ABSTRACT Improper management of rangelands can cause land degradation and reduce the economic efficiency of livestock activity. The aim of this study was to evaluate soil properties and quantify plant biomass production in four natural rangeland management systems in the Santa Catarina Plateau (Planalto Catarinense) of Brazil. The treatments, which included mowed natural rangeland (NR), burned natural rangeland (BR), natural rangeland improved through the introduction of plant species after harrowing (IH), and natural rangeland improved through the introduction of plant species after chisel plowing (IC), were evaluated in a Nitossolo Bruno (Nitisol). In the improved treatments, soil acidity was corrected, phosphate fertilizer was applied, and intercropped annual ryegrass (Lolium multiflorum), velvet grass (Holcus lanatus), and white clover (Trifolium repens) were sown. Management systems with harrowed or chisel plowed soil showed improved soil physical properties; however, the effect decreased over time and values approached those of burned and mowed natural rangelands. Natural rangeland systems in the establishment phase had little influence on soil organic C. The mowed natural rangeland and improved natural rangeland exhibited greater production of grazing material, while burning the field decreased production and increased the proportion of weeds. Improvement of the natural rangelands increased leguminous biomass for pasture.

A cobertura do solo por resíduos culturais dissipa a energia cinética das gotas de chuva, enquanto a rugosidade superficial dissipa a energia cinética da enxurrada; por isso, ambas armazenam água e retêm sedimentos na superfície, diminuindo a erosão hídrica. O objetivo deste estudo foi determinar a persistência e a influência dos resíduos culturais e da rugosidade superficial em solo cultivado nas perdas de solo e água, comparando ao solo sem cultivo e descoberto, nos seguintes tratamentos: solo cultivado - coberto por resíduos de azevém (Lolium multiflorum), com rugosidade mínima (SRA); coberto por resíduos de ervilhaca (Vicia sativa), com rugosidade mínima (SRE); escarificado após o cultivo de azevém sem os resíduos culturais da parte aérea e mantendo-se apenas as raízes da cultura, com rugosidade alta (SEA); escarificado após o cultivo de ervilhaca sem os resíduos culturais da parte aérea e mantendo-se apenas as raízes da cultura, com rugosidade alta (SEE); e solo sem cultivo: sem cobertura, escarificado, com rugosidade alta (SDE). O experimento foi desenvolvido entre maio de 2011 e dezembro de 2012, em parcelas com 11 m de comprimento no sentido do declive por 3,5 m de largura. Sobre os tratamentos, aplicaram-se oito testes de chuva simulada, em oito datas distintas, com chuvas de 90 min de duração e 65 mm h-1 de intensidade constante, utilizando- se um simulador de chuva com braços rotativos do tipo empuxo. A massa de resíduos e a rugosidade diminuíram ao longo do tempo, principalmente nos tratamentos com ervilhaca, com maior decréscimo na primeira chuva para a rugosidade e na segunda, para o resíduo. O cultivo diminuiu as perdas de solo em relação ao solo sem cultivo, independentemente das condições de superfície. Os resíduos de azevém e ervilhaca reduziram as perdas de solo em relação aos tratamentos escarificados; já o resíduo de azevém reduz as perdas em relação ao de ervilhaca, independentemente do manejo do solo. As perdas de solo aumentam com o tempo sob cultivo do solo, principalmente com escarificação. As perdas de água apresentam a mesma tendência das perdas de solo, porém com menores diferenças entre tratamentos.

