Projeto Iniciação Científica - Patrícia Ribeiro Cursi - LERF

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
ESCOLA SUPERIOR DE AGRICULTURA “LUIZ DE QUEIROZ”
DEPARTAMENTO DE SOLOS E NUTRIÇÃO DE PLANTAS
Projeto de Pesquisa:
Caracterização físico-hídrica dos solos da área da Estação
Ecológica de Assis
ALUNA: PATRÍCIA RIBEIRO CURSI
ORIENTADOR: MIGUEL COOPER
PIRACICABA, SP
JUNHO DE 2004
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Caracterização físico-hídrica dos solos da área da Estação Ecológica de Assis
Resumo
Este trabalho, vinculado ao Projeto Temático “Diversidade, dinâmica e conservação
em florestas do Estado de São Paulo: 40ha de parcelas permanentes” (processo FAPESP N°
1999/09635-0) tem como principal objetivo realizar uma caracterização físico-hídrica dos
solos na Estação Ecológica de Assis (SP) com a finalidade de fornecer dados detalhados
sobre as características edáficas relacionadas a dinâmica da água dos solos em estudo. A
partir do mapa de solos ultradetalhado e do mapa planialtimétrico da parcela permanente
em estudo, serão escolhidos cinco locais onde serão abertas trincheiras. Nestas serão
realizadas as descrições morfológicas dos diferentes solos e coletadas amostras deformadas
e indeformadas que serão analisadas para a determinação de parâmetros físico-hídricos do
solo como densidade, porosidade, e retenção de água. A condutividade hidráulica será
obtida nos diferentes horizontes dos solos escolhidos utilizando-se infiltrômetros de disco.
O presente estudo será fundamental para o Projeto Temático pois contribuirá com a
caracterização do funcionamento dos solos sob a cobertura vegetal nativa de Cerrado
existente na parcela permanente escolhida.
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Introdução
Este trabalho está associado ao Projeto Temático “Diversidade, dinâmica e
conservação em florestas do Estado de São Paulo: 40ha de parcelas permanentes”,
coordenado pelo Prof. Dr. Ricardo Ribeiro Rodrigues e financiado pela FAPESP sob
processo N° 1999/09635-0.
O Projeto Temático, inserido no Programa Biota/FAPESP, tem por finalidade
realizar um monitoramento ambiental detalhado das quatro principais formações florestais
ocorrentes no Estado de São Paulo, buscando formar uma ampla base de dados para ser
utilizada na introdução de medidas de conservação e recuperação nesses locais e em regiões
próximas já degradadas.
O presente estudo será fundamental para o Projeto Temático, pois contribuirá com a
caracterização do funcionamento dos solos sob a cobertura vegetal nativa de Cerrado
existente na parcela permanente escolhida. A necessidade de se ampliar a base de dados
relacionada a solos sob Cerrado já havia sido estabelecida como prioridade de pesquisa por
Bahia Filho (1996), considerando ainda importante a caracterização ambiental do Cerrado
(não excluindo outras florestas nativas) e realização de inventários de recursos naturais.
Sabatier et. al. (1997), ao estudar a organização do solo em uma floresta úmida na
Guiana Francesa, observaram que a riqueza e variedade das espécies estão relacionadas às
características edáficas do local e o presente trabalho se insere na necessidade de estudos
específicos dessas características.
Nesse contexto se insere a caracterização físico-hídrica como um importante meio
que possibilitará estudos mais precisos sobre o comportamento da água no solo estando
diretamente relacionada à disponibilidade de água às plantas. Para se obtê-la são
necessários estudos mais detalhados de características físicas do solo, como por exemplo, a
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porosidade, a capacidade de retenção de água do solo, a densidade do solo e de partículas e
a condutividade hidráulica, que estão diretamente ligados à hidrodinâmica do solo.
