Journal of Biotechnology and Biodiversity | v.8 | n.2 | 2020
Journal of Biotechnology and Biodiversity
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Taxa de infiltração de água no solo em diferentes usos do solo
Milton Cesar Delgado de Almeida Júniora , Patrícia Alves Leão de Castro a , Gilmar Oliveira Santos a*
a Universidade de Rio Verde, Brasil
* Autor correspondente (gilmar@unirv.edu.br )
I N F O A B S T R A C T
Keyworks
fertigation swine manure notillage
Soil water infiltration rate in different soil uses
Understanding the Water Infiltration Rate (RIW) in the soil is essential to determine the runoff and infiltration of water in the soil. The objective of this work was to compare the RIW in an area with and without application of swine manure and in Permanent Preservation Areas on top of a hill (APPt) and close to the riverbed (APPs) on agricultural property in the municipality of Rio Verde, Goiás. He used the Kostiakov model to determine RIW. The physical and chemical quality of the soil and the effluent we re analyzed. There was a low concentration of nutrients and sodium adsorption ratio in swine manure. The irrigated areas where the soil was clayey and very high RIW, infiltration rates ranged from 114 to 69 mm h-1, for areas with and without manure, respectively. APPs presented sandy soils with RIW ranging from 210 to 384 mmh-1 in APPt and APPs, respectively. The soil management technique used in the agricultural area, no-till or fertigation, and the areas with native vegetation, in sedimentary soil or not, provided compaction and, consequently, higher RIW in the soil.
R E S U M O
Palavras-chave s
fertirrigação
dejeto suíno plantio direto
O entendimento da Taxa de Infiltração de Água (TIB) no solo é fundamental para determinar o escoamento e infiltração de água no solo. O objetivo deste trabalho foi comparar a TIB em uma área com e sem aplicação de dejeto suíno e em Áreas de Preservação Permanente em topo de morro (APPt) e próximo ao leito do rio (APPs) em propriedade agricultável no município de Rio Verde, Goiás. Utilizou o modelo de Kostiakov para determinar a TIB. Analizou-se a qualidade física e química do solo e do efluente. Houve baixa concentração de nutrientes e razão de adsorção de sódio no dejeto suíno. As áreas irrigadas onde o solo era argiloso e TIB muito alta, as taxas de infiltração variaram de 114 a 69 mm h-1 , para as áreas com e sem dejeto, respectivamente. As APPs apresentaram solos arenosos com TIB variando de 210 a 384 mm h-1 em APPt e APPs, respectivamente. A técnica de manejo do solo utilizado na área agrícola, plantio direto ou fertirrigado, e as áreas com vegetação nativa, em solo sedimentar ou não, propiciaram a compactação e consequentemente, maior TIB no solo.
Received 23 January 2020; Received in revised from 12 June 2020; Accepted 20 June 2020
© 2020 Journal of Biotechnology and Biodiversity ISSN: 2179- 4804
DOI: https://doi.org/10.20873/jbb.uft.cemaf.v8n2.almeida
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INTRODUÇÃO
A velocidade de infiltração básica de água no solo (VIB) ou taxa de infiltração (TIB) é a velocidade com que a água se infiltra no solo através de sua superfície, sendo expressa por
unidade indicativa de altura de lâmina d’água ou volume de água infiltrada em determinado perfil do solo por unidade de tempo (Brandão et al., 2006). No manejo da irrigação, Bernardo et al. (2006) salienta que o conhecimento sobre a TIB do solo, influenciará na escolha do aspersor (TIB < Vazão do aspersor), assegurando o escoamento superficial, carreamento e lixiviação de nutrientes, desperdícios e de processos erosivos (Gondim et al., 2010).
A irrigação que utiliza o dejeto suíno como fonte de nutriente para o solo, possui alta concentração de sólidos, vindo a causar alteração na capacidade de infiltração da água no solo e o entupimento de micro e macro poros por conta do acúmulo de resíduos em sua superfície, acarretando no selamento superficial, e consequentemente, reduzindo a disponibilidade de água para as culturas agrícolas (Oliveira et al., 2000).
