que poderá
infiltrar-se. Solos profundos e bem drenados, com textura
grosseira e grande quantidades de matéria orgânica, apresentam
capacidade de infiltração diferenciadas dos solos rasos,
argilosos. A umidade antecedente reduz a ação capilar inibindo a
infiltração, limitando o volume de água que pode ser estocado no
solo, especialmente os mais finos (COELHO NETO,1994).
Segundo REICHERDT (1992) o tipo de textura do solo
determina a desestruturação das partículas, provocada pelo
impacto das gotas de chuva. Essa desestruturação contribui para a
redução da porosidade da camada superficial do solo. Além do
impacto das gotas, MORIM & VAN WINKEL (1996) citam a dispersão
físico-química das argilas como causa do selamento superficial e
redução da taxa de infiltração.
O incremento dos teores de matéria orgânica via
crescimento de biomassa, pode ser a melhor estratégia para
incremento da infiltração via modificação das propriedades
7
físicas do solo. As ações da matéria orgânicas associadas aos
efeitos do sistema radicular das plantas modificam o rearranjo
dos óxidos de ferro, alumínio e formam agregados, melhorando a
estrutura, aeração, densidade, condutividade hidráulica e
retenção de água do solo (BAVER,1972; ELTZ et al,1989 apud MOTTA
NETO, 1995).
BOLDAN E COLMAN apud PHILLIP (1957) distinguiram o processo
de infiltração em quatro partes interdependentes entre si: a)
Zona saturada - apresenta saturação até o máximo de 1,5 cm de
profundidade; b) Zona de Transição - possui rápido descenso de
água e alcança a profundidade 5 cm; c) Zona de transmissão -
precedida pelas zonas anteriores, possui percolação lenta e
efeito de encher o deposito que irá propiciar a continuidade do
processo na zona subseqüente; d) Zona de umedecimento - possui o
contato da Frente de umidecimento com a coluna do solo, sendo a
parte mais lenta do processo (Figura 01).
8
a) Zona saturada
b) Zona de transição
c) Zona de transmissão
d) Zona de umedecimento
e) Frente de umedecimento
Figura 1 – setores que interferem na infiltração
Fonte: BOLDAN E COLMAN apud (PHILIP,1957)
Em ambientes impactados, com exposição de sub-solo, rocha
matriz, não há presença de matéria-orgânica e nem de estruturação
do substrato. Nestas condições as plantas não conseguem emitir
raízes, se sustentar e nem subsistir, pois não há umidade
suficiente para sua sobrevivência e as inclemências climáticas
não permitem a germinação de qualquer tipo de sementes
(VALCARCEL, 1994).
Ainda segundo o mesmo autor, qualquer espécie espontânea
que eventualmente consiga se estabelecer na área terá problemas
de consolidar-se, pois há exíguos recursos ambientais ofertados e
as enxurradas promovem processos erosivos que descalçam as
plantas.
Material e Método
Área de estudo
Localizada no distrito da Ilha da Madeira, município de
Itaguaí, área denominada Costa Verde (Latitude 23º55’07’’-
23º55’sul, Longitude 43º49’73’’-43º50’35’’Oeste) “Estado do Rio
de Janeiro”.
A região é enquadrada como de domínio ecológico da Mata
Atlântica,onde predominam as formações regionais típicas de
9
litoral; área de Manguezal (fundo da Baia de Sepetiba) e Mata
Atlântica no inicio das montanhas que compõem a Serra do Mar
(VALCARCEL, 1994).
Clima
O clima é classificado como "Aw" (tropical chuvoso com
inverno seco) segundo KOPEN (1938). A umidade relativa média
anual é de 75%, insolação total média anual de 2.162,7 horas e a
nebulosidade mensal varia de 4,3 a 7,1 em uma escala que vai de 0
a 10 para a estação de Ecologia Agrícola, Itaguaí-RJ (MATTOS et
al., 1989).
A temperatura máxima média anual corresponde ao mês de
fevereiro, 25.7ºc e a mínima média anual corresponde ao mês de
Julho, 19.6ºc durante 41 anos de registro e processamento
(FIDERJ,1978).
Solos
As principais classes de solos encontrados na região são
Argissolos nas vertentes, Argissolos e Gleissolos nas áreas de
várzea. A ordem Argissolo é caracterizada por ter baixa
fertilidade natural e por serem altamente susceptíveis aos
processos erosivos, quando mal manejados (VALCARCEL, 1994).
