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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JULIO DE MESQUITA FILHO”

FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E VETERINÁRIAS

CÂMPUS DE JABOTICABAL

VARIABILIDADE ESPACIAL DOS ATRIBUTOS DO SOLO,

EROSÃO E SUSCETIBILIDADE MAGNÉTICA DE UMA VERTENTE EM

GILBUÉS-PI

Hélio Lima Santos Engenheiro Agrônomo

JABOTICABAL – SÃO PAULO – BRASIL

Julho – 2010

ii

UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JULIO DE MESQUITA FILHO”

FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E VETERINÁRIAS

CÂMPUS DE JABOTICABAL



GILBUÉS-PI

Hélio Lima Santos

Orientador: Prof. Dr. José Marques Júnior Coorientador: Prof. Dr. Gener Tadeu Pereira

Tese apresentada à Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias – UNESP, Câmpus de Jaboticabal, como parte das exigências para a obtenção do título de Doutor em Agronomia (Produção Vegetal).

JABOTICABAL – SÃO PAULO – BRASIL

Julho- 2010

iii

Santos, Hélio Lima S237v Variabilidade espacial dos atributos do solo, erosão e

suscetibilidade magnética de uma vertente em Gilbués, Pi. / Hélio Lima Santos. – Jaboticabal, 2010

xiv, 65 f. : il. ; 28 cm Tese (Doutorado) - Universidade Estadual Paulista, Faculdade de

Ciências Agrárias e Veterinárias, 2010 Orientador: José Marques Júnior

Banca examinadora: Adeodato Arí Cavalcante Salviano, Zigomar Menezes de Souza, Teresa Cristina Tarlé Pissarra, Marcos Omir Marques

Bibliografia

1. Solo degradado 2. Geoestatística 3. solo-relevo 4. Georeferenciamento I. Título. II. Jaboticabal-Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias.

CDU 631.459

Ficha catalográfica elaborada pela Seção Técnica de Aquisição e Tratamento da Informação –

Serviço Técnico de Biblioteca e Documentação - UNESP, Câmpus de Jaboticabal.

iv

DADOS CURRICULARES DO AUTOR

Hélio Lima Santos – nascido a 17 de março de 1954 em Teresina – PI. Em

agosto de 1975 ingressou no curso de Tecnologia em Administração Rural no Centro de

Ciências Agrárias – Universidade Federal do Piauí - UFPI, concluiu o curso em

dezembro de 1977. Atuou como professor colaborador da disciplina Administração de

Cooperativas Rurais, para o curso de Tecnologia em Administração Rural e da

disciplina Cooperativismo para o curso de Tecnologia em Bovinocultura de 1978 a

1980. Ingressou no curso de Engenharia Agronômica em março de 1984, concluindo

em dezembro de 1993. Em março de 1994, iniciou o Curso de Mestrado no Programa

de Pós-Graduação em Solos e Nutrição de Plantas da Universidade Federal do Ceará -

UFC, Campus do Pici onde foi bolsista da CAPES, desenvolvendo o projeto: Avaliação

de cinco extratores químicos de manganês em solos do Estado do Ceará. Obteve o

titulo de mestre em agosto de 1997. Iniciou em agosto de 2006 o curso de Doutorado

pelo Programa de Pós-Graduação em Agronomia (Produção Vegetal) na Faculdade de

Ciências Agrárias e Veterinárias, Universidade Estadual Paulista – FCAV/UNESP,

Campus de Jaboticabal. Programa DINTER-PIAUÍ. É Funcionário Público Federal da

Universidade Federal do Piauí desde 1978, atualmente exercendo suas funções no

Laboratório de Solo e Água.

v

Nas grandes batalhas da vida, o primeiro passo para a vitória é o desejo de vencer.

(Mahatma Gandhi)

vi

DEDICO

Ao meu pai Cornélio (in memóriam), minha mãe Antonia, meus filhos Max, Thiago,

Raphael, a meus netos Anna Luiza e Marcus Fellipe, e aos irmãos, Nonato, Edna,

Edneide, Acelino e Elida.

OFERECIMENTO

A minha esposa Rosário, meus filhos Emilly Maria e João Hélio, pela paciência,

compreensão, tolerância e saudades nos dias e noites de solidão.

vii

AGRADECIMENTO

A Deus, ser supremo, pai da humanidade, por tudo aquilo que sou e tenho.

Aos professores, José Marques Júnior (Orientador), Gener Tadeu Pereira e

Marcílio Vieira Martins Filho, pela dedicação, paciência e motivação para o

engrandecimento profissional.

Aos mestres, Antonio Ubaldo, Fornaziere, Coutinho, Barbosinha, Renato,

Modesto e Érica, pelos conhecimentos transmitidos.

Aos amigos Sammy Sidney, Diego Siqueira e Lívia Camargo, por tudo que

fizeram por mim, e aos colegas Marcos André (Toca), Rilner, Carlos Leandro (Lambarí)

e Ronaldo (Bicudo), pelos momentos alegres e tristes dentro do mesmo espaço.

Aos servidores Célia, Cheirinho, Gomes, Dejair, Claudinha, Luís, Cristiano e Inês,

pelas palavras de incentivo quando batia a angústia e, em especial, ao garoto

Anderson, firmeza constante nas minhas horas de fracasso.

À professora Célia Bueno, amiga de todos os momentos, com palavras de

conforto e incentivo.

Aos colegas de doutorado, Sinimbú, Chicão, Sargento, Piauilino, Rai, Eulália,

Paulo Roberto, Brito, Tomás, Disraeli, Piauilino e Santana, pelas horas de convício e

autênticas parcerias.

Ao grande mestre e coordenador do DINTER, Prof. Luís Evaldo de Moura Pádua

e ao colaborador Prof. Adeodato Ari Cavalcante Salviano pela confiança e força

transmitida a minha pessoa para enfrentar os momentos difíceis desta jornada.

À UFPI, em nome do Magnífico Reitor Luís de Sousa Santos Júnior, docentes e

servidores pela compreensão em todos os momentos da ausência.

Ao Prof. Vitório Barato Neto, pela dedicação na revisão gramatical de acordo

com as novas regras gramaticais da Academia Brasileira de Letras.

E a todos que me ajudaram a erguer essa bandeira do progresso.

viii

SUMÁRIO

LISTA DE TABELAS ................................................................................................... xi

LISTA DE FIGURAS ................................................................................................... xii

RESUMO ........................................................................................................... xiii

ABSTRACT ......................................................................................................... xiv

CAPÍTULO 1. CONSIDERAÇÕES GERAIS............................................................... 1

1.1 INTRODUÇÃO................................................................................................... 1

1.2 REVISÃO DE LITERATURA.............................................................................. 2

1.2.1 Compartimentos da paisagem e a variabilidade dos atributos do solo....... 2

1.2.2 Suscetibilidade magnética aplicada em ciências agrárias.......................... 3

1.2.3 Variabilidade das taxas de erosão do solo ao longo da paisagem............. 6

1.3 REFERÊNCIAS...................................................................................................... 7

CAPÍTULO 2. CARACTERIZAÇÃO DA VARIABILIDADE ESPACIAL DOS ATRIBUTOS DO SOLO EM DIFERENTES COMPARTIMENTOS DE UMA VERTENTE UTILIZANDO SUSCETIBILIDADE MAGNÉTICA................................... 17

2.1 INTRODUÇÃO................................................................................................... 18

2.2 MATERIAL E MÉTODOS................................................................................... 19

2.2.1 Localização e caracterização da área de estudo........................................ 19

2.2.2 Análise laboratorial...................................................................................... 21

2.2.3 Análise estatística dos dados...................................................................... 22

2.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO......................................................................... 22

2.4 CONCLUSÕES.................................................................................................. 28

2.5 REFERÊNCIAS ................................................................................................. 28

CAPÍTULO 3. FATORES DE EROSÃO E SUSCETIBILIDADE MAGNÉTICA EM DIFERENTES COMPARTIMENTOS DE UMA VERTENTE DO MUNICÍPIO DE GILBUÉS-PI............................................................................................................... 32

3.1 INTRODUÇÃO................................................................................................... 33

3.2 MATERIAL E MÉTODOS................................................................................... 34

3.2.1 Localização e caracterização da área de estudo....................................... 36

3.2.2 Avaliação dos atributos do solo e da erosão............................................... 39

ix

3.2.3 Análise estatística dos dados...................................................................... 39

3.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO......................................................................... 39

3.4 CONCLUSÕES.................................................................................................. 43

3.5 REFERÊNCIAS ................................................................................................. 44

x

APÊNDICES 52 Apendice 1 -Semivariograma da soma de bases (SB), saturação por base (V%),

capacidade de troca de cátions (CTC) e suscetividade magnética (SM) na profundidade de 0,00 – 0,20 m.

53

Apendice 2 - Semivariograma da areia total (AT), argila (ARG), silte e suscetividade magnética (SM) na profundidade de 0,00 – 0,20 m 54

Apendice 3 -Semivariograma da erodibilidade do solo (K),, fator topográfico LS), potencial natural de erosão (PNE), perda de solo (A), risco de erosão (RE), na profundidade de 0,00 – 0,20 m.

55

Apêncide 4 – Panorâmica da área trabalhada ........................................................ 56

Apêndice 5 – Localização da transeção .................................................................. 56

Apêndice 6 – Localização da malha I ...................................................................... 57

Apêndice 7 – Localização da malha II ..................................................................... 57

Apêndice 8 – Localização da malha III .................................................................... 58

Apêndice 9 – Georeferenciamento dos pontos a serem amostrados ..................... 58

Apêndice 10 – Coleta e acondicionamento do solo ................................................ 59

Apêndice 11 – Equipe de trabalho de campo .......................................................... 59

Apêndice 12 – Secagem e peneiramento das amostras ........................................ 60

Apêndice 13 – Embalagem e idenificação das amostras ........................................ 60

xi

LISTA DE TABELAS

CAPÍTULO 2 Tabela 1. Teor de SiO2, Al2O3, Fes, Ki (relação silício/alumínio), Kr (relação sílica/sesquióxidos) e relação óxido de alumínio e ferro livre nos compartimentos da paisagem...............................................................................................................

23

Tabela 2. Estatística descritiva para os atributos areia total (g kg-1), argila (g kg-1), silte (g kg-1), matéria orgânica (MO) (mg dm-3), pH (CaCl2), soma de bases (SB) (mmolc dm-3), capacidade de troca catiônica (mmolc dm-3), saturação por bases (V) (%) e suscetibilidade magnética (SM) (10-6 m3 kg-1) na profundidade de 0,00 – 0,20 m..................................................................................................................................

