Erosivity of rainfall in Lages, Santa Catarina, Brazil

Erosividade das chuvas de Lages, Santa Catarina

DIVISÃO 3 - USO E MANEJO DO SOLO

COMISSÃO 3.3 - MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA

Erosividade das chuvas de Lages, Santa Catarina¹

Erosivity of rainfall in Lages, Santa Catarina, Brazil

Jefferson Schick^I; Ildegardis Bertol^II; Neroli Pedro Cogo^III; Antonio Paz González^IV

^IProfessor, Instituto Federal Catarinense, Campus Santa Rosa do Sul. Rua das Rosas, s/n, Vila Nova. CEP 88965-000 Santa Rosa do Sul (SC). E-mail: [e-mail]

^IIProfessor Associado, Universidade do Estado de Santa Catarina. Av. Luiz de Camões, 2090, Bairro Conta Dinheiro. CEP 88520-000 Lages (SC). Bolsista do CNPq. E-mail: [e-mail]

^IIIProfessor, Departamento de Solos, Faculdade de Agronomia, UFRGS. Av. Bento Gonçalves, 7712. Caixa Postal 15.100. CEP 91501-970 Porto Alegre (RS). Bolsista do CNPq. E-mail: [e-mail]

^IVCatedrático da Universidade da Coruña, UDC, La Coruña, Espanha. E-mail: [e-mail]

RESUMO

A capacidade erosiva das chuvas pode ser expressa por um índice e o conhecimento desse permite recomendar práticas de manejo e conservação do solo, visando reduzir a erosão hídrica. Os objetivos deste trabalho foram calcular diversos índices de erosividade das chuvas de Lages, SC, e identificar o melhor entre eles, bem como conhecer a distribuição temporal dele. A pesquisa foi realizada no Centro de Ciências Agroveterinárias de Lages, SC, utilizando-se pluviogramas diários de 1989 a 2012. Com auxílio do programa computacional Chuveros, foram obtidos 107 índices de erosividade com base na intensidade máxima em 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 135, 150, 165, 180, 210, 240 min de duração e na combinação dessas intensidades com a energia cinética obtida pelas equações de Brown & Foster, Wagner & Massambani e Wischmeier & Smith. Os índices do período de 1993 a 2012 foram correlacionados com as respectivas perdas de solo da parcela-padrão da Equação Universal de Perda de Solo (USLE), de forma a selecionar o índice de erosividade para a região. As chuvas erosivas corresponderam a 83 % do volume total anual médio de 1.533 mm. O índice de erosividade (fator R) das chuvas recomendado para Lages é o EI₃₀, cujo valor médio anual é 5.033 MJ mm ha^-1 h^-1; desse valor, 66 % ocorre entre setembro e fevereiro. A erosividade média anual tem período de retorno estimado em dois anos, com 50 % de probabilidade de ocorrência.

Termos de indexação: erosão hídrica, fator R da USLE, chuva erosiva, índice erosivo

ABSTRACT

The erosive capacity of rainfall can be expressed by an index and knowing it allows recommendation of soil management and conservation practices to reduce water erosion. The objective of this study was to calculate various indices of rainfall erosivity in Lages, Santa Catarina, Brazil, identify the best one, and discover its temporal distribution. The study was conducted at the Center of Agricultural and Veterinary Sciences, Lages, Santa Catarina, using daily rainfall charts from 1989 to 2012. Using the computer program Chuveros , 107 erosivity indices were obtained, which were based on maximum intensity in 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 135, 150, 165, 180, 210, and 240 min of duration and on the combination of these intensities with the kinetic energy obtained by the equations of Brown & Foster, Wagner & Massambani, and Wischmeier & Smith. The indices of the time period from 1993 to 2012 were correlated with the respective soil losses from the standard plot of the Universal Soil Loss Equation (USLE) in order to select the erosivity index for the region. Erosive rainfall accounted for 83 % of the mean annual total volume of 1,533 mm. The erosivity index (R factor) of rainfall recommended for Lages is the EI₃₀, whose mean annual value is 5,033 MJ mm ha^-1 h^-1, and of this value, 66 % occurs from September to February. Mean annual erosivity has a return period estimated at two years with a 50 % probability of occurrence.