Segundo Reichardt (1987) a água contida no solo se localiza no seu sistema poroso
e é retida nos poros devido a fenômenos de capilaridade e adsorção. A capilaridade atua na
retenção de água enquanto os poros se apresentam cheios de água. Com o secamento do
solo e conseqüente esvaziamento dos poros, há apenas a presença de filmes de água
recobrindo as partículas do solo, predominando a ação da adsorção. Essas forças atuantes
são conhecidas como potencial matricial da água e é geralmente expressa em logaritmo da
carga de pressão (negativa) em centímetros de água, correspondente ao símbolo pF
(Schofield, 1935). Segundo Schofield, as curvas de pF da água do solo evidenciam a
existência de várias constantes nas relações solo-água em função do potencial matricial.
Assim como o observado por Cunha (2002), a síntese de uma curva de retenção de água
correlacionando pF e umidade do solo nos dará as relações entre a variação do potencial
matricial, o tamanho e volume dos poros e a umidade. Henin (1977) e Riou (op. cit)
destacaram a importância da estrutura e da textura do solo na influência sobre o tamanho e
quantidade dos poros, sendo a estrutura responsável por poros maiores que apresentam
sucção fraca e a textura fator determinante de sucções fortes devido a presença de poros de
menor diâmetro e grande superfície específica. Com embasamento nessa afirmação serão
feitas análises granulométricas com o intuito de correlacioná-las tanto as estruturas como
com os dados que serão obtidos através da curva de retenção para que possamos observar a
inter-relação entre todas essas características ao comportamento da água nos perfis dos
solos em estudo.
Outra característica importante a ser observada na caracterização físico-hídrica do
solo é a capacidade com a qual a água infiltra-se no solo, conhecida como condutividade
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hidráulica (K), que permite caracterizar o fluxo de água no interior do solo, distinguindo a
infiltração através dos macroporos daquela que ocorre na matriz do solo podendo ser
quantificada “in situ” com a utilização de um aparelho chamado infiltrômetro de multidisco (Perrox & White, 1988). A condutividade hidráulica se apresenta submetida a vários
fatores sendo eles a porosidade total, dimensão, forma e conexão dos poros (Diab et al.,
1988; Hallaire et al., 1998) passíveis de quantificação, podendo a porosidade total ser
estimada através de dados de densidade de solo e de partícula por modelo proposto por
Libardi (1984). A dimensão dos poros pode ser determinada face aos potenciais matriciais
testados através de cálculos matemáticos e a forma e conexão dos poros pode ser observado
através de análises de imagens utilizando a micromorfologia. Um trabalho feito por Vauclin
et al. (1993) que merece destaque consistiu na medição “in situ” da permeabilidade do solo
com o infiltrômetro de multi-disco e posterior correlação dos dados obtidos com dados de
textura, estrutura e porosidade confirmando a interligação existente entre essas
características. Hallaire et al. (1998) comprovaram a correlação existente entre a
morfologia dos poros e as transferências hídricas em condições saturadas ou próximas à
saturação através de experimento utilizando infiltrômetros de multi-disco.
Sendo a hidrodinâmica do solo uma característica de grande importância para a
melhor compreensão da interdependência entre vegetação x solo x água, o presente trabalho
se torna fundamental para a qualificação e quantificação das características edáficas ligadas
à caracterização físico-hídrica dos solos da Estação Ecológica de Assis (SP). Para atingir
este objetivo, parâmetros físico-hídricos de elevada importância citados acima como
estrutura, porosidade, umidade do solo, retenção de água e condutividade hidráulica serão
obtidos através coletas no campo de amostras deformadas e indeformadas que serão
submetidas a análises laboratoriais.
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Objetivo:
O presente trabalho tem como objetivo realizar a caracterização físico-hídrica dos
solos da parcela permanente localizada na Estação Ecológica de Assis. A finalidade deste
projeto está no fornecimento de dados físico-hídricos para futuros estudos em conjunto
sobre relevo, solo, vegetação e dinâmica da água no solo dentro da parcela em estudo. E
esses estudos se mostram importantes levando em consideração que a área escolhida não
sofre influência antrópica direta, podendo ser considerada uma área padrão para estudos
que virão a ser feitos a fim de quantificar processos de degradação dos solos dessa região e
para a definição de práticas adequadas na sua recuperação e manejo.
Materiais e Métodos:
Este trabalho será realizado em uma parcela permanente representativa no interior
da Estação Ecológica de Assis, com área total de 1312,28ha, localizada no município de
Assis, SP, entre as coordenadas geográficas 22º33'65'' a 22º36'68''S e 50º23'00'' a
50º22'29''W e entre as altitudes de 520 e 590m.