O manejo do solo possui forte influência na TIB e o não revolvimento do solo no sistema de plantio direto tende a ocasionar compactação do solo pelo tráfego intensivo de máquinas, o que pode diminuir consideravelmente a taxa de infiltração variando de acordo com o uso do solo (Mancuso et al., 2014), porém, o uso de tecnologias de precisão tende amenizar esse impacto ao solo.
O escoamento superficial é responsável por processos indesejáveis, como a erosão do solo e as inundações, logo, a infiltração determina o balanço de água na zona radicular e, por isso, o conhecimento desse processo e suas relações com as propriedades do solo são de fundamental importância para o eficiente manejo do solo e da água (Dalri et al., 2010).
De acordo com Souza e Alves (2003) a TIB é fundamental para a solução de problemas em áreas irrigadas, a conservação da água e do solo, controle do escoamento superficial, o entendimento do
processo de infiltração, o manejo do solo e da água, e de suas relações com as propriedades do solo. Segundo Fuzer (2013) o conhecimento da TIB pode ser aplicado também em obras de engenharia como hidroelétricas, rodovias, reservatórios, lagos ornamentais, prevenção de enchentes, recuperação de áreas negativamente impactadas, descarte de efluentes fluviais urbanos e mapeamento de áreas de risco de alagamento.
Assim, esse trabalho teve como objetivo comparar a taxa de infiltração básica (TIB) de água no solo em uma área com e sem aplicação de dejeto suíno e em Áreas de Preservação Permanente em topo de morro (APPt) e próximo ao leito do rio (APPs), em propriedade agricultável no município de Rio Verde, Goiás.
MATERIAL E MÉTODOS
O trabalho foi realizado no município de Rio Verde, região Sudoeste do Estado de Goiás. O mu- nicípio possui área territorial de 8.386,827 km², po- pulação estimada de 235.647 habitantes em 2019
(IDH, 2010) e densidade demográfica 28 hab.km-2 . Sua topografia é plana levemente ondulada
com 5% de declividade, com altitude média de 748m. O solo de região é Latossolo Vermelho Es- curo com texturas argiloso e areno-argilosa (E m- brapa, 2009).
O clima (Inmet, 2020) apresenta duas esta- ções bem definidas: uma seca (de maio a outubro) e outra chuvosa (novembro a abril). A temperatura média anual varia entre 20°C e 35°C.
Avegetação é constituída de cerrado e matas residuais. Seu solo é do tipo Latossolo Vermelho Escuro com texturas argiloso e areno-argilosa (E m- brapa, 2009), com clima predominante Tropical (Rio Verde, 2017).
A área de estudo está localizada na Rodovia Estadual Longitudinal, GO 174, km 10. Os locais de amostragem de solo foram áreas de preservação permanente em topo de morro (APPt), área de pre- servação permanente leito de rio (APPs), área de plantio direto com aplicação e sem aplicação de de- jeto (Tabela 1 e Figura 1).
Tabela 01 - Localização dos pontos de amostragem da taxa de infiltração de água no solo.
Localização Altitude (m) Latitude Longitude
APPt 745 17°56'37,53"S 50°58'7,76"O
APPs 672 17°54'56,31"S 50°58'7,55"O
Sem dejeto 687 17°55'19,78"S 50°58'17,96"O
Com dejeto 667 17°55'28,22"S 50°56'54,08"O
Obs.: APPt: Área de Preservação Permanente em topo de morro; APPs: Área de Preservação Permanente em leito de rio.
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As análises químicas do solo de cálcio, magnésio e sódio foram realizados para calcular a razão de adsorção do sódio (RAS), que é a proporção rela- tiva de sódio em relação a outros sais (Equação 3).
RAS =
Na
√Ca+ Mg 2
(equação 3 )
Fonte: Google Earth (2017)
Figura 1 - Distribuição dos pontos de amostragem da taxa de infiltração de água no solo.
A TIB foi determinada em setembro de 2016 e utilizou-se o método do infiltrômetro de anel, que consiste em dois anéis concêntricos, com diâmetro de 30 cm e 50 cm, e altura de 35 cm. Ambos foram fixados no solo até a aproximadamente de 5 cm de profundidade e realizou-se 3 repetições em cada área. O intervalo de leitura inicial foi de dois minu- tos na primeira hora e de cinco minutos nas próxi- mas três horas restantes. Utilizou-se o modelo ma- temático de Kostiakov para representar a infiltração acumulada (Equação 1) e velocidade de infiltração de água no solo (Equação 2).