Termos de indexação: carbono orgânico, substâncias húmicas, carbono orgânico particulado

INTRODUÇÃO

A erosão hídrica, principal forma de degradação dos solos (Lal, 2001; Bertol et al., 2007a), é resultante da ação conjunta do impacto das gotas de chuva e da enxurrada, que, além de partículas de solo em suspensão, transporta nutrientes, matéria orgânica e defensivos agrícolas, causando prejuízos à atividade agrícola e ao meio ambiente (Bertol et al., 2007a). Assim, o conhecimento de ferramentas para estimar as perdas de solo e definir a importância relativa dos fatores que influenciam a erosão e, com isso, indicar o uso e manejo correto do solo, torna-se fundamental.

A Equação Universal de Perda de Solo (USLE) (Wischmeier & Smith, 1978) é um modelo empírico de estimativa da perda de solo, amplamente estudada, conhecida e utilizada no mundo para predizer as perdas de solo por erosão (Hudson, 1995; Silva, 2004; Cassol et al., 2008; Barretto et al., 2009; Mazurana et al., 2009; Oliveira et al., 2012). A USLE estima a perda de solo anual (A) por meio da combinação dos seguintes fatores: erosividade da chuva e enxurrada associada à chuva (fator R); erodibilidade do solo (fator K); comprimento de rampa (fator L); declividade do terreno (fator S); cobertura e manejo do solo (fator C); e práticas conservacionistas de suporte (fator P), resultando na equação:

O fator R é um valor numérico que representa o potencial da chuva e enxurrada a ela associada para proporcionar erosão hídrica, sendo variável com as características e, portanto, com a variabilidade espacial e temporal das chuvas (Wischmeier & Smith, 1978). A capacidade das chuvas em provocar erosão é dependente de suas características físicas como a intensidade e o tamanho e velocidade terminal das gotas. Essas características definem a energia cinética da chuva no momento do impacto das gotas contra o solo. As características temporais como a duração e frequência também são importantes na definição do potencial erosivo das chuvas. A duração da chuva, por sua vez, determina o volume total precipitado (Lago, 2000; Santos, 2008).

Wischmeier & Smith (1958) verificaram que, quando todos os outros fatores são mantidos constantes, com exceção da chuva, a perda de solo por unidade de área em um terreno desprotegido de vegetação é diretamente proporcional ao produto de duas características da chuva multiplicadas entre si: energia cinética (Ec) e intensidade máxima em 30 min (I₃₀).

Resultados de perdas de solo obtidos em parcelas experimentais nos EUA apresentaram um coeficiente de correlação variando de 0,84 a 0,98 com o índice EI₃₀ (Wischmeier, 1959). Em regiões tropicais e subtropicais, cujas chuvas apresentam maior erosividade do que as dos EUA, outros índices de erosividade têm demonstrado melhor correlação com as perdas de solo do que o EI₃₀ (Lal et al., 1980). Hudson (1971) propôs o índice KE > 25 para a África subtropical; e Lal (1976), o índice AIm para a Nigéria. Arnoldus (1977) apresentou o índice de Fournier modificado para o Marracos.

No Brasil, o coeficiente de correlação entre as características das chuvas e as perdas de solo tem sido baixo em relação ao encontrado por Wischmeier (1959) para os EUA, variando entre 0,35 (Beutler, 2000) e 0,87 (Marques et al., 1997). Contudo, entre os diferentes índices testados para representar o fator R no Brasil, o EI₃₀ tem se apresentado como bom indicador da capacidade potencial das chuvas de causar erosão (Biscaia et al., 1981; Morais et al., 1988; Lombardi Neto & Moldenhauer, 1992; Carvalho et al., 1997; Silva et al., 1997; Albuquerque et al., 1998; Beutler, 2000; Bertol et al., 2002, 2007b, 2008; Silva et al., 2009).