25

Tabela 3. Estimativa dos parâmetros dos modelos de semivariogramas ajustados para os atributos areia total (g kg-1), argila (g kg-1), silte (g kg-1), matéria orgânica (MO) ( mg dm-3), pH (CaCl2), soma de bases (SB) (mmolc dm-3), capacidade de troca catiônica (mmolc dm-3), saturação por bases (V) (%) e suscetibilidade magnética (SM) (m3 kg-1) na profundidade de 0,00 – 0,20 m.............................................................................................................................

27

CAPÍTULO 3

Tabela 1. Caracterização granulométrica e química dos solos classificados na área..........................................................................................................................

42

Tabela 2. Estatística descritiva das variáveis, K - erodibilidade do solo, LS-relevo, PNE - potencial natural de erosão, A – perda de solo, RE – risco de erosão e SM –suscetibilidade magnética entre os compartimentos, na profundidade de 0,00 – 0,20 m.................................................................................................................................. 44 Tabela 3. Estimativa dos modelos de semivariogramas ajustados para as variáveis, K - erodibilidade do solo, LS - relevo, PNE - potencial natural de erosão, A – perda de solo, RE – risco de erosão, SM – suscetibilidade magnética entre os compartimentos, na profundidade de 0,00 – 0,20 m................................................ 46

Tabela 4. Correlação entre, K - erodibilidade do solo, LS - relevo, PNE - potencial natural de erosão, A – perda de solo, RE – risco de erosão e, SM – suscetibilidade magnética, na profundidade 0,00 – 0,20 m............................................................. 42

xii

LISTA DE FIGURAS

CAPÍTULO 2

Figura 1 - Precipitação anual, total e tendência, no período de 1962 a 1999 –Gilbués-Pi ..............................................................................................................

19

Figura 2 - Localização da área de estudo, malhas de amostragem dentro de cada compartimento da paisagem (a) e perfil planialtimétrico (b)........................................ 20

CAPÍTULO 3

Figura 1 Localização da área e das malhas de amostragem dentro de cada compartimento da paisagem........................................................................................ 37

xiii



GILBUÉS- PI

RESUMO: O relevo condiciona o movimento da água e a variabilidade dos

atributos do solo, por isso é importante mapear os compartimentos do relevo para

compreender os processos pedológicos e os fatores da erosão. O objetivo deste

trabalho foi estudar a variabilidade espacial dos atributos do solo, erosão e

suscetibilidade magnética de uma vertente do município de Gilbués-PI, considerado o

município brasileiro de maior área contínua de desertificação. Amostras de solo foram

coletadas em uma transeção de 2.750 metros na vertente e, em três malhas, a

intervalos regulares de 25 e 10 metros, respectivamente. No total, foram coletadas 451

amostras na profundidade de 0,00 - 0,20 m. As amostras foram submetidas a análises

granulométricas e químicas e suscetibilidade magnética (SM). Para estimar a erosão,

utilizou-se da Equação Universal de Perda de Solo (EUPS). Os resultados foram

submetidos às análises estatística e geoestatística, e sugerem que a suscetibilidade

magnética seja um atributo eficiente no entendimento das relações de causa e efeito da

variabilidade espacial dos atributos do solo e dos fatores da erosão, no contexto da

relação solo-relevo.

Palavras-chave: Planejamento conservacionista, solo degradado, geoestatística, pedometria.

xiv

SPATIAL VARIABILITY OF SOIL ATTRIBUTES, EROSION

AND MAGNETIC SUSCEPTIBILITY IN A SLOPE AT GILBUÉS-PI,

BRAZIL

ABSTRACT: The movement of water in the landscape affects the variability of soil

attributes, so it is important to map the compartments of relief to understand the

processes and the factors of soil erosion. The objective was to study the spatial

variability of soil properties, erosion and magnetic susceptibility of a slope in Gilbués, PI,

Brazilian town, considered the most continuous area of desertification. Soil samples

were collected in a transect of 2750 meters on the slope, and three stitches at regular

intervals of 25 and 10 meters respectively. In total 451 samples were collected at a

depth from 0.00 to 0.20 m. The samples were subjected to mechanical and chemical

analysis. The magnetic susceptibility (MS). To estimate the erosion, we used Equation

Universal Soil Loss (USLE). The results were subjected to statistical analysis and

geostatistics. The results suggest that magnetic susceptibility is an attribute efficient in

understanding the relationship between cause and effect of spatial variability of soil

properties and erosion factors in the context of a soil-relief.

Key words: Conservation planning, degraded soil, geostatistics, pedometrics.

1

CAPÍTULO I – CONSIDERAÇÕES GERAIS

1.1 INTRODUÇÃO

A relação entre a variabilidade dos atributos do solo e os diferentes

compartimentos de paisagem vêm sendo estudados por vários autores (YOUNG &

HAMMER, 2000; SI & FARRELL, 2004; TERRA et al. 2005; MATIAS, 2010). Neste

contexto, destacam-se os trabalhos de IZIDORIO et al. (2005), SOUZA et al. (2005),

CAMPOS (2008) e MARTINS FILHO et al. (2009), que relacionam fatores ligados à

erosão a compartimentos de paisagem, utilizando a geoestatística.

Compartimentos do relevo são mapeáveis, e sua identificação e

caracterização podem auxiliar na compreensão da variabilidade espacial dos atributos

dos solos e no entendimento dos processos erosivos. Assim, a quantificação da erosão

do solo, associada à compartimentação da paisagem e às técnicas geoestatísticas

apresentam-se como ferramentas eficazes para estudar as relações de causa e efeito

dos processos erosivos do solo, como proposto por MARTINS FILHO et al. (2009). Isso

pode auxiliar na transferência de informações para locais semelhantes, como proposto

por MARQUES JR (2009) e SIQUEIRA et al. (2010).

Outro assunto relevante é o estudo de técnicas alternativas para a

quantificação das taxas de erosão a fim de promover maior dinamismo ao planejamento

conservacionista. Existe um grande número de pesquisas utilizando modelos de

quantificação indireta destas taxas (SILVA et al. 2000; VENTURA JR. et al., 2001).

Dentre os métodos utilizados nestes estudos, destaca-se a suscetibilidade magnética

(SM). O mapeamento da SM vem destacando-se como um dos métodos indiretos mais

utilizados para fins de estudo e caracterização ambiental (GRIMLEY et al., 2004).

Assim, a SM pode auxiliar na aquisição mais rápida de informações sobre os diferentes

potenciais de erosão ao longo da paisagem.

Neste sentido, as hipóteses do trabalho são: - a variabilidade dos atributos do

solo e dos fatores de erosão é mínima dentro de um mesmo compartimento e máxima

em relação a outro compartimento da vertente, - a SM pode ser utilizada no estudo da

2

variabilidade espacial dos atributos do solo e dos fatores de erosão em diferentes

compartimentos de uma vertente.

Assim, o objetivo deste trabalho é estudar a variabilidade espacial dos

atributos do solo, erosão e suscetibilidade magnética de uma vertente, em Gilbués-PI.

1.2 REVISÃO DE LITERATURA

1.2.1 Compartimentos da vertente e variabilidade dos atributos do solo

Visto que os atributos do relevo são os responsáveis pelo tempo de exposição

dos materiais do solo ao intemperismo, intensidade e direção do fluxo da água no perfil

do solo, e que regulam as variações nos processos pedogenéticos, sua observação e

estudo são imprescindíveis na subárea da ciência do solo. GOBIN et al. (2001) afirmam

que o movimento da água no relevo é o principal responsável pelo processo de

desenvolvimento do solo. Por isso, compreender os compartimentos do relevo permite

maior esclarecimento sobre os processos pedológicos (HALL, 1983). Além disso, as

interações dos processos pedogênicos e geomórficos podem ser mais bem elucidadas

(DANIELS et al. 1971; LEPSCH et al. 1977; MONIZ & BOUL, 1982; UBERTI & KLAMT,

1984; CASTRO, 1989; VIDAL-TORRADO & LEPSCH, 1993; ANJOS et al. 1998;

MARQUES JÚNIOR & LEPSCH, 2000; TERAMOTO et al., 2001), e a caracterização da

variabilidade dos atributos do solo pode ser mais bem entendida (SOUZA et al. 1997;

SALVIANO et al. 1998; CAVALCANTE, 1999)

Segundo MONIZ (1996), trabalhos como o de LEPSCH et al. (1977), que se

dedicaram a estudar as relações entre o solo e a paisagem, permitem boa

compreensão do material de origem e da distribuição do solo na paisagem, porém há

necessidade de maior investigação dos fatores e processos de formação do solo. No

entanto, os atributos do solo variam sistematicamente nas direções vertical e lateral

(WILDING & DREES, 1983) como função da posição do local da paisagem, fatores de

formação do solo e/ou práticas de manejo do solo (BECKETT & WEBSTER, 1971).

Assim, o conhecimento da variabilidade do solo pode ser enfocado para quantificar os

3

conceitos de pedogênese e melhor entendimento dos fatores causadores do padrão de

distribuição do solo e evolução da paisagem (WILDING & DREES, 1983).

Nesse contexto, autores como: MALLARINO et al. (2001) e SIQUEIRA et al.

(2010) propõem a identificação dos compartimentos do relevo, os quais auxiliam na

transferência de informações para locais semelhantes. Isso é possível porque, dentro

do mesmo compartimento, os processos de formação do solo são praticamente os

mesmos. Logo, a identificação de compartimentos semelhantes remete para a

identificação de locais da paisagem onde os fatores de erosão do solo são os mais

homogêneos possíveis. Essa é a premissa de muitos autores que investigam a

variabilidade espacial num contexto de causa e efeito entre os atributos do solo e

culturas agrícolas (KRAVCHENKO et al. 2003; BRONSON et al. 2003; MONTANARI et

al. 2005; REZAEI & GILKES, 2005; CAMARGO et al. 2008).

Porém, como estes estudos compreendem o solo como um corpo natural e

tridimensional na paisagem e utilizam a ferramenta geoestatística, por conseqüência,

necessita de um elevado número de amostras. Dessa maneira, surge a necessidade de

pesquisas que se dediquem a estudar técnicas alternativas para a quantificação indireta

dos atributos do solo.

