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Avaliacao do risco de contaminacao de aguas superficiais e subsuperficiais por agroquimicos na bacia do ribeirao Lajeado, Estado do Parana.

Introducao

O Estado do Parana, conforme Bousquet (1999), vivenciou um periodo de ocupacao, territorializacao e desenvolvimento de sua agricultura historicamente curto, cujas acoes promoveram grandes impactos sociais, economicos e ambientais. O periodo mais intenso de ocupacao e territorializacao do Estado ocorreram com as frentes pioneiras que vieram a ocupar o Norte e o Oeste/Sudoeste, entre as decadas de 1930 e 1960, e o modelo de ocupacao adotado configurou-se como parceria entre o Governo do Estado e as companhias colonizadoras, denotando o carater privado da colonizacao (SERRA, 1992).

Considerando-se somente o Norte do Parana, cuja ocupacao do espaco foi implantada pela Companhia de Terras Norte do Parana, onde esse modelo baseou-se numa estrutura fundiaria com base na divisao em pequenos lotes e, por esse motivo, caracterizou-se por possuir grande numero de propriedades em relacao a outras regioes do Estado, o Norte passou a utilizar o maior numero de implementos e insumos agricolas, em especial o Norte Novo (MORO, 1991). Essa utilizacao promoveu alteracoes nas propriedades fisicas e quimicas do solo (GUALBERTO et al., 2003).

O estudo do comportamento dessas propriedades e dos efeitos impactantes desse tipo de manejo tem contribuido para o conhecimento mais preciso dos potenciais de escoamento e infiltracao em bacias hidrograficas, por unidade de solo, para posterior identificacao e delimitacao de areas de risco de contaminacao, tanto de aguas superficiais quanto de aguas subsuperficiais (GOMES et al., 2002).

O uso intensivo de diversos produtos agroquimicos, bem como maquinarios pesados, contribuiu para a compactacao do solo (SELXAS, 1988) e, conforme Paschoal (1979), para a difusao de agentes nocivos ao lencol freatico e rios, pela infiltracao destes no solo e/ou escoamento superficial.

Seixas (1988) atenta para o fato de que mais de 50% da superficie do solo pode ser compactada pelas rodas do trator, dependendo dos niveis de umidade do solo, pois quanto maior a umidade, maiores serao os efeitos de compactacao do solo.

No caso especifico do manejo do solo com plantio convencional, Costa et al. (2003), Alves e Suzuki (2004) e Stone et al. (2002) afirmam que este sistema de cultivo contribui para o aumento da densidade global do solo e de sua resistencia a penetracao radicular, bem como para a reducao do diametro medio dos agregados de solo. Esta compactacao resulta num maior escoamento superficial, com o consequente carreamento para aguas superficiais, particulas que promovem assoreamento e contaminacao de rios com metais provenientes de agroquimicos, em decorrencia das enxurradas que contem particulas em solucao ou adsorvidos em particulas de solo.

O manejo do solo, conforme Mello et al. (2003), geralmente acarreta diminuicao da cobertura e da rugosidade do terreno, fato que, associado aos niveis pluviometricos e outros fatores--como declividade e textura do solo--e um dos principais agentes da erosao hidrica. No caso de praticas conservacionistas como a semeadura direta, Mello et al. (2003) afirmam que este tipo de manejo, por manter residuos da cultura anterior, contribui para a elevacao da rugosidade, o que protege melhor o solo contra a erosao hidrica, diferenciando-se das praticas convencionais.

Deve-se considerar que em bacias hidrograficas em que predomina a utilizacao agricola, o manejo do solo, combinado aos fatores climaticos de intensidade e duracao das chuvas, a topografia e permeabilidade do solo, pode aumentar a capacidade de infiltracao e escoamento superficial (JORGE, 1969).

O objetivo desta pesquisa consiste em elaborar carta de risco de contaminacao de aguas superficiais e subsuperficiais por agroquimicos na bacia do ribeirao Lajeado, afluente do rio Pirapo, com enfase nas atividades agricolas. Sua importancia esta em que esse ribeirao apresenta caracteristicas do meio fisico e uso do solo, representativas da bacia do Pirapo, a qual tem grande importancia regional, pois suas aguas, alem de servirem para a dessedentacao de animais e irrigacao agricola, ainda abastecem a area urbana de Maringa, que possui mais de 300 mil habitantes.