O conhecimento do índice de erosividade tem grande importância tanto do ponto de vista de aplicação prática quanto científico. Do ponto de vista de aplicação prática, o conhecimento do índice de erosividade da chuva, especialmente a sua distribuição acumulada ao longo do tempo, permite identificar o(s) período(s) do ano com maior risco ou potencial de erosão hídrica. Assim, o técnico de campo pode planejar mais eficientemente as medidas de controle da erosão hídrica do solo. Para tanto, é importante que o técnico leve em consideração que o solo deve estar suficientemente protegido naquele(s) período(s) em que as chuvas apresentam os maiores valores do índice de erosividade. Do ponto de vista científico, o conhecimento da erosividade das chuvas e sua distribuição temporal permite ao pesquisador saber a que atribuir as diferenças nas quantidades de erosão, num dado ano e em dado local: se aos tratamentos de solo ou se às diferenças nas características das chuvas (Cogo, 1988). Além disso, o conhecimento da erosividade é imprescindível para obtenção dos fatores K (erodibilidade do solo) e C (cobertura e manejo do solo) (Wischmeier & Smith, 1978). A estimativa do período de retorno e da probabilidade de ocorrência da erosividade anual das chuvas estabelece previsões da frequência com que as predições de perdas de solo são sub ou superestimadas (Cassol et al., 2008).

O método proposto por Wischmeier (1959) para estimativa da capacidade erosiva das chuvas requer a utilização de registros pluviográficos. Para a definição do índice de erosividade, Wischmeier (1976) propôs séries que abranjam períodos superiores a 20 anos, no sentido de incluir variações cíclicas comuns aos parâmetros climáticos. Oliveira et al. (2012), analisando os trabalhos relacionados à erosividade no Brasil, identificaram apenas 35 trabalhos com a utilização de registros pluviográficos e, entre esses, somente 10 englobaram séries com período igual ou superior a 20 anos.

Objetivaram-se com este trabalho caracterizar as chuvas naturais de Lages, SC, durante um período de 24 anos (1989 a 2012), selecionar o fator de erosividade (fator R da USLE), bem como quantificar e estudar a distribuição desse fator.

MATERIAL E MÉTODOS

A pesquisa foi desenvolvida em Lages, SC (27º 49' S e 50º 10' W), no Centro de Ciências Agroveterinárias, Universidade do Estado de Santa Catarina (CAV/UDESC), onde a altitude é de 923 m. O clima é do tipo Cfb (temperado, úmido, sem estação seca, com verão fresco), segundo a classificação de Köppen, com temperatura média anual de 15,7 ºC e precipitação pluvial média anual na região de 1.556 mm (Wrege et al., 2011). O solo do local do experimento é um Cambissolo Húmico alumínico léptico (Embrapa, 2013), argiloso, com substrato composto de siltitos e argilitos, descrito em Bertol (1994b). A declividade média do local é 0,102 m m^-1.

Para determinar o fator de erosividade das chuvas, foram usados pluviogramas diários modelo IH-01-01, com amplitude de registro de 10 mm de precipitação e de 24 h de duração, com unidades de 0,2 mm, para o volume, e de 10 min, para o tempo. Foram analisadas 2.777 chuvas entre 1989 e 2012, das quais 1.231 foram consideradas erosivas. O critério adotado para definição de chuva erosiva foi o de Wischmeier & Smith (1958), modificado por Cabeda (1976), que considera como erosiva a chuva com volume igual ou superior a 10 mm e, ainda, aquela com volume igual ou superior a 6 mm num intervalo de tempo menor ou igual a 15 min. Por esse critério, chuvas separadas por intervalos de 6 h sem precipitação ou com precipitações menores de 1 mm nesse período são consideradas chuvas individuais.

