Modelos para estimativa do subfator cobertura-manejo (CiII) relativo à erosão entressulcos

A análise de um modelo de erosão é um crítico passo no desenvolvimento de uma ferramenta de predição da erosão aplicável e válida; isso é crucial para avaliar o desempenho dos modelos existentes para assegurar que as estimativas de um modelo condizem com a realidade. O objetivo do presente trabalho foi avaliar modelos para a predição do subfator cobertura e manejo (C_iII) relativo à erosão entressulcos. Um experimento fatorial completo foi conduzido com cinco doses de resíduo de milho (0; 0,05; 0,15; 0,40 e 0,80 kg m^-2), quatro declives e duas repetições, sob condições de prévio umedecimento para determinar as taxas de erosão entressulcos (D_i) e enxurrada (R). Num primeiro experimento, foi avaliada a erodibilidade entressulcos (K_i) e o subfator cobertura e manejo (C_iII), em parcelas experimentais de 0,5 x 0,75 m, em solo recentemente preparado. Num segundo experimento, foram avaliados D_i, R, K_i e C_iII, também em parcelas de 0,5 x 0,75 m, em solo recém- preparado. Os valores de D_i, R, K_i e C_iII, obtidos no segundo experimento, foram utilizados na avaliação dos modelos testados. Os modelos C_iII = e ^{-2,50 CS/100} e C_iII = e ^{–2,238 CS/100} apresentaram boas estimativas para o subfator C_iII.Palavras-chave: modelagem, chuva simulada, cobertura do solo.SUMMARYAnalysis of erosion model is a critical step in developing an usable and valid erosion prediction tool; it is crucial to evaluate the performance of the models being used to ensure that the model predictions are realistic. The objective of the present work was to evaluate the performance of models in predicting cover-management subfactor (C_iII) for interrill erosion. A complete factorial rainfall simulation experiment with five corn stalk residue cover (0; 0.05; 0.15; 0.40 and 0.80 kg m^-2), four slopes, and two replicates was conducted under prewetted conditions to mesure sediment delivery (D_i) and runoff (R). In this first experiment was evaluated interrill erodibility (K_i) and the soil cover effect (C_iII), on experimental plots of 0.5 x 0.75 m on freshly tilled soil. In the second experiment was evaluated D_i, R, K_i and C_iII, on experimental plots of 0.5 x 0.75 m on freshly tilled soil. The values of D_i, R, K_i and C_iII were used to evaluate the performance of the models. The models C_iII = e^{-2.50 SC/100} and C_iII = e ^{–2.238 SC/100} showed a good performance in predicting the soil cover effect (C_iII).

Keywords: modeling, rainfall simulation, soil cover.

A modelagem do processo de erosão é uma importante ferramenta no desenvolvimento de avaliações confiáveis de predições de perdas de solo e, ainda, para o planejamento de medidas de controle do referido fenômeno. O uso de modelos baseados nas teorias atuais do mecanismo de erosão requer a obtenção de informações fundamentais sobre as relações entre erosão e sistemas de manejo das culturas. Assim, na modelagem do processo de erosão, um importante efeito a ser considerado é o da cobertura vegetal.Segundo FOSTER (1982), o efeito da cobertura vegetal do solo sobre a erosão pode ser concebido como: 1) tipo I (C_iI) , relativo à cobertura vegetal oferecida pelo dossel; 2) tipo II (C_iII), relativo à cobertura vegetal em contato direto com a superfície do solo, e 3) tipo III (C_iIII), efeito da incorporação de resíduos vegetais ao solo em função do seu uso e manejo. O efeito tipo I é aquele decorrente da interceptação das gotas da água da chuva propiciada pelo dossel ou parte aérea das culturas, o qual é dependente da altura e densidade do dossel (LAFLEN et al.,1985). A cobertura em contato direto com a superfície do solo, efeito tipo II, permite que a energia cinética das gotas da chuva seja dissipada junto à superfície, além de constituir-se num obstáculo à ação cisalhante da enxurrada (FOSTER, 1982; BRAIDA, 1994). Segundo WISCHMEIER (1975), o efeito tipo III é aquele resultante dos resíduos incorporados e do efeito residual do uso e manejo do solo na desagregação e transporte de sedimentos erodidos. BRAIDA (1994) afirma que o efeito II possibilita maior controle do processo de erosão do que o efeito I.