Vegetação
A Mata Atlântica é uma floresta ombrófila, localizada
sobre as imensas cadeias montanhosas litorânea, situadas ao longo
do Oceano Atlântico, desde o Rio Grande do Sul até o Nordeste.
Embora represente o maior e o mais diversificado ecossistema
florestal remanescente no sudeste do Brasil, ainda é muito pouco
conhecido sob o ponto de vista florístico (RIZZINI, 1979; LEITÃO
FILHO, 1993).
10
Em regiões profundamente devastadas pelo homem, como no
Nordeste, a sua existência é hoje comprovada apenas por
vestígios. Nas Serras do Mar e da Mantiqueira, nos estados de
Minas Gerais, São Paulo, Rio de Janeiro e Espírito Santo, esta
floresta apresenta os maiores fragmentos (MIZUGUCHI et al.,
1982).
A flora da Mata Atlântica é composta pelo estrato arbóreo
de exemplares de Jacarandá (Machaerium sp.), Araribá
(Enterolobiun sp.), Ipês (Tecoma sp.), Sapucaia (Lecythis sp.),
Grapiapunha (Apuleia leiocarpa), Pequiá-marfim (Aspidosperma
sessiliflorum), Cedros (Cedrela sp.), Louro (Nectandra sp.),
Cajarana (Spondias sp.), Canelas (Ocotea sp.), Jataí (Hymenaea
sp.), Massaranduba (Manilkara sp.) e Brauna (Melanoxylon barauna)
entre outras. O estrato arbustivo é caracterizado pelas palmeiras
dos gêneros Euterpe, Geonoma, Astrocaryum. Entre as herbáceas
destacam-se: Pteridophytas e espécies das famílias Amarilidaceae,
Rubiaceae, Marantaceae, Melastomataceae e Musaceae. Nas partes
mais úmidas da mata, aparecem inúmeras espécies de musgos e
filícineas. Devido a competição pela luz, nas camadas inferiores,
existem grande quantidade de lianas e epífitas como as orquídeas
e bromélias (ESTADO DO RIO, 1991 e MIZUGUCHI et al., 1982).
A área de estudo encontra-se entre duas importantes
formações ecológicas: Manguezal e Floresta Secundária em estado
inicial de sucessão, com abundante presença de cipós. A vegetação
original foi intensamente utilizada no passado para a produção de
lenha, madeira, embarcações e construção civil, sendo que a área
serviu posteriormente para plantação de cana e pastagem.
A colonização vegetal espontânea na área de estudo foi
incipiente durante o tempo em que a área esteve abandonada (1981
a 1993). Foram encontradas algumas espécies arbustivas de pequeno
11
porte em locais onde há acúmulo de sedimentos de solos misturados
com substrato terroso e umidade: um exemplar de pau-jacaré
(Piptadenia sp.), quatro borrachudos (Machaerium calubriana),
alguns exemplares de alecrim (Baccharis dracunculifolia), assim
como pequena ocorrência de espécies de porte herbáceo: tiririca
(Cyperus sp.), e carqueja (Baccharis sp.). As bananeiras (Musa
sp.) e o capim naipe (Pennisetum purpureum), surgiram em locais
com vestígios de solo-depósito, carreados das extremidades da
área de empréstimo (VALCARCEL, 1994).
Os principais motivos que impedem a colonização
espontânea na área de estudo são: solos secos, duros, sem matéria
orgânica, oscilação térmica diária e presença de formigas
cortadeiras.
Relevo
A região de estudo encontra-se aos fundos da Baía de
Sepetiba, em uma elevação, cujo ponto mais alto é de 225 metros,
distribuídos equidistantemente em todas as orientações, com as
vertentes de declividade média de 30%. A região é cercada pelo
mar: Baía de Sepetiba e Enseada da Restinga da Marambaia, em 90%
do seu perímetro.
Os 1.400.000 m3 de terra retirados na área de estudo,
modificaram significativamente o relevo original. Ele é
acidentado, com substratos inconsistentes, rígidos quando seco e
friável quando úmido, apresenta 5.542 m2 de afloramento rochoso.
Quase toda a região está sobre um maciço granítico, que
condiciona a atual forma do relevo (VALCARCEL, 1994).
Ventos
Os ventos médios predominantes apontam para as direções
sul(S); sudeste (SW);leste(E);nordeste(NE);Noroeste(NW);e
12
sudoeste (SW), atingindo velocidades medias de 2 a 6 m/s (FIDERJ,
1976). Esporadicamente podem atingir velocidades em tormentas
tropicais.