The soil cover by crop residues dissipates the kinetic energy of raindrops, while, the surface roughness dissipates the kinetic energy of runoff, therefore, both store water and retain sediments on surface, decreasing water erosion. The objective of this study was to determine the persistence and the influence of crop residues and surface roughness in cultivated soil on soil and water losses, compared to bare and uncovered soil under the following treatments: i) cultivated soil: covered by ryegrass mulch (Lolium multiflorum), with minimal roughness (RMC); covered by vetch mulch (Vicia sativa), with minimal roughness (VMC); chiseled after ryegrass cultivation in the absence of residues above-ground crop and presence of plant roots, with high roughness (RHR); chiseled after the vetch cultivation in the absence of above-ground crop residues and presence of plant roots, with high roughness (RHV); ii) bare soil: uncovered, chiseled, with high roughness (RHU). The experiment was carried out from May 2011, to December 2012, in experimental plots of 38.5 m² (11 m along the slope and 3.5 m width). In these treatments, eight simulated rainfall testes were applied, with 90 min of duration and planned to a constant rain intensity of 65 mm h-1 , using a rotating boom simulator rainfall moved by hydraulic thrust. The residue mass and the surface soil roughness decrease over time, especially in the vetch treatments, with more intense decrease in soil roughness in the first simulated rainfall test and in residues mass in the second rainfall test. The cultivation decreases soil losses relative to bare chiseled soil, independent of the surface conditions. Ryegrass and vetch residues reduce soil losses relative to chiseled treatments, and ryegrass reduces soil losses relative to vetch, independent of the soil management. The cultivated treatments show increasing soil loss during the time, mainly when soil was chiseled. The water losses by runoff follow the same tendency of soil losses, however, with lower differences between treatments.

Dados de perdas de água e solo obtidos em estudos de erosão hídrica são necessários nos planos de conservação do solo. Mesmo com o advento do sistema de semeadura direta, difundido no Brasil a partir dos anos de 1970, ainda se fazem necessárias práticas conservacionistas para o efetivo controle da erosão hídrica, como o uso do cultivo em contorno e o terraceamento, especialmente em regiões com altos volumes de chuva. Outra opção para o controle da erosão é o uso de culturas protecionistas do solo. O objetivo deste trabalho consistiu em quantificar as perdas de água e solo por erosão hídrica, em um solo cultivado com soja e milho sob semeadura direta, nas direções da pendente e em contorno ao declive. O experimento foi realizado em um Cambissolo Húmico alumínico léptico, no período de 2010-2011, sob a aplicação de quatro testes de chuva simulada. Estudaram-se cinco tratamentos, com duas repetições, sendo eles: semeadura de soja no sentido do declive (SD); semeadura de soja no sentido da curva de nível (SC); semeadura de milho no sentido do declive (MD); semeadura de milho no sentido da curva de nível (MC); e testemunha - solo sem cultivo e descoberto (T). Os cultivos foram implantados sobre resíduo cultural de trigo, no sistema de semeadura direta. A semeadura da soja em contorno foi mais eficaz no controle das perdas de solo do que a semeadura dessa no sentido do declive. A cultura do milho foi mais eficaz no controle das perdas de solo do que a soja, independentemente da forma de semeadura, e ambas foram mais eficazes do que a testemunha. As perdas de água foram influenciadas apenas pela forma de semeadura e relacionaram-se negativamente com a umidade do solo antes do início das chuvas e com o tempo de início da enxurrada.

Soil and water loss data from rainfall erosion studies are fundamental for the planning of soil conservation. Despite the implantation of no-tillage systems, introduced in the 1970s, conservation practices, e.g., contour cropping and terracing, are still required for an effective control of rainfall erosion, especially in areas with high rainfall amounts. Another alternative for erosion control is the planting of cover crops for soil protection. The objective of this study was to quantify water and soil losses by rainfall erosion from a soil under no-tillage soybean and maize, sown along and perpendicularly to the slope contour lines. The experiment was conducted on an Inceptisol, in the 2010/2011 growing season, with application of four simulated rainfall tests. There were five treatments, in two replications: soybean sown perpendicularly to the contour lines (SD); soybean along the contour lines (SC); maize perpendicular to the contour lines (MD); maize along the contour lines (MC); and control - no crop and bare soil (T). The crops were planted on wheat crop residues in the no tillage system. Soybean along the contour lines was more effective in controlling soil loss than soybean perpendicular to the contour. Maize was more effective in controlling soil loss than soybean, regardless of the form of seeding, and both were more effective than the control. Water losses were only influenced by the form of sowing and negatively correlated with soil moisture before the onset of the rains and the beginning of runoff.