1.2.2 Suscetibilidade magnética aplicada em ciências agrárias

A suscetibilidade magnética (SM) é resultado da rotação e translação dos

elétrons que constituem alguns minerais que estão presentes nas rochas, nos

sedimentos e nos solos (CRAIK, 1995; LUQUE, 2008). A SM é afetada por fatores

como clima (EYRE & SHAW, 1994; DEARING et al. 2001; MAHER et al. 2003), material

de origem (SINGER et al. 1996; FONTES et al. 2000; HANESCH et al. 2001), relevo

(JONG et al. 2000), regime hídrico (MAHER, 1998), fauna/flora (DEARING et al. 1995),

erosão, influência antrópica (HANESCH & SCHOLGER, 2005) e tempo (SINGER et al.,

1992; WHITE & WALDEN,1997). Nesse sentido, SCHACHTSCHABEL et al. (1998) e

MAHER & THOMPSON (1999) afirmam que a SM é sensível às variações dos fatores e

4

processos de formação do solo, podendo ser expressa nas propriedades

cristalográficas dos minerais presentes nos sedimentos e no solo.

São considerados cinco tipos básicos de comportamento magnético:

diamagnetismo, paramagnetismo, ferromagnetismo, ferrimagnetismo e

antiferromagnetismo. Nos minerais diamagnéticos, os átomos que compõem a cela

unitária do mineral possuem as camadas eletrônicas preenchidas. Assim, o número de

spins eletrônicos alinhados numa direção é igual ao número de spins eletrônicos na

direção oposta. O campo magnético externo não exerce influência sobre os spins nesse

caso, mas inverte o movimento orbital dos elétrons (exemplo: quartzo). Nos minerais

paramagnéticos, as camadas eletrônicas estão incompletas. A presença de um campo

magnético externo faz com que os spins se alinhem, e mesmo após a retirada do

campo magnético, alguns spins permanecem alinhados (exemplo: olivina).

Os minerais ferromagnéticos são um caso especial de paramagnetismo. Após a

retirada do campo magnético, os spins permanecem alinhados, fazendo com que o

mineral possua um grande valor de magnetização remanescente (exemplo: ferro e

cobalto). Nos minerais ferrimagnéticos, os spins não estão emparelhados, assim

prevalece o momento magnético do maior número de spins no mesmo sentido

(exemplo: magnetita). Os minerais antiferromagnéticos não apresentam propriedades

magnéticas.

Nas últimas décadas, tem havido um crescente interesse no comportamento

magnético e nas propriedades dos minerais do solo. Desde os primeiros estudos de

VAN DER MAREL (1951) e, especialmente, LE BORGNE (1955), que postulou que a

SM do solo foi, em geral, maior do que a do subsolo e do material de origem

subjacente, muito se aprendeu sobre o magnético nas propriedades dos minerais do

solo. Pode-se dizer que as propriedades magnéticas dos minerais do solo dependem

essencialmente do teor Fe, pois é o elemento mais abundante do que a soma de todos

os outros elementos magnéticos da crosta terrestre, aproximadamente 40 vezes

(COEY, 1987). Os dois minerais magnéticos mais importantes nos solos são a

magnetita (Fe3O4), presente na fração silte e areia fina, e a maghemita (γ-Fe3O4),

presente na fração argila. Quando estes conferem baixa expressão magnética aos

5

solos, o comportamento magnético do solo passa a ser expresso pela hematita (α-

Fe3O4) e pela goethita, ambos presentes na fração argila (MULLINS et al. 1977).

As medidas de SM de solos são utilizadas em várias linhas de pesquisa, dentre

as quais se destaca a investigação de climas pretéritos registrados por paleossolos

(MAHER & THOMPSON, 1999, MAHER et al. 2003) e para identificar a poluição em

solos (PETROVSK'Y & ELLWOOD 1999; LECOANET et al. 2001). Recentemente,

foram feitas tentativas para delinear as áreas de solos hidromórficos por medidas de

SM no campo (GRIMLEY et al. 2004), para delimitar áreas de manejo específico para

cana-de-açúcar (MARQUES JR. 2009; SIQUEIRA, 2010) e para identificar limites mais

precisos entre diferentes compartimentos do relevo (MATIAS, 2010).

O mapeamento da SM vem destacando-se como um dos métodos mais

utilizados para fins ambientais (DEARING et al. 1996; GRIMLEY et al. 2004). Porém,

segundo BECEGATO et al. (2005), pesquisas geofísicas em solos agrícolas ainda são

muito incipientes no Brasil. As propriedades magnéticas já foram usadas nos primeiros

levantamentos de solos do Estado de São Paulo, nas décadas de 60 e 70, porém, com

fins qualitativos, unicamente para distinguir solos provenientes de diferentes materiais

de origem.

Com as necessidades da agricultura atual por maior conhecimento da

variabilidade dos atributos do solo, preocupação ambiental com o uso e o descarte

adequados de reagentes laboratoriais, a SM pode ser utilizada como ferramenta

alternativa na quantificação indireta dos atributos do solo. Vários trabalhos utilizando a

SM apresentaram resultados de correlação positiva com atributos físicos e químicos

dos solos (HANESCH & SCHOLGER, 2005), com atributos mineralógicos em diferentes

classes de solos (CHEVRIER & MATHÉ, 2007; TORRENT et al. 2007), relação com

atributos da cana-de-açúcar (MARQUES JR., 2009; SIQUEIRA et al. 2010) e perdas de

solo por erosão (VENTURA JR et al., 2010; PARSONS et al. 2010).

Alguns estudos que envolvem a SM (DEARING, 1999; PREETZ et al. 2008)

utilizam sensores próprios para estes fins (Bartington Instruments, Witney, UK). Porém,

outros autores apresentam métodos alternativos para a determinação da SM, como o

magnetômetro (FABRIS et al. 1998) e balança analítica (CARNEIRO et al. 2003; CANO

6

et al. 2008). A vantagem dos métodos alternativos, principalmente o da balança

analítica, são a facilidade e o baixo custo. Assim, registra-se a necessidade de

incrementar os estudos sobre a utilização da SM como alternativa para a quantificação

indireta de atributos do solo.

1.2.3 Variabilidade das taxas de erosão do solo e sua relação com o relevo

Dentre as várias propostas de estudo da variabilidade espacial da erosão do

solo, uma das que mais contribuem para o planejamento conservacionista ideal é

aquela apresentada por MARTINS FILHO (2007). Este autor utilizou técnicas

geoestatísticas e conceitos da relação solo-relevo para criar cenários futuros de erosão

em escala espacial e temporal.

Trabalhos como o de MARTINS FILHO (2007) assumem que a variabilidade

dos atributos do solo é controlada também por processos erosivos que, por sua vez,

dependem das formas de relevo e do movimento da água no terreno (OOST et al. 2000;

SCHUMACHER et al. 1999; IZIDORIO et al. 2005; MARTINS FILHO et al., 2009). Estes

movimentos de água podem incluir o volume, a velocidade da enxurrada, a infiltração e

o armazenamento de água no solo (COGO et al. 2003; SOUZA et al. 2003).

Segundo MOORE & WILSON, (1992); HUANG et al. (2001) e EDWARDS &

WHITTINGTON (2001), os aspectos topográficos do terreno são os principais

condicionadores dos processos erosivos, pois eles controlam os agentes hidrológicos e

pedológicos. Isso ocorre devido ao comprimento de rampa e, principalmente, à

inclinação do declive do terreno, que são fatores que influenciam fortemente nas perdas

de solo por erosão hídrica (FOX & BRYAN, 1999; VALENTIN et al. 2005). De acordo

com MONTGOMERY (2003), os modelos clássicos de evolução da paisagem

incorporam a suposição implícita de uma relação simples e linear entre as formas do

relevo e a erosão do solo, pois quanto maiores as inclinações do terreno, mais severa

tende a ser a ação erosiva. Por outro lado, PENNOCK (2003) afirma que a distribuição

do solo nas paisagens ocorre em função dos processos de erosão e deposição de

7

sedimentos, principalmente por ação dos fluxos de água que podem convergir ou

divergir em suas trajetórias, provocando variações na atuação desses processos.

É importante ressaltar que a erosão é uma causa adicional da variabilidade dos

atributos do solo, e ambos (erosão e variabilidade espacial) são fortemente

dependentes dos compartimentos do relevo. Portanto, são fundamentais o

planejamento e a aplicação das práticas conservacionistas, com base na

compartimentação e entendimento dos processos da vertente (WANG et al. 2001;

WANG et al. 2002; MARTINS FILHO, 2007).

A erosão do solo está sendo considerada como uma das principais fontes

poluidoras dos recursos hídricos quando acarreta materiais em suspensão que contêm

poluentes e, consequentemente, atingem a população que se encontra à jusante do seu

leito. Para uma produção agrícola sustentável, é importante estabelecer um projeto de

desenvolvimento que reconheça as necessidades das gerações futuras (GLANDWIN et

al. 1995).

Segundo KRASILNIKOV et al. (2005), em áreas tropicais, onde os processos

geomórficos e climáticos favorecem a erosão natural dos solos, é importante

estabelecer linhas de estudo visando à geração de programas conservacionistas que

reconheçam a necessidade de utilizar o relevo e seus compartimentos como base dos

estudos e do planejamento. CANTON et al. (2003), pesquisando áreas desérticas na

Espanha, afirmam que as posições da paisagem provocam variações nos processos de

erosão e deposição dos solos que, por sua vez, afetam a gênese do solo e o

desenvolvimento da vegetação.

Sendo assim, o desenvolvimento de um modelo quantitativo para perdas de solo

por erosão, em diferentes compartimentos do relevo, pode auxiliar no entendimento das

relações de causa e efeito dos processos erosivos e no estabelecimento de práticas

conservacionistas mais adaptadas e eficazes.

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17

CAPÍTULO 2. VARIABILIDADE ESPACIAL DOS ATRIBUTOS DO SOLO E DA

SUSCETIBILIDADE MAGNÉTICA EM DIFERENTES COMPARTIMENTOS DE UMA

VERTENTE

RESUMO – O manejo eficaz do solo exige compreensão da distribuição de seus

atributos na paisagem. Com a crescente preocupação sobre as questões ambientais

relacionadas com o nosso planeta, as pesquisas sobre a variabilidade espacial dos

solos e seus atributos passaram de sua conjectura tradicional, subjetiva, para a

modelagem quantitativa da distribuição destes atributos e da precisão dos modelos

utilizados. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi estudar a variabilidade dos

atributos do solo e da suscetibilidade magnética em diferentes compartimentos de uma

vertente, no Município de Gilbués-PI. Numa área de 140 hectares, foram identificados

três compartimentos da vertente. Foi montada uma malha de amostragem de um

hectare em cada compartimento. Duas malhas possuem 121 pontos, e uma terceira, 99

pontos espaçados regularmente a 10 metros, onde amostras foram coletadas. O

parâmetro alcance dos semivariogramas dos atributos físicos e químicos apresentou-se

próximo. O maior valor de alcance da suscetibilidade magnética indica sua menor

variabilidade espacial. A suscetibilidade magnética apresentou menor efeito pepita que

os demais atributos estudados, indicando menor erro experimental, o que permite ser

utilizada para o estudo da variabilidade espacial de outros atributos do solo em

diferentes compartimentos da paisagem.