Nos pluviogramas diários, as chuvas erosivas foram cotadas manualmente em segmentos de intensidade uniforme e registradas em planilhas. Posteriormente, utilizou-se o programa Chuveros (Cassol et al., 2008), desenvolvido pelo professor Elemar Antonino Cassol (UFRGS), para calcular a energia cinética segundo Wischmeier & Smith (1978), Brown & Foster (1987) e Wagner & Massambani (1988). Nesse programa, as unidades das equações de energia cinética foram convertidas para o Sistema Internacional de Unidades, de acordo com Foster et al. (1981). As equações são as seguintes:

Wischmeier & Smith (1978):

em que E_W&S, E_B&F e E_W&M = energia cinética calculada pelas equações de Wischmeier & Smith (1978), Brown & Foster (1987) e Wagner & Massambani (1988), respectivamente, em MJ ha^-1 mm^-1; e i = intensidade da chuva, em mm h^-1.

As equações 2, 3 e 4 são aplicáveis para intensidades de chuvas com até 76 mm h^-1. Acima desse limite de intensidade, a energia cinética por mm de chuva é constante, sendo de 0,2832 MJ ha^-1 mm^-1, para a equação 1; 0,2853, para a 2; e 0,2743, para a 3. Os valores obtidos nessas equações são multiplicados pela quantidade de chuva no respectivo segmento de intensidade uniforme para expressar a energia cinética do segmento, em MJ ha^-1. Somando-se a energia cinética dos segmentos, obtém-se a energia cinética total da chuva (Et).

O programa Chuveros também fornece, para cada chuva, a precipitação total (V) em mm e os índices de erosividade E > 25 e E > 10, que são a soma da energia cinética dos segmentos com intensidade superior a 25 e 10 mm ha^-1, respectivamente, em MJ ha^-1. Ainda, o programa fornece as intensidades máximas da chuva, nas seguintes durações; 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 135, 150, 165, 180, 210 e 240 min, em mm h^-1. A multiplicação da energia cinética total da chuva (E), obtida nas equações 2, 3 e 4, pelas intensidades máximas (I) dos diferentes períodos considerados (_n), possibilitou obter os índices de erosividade (EI_n), em MJ mm ha^-1 h^-1.

O índice de erosividade mensal foi obtido pelo somatório dos valores dos índices das chuvas individuais e, somando-se os valores mensais, obteve-se o índice de erosividade anual. Os valores mensais dos índices de erosividade são a média dos valores dos meses dos anos para a localidade. Assim, o valor médio anual do índice de erosividade é a média dos valores dos anos do período estudado, sendo esse valor considerado como o fator "R" na USLE (Wischmeier & Smith, 1978).

A curva de distribuição acumulada da precipitação e do índice de erosividade médio anual resultou da plotagem gráfica dos valores médios mensais da precipitação e do índice de erosividade, expressos em porcentagem do valor médio anual, em razão do tempo, conforme Wischmeier & Smith (1958).

Entre 1993 e 2012, foi conduzido um experimento de perdas de solo, em duas parcelas (repetições) de 3,5 × 22,1 m, delimitadas por chapas galvanizadas, nas laterais e na extremidade superior, e por calhas coletoras de enxurrada, na extremidade inferior, conectadas por canos de PVC a tanques coletores com divisores de vazão com nove janelas, localizados 6 m abaixo. As perdas de solo foram avaliadas conforme o método descrito em Cogo (1978). Durante o período experimental, foram quantificadas as perdas de solo provenientes de 991 chuvas erosivas, que originaram 795 eventos individuais de perdas de solo. Desse modo, 163 eventos de perdas de solo foram o resultado de duas ou mais chuvas erosivas acumuladas, por causa das dificuldades de coleta imediata, individualizada. Esses dados foram utilizados para a análise de correlação com os índices de erosividade; contudo, esses não serão aqui apresentados por constarem no trabalho acompanhante dos mesmos autores, sobre erodibilidade do solo (Schick et al., 2014).