Nos preparos conservacionistas de solo, a eficácia dos resíduos culturais na redução da erosão hídrica diminui se os resíduos forem transportados pela enxurrada e, ou, se esta sulcar o solo. A esse fenômeno denomina-se falha dos resíduos, caracterizando a existência de comprimento crítico de declive, ou seja, estabelece a distância no terreno a partir da qual a enxurrada adquire tensão cisalhante suficiente para superar a resistência do resíduo ao transporte e, ou, a resistência do solo ao sulcamento. O objetivo deste trabalho foi averiguar a existência de comprimentos críticos de declive em duas direções de semeadura direta, sob diferentes tipos e doses de resíduos culturais. O trabalho foi desenvolvido em campo, entre maio de 2009 e maio de 2011, sobre um Nitossolo Bruno aluminoférrico húmico, em São José do Cerrito (SC), usando unidades experimentais com dimensões de 3,5 x 11 m, com declividade média de 0,144 m m-1. Foram testadas as formas de execução de semeadura no sentido transversal (em contorno) e paralelo ao declive (na pendente), sobre os resíduos culturais de milho (Zea mays), trigo (Triticum aestivum) e soja (Glycine max), nas doses de 50 e 100 % dos resíduos produzidos. Foram realizados testes de chuva simulada, com o uso de simulador de chuva de braços rotativos, na intensidade de chuva planejada de 65 mm h-1 e com duração de 90 min cada um - tempo esse necessário para se obter a taxa constante de enxurrada. Ao final dos 90 min de chuva, sem desligar o aparelho simulador de chuva, foram aplicados níveis crescentes de fluxo extra de água limpa na cabeceira das parcelas, simulando a enxurrada provinda de declives mais longos. Para identificação da falha dos resíduos, utilizou-se a teoria de erosão, efetuando as relações entre taxa de erosão (Dp) x taxa de enxurrada (q m) e concentração de sedimentos na enxurrada (C) x taxa de enxurrada (q m). Detectou-se comprimento crítico de declive em todos os tratamentos; de modo geral, a semeadura direta em contorno e a dose maior dos resíduos de milho, trigo e soja aumentaram o comprimento crítico de declive em relação à semeadura direta na direção da pendente e à menor dose de resíduos, respectivamente. Esses comprimentos variaram de 35 a 155 m. Da teoria de erosão, o ponto de falha foi mais bem identificado analisando conjuntamente as relações Dp x q m e C x q m.

Under conservation tillage systems, the effectiveness of crop residues in reducing water erosion decreases if the mulch is carried away by runoff and/or if the runoff furrows the soil. This phenomenon is called mulch failure, characterizing the critical slope length, i.e., the distance on the ground after which the runoff shear stress is sufficient to overcome the resistance of the mulch to be carried away and/or the resistance of the soil to furrowing. The objective of this study was to define critical slope lengths in two sowing directions under different types and doses of crop residues, under no-tillage. The field work was conducted from May 2009 to May 2011, on a Nitosol (Alfisol) in São José do Cerrito, Santa Catarina, Brazil, in experimental units (3.5 x 11 m) with a mean slope of 0.144 m m-1. Transverse (contour) and parallel sowing directions (up-and-down) to the slope were tested using maize (Zea mays), wheat (Triticum aestivum) and soybean (Glycine max) mulches at doses of 50 and 100% of the total residue produced. During the research, rainfall was simulated using a rotating-boom rainfall simulator, with a rain intensity of 65 mm h-1 in 90 min, which was the time required until the runoff rate became constant. At the end of 90 min of rain, without disconnecting the rainfall simulator, increasing levels of extra flow of clean water were applied at the upper part of the plots, simulating additional runoff from longer slopes. The mulch failure was evaluated based on the theory of erosion, using the relationship between erosion rate (Dp) x runoff rate (q m) and sediment concentration in runoff (C) x runoff rate (q m). In all treatments the critical slope lengths were determined, and, in general, contour sowing and higher amounts of crop residues increased the critical slope length in relation to the up-and-down sowing and the lowest residue dose, respectively. These critical lengths ranged from 35 to 155 m. The point of failure of the theory of erosion was best identified by a combined analysis of the relationships Dp x q m and C x q m.

