Estudos dos impactos da

agricultura na quantidade

e qualidade da água no

solo e nos rios

Universidade Federal de Santa Maria

Professores: Jean P.G. Minella, José Miguel Reichert, Dalvan J. Reinert

Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Professores: Gustavo H. Merten, Elemar A. Cassol

Objetivos das pesquisas

• Contribuir para o aumento da disponibilidade de

água no solo e reduzir os problemas ambientais.

• Avaliar o efeito de práticas adequadas e

inadequadas de manejo do solo sobre a formação de

enxurradas, erosão, degradação dos rios.

• Desenvolvimento de técnicas de monitoramento

em bacias hidrográficas.

• Análise e aplicação de modelos matemáticos em

bacias hidrográficas.

Quais são as motivações e as

demandas?

• 45% do PIB do RS está relacionada ao agronegócio, numa

área de 20,7 milhões de hectares (ACSURS, 2009).

• Reduções de produção devido à ocorrência de deficiência

hídrica (estiagens).

• Esta deficiência é agravada pela redução da infiltração da

água no solo e aumento das enxurradas, causando problemas

de erosão, enchentes, contaminação das águas, redução da

produção agrícola e diminuição da disponibilidade de água para

consumo humano.

O que temos observado no RS?

Escassez hídrica Enchentes

Qual a relação entre os períodos de escassez e as enxurradas?

No estado do RS quase 90% da área

agricultável é manejada sob sistema de plantio

direto, entretanto este sistema tem apresentado

diversos problemas, que se traduzem em

prejuízos econômicos e ambientais.

Erosão e transporte de sedimentos, nutrientes, pesticidas

Solos degradados e redução na produção

Uso e manejo inadequados Uso e manejo adequados

Cota máxima

Cota máxima

Cota mínima

Cota mínima

Encosta sob produção agrícola

Seção transversal do rio

enchente

seca vazão com menor variação no ano

Como estes problemas estão sendo analisados

pela pesquisa?

Monitoramento de bacias hidrográficas representativas:

o Medição de variáveis ambientais em situações com e

sem conservação do solo, como:

Infiltração

Enxurradas

Erosão

Qualidade da água

o Uso de modelos matemáticos para identificação de

áreas críticas e para a implementação de práticas de

manejo do solo

Projeto de Monitoramento Ambiental de Microbacias Hidrográficas

Objetivo do Projeto de Monitoramento:

Avaliar como as práticas de conservação do solo e da água

contribuíram para reduzir os impactos causados pela agricultura

aos recursos hídricos e aos agricultores.

Início : maio de 2002

Exemplo da Bacia Experimental de Arvorezinha

O que é uma bacia hidrográfica?

Bacia Hidrográfica

Rios e arroios

Encostas (lavouras, potreiros, matas)

Divisor de Águas (morros, espigão)

riacho

encostas

Divisor de água

Projeto de Monitoramento Ambiental de Microbacias Hidrográficas

O que é monitoramento ambiental?

É medir as características do meio ambiente que

estão relacionadas com a nossa forma de cultivar a

terra, com o nosso cuidado com as “águas” (fontes,

banhados e sangas) e com o destino que damos aos

resíduos.

Para estas características damos o nome de

variáveis ambientais.

Monitoramento ambiental

Calhas - VazãoEstação meteorológica clima, precipitação

Monitoramento ambiental

Sedimentos em Suspensão

Sedimentos de Fundo

Turbidez

Umidade do solo

Monitoramento ambiental

Qualidade da água dos arroios

Qualidade da água das fontes

Mapeamento das propriedades e uso do solo

Uso e manejo do solo

Como a bacia de Arvorezinha “evoluiu” em relação ao manejo

do solo ?

Programa para o Controle da Pobreza Rural (RS-Rural)

• Melhoria da Condição Econômica

• Aumento da Infraestrutura Local

• Uso Sustentável dos Recursos Naturais

• Proteção Ambiental

Condicionados pelaMelhoria do Manejo do Solo

2004

cultivo convencional (início do projeto)

cultivo mínimo (tendência atual)

2007 – 2008 mais de 90% das lavouras com cultivo mínimo

A terra (sedimento) que sai das lavouras chega no arroio e podemos medir se o cultivo mínimo reduziu os problemas de erosão! Isto é feito pelo hidrotécnico durante os dias de chuva.

0

50

100

150

200

250

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

Pro

du

ção

de

Se

dim

en

tos

(t/a

no

)

Ano

Quantidade de terra (sedimento) que saiu pelo arroio

RESUMO DO IMPACTO DE MEDIDAS DE CONSERVAÇÃO DO SOLO NA REDUÇÃO DA PRODUÇÃO DE SEDIMENTOS E CONTAMINANTES

Estudos adicionais que contribuem para o entendimento do

armazenamento de água nos solos e o movimento de sedimentos e

solutos em encostas

Depois de medir (monitorar) as variáveis ambientais qual é o próximo passo?

Ajustar e utilizar modelos matemáticos que descrevem o movimento da água, sedimentos e poluentes nas bacias hidrográficas.

1 - Para representar a realidade de uma forma mais fácil e eficiente.

2 - Para identificar os locais dentro da bacia ou numa região onde as práticas de manejo do solo estão afetando positivamente ou negativamente a água e o solo.

Para que utilizamos modelos matemáticos?

Identificação das fontes de

sedimentos e poluentes em

bacias hidrográficas

• Técnica de modelagem que permite identificar dentro de

uma bacia a origem dos sedimentos e poluentes.

• Possibilita a partir de um ponto de monitoramento numa

grande bacia identificar de que local os poluentes presentes

nos rios são provenientes.

• Permite investir os recursos financeiros no local exato

que o problema ocorre.

A modelagem do fluxo de sedimentos

permite avaliar e controlar os programas de

conservação do solo e da água em bacias

hidrográficas

Erosão nas

Lavouras

Erosão

nas

Estradas

Erosão nos

Canais de

Drenagem

O fluxo de sedimentos é uma mistura dos solos erodidos de diferentes fontes

Identificação de fontes de sedimentos e poluentes

• Efeito das práticas conservacionistas na alteração dasfontes de sedimentos e poluentes

Importante: Lavouras diminuíram 8%, Estradas diminuíram 12%, e Canais de drenagem aumentaram 20%

Modelagem da erosão, escoamento

superficial e fluxo de poluentes em

bacias hidrográficas

• Técnica de modelagem que simula o escoamento superficial, a

erosão e a propagação dos poluentes na bacia.

• Possibilita verificar a quantidade de água armazenada no solo

dependendo do uso e manejo do solo.

• Fornece a erosão para todos os locais numa bacia ou região e

a quantidade de sedimentos que chega até o rio.

• Fornece a quantidade de nutrientes (fósforo, nitrogênio,...)

perdido durante os eventos de chuva

Modelo de escoamento, erosão e fluxo de poluentes em bacias agrícolas - LISEM

Estimativa da variabilidade espacial:Mapa de erosão Mapa de deposição

• Simulação das perdas de água e de sedimentos

Considerações finais

1. Interesses econômicos e ambientais

2. Necessidade de monitorar para conhecer

3. Utilizar ferramentas de modelagem matemática para a gestão e controle dos recursos naturais (solo e água)

Obrigado

Jean P.G. MinellaPPG Ciência do SoloDepto Solos - UFSMjminella@smail.ufsm.brjminella@gmail.com(55) 3220 8108 r.210(55) 8137 0238(51) 3352 3747www.ufsm.br/fisicadosolo