Não foram encontrados indícios naturais e bio-
indicadores, que caracterizem a direção predominante dos ventos,
como a adaptação da arquitetura das copas das árvores (VALCARCEL,
1994).
Medidas biológicas
As medidas biológicas utilizadas para a recuperação da
área de empréstimo em questão se fizeram, com o plantio de
espécies arbóreas em proporções e espécies diferentes
caracterizando desta forma os diferentes tratamentos (tabela 01).
Considerando então estas diferenças, definiu-se parcelas
amostrais, onde o monitoramento da evolução do surgimento das
espécies espontâneas foi utilizado como indicador biológico de
reabilitação do ecossistema degradado (VALCARCEL & SILVA,1997).
Estas espécies introduzidas no ecossistema geram um novo
patamar de equilíbrio homeostático onde a disponibilidade de
água, matéria orgânica, construção do solo e difração da energia
solar são fatores ecológicos diferenciados e as plantas o acusam,
como propriedades emergentes.
O plantio destas espécies foi feito em covas de(0,4 x 0,4
x 0,4)metros sobre o substrato, com alinhamento e marcação das
covas em nível, obedecendo o espaçamento de 3 x 15 metros.Para
adubação foram aplicados compostos orgânicos na cova e inoculação
de bactérias fixadoras de nitrogênio para as espécies que as
realizam.
13
Tabela 1 - Percentual das espécies que compõem as medidas biológicas de reabilitação de área de empréstimo da Ilha da Madeira, Itaguaí-RJ
Estas medidas biológicas implantadas na área de estudo
têm apresentado modificações nas condições ambientais
especialmente no que diz respeito à cobertura do solo e
sombreamento, criando assim propriedades emergentes que geram
condições básicas para o estabelecimento e desenvolvimento de
outras espécies de forma espontânea acelerando desta forma o
processo de sucessão ecológica (NEVES et al., 2002).
Parcelas experimentais
As parcelas foram estabelecidas a partir das
diferenciações fitossociológicas encontradas dentro das medidas
biológicas onde foram monitoradas as formas da vegetação numero
de indivíduos e desempenho silvicultural (NEVES et al., 2001).
MÉD.BIOLÓGICAS (%) NOME CIENTÍFICO FAMÍLIA NOME COMUM
01 02 03 Schinus terebinthifo-lius Raddi
Anacardiaceae Aroeira-mansa 6,0
Machaerium aculeatun Raddi
Leguminosae Bico-de-pato
Piptadenia gonoacan-tha Mart.
Leguminosae Pau-jacaré 15,0 5,0
Clitoria fairchildi-ana Howard
Leguminosae Sombreiro 15,0
Mimosa caesalpinifo-lia Benth
Leguminosae Sabiá 10,0 25,5
Cecropia sp Cecropiaceae Embaúba 7,5 Acacia mangium Willd Leguminosae Acácia Acacia auriculiformis Sandw
Leguminosae Acácia 100,0 25,0
Albizia lebbech L. Leguminosae Albízia 7,0 Leucaena leucocephala Spreng
Leguminosae Leucena 20,0 15,0
Tabebuia umbellata Sond. Bignoniaceae Ipê-amarelo 5,0 Psidium guajava L. Myrtaceae Goiabeira 5,0 11,0 Caesalpinea ferrea Mart. Leguminosae Pau-ferro 13,0 Inga laurina (Sw.) Wild Leguminosae Ingá 15,0 Total de espécies 1,0 8,0 8,0
14
Caracterização dos tratamentos
Foram comparados três tratamentos envolvendo uso de
diferentes combinações de espécies e um testemunha (sem plantio).
As áreas onde foi realizado o estudo é constituída por terreno
plano, com declividade inferior a 5%. Já quanto a exposição solar
o tratamento 1 e a área testemunha se igualam, sendo esta
exposição Leste, Sul, Oeste. Para os tratamentos 2 e 3 a
exposição é Leste e Sul.
Como decapeamento o tratamento 1 possui o maior valor, 25
metros, decrescendo para os tratamentos 2, 3 e testemunha, que
apresentam 20, 15 e 10 metros, respectivamente, demonstrando
assim o nível da interferência antrópica no local.
Amostragem
As unidades amostrais foram alocadas de forma
sistemática, envolvendo o uso de parcelas circulares (Figura 03)
com 2(dois) metros de raio, 12,5m2 de área. Elas encontram-se
localizadas no interior dos talhões onde foram levantados os
estudos silviculturais e levantamento fitossociológicos das
espécies com regeneração espontânea.