O solo nas duas parcelas foi preparado com uma aração e duas gradagens no sentido paralelo ao declive, duas vezes por ano, uma vez antecedendo a cultura de primavera-verão e a outra de outono-inverno; sempre que necessário, capinas mecânicas eram realizadas para eliminar a vegetação e romper a crosta superficial. Assim, o solo foi mantido livre de vegetação e de crosta superficial durante o período experimental.

Os dados de perda de solo foram ajustados para a declividade-padrão da USLE, ou seja, 0,09 m m^-1, por meio do fator grau de declive, conforme proposto por Wischmeier & Smith (1978), utilizando a equação:

em que S = fator grau do declive; e θ= ângulo do declive.

Foi efetuada regressão linear simples entre as perdas de solo obtidas na parcela-padrão da USLE, e os diversos fatores de erosividade calculados, utilizando o modelo:

em que = perda de solo estimada, em Mg ha^-1; x = fator erosividade (unidade variável dependendo do fator); e a, b = constantes de ajuste do modelo.

Foram obtidos os intervalos de confiança para os valores dos coeficientes de correlação linear (r), utilizando-se o método proposto por Fisher (Steel et al., 1997).

O período de retorno e a probabilidade de ocorrência da erosividade anual foram determinados conforme Schwab et al. (1981), por meio das seguintes expressões:

em que T = período de retorno, ano; N = número de anos de registro de dados; m = número de ordem do índice de erosividade da série considerada, quando a erosividade é colocada em ordem decrescente de magnitude; e Pr = probabilidade de ocorrência do índice de erosividade, %.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Durante o período experimental, ocorreu um total de 2.777 chuvas, das quais 44 % erosivas e 56 % não erosivas (Quadro 1), numa proporção semelhante à obtida por Bertol et al. (2002) para o mesmo local, porém com dados de 10 anos. Em relação ao número de chuvas erosivas, os meses de outubro, janeiro e fevereiro contribuíram com 32 % do total anual, caracterizando-se como meses críticos, em que se pode esperar maior risco de erosão. Os meses de janeiro e fevereiro representaram 22 % do número total de chuvas, enquanto em abril, maio, junho, julho e agosto ocorreram 34 % do total de chuvas.

Em relação ao volume total, a precipitação pluvial média anual em Lages foi de 1.533 mm, com 270 mm de desvio-padrão e coeficiente de variação (CV) de 18 % (Quadro 2). A variação anual na precipitação foi relativamente pequena, apesar de tratar-se de evento climático. Na distribuição mensal da precipitação, embora os CVs sejam relativamente altos, observou-se boa distribuição. O período de menor precipitação, de março a agosto, apresentou, na média mensal, precipitações em torno de 100 mm, indicando ausência de períodos de deficit hídrico.

Em relação ao volume das chuvas erosivas, essas corresponderam a 83 % do total precipitado, enquanto as não erosivas representaram 17 % (Quadro 2), concordando com vários trabalhos dessa natureza (Eltz, 1977; Jesus Filho, 1987; Bertol, 1993, 1994a; Schwarz, 1997; Beutler, 2000; Bertol et al., 2002; Cassol et al., 2008; Mazurana et al., 2009). O elevado percentual do volume de chuvas erosivas em relação ao total indica a necessidade de preocupação com o uso de práticas conservacionistas na região.

O período de primavera-verão foi responsável por 57 % do número de chuvas erosivas e não erosivas (Quadro 3). Em relação ao volume (Quadro 3), o período de primavera-verão apresentou 53 e 58 % do volume total de chuvas erosivas e não erosivas, respectivamente, concordando com Schick (1999), Beutler (2000) e Bertol et al. (2002). Assim, verificou-se distribuição relativamente desuniforme entre as estações, no número de chuvas (erosivas e não erosivas) e no volume não erosivo, enquanto para o volume das chuvas erosivas essa distribuição foi relativamente uniforme. A distribuição relativamente uniforme do volume das chuvas erosivas entre as estações, dada a sua importância, induz a possibilidade de risco de erosão hídrica semelhante entre essas estações.