I = k·Tm (equação 1) sendo:
I = infiltração de água no solo (mm)
k e m= coeficientes que dependem do solo (0- 1) T = tempo de infiltração acumulado (minutos)
sendo:
RAS = razão de adsorção do sódio
Na = sódio (cmolc dm-3 ) Ca = cálcio (cmolc dm-3 ) Mg = magnésio (mg dm-3 )
Segundo Daker (1984), os terrenos de planície baixa podem-se associar um valor médio da TIB com a textura do solo, sendo:
• solos de textura pesada - 5 a 12 mm h-1 ; • solos de textura média - 12 a 20 mm h-1 ; • solos arenosos leves - 20 a 40 mm h-1 .
Este autor recomenda ainda que esses valores possam ser aumentados com adequada cobertura vegetais e diminuídos com o aumento da declivi- dade do terreno. Analisou-se o teor de matéria or- gânica e condutividade elétrica no dejeto suíno co- letado na granja localizada na área de estudo. O de- jeto suíno foi coletado na foz da lagoa de decanta- ção. Uma amostra foi enviada ao Laboratório da Solotech em Rio Verde para realizar as análises se- guindo a metodologia proposta pela Embrapa
VI = m·k·T m-1 (equação 2) (2009).
sendo:
VI = velocidade instantânea de infiltração de água no solo (mm)
k e m = coeficientes que dependem do solo (0- 1) T = tempo de infiltração acumulado (minutos)
A velocidade de infiltração básica do solo pode ser classificada entre baixa a muito alta (Tabela 2). A textura do solo foi determinada a partir do mé- todo proposto pela Embrapa (2009) nos quatro pon- tos de coleta. As amostras foram retiradas nas pro- fundidades 0-20, 20-40 e 40-60 cm.
Tabela 2 - Classificação da velocidade de infiltra- ção de água no solo.
Solo de TIB muito alta 30 mm h- 1
Solo de TIB alta 15 - 30 mm h- 1
Solo de TIB média 5 - 15 mm h- 1
Solo de TIB baixa < 5 mm h- 1
Fonte: Bernardo et al. (2006).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
As características de solo que apresentou maior alteração na textura em função da profundidade foi o que recebeu aplicação de dejeto suíno (Tabela 3). As áreas de cultivo em sistema de plantio direto, apresentaram perfil do solo mais argiloso e as áreas de APP argilo/arenoso.
Na área de cultivo fertirrigada, houve aumento do teor de argila em profundidade. A área de APPs por ser a jusante, recebe sedimentos carreados das áreas a montante. Devido à baixa influência do en- torno, a área de APPt se manteve homogeneidade na textura entre as camadas de solo, exceto para a quantificação do teor de silte.
Áreas com características de solo arenoso, ten- dem a uma maior TIB em função da forma de agru- pamento dos agregados, propiciando a maior quan- tidade de macroporos, sendo a resposta inversa- mente em solos argilosos.
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Houve baixas concentrações de cálcio, magnésio e sódio e consequentemente baixos valores de razão de adsorção de sódios (RAS) e tal comportamento
pode coibir o desenvolvimento do sistema radicular de diversas culturas (Tabela 4).
Tabela 3 - Textura do solo em diferentes profundidades na área experimental.
Profundidade (cm) 0- 20
Argila (%)
Textura Silte (%)
Areia (%)
Classificação
Sem dejeto 64 13 23 Muito Argiloso
Com dejeto 37 51 12 Franco Argiloso Siltosa
APPt 38 3 59 Franco Argiloso Arenosa
APPs 13 6 81 Areia Franca
20- 40 Sem dejeto
58
15
27
Argila
Com dejeto 69 16 15 Muito Argilosa
APPt 23 19 58 Franco Arenosa
APPs 18 9 73 Franco Arenosa
40- 60 Sem dejeto
62
17
21
Muito Argiloso
Com dejeto 70 18 12 Muito Argiloso
APPt 30 19 51 Franco Argiloso Arenosa
APPs 21 7 73 Franco Argiloso Arenosa
Tabela 4 - Caracterização química do solo em diferentes profundidades.
