Estruturas de Conservação de Solo e Águ

As estruturas de conservação do solo protegem o solo antes do estabelecimento das culturas sazonais. Eles podem ser construídos diretamente desde o início ou desenvolvidos a partir de linhas com faixas protetoras de contorno.

As estruturas de conservação do solo variam em um significado mais amplo, desde faixas não cultivadas sobre cinturões de abrigo ou terraços até engenharia cara.

No sentido mais amplo, as estruturas podem significar qualquer coisa permanente ou barreiras ao vento ou fluxo de água do solo, madeira, pedra ou concreto.

As estruturas de conservação do solo e da água permanecem no local, por exemplo, terraços podem ser formados mesmo a partir de cinturões com cobertura vegetal permanente. Os terraços são mais estáveis se forem inclinados para dentro ou nivelados (Figura 1). Eles podem consistir em uma estrutura típica de solo, pedra ou concreto ou listras permanentes com materiais vegetais mortos ou vivos (linhas de lixo ou faixas de contorno não cultivadas) lentamente formando terraços (Figura 2). Eles podem ser grandes ou pequenos e feitos cavando, arando ou sulcando o solo, colocando pedras, gravetos ou plantas/sementes no solo. Linhas de conservação cobertas de plantas podem ser estabelecidas evitando o cultivo de faixas de contorno estreitas – com ou sem semeadura de plantas protetoras. Lentamente, os terraços podem se formar por sedimentos depositados onde a água pode entrar, mesmo no início da estação de crescimento. Estruturas como cercas também podem ajudar contra a erosão hídrica e eólica. No entanto, cercas de paus contra a erosão eólica são às vezes cortadas em uma área onde também são necessárias para proteger o solo.

Os terraços também podem ser feitos rapidamente como terraços de bancada com mais trabalho investido desde o início e com o solo superficial por cima. As estruturas também podem incluir drenos de corte e controle de ravinas, se necessário e bem feito – podem ser projetos pequenos ou grandes.

Mais figuras relacionadas também são encontradas na seção sobre cobertura vegetal.

Figura 1. Terraços de bancada

Figura 1. Terraços de bancada podem ter muitas formas. De cima para baixo, ou: a) nível e mantido por uma cordilheira coberta de vegetação permanentemente (Bund ombro). b) inclinação e erosão para a frente ou para fora reduzidas por encostas íngremes cobertas de grama geralmente não são totalmente eficazes. c) Os terraços inclinados para trás são geralmente estáveis e totalmente eficazes. Eles podem até ser eliminados sob colheita de árvores entre encostas cobertas permanentemente. De Muriuki & Macharia (2011) citando Thomas et al. 1997 baseado nas compilações de C G Wenner para o Quênia.

Figura 2. Construção de terraços de bancada e arremesso de terra formado pela erosão do solo superficial para a parte inferior

Figura 2. Os quatro desenhos superiores: construção de um banco de bancada com o solo superficial ficando no topo. Os dois inferiores: jogando o terraço (Fanya Juu) formado pela erosão do solo superficial na parte inferior. Posteriormente, eles podem ser refeitos nos terraços de bancada cavando. De Muriuki & Macharia (2011) citando Thomas et al. 1997 baseado nas compilações de C G Wenner para o Quênia.

Conservação e captação de água, por exemplo, com ferrocimento

Estruturas de conservação de água, como grandes recipientes para água de telhados e pátios, ou represas e lagoas, podem conservar o solo e a água em formas líquidas. Não está em foco neste capítulo e, por exemplo, descrito para a África em vários livros e vídeos pelo muito experiente Erik Nissen Petersen, por exemplo, recomendando o uso de especialistas experientes em rompimento de barragens porque pode ser arriscado. No entanto, essas pequenas barragens geralmente são preenchidas com lodo, onde uma nascente protegida ou uma bomba pode ser usada para retirar a água. Uma das recomendações interessantes é usar tanques de ferrocimento leves e de baixo custo com areia boa (<2mm, cimento e ferro), onde houver areia de construção disponível. Muitos arames de amarração e farpados são usados, bem como malhas de arame. É completamente coberto em ambos os lados com uma argamassa de cimento forte. A impermeabilização é feita com cimento concentrado adequado. Verificou-se que cestos de paus e juncos promovidos anteriormente, cobertos como ferrocimento, não duravam muito.