Palavras-chave: Geoestatística, relação solo-relevo, pedometria.

18

2.1 INTRODUÇÃO

Com a crescente preocupação sobre as questões relacionadas com o meio

ambiente, de maneira geral, as pesquisas sobre a variabilidade espacial dos solos e

seus atributos passaram de sua conjectura tradicional, subjetiva, para a modelagem

quantitativa da distribuição destes atributos e da precisão dos modelos utilizados

(McBRATNEY et al. 2000).

Autores como CARRÉ & GIRARD, (2002); MINASNY & McBRATNEY, (2007)

propõem o mapeamento de classes de solos com base em suas distâncias taxonômicas

estabelecidas por meio do estudo da variabilidade espacial dos atributos do solo. Nesse

sentido, ferramentas que auxiliam na modelagem da variabilidade espacial dos atributos

do solo, como a geoestatística, são imprescindíveis para a identificação mais precisa

dos limites entre diferentes compartimentos ao longo da paisagem (MARQUES JR,

2009; MATIAS, 2010).

Porém, estes estudos demandam grande quantidade de amostras, aumentando

o custo e o tempo requerido para a coleta e as realizações das análises laboratoriais

(McBRATNEY et al. 2000; SIQUEIRA et al. 2010). Segundo McBRATNEY et al. (2003),

uma das razões do pouco conhecimento sobre a variabilidade dos atributos do solo é

justamente sua baixa aplicação em pesquisas devido ao custo e ao tempo para coleta e

as análises das amostras. Dessa maneira, são necessários métodos alternativos para a

quantificação dos atributos do solo (pedometria), que permitam aumentar o número de

amostras coletadas sem que haja aumento de custo e tempo de análise.

Uma técnica de medida indireta dos atributos do solo é a suscetibilidade

magnética (SM), que já foi utilizada com fins qualitativos nos primeiros levantamentos

de solos do Estado de São Paulo, na década de 60/70 (RESENDE et al. 1988).

Atualmente, alguns autores utilizaram a SM com fins quantitativos para avaliação

indireta de atributos do solo (MARQUES JR, 2009; SIQUEIRA, 2010; MATIAS, 2010).

Assim, como a SM é altamente sensível à variação ambiental (MAHER et al. 2003;

GRIMLEY et al. 2004), o estudo do seu padrão de variabilidade espacial pode ser útil na

identificação de diferentes compartimentos na paisagem. Estes compartimentos são

19

áreas onde a variabilidade dos atributos do solo é mínima, muito próxima da

homogeneidade (MALLARINO et al. 2001). A identificação e a delimitação destes

compartimentos, chamado por alguns autores como áreas de manejo específico

(SIQUEIRA et al. 2010), permitem a transferência de tecnologia para áreas

semelhantes.

Portanto, o objetivo deste trabalho foi estudar a variabilidade dos atributos do

solo e da suscetibilidade magnética em diferentes compartimentos de uma vertente, no

Município de Gilbués-PI.

2.2 MATERIAL E MÉTODOS

2.2.1 Localização e caracterização da área de estudo

A área de estudo localiza-se no município de Gilbués-PI. As coordenadas

geográficas são 09º 49´ de latitude sul e 45º 20´ de longitude oeste, com altitude média

de 481 m acima do nível do mar. A temperatura varia entre 25 e 36º C, clima quente e

semiúmido, precipitação pluviométrica em torno de 800 a 1.200 mm (Figura 1) e período

chuvoso de novembro a maio, (IBGE 1977), relevo com declividade de 0,9 a 20%.

Figura 1 – Precipitação anual, total e tendência, no período de 1962 a 1999 –Gilbués - Pi (VIEIRA et al. 2007)

20

Numa área de 140 hectares (Figura 2), foi estabelecida uma transeção a partir do

topo, seguindo o espigão da vertente no sentido do caimento mais suave do declive, a

uma distância aproximada de 2.750 metros do topo da paisagem até a cota mais baixa

(Figura 2a). Foram identificados três compartimentos, utilizando critérios topográficos,

como base em percepções visuais e em locais onde há descontinuidades ou “quebras”

do grau de inclinação, além do perfil planialtimétrico (Figura 2b).

Figura 2 – Localização da área de estudo, malhas de amostragem dentro de cada

compartimento da paisagem (a) e perfil planialtimétrico (b).

Foram montadas três malhas de amostragem, sendo duas de um hectare com

121 pontos e uma de 8.181 m2, com 99 pontos, espaçados regularmente a cada 10

metros. A malha 1 (compartimento I) fica num relevo quase plano.O solo encontrado é o

Neossolo Quartizarênico de origem arenítica da Formação Urucuia, vegetação rala,

sem, contudo, denotar uma cobertura vegetal. A malha 2 (compartimento II) fica em um

21

plano inclinado, desnudo, o solo de ocorrência é um Argissolo Vermelho-Amarelo

argiloso, originado de rochas pelíticas (argilitos e siltitos). A malha 3 (compartimento III)

encontra-se em um relevo ondulado em direção ao curso d’água, com ausência de

cobertura vegetal. Nesse compartimento, existe afloramento de rochas siltíticas, e o

solo é siltoso. Por ação da força erosiva, corresponde a áreas de dissecação mais

recente. Os atributos do solo foram amostrados na profundidade de 0,00-0,20 m.

2.2.2 Análise laboratorial

A granulometria foi determinada pelo método da pipeta com solução de NaOH

0,1 N como dispersante químico e agitação mecânica em aparato de baixa velocidade,

por 16 horas, seguindo a metodologia proposta pela EMBRAPA (1997). Nas mesmas

amostras, foi determinado potenciometricamente o pH, utilizando-se da relação 1:2,5 de

solo em CaCl2 0,01 mol L-1. O teor de matéria orgânica (MO), P, K, Ca e Mg foi

determinado segundo a metodologia de RAIJ et al. (2001). Com base nos resultados

obtidos nas análises químicas, foram calculadas a soma de bases (SB), a capacidade

de troca catiônica (CTC) e a saturação por bases (V%).

A suscetibilidade magnética (SM) das amostras foi medida utilizando-se um

suporte com um ímã fixo, um recipiente de vidro de volume conhecido e montado o

conjunto imã, suporte, porta-amostras em uma balança analítica, de acordo com CANO

et al. (2008). Inicialmente, é pesado o recipiente, depois colocado o solo e, por

diferença, calculado o peso do solo, depois a amostra é submetida à atração

magnética, sendo verificado o valor da carga. SIQUEIRA (2010) e MATIAS (2010), no

estudo da variabilidade dos atributos do solo em diferentes compartimentos, utilizaram a

mesma metodologia.

2.2.3 Análise estatística dos dados

Inicialmente, a variabilidade dos dados foi calculada pela estatística descritiva,

22

calculando-se a média, a mediana, o coeficiente de variação, o coeficiente de

assimetria e o coeficiente de curtose. Para a comparação das médias, foi utilizado o

teste de Tukey, a 5% de probabilidade. A dependência espacial foi analisada por meio

de ajustes de semivariogramas, com base na pressuposição de estacionariedade da

hipótese intrínseca (VIEIRA et al.1983). A análise da dependência espacial foi feita por

meio da geoestatística, com base nas pressuposições da seguinte equação:

[ ]∑=

+−=)(

1

2)()(

)(2

1)(ˆ

hN

i

iihxZxZ

hNhγ . (1)

em que, N(h) é o número de pares de pontos medidos das variáveis regionalizadas

Z(xi), Z(xi+ h), separadas por um vetor h. O gráfico de gˆ(h) contra os valores

correspondentes de h, é denominado semivariograma. Do ajuste de um modelo

matemático aos valores estimados de gˆ(h) são definidos os coeficientes do modelo

teórico para o semivariograma (o efeito pepita, C0; variância estrutural, C1 ; patamar, C0

+ C1; e o alcance, a). O efeito pepita é o valor da semivariância para a distância zero e

representa o componente da variação ao acaso; o patamar é o valor da semivariância,

onde a curva se estabiliza sobre um valor constante; o alcance é a distância da origem

até onde o patamar atinge valores estáveis, considerando o limite da dependência

espacial da grandeza medida.

Foram ajustados aos dados os seguintes modelos: (a) esférico (Esf), gˆ(h) = C0 +

C1 [1,5(h/a)-0,5 (h/a)³] para 0 < h < a e gˆ(h) = C0 + C1 para h > a; (b) exponencial (Exp),

gˆ(h) = C0 +C1 [1 – exp (-3h/a)] para 0 < h < d, onde d é a distância máxima na qual o

semivariograma é definido; (c) gaussiano (Gau), gˆ(h) = C0 +C1[1-exp (-3h²/a²)], os

modelos dos semivariogramas foram ajustados utilizando o programa GS+

(ROBERTSON, 1998).

2.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO

Na Tabela 1, é apresentada a caracterização química dos solos da área de

23

estudo envolvendo o teor de silício, alumínio, ferro, a relação silíca/alumínio (Ki) e a

relação sílica/sesquióxidos de ferro (Kr), além da relação alumínio/ ferro livre.

A relação entre o silício e o alumínio mede o grau de intemperização do solo.

JACOMINE (2005), estudando horizontes diagnósticos, cita que essa relação (Tabela

1), auxilia tanto na mensuração do grau de intemperismo do solo e relata que existe

tendência de rejuvenescimento na transeção, na direção do topo, para a encosta

inferior. No presente estudo, os valores da relação silício/alumínio, são muito elevados

no compartimento I (S/A=7,6) na camada de 0 a 0,20 m, indicando ser este o solo mais

rejuvenescido, observação comprovada pelo valor do Kr, que teve o mesmo

comportamento. O teor de Fes (ataque sulfúrico), que também aumenta nessa direção,

reforça a sequência litológica do solo pesquisado.