Elemento
Local
0- 20
Profundidade (cm) 20- 40
40- 60
Ca
cmolc dm- ³
Sem Dejeto Com Dejeto
APPt
2,34 3,38 1,91
1,82 1,94 1,60
1,88 1,81 1,41
APPs 1,46 1,37 1,70
Mg
cmolc dm- ³
Sem Dejeto Com Dejeto
APPt
0,22 0,23 0,40
0,08 0,09 0,19
0,10 0,12 0,08
APPs 0,16 0,06 0,17
Na
mg dm- ³
Sem Dejeto Com Dejeto
APPt
8,0
8,0
6,0
7,0
7,0
6,0
7,0
7,0
6,0
APPs 6,0 7,0 7,0
Razão de Adsorção de Sódio (RAS) cmolc dm- ³
Sem Dejeto Com Dejeto
APPt
0,42 0,36 0,33
0,44 0,42 0,38
0,43 0,43 0,42
APPs 0,40 0,50 0,43
Com valores médios de condutividade elétrica acima de 4,6±2,5 dS m-1, o uso do dejeto não influ-
Tabela 5 - Análise do teor de matéria orgânica e matéria seca do dejeto utilizado na fertirrigação.
enciou na TIB do solo (Bernardo et al., 2006).
O descarte constante da água residuária de suíno na forma de fertirrigação, pode comprometer a TIB da área caso os valores de condutividade elétrica
Elemento Matéria orgânica
Matéria seca
Valor 0,2 g L- 1
0,1 (%)
tendem a se elevar, principalmente cálcio e magné- sio. Caso haja proporcionalidade no aumento na concentração do produto e determinador que deter- mina a RAS, os riscos de redução da TIB, são me- nores.
Há alto teor de matéria orgânica e matéria seca no dejeto utilizado para fertirrigação (Tabela 5).
Considerando o suprimento da evapotranspira- ção da cultura média de 5 mm dia-1 a partir do sis-
tema de irrigação, a concentração de matéria orgâ- nica disponibilizada no solo seria de 10 kg ha-1 . Dessa forma, na medida em que aumenta a matéria orgânica no solo aumenta também a TIB causando melhor troca catiônica no solo e assim favorecendo a penetração de água no solo. Aaplicação constante de dejeto influencia na maior taxa de infiltração.
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Ataxa de infiltração e infiltração de água no solo foi de 114 a 69 mm h-1 e 592 a 267 mm h-1, para a área fertirrigada com dejeto suíno e área de lavoura com plantio direto, respectivamente (Figuras 2 e 3).
prática de plantio direto e fertirrigação de dejeto a mais de vinte anos favorecendo na alta infiltração do solo. As elevadas taxas de infiltração de água no solo favorecem a retenção de água no solo, recarre- gando o lençol freático e reduzindo o escoamento
V I campo V I teoria I campo I teoria
350
300
250
200
150
100
50
0
0
V I campo 350
300
250
200
150
100
50
0
60
120
Tempo (min) V I teoria
180
I campo
700
600
500
400
300
200
100
a
0
240
I teoria 700
600
500
400
300
200
100
b
0
superficial.
Figura 3 - Determinação da taxa de infiltração de água no solo em área de plantio.
A redução do escoamento superficial foi devido a maior taxa de infiltração o que provavelmente fa- voreceu na conservação dos mananciais e reduziu a quantidade de sedimentos que são carreados para os mesmos. Alves Sobrinho et al. (2003) obtiveram maiores valores de TIB com o sistema de plantio direto em relação ao preparo convencional e entre os tratamentos estudados a sucessão soja e aveia.
Fuzer (2013) verificou em seu estudo duas TIB’s
0 60 120 180 240 Tempo (min)
Figura 2 - Taxa de infiltração em área fertirrigada com dejeto suíno (a) e lavoura com plantio direto (b).
Resultados semelhantes foram obtidos Dalri et al. (2010). As elevadas taxas de infiltração de água no solo de ambas as áreas avaliadas (Figura 2 a e b) foi devido a aplicação de dejetos (matéria orgânica ) na área com irrigação e material de cultivo em de- composição. Na propriedade estudada é utilizado a
elevadas, sendo estas com índices de 92,2 e 107,52 mm h-1, ambos TIB’s em solos arenosos leves, da-
dos estes que corroboram com os encontrados neste trabalho, porém em área com solo argiloso.