A conservação da água diretamente nos campos (chamada ‘in situ’) ajuda a água a entrar no solo dentro do campo e muitas formas de conservação do solo. Veja também a seção com foco na conservação de água, incluindo métodos de irrigação.

Diminuir fluxos pode ser mais seguro do que tentar bloqueá-los, por exemplo, para controle de voçorocas.

Estruturas maciças podem concentrar e acelerar fluxos de vento ou água passando sobre ou ao redor delas por meio de lacunas ou pontos fracos. Isso pode aumentar a erosão pelo vento ou pela água e é frequentemente um problema negligenciado. Isso pode acontecer com estruturas construídas e até mesmo com certas plantas como bambu, sisal ou mesmo linhas compactas de linhas de grama vetiver, ao contrário da maioria das gramíneas menores e dispersas. Para a grama vetiver, veja a Figura 3 à esquerda. O transbordamento deve ser feito em superfícies seguras e o enfraquecimento deve ser evitado. Retardar e filtrar o fluxo geralmente é mais seguro. Tipo terraços ou degraus podem se formar. O estabelecimento de plantas em ravinas ou outras áreas altamente erodidas pode exigir uma fonte de liberação lenta de nutrientes, bactérias fixadoras de nitrogênio e fungos radiculares benéficos (por exemplo, de raízes a árvores sem agulhas). Uma abordagem de baixo custo para o gerenciamento de voçorocas que vale a pena tentar é conduzir a água para uma rota mais segura e protegida. Isso consiste em uma diretriz padrão. Pode-se também tentar despejar resíduos de culturas, galhos de árvores, sementes de leguminosas arranhadas, solo e raízes de onde fixam nitrogênio no topo da ravina, para que se assentem e estabilizem a ravina nas áreas onde o fluxo é lento. Uma foto em Mandal (2010) mostra como sementes de leguminosas resultaram no esverdeamento de uma colina pedregosa (abaixo). Figura 3 à direita.

Quebra-ventos: Importante em algumas áreas, mas tipos muito compactos são arriscados.

Quebra-ventos ou cintos de abrigo em áreas temperadas devem ter cerca de meio aberto para olhar, 30-70% de abertura visual que pode ser vista na estação em que o efeito é mais importante – geralmente na época da semeadura. Faixas de abrigo de árvores de folha caduca (sem folhas no inverno) darão uma distribuição mais uniforme da neve do que as coníferas perenes.

Figura 3. Grama Vetiver conservando uma borda de terraço na Vi Agroforestry, Kitale no Quênia (esquerda). Colina pedregosa revegetada espontaneamente começando com sementes da leguminosa arbórea fixadora de nitrogênio e planta pioneira Calliandra calothyrsus (pequenos folíolos) seguidas por, por ex. Senna spectabilis (folhetos maiores). Fotos de Torsten Mandal no Quênia 2019 e 2017.

Ventos concentrados e acelerados em aberturas devem ser evitados. Os quebra-ventos não devem ter pontas repentinas nas laterais ou onde as estradas passam. Da mesma forma, as linhas de árvores expostas ao vento precisam de galhos baixos com arbustos ou árvores curtas próximas ao solo. Com cercas vivas densas e pouco ou nenhum movimento do ar, o solo pode ficar muito quente para que as sementes germinem nas planícies tropicais, como mencionou um fazendeiro descalço no Sudão a uma equipe de especialistas. Superfícies de solo mais quentes que o corpo humano são comuns sob sol direto nos trópicos. Eles podem impedir que as sementes germinem ou emerjam em períodos ensolarados (observações pessoais, Quênia 1994-96). Assim, árvores valiosas dispersas são tradicionalmente usadas no Sahel em um sistema agroflorestal de parque. Onde o calor não é o problema, uma redução gradual da altura do quebra-vento também pode ser usada para que o vento não seja rapidamente puxado para baixo depois de bater nele.

Encontrar a inclinação adequada ou a linha de contorno

As inclinações nos campos geralmente são irregulares e pode ser um desafio fazer estruturas sem inclinação ou com uma ligeira inclinação constante de, por exemplo, 3% para sair da água lentamente. Nenhuma inclinação pode ser usada em algumas valas de infiltração, mas veja abaixo sobre deslizamentos de terra. Uma vala para direcionar a água pode ter uma inclinação de 1-5% e pode funcionar, por exemplo, ao longo de estradas (DiBiaso 2000). Pode-se usar uma corda reta com um nível de bolha no meio ou uma estrutura em A de três varas articuladas com uma corda do topo da estrutura em forma de A para uma carga. Dependendo da inclinação entre o menor do A-frame, a corda pode estar em marcas na vara horizontal para mostrar 0 e, por exemplo, uma inclinação de 3%. A inclinação não é crítica para infiltração de água em vegetação permanente ou cobertura de pedra sem bordas elevadas.

