A análise dos parâmetros de Horton (1933) obtidos a partir do melhor ajuste a curva de infiltração observada nos cenários de estudo, juntamente com dados biológicos da vegetação e fauna possibilitaram detectar uma associação entre a dinâmica biológica e as condições hidráulicas do solo na parcela numa relação de causa e efeito. O processo de infiltração se reflete na geração do escoamento superficial e na produção e transporte de sedimentos.
De acordo com as observações de campo, o processo de infiltração é altamente influenciado pela cobertura vegetal, o que confirma estudos anteriores (GIMENO-GARCIA et al., 2007; SANTOS et al., 2000; DESCROIX et al., 2001). A fisiologia das espécies xerófilas presentes na área de estudo mantém uma relação de interdependência com a oferta hídrica, apresentando mecanismos adaptativos que possibilitam sua sobrevivência num ambiente com variabilidade temporal no que se refere à disponibilidade hídrica. Nesse ambiente, a disponibilidade de água controla processos como germinação e regeneração das espécies vegetais, com reflexos na capacidade de infiltração da água no solo. Ao longo da estação chuvosa, a cobertura vegetal apresentou quatro fases, conforme ilustra a Figura 23).
a) 1ª fase (início das chuvas) – predomina na área indivíduos da espécie Mimosa tenuiflora (jurema preta). Não foram observadas outras espécies. Solo com baixíssimo teor de umidade devido ao longo período de estiagem;
b) 2ª fase – A espécie Cróton moritibensis (velame) gradualmente inicia a fase de germinação, porém a densidade das plantas ainda é pequena;
c) 3ª fase – Caracteriza alta densidade vegetal. A parcela encontra- se completamente revestida de vegetais. As ervas anuais formam um tapete sobre o solo;
d) 4ª fase (final das chuvas) – devido à redução gradual da umidade no solo, as espécies anuais vão desaparecendo ao longo dos dias. A espécie permanente Mimosa tenuiflora mantem folhagem verde.
a) Aspectos da cobertura vegetal em 03/02/07
b) Aspectos da cobertura vegetal em 23/02/07
c) Aspectos da cobertura vegetal em 03/05/07
d) Aspectos da cobertura vegetal em 12/07/07
Figura 23 – Dinâmica da cobertura vegetal ao longo da estação chuvosa
Os resultados obtidos com os ensaios de infiltração demonstraram alta variabilidade espacial no comportamento hidráulico do solo. Além disso, o comportamento hidráulico demonstrou ampla variação nos dois cenários climáticos mencionados anteriormente, o que confirma estudos anteriores. O estudo no nível de parcela permite uma análise mais detalhada dos elementos litológicos e vegetativos e sua relação com os processos de infiltração.
As Tabelas 07 e 08 apresentam os parâmetros da equação de Horton (1933), obtidos mediante ajuste à curva de infiltração observada experimentalmente no campo, para as estações seca e chuvosa, respectivamente.
Tabela 07 – Parâmetros da equação de Horton obtidos para a estação seca Ensaio Data fo fc k 1 3/2/2007 30 4 0,25 2 23/2/2007 25 3 0,25 3 23/2/2007 120 50 0,25 4 23/2/2007 60 6 0,15 5 24/2/2007 35 10 0,15 6 24/2/2007 36 12 0,15 7 24/2/2007 30 5 0,20 8 24/2/2007 80 57 0,25
Tabela 08 – Parâmetros da equação de Horton para a estação chuvosa
Ensaio Data fo fc k 9 3/5/2007 300 195 0,25 10 3/5/2007 160 85 0,25 11 5/5/2007 180 120 0,25 12 5/5/2007 35 10 0,25 13 5/5/2007 240 170 0,25 14 12/7/2007 170 155 0,25 15 13/7/2007 180 160 0,25 16 13/7/2007 90 40 0,25 fo (mm/h), fc (mm/h) e k (1/t)
Os valores dos parâmetros, obtidos mediante ajuste às curvas de infiltração observadas, revelaram a heterogeneidade no comportamento hidráulico do solo. Os valores obtidos são os resultados de uma combinação de fatores: características litológicas individuais de cada mancha de solo, efeito das raízes das espécies vegetais, atividade da fauna existente na superfície do solo. A ação biológica desses elementos produz um aumento na porosidade e rugosidade da superfície; além disso, o efeito da pressão osmótica produzida pelas raízes das espécies permanentes é responsável pelo aumento da infiltração. Verificou-se que nas áreas situadas abaixo da copa das espécies permanentes (arbóreas de médio porte) as taxas de infiltração eram mais altas, indicando assim o efeito das raízes no aumento da infiltração.