A taxa de infiltração e a infiltração acumulada
apresentadas nas Figuras 4 e 5 demonstram os va- lores de infiltração básica de 210 a 384 mmh-1e 732 a 2.180 mm h-1, para a APPs e APPt, respectiv a-
mente (Tabela 6). As condições de relevo, sendo a APPt mais plana, favoreceram para a maior reten- ção de água.
V I campo V I teoria I campo I teoria V I campo V I teoria I campo I teoria
1200 1000
800
600
400
200
0
a
3000 2500 2000 1500 1000 500 0
1200 1000
800
600
400
200
0
b
3000 2500 2000 1500 1000 500 0
0
60
120
Tempo (min)
180
240
0
60
120
Tempo (min)
180
240
Figura 4 - Velocidade de infiltração de água no solo em área de preservação permanente leito do rio (a) e em áreas de preservação permanente topo de morro (b).
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água ao solo. As condições de solo das matas vir- gens em condições solo arenoso, favorece a pene- tração de água, auxiliando na recarga dos aquíferos e abastecimento dos mananciais.
Resultados semelhantes foram obtidos por Gon- çalves et al. (2015) com valores de TIB muito alta (750 mm h-1) em solo arenoso, obtendo valores maiores que ambas as análises apresentadas (Ta- bela 3). Os solos são considerados franco arenosos os quais retém menos água que o solo arenoso.
Figura 5 - Determinação da velocidade de infiltra- ção de água no solo em área de preservação perma- nente.
A alta taxa de infiltração nas áreas de APP (Fi- gura 4 a e b), é justificada devido ao adensamento da concentração de raízes das árvores e matéria or- gânica das folhas que propicia na maior retenção de
Conforme Fuzer (2013), em seu estudo obteve uma taxa de infiltração de 107 mm h-1 e 92 mm h-1, por
ter solos arenosos em ambas às áreas, com teor de matéria orgânica elevados, sendo solos bem escu- ros, obtendo resultados parecidos com as áreas de APPt e APPs que possuem teor elevado de matéria orgânica.
Tabela 6 - Modelos de taxa de infiltração e infiltração acumulada de água no solo na área experimental.
Local Modelo IA (mm) TIB (mm h-1 )
Sem desejo
Modelo de Kostiakov Valores de campo
1,9643·T 0,8988
267
0,8988·1,9643·T(0,8988-1) ·60 69
Valores teóricos 263 61
Com desejo
Modelo de Kostiakov Valores de campo
3,6509·T 0,9487
592
0,9487·3,6509·T(0,9487-1)· 60 114
Valores teóricos 642 157
APPs
Modelo de Kostiakov Valores de campo
11,03316·T 0,7473
732
0,7473·11,03316·T(0,7473-1) ·60 210
Valores teóricos 647 125
APPt
Modelo de Kostiakov Valores de campo
11,9344·T 0,9932
2.180
0,9932·11,9344·T(0,9932-1)· 60 384
Valores teóricos 2.338 519
Obs.: IA: Infiltração acumulada; TIB: Taxa de infiltração de água no solo.
A determinação da TIB auxilia em várias etapas do manejo hidrológico, agrícola e ambiental. Além disso, o modelo de Kostiakov foi fundamental para auxiliar na determinação da taxa de infiltração e consequentemente no escoamento superficial. Os modelos obtidos para a área experimental foram muito próximos dos obtidos em campo.
CONCLUSÕES
As áreas irrigadas se caracterizou com solo
argiloso e TIB muito alta, variando de 114 a 69 mm h-1, para as áreas com e sem dejeto,
respectivamente. As APPs com solos arenosos a TIB variou de 210 a 384 mm h-1 em APPt e APPs, respectivamente. A técnica de manejo do solo utilizado na área agrícola, plantio direto ou fertirrigado, e as áreas com vegetação nativa, em solo sedimentar ou não, propiciaram a compactação e consequentemente, maior TIB no solo.
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© 2020 Journal of Biotechnology and Biodiversity ISSN: 2179- 4804
DOI: https://doi.org/10.20873/jbb.uft.cemaf.v8n2.almeida
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