Os valores de correlação entre 795 dados individuais de perdas de solo e os respectivos valores dos índices de erosividade avaliados são apresentados no quadro 4. Em termos absolutos, os fatores de erosividade EI_120B&F e EI_135B&F, que representam a energia cinética total da chuva calculada pela equação de Brown & Foster (1987) multiplicada pela intensidade máxima nas durações de 120 e 135 min, respectivamente, apresentaram o melhor coeficiente de correlação com as perdas de solo (r = 0,703). Entretanto, pela análise dos intervalos de confiança, diferenças significativas com esses fatores só ocorreram com os fatores conjugados EI_10W&S, EI_10B&F e EI_10W&M e com os que consideraram unicamente a energia total da chuva (E_W&S, E_B&F, E_W&M), a energia na intensidade superior a 25 mm h^-1 (E>25_W&S, E>25_B&F, E>25_W&M), a intensidade máxima nas diversas durações (I_5, I_10, I_15, I_20, I_25, I_30, I_35, I_40, I_45, I_50, I_55, I_60, I_70, I_80, I_90, I_100, I_110, I_120, I_135, I_150, I_165, I_180, I_{210 e} I₂₄₀) e o volume precipitado (V). De modo geral, a associação da energia cinética com a intensidade máxima aumentou a correlação com a perda de solo, o que corroborou os dados de Wischmeier & Smith (1958) e Lombardi Neto & Moldenhauer (1992).

Em geral, os fatores de erosividade das chuvas obtidos por meio da equação de Brown & Foster (1987) e Wagner & Massambani (1988) foram iguais àqueles da equação de Wischmeier & Smith (1958) (Quadro 4), o que, em parte, também foi verificado por outros autores (Wagner & Massambani, 1988; Carvalho et al., 1993; Marques et al., 1997; Silva et al., 1997; Albuquerque et al., 1998; Schick, 1999; Beutler, 2000; Bertol et al., 2002; Carvalho et al., 2005). Portanto, os três métodos podem ser utilizados para obtenção do fator de erosividade para Lages, SC, com o mesmo grau de confiança.

O fator de erosividade, EI₃₀, obtido pelo método proposto por Wischmeier & Smith (1958) (EI_30W&S), é mundialmente reconhecido como o fator R da USLE, proposta por Wischmeier & Smith (1978), sendo seu uso recomendado em diversas regiões do planeta, incluindo as regiões do Brasil: Sul - Biscaia et al. (1981), Morais (1986), Morais et al. (1988), Jacobs et al. (1994) e Bertol et al. (2002); Sudeste - Lombardi Neto & Moldenhauer (1992) e Carvalho et al. (1989, 1993, 1997); Centro-Oeste - Dedecek (1988), Marques et al. (1997) e Silva et al. (1997); e Nordeste - Cantalice & Margolis (1993) e Albuquerque et al. (1994; 1998). Assim, diante da uniformidade estatística dos valores dos coeficientes de correlação obtidos entre os fatores de erosividade e as perdas de solo, pode-se recomendar o índice EI₃₀ como o fator de erosividade para a região de Lages, SC. Essa recomendação baseia-se, ainda, no fato de esse fator ser mundialmente reconhecido e utilizado.

O valor do coeficiente de correlação (r = 0,655), encontrado por meio da correlação linear entre o EI₃₀ e as perdas de solo da parcela-padrão da USLE (Quadro 4), foi menor do que aqueles obtidos por Wischmeier (1959), para as condições dos EUA (r = 0,84 a 0,98), e por alguns autores para o Brasil: Marques et al. (1997) (r = 0,87 e 0,72), Biscaia et al. (1981) (r = 0,77 e 0,72) e Albuquerque et al. (1998) (r = 0,734). No entanto, foi superior aos encontrados por Morais (1986) (r = 0,57), Carvalho et al. (1997) (r = 0,61) e Beutler (2000) (r = 0,350) e muito próximo aos obtidos por Morais (1986) (r = 0,66), Dedecek (1988) (r = 0,67), Lombardi Neto & Moldenhauer (1992) (r = 0,672), Carvalho et al. (1993) (r = 0,68), Bertol & Miquelluti (1993) (r = 0,697), Schick (1999) (r = 0,687) e Bertol et al. (2002) (r = 0,687), sendo os três últimos trabalhos obtidos nesse mesmo local.