Os principais solos encontrados são os Latossolos, com a ocorrência na porção
inferior da parcela de um Gleissolo. A vegetação correspondente enquadra-se na formação
do Cerrado “lato sensu”, sendo a forma cerradão a fisionomia predominante e o clima está
enquadrado como Cwa, segundo a classificação de Köppen, isto é, mesotérmico úmido
subtropical de inverno seco (Rodrigues, 2003).
O tamanho da parcela permanente é de 10,24 ha com 256 sub-parcelas de 20 x 20 m
demarcadas com base em levantamento planialtimétrico já realizado. Esta disposição foi
realizada de modo semelhante por Itoh et. al. (2003) que subdividiu uma Parcela
Permanente de 52 ha em 1300 sub-parcelas de 20 x 20 m.
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Um transecto representativo dos solos da parcela será escolhido baseado no mapa de
solos ultradetalhado desta área, obtido no projeto denominado “Mapeamento ultradetalhado
do solo da área de Assis destinada ao Projeto Diversidade, dinâmica e conservação em
florestas do Estado de São Paulo: 40ha de parcelas permanentes” (iniciação científica),
também vinculado ao Projeto Temático, realizado por Marília Neubern Libardi sob a
orientação de Pablo Vidal Torrado.
Serão abertas trincheiras nos principais solos encontrados sobre este transecto e será
realizada a descrição morfológica dos solos utilizando a metodologia proposta por Lemos
& Santos (2002).
Amostras deformadas serão coletadas para análises granulométricas realizadas nos
laboratórios do Departamento de Solos e Nutrição de Plantas da ESALQ/USP. As análises
granulométricas serão realizadas segundo Camargo et al. (1986).
Amostras indeformadas serão coletadas para a obtenção de curvas características de
retenção de água no solo. Serão utilizados vários pontos de energia, onde os potenciais
matriciais de 1, 3, 5, 8 e 10 kPa serão obtidos por colunas de tensão, os potenciais de 33 e
100 kPa serão determinados com o uso de panelas de tensão preenchidas com areia de
granulometria conhecida e constante, e os potenciais de 500 e 1500 kPa serão determinados
em câmaras de pressão de Richards segundo metodologia descrita em EMBRAPA, 1997.
A densidade do solo será obtida nas mesmas amostras indeformadas utilizados para
a determinação das curvas de retenção de água no solo seguindo metodologia descrita em
EMBRAPA (1997). A determinação da densidade de partículas será realizada utilizando o
método do picnômetro. O princípio desta metodologia baseia-se na determinação do
volume de álcool necessário para completar a capacidade do picnômetro contendo solo seco
em estufa (EMBRAPA, 1997).
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As medidas de condutividade hidráulica serão realizadas com o infiltrômetro
multidisco TRIMS e o protocolo de cálculo da condutividade serão obtidos de acordo com
Ankeny et al. (1991). A descrição, uso e modo de operação em campo de um permeâmetro
ou infiltrômetro de disco semelhante ao utilizado são demonstrados por Silva (2000).
Forma de análise dos resultados
Através dos resultados obtidos das diferentes análises realizadas procura-se obter
evidências suficientes para poder interpretar, discutir e explicar o funcionamento hídrico
dos principais solos da E.E Assis. A bibliografia sobre os assuntos estudados vai servir de
base para a sustentação e discussão dos resultados obtidos.
As análises quantitativas entre os horizontes, solos, e parâmetros físico-hídricos
serão realizadas utilizando estatística descritiva e testes paramétricos de comparação de
médias e ANOVA, com valores previamente normalizados, considerando um nível de
significância menor que 5%.
Plano de trabalho e cronograma
Duração do projeto em meses
1
Revisão Bibliográfica
Abertura das trincheiras
e coleta de amostras
Análises
Granulométricas
Curva de Retenção
Condutividade
Hidráulica
Análise dos Resultados
Síntese do Relatório
Final
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
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Bibliografia
ANKENY, M.D.; AHMED, M.; KASPAR, T.C.; HORTON, R. Simple field method for
determining unsaturated hydraulic conductivity. Soil Science Society American Journal,
v.55, p.467-470, 1991.