Material e metodos

A area de estudo situa-se no Terceiro Planalto Paranaense, entre os paralelos de 23[grados]20' a 23[grados]26' de latitude Sul e os meridianos de 51[grados]30' a 51[grados]36' de longitude Oeste de Greenwich. Abrange uma superficie aproximada de 47,50 km2 e refere-se a bacia do ribeirao Lajeado, que serve de limite entre os municipios de Arapongas e Sabaudia, na alta bacia do rio Pirapo (Figura 1), constituindo uma bacia de segunda ordem de ramificacao, conforme a definicao de Strahler (1957).

Os atributos basicos considerados para a realizacao da carta de potencial de risco de contaminacao por agroquimicos na bacia do ribeirao Lajeado, Estado do Parana, foram a textura, a profundidade e a classe dos solos, bem como a drenabilidade e a declividade do terreno, o tipo de rocha, o uso do solo, as precipitacoes pluviometricas, a condutividade hidraulica, a densidade do solo, a densidade de drenagem, a amplitude altimetrica, o comprimento medio de vertente e declividade.

Por meio das cartas topograficas de base produzidas pelo IBGE, na escala 1:50.000, folhas SF-22-Y-D-II-4 e MI-2757-4 (Sabaudia) e SF-22-Y-D-III-4 e MI-2758-3 (Arapongas), foram elaboradas as cartas tematicas da rede de drenagem, declividade, infraestrutura, hipsometria, secoes transversais e perfis longitudinais, utilizando-se os programas AutoCAD 2004 e Spring 4.01.

A carta de declividade foi elaborada de acordo com De Biasi (1970), adotando as declividades preconizadas por Lemos e Santos (1996).

A carta, na escala de 1:50.000, com as classes de solos encontradas na area foi obtida no levantamento semidetalhado dos solos da bacia do ribeirao Lajeado efetuado pela Embrapa (1980).

Pela descricao morfologica apresentada no memorial descritivo do levantamento semidetalhado dos solos realizados pela Embrapa (1980), foi possivel obter as informacoes referentes as classes texturais de cada unidade de solo, drenabilidade e situacao na paisagem. Os levantamentos de campo serviram para determinacao da profundidade dos tipos de uso dos solos e para a coleta de amostras para determinacao da condutividade hidraulica e densidade do solo.

[FIGURA 1 OMITIR]

A caracterizacao do regime pluviometrico foi realizada com dados da estacao climatologica de Apucarana, que esta situada numa altitude de 746 m, entre as coordenadas geograficas de 23[grados] 50' e 51[grados] 54'. Utilizou-se a escala de analise mensal, sazonal e anual, com dados de precipitacao do periodo de 1968 a 2002. Foi tambem realizado o balanco hidrico segundo Thorntwaite e Mather (1955), a partir do programa desenvolvido por Sentelhas et al. (1999).

Por meio de imagens de satelite e da verificacao de campo, efetivou-se levantamento do uso do solo, importante para a definicao do potencial de infiltracao e escoamento superficial, o que permitiu diferenciar os usos com plantio direto, plantio convencional, pastagem, floresta nativa e eucalipto.

Quanto a densidade de drenagem, foi utilizado o parametro definido por Horton (1945), adaptado por Koffler (1982).

A amplitude altimetrica por unidade de solo foi obtida pela diferenca entre as altitudes maxima e minima.

O comprimento medio de vertente (m) permitiu obter a distancia entre os pontos de cotas mais elevados e o canal de drenagem. Foram medidos somente os comprimentos das linhas normais ate os canais de drenagem e dividido o comprimento medio da vertente pela amplitude altimetrica. Por esse calculo, percebeu-se a variacao de 1 m de altura com relacao ao comprimento do terreno. Sendo assim, essas variacoes foram divididas em classes, para melhor se compreender a relacao entre infiltracao e escoamento superficial, como segue:

-- queda de 1 m de altura ate 5 m de distancia--muito forte;

-- queda de 1 m de altura de 6 a 13 m de distancia--forte;

-- queda de 1 m de altura de 14 a 25 m de distancia--media;

-- queda de 1 m de altura de 26 a 100 m de distancia--fraca;

-- queda de 1 m de altura acima de 100 m de distancia--muito fraca.

