Restoration of the soil structure by crop sequences established in no-till, as related to water erosion in distinct surface physical conditions

A estrutura do solo desempenha papel de destaque no crescimento de plantas e no controle da erosão e, por conseguinte, na produção de alimentos e na conservação do solo e da água. Considerando isso, realizou-se este trabalho com o objetivo de implementar e acompanhar o processo de restauração da estrutura de um solo degradado, por meio de sequências culturais (gramíneas e leguminosas de inverno e verão, dispostas nos modos de cultivo isolado e consorciado), implantadas em semeadura direta, e posteriormente verificar sua relação com as perdas de solo e água causadas pela erosão hídrica pluvial, em distintas condições físicas de superfície (solo não mobilizado, com e sem crosta; solo recém-mobilizado, por meio de escarificação e de escarificação seguida – um mês mais tarde – de gradagem; e coberturas por resíduo cultural de 100, 18 e 0 %). O estudo foi desenvolvido em campo, com chuva simulada, na EEA/UFRGS, em Eldorado do Sul (RS), de maio de 2004 a dezembro de 2007. Os testes de erosão, em número de seis e espaçados um do outro ao redor de uma semana, foram realizados de outubro a dezembro de 2007. Utilizou-se um Argissolo Vermelho distrófico típico com textura francoargiloarenosa na camada superficial e declividade média de 0,115 m m-1, em avançado grau de degradação. As chuvas simuladas, na intensidade constante de 64 mm h-1 e com duração variando de 1 a 3 h, foram aplicadas com o aparelho simulador de braços rotativos, sendo os resultados de perda de solo e água ajustados para a duração única de chuva de 1,5 h. Foram medidos atributos de solo e planta nas parcelas experimentais e de erosão hídrica no escoamento superficial. As sequências culturais e os testes de erosão influenciaram significativamente os resultados da pesquisa, com as diferenças sendo maiores nos últimos e com as condições físicas externas ou superficiais do solo influenciando o processo erosivo mais do que as condições físicas internas ou subsuperficiais. De modo geral, todas as sequências culturais foram eficazes na restauração da estrutura do solo no período da experimentação: aquela que envolveu teosinto no que se refere à perda de solo e água e a que envolveu milho + feijão-miúdo e milheto no tocante à perda de solo foram as que melhor controlaram o processo de erosão hídrica pluvial. A superfície de solo não mobilizada e com pouca cobertura por resíduo cultural foi a que mais favoreceu a enxurrada e a erosão, independentemente da presença e do tipo de crosta, especialmente quando esta última foi levemente rompida antes da aplicação da chuva. A superfície de solo inteiramente coberta por resíduo cultural – tenha sido ela não mobilizada ou recém-escarificada – controlou a enxurrada de modo eficaz e impediu totalmente a erosão. A superfície de solo recém-gradeada sobre a superfície escarificada há um mês, embora com o solo mais mobilizado de todos e descoberto, praticamente não apresentou perdas de solo e água, contrariando o que se esperava.Soil structure plays a prominent role in plant growth and erosion control, and consequently in food production and soil and water conservation. This research was developed with the objective of implementing and accompanying the restoration process of the structure of a degraded soil, by planting crop sequences under no-tillage (autumn-winter and spring-summer, grass and legume, in single and intercropped systems), and later verifying the relations with water and soil losses caused by rainfall erosion, under distinct surface physical conditions (untilled soil, with and without crust; freshly-tilled soil by chiseling and by chiseling followed by disking after one month, and crop residue covering 100, 18, and 0 %). The field study was developed under simulated rainfall, at the Agriculture Experimental Station of the Federal University of Rio Grande do Sul (EEA/UFRGS), in Rio Grande do Sul State, Brazil, from May 2004 to Decembe, 2007. The six erosion tests, in intervals of about a week, were performed from October to December, 2007. The soil used is an Ultisol, with a sandy clay loam texture in the surface layer and 0.115 m m-1 average slope steepness, and an advanced degree of degradation. The rains were applied with a rotating-boom rainfall simulator, at a constant intensity of 64 mm h-1, for 1–3 h. For this study, water and soil loss data were adjusted to a rainfall duration of 1.5 h. Properties of soil and plants were measured in the experimental plots and water erosion in the surface runoff. The crop sequences and erosion tests influenced the results of the study significantly, with greater differences in the latter than in the former. The erosive process was more influenced by the external or soil surface than the internal or subsurface physical conditions. In general, all crop sequences were effective in restoring the soil structure in the experimental period. The sequence involving teosinte controlled the rainfall erosion process most effectively with regard to soil and water loss and the one involving corn+cowpea and pearl millet with regard to soil loss. The highest soil and water losses in the study were observed from the soil surface with no mobilization and little crop residue cover, regardless of the presence or type of crust, but especially when this latter was slightly cracked prior to rainfall application. The soil surface entirely covered by crop residue, be it untilled or freshly chiseled, controlled runoff effectively and impeded erosion completely. Soil and water losses from the freshly-disked soil surface chiseled a month earlier, although the soil was the most mobilized of all and bare, were practically zero, opposite to what was expected