Tabela 1. Teor de SiO2, Al2O3, Fes, Ki (relação silício/alumínio), Kr (relação sílica/sesquióxidos) e relação óxido de alumínio e ferro livre nos compartimentos da paisagem.

Compartimentos Prof. SiO2 Al2 O3 Fes Ki Kr Al2O3 /Fes

m ------------- g kg-1 --------

I

Neossolo Quartzarênico

0,00-0,15 112,5 25,0 9,4 7,6 6,1 4,1

0,35-0,45 122,0 72,5 5,4 2,8 2,7 20,9

II

Argissolo Vermelho-Amarelo

0,00-0,15 155,5 117,5 19,0 2,2 2,0 9,7

0,30-0,40 236,0 157,5 27,3 2,5 2,2 9,0

III Neossolo Regolítico

0,00-0,20 176,0 102,5 19,7 2,9 2,6 8,1

0,20-0,40 153,5 107,5 18,2 2,4 2,1 9,2

Os resultados referentes à estatística descritiva dos atributos estudados estão

apresentados na Tabela 2. Os valores do teor de argila e silte aumentam do

compartimento I para o compartimento II. No compartimento III, registram-se diminuição

24

do teor de argila e elevação do silte. Esse comportamento pode ser atribuído ao

material de origem siltítico dos solos dos compartimentos II e III, e à excessiva erosão

diferencial no compartimento III.

O teor da areia total decresce do compartimento I para o III, e os atributos

químicos, incluindo a SM, tendem a aumentar nesta direção. Atribuí-se a esse

comportamento à influência da transição arenito-siltito na encosta.

TERAMOTO et al. (2001) encontraram a mesma tendência, estudando a relação

solo-superfície geomórfica e substrato geológico, na região de Piracicaba - SP. Todos

os atributos diferiram estatisticamente, pelo menos em dois compartimentos, com

exceção da SM e MO. Os resultados mostram que os atributos físicos são mais

eficientes que os químicos na separação dos três compartimentos.

Os resultados da SM apresentaram coeficiente de variação crescente entre os

compartimentos I e II, diminuindo no III; certamente, sofreram interferência ocasionada

pela média do número de amostras utilizado. Isso mostra que a estatística descritiva,

com base nas estatisticas de média e no coeficiente de variação, não é tão eficaz para

estudos de caracterização de compartimentos ao longo da paisagem. Autores como

VOLTZ & WEBSTER (1990), SAUER et al. (2006) relatam que a média pode não ser

representativa de um compartimento mapeado.

Os valores próximos das médias e medianas indicam distribuições

suficientemente simétricas para o uso da geoestatística. Os coeficientes de assimetria e

curtose estão bem próximos de zero, com exceção da SM no compartimento III,

indicando distribuição normal para todos os atributos. LITTLE & HILLS (1978), num

trabalho sobre experimentação agrícola, também afirmam que, quando esses valores

são semelhantes e aproximam-se da distribuição normal, recomendam o uso da

geoestatística.

Segundo a classificação proposta por WARRICK & NIELSEN (1980), os valores

do coeficiente de variação entre 12 e 60% são considerados como de variação média e

moderada, sendo os abaixo ou acima considerados como baixa e alta variação,

respectivamente. Nesse sentido, a maioria dos atributos apresentou CV moderado, com

exceção do compartimento III. Para VANNI (1998), um coeficiente de variação maior

25

Tabela 2. Estatística descritiva para os atributos areia total (g kg-1), argila (g kg-1), silte

(g kg-1), matéria orgânica (MO) mg dm-3, pH (CaCl2), soma de bases (SB)

(mmolc dm-3), capacidade de troca catiônica (CTC) (mmolc dm-3), saturação por

bases (V%) e suscetibilidade magnética (SM) (10-6 m3 kg-1) na profundidade de

0,00 – 0,20 m.

Atributos Média Mediana Máximo Mínimo Assimetria Curtose CV Compartimento I

Areia total 895,71a 898,00 922,00 860,00 -0,33 0,06 18,67 Argila 58,31b 59,00 90,00 35,50 0,42 -0,25 20,99 Silte 49,59c 50,50 87,50 1,00 0,14 -0,41 33,89 MO 11,80a 12,00 19,00 5,00 0,15 -0,38 25,58 pH 4,24b 4,20 4,80 3,90 0,36 -0,48 4,59 SB 12,54b 12,20 21,30 3,80 0,13 -0,44 29,86

CTC 46,70b 46,90 57,40 33,60 -0,19 -0,34 11,09 V 26,32b 26,72 42,51 10,92 -0,03 -0,39 23,87

SM 1,27 c 1,26 1,86 7,04 -1,61 0,85 26,82

Compartimento II

Areia total 510,82b 517,00 722,00 272,00 -0,33 0,06 22,69 Argila 226,89a 217,50 361,50 107,00 0,35 -0,10 23,09 Silte 261,63b 265,50 389,00 165,00 0,14 -0,47 19,13 MO 12,45a 12,00 21,00 4,00 0,14 -0,52 30,92 pH 5,22a 5,20 6,10 4,40 0,14 -0,35 6,49 SB 77,73a 75,50 113,10 49,50 0,61 0,07 17,03

CTC 99,22a 97,60 123,50 77,00 0,44 -0,40 10,39 V 77,99a 78,79 98,32 58,15 -0,09 0,18 10,13

SM 1,78b 1,76 2,94 7,20 -0,45 5,12 35,04

Compartimento III

Areia total 408,28c 416,00 639,00 155,00 -0,03 -0,00 22,69 Argila 49,10b 47,00 99,50 12,50 0,56 -0,56 45,11 Silte 542,66a 529,00 767,50 306,00 0,19 0,12 16,80 MO 12,34a 12,00 23,00 4,00 0,33 -0,35 34,04 pH 5,23a 5,20 6,10 4,40 0,20 -0,23 6,56 SB 76,76a 75,00 113,10 49,50 0,58 0,06 16,83

CTC 98,91a 97,00 123,50 77,00 0,45 -0,59 10,84 V 77,19a 78,34 93,44 58,15 -0,37 -0,06 9,54

SM 0,68a 0,64 8,41 4,38 0,10 80,65 77,66

Médias seguidas de mesmas letras nas colunas não diferem entre si pelo teste de Tukey ao nível de 5% de probabilidade.

26

que 35% revela que a série é heterogênea, e a média tem pouco significado, e sendo

maior que 65%, a média não tem significado algum. Assim, os dados, na sua maioria,

mostraram-se na faixa onde a média tem significado positivo para a pesquisa.

Nota-se que o CV do teor de argila, areia total e SM aumentaram do

compartimento I para o III. Os atributos químicos apresentam comportamento contrário.

Logo, há maior homogeneidade dos atributos químicos no sentido do menor declive e

uma maior heterogeneidade dos atributos físicos e SM no sentido do maior declive.

Na Tabela 3, são apresentados modelos de semivariogramas experimentais

ajustados e seus parâmetros. Observa-se que houve diferentes modelos para o mesmo

atributo em compartimentos diferentes. Isso indica que cada compartimento condiciona

diferente padrão de variabilidade espacial dos atributos do solo. Foi considerado o valor

do R2 para selecionar e ajustar os modelos dos semivariogramas feitos pelo programa

GS+ (ROBERTSON, 1998). Os atributos químicos ajustaram-se melhor aos modelos

exponencial e esférico. OLIVEIRA et al. (1999), ARAÚJO (2002), CARVALHO et al.

(2003) e SOUZA et al. (2003), pesquisando sobre a variabilidade espacial de atributos

químicos, obtiveram resultados semelhantes.

Em muitos trabalhos, é usada a razão entre o efeito pepita e o patamar para

calcular o grau de dependência espacial (GDE), sendo usada para classificar e

comparar a distribuição espacial dos atributos do solo (TRANGMAR et al., 1985).

Baseados nessa razão, CAMBARDELLA et al. (1994) classificam o GDE menor ou igual

a 25% como sendo uma dependência forte, moderada quando está entre 25 e 75% e

fraca quando igual ou superior a 75%. Os atributos físicos apresentaram GDE forte,

com exceção da argila no compartimento II, que apresentou GDE moderado. Quanto

aos atributos químicos, com exceção do pH no compartimento I, que apresentou GDE

Fraco e MO que apresentou GDE moderado nos compartimentos II e III, o restante dos

atributos apresentou GDE forte.

O alcance pode ser interpretado como a distância em que existe correlação entre

os pontos amostrados. Assim, os pontos localizados numa área de raio igual ao alcance

são mais homogêneos. O alcance dos atributos físicos varia entre 10 e 107 m, com

média de 33 m, enquanto o alcance dos atributos químicos varia de 4 a 108 m, com

27

Tabela 3. Estimativa dos parâmetros dos modelos de semivariogramas ajustados para os atributos areia total (g kg-1), argila (g kg-1), silte (g kg-1), matéria orgânica (MO) ( mg dm-3), pH (CaCl2), soma de bases (SB) (mmolc dm-3), capacidade de troca catiônica (mmolc dm-3), saturação por bases (V) (%) e suscetibilidade magnética (SM) (m3 kg-1) na profundidade de 0,00 – 0,20 m.

Atributos Modelo C0 C0 + C1 GDE Alcance

(m) R2 CRVC

b A Compartimento I

Areia total Gaussiano 0,10 190,30 0,05 11,18 0,060 0,579 377,49 Argila Exponencial 0,10 162,80 0,06 29,40 0,21 0,78 12,75 Silte Gaussiano 0,10 236,80 0,04 9,69 0,15 0,77 10,56 pH Exponencial 0,04 0,04 100,51 18,30 0,38 0,76 1,01 MO Exponencial 1,29 9,50 13,58 4,20 0,16 0,37 7,28 SB Exponencial 1,90 15,33 12,39 11,19 0,40 0,107 11,18

CTC Gaussiano 0,06 25,60 0,23 5,45 0,66 0,57 19,91 V% Exponencial 3,80 41,11 9,24 8,70 0,09 0,289 18,66 SM Exponencial 0,00 4,090e-16 0,00 18,60 0,35 1,07 -0,01

Compartimento II Areia total Gaussiano 820,00 14570,00 5,63 106,52 0,59 1,00 -1,79

Argila Gaussiano 997,00 3866,00 25,79 42,58 0,68 0,043 -10,07 Silte Gaussiano 210,00 4410,00 4,76 11,37 0,79 0,99 0,85 pH Esférico 0,00 0,1112 0,09 29,20 0,94 0,79 1,08 MO Gaussiano 6,080 17,62 34,51 46,53 0,99 1,00 -0,4 SB Exponencial 0,10 163,00 0,06 7,80 0,00 0,86 10,89

CTC Exponencial 13,70 120,90 11,23 15,03 0,52 0,37 62,19 V% Esférico 12,90 63,38 20,35 39,60 0,80 0,98 1,03 SM Gaussiano 0,00 2,65 10-15 0,00 80,02 0,84 1,078 -0,01

Compartimento III

Areia total Gaussiano 650,00 9230,00 7,04 27,53 0,85 0,77 92,35 Argila Gaussiano 1,00 484,00 0,21 27,36 0,78 0,67 16,01 Silte Esférico 420,00 8638,00 4,86 34,00 0,85 0,73 142,97 pH Exponencial 0,0048 0,12 4,12 37,50 0,80 0,98 0,09 MO Gaussiano 7,36 19,78 37,21 52,65 0,86 1,08 -1,09 SB Exponencial 8,00 150,50 5,32 23,10 0,63 0,67 24,95

CTC Exponencial 16,20 124,40 13,02 25,50 0,53 0,518 47,70 V% Esférico 14,40 58,44 24,64 107,90 0,92 1,05 -4,39 SM Esférico 0,00 7,49 10-17 0,00 85,70 0,60 0,80 0,01

C0 = efeito pepita; C0+C1 = patamar; R2 = coeficiente de determinação do modelo; EPP = efeito pepita puro. GDE (C0/(C0 + C) *100) = grau de dependência espacial. CRVC = coeficiente de regressão da validação cruzada. b = Coeficiente angular. a = Intercepto. Efeito pepita = 100 % do patamar. GDE = moderada quando estão entre 25 e 75 %; fraca > 75 %. forte. < 25 %.

28

média de 29 m.

O alcance da SM varia de 19 a 86 m, com média de 83 m. As amplitudes do

parâmetro alcance dos atributos físicos e químicos do solo são relativamente próximas,

indicando uma similaridade no padrão de distribuição espacial entre o conjunto destes

atributos.

BECEGATO et al. (2005) também encontraram similaridade entre o padrão de

variabilidade espacial de atributos físicos e químicos do solo. O maior alcance da SM

indica ser este o atributo de maior continuidade espacial relativa. Para VIEIRA (2000), o

efeito pepita é um importante parâmetro do semivariograma e indica a variabilidade não

explicada quando se considera a distância de amostragem utilizada. O atributo que

apresentou menor efeito pepita (Co), nos três compartimentos, foi o atributo SM.

Segundo TRANGMAR et al. (1985), isso indica que o erro experimental é

praticamente nulo e que não existe variação significativa em distâncias menores que

aquela amostrada. Para os demais atributos, o efeito pepita variou de 0,001 a 997,

sendo os menores valores observados no compartimento I. Os altos valores obtidos

para o efeito pepita podem ser atribuídos às altas variações encontradas em distâncias

menores que a amostrada. Os maiores valores verificaram-se na área de transição

(compartimento II), e os menores, na área mais estável (compartimento I).

Outra questão importante sobre o efeito pepita é que este parâmetro também é

responsável por explicar o erro devido à amostragem, análise laboratorial,

interpretação, etc. Os resultados do efeito pepita da SM mostram que seu mapeamento

é mais preciso do que o mapeamento dos outros atributos estudados. SIQUEIRA (2010)

relata, em seus estudos, que o erro da SM na representação da variabilidade espacial

foi de 33 a 50% menor que o conjunto de atributos do solo. Nesse sentido, a SM pode

ser utilizada para aumentar a precisão e a acurácia dos resultados de análises

convencionais, contribuindo para a correta identificação de limites entre diferentes áreas

no campo.

Segundo MINASNY & McBRATNEY (2008), a determinação de atributos

encontrados em baixos teores no solo pode conter maior erro analítico laboratorial.

CANTARELLA et al. (2006) relatam que erros em laboratórios são comuns, e que, no

29

Brasil, o erro de análises químicas está na faixa de 3 a 26%, e das análises

granulométricas, entre 15 e 32%.

2.4 CONCLUSÃO

A suscetibilidade magnética mostrou-se eficiente na caracterização da

variabilidade espacial de atributos granulométricos e químicos do solo em diferentes

compartimentos da paisagem, em áreas degradadas de Gilbués-PI.

2.5 REFERÊNCIAS

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granulométricas do solo na definição de zonas homogêneas de manejo. 2002. 80

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34

CAPÍTULO 3 - FATORES DE EROSÃO E SUSCETIBILIDADE MAGNÉTICA EM

DIFERENTES COMPARTIMENTOS DE UMA VERTENTE DO MUNICÍPIO DE

GILBUÉS-PI

RESUMO: O fenômeno de erosão é a mais importante forma de degradação do

solo, com efeitos na produtividade das culturas e na poluição do meio ambiente. São

usados a geoestatística e o conceito da relação solo-relevo para identificar

compartimentos da paisagem e métodos alternativos para a quantificação indireta dos

atributos do solo. O objetivo deste trabalho é estudar os fatores de erosão em diferentes

compartimentos da paisagem e sua relação com a suscetibilidade magnética dos solos

no município de Gilbués-PI. Foram montadas malhas de amostragem de um hectare em

três compartimentos e espaçados pontos a cada 10 metros. Houve diferença estatística

para erodibilidade (K) e risco de erosão (RE) e o atributo suscetibilidade magnética

(SM). A variabilidade espacial da SM foi menor do que nos fatores de erosão do solo,

principalmente do potencial natural de erosão (PNE), e apresentou correlação positiva

com o RE no compartimento I e correlação negativa com o fator K no compartimento III.

As perdas de solo (A), o PNE, o RE e a SM apresentaram relação espacial com o fator

topográfico, indicando a dependência dos fatores de erosão ao relevo. A suscetibilidade

magnética do solo pode ser utilizada como técnica auxiliar na quantificação indireta do

fator K e do risco de erosão do solo.

PALAVRAS-CHAVE: Solo degradado, geoestatística, planejamento conservacionista.

35

3.1 INTRODUÇÃO

A erosão, das mais diversas formas, é vista como a mais importante fase de

degradação do solo, com consequentes efeitos negativos na produtividade das culturas

e na poluição do meio ambiente. O conhecimento das taxas de erosão do solo é

importante tanto para a compreensão da evolução do relevo quanto para avaliar o

impacto da atividade humana sobre essas taxas (PARSONS et al. 2010).

Dentre as várias propostas para o estudo das taxas de erosão do solo, a que

mais se aproxima do planejamento conservacionista ideal é a proposta de MARTINS

FILHO (2007). Este autor utilizou técnicas geoestatísticas e conceitos da relação solo-

relevo, envolvendo compartimentos da paisagem, para criar cenários futuros de erosão

em escalas espacial e temporal. Porém, apesar de as técnicas geoestatísticas e os

compartimentos da paisagem mostraram-se promissores para desenvolver novos

conceitos e/ou tecnologias para entendimento dos processos de erosão e práticas de

manejo do solo (IZIDORIO et al. 2005; BARBIERI et al., 2008; SANCHEZ et al. 2009),

ainda são técnicas pouco utilizadas em planejamentos conservacionistas.

Segundo STONE et al. (1985), o efeito da erosão na produção das culturas é,

muitas vezes, confundido com aquele relativo à posição da paisagem; assim, os

estudos da paisagem e da erosão não devem ser excludentes (KREZNOR et al. 1989).

Compartimentalizando a paisagem, CAMPOS (2008) encontrou resultados expressivos

no estudo da variação espacial da perda de solo por erosão.

Esses compartimentos são mapeáveis, e a identificação de seus limites no

campo pode auxiliar na compreensão da variabilidade espacial dos atributos dos solos

e, portanto, no entendimento dos processos erosivos. Entretanto, estudos atuais

enfatizam mais os aspectos de variabilidade temporal e pouco destaca a variação

espacial dos atributos do solo ligados à erosão (OOST et al. 2000; WANG et al. 2002).

Assim, a quantificação da erosão do solo, associada à compartimentação da paisagem

e às técnicas geoestatísticas apresentam-se como ferramentas eficazes para estudar

as relações de causa e efeito dos processos erosivos do solo. Isso pode auxiliar na

36

transferência de informações para locais com compartimentos semelhantes, como

propostos por MARQUES JR. (2009) e SIQUEIRA et al. (2010).

Outra questão importante relacionada ao estudo das taxas de erosão são os

métodos quantitativos indiretos. Existe grande número de pesquisas utilizando modelos

de quantificação indireta dessas taxas (SILVA et al. 2000; VENTURA JR et al. 2001).

Dentre os métodos utilizados nestes estudos, destaca-se a suscetibilidade magnética

(SM). A SM é um atributo que expressa a composição mineralógica dos solos (MATHÉ

et al. 2006; TORRENT et al. 2007) e passível de ser associada ao fator erodibilidade, já

que este parâmetro depende da constituição do solo (SHERIDAN et al., 2000). O

mapeamento da SM vem destacando-se como um dos métodos indiretos mais

utilizados para fins de estudos e caracterização ambiental (GRIMLEY et al. 2004).

Assim, a SM pode auxiliar na aquisição mais rápida de informações sobre os diferentes

potenciais de erosão ao longo de uma vertente.

Portanto, o objetivo deste trabalho foi estudar os fatores de erosão em diferentes

compartimentos de uma vertente e sua relação com a suscetibilidade magnética dos

solos no Município de Gilbués-PI.

3.2 MATERIAL E MÉTODOS

3.2.1 Localização e caracterização da área de estudo

A área de estudo localiza-se no município de Gilbués-PI. As coordenadas

geográficas são 09º 49´ de latitude sul e 45º 20´ de longitude oeste, com altitude média

de 481 m acima do nível do mar (Figura 1). A temperatura varia entre 25 e 36º C, clima

quente e semiúmido, precipitação pluviométrica em torno de 800 a 1.200 mm e período

chuvoso estendendo-se de novembro a dezembro e de abril a maio (IBGE,1977). O

relevo varia de plano a ondulado, com declividade de 0,9 a 20%.

Numa área de 140 hectares, foi estabelecida uma transeção a partir do espigão

da vertente no sentido do caimento mais suave do declive a uma distância aproximada

de 2.750 metros do topo da paisagem até a cota mais baixa. Foram identificados três

37

compartimentos, utilizando critérios topográficos, como base em percepções visuais e

em locais onde há descontinuidades ou “quebras” do grau de inclinação, além do

Modelo Digital de Elevação (MDE).