A determinacao da condutividade hidraulica foi realizada de acordo com o manual de metodos da Embrapa (1997).

Nesta pesquisa foram coletadas 39 amostras de solo para determinacao da condutividade hidraulica com carga constante (Ko) e densidade do solo, de acordo com o manual de metodo de analise de solo (EMBRAPA, 1997). Para a classificacao da condutividade hidraulica foram utilizados os criterios estabelecidos por Gomes et al. (2002).

Pelo cruzamento sistematizado e pela interpretacao integrada dos principais atributos levantados por meio de correlacao das informacoes obtidas, chegou-se as principais classes do risco de contaminacao de aguas superficiais e subsuperficiais por agroquimicos, as quais foram divididas em quatro:

--classe I--baixo potencial de risco de contaminacao das aguas superficiais e alto potencial de risco de contaminacao das aguas subsuperficiais;

--classe II--medio a baixo potencial de risco de contaminacao das aguas superficiais e medio a alto potencial de risco de contaminacao das aguas subsuperficiais;

--classe III--medio a alto potencial de risco de contaminacao das aguas superficiais e medio a baixo potencial de risco de contaminacao das aguas subsuperficiais;

--classe IV--alto potencial de risco de contaminacao das aguas superficiais e baixo potencial de risco contaminacao das aguas subsuperficiais.

Resultados e discussao

A area de estudo apresenta transicao no substrato rochoso dos derrames de lavas basicas, formacao Serra Geral, situadas entre as altitudes de 500 a 740 m, para o arenito formacao Caiua, no topo da bacia, entre as altitudes 740 a 820 m. Isto e um dos fatores que confere a bacia maior variabilidade de unidades de solo.

Com base na carta de solos e nos valores de declividade media, amplitude altimetrica, comprimento medio de vertente, densidade de drenagem e profundidade do solo, por unidade e classe de solo para a area de estudo, obtiveram-se os valores constantes da Tabela 1.

Observa-se na Tabela 1 que os menores valores de declividade media e amplitude altimetrica foram registrados para as unidades de solo LE1, LE2, LE3, LR1, LR2 e LR4, cujo relevo caracterizou-se como plano. As unidades LR3, LR5, LR7, LR8 e TR3 apresentaram declividades entre 3 e 8%, caracterizando o relevo como suave-ondulado. Valores entre 12,5 a 19% de declividade foram observados nas unidades de solo LR6, LR9, TR1, TR2 e R1, cujas vertentes caracterizam-se como relevo ondulado; em alguns locais, para unidade R2, foi encontrada a mais forte declividade (20-45%).

Observando os baixos valores apresentados na correlacao entre amplitude altimetrica e comprimento medio de vertente (a diferenca de altura e grande numa pequena distancia), para as unidades de solo LR6, R1 e R2, verificou-se que valores mais altos de declividade atingiram um percentual de declive entre 15 e 25%, ou seja, as classes de relevo variaram entre ondulado e forte ondulado.

As unidades de solo LE2, LE3, LR1, LR2, LR4, LR5 e LR7 apresentaram os maiores valores de comprimento de vertente e menor amplitude altimetrica, ou seja, ocorre a queda de 1 m no terreno a cada 32,7 m de comprimento. Os solos LE1, LR3 e TR3 apresentaram valores classificados como medios na relacao entre comprimento de vertente e amplitude, pois houve decrescimo de 1 m a cada 19,97 m.

Os valores mais expressivos na relacao entre amplitude altimetrica e comprimento de vertente foram observados para as unidades de solo LR6, TR1, TR2, R1 e R2, onde houve decrescimo de 1 m a cada 3 a 7 m de comprimento, o que situou as declividades dessas vertentes entre forte e muito forte.