O efeito tipo II, ou subfator C_iII, pode ser determinado experimentalmente utilizando-se de modelos de predição da erosão entressulcos, que é aquela causada, principalmente, pela ação do impacto das gotas de chuva (LATTANZI et al.,1974) e por um fino fluxo superficial (FOSTER, 1982). FLANAGAN & NEARING (1995), citados por ZHANG et al. (1998), têm utilizado no WEPP ("Water Erosion Prediction Project"), para a avaliação da erosão entressulcos, o seguinte modelo:

em que,

D_i - taxa de erosão entressulcos, kg m^-2 s^-1;
K_i - erodibilidade entressulcos, kg s m^-4;
I - intensidade de chuva, m s^-1;
R - taxa de enxurrada, m s^-1, e
S_f - fator declividade.

O modelo (1) pode ser reescrito, com base em trabalhos de FOSTER (1982) e NEARING et al. (1989), para computar o efeito da cobertura vegetal na erosão entressulcos, como:

em que, C_i - fator cobertura e manejo do solo.

Já o fator cobertura e manejo do solo (C_i) pode ser obtido como citado em FOSTER (1982):

em que, C_iI , C_iII e C_iIII - efeitos tipo I, II e III da cobertura do solo, segundo WISCHMEIER (1975).Quando a cobertura do solo é constituída, exclusivamente, por resíduos em contato com a superfície, o fator cobertura e manejo (C_i) do modelo (2) iguala-se ao subfator C_iII (efeito tipo II). Nessa condição, os subfatores C_iI e C_iIII assumem valores unitários.

FOSTER (1982), com base em resultados obtidos por LATTANZI et al. (1974), propôs estimar o efeito tipo II como:

em que,

C_iII - subfator cobertura do solo para resíduos em contato com a superfície;
E - fração da superfície exposta ao impacto direto das gotas da chuva, e
Y_c/Y_d - razão da altura da lâmina da água na superfície com cobertura (Y_c) e sem cobertura (Y_d).

Contudo, NEARING et al. (1989) e BROWN et al. (1989) utilizaram, para estimar o mencionado efeito, uma equação proposta por LAFLEN et al. (1985) dada como:

em que,

C_iII - subfator cobertura do solo para resíduos em contato com a superfície, e
CS - porcentagem da superfície entressulcos coberta por resíduos.

No Brasil, BRAIDA (1994) utilizou as eqs.(4) e (5) para avaliar as relações da erosão entressulcos com resíduos vegetais em cobertura. Esse autor concluiu que a equação proposta por LAFLEN et al. (1985) foi mais consistente para estimar o efeito tipo II, para resíduos de milho e trigo, sobre a erosão entressulcos. BRAIDA (1994) verificou que o uso da eq.(4), proposta por FOSTER (1982), para estimar o subfator C_iII, superestimou o mesmo para as menores doses de palha e o subestimou para as maiores, em relação aos valores observados, principalmente para palha de milho. Pesquisas realizadas no Brasil não têm demonstrado preocupação pela calibração e validação de alguns modelos apresentados na literatura internacional, para as condições específicas em que as referidas pesquisas são conduzidas. Isso tem impossibilitado a aplicação das informações geradas, as quais são pouco confiáveis, a ponto de limitar a transferência de tais conhecimentos para outras regiões sob condições semelhantes de uso e manejo do solo.

Desse modo, o presente trabalho teve como objetivo testar a validade de alguns modelos para estimar o subfator C_iII, relativo à cobertura do solo em contato direto com a superfície.