Figura 1. Localização da área e das malhas de amostragem dentro de cada

compartimento da paisagem.

Foi feita uma malha de amostragem de um hectare em cada compartimento.

Duas delas com 121 pontos e uma terceira com 99 pontos espaçados regularmente a

10 metros. Amostras foram coletadas nos pontos de cruzamento das malhas, na

profundidade de 0,00-0,20 m. Na Tabela 1, é apresentada a caracterização dos solos

da área de estudo, em duas profundidades. No compartimento I, o relevo é mais plano.

O solo encontrado é o Neossolo Quartizarênico de origem arenítica, originado da

Formação Urucuia. A vegetação é rala sem, contudo, denotar uma cobertura vegetal. O

38

Tabela 1 – Caracterização granulométrica, AT(g kg-1), Silte (g kg-1), argila (g kg-1), Fe2O3 (g kg-1) e química pH (CaCl2), MO (g dm-3), P (mg dm-3), SB (mmolcdm-3), CTC (mmolcdm-3) e V (%) dos solos classificados na área

Atributos físicos e químicos do solo

COMPARTIMENTOS DA PAISAGEM Compartimento I Compartimento II Compartimento III

Profundidades (m) Profundidades (m) Profundidades (m) 0,00-0,15 0,35-0,45 0,00-0,15 0,30-0,40 0,00-0,20 0,20-0,40

pH 4,6 3,9 4,8 4,8 5,2 5,4 MO 18 5 17 10 14 12 P 5,0 2,0 4,0 2,0 6,0 7,0 SB 24,4 8,7 68,9 74,8 66,4 71,0 CTC 58,4 39,7 102,9 108,8 94,4 99,0 V 42 22 67 69 70 72 AT 583 559 332 320 518 543 Silte 70 326 300 296 269 257 Argila 347 115 368 384 213 200 Fe2O3 9 5 19 27 20 18 MO = matéria orgânica; SB = soma de bases; CTC = capacidade de troca de cátions; V = saturação por base; AT = areia total

compartimento II fica em um plano inclinado, desnudo, o solo de ocorrência é o

Argissolo Vermelho-Amarelo, sendo um compartimento de transição com maior teor de

argila.

O compartimento III encontra-se em um plano suavemente ondulado em direção

ao curso d’água, sem cobertura vegetal, mais aberto que o segundo. Nesse

compartimento, os solos são rasos (Neossolos), de origem sedimentar, com

afloramentos predominantemente de siltito, por ação da força erosiva, correspondente a

áreas de dissecação mais recente.

3.2.2 Avaliação dos atributos do solo e da erosão

As amostras foram secas e passadas em peneira de malha com diâmetro de 2

mm para análises granulométricas e químicas dos perfis do solo. A análise

granulométria foi realizada pelo método da pipeta com solução de NaOH 0,1 N como

dispersante químico e agitação mecânica em aparato de baixa rotação, por 16 horas,

seguindo a metodologia proposta pela EMBRAPA (1997). O teor de cálcio, magnésio,

potássio trocáveis e o fósforo disponível foram extraídos utilizando-se do método da

39

resina trocadora de íons RAIJ et al. (1987). Com base nos resultados das análises

químicas, foram calculadas a soma de bases (SB), a capacidade de troca catiônica

(CTC) e a saturação por bases (V%). O pH foi determinado em CaCl2. O Fe2O3 (%) foi

obtido de acordo com o método descrito pela EMBRAPA (1997).

A fração areia foi dividida em cinco subfrações separadas por peneiras de

diferentes aberturas: areia muito grossa (AMG), em peneira com malha de 2-1 mm;

areia grossa (AG), com malha de 1 - 0,5 mm; areia média (AM), com malha de 0,5 –

0,25 mm; areia fina (AF), com malha de 0,25 – 0,10 mm e areia muito fina (AMF), em

peneira com malha de 0,10 – 0,05 mm. A fração argila foi separada por sedimentação

de acordo com a lei de Stokes, sendo a fração silte determinada por diferença

(EMBRAPA, 1997). A determinação da matéria orgânica foi realizada conforme RAIJ et

al. (1987). A suscetibilidade magnética (SM) das amostras foi medida usando uma

balança analítica, de acordo com CANO et al. (2008).

Para estimar a erosão (A, t ha-1ano-1 ), foi utilizada a Equação Universal de Perda

de Solo (EUPS), proposta por WISCHMEIER & SMITH (1978) e adaptada por

BERTONI & LOMBARDI NETO (1990) e os fatores de erosão conforme citados abaixo:

A = R K LS C P (1)

em que,

R - erosividade local das chuvas foi estimada como sendo de 6.340 MJ mm ha-1

h-1 ano-1, conforme método proposto por LOMBARDI NETO et al. (2000),

utilizando-se de dados pluviométricos coletados de 1962 a 1999, no posto

meteorológico do município.

K - erodibilidade (t ha-1 MJ-1 mm-1 h ha); equação proposta por DENARDIN

(1990),

K= 7,48 10-6 X1+4,48 10-3 X2–6,31 10-2 X3+1,04 10-2 X4 (2)

em que:

X1 - representou a variável “M”, calculada a partir de parâmetros granulométricos

determinados pelo método da pipeta;

40

X2 - representou a permeabilidade do perfil do solo, codificada conforme

WISCHMEIER et al. (1971);

X3 - representou o diâmetro médio ponderado das partículas menores do que 2

mm, expresso em mm e;

X4 - representou a relação entre o teor de matéria orgânica e o teor da “nova

areia”, determinada pelo método da pipeta.

LS - fator topográfico;

RKCP

TLS = (3)

T - tolerância de perdas de solo, estimada por meio do método proposto por

LOMBARDI NETO & BERTONI (1975) e modificado por BERTOL &

ALMEIDA (2000).

C - fator de cobertura vegetal, adotado em função da vegetação de porte baixo a

rasteiro, cobertura parcial do terreno conforme LOMBARDI NETO &

BERTONI (1975).

P - fator prática de conservação do solo, adotado valores propostos por

WISCHMEIER e SMITH (1978), em função da declividade do terreno.

PNE – Potencial natural de erosão foi determinado, como proposto por

WISCHMEIER & SMITH (1978), do seguinte modo:

RKLSPNE = (4)

RE – risco de erosão, O risco de erosão (RE) foi determinado e classificado de

acordo com LAGROTTI (2000):

T

ARE = (5)

41

3.2.3 Análise estatística dos dados

Os fatores de erosão: RE, PNE e a SM do solo foram analisados por meio da

análise estatística descritiva, calculando-se a média, a mediana, a variância, o

coeficiente de variação, o coeficiente de assimetria e o coeficiente de curtose. Para a

comparação das médias, foi utilizado o teste de Tukey, a 5% de probabilidade. Também

foi feita a correlação de Person entre a SM e os fatores de erosão em cada

compartimento. A dependência espacial foi analisada por meio de ajustes de

semivariogramas, com base na pressuposição de estacionariedade da hipótese

intrínseca (VIEIRA et al., 1983). Os modelos dos semivariogramas foram ajustados por

meio do programa GS+.

3.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os resultados referentes à análise descritiva para os fatores de erosão e SM são

apresentados na Tabela 2. Todos os compartimentos apresentaram diferença

estatística quanto ao fator K, ao RE e ao atributo SM. Os maiores valores foram

observados no compartimento III. CAMPOS (2008) não encontrou diferença do fator K e

do RE entre todos os compartimentos estudados.

O valor crescente do RE, do compartimento I para o III, pode ser explicado tanto

pelo decrescente valor da tolerância a erosão nos compartimentos, quanto pela

integração dos agentes: relevo acidentado, solos mais rasos e falta de cobertura

vegetal. CERRI et al. (1998), trabalhando com mapas de risco de erosão em bacia

hidrográfica, chegaram à mesma conclusão.

Apesar de o compartimento I apresentar uma perda de solo de 41,30 t ha-1ano-1

e o compartimento III apresentar 28,06 t ha-1ano-1, com acentuada diferença em torno

de 67,9%, a estatística descritiva não revelou essa diferença pelos valores do CV, o

mesmo acontecendo com o atributo PNE.

42

Tabela 2. Estatística descritiva das variáveis, K - erodibilidade do solo (t h MJ-1 mm-1),

LS-relevo, PNE - potencial natural de erosão (t ha-1ano-1), A – perda de solo (t

ha-1ano-1), RE – risco de erosão e SM – suscetibilidade magnética (m3 kg-1)

entre os compartimentos, na profundidade de 0,00 – 0,20 m.

Estatística Fatores de erosão SM (10-6)

m3kg-1 K LS PNE A RE Compartimento I

Média 0,043c 1,51a 413,00a 41,30a 2,07c 1,25c Mediana 0,04 0,75 230,13 230,13 0,03 1,26 1CV(%) 11,80 117,04 111,75 111,75 131,60 26,82 Curtose -0,67 7,86 5,47 5,47 8,87 0,85

Assimetria 0,60 2,49 2,13 2,13 2,65 -1,61 Compartimento II

Média 0,048b 1,06a 322,29a 32,23a 6,28b 1,78b Mediana 0,05 0,49 146,91 14,69 2,83 1,76 CV(%) 8,47 162,02 166,45 166,45 166,45 35,04

Curtose 0,82 17,85 20,75 20,75 20,75 5,12 Assimetria -1,29 3,86 4,10 4,10 4,10 -0,45

Compartimento III Média 0,08a 0,54b 280,62a 28,06a 13,39 a 0,68a

Mediana 0,08 0,32 164,62 16,46 7,85 0,64 CV(%) 9,35 117,50 119,98 119,98 119,97 77,66

Curtose 10,75 12,06 12,31 12,31 12,31 80,65 Assimetria -2,34 2,98 3,00 3,00 3,00 8,53

1CV % = coeficiente de variação; médias seguidas das mesmas letras não diferem significativamente, a 5% de probabilidade, pelo teste de Tukey.

Isso mostra que a estatística descritiva, com base nos valores das médias e do

coeficiente de variação, não é tão eficaz para estudos de caracterização de

compartimentos ao longo da paisagem, o que sugere o uso da geoestatística. VOLTZ &

WEBSTER (1990) e SAUER et al. (2006) relatam que a média pode não ser

representativa dentro de um compartimento mapeado.