Considerando os valores de densidade de drenagem (Dd) relacionados com a declividade media, comprimento medio de vertente e amplitude altimetrica, observa-se que os maiores valores de Dd foram encontrados nos solos com maiores declividades e maiores valores de amplitude altimetrica e baixo comprimento de vertente. Assim, unidades de solo R1 e R2 (solos litolicos) apresentam valores mais elevados--acima de 1--, ou seja, acima de 1 km de comprimento de rio por 10 [km.sup.2]; este valor esta relacionado a declividades entre 20 e 45% e a pequena profundidade dos solos, que favorece o entalhe provocado pela agua das chuvas, provocando aumento da densidade de drenagem.

Quanto as caracteristicas pluviometricas da bacia do ribeirao Lajeado, verificou-se que a media anual de precipitacao, para o periodo 1968 a 2002, foi de 1.665 mm. Observou-se tambem grande variacao dos totais anuais, com destaque para os anos de 1968, 1978, 1988, 1991, 2000 e 2003, com valores muito abaixo da media. Os anos de 1971, 1972, 1976, 1980, 1983, 1997 e 1998 apresentaram valores muito superiores a media historica (Figura 2).

O balanco hidrico realizado para toda a serie historica (Figura 3) indicou que a maior concentracao dos excedentes ocorreu nos meses de dezembro, janeiro e fevereiro. Os valores excedentes para o mes de dezembro foram de 112,8 mm; para o mes de janeiro, de 119,8 mm; para o mes de fevereiro, de 92,9 mm. Esses excedentes implicam maior potencial de contaminacao de aguas superficiais e subsuperficiais.

[FIGURA 2 OMITIR]

Os meses que apresentaram os menores excedentes foram: marco--com 48,6 mm; abril--com 26,6 mm; e julho--com 12,3 mm (Figura 3).

O mes de agosto apresentou os menores valores pluviometricos, teve a maior retirada e foi o unico mes da serie historica com deficit hidrico (4 mm).

[FIGURA 3 OMITIR]

Na analise dos dados de condutividade hidraulica foram correlacionados o uso, o manejo, a densidade e a textura das amostras de solo coletadas na area de estudo.

As informacoes da Tabela 2 demonstram, para a classe de solo LE, o mais alto valor para densidade do solo, possivelmente pelo uso e manejo que favorecem elevada compactacao do uso do solo, provocada pelo peso das maquinas agricolas.

Para a classe de solo LR foram observados os valores mais elevados de condutividade hidraulica, cuja media e 3,5 vezes maior do que a da classe de solo LE. Isto provavelmente pode ser atribuido a estrutura microagregada e ao manejo do solo que diminui a densidade e favorece a infiltracao da agua (Tabela 2).

O valor de condutividade hidraulica classificado como medio para a classe de solo TR pode estar relacionado ao valor de densidade do solo, que foi de 1,21 g cm-3. Comparando os valores medios de condutividade hidraulica entre as classes de solo TR e LR, observa-se diferenca de 78,17%, para a TR em relacao ao LR (Tabela 2).

Para os solos litolicos, observa-se menor valor de condutividade hidraulica e um dos maiores valores de densidade do solo, de 1,33 g [cm.sup.-3], sendo menor apenas que os dos solos originados do arenito. Esse valor esta relacionado, possivelmente, ao elevado numero, por hectare, de animais que apresentam grande massa corporea concentrada em pequena area das patas e, por isso, concorrem para a compactacao do solo.

A partir do cruzamento de todas as informacoes apresentadas e discutidas, foi possivel elaborar a carta de correlacao (Figura 4) e a carta de potencial de risco de contaminacao por agroquimicos das aguas superficiais e subsuperficiais (Figura 5), determinando-se quatro classes de potencial de risco.

Conclusao

Concluiu-se que a classe I, de baixo potencial de risco de contaminacao das aguas superficiais, foi a que apresentou todos os fatores favoraveis a infiltracao e ao baixo escoamento superficial. E, por isso, de alto potencial de risco para contaminacao das aguas subsuperficiais.

A classe II tem medio a baixo potencial de risco de contaminacao das aguas superficiais, pois se apresenta numa transicao, aumentando a capacidade de escoamento e diminuindo a infiltracao. Fato contrario acontece quanto ao potencial de risco de contaminacao das aguas subsuperficiais, que apresenta medio a alto potencial de infiltracao.

