Effects of physical factors and maintenance on the production of fine sediments in forest roads

As estradas rurais não pavimentadas são importantes geradoras de crescimento em países subdesenvolvidos, desempenhando papel essencial na produção e comercialização de produtos primários e no acesso a bens e serviços. Cerca de 78,6% do sistema de transporte brasileiro é composto por estradas não pavimentadas, sem contabilizar as estradas de uso privado de propriedades rurais. No âmbito florestal as estradas não pavimentadas tem sido o principal foco de estudos relacionados à erosão, pois são os agentes que mais contribuem para o escoamento superficial e geração de sedimentos. A aceleração dos processos erosivos proporcionada pelas estradas está vinculada às mudanças dos processos hidrológicos. A interceptação direta da chuva e do escoamento superficial e subsuperficial, a divergência e a concentração do fluxo d\'água nas estruturas das estradas são as principais mudanças ocorridas. Entre os danos ambientais causados pela introdução das estradas se destacam a redução da qualidade da água e o assoreamento dos cursos d\'água. Diante a necessidade de se entender as funções atribuídas às estradas nas relações entre o manejo florestal e a água, as estradas não pavimentadas da Estação Experimental de Ciências Florestais de Itatinga (EECFI) foram submetidas a duas análises. O trabalho foi dividido em duas partes, a primeira identificou os trechos de estradas suscetíveis à erosão (análise qualitativa) e a segunda parte estimou as taxas de produção de sedimentos e volume de enxurrada nas superfícies das estradas (análise quantitativa). Toda a malha viária da EECFI foi mapeada e digitalizada em plataformas de Sistema de Informações Geográficas (SIG). A partir do modelo digital do terreno e dos mapas de tipo e cobertura de solo foram calculados os quatro indicadores (hidrológicos e topográficos) utilizados na identificação dos trechos com maiores riscos de erosão. Por meio de métodos estatísticos multivariados, todos os indicadores de cada trecho de estrada, simultaneamente, foram divididos em grupos com características similares. A identificação dos grupos de trechos suscetíveis à erosão foi realizada pela interpretação da análise de variância (One Way ANOVA). Para a estimativa proposta na segunda parte do trabalho, foram instaladas 16 parcelas com diferentes declividades, com e sem realização de manutenção nas superfícies das estradas. As taxas de produção de sedimentos e de volume de enxurrada foram analisadas pela análise de covariância, sendo que os efeitos das variáveis e covariáveis foram analisados pelo modelo linear generalizado misto. Os resultados mostraram que tanto os indicadores quanto o método utilizado para a separação foram capazes de identificar dois grupos de trechos com características distintas quanto à suscetibilidade à erosão. Essas características foram proporcionadas pelo posicionamento das estradas em relação às curvas de nível do terreno. A declividade e a manutenção das superfícies das estradas aumentaram significativamente a produção de sedimentos, com maior destaque para as declividades. No que diz respeito ao aumento do volume de enxurrada, somente a realização da manutenção apresentou efeito significativo. A adequação das técnicas de manutenção, assim como a adoção de técnicas complementares em trechos de estradas considerados mais suscetíveis, reduzirão a perda de solo e água e os danos ambientais decorrentes.Unpaved rural roads generate important growth in developing countries, they play an essential role in the production and marketing of primary products and access to goods and services. Approximately 78.6% of Brazil\'s transport system consists of unpaved roads, not counting the roads of private use of rural properties. In the forest sector the unpaved roads have been the main focus of studies related to erosion, as are the agents that contribute most to the runoff and sediment production. The erosion acceleration provided by roads are linked to changes in hydrological processes. The main changes are rainfall and surface and subsurface flow interception, and the divergence and the concentration of water flow on the roads\' structures. Among the environmental damage caused by the introduction of roads it\'s possible to emphasize the reduction of water quality and stream aggradation. In view of the need to understand the functions of roads in the relations between forest management and water, the unpaved roads of the Experimental Station of Forest Sciences Itatinga (EECFI) were subjected to two analyzes. The study was divided into two parts, the first identified road segments susceptible to erosion (qualitative analysis) and the second part estimated the sediments production rates and volume runoff on road surfaces (quantitative analysis). The entire road network of EECFI was mapped and digitalized using System Geographic Information (GIS) platforms. From the digital elevation model (DEM) and the soil type and land cover maps were calculated four indicators (hydrological and topographical) used in the identification of segments with greater erosion risks. Through multivariate statistical methods, all indicators of each road segment, simultaneously, were divided into groups with similar characteristics. The identification of segments groups susceptible to erosion was performed by the interpretation of the analysis of variance (one way ANOVA). For the estimative proposed in the second part, 16 plots were installed with different slopes, with and without carrying out maintenance on the surfaces of the roads. The sediment production rates and runoff volume were analyzed by analysis of covariance, and the effects of the variables and covariates were analyzed using generalized linear mixed model. The results showed that both the indicators and the method used for the separation were able to identify two segments groups with different characteristics for susceptibility to erosion. These characteristics were provided by the positioning of roads in relation to the terrain contour lines. The slope and the maintenance of road surfaces significantly increased the production of sediments, most notably the slopes. Regarding the increase of the runoff volume, only maintenance activities showed significant effect. The adjustment of maintenance techniques, as well as the adoption of complementary techniques in segments roads considered more susceptible, will reduce the soil and water losses and resulting environmental damages