Soil and water losses by rainfall erosion influenced by tillage methods, slope-steepness classes, and soil fertility levels

A erosão é a forma mais prejudicial de degradação do solo. Além de reduzir sua capacidade produtiva para as culturas, ela pode causar sérios danos ambientais, como assoreamento e poluição das fontes de água. Contudo, usando adequados sistemas de manejo do solo e bem planejadas práticas conservacionistas de suporte, os problemas de erosão podem ser satisfatoriamente resolvidos. Com o propósito de obter informações quantitativas sobre o assunto, para servirem de guia nos planejamentos conservacionistas de uso da terra, realizou-se um experimento de erosão sob chuva natural, em Latossolo Vermelho distroférrico típico textura muito argilosa, no município de Santo Ângelo, região das Missões (RS), de dezembro de 1994 a maio de 1996, objetivando quantificar as perdas de solo e água causadas por erosão hídrica. Os tratamentos consistiram dos métodos de preparo do solo convencional, reduzido e semeadura direta, avaliados sob as condições "solo com fertilidade corrigida" nas classes de declividade de 0-0,04; 0,04-0,08 e 0,08-0,12 m m-1 (com gradientes médios de, respectivamente, 0,035; 0,065 e 0,095 m m-1) e "solo com fertilidade atual" na classe de declividade de 0,04-0,08 m m-1. As operações de preparo do solo e semeadura foram efetuadas todas transversalmente ao declive, exceto para o tratamento-testemunha (preparo convencional, sem cultivo, continuamente descoberto e sem crosta), no qual as operações de aração e gradagem foram realizadas no sentido do declive. A seqüência de culturas utilizada na avaliação da erosão foi constituída de dois ciclos culturais de soja (Glycine max, L.), no período de primavera-verão de 1994/95 e 1995/96, e um de aveia preta (Avena strigosa, S.), no período de outono-inverno de 1995. O índice de erosividade das chuvas (EI30) calculado no período experimental (1,5 ano) foi de 10.236 MJ mm ha-1 h-1 e concentrou-se, repetidamente, em 1995 e 1996, nos meses de janeiro a março, perfazendo, acumuladamente nestes duplos períodos, 70 % do total. Perdas significativas de solo por erosão hídrica (até 80 Mg ha-1 em um único ciclo cultural) ocorreram somente no preparo convencional sem cultivo e estabelecido no sentido do declive (testemunha), embora o solo na parcela tenha apresentado um valor de erodibilidade muito baixo (fator K igual a 0,0091 Mg ha h MJ-1 mm-1 ha-1 ). Sob cultivo, porém em valores bem mais baixos, as perdas de solo continuaram sendo as maiores no preparo convencional (ao redor de 13,0 Mg ha-1 em 1,5 ano), notadamente nas classes de declividade média e alta, ficando o preparo reduzido com as intermediárias (ao redor de 4,0 Mg ha-1 em 1,5 ano) e a semeadura direta com as menores (ao redor de 1,0 Mg ha-1 em 1,5 ano), enquanto as perdas de água foram todas muito baixas e pouco diferenciadas. A condição "solo com fertilidade corrigida" aumentou muito a quantidade de fitomassa aérea produzida pelas culturas e, conseqüentemente, a massa de resíduos culturais, a percentagem de cobertura morta do solo e as perdas de solo por erosão hídrica, especialmente no preparo convencional; contudo, ela praticamente não influenciou as perdas de água. Apesar das operações de preparo do solo e semeadura em contorno, fertilidade do solo melhorada e alta resistência do solo à erosão, o sistema de produção aveia preta-soja em preparo convencional apresentou, em declives superiores a 0,04 m m-1, perdas anuais de solo por erosão muito próximas ao limite tolerável, já no curto comprimento de rampa de 21 m utilizado nas parcelas experimentais deste estudo.Erosion is the most deleterious form of soil degradation. Besides reducing the productivity capacity for crops, it can cause serious environmental problems, such as sedimentation and pollution of water sources. Yet the use of sound soil management systems and well-planned support conservation practices can solve erosion problems satisfactorily. In order to obtain quantitative information on the subject as guidelines for conservation plans, an erosion experiment under natural rainfall was conducted on a very clayey soil (Typic Haplortox), in Santo Ângelo, region of Missões, Rio Grande do Sul State, Brazil, December 1994 through May 1996, to quantify soil and water losses caused by rainfall erosion. Treatments of conventional tillage, reduced tillage, and no-till were evaluated under conditions of "soil with improved fertility" in slope-steepness classes of 0-0.04, 0.04-0.08, and 0.08-0.12 m m-1 (with average slope gradients of, respectively, 0.035, 0.065, and 0.095 m m-1) and of "soil with actual fertility" in the 0.04-0.08 m m-1 slope-steepness class. A crop sequence of two soybean (Glycine max, L) cycles (spring-summer 1994/95 and 1995/96) followed by black oat (Avena strigosa, S.) (fall-winter 1995) was used for an evaluation of erosion. Tillage and planting operations were performed along contour lines in all plots, except for the Wischmeier's unit plot, where plowing and disking operations were performed up and down the slope. The calculated rainfall erosivity index EI30 of the experimental period (1,5 year) was 10.236 MJ mm ha-1 h-1. Both in 1995 and 1996 a concentration in the period between January and March accumulated 70% of the total rainfall. Only under conventional tillage with no cropping and in vertical direction (control plot) there were great soil losses by rainfall erosion (up to 80 Mg ha-1 in a single crop cycle), although the soil in the plot presented a very low erodibility value (K-factor of 0.0091 Mg ha h MJ-1 mm-1 ha-1 ). Under cropping, though in much lower values, soil losses were also highest in conventional tillage (about 13.0 Mg ha-1 in 1,5 years), markedly in medium and high slope-steepness classes. Intermediate soil losses were associated with reduced tillage (about 4.0 Mg ha-1 in 1,5 year), and the lowest with no-till (about 1.0 t ha-1 in 1,5 year), while water losses were all very low and little differentiated. The condition "soil with improved fertility" greatly increased the crop aerial biomass, consequently the crop residue mass and, thus, the percentage of mulch covering the soil and soil loss by rainfall erosion, especially in the conventional tillage, although it did not appreciably affect water losses. In spite of tillage and planting operations along contours, improved soil fertility, and a relative high resistance of soil to erosion, the black oat-soybean crop in conventional tillage presented annual soil losses by rainfall erosion that lay very close to the tolerable level on slopes steeper than 0.04 m m-1, even in the short slope-length of 21 m used in the experimental plots of this study