Escoamento e erosão em sulcos e em entressulcos em distintas condições de superfície do solo

Abstract

Na erosão em entressulcos o solo é desagregado pela chuva e transportado pelo escoar de uma delgada lâmina de água, que, em seguida, na erosão em sulcos, se concentra em pequenos canais, com maior capacidade de desagregação de solo pela tensão cisalhante que se desenvolve. Este trabalho foi realizado com o objetivo de avaliar, na erosão em entressulcos, as condições hidráulicas, relações de desagregação e transporte do solo em condições de solo descoberto, bem como as condições hidráulicas e as taxas de desagregação com o solo coberto por palha de soja e, na erosão em sulcos, avaliar a erodibilidade do solo e as condições hidráulicas do escoamento em sulcos pré-formados em solo recém trabalhado e em solo com um ano de consolidação natural. Utilizou-se no estudo um Argissolo Vermelho distrófico típico. Em laboratório conduziram-se dois experimentos de erosão em entressulcos sob chuva simulada de uma hora e intensidade planejada de 75 mm h-1, sendo um dos experimentos com o solo descoberto e declives de 0,045; 0,09 e 0,18 m m-1, com solo saturado e sob drenagem livre e o outro com o solo sob as doses de 0; 0,05 ; 0,1; 0,2 ; 0,4 e 0,8 kg m-2 de palha de soja e declive de 0,10 m m-1. Um terceiro experimento de erosão em entressulcos foi realizado a campo com solo descoberto, declive de 0,0915 m m-1, com uma hora de chuva com intensidade de 75 mm h-1. No estudo da erosão em sulcos, dois experimentos foram conduzidos a campo em declive médio de 0,067 m m-1, pela aplicação de chuvas com intensidade de 70 mm h-1 durante 80 minutos. Nos últimos 20 minutos de chuva adicionaram-se fluxos extras de 0, 10, 20, 30, 40 e 50 L min-1 nos sulcos em solo recém preparado e de 0, 20, 40, 60, 80 e 100 L min-1, nos sulcos em solo consolidado. Determinaram-se valores de erodibilidade em entressulcos de Ki= 2,55x106 kg s m-4, de erodibilidade em sulcos de Kr= 0,0024 kg N-1 s-1 e tensão crítica de cisalhamento de Tc= 2,75 Pa. A presença de resíduos vegetais na superfície provocou um aumento da rugosidade hidráulica em entressulcos, com a conseqüente diminuição das taxas de desagregação do solo. O transporte de sedimentos em entressulcos foi melhor descrito por relações que contemplam a tensão cisalhante. O regime de escoamento nos sulcos passou de turbulento subcrítico em solo recém preparado, para turbulento supercrítico em solo consolidado, devido a diminuição da rugosidade superficial. Houve aumento da resistência e redução das taxas de desagregação do solo durante o período de consolidação.

Soil particles are detached by raindrop impacts in the interrill soil erosion process and transported by a thin layer of flowing water, which afterwards may concentrate in smail channels, thus increasing detachment capacity due to the shear stress of the flow acting on the channel walls. This study was conducted with the objective of evaluating hydraulics conditions, detachment and transport rates under bare soil conditions as well as under soul covered by soybean residues in the interrill erosion process and also to study the rill erosion process under conditions of fresh-tilled and consolidated soil. A sandy clay loam Paleudult soil was used. Three experiments were conducted for interrill soil erosion, two in laboratory applying one hour rainfall with intensity of 75 mm h-1 and one under field conditions, applying one-hour rainfall with intensity of 75 mm h-1. One laboratory experiment evaluated interrill erosion under saturated soil and with a free drainage after applying a water tension of 60 cm of water column, both with three slope conditions: 0,045; 0,090 and 0,180 m m-1. In a second laboratory study, interrill soil erosion was evaluated with soil covered by soybean residues with leveis of 0,00; 0,05; 0,10; 0,20; 0,40 and 0,80 kgm-', under slope of 0.1 m m-1. A third interrill experiment was conducted in the field with bare soil and slope of 0.0915 m m-1 under one hour 75 mm h-1 simulated rainfall. In the NI erosion studies, two field experiments were conducted, on a average slope of 0.067 m m-1 and using 80 minutes of simulated rainfall of 70 mm h-1. In the last 20 minutes of rainfall extra inflows were added at rates of 0, 10, 20, 30, 40 and 50 L min-1 in preformated rills on fresh tilled soil and 0, 20, 40, 60, 80 and 100 L min-1 in rills with one year of soil consolidation. Interrill soil erodibility of Ki= 2.55 x 106 kg s m-4, rill soil erodibility of Kr= 0.0024 kg N-1 s-1 and criticai shear stress of Tc= 2,75 Pa were determined for the used soil. The soybean residues on soil surface increased the hydraulic surface roughness and thus reducing the interrill soil detachment rates. The interrill sediment transport was more closely explained by relations that includes a factor for excess shear stress of the flow. In the rills the soil consolidation process changed flow conditions from subcritical turbulent on fresh tilled soil to supercritical turbulent flow on consolidated soil. The soil consolidation increased the soil strength and reduced the rill erosion detachment rates.