No período de 24 anos, encontrou-se para Lages, SC, um valor médio anual do índice EI₃₀ igual a 5.033 MJ mm ha^-1 h^-1 ano^-1, com um desvio-padrão de 1.338 e CV de 27 % (Quadro 5). Esse valor de EI₃₀ enquadra-se na faixa de valores entre 5.000 e 12.000 MJ mm ha^-1 h^-1 ano^-1, que normalmente ocorre no Brasil, segundo Cogo (1988). Oliveira et al. (2012) observaram variações de erosividade no Brasil entre 1.672 e 22.452 MJ mm ha^-1 h^-1 ano^-1, dada à extensão do território e variabilidade climática do país.

A erosividade determinada (5.033 MJ mm ha^-1 h^-1 ano^-1) (Quadro 5) é classificada como de média severidade, segundo Santos (2008). Tomando-se por referência os estudos realizados no sul do Brasil, o valor encontrado, em MJ mm ha^-1 h^-1 ano^-1, é semelhante aos observados por Bazzano et al. (2010), para Rio Grande, RS (5.135); Eltz et al. (2011), para Encruzilhada do Sul, RS (5.534); Rufino (1986), para alguns locais do Estado do Paraná (5.275); e Castro Filho et al. (2000), na bacia do rio Paraná (5.500). Entretanto, o valor do EI₃₀ encontrado neste trabalho foi menor do que os valores encontrados por Bertol (1994a), para Campos Novos, SC (6.329); Beutler (2000), em Chapecó, SC (8.355); Bazzano et al. (2007), em Quaraí, RS (9.292); Cassol et al. (2007), em Ijuí, RS (8.825); Cassol et al. (2008), em São Borja, RS (9.751); Hickmann et al. (2008), em Uruguaiana, RS (8.875); Mazurana et al. (2009), em Santa Rosa, RS (11.217); Rufino (1986), em alguns locais do Paraná (12.559); e Castro Filho et al. (2000), na bacia do Rio Paraná (14.000). A variabilidade de resultados demonstrou a importância da obtenção do maior número possível de determinações do fator erosividade em dada região ou estado, para o estabelecimento de mapas de erosividade com base na interpolação de dados ou por meio de equações regionais.

Bertol et al. (2002), trabalhando com registros pluviográficos de 10 anos, obteve para Lages, SC, o valor de erosividade anual de 5.790 MJ mm ha^-1 h^-1 ano^-1; portanto, maior do que o observado neste trabalho (5.033 MJ mm ha^-1 h^-1 ano^-1). Isso demonstrou ser realmente necessário observar o período de tempo mínimo de 20 anos de registro de dados de chuva, para obtenção de um fator R confiável, de modo a incluir variações climáticas cíclicas, de acordo com preceitos de Wischmeier (1976).

Em relação à distribuição mensal do índice de erosividade (Quadro 5), os meses de setembro a fevereiro caracterizaram o período crítico, com 66 % da erosividade anual. Nesse período, destacaram-se os meses de outubro, novembro, janeiro e fevereiro, com valores médios de erosividade acima do limite crítico de 500 MJ mm ha^-1 h^-1 mês^-1, estabelecido por Rufino (1986). Os meses de setembro a novembro são particularmente problemáticos na região, quanto ao risco de erosão hídrica. Nesse período, é feita a semeadura das culturas de verão, muitas ainda implantadas em sistema convencional de manejo do solo com preparo mecânico, ou, no caso do sistema de semeadura direta, sem a utilização de práticas conservacionistas complementares, como os terraços, por exemplo.