O período de coleta de dados foi de 2 dias da mesma
semana sem registro de chuvas antecedentes a 45 dias, além de se
encontrar em pleno inverno seco (10/08/2001 e 11/08/2001).
Foram realizadas medições no sentido anti-horário
iniciando na extremidade sul em um período de 120 minutos
obedecendo ao intervalo inicial para coleta de dados de 5
minutos, após o decorrer de 30 minutos foram ampliados os
intervalos de coleta de dados para 10 minutos até o restante dos
120 minutos, sendo realizadas 4 repetições para cada tratamento.
15
Quanto ao posicionamento dos infiltrômetros, foram localizados
eqüidistantemente dentro de cada parcela circular.
Figura 2 - Parcela de estudo
Infiltrômetro
O infiltrômetro adotado foi similar ao descrito por HILLS
(1970), sendo formado por um cilindro de metal de 6 cm de raio e
12 cm de altura (Figura 01), base de metal para suporte de
vazilhame, e vasilhame de vidro transparente de 4,7 litros. Os
recipientes foram devidamente tarados e calibrados a correlação
entre volume liberado e altura da lamina remanescente, disposta
em uma régua externa de 17 cm, fixada na lateral.
Foi adicionado rolha de cortiça com dois tubos de 2 mm de
diâmetro interno, um para entrada de ar e outro para saída de
água, de modo que dentro do cilindro sempre permanecia altura
constante de lâmina de água.
1
3
24N
16
Foto 1 – Infiltrômetro, Ilha da Madeira, Itaguaí RJ.
O cilindro de ferro foi introduzido cuidadosamente no
sub-solo, com o auxilio de um martelo de borracha, tendo a
preocupação de proporcionar o mínimo possível de perturbação na
camada em questão, até 6 cm de profundidade, após esta etapa
aplicou-se água no interior do cilindro, posicionando-se a base e
o vasilhame já preenchido com a mesma, na altura 0 cm, para
iniciar-se a leitura, de forma que a cada volume infiltrado se
obtivesse uma altura a ser registrada em um dado tempo.
Para as medições foram seguidos os devidos procedimentos:
Com tempo pré-estabecido iniciou-se a medição no tempo 0, ao se
atingir o tempo de 5 minutos fez-se a primeira leitura, realizada
na régua, fixada no vasilhame, observando a lâmina de água do
garrafão (Figura 2). Este procedimento foi realizado em seqüência
para cada um dos infiltrômetros, sendo a diferença de medição
entre eles de 1 minuto e para cada infiltrômetro a leitura foi
realizada a cada 5 minutos, até completar 30 minutos. Realizado
17
esse ciclo, o intervalo de medição foi alterado para 10 minutos,
a cada infiltrômetro, sendo finalizada aos 120 minutos.
Foto 2 - Utilização do infiltrômetro.
A instalação do aparelho foi cuidadosa de modo a reduzir os
erros de causados pelas pertubações do meio e fugas lateriais,
conforme especificado por HILLS(1970). O mesmo autor assinala que este
equipamento também tem muitas vantagens, como reduzido tamanho,
reproduçao simples e baixo custo, além da portabilidade e demandar
pequenas quantidades de água.
Os dados foram analisados através de regressão linear
simples. Foi realizado o teste de Lilliefors para verificação da
normalidade, o teste de Cochran e Bartlett para homogeneidade de
variâncias dos dados de infiltrabiliade dentro dos tratamentos, e o
teste de Tukey(α=0,05)para análise de médias entre os tratamentos.
18
RESULTADOS E DISCUSSÃO
O experimento foi realizado após nove anos da implantação das
medidas biológicas, o tempo pode ser considerado pequeno para formação
de solo, pois para a construção de 1 centímetro em clima temperado
pode levar aproximadamente 100 anos (BENETT, 1939). Em clima tropical
não se tem consenso sobre a velocidade de construção dos solos,
devendo ser menor.
Os substratos apresentam proriedades fisicas similares entre
si, onde observa-se que os efeitos variaram mais quando comparados ao
teor de matéria organica (Tabela 02).