Os parâmetros de infiltração f0 e fc mais elevados foram observados nas áreas
situadas abaixo da cobertura vegetal das espécies Mimosa tenviflora (jurema preta). Particularmente nesses locais, a densidade de algumas espécies anuais era bastante elevada, indicando o efeito da temperatura e da umidade do solo. Dessa forma, observou-se que os processos de escoamento superficial e de transporte de
sedimentos são os resultados de uma combinação de efeitos: propriedades do solo, dinâmica da vegetação, rugosidade superficial e atividade da fauna. De acordo com Dunne e Dietrich (1980), as regiões semi-áridas apresentam uma combinação de processos através dos quais as plantas interceptam e armazenam ao máximo a água precipitada.
A Figura 24 apresenta as curvas de infiltração observada e ajustada matematicamente correspondentes aos ensaios 1 e 3 realizados durante a estação seca. 0 20 40 60 80 100 120 140 0 10 20 30 40 50 Tempo (min) f ( mm/ h )
Figuras 24 – Curvas de infiltração observadas (pontos) e ajustadas (curvas) correspondentes aos ensaios 1 e 3 realizados durante a estação seca
De acordo com a Tabela 07, aproximadamente 70% dos valores de condutividade hidráulica saturada de campo no período seco foram menores que 10 mm/h. Num dos ensaios, o valor observado foi de 50 mm/h e corresponde ao ponto situado debaixo da copa de uma espécie arbórea permanente. Assim, é possível que o valor obtido esteja associado ao efeito provocado pela presença de raízes, com a ocorrência de micro-canais que aumentam o fluxo da água através do solo.
No que se refere aos ensaios realizados durante a estação chuvosa, as curvas de infiltração observadas apresentaram comportamentos que devem ser mencionados. As curvas de infiltração observadas em cinco ensaios (09, 11, 13, 14 e 15) apresentaram pequena variação na capacidade de infiltração em função do tempo, revelando uma condição de umidade do solo próxima de saturação. Por outro lado, as curvas observadas nos ensaios 10, 12 e 16 demonstraram ampla variação na capacidade de infiltração no decorrer do ensaio. Nessa condição, praticamente a totalidade dos valores de fc observados foram mais altos que 40
A Figura 25 apresenta as curvas de infiltração observadas e ajustadas matematicamente, para os ensaios 8 e 9 realizados durante a estação chuvosa.
0 50 100 150 200 250 300 0 10 20 30 40 50 Tempo (min) f ( mm/ h )
Figura 25 – Curvas de infiltração observadas (pontos) e ajustadas (curvas) correspondentes aos ensaios 8 e 9 realizados durante a estação chuvosa
Observou-se durante o período chuvoso, uma continua interação entre a vegetação e a atividade biológica na superfície do solo, aumentando a porosidade e a capacidade de armazenamento de água no solo.
Assim, os resultados obtidos nos ensaios de infiltração correspondentes aos períodos seco e chuvoso permitiram fazer as seguintes observações:
• A alta variabilidade na condutividade hidráulica saturada de campo refletiu a heterogeneidade espacial nas propriedades do solo;
• As condições de infiltração correspondentes ao período chuvoso são mais intensas quando comparadas com o período seco. Esse comportamento reflete a influencia da cobertura vegetal no aumento do efeito da macroporosidade;
• As raízes de espécies permanentes aumentam o efeito osmótico produzido pelas raízes. Além disso, a presença de vegetação herbácea tem um efeito importante na proteção da superfície e no aumento da capacidade de retenção de água.