Os coeficientes de variação variaram de 8,47 a 166,45% em todos os fatores de

erosão estudados, com exceção da erodibilidade que apresentou os menores

percentuais variando de 8,47; 9,35 e 11,80 % nos compartimentos II, III e I,

respectivamente.

43

Para VANNI (1998), um coeficiente de variação maior que 35% revela uma série

heterogênea, e a média tem pouco significado. Se for maior que 65%, a série é muito

heterogênea, e a média não tem significado algum. Porém, se for menor que 35%, a

série é homogênea, e a média possui significado, podendo ser utilizada como

representativa da série de onde foi obtida.

O RE foi maior no compartimento III, indicando que, nas áreas de declive mais

acentuado, a quantidade de solo que está sendo perdida é superior àquela que está

sendo formada. Assim, é necessário o uso de práticas que possam diminuir esse

impacto. Uma das formas de alterar a perda de solo por erosão é modificar o fator LS,

reduzindo a distância entre terraços, como demonstrado por CAMPOS (2008).

Comparando os três compartimentos (Tabela 1), nota-se que a PNE decresce do

compartimento I para o compartimento III. Esse resultado corrobora os resultados de

MELLO (2002) e SOUZA (2001) quando citam que, na região onde o relevo se encontra

mais acentuado, são estimados maior perda de solo e risco de erosão.

Os valores de curtose e assimetria estão altos para os fatores de erosão, do RE

e da SM, principalmente no compartimento III, porém as variáveis apresentam valores

da média e da mediana próximos, com exceção do PNE e A. Segundo LITTLE & HILLS

(1978), quando os valores da média e da mediana são próximos, os dados apresentam

uma distribuição próxima da normal.

Com exceção do fator K, que apresentou CV baixo, todos os outros

apresentaram CV alto em todos os compartimentos. O compartimento II apresentou os

menores valores de CV para K e maiores para LS, PNE, A e RE. SOUZA et al. (2003) e

SOUZA et al. (2005) encontraram valores semelhantes para o fator K, LS, PNE, A e RE.

Comparando os valores de SM com o fator K e o RE, nota-se que, nos

compartimentos em que foram observados os maiores valores para K e o RE, também

foram observados os maiores valores de SM. A SM é um atributo que expressa,

indiretamente, a composição mineralógica do solo que, por sua vez, influi no valor de K,

que é determinado utilizando-se os atributos físicos do solo.

Na Tabela 3, são apresentados os parâmetros do semivariograma experimental

ajustado para os fatores de erosão, PNE, RE e SM, na profundidade de 0,00-0,20 m.

44

Todos os fatores e a SM apresentaram dependência espacial nos diferentes

compartimentos.

No compartimento I, o modelo de maior ocorrência foi o exponencial; no

compartimento II, o modelo gaussiano, e no compartimento III, o modelo esférico. Isso

indica que haverá, no compartimento III, uma transição abrupta entre as classes

formadas no mapa de isolinhas da malha I. No compartimento I, o modelo ajustado

indica uma transição suave, e no compartimento II, uma transição intermediária.

Tabela 3. Estimativa dos modelos de semivariogramas ajustados para as variáveis, K - erobilidade do solo, LS - relevo, PNE - potencial natural de erosão, A – perda de solo, RE – risco de erosão, SM – suscetibilidade magnética entre as superfíces geomórficas, na profundidade de 0,00 – 0,20 m..

Atributos Modelos C0 C0 + C1 GDE Alcance

(m) R2 CRVC

b a Compartimento I

K Gaussiano 0,00 0,000017 0,00 10,02 0,66 0,83 0,00 LS Exponencial 0,012 1,946 0,22 10,20 0,05 0,23 1,08 PNE Exponencial 559,00 202700 0,28 42,00 0,60 0,64 156,02 A Exponencial 1,00 1865 0,05 15,90 0,30 0,35 27,22 RE Gaussiano 0,0029 0,0446 6,50 33,98 0,85 0,95 0,00 SM Exponencial 0,000 4,1 10-16 0,00 18,60 0,35 1,07 -0,01

Compartimento II K Gaussiano 0,0000 0,000012 0,00 9,00 0,67 0,85 0,01 LS Gaussiano 0,0001 1,932 0,01 14,02 0,68 0,58 0,42 PNE Gaussiano 100 173500 0,06 14,02 0,66 0,53 138,31 A Gaussiano 18 1712 1,06 10,77 0,59 0,68 9,49 RE Gaussiano 0,60 63,71 0,94 10,77 0,59 0,68 1,83 SM Gaussiano 0,00000 2,6 10-15 0,00 80,02 0,84 1,078 -0,01

Compartimento III K Exponencial 0,000001 0,000072 1,39 64,80 0,81 0,66 0,03 LS Esférico 0,0172 0,244 7,05 15,30 0,14 -0,21 0,61 PNE Esférico 3800 77220 4,92 14,10 0,08 -0,118 294,40 A Esférico 108 1247 8,66 16,50 0,20 0,61 10,17 RE Gaussiano 36,80 283,90 12,96 16,28 0,38 0,54 5,95 SM Esférico 0,0000 7,5 10-17 0,00 85,70 0,60 0,80 0,01 Co = efeito pepita; Co + C1 = patamar, R2= coeficiente de determinação do modelo; EPP = efeito pepita puro; GDE (Co/ Co + C1)*100 = grau de dependência espacial; D.P = dependência espacial; b = coeficiente angular; CRVC = coeficiente de regressão da validade cruzada; a = intercepto. Efeito pepita =100% do patamar; GDE 25<moderado <75%, fraca > 75% e forte ≤ 25%.

45

Uma transição abrupta pode ser associada à ocorrência de menor número de

classes distintas no mapa de isolinhas da área, portanto registra-se menor variabilidade,

enquanto uma transição suave indica a presença de maior número de classes,

indicando maior variabilidade. CAMPOS (2008) e SANCHEZ et al. (2009) também

ajustaram os modelos exponencial e esférico em seu estudo da variabilidade espacial

dos fatores de erosão do solo.

O valor de C0, variância não explicada (erro devido à amostragem, análise

laboratorial, interpretação), foi menor para a SM do que para os outros fatores de

erosão, PNE e RE. Esse resultado mostra que o erro de representação da variabilidade

espacial da SM foi menor do que o dos fatores de erosão do solo, principalmente do

PNE. SIQUEIRA (2010) relata que a SM apresentou um erro 33% menor na

representação espacial de um conjunto de atributos do solo na profundidade de 0,00-

0,20 m. Todos os fatores e a SM apresentaram grau de dependência espacial (GDE)

forte, segundo o critério proposto por CAMBARDELLA et al. (1994). Isso indica que o

local da paisagem tem influência na distribuição espacial das variáveis estudadas.

Segundo LIN et al. (2002) e XIE et al. (2003), pesquisas envolvendo variabilidade

espacial e processos erosivos representam um importante avanço para os estudos da

erosão do solo. Pois, por meio dessa ferramenta, são observados mais claramente

aspectos ligados à topografia (grau de inclinação do declive e direção da drenagem),

permitindo dessa forma a predição da taxa de erosão.

De acordo com WANG et al. (2002), o uso das técnicas geoestatísticas permite

não apenas uma estimativa global daquilo que realmente está acontecendo, mas

também uma informação dos acontecimentos locais, ou seja, tem-se um melhor

detalhamento da variação espacial das perdas de solo.

Ressalta-se a proximidade do parâmetro alcance com o fator A no

compartimento I, e com o atributo A no compartimento III. Esses resultados,

comparando a perda de solo com a variabilidade espacial da SM, são escassos na

literatura. Segundo BECEGATO et al. (2005), pesquisas geofísicas em solos agrícolas

ainda são muito incipientes no Brasil.

46

Na Tabela 4, são apresentadas as correlações significativas entre a SM e os

fatores de estudo da erosão do solo na profundidade de 0,00 – 0,20 m. A SM

apresentou correlação positiva com o RE no compartimento I, e correlação negativa

com o fator K no compartimento III. Os resultados de RE estão de acordo com os da

Tabela 1, mostrando que, quanto maior a SM, maior a RE.

Tabela 4. Correlação entre, K - erodibilidade do solo, LS - relevo, PNE - potencial natural de erosão, A – perda de solo, RE – risco de erosão, e SM – suscetibilidade magética, na profundidade de 0,00 – 0,20 m.

K LS PNE A RE Compartimento I

0,096 -0,0149 -0,156 -0,156 0,245** Compartimento II

0,056 -0,123 -0,119 -0,119 -0,119 Compartimento III

-0,329** 0,025 0,006 0,006 0,007

Esses resultados relativos à correlação entre a SM e RE indicam o potencial da

SM como técnica alternativa para a quantificação indireta dos fatores de erosão do solo,

e são necessárias mais pesquisas sobre este assunto. VENTURA JR et al. (2001),

estudando técnicas alternativas para a avaliação da erosão do solo, concluem que a

SM se mostrou eficaz para o entendimento deste processo.

3.4 CONCLUSÃO

As perdas de solo, o potencial natural de erosão e o risco de erosão

apresentaram relação espacial com o fator topográfico, indicando a dependência dos

fatores de erosão ao relevo.

A suscetibilidade magnética do solo pode ser utilizada como técnica auxiliar na

quantificação indireta do fator K e do risco de erosão do solo.

47

3.5 REFERÊNCIAS

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52

Apêndices

53

Compartimento I Compartimento II Compartimento III

Apêndice 1 - Semivariograma da soma de bases (SB), saturação por base (V%), capacidade de troca de cátions (CTC) e suscetibilidade magnética (SM) na profundidade de 0,00 – 0,20 m.

54


Apêndice 2 - Semivariograma da areia total (AT), argila, silte e suscetibilidade magnética (SM) na profundidade de 0,00 – 0,20 m

55


Apêndice 3 - Semivariograma da erodibidade (K), fator topografia (LS), Poder natural de erosão (PNE), Perda de solo por erosão (A) e suscetividade magnética (SM) na profundidade de 0,00 – 0,20 m.

56

Apêndice 4 – Vista panorâmica da área trabalhada

Apêndice 5 – Localização da transeção

57

Apêndice 6 – Localização da malha I Apêndice 7 – Localização da malha II

58

Apêndice 8 – Localização da malha III

Apêndice 9 – Georeferenciamento dos pontos a serem amostrados

59

Apêndice 10 – Coleta e acondicionamento das amostras do solo

Apêndice 11 – Equipe de trabalho de campo

60

Apêndice 12 – Secagem e peneiramento das amostras

Apêndice 13 – Embalagem e idenificação das amostras

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