Tabela 2 - Resultados analíticos de amostras do subsolo nos três tratamentos e testemunha
Foram encontrados valores diferentes quanto a taxa de
infiltrabilidade nos diferentes tratamento conservcionistas e
área testemunha(tabelas 03,04,05, e 07 )
Para o tratamento 03 foi registrado o maior volume médio
infiltrado, sendo de 1418 ml, este é diferente estatisticamente
de todos os outros tratamentos, pelo teste de Tukey a 5% de
significância (Tabela 02). Essa diferença evidenciou que quanto
maior for o número de espécies nativas a serem utilizadas nas
medidas biológicas, caso do tratamento 3(Tabela 01), maior será
a taxa de infiltração. Estes resultados, maior infiltração em
relação aos outros tratamentos, podem ser correlacionados com o
surgimento de espécies espontâneas, nesta área (NEVES et al.,
2001).Estes ressultados evidênciam que a eficiência nos
Na Ca++ Mg++ H+Al Al+++ P K Medidas biológicas Meq/100 ml de terra
pH (H2O)
C (%)
M.O (%) ppm
1 0,04 0,5 0,7 3,1 0,9 5,1 0,4 0,69 2 1312 0,09 1,9 1,7 3,8 0,2 5,1 1,3 2,24 3 1783 0,03 1,4 1,5 2,5 0,2 5,0 0,8 1,38 7 131
Testemunha 0,02 0,4 0,4 2,6 0,8 4,7 0,4 0,69 1 37
19
processos sucessionais, também influenciam na construção de
solos, condicionando uma maior sinergia para construção dos
ecossistemas. Nos plantios de maior diversidade de espécies
nativas utilizadas, os mecanismos de reabilitação do ecossistema
ocorreram de forma acelerada.
No tratamento 02, foi registrado um valor médio de
infiltração de 867 ml, não ocorrendo diferença estatística apenas
para a comparação com o 01, embora este último seja uma área de
plantio homogêneo, mesmo assim apresentou um valor significativo,
estatisticamente, de infiltração, mas inferior ao tratamento 03.
Embora o tratamento 03 e 02, tenham recebido o mesmo número de
espécies, diferindo-se um do outro na quantidade e composição
utilizadas, sendo o maior número de nativas no tratamento 03 e
exóticas no tratamento 02, já no tratamento 01, apenas foi
utilizada uma essência exótica.
O tratamento 01 apresentou média de infiltração de 680 ml,
sendo igual estatisticamente com a testemunha, que registrou um
valor médio de 409 ml (Tabela 03). Interpretando-se esse
resultado, nota-se que o Tratamento 01, apresentou taxa de
infiltração estatisticamente igual a testemunha, que não recebeu
nenhuma medida biológica, evidenciando dessa forma, que conforme
diminui-se a diversidade de espécies, homogeneizando o plantio,
menor é a taxa de infiltração.
20
Tabela 3 - Valores médios de infiltrabilidade em medidas biológicas de reabilitação de área de empréstimo de Itaguaí, Rio de Janeiro, 2001
Tratamento Valores (ml) 03 1418,75 ± 135a 02 867,50 ± 150b 01 680,25 ± 231bc
Testemunha 409,50 ± 76c
Médias seguidas pela mesma letra, não diferem estatisticamente (Tukey 5%).
Tabela 4 - Volume infiltrado em função do tempo
TRATAMENTO 01 TEMPO VOLUME (ml) (min) G1 G2 G3 G4 MÉDIA
5 116 93 69 93 93 10 347 162 93 139 185 15 393 231 116 162 226 20 463 254 139 231 272 25 578 347 162 278 341 30 648 393 231 347 405 40 740 486 324 463 503 50 925 532 416 578 613 60 1,064 625 532 717 734 70 1,342 694 601 810 862 80 1,388 833 694 925 960 90 1,504 972 786 1,064 1,081 100 1,804 995 856 1,157 1,203 110 1,850 1,133 972 1,272 1,307 120 1,989 1,249 1,041 1,388 1,417
21
Tabela 5 - Volume infiltrado em função do tempo
TRATAMENTO 02 TEMPO VOLUME (ml) (min) G1 G2 G3 G4 MÉDIA
5 139 123 116 116 123 10 231 247 278 231 247 15 324 316 324 301 316 20 393 409 463 370 409 25 532 509 532 463 509 30 625 578 578 532 578 40 810 702 694 601 702 50 995 833 810 694 833 60 1,157 956 879 833 956 70 1,388 1,133 1,041 972 1,133 80 1,573 1,218 1,064 1,018 1,218 90 1,781 1,365 1,157 1,157 1,365 100 1,920 1,450 1,226 1,203 1,450 110 2,082 1,534 1,249 1,272 1,534 120 2,244 1,642 1,295 1,388 1,642
Tabela 6 - Volume infiltrado em função do tempo
TRATAMENTO O3 TEMPO VOLUME (ml) (min) G1 G2 G3 G4 MÉDIA