Nos meses de março a agosto, ocorreram aproximadamente 43 % da precipitação anual erosiva e total (Figura 1); porém, em relação à erosividade anual, esses meses representaram apenas 34 %. A baixa relação entre erosividade e precipitação pode ser observada nos percentuais de precipitação e de erosividade nos meses de março e junho, em que a precipitação foi semelhante, mas a erosividade em março foi duas vezes maior do que em junho.

A erosividade observada no período de primavera-verão correspondeu a 65 % da erosividade anual (Quadro 6). Comportamento semelhante também foi observado por Bertol et al (2002), em Lages, SC; Beutler et al. (2003), em Chapecó, SC; Bazzano et al. (2007), em Quaraí, RS; e Mazurana et al. (2009), em Santa Rosa, RS.

Os valores do índice EI₃₀ anual, dispostos em ordem decrescente, períodos de retorno e probabilidades de ocorrência são apresentados no quadro 7. O maior valor de erosividade anual, 7.591 MJ mm ha^-1 h^-1 ano^-1, tem um período de retorno estimado de 25 anos, com probabilidade de ocorrência de 4 %, enquanto, o menor valor anual, 3.436 MJ mm ha^-1 h^-1 ano^-1, tem um período de retorno estimado em um ano, com probabilidade de ocorrência de 96 %. Igualmente, o valor de erosividade médio anual determinado, que representa o fator R da USLE em Lages, SC, tem um período de retorno estimado em torno de dois anos, com 50 % de probabilidade de ocorrência. Resultados semelhantes para o tempo de retorno do fator R da USLE foram observados por Colodro et al. (2002), Dias & Silva (2003), Cassol et al. (2008), Hickmann et al. (2008) e Mazurana et al. (2009).

Com relação à erosividade das chuvas individuais (Quadro 7), o seu valor máximo (2.084 MJ mm ha^-1 h^-1) ocorreu no mês de janeiro de 1997. Esse valor deve ser igualado ou superado, pelo menos uma vez, a cada 25 anos, com probabilidade de ocorrência de 4 %. O valor mínimo (613 MJ mm ha^-1 h^-1), no entanto, observado no mês de outubro de 2002, deve ser superado ou igualado, pelo menos uma vez a cada ano, com probabilidade de ocorrência de 96 %.

CONCLUSÕES

1. A precipitação pluvial média anual das 2.777 chuvas estudadas entre 1989 e 2012, em Lages, SC, foi de 1.533 mm; 83 % foram chuvas erosivas.

2. O fator R médio anual da Equação Universal de Perda de Solo (USLE) recomendado para Lages, SC, com base em 991 chuvas erosivas estudadas entre 1993 e 2012, para predizer as perdas de solo, foi detectado como sendo o EI₃₀.

3. A erosividade média anual (fator R da USLE) das chuvas de Lages, SC, no período entre 1989 e 2012, foi de 5033 MJ mm ha^-1 h^-1, caracterizada como de médio potencial erosivo.

4. O período de setembro a fevereiro foi o mais crítico em relação ao potencial erosivo das chuvas em Lages, SC, concentrando 66 % da erosividade anual.

5. O valor de erosividade média anual de 5033 MJ mm ha^-1 h^-1 deve ocorrer ao menos uma vez a cada dois anos, com probabilidade de ocorrência de 50 %, em Lages, SC.

AGRADECIMENTOS

Ao CNPq, pela parte dos recursos financeiros e Bolsa PQ do segundo autor. À FINEP e FAPESC, pela parte dos recursos financeiros. Ao Professor David José Miquelluti (UDESC/CAV), pelo auxílio na análise estatística dos dados. Aos bolsistas IC de Uso e Conservação do Solo, pela ajuda na condução do experimento em campo.

LITERATURA CITADA

Recebido para publicação em 20 de março de 2014 e aprovado em 1º de agosto de 2014

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1

Parte da Tese de Doutorado do primeiro autor.

Publication Dates

• Publication in this collection
  30 Jan 2015
• Date of issue
  Dec 2014

History

• Received
  20 Mar 2014
• Accepted
  01 Aug 2014