Os campos nativos do sul do Brasil são utilizados para o pastejo de bovinos e ovinos. Após o verão, no início da estação fria, a fitomassa excedente do pastejo seca, sendo comum sua queima para facilitar o rebrote da pastagem na primavera. No entanto, a queima da fitomassa mineraliza nutrientes e deixa o solo descoberto, potencializando a erosão hídrica. Este trabalho teve o objetivo de quantificar as perdas totais de água e solo e os teores de P, K e NH4+ na água da enxurrada, em campo nativo sobre um Latossolo Bruno aluminoférrico típico. Foram estudados os tratamentos: campo nativo sem queima e sem adubo; campo nativo sem queima e com superfosfato triplo; campo nativo com queima e sem adubo; e campo nativo com queima e com superfosfato triplo. Sobre as parcelas, com 11 m de comprimento, na direção do declive, e 3,5 m de largura, aplicou-se uma chuva simulada com intensidade de 75 mm h-1 e duração de 3 h. A queima influenciou a erosão hídrica e as perdas de nutrientes. A queima da fitomassa do campo nativo diminuiu os tempos de início e pico da enxurrada e a infiltração de água no solo, bem como aumentou a taxa máxima de enxurrada, as perdas de água e solo por erosão hídrica e os teores e as perdas totais de P, K e NH4+ na água de enxurrada, em relação à ausência da queima. A concentração de sedimentos na enxurrada foi maior no tratamento com queima da fitomassa do que no sem queima. O maior e o menor valor da concentração de sedimentos ocorreram em menor tempo de duração do escoamento superficial no tratamento com queima do que no tratamento sem queima, contribuindo para que a perda total de solo fosse 8,9 vezes maior com a queima do que sem a queima do campo. O teor e a perda total de P na água da enxurrada foram maiores no tratamento com adubo fosfatado do que no tratamento sem adubo, tanto no tratamento com queima da fitomassa quanto no sem queima. Para o K e o NH4+, os teores e as perdas totais foram maiores no tratamento com queima do que no sem queima. O modelo exponencial do tipo y = ae-bx ajustou-se aos teores de P, K e NH4+ na água da enxurrada, em relação ao tempo de ocorrência do escoamento superficial (p < 0,01).

Native pastures in southern Brazil are used for cattle and sheep grazing. The forage offer in the spring-summer season is greater than the animal requirement, so the forage left over is usually burned. Pasture burning mineralizes nutrients and leaves the soil bare, triggering water erosion. This study aimed to quantify total soil and water losses and P, K and NH4+ contents in the runoff water from an Oxisol with native pasture. In the treatments, the native pastures, were i) unburned and unfertilized, ii) unburned and P-fertilized, iii) burned and unfertilized, and iv) burned and P-fertilized. Rain was simulated at an intensity of 75 mm h-1 and duration of 3 h on the plots (11 m long along the slope and 3.5 m wide). Burning of the native vegetation decreased the times until runoff began and peaked and reduced soil water infiltration, but increased the maximum runoff rate, soil and water losses by water erosion and the P, K and NH4+ concentration and total losses in the runoff water, compared to no burning. The runoff sediment concentration was higher in the treatment with vegetation burning than without. The highest and lowest values of sediment concentration were detected after a shorter runoff period in the treatment with vegetation burning than in that without, which is related to the 8.9 times higher total soil loss from burnt than from unburnt grassland. The P concentration and total loss in the runoff water were higher in the treatment with than without phosphate fertilizer, in the treatment with burning as well as that without. For K and the NH4+ , the concentration and total losses were higher in the treatment with burning than in that without. Phosphorus, K and NH4+ concentration in the runoff water fit the exponential model y = ae-bx in relation to runoff duration (p < 0.01).

