Modeling the exposure of the soil surface resulting from runoff in no-till planting system

No sistema plantio direto pode haver a ocorrência do processo erosivo do solo devido a exposição da superfície do solo pelo escoamento superficial. Dentre os fatores que influenciam o transporte dos resíduos pelo escoamento superficial estão a rugosidade e a declividade da superfície do solo, as quantidades de resíduos soltos e fixos presentes nesta e a vazão associada ao escoamento superficial. Para que o plantio direto produza os resultados desejados é recomendada na literatura uma quantidade média de resíduos de milho superior a 6.000 kg ha -1 , uma percentagem de cobertura do solo superior a 80 % e que a remoção dos resíduos pelo escoamento superficial não cause um aumento superior a 10 % da superfície do solo. Objetivou-se, com o presente trabalho, caracterizar as condições típicas da superfície do solo em sistema plantio direto e obter equações que permitam estimar, para resíduos de cultura de milho, a percentagem de superfície exposta devido ao escoamento superficial considerando diferentes quantidades de resíduos, condições de plantio, declividades e vazões de escoamento superficial. Foi realizado um levantamento das condições de rugosidade da superfície do solo e da quantidade de resíduos da cultura do milho na região de Ponta Grossa – PR. A rugosidade representativa destas lavouras foi reproduzida em um canal de solo. Foram utilizadas as declividades de 4, 6, 8, 10 e 12 % e as vazões de escoamento superficial de 0,73; 1,07; 1,76; 2,03; 2,33 e 2,51 L s -1 m -1 . Utilizou-se três quantidades de resíduos soltos distribuídos uniformemente na superfície do solo correspondentes a 7.500, 3.750 e 1.875 kg ha -1 e três condições de posicionamento dos resíduos fixos. Foram obtidas imagens dos momentos anterior e posterior à aplicação das vazões de escoamento superficial com auxílio de uma câmara de vídeo monocromática, sendo possível assim, determinar a variação da superfície exposta devido à passagem do escoamento superficial. A quantidade média total de resíduos de milho nas lavouras estudadas foi de 11.207 kg ha -1 , sendo que 7.530 kg ha -1 foram resíduos soltos. No canal de solo, obteve-se uma superfície total exposta inferior a 20 % quando da utilização de 7.500 kg ha -1 de resíduos. Quando utilizou-se a quantidade de 3.750 kg ha -1 obteve-se uma exposição máxima da superfície do solo de 41,2 %. Com a utilização de quantidade de 1.875 kg ha -1 a exposição máxima da superfície do solo chegou a 80,3 %. Concluiu-se que a vazão de escoamento superficial teve influência mais expressiva na percentagem de exposição da superfície do solo que a declividade. Para a quantidade de 3.750 kg ha -1 obteve-se superfície total exposta maior do que 20 %. Com 1.875 kg ha -1 de resíduos a exposição total da superfície do solo foi maior que 20 % mesmo antes da aplicação do escoamento superficial. Com as equações obtidas neste trabalho torna-se possível estimar a variação da superfície do solo exposta em função da declividade da superfície do solo e da vazão de escoamento superficial.The erosion process of the soil may occur in the no-till planting system due to the exposure of the soil surface by surface flow. Among the factors affecting the transport of the residues by surface flow are the roughness and the slope of the soil surface, the amounts of either free and fixed residues in this surface and the flow rate associated to the surface flow. Recommendations are available in the literature concerning to the attainment of the expected results from a no-till planting, such as: an average amount above 6,000 kg ha -1 of maize residues, a percent soil covering above 80%, and that the removal of the residues by surface flow does not cause an increase above 10% of the soil surface. This study aimed at characterizing the typical conditions of the soil surface in a direct planting system and to obtain equations that would allow to estimate the percent surface exposed by runoff, for maize cropping residues, considering different residue amounts, planting conditions, slopes and flow rates. A survey of the roughness conditions of the soil surface and the amount of the maize cropping residues was accomplished in Ponta Grossa region - PR. The representative roughness of these crops was reproduced in a soil channel. Slopes of 4, 6, 8, 10 and 12% and flow rates flows of 0.73; 1.07; 1.76; 2.03; 2.33 and 2.51 L s -1 m -1 were used. Three amounts of the free residues uniformly distributed on soil surface, corresponding to 7,500; 3,750 and 1,875 kg ha -1 were used, as well as three conditions for positioning the fixed residues. Images of the previous and subsequent moments to the application of the flow rates were obtained, by using a monochromatic video camera, so turning possible to determine the variation in the exposed surface because the passage of surface runoff . The total average amount of the maize residues in the studied crops were 11,207 kg ha -1 , and 7,530 kg ha -1 were free residues. In soil channel, the total exposure of the surface was below 20%, when using an amount of 7,500 kg ha -1 residues. When using a residue amount of 3,750 kg, the maximum exposure of the soil surface was 41.2%. Using the residue amount of 1,875 kg ha -1 , the maximum exposure of the soil surface reached 80.3%. According to the results, the following conclusions were drawn: the flow rate had the most influence on the percentage of the soil surface exposure than the slope. For the residue amount of 3,750 kg ha -1 , the total exposed surface was higher than 20%. With 1,875 kg ha -1 residues, the total exposure of the soil surface soil was higher than 20% even before the application of the runoff. The equations obtained in this work makes possible to estimate the variation of the exposed soil surface as a function of the roughness of the soil surface slope and the flow rate.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio