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Title in Portuguese: Hidrossedimentologia e sua relação com atributos de solos e sedimentos em agroecossistemas do semiárido brasileiro.
Title: Hydrosedimentology and the relation with attributes of soil and sediment in agroecosystems of brazilian semiarid
Author: Freitas, Márcio Antônio Sousa da Rocha
Advisor(s): Weber, Olmar Baller
Keywords: Qualidade de sedimentos
Agroecossistemas
Semiárido
Issue Date: 2014
Citation: FREITAS, Márcio Antônio Sousa da Rocha. Hidrossedimentologia e sua relação com atributos de solos e sedimentos em agroecossistemas do semiárido brasileiro. 2014. 148 f. Tese (Doutorado em Ecologia e Recursos Naturais) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014.
Abstract in Portuguese: O Nordeste do Brasil onde predomina o clima semiárido se caracteriza por ambientes de exploração intensiva dos recursos naturais como a exploração agrícola por pequenos produtores na forma de subsistência. Ações antropogênicas têm provocado limitações na exploração dos recursos naturais com consequentes perdas de solo e água e comprometimento da sustentabilidade ambiental das bacias hidrográficas. Neste sentido, é fundamental a compreensão dos processos hidrossedimentológicos, biológicos e bioquímicos na definição de estratégias para o melhor gerenciamento de pequenas bacias hidrográficas e na definição de planos de sustentabilidade dos agroecossistemas. Assim, teve-se como hipóteses: (1) ecossistemas naturais do semiárido apresentam poucas perdas de sedimentos e nutrientes em decorrência das chuvas, e tais sedimentos têm alta atividade microbiológica em relação aos solos de agroecossistemas tradicionais; (2) o estabelecimento de relações entre variáveis sedimentológicas, microbiológicas e bioquímicas é essencial para o entendimento e adoção de técnicas de manejo sustentável em agroecossistemas do semiárido; (3) a composição mineralógica e os atributos físicos dos sedimentos de arraste são determinados pela erosividade das chuvas sobre os solos dos agroecossistemas. Para testar tais previsões objetivou-se: (a) quantificar a produção e caracterizar química, física e mineralogicamente os sedimentos de arraste de diferentes agroecossistemas do semiárido; (b) avaliar alterações da atividade microbiológica, da biomassa microbiana e da atividade enzimática e quantificar a população de fungos micorrízicos arbusculares de sedimentos de arraste de diferentes agroecossistemas; (c) avaliar a granulometria dos sedimentos de arraste levando em consideração a erosividade das precipitações pluviométricas; (d) relacionar a qualidade dos solos e dos sedimentos de arraste com os processos de degradação, visando subsidiar o manejo mais sustentável de agroecossistemas. Foram considerados os agroecossistemas de quatro microbacias hidrográficas: (1) vegetação de mata raleada (MR), com a manutenção de espécies vegetais com diâmetro basal ≥ que 10 cm, e espécies de crescimento herbáceo; (2) vegetação nativa (MN), representando as condições naturais de pequenas bacias rurais do semiárido brasileiro; (3) agrossistema com capim Andropogon gayanus Kunt (PAST); (4) agroecossistema com prática usual da agricultura de subsistência (AGRS). As microbacias estavam instrumetadas com pluviômetro tipo “Ville de Paris”, calha Parshall, coletores de sedimentos tipo armadilha (bed load), e pluviógrafo automático. Os resultados obtidos permitem concluir: (1) a maior erodibilidade dos Vertissolos (das áreas de mata e pastagem) em relação ao Luvissolo do sistema de agricultura de subsistência promove maior produção de sedimentos de arraste, independentemente da vegetação típica do semiárido e dos sistemas tradicionais, e do número de eventos que geraram escoamento superficial; (2) a biomassa, a atividade microbiana e a perda de esporos de fungos micorrízicos arbusculares em sedimentos de arraste apresenta sensibilidade às mudanças de uso da terra; (3) as frações de quartzo e feldspato permite identificar neste mineral maior diversidade nos sistemas com Vertissolos (MN, MR e PAST) em relação ao Luvissolo de AGRS, enquanto a identificação de esmectitas e vermiculita em argilas tratadas de sedimentos das matas (MR e MN) e pastagem (PAST) caracteriza a drenagem deficiente daqueles em relação a este sistema, cuja argila tratada revelou presença de caulinita com picos mais elevados; (4) o Ca++ e K+ em quantidade nos sedimentos de arraste constitue uma importante reserva mineral para sua exploração; (5) não se verifica uma relação direta entre a erosividade das chuvas (EI30) e a produção de areia e argila em sedimentos de arraste nos agroecossistemas de mata (MR e MN) e tradicionais (PAST e AGRS); (6) os agroecossistemas de mata (MR e MN) apresentam maiores teores de agregados estáveis (AE) em relação aos sistemas tradicionais (PAST e AGRS), favorecendo a qualidade biológica dos solos; (7) técnicas de manejo são de grande importância para o desenvolvimento de estratégias para a gestão de bacias hidrográficas e na definição de planos de sustentabilidade na região semiárida.
Abstract: The Northeast of Brazil wich predominantes semiarid climate is characterized by intensive exploitation of natural resources and the environment for small farm producers in the form of subsistence. Anthropogenic activities have caused limitations in the exploitation of natural resources with consequent losses of soil and water and environmental sustainability commitment watershed. In this sense, it is fundamental to understanding the hydrosedimentological, biological and biochemical definition of strategies for better management of small watersheds and defines plans for sustainability of the agroecosystems. Thus, it was taken as hypotheses: (1) natural vegetation systems have small losses of sediment and nutrients due to rain, and the sediments have high microbial activity in relation to soils traditional agroecosystems; (2) the establishment of relationships between sedimentological, microbiological and biochemical variables is essential for the understanding and adoption of sustainable management techniques in semiarid agroecosystems; (3) the mineral composition and physical properties of the sediments produced by drag are determined by rainfall erosivity on soils of agroecosystems. To test these predictions the objectives were: (a) quantify the production and characterization of chemical, physical and mineralogical sediments by drag of differents semiarid agroecosystems; (b) evaluate changes in microbial activity, microbial biomass and enzyme activities and quantify the population of mycorrhizal fungi in sediment of differents agroecosystems; (c) evaluate the size of the sediments by drag considering the erosivity of rainfall; (d) relate the quality of soils and sediments by drag with degradation processes, to support sustainable management of agroecosystems. Systems the four watersheds were considered: (1) vegetation thinned forest (MR), with the maintenance of plant species with basal diameter ≥ 10 cm, and species of herbaceous growth; (2) native vegetation (MN), representing the natural conditions of small rural basins of the Brazilian semiarid; (3) agroecosystem with pasture Andropogon gayanus Kunt (PAST); (4) agroecosystem with usual practice subsistence agriculture (AGRS). The watersheds were instrumented with rain gauge type "Ville de Paris", gutters type Parshal, sediments collectors (bed load), and automatic meters. The results show: (1) the higher erodibility of Vertisols (forested areas and grassland) compared to Luvisol of subsistence agriculture promotes greater sediment produced by drag, regardless of typical vegetation of semiarid systems and traditional system and the number of events that promoted surface runoff ; (2) the biomass, microbial activity and the loss of spores of mycorrhizal fungi in sediments produced by drag shows sensitivity to changes in land use; (3) the fractions of quartz and feldspar mineral allows identifying this greater diversity in systems with Vertisols (MN, MR and PAST) in relation to Luvissol in the, while identification of vermiculite and smectite clays in sediments of treated samples of MR, MN and PAST characterizes those deficit drainage in relation to this system, which treated clay showed the presence of kaolinite with higher peaks; (4) the Ca+ + and K+ on sediment produced by drag constitutes an important reserve for mineral exploitation; (5) are not note a direct relationship between rainfall erosivity (EI30) and the production of sand and clay sediments produced by drag in agroecosystems (MR and MN) and traditional (PAST and AGRS); (6) the forest agroecosystems (MR and MN) have higher levels of stable aggregates (AE) compared to traditional systems (PAST and AGRS), favoring the biological quality of the soil; (7) management techniques are of great importance for the development of strategies for watershed management plans and the definition of sustainability in the semiarid region.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/15659
metadata.dc.type: Tese
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