O manejo do solo em cultivos perenes, como pomares, influencia a erosão hídrica. O presente estudo avaliou as perdas de solo e água sob chuva simulada em um Latossolo, em pomar de maçã, entre os meses de agosto de 2007 e abril de 2008, na estação experimental de fruticultura de clima temperado da Embrapa Uva e Vinho, em Vacaria (RS). O trabalho foi conduzido em parcelas experimentais de 3,5 x 11 m, sob chuvas com 1 h de duração e intensidade constante ao longo delas, com variação de 70 a 88 mm h-1 entre uma chuva e outra. Os sistemas de manejo estudados foram: 1) capina manual sob a copa das plantas e solo coberto com gramíneas e leguminosas no restante da área (ST); 2) aveia não dessecada, em que as sementes foram incorporadas ao solo, com capina manual em toda a área, dois meses antes do início dos testes de chuva (AN); 3) aveia dessecada quimicamente sete dias antes do início dos testes de chuva, em que as sementes foram incorporadas ao solo com enxada rotativa em toda a área, dois meses antes do início dos testes (AD); e 4) solo sem cobertura, em que a vegetação, após ter sido dessecada, foi removida da superfície do solo em toda a área com capina manual, um dia antes de iniciar os testes de chuva (SC). A forma de manejo da superfície do solo e o número de chuvas influenciaram a erosão hídrica; as perdas de solo variaram amplamente, enquanto as perdas de água apresentaram menor variação. Apesar da mobilização do solo para implantação de aveia, os tratamentos AN e AD com esse cultivo mostraram a mesma eficácia de controle da erosão em relação ao tratamento ST, em que o solo foi mobilizado apenas sob a copa das plantas. A eliminação da cobertura do solo no tratamento SC aumentou expressivamente as perdas de solo em relação aos tratamentos com cobertura; no que se refere às perdas de água, a diferença foi menor. O tempo de ocorrência do escoamento superficial influenciou a perda de solo; observou-se aumento dessa variável com o aumento do tempo de enxurrada até certo momento, a partir do qual diminuiu, independentemente do tratamento; a perda de água aumentou até certo momento e estabilizou. Houve relação inversa entre razão de perda de solo e razão de perda de água, independentemente do tipo de cobertura do solo e do sistema de manejo sob as macieiras. O modelo exponencial ajustou-se a essa relação.

Soil management in perennial crops such as orchards can influence erosion. This study evaluated soil and water losses from an Oxisol under simulated rain, from August 2007 to April 2008, at the experimental station of Embrapa Uva e Vinho, in Vacaria (RS). On the 3.5 m x 11 m plots, rains of one hour were simulated at a constant intensity of 70 to 88 mm h-1. In the apple orchard, the following soil management systems were studied: i) manual weeding under apple trees and spontaneous grass and legume cover in the rest of the area (ST), ii) undesiccated oat cover, hoeing the seeds into the soil at weeding in the entire area, two months before the first rain test (NO), iii) oat cover chemically desiccated seven days before the first rain test, planted by a rotary hoe to incorporate seeds into the soil in the entire area, two months before the tests (DO); and iv) uncovered soil with removal of the previously desiccated spontaneous cover from the soil surface by weeding the entire area with a hoe, one day before each rain test (BS). The management systems related to the soil cover in the apple orchard and the rain tests influenced water erosion. Soil losses varied considerably in the treatments, more than water losses. Even with soil mobilization in the entire area for oat planting in the NO and DO treatments the control effectiveness of water erosion was equal to the ST treatment in which the soil was mobilized only under the trees. The removal of the soil cover from under apple trees greatly increased soil losses in relation to the cover maintenance, but had only little influence on water losses. The runoff duration influenced soil loss; an increase of this variable was observed with increasing runoff duration until a certain moment and, from then on, it decreased independently of the treatment; water loss increased until a certain moment and stabilized. An inverse relationship was observed between soil and water losses, independently of the soil management system under apple trees, adjusting to an exponential model.