WEPP model validation in the prediction of water erosion for edaphic climatic conditions in the region of Viçosa-MG

Análises de sensibilidades do modelo WEPP demonstraram que para as condições edafoclimáticas brasileiras os parâmetros de solo mais críticos são: a erodibilidade entressulcos (Ki), a erodibilidade no sulco (Kr), a tensão cisalhante crítica (τc) e a condutividade hidráulica efetiva (Ke). Desta forma é de fundamental importância a avaliação das equações utilizadas para determinação destes parâmetros visando melhorar as estimativas de perdas de solo e de água do WEPP. Por isso, objetivou-se com a realização deste trabalho avaliar as perdas de solo e de água em parcelas experimentais submetidas às condições de chuvas naturais; comparar valores de Ki, Ke, Kr e τc, obtidos experimentalmente com os valores gerados pelas equações utilizadas no modelo WEPP; e validar o WEPP por meio da comparação das perdas de solo e de água obtidas em parcelas experimentais com as estimadas utilizando-se os valores dos parâmetros de solo (Ki, Kr, τc e Ke), obtidos experimentalmente, como dados de entrada no modelo. Para alcançar os objetivos propostos, foram instaladas seis parcelas experimentais com diferentes preparos e manejos em Cambissolo Háplico Tb distrófico Latossólico para a determinação das perdas de solo e de água sob condições de chuvas naturais por um período de cinco safras agrícolas. Realizou-se também realizada a determinação dos valores de Ki, Kr, τc e Ke para dois solos (Cambissolo Háplico Tb distrófico Latossólico e Argissolo Vermelho Amarelo), os quais foram comparados aos valores estimados pelas equações do modelo WEPP. As perdas de solo e de água obtidas nas parcelas experimentais foram comparadas às estimadas obtidas utilizando-se o modelo WEPP para as mesmas condições de solo, de manejo e de declividade das parcelas, sendo utilizados os valores de entrada de Ki, Kr, τc e Ke obtidos experimentalmente bem como valores gerados internamente pelo modelo. Os valores de Ki, Kr, τc e Ke obtidos experimentalmente para o Argissolo foram de 3,06176x106 kg s m-4, 0,0268 kg N-1 s-1, 0,495 N m-2 e 7,3 mm h-1, respectivamente e para o Cambissolo de 1,26433 x106 kg s m-4, 0,0108 kg N-1 s-1, 3,481 N m-2 e 13,3 mm h-1, respectivamente. A estimativa para a perda de solo apresentou erro médio de 1,69 kg m-2, quando feita com parâmetros experimentais e de 6,87 kg m-2 utilizando valores gerados pelas equações do WEPP. A estimativa de perda de água apresentou erros médios de 174,90 e 410,67 mm, considerando dados experimentais e os gerados pelo modelo, respectivamente. Os resultados obtidos permitiram concluir que: o Argissolo, quando comparado ao Cambissolo, possui maior suscetibilidade à erosão; as equações do modelo WEPP superestimam os valores de erodibilidade em entressulcos e no sulco e subestimam os valores de tensão cisalhante crítica e condutividade hidráulica efetiva para o Cambissolo; para o Argissolo, superestimam erodibilidade em entressulcos e tensão cisalhante crítica e subestimam erodibilidade no sulco e condutividade hidráulica efetiva; a utilização dos parâmetros de solo, obtidos experimentalmente, como dados de entrada do modelo WEPP melhorou em 306% as estimativas de perdas de solo e em 135% as perdas de água; e para as perdas de água, mesmo com ajuste da condutividade hidráulica efetiva, os desvios das estimativas em relação aos dados experimentais das cinco safras agrícolas avaliadas são muito superiores aos desvios dos valores observados experimentalmente.The sensitivity analysis of the WEPP model demonstrated that for the Brazilian edaphic climatic conditions the most critical parameters from the soil are: the erodibility interril (Ki), the erodibility in rill (Kr), the critical shear strength (τc) and the effective hydraulic conductivity (Ke). Through is of fundamental importance the evaluation of the equations used for the determination of these parameters, with the objective of improve the estimation of the soil and water in the WEPP model. Because of that, the objective of this work were to evaluate the soil and water losses in experimental plots submitted to natural rain conditions; to compare values of Ki, Ke, Kr and τc, obtained experimentally with the values generated by the equations used in the WEPP model and to validate it by the comparison of the soil and water losses obtained in experimental plots with the ones estimated using the parameters values from the soil (Ki, Kr, τc and Ke), obtained experimentally as the input data in the model. To reach the objectives proposed six plots were installed with different soil management planning in the Latosolic Distrofic Tb Haplic Cambisol, for the determination of the soil and water losses under natural rain conditions for the period of five seasonal crops. Also it was done the determination of the Ki, Kr, τc and Ke values for two types of soil (Latosolic Distrofic Tb Haplic Cambisol and Red Yellow Argisol), which were compared to the values estimated by the equations of the WEPP model. The soil and water losses obtained in the experimental plots were compared to those estimated obtained using the WEPP model for the same conditions of soil, management and declivity of the plots being used the input values of Ki, Kr, τc and Ke obtained experimentally as well values generated internally by the model. The values of Ki, Kr, τc and Ke obtained experimentally for the Argisol were of 3,06176x106 kg s m-4, 0,0268 kg N-1 s-1, 0,495 N m-2 and 7,3 mm h-1, respectively and for the Cambisol of 1,26433 x106 kg s m-4, 0,0108 kg N-1 s-1, 3,481 N m-2 and 13,3 mm h-1 respectively. The estimate for the soil loss showed average error of 1,69 kg m-2, when using the experimental parameters and of 6,87 kg m-2 using the values generated by the equations from WEPP. The estimate of the water loss showed average errors of 174,90 and 410,67 mm, considering experimental data and the ones generated by the model respectively. The results obtained allowed to conclude that the Argisol when compared with the Cambisol, have more susceptibility to erosion; the equations of the WEPP model superestimate the values of erodibility in interril and in the rill and subestimate the values of the critical shear strength and the effective hydraulic conductivity for the Cambisol; for the Argisol, superestimate erodibility in the interril and critical shear strength and subestimate erodibility in the rill and effective hydraulic conductivity. The utilization of the parameters from soil, obtained experimentally as input data of the WEPP model improved in 306% the estimates of the soil losses and in 135% the water losses; and for the water losses, even considering the adjustment of the effective hydraulic conductivity, the deviation from the estimates related to the experimental data from the five seasonal crops evaluated, are much higher then the values observed experimentally.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic