Accessibility / Report Error

Avaliação do comportamento dinâmico da carga dissolvida e particulada fluvial de uma microbacia reflorestada com eucaliptos

Dynamic behavior evaluation of the fluvial dissolved and particulate loads in a small catchment reforested with eucalyptus

Resumos

Os principais aspectos do comportamento dinâmico fluvial das cargas dissolvida e particulada de uma microbacia de drenagem reflorestada com eucaliptos em Angatuba (SP) foram avaliados durante dois eventos chuvosos de 28 e 25 mm, respectivamente antes e após o corte da madeira. Para a carga dissolvida foi possível observar que as concentrações dos cátions e ânions variaram inversamente com a vazão, evidenciando mecanismos de diluição, mas com significante contribuição no processo de subida das águas, antes dos picos das vazões, em função da contribuição proveniente do escoamento superficial. A comparação entre as curvas de distribuição das mesmas com os respectivos modelos de diluição teórica evidenciou predomínio de aportes difusos, mas com significativa contribuição dos tratos culturais e adubação exercidas na microbacia (casos de K+, Cl- e SO4(2-)), principalmente na amostragem realizada posterior ao corte de madeira. Em termos de carga particulada, as concentrações de material particulado em suspensão (MPS) se relacionaram positivamente com a vazão nos dois períodos estudados, indicando maior transporte deste material nas maiores vazões. O estudo da relação concentração-vazão permitiu evidenciar diferenças nas dinâmicas dos processos de remobilização e sedimentação, influenciadas pelos volumes das chuvas, condições de saturação dos solos na microbacia e regimes hidrológicos. Os fluxos específicos de MPS foram da ordem 2.330 e 2.121 g km-2 h-1, respectivamente antes e após o corte da madeira, indicando grande contribuição da área cultivada com eucaliptos para os processos erosivos mecânicos.

hidrogeoquímica; cargas fluviais; microbacias de drenagem


The main aspects of dissolved and particulate loads dynamic behavior in a small catchment of reforested eucalyptus were evaluated for two rainfall events of 28 and 25 mm before and after clear cutting. For the dissolved load, cations and anions varied inversely with the discharge, showing mechanisms of dilution, but with significant inputs before high discharges. The comparison between distribution concentrations curves with their theoretical dilution models revealed predominance of diffuse inputs, but with significant contribution of fertilization treatments, cases of K+, Cl- and SO4(2-), mainly after clear cutting. The fluvial particulate load, represented by suspended particulate matter (SPM), showed a positive relationship with discharges, with greater concentrations in higher flow rates for both periods. The relationship between MPS concentrations and discharges showed differences in the dynamics of remobilization and sedimentation processes influenced by precipitation, saturated soils conditions and hydrological regimes. Specific flows of MPS were approximately 2330.1 and 2121.1 g km-2 h-1, before and after clear cutting, respectively, indicating a major effect of the eucalyptus planted area on mechanical erosion.

hydrogeochemistry; fluvial loads; small catchments


  • AHEARN, D. S.; SHEIBLEY, R. W.; DAHLGREN, R. A.; KELLER, K. E. Temporal dynamics of stream water chemistry in the last free-flowing river draining the western Sierra Nevada, California. Journal of Hydrology, v. 295, p. 47-63, 2004. http;//dx.doi.org/10.1016/j.jhydrol.2004.02.016
  • BEIGHLEY, R. E.; MOGLEN, G. E. Adjusting measured peak discharges from an urbanizing watershed to reflect a stationary land use signal. Water Resources Research, v. 39, n. 4, p.  4.1-4.11, 2003. http://dx.doi.org/10.1029/2002WR001846
  • BETSON, R. P.; MARIUS, J. B. Source areas of storm runoff. Water Resources Research, v. 5, p. 574-582, 1969. http://dx.doi.org/10.1029/WR005i003p00574
  • BIBIAN, J. P. R. Caracterização hidrogeoquímica da microbacia de drenagem do córrego Barra Bonita 2007. 194 p. Dissertação (Mestrado) - Centro de Energia Nuclear na Agricultura, Universidade de São Paulo, Piracicaba, 2007.
  • BONELL, M. Hydrological processes and implications for land management in forests and agricultural areas of the wet tropical coast of north-east Queensland. In: WARNER, R. F.  (Ed.). Fluvial geomorphology of Australia New York: Academic Press, 1988. p. 41-68.
  • BONELL, M. The applications of hillslope hydrology in forest land-management issues: the tropical north-east Australian experience. In: BRAGA, B. P. F.; FERNANDEZ-JAUREGUI, C. A. (Ed.). Water management of the Amazon basin Montevideo: UNESCO, 1991. p. 45 82.
  • BORMANN, F. H.; LIKENS, G. E.; FISCHER, D. W.; PIERCE, R. S. Nutrient loss accelerated by clearcutting of a forest ecosystem. Science,  v. 159, n. 3817, p. 882-4, 1968. http//dx.doi.org/10.1126/science.159.3817.882
  • BORTOLETTO JR., M. J. Características hidrogeoquímicas e processos erosivos mecânicos e químicos nas bacias de drenagem dos rios Tietê e Piracicaba 2004. 202 p. Tese (Doutorado em Ciências) - Centro de Energia Nuclear na Agricultura, Universidade de São Paulo, Piracicaba, 2004.
  • BOS, M. G. Discharge measurement structures Wageningen: ILRI, 1976. 464p.
  • CÂMARA, C. D.; LIMA, W. P. Corte raso de uma plantação de Eucalyptus saligna de 50 anos: impactos sobre o balanço hídrico e a qualidade da água em uma microbacia experimental. Scientia Forestalis, v. 56, p. 41-58, 1999.
  • CÂMARA, C. D.; LIMA, W. P.; VIEIRA, S. A. Corte raso de uma plantação de Eucalyptus saligna de 50 anos: impactos sobre a ciclagem de nutrientes em uma microbacia experimental. Scientia Forestalis, v. 57, p. 99-109, 2000.
  • CARMOUZE, J. P. La regulation hydrogéochimique du lac Tchad. Contribution à l'analyse biodynamique du système endoréique en milieu continental. Trav. Doc. Orstom, v. 58, p. 418, 1974.
  • CARVALHO, K. H. A.; SILVA, M. L.; SOARES, N. S. Efeito da área e da produtividade na produção de celulose no Brasil. Revista Árvore, v. 36, n. 6, p. 1119-1128, 2012. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-67622012000600012
  • CRUCIANI, D. E. Hidráulica, equações, tabelas, gráficos São Pauo: Universidade de São Paulo, 1993. 129p.
  • DE MORAES, J. M.; SCHULER, A. E.; DUNNE. T.; FIGUEIREDO, R. O.; VICTORIA, R. L. Water storage and runoff processes in plinthic soils under forest and pasture in Eastern Amazonia. Hydrological Processes, v. 20, n. 12, p. 2509-2526, 2006. http://dx.doi.org/10.1002/hyp.6213
  • DUNNE. T.; BLACK, R. D. Partial-area contributions to storm runoff in a small New England watershed. Water Resources Research, v. 6, p. 1297-1311, 1970. http://dx.doi.org/10.1029/WR006i005p01296
  • DUNNE, T. Field studies of hillslope processes. In:  KIRKBY, M. J. (Ed.). Hillslope hydrology Wiley: Chichester, 1978. p. 227-293.
  • DUNNE, T. Relation to field studies and modeling in the prediction of storm runoff. Journal of Hydrology, v. 65, p.  25-48, 1983. http://dx.doi.org/ 10.1016/0022-1694(83)90209-3
  • EDMOND, J. M. High precision determination of titration alkalinity and total carbon dioxide content of seawater by potentiometric titration. Deep-Sea Research. Part I: Oceanographic Research Papers, v. 17, n. 4, p. 737-750, 1970. http://dx.doi.org/10.1016/0011-7471(70)90038-0
  • EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA - EMBRAPA. Sistema brasileiro de classificação de solos 2ª ed. Brasília, 2006. 306p.
  • FELLER, M. C.; KIMMINS, J. P. Effects of clearcutting and slash burning on stream water chemistry and watershed nutrient budgets in southwestern British Columbia. Water resources research, v.20, n.1, p.29-40, 1984. http://dx.doi.org/10.1029/ WR020i001p00029
  • FERNANDES, A. M.; NOLASCO, M. B.; HISSLER, C.; MORTATTI, J. Mechanical erosion in a tropical river basin in southeastern Brazil: chemical characteristics and annual fluvial transport mechanisms. Journal of Geological Research, v. ID 127109, p. 8, 2012. http://dx.doi.org/10.1155/2012/127109
  • FERNANDES, A. M. Características hidrogeoquímicas da bacia de drenagem do rio Sorocaba, SP: processos erosivos mecânicos e químicos 2012. 241 f. Tese (Doutorado) - Centro de Energia Nuclear na Agricultura, Universidade de São Paulo, Piracicaba, 2012.
  • FERRAZ, F. F. B.; MORTATTI, J. Avaliação do processo erosivo mecânico em bacia subtropical desenvolvida pela análise de sedimentos finos em suspensão. Geociências, v. 21, n. 1/2, p. 113-120, 2002.
  • GUIMARÃES, R. Z.; OLIVEIRA, F. A.; GONÇALVES, M. Avaliação dos impactos da silvicultura sobre a qualidade dos recursos hídricos superficiais. Scientia Forestalis, v. 38, n. 87, p. 377-390, 2010.
  • HALL, F. R. Dissolved solids-discharge relationships. 2. Applications to field data. Water Resources Research, v. 7, n. 3, p. 591-601, 1971. http://dx.doi.org/10.1029/ WR007i003p00591
  • HARRIMAN, R.; GILLESPIE, E.: KING, D.; WATT, A. W.; CHRISTIE, A. E. G.; COWAN, A. A. et al. Short-term ionic responses as indicators of hydrochemical processes in the Allt-a-Mharcaidh Catchment, Western Cairngorms, Scotland. Journal of Hydrology, v. 116, n. 1-4, p. 267-285, 1990. hhtp://dx.doi.org/10.1016/0022-1694(90)90127-J
  • HINO, M.; HASEBE, M. Identification and prediction of nonlinear hydrologic systems by the filter-separation Autoregressive (AR) method: extension to hourly hydrologic data. Journal of Hydrologic, v. 68, p. 181-210, 1984. hhtp://dx.doi.org/10.1016/0022-1694(84)90211-7
  • HOPMANS, P.; FLINN, D. W.; FFARREL, P. W. Nutrient dynamics of forested catchments in southeastern Australia and changes in water quality and nutrient exports following clearing. Forest ecology and Management, v. 20, n. 34, p. 209-231, 1987. http://dx.doi.org/10.1016/0378-1127(87)90081-8
  • HORNBECK, J. W.; PIERCE, R. S.; LIKENS, G. E. Moderating the impact of contemporary forest cutting on hydrological and nutrients cycles. New Hampshire IAHS-Publication, v. 117, p. 423-429, 1975.
  • INSTITUTO DE PESQUISAS TECNOLÓGICAS DO ESTADO DE SÃO PAULO. Mapa geológico do estado de São Paulo São Paulo, 1981. p. 126
  • KATTAN, Z.; PROBST, J. L. Transport en suspension et en solution par la Moselle em période de crue. Actes Des Journées D'hydrologie, "Crues et inondations", Strasbourg, p. 143-167, 1987.
  • KATTAN, Z.; GAC, J. I.; PROBST, J. L. Suspended sediment load and mechanical erosion in the Senegal basin, estimation of the surface runoff concentration and relative contributions of channel and slope erosion. Journal of Hydrology, v. 92, p. 59-76, 1987. http://dx.doi.org/10.1016/0022-1694(87)90089-8
  • KATTAN, Z. Géochimie et hydrologie dês eaix fluviales dês bassins de la moselle et de la Mossig. Transports dissous et particularies. Cycles biogeochimiques dês éléments 1989. 220 f. These (Doctor) - Centre de Géochimie de la Surfaze, Université Louis Pasteur, Strasbourg, 1989.
  • KÖPPEN, W. P. Climatologia: com um estúdio de lós climas de La tierra. 1. ed.  México: Fondo de Cultura Economica, 1948. 478 p.
  • LIMA, W. P. O. Papel hidrológico da floresta na proteção dos recursos hídricos.  Revista Silvicultura, v. 41, p. 59-62, 1986.
  • MEADE, R. H. Suspended sediment in the Amazon river and its tributaries in Brazil during 1982-84. U.S. Geological Survey, Open-File Report, 85-492, 1985.