Na classe III ocorre intensificacao do potencial de escoamento superficial e reducao da infiltracao. Nesta classe considera-se medio a alto o potencial de risco de contaminacao das aguas superficiais e medio a baixo o das aguas subsuperficiais.

A classe IV corresponde as areas com alto potencial de escoamento superficial e baixo potencial de infiltracao. Neste caso a classe foi definida como de alto potencial de risco de contaminacao de aguas superficiais e baixo potencial de risco das aguas subsuperficiais.

Observou-se tambem, para a area de estudo, que o maior potencial de risco de contaminacao por agroquimicos se refere as aguas superficiais, por nao se encontrarem locais especificos para recarga de aquiferos, apenas para o lencol freatico.

Os periodos mais criticos, temporalmente, para a contaminacao de aguas superficiais e subsuperficiais correspondem a primavera e ao verao, estacoes em que ocorrem 68% do total de precipitacao anual.

[FIGURA 4 OMITIR]

[FIGURA 5 OMITIR]

Deve-se considerar ainda que as classes apresentadas nao sao estaticas, pois a medida que ocorre a saturacao do solo, as classes vao se alterando, ou seja, a classe I pode passar para II e assim sucessivamente. O inverso pode ocorrer nos periodos secos, quando a classe IV pode passar para a classe III.

DOI: 10.4025/actascitechnol.v32i2.10164

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Received on August 22, 2007.

Accepted on February 2, 2009.

Erivelto Alves Prudencio (1) *, Helio Silveira (2) e Americo Jose Marques (2)

(1) Nucleo de Educacao a Distancia, Universidade Estadual de Maringa, Av. Colombo, 5790, 87020-990, Maringa, Parana, Brasil. (2) Departamento de Geografia, Universidade Estadual de Maringa, Maringa, Parana, Brasil. * Autor para correspondencia. E-mail: E-mail: eaprudencio@uem.br
Tabela 1. Valores medios de declividade, amplitude altimetrica,
comprimento medio de vertente, densidade de drenagem e profundidade do
solo, por unidade e classe de solo para a area de estudo.

Unidade       Declividade    Amplitude    Compr. medio
de Solo        media (%)    Altimetrica   de vertente
                                (m)           (m)

LE1              3,14           20           499,4
Lat. Verm.
Tex. Media
LE2              3,14           20          1199,78
Lat. Verm.
Tex. Media
LE3              3,14           20           922,37
Lat. Verm.
Tex. Media
LR1              3,14           20           888,42
Lat Verm.
Tex. Arg.
LR2              3,14           20           808,55
Lat. Verm.
Tex. Arg.
LR3              6,28           40           610,34
Lat. Verm.
Tex. Arg.
LR4               0+            20           811,76
Lat. Verm.
Tex. Arg.
LR5              6,28           40          1528,37
Lat. Verm.
Tex. Arg.
LR6              18,85          120          411,11
Lat. Verm.
Tex. Arg.
LR7              6,28           20           804,39
Lat. Verm.
Tex. Arg.
LR8              6,28           60           711,53
Lat. Verm.
Tex. Arg.
LR9              12,56          40           823,71
Lat. Verm.
Tex. Arg.
TR1              12,57          40           274,51
Terra Roxa
TR2              12,57          30           153,6
Terra Roxa
TR3              6,28           30           518,73
Terra Roxa
R1 Neossolo      15,71          80           201,21
Litolico
R2 Neossolo      25,13          55           193,6
Litolico

Unidade            Amplitude         Classificacao Amplitude
de Solo       Altimetrica / Compr.    altimetrica / Compr.
                  Vertente (m)              Vertente

LE1                  24,97                    Media
Lat. Verm.
Tex. Media
LE2                  59,99                    Fraca
Lat. Verm.
Tex. Media
LE3                  46,12                    Fraca
Lat. Verm.
Tex. Media
LR1                  44,42                    Fraca
Lat Verm.
Tex. Arg.
LR2                  40,43                    Fraca
Lat. Verm.
Tex. Arg.
LR3                  15,26                    Media
Lat. Verm.
Tex. Arg.
LR4                  40,59                    Fraca
Lat. Verm.
Tex. Arg.
LR5                  38,21                    Fraca
Lat. Verm.
Tex. Arg.
LR6                   3,43                 Muito Forte
Lat. Verm.
Tex. Arg.
LR7                  40,22                    Fraca
Lat. Verm.
Tex. Arg.
LR8                  11,86                    Media
Lat. Verm.
Tex. Arg.
LR9                  20,59                    Media
Lat. Verm.
Tex. Arg.
TR1                   6,86                    Forte
Terra Roxa
TR2                   5,12                 Muito Forte
Terra Roxa
TR3                  17,29                    Media
Terra Roxa
R1 Neossolo           2,52                 Muito Forte
Litolico
R2 Neossolo           3,52                 Muito Forte
Litolico

