Alterations in soil surface roughness by tillage and rainfall in relation to water erosion

Apesar de efêmera, a rugosidade superficial no solo induzida por métodos de seu preparo é requerimento importante nos sistemas de manejo de caráter conservacionista. Isto se deve ao fato de que ela aumenta a retenção e a infiltração superficiais de água no solo, reduz a velocidade e o volume do escoamento superficial e aprisiona os sedimentos da erosão, diminuindo os danos causados pela erosão hídrica. Considerando tais aspectos, realizou-se esta pesquisa com o objetivo de avaliar as alterações ocorridas na rugosidade superficial do solo pelas ações do preparo e da chuva, na ausência e na presença de cobertura morta, em relação à erosão hídrica. O estudo foi realizado em campo, na EEA/UFRGS, em Eldorado do Sul (RS), em 1996 e 1997, aplicando-se chuva simulada sobre um Argissolo Vermelho distrófico típico, de textura francoargilo- arenosa e declividade de 0,07 m m-1. Avaliaram-se os preparos de solo aração, aração e duas gradagens e sem preparo, na ausência e na presença de 60 % de cobertura por resíduo cultural, submetidos a quatro testes de chuva simulada. O primeiro teste foi constituído de uma chuva segmentada, composta de quatro porções, com durações de 20, 20, 30 e 30 min, espaçadas uma da outra de 30 a 40 min, aplicada logo após o preparo do solo. Os demais testes foram constituídos de chuvas contínuas, com duração de 90 min, aplicadas 1, 20 e 35 dias após a primeira chuva. Tais chuvas foram aplicadas com o aparelho simulador de chuva de braços rotativos, na intensidade constante de 64,0 mm h-1. A alteração na rugosidade superficial do solo causada pelo preparo foi maior do que a causada pela chuva. O maior decréscimo na rugosidade superficial do solo pela ação da chuva ocorreu já no primeiro evento, logo após o solo ter sido preparado, antes do início da enxurrada. A rugosidade superficial do solo impediu ou retardou a enxurrada nos tratamentos com solo mobilizado nos segmentos de chuva de curta duração, aplicados logo após o preparo, impedindo ou reduzindo as perdas de água e solo naquele período, independentemente da cobertura do solo. Nas chuvas contínuas subseqüentes, de longa duração, a rugosidade superficial do solo não influenciou a perda de água nos tratamentos com solo mobilizado na ausência de cobertura, sendo alta em todos eles, mas a influenciou na sua presença, diminuindoa com o aumento da rugosidade. O tratamento sem preparo permaneceu com a perda de água elevada sempre em tais chuvas. Quanto à perda de solo, nas mesmas chuvas, o efeito da rugosidade na sua redução foi mais evidente na ausência de cobertura, tendo sido substancialmente ocultado na sua presença. A cobertura morta adicionada ao solo não preservou a elevada rugosidade superficial inicialmente criada pelos preparos no solo degradado utilizado no estudo. Mesmo assim, ao final do experimento, ainda restava mais da metade da capacidade teórica inicial de retenção de água e de sedimento nas microdepressões formadas pela rugosidade. Os dados obtidos foram consistentes com teorias e conceitos usados em estudos de mecânica de erosão hídrica do solo.Although being temporary, the presence of tillage-induced surface roughness in the soil is an important requirement in conservation tillage systems. The reason is that surface roughness increases both surface retention and surface infiltration of water in the soil, reduces runoff velocity and volume, and traps eroded sediments, thus reducing water erosion damages. With this in mind, this study was developed with the objective of evaluating modifications in soil surface roughness by tillage and rainfall actions related to water erosion, in the absence and presence of mulch cover. The experiment was carried out in the field, at the Agriculture Experimental Station of the Federal University of Rio Grande do Sul (EEA/UFRGS), in Eldorado do Sul County, Rio Grande do Sul State, Brazil, in 1996 and 1997, using simulated rainfalls on a sandy clay loam Paleudult with 0.07 m m-1 slope steepness. The tillage types evaluated in the study included plowing, plowing plus double-disking and no-till, all them in the absence and presence of 60% soil cover (oat residue), submitted to four simulated rainfall tests. The first test consisted of a rainfall segmented in four portions, lasting for 20, 20, 30, and 30 min, separated 30 to 40 min from each other, applied immediately after tillage. The remaining tests consisted of uninterrupted rains of 90-min duration, applied 1, 20, and 35 days after the first rain. These rainfalls were applied with the rotating-boom rainfall simulator at a constant intensity of 64.0 mm h-1. Tillage caused greater changes in the soil surface roughness than rainfall. Soil surface roughness was most reduced by rain action in the very first event in recently- tilled soil, in the pre-runoff period. Soil surface roughness impeded or delayed runoff in treatments with soil mobilization in the rainfall segments with short duration applied soon after tillage, impeding or reducing water and soil losses in that period, regardless of soil cover. In the continuous, subsequent long rains, surface roughness did not influence water loss in the studied treatments without cover, where it was high throughout the experimental period, but it did reduced water loss in the presence of cover. Water loss in no-till was high for such rains throughout the experiment. Under the same rain type, soil loss reduction as influenced by roughness was more evident in the absence of cover, whereas it was substantially obscured in its presence. Mulch of crop residue added to the soil surface did not preserve the initially high surface roughness created by tillage in the degraded soil used in the study. Nevertheless, by the end of the experiment more than half of the theoretical initial water and sediment retention capacity still remained in the microdepressions formed by roughness. The obtained data were consistent with theories and concepts used in soil erosion mechanics studies