BAHIA FILHO, A.F.C. Prioridades de pesquisa em solos na região de Cerrados. In
ALVAREZ V., V.H.; FONTES, L.E.F.; FONTES, M.P.F. (eds.) O solo nos grandes
domínios morfoclimáticos do Brasil e o desenvolvimento sustentado. Viçosa, MG:
SBCS/UFV, 1996. p.423-428.
CAMARGO, O.A. de; MONIZ, A.C.; JORGE, J.A.; VALADARES, J.M.A.S. Métodos de
análise química, mineralógica e física de solos do Instituto Agronômico de Campinas.
Campinas, SP: IAC, 1986. 94p. (Boletim Técnico, 106).
CUNHA, J. E. Funcionamento hídrico e suscetibilidade erosiva de um sistema pedológico
constituído por latossolo e argissolo no munícipio de Cidade Gaúcha-PR. São Paulo:
FFLCH – USP, 2002. 175P. (Tese – Doutorado).
DIAB, M.; MEROT, P.; CURMI, P. Water movement in a Glossaqualf as measured by two
tracers. Geoderma. 43:143-161. 1988.
EMBRAPA. Manual de métodos de análise de solo. 2ed. Rio de Janeiro: EMBRAPA/
Centro Nacional de Pesquisa de Solo, 1997. 212p.
HALLAIRE, V.; CURMI, P.; ZILDA, M.; GRIMALDI, M. Relations entre la morphologie
des poros et les tranferts hydriques en conditions saturées ou proches saturation. 16º
Congres Mondial de Science du sol. Montpellier. França. CD-ROM. 1998.
HENIN, S. Cours de physique du sol. Paris. ORSTOM et Editest. Vol. II. 1977. 222p.
ITOH, A.; YAMAKURA, T.; OHKUBO, T.; KANZAKI, M.; PALMIOTTO, P.A.;
LAFRANKIE , J.V.; ASHTON, P.S.; LEE, H.S. Importance of topography and soil texture
in the spatial distribution of two sympatric dipterocarp trees in a Bornean rainforest.
Ecological Research, v.18, n.3, p.307-320, may 2003.
LEMOS, R. C. & SANTOS, R. D. Manual de descrição e coleta de solo no campo. 4ed.
Viçosa, MG: SBCS, 2002. 83p.
10
LIBARDI, P. L. Dinâmica da água no sistema solo-planta-atmosfera. Piracicaba.
CENA/ESALQ/USP. 1984. 232p.
PERROUX, K. M. & WHITE, I. Design for disk permeameters. Soil Sci. Soc. Am. J. 52:
1205-1215. 1988.
REICHARDT, K. Água em sistemas agrícolas. São Paulo: Manole, 1987. 188p.
RIOU, G. L’eau et lês sols. Dans lês géosystèmes tropicaux. Masson. Paris. Colletion
Gèographie. 1990. 221p.
RODRIGUES, R.R. Projeto: Diversidade, dinâmica e conservação em florestas do Estado
de São Paulo: 40ha de parcelas permanentes. Piracicaba: ESALQ/USP, set. 2003.
<http://www.lerf.esalq.usp.br/parcelas/relatorio2.pdf> (Relatório Científico)
SABATIER, D. et alli. The influence of soil cover organization on the floristic and
structural heterogeneity of a Guianan rain forest. Plant Ecology. v.131, n.81, p.81-108,
1997.
SILVA, E.B. Movimento de solutos e caracterização hidráulica de um solo por meio do
permeâmetro a disco. Piracicaba: CENA/USP, 2000. 107p. (Tese – Doutorado).
SCHOFIELD, R. K. The pF of the wter soil. Trans. 3rd Int. Soil. Cong. 2:37-48. 1935.
VAUCLIN, M.; ÂNGULO-JAMARILLO, R.; THONY, J. L. L’infiltrométrie multidisques
pour la détermination in situ de la perméabilité des sols. Geoconfine Rótterdam. Arnould.
Barres et Come. Ed. 351-356. 1993.