5 254 231 231 347 266 10 370 416 463 509 439 15 509 601 694 694 625 20 694 810 856 810 792 25 810 995 948 879 908 30 995 1,226 1,157 1,041 1,105 40 1,157 1,434 1,342 1,203 1,284 50 1,434 1,642 1,527 1,342 1,486 60 1,619 1,850 1,665 1,434 1,642 70 1,804 2,036 1,758 1,573 1,793 80 1,989 2,244 1,874 1,619 1,931 90 2,197 2,313 1,966 1,735 2,053 100 2,382 2,544 2,082 1,827 2,209 110 2,544 2,660 2,151 1,897 2,313 120 2,729 2,822 2,221 1,966 2,435
22
Tabela 7 - Volume infiltrado em função do tempo
TESTEMUNHA TEMPO VOLUME (ml) (min) G1 G2 G3 G4 MÉDIA
5 0 0 0 0 0 10 69 69 93 93 81 15 116 162 162 162 150 20 162 185 231 208 197 25 185 231 278 254 237 30 231 278 301 301 278 40 254 324 370 347 324 50 301 370 416 416 376 60 324 393 555 486 439 70 370 439 694 555 515 80 439 532 763 601 584 90 509 555 810 694 642 100 578 625 879 763 711 110 648 671 948 833 775 120 694 763 1,018 879 838
No tratamento 03 (predomínio de espécies nativas)
evidenciou-se efetividade nos processos pedogenéticos que
interferem na infiltrabilidade em 3,46x. No tratamento 02 (misto
entre espécies nativas e exóticas) houve aumento na
infiltrabilidade em 2,12x e no tratamento 01 1,66x, não sendo
estatisticamente significativo, pois provavelmente a
variabilidade dentro dos tratamentos foram superiores a das entre
tratamentos.
Foram observadas diferenças de infiltrabilidade nos 4
tratamentos, tanto em ordem de magnitude do total introduzido no
corpo do substrato, quanto na forma e dispersão dos dados durante
a infiltração (gráficos 01, 02, 03 e 04).
23
Gráfico 1:Regressão Linear do Tratamento 01
Gráfico 2:Regressão Linear do Tratamento 02
y = 11,419x + 52,034
R2 = 0,7771
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0 50 100 150tempo (min)
volume (ml)
y = 13,061x + 149,34
R2 = 0,8672
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0 50 100 150
tempo (min.)
volume (ml)
24
Gráfico 3:Regressão Linear do Tratamento 03.
Gráfico 4:Regressão Linear da área testemunha.
y = 18,129x + 419,24
R2 = 0,9006
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0 50 100 150
tempo (min)
volume (ml)
y = 7,0803x + 20,377
R2 = 0,9777
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0 50 100 150tempo (min.)
volume (ml)
25
Estes resultados evidenciam que os comportamentos
diferenciados da vegetação nos 7 anos (1994 – 2001) provocaram
modificações das propriedades físicas na superfície do sub-solo
capaz de refletir variação da taxa de infiltrabilidade, porem
cabe ressaltar que dada as diferenças do meio físico (GUERRA,
1994), podem haver outras variáveis que estejam influindo no
comportamento da infiltrabilidade.
Segundo THORNES (1979) a variação da taxa da infiltração em
um mesmo terreno pode ser significativa, encontrando por meio do
infiltrometro a capacidade de infiltração média, com coeficientes
de variação em torno de 70 a 75% em um mesmo local. Já
EYLES(1967) mediu a capacidade de infiltração em solos de uma
mesma área da Malásia encontrando valores que variaram de 15 a
420 mm/h, com média de 147 mm/h.
CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
- O modelo de regressão linear simples foi utilizado apenas
para sinalizar tendências, embora os coeficientes de
determinação foram altos, variando entre 0,7771 e 0,9777.
Caso utilizem-se modelos quadráticos os coeficientes deverão
apresentar melhor ajuste;
- A variabilidade nos dados de infiltrabilidade, associado aos
dados de regeneração espontânea, evidencia que existem
espécies cujas funções ecológicas nos processos de
reabilitação de áreas degradadas possuem papel diferencial.
Estas espécies possuem propriedades emergentes que
possibilitaram ao meio obter uma maior taxa de
infiltrabilidade consequentemente oferecendo maior
disponibilidade de água para o estabelecimento e
desenvolvimento de espécies vegetais.
26
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