Unidade       Val. Med. Dens.       Val. Med. Dens.      Profund.
de Solo        Dren. (Dd)-Por     Dren por Classe de     Do Solo
              Unidade de Solo    solo (Km [Km.sup.-2])
              (km [km.sup.-2])

LE1                 0,0                   0,0             Muito
Lat. Verm.                                               Profundo
Tex. Media
LE2                 0,0                                   Muito
Lat. Verm.                                               Profundo
Tex. Media
LE3                 0,0                                   Muito
Lat. Verm.                                               Profundo
Tex. Media
LR1                 0,0                 0,1658            Muito
Lat Verm.                                                Profundo
Tex. Arg.
LR2                 0,0                                   Muito
Lat. Verm.                                               Profundo
Tex. Arg.
LR3                0,0682                                 Muito
Lat. Verm.                                               Profundo
Tex. Arg.
LR4                0,0388                                 Muito
Lat. Verm.                                               Profundo
Tex. Arg.
LR5                 0,0                                   Muito
Lat. Verm.                                               Profundo
Tex. Arg.
LR6                 0,0                                   Muito
Lat. Verm.                                               Profundo
Tex. Arg.
LR7                0,0182                                 Muito
Lat. Verm.                                               Profundo
Tex. Arg.
LR8                0,0456                                 Muito
Lat. Verm.                                               Profundo
Tex. Arg.
LR9                0,0338                                 Muito
Lat. Verm.                                               Profundo
Tex. Arg.
TR1                0,582                0,8258           Profundo
Terra Roxa
TR2                0,2438                                Profundo
Terra Roxa
TR3                 0,0                                  Profundo
Terra Roxa
R1 Neossolo        0,684                1,0895             Raso
Litolico
R2 Neossolo        0,4055                                  Raso
Litolico

Val. med. dens. dren. = Valores medios de densidade de drenagem. Os
menores valores de Dd foram observados em solos com relevos variando
de plano a suave-ondulado, principalmente nas unidades de solo LE1,
LE2 e LE3 (Latossolo Vermelho-textura media), originados do arenito da
Formacao Caiua, e LR1, LR2, LR5, LR6 e LR7, LR8 e LR9 (Latossolo
Vermelho textura argilosa ou muito argilosa), formados a partir da
intemperizacao do basalto, onde a declividade varia de plano a suave-
ondulado. Embora formadas de materiais distintos, essas classes de
solo apresentam caracteristicas semelhantes, pois sao muito profundas
e de baixa densidade de drenagem.

Tabela 2. Valores medios de densidade do solo, condutividade
hidraulica e textura relacionados com o uso e manejo
predominante para a bacia do ribeirao Lajeado.

Classe    Uso do Solo       Densidade       Textura
de        Predominante        Media
Solo                     (g [cm.sup.-3])

LE          Lavoura           1,44           Media
                                             Muito
LR          Lavoura           0,95          Argilosa
                                           a Argilosa
                                             Muito
TR          Lavoura           1,21          Argilosa
                                           a Argilosa
R           Pastagem          1,33           Media

Classe     Condutividade       Classe de
de          Hidraulica       Condutividade
Solo      -Valores medios     Hidraulica
          (mm [h.sup.-1])   (mm [h.sup.-1])

LE             43,2              Medio

LR             157,6             Alto

TR             34,4              Medio

R               32               Medio
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Title Annotation:texto en portugues
Author:Alves Prudencio, Erivelto; Silveira, Helio; Marques, Americo Jose
Publication:Acta Scientiarum Technology (UEM)
Date:Apr 1, 2010
Words:4517
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