  • MEYBECK, M. Composition chimique des ruisseauxnon pollutes de France. Science Geology Bulletin, v. 39, n. 1, p. 3-77, 1986.
  • MORTATTI, J. Erosão na Amazônia: processos, modelos e balanço. 1995. 155p. Tese (Livre-docência) - Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", Universidade de São Paulo, Piracicaba, 1995.
  • MORTATTI, J.; BORTOLETTO, J. R.; PROBST, J. L. Piracicaba river basin: mechanical and chemical erosions. Geociências, v. 22, n. 1, p. 177-196, 2003.
  • MORTATTI, J.; PROBST, J. L.; FERNANDES, A. M.; MORTATTI, B. C.; OLIVEIRA, H. Influence of discharge on silicate weathering dynamics of the Tiete river basin: major cations and dissolved silica approach. Geochimica Brasiliensis, v. 22, n. 1, p. 15-26, 2008.
  • MOUKOLO, N.; LARAQUE, A.; OLIVRY, J.C.; BRICQUET, J. P. Transport en solution et en suspension par le fleuve Congo (Zaire) et ses principaux affluents de rive droite. Hidrological Science Journal, v. 38, p. 133-145, 1993. http://dx.di.org/10.1080/02626669309492651
  • OLIVEIRA, H.; VENDRAMINI, D.; MORTATTI, J. Transporte de espécies químicas dissolvidas em águas fluviais de uma microbacia com eucaliptos em Angatuba, São Paulo. Revista Geociências, v. 28, n. 1, p. 79-89, 2009.
  • PROBST, J. L.; NKOUNKOU, R. R.; KREMPP, G.; BRICQUET, J. P.; THIÉBAUX, J. P.; OLIVRY, J. C. Dissolved major elements exported by the Congo and the Ubangi rivers during the period 1987-1989. Journal of Hydrology, v. 135, p. 237-257, 1992. http://dx.doi.org/10.1016/0022-1694(92)90090-I
  • PROBST, J. L.; BAZERBACHI, A. Transports en solution et en suspension par la Garonne supérieure. Science Géologiques Bulletin, v. 1, p. 79-98, 1986.
  • PROBST, J. L. Géochimie et hydrologie de l'érosion continentale: méchanisms, bilan global actuel et flutuations au cours des 500 derniers millions d'années. Sciences Géologiques Bulletin, v. 94, p. 1-161, 1992.
  • RANZINI, M.; LIMA, W. P. Comportamento hidrológico, balanço de nutrientes e perdas de solo em duas microbacias reflorestadas com Eucalyptus, no Vale do Paraíba, SP. Scientia Forestalis, v. 61, p. 144-159, 2002.
  • SIDLE, R. C.; TSUBOYAMA, Y.; NOGUCHI, S.; HOSODA, I.; FUJIEDA, M.; SHIMIZU, T. Seasonal hydrologic response at various spatial scales in a small forested catchment, Hitachi Ohta, Japan. Journal of Hydrology, v. 168, p. 227-250, 1995.
  • STEVENS, P. A.; NORRIS, A. D.; WILLIANS, T. G. Nutrient losses after clearfelling in Bedgelert Forest: a comparison of the effects of conventional and whole-tree harvest on soil water chemistry. Forestry, v. 68, n. 2, p. 115-131, 1995. http://dx.doi.org/10.1093/forestry/68.2.115
  • VENDRAMINI, D. Aspectos hidrogeoquímicos de uma microbacia reflorestada com Eucalyptus grandis no município de Angatuba - São Paulo 2009. 195 f. Dissertação (Mestrado) - Centro de Energia Nuclear na Agricultura, Universidade de São Paulo, Piracicaba, 2009.
  • VENDRAMINI, D. Monitoramento hidrogeoquímicos do rio Piracicaba: aspectos dinâmicos do transporte de material dissolvido e particulado. 2013. 232 f. Tese (Doutorado) - Centro de Energia Nuclear na Agricultura, Universidade de São Paulo, Piracicaba, 2013.
  • VENDRAMINI, D.; BONASSI, J. A.; MORTATTI, J. Aspectos da influência antrópica na carga dissolvida do rio Piracicaba (SP). Revista Geologia da USP, Série Científica, v. 13, n. 13, p. 99-112, 2013.
  • VITAL, A. R. T.; LIMA, W. P.; CAMARGO, F. R. A. Efeitos do corte raso de plantação de Eucalyptus sobre o balanço hídrico, a qualidade da água e as perdas de solo e de nutrientes em uma microbacia no Vale do Paraíba, SP. Scientia Forestalis, n. 55, p. 5-16, 1999.

Datas de Publicação

  • Publicação nesta coleção
    17 Set 2014
  • Data do Fascículo
    Set 2014

Histórico

  • Aceito
    14 Jul 2014
  • Recebido
    25 Abr 2014
Instituto de Pesquisas Ambientais em Bacias Hidrográficas Instituto de Pesquisas Ambientais em Bacias Hidrográficas (IPABHi), Estrada Mun. Dr. José Luis Cembranelli, 5000, Taubaté, SP, Brasil, CEP 12081-010 - Taubaté - SP - Brazil
E-mail: ambi.agua@gmail.com