Se a água for conduzida do campo e da encosta, ela pode ser conduzida para cursos d’água amplos. No entanto, estes muitas vezes se tornam pastagens excessivas, trilhas de gado erodidas e voçorocas em terras compartilhadas com pastagens comuns no topo da colina. A água não deve ser coletada na parte inferior de bueiros ou sulcos e provoca fluxos rápidos concentrados. Estruturas segmentadas ou amarradas podem ajudar e muitas vezes devem ser usadas para evitar fluxos laterais. Da mesma forma, conseguir que a maior parte da água se infiltre entre as estruturas pode ajudar a promover a infiltração de água por um solo estável, aberto e biologicamente ativo. Em alguns casos, a medição da inclinação é desnecessária porque a água pode infiltrar bem.

Deslizamentos de terra, drenos cortados e valas de infiltração.

Um dreno de corte acima dos campos conservados é geralmente recomendado para evitar fluxos descontrolados de áreas mais altas. Se essa água for coletada em uma lagoa construída com segurança no alto da encosta, é mais fácil conduzi-la por gravidade para irrigação quando necessário. A água pode ser conservada se forem usadas valas de infiltração de água, mas deslizamentos de terra podem ser um risco em algumas áreas onde muita água que entra pode tornar o solo instável e separado do subsolo. Um subsolo com argila compacta pode reter a água, de modo que a camada de solo acima se torna um líquido espesso e instável. Pode ocorrer também em áreas com pouca inclinação. Então, árvores pesadas dão peso extra, enquanto sebes baixas de arbustos podem não ajudar muito. O solo com uma mistura de partículas grandes e pequenas e agregados estáveis tende a ser mais durável. As valas de infiltração podem ser mais seguras se não cortarem o solo em uma linha quase contínua. Assim, valas de infiltração de água onde os deslizamentos de terra poderiam começar, podem ser substituídos por buracos ou espalhando estruturas em meia-lua. Eles também podem estar na superfície. Em vez disso, buracos de coleta de água espalhados, valas curtas ou estruturas em forma de meia-lua podem ser usados com mais segurança. Arbustos curtos e podas dispersas, árvores leves e linhas de contorno melhor expostas ao vento de árvores altas e pesadas com raízes rasas ao longo das valas de contorno. A importação de métodos de cultivo de conservação ou zaï-pit amplamente promovidos de áreas arenosas e semiáridas no Sahel para áreas mais úmidas, com, por exemplo, mais de 1.000 mm de chuva por ano, pode causar problemas de alagamento e reduzir a produtividade. Além disso, se os piores problemas de fertilidade do solo não forem resolvidos no ponto de semeadura, os agricultores podem não trabalhar muito para resolver os problemas de água e vice-versa. Se for usado composto ou estrume muito fresco, pode danificar raízes e sementes – especialmente se for combinado com encharcamento e má aeração devido a gases tóxicos malcheirosos e ácidos orgânicos. Adaptações podem ser feitas como, semear as sementes principalmente nas laterais das covas.

Formação de terraços: Diferentes estratégias, riscos e benefícios.

Escavadeiras e tratores podem formar terraços, que podem compactar o subsolo e causar mais erosão. Também é essencial manter o solo superficial sobre o subsolo para que as mudas possam crescer rapidamente e a água e os nutrientes possam ser usados pelas raízes também após chuvas rasas.

Os terraços também podem ser formados progressiva ou passivamente pela entrada de água em linhas de contorno continuamente protegidas por vegetação rasteira, serapilheira ou pedras. Semear ou plantar gramíneas, ervas, arbustos e árvores ao longo dessas linhas pode ajudar. Cercas de arbustos ou árvores baixas podem ajudar a estabilizar raízes e matéria orgânica e reduzir a erosividade da chuva, ao contrário de árvores sem folhas baixas (Luna et al., 2000; Shinohara et al., 2018). Eles podem se beneficiar de nutrientes também no solo coberto pelo subsolo, a menos que chuvas rasas apenas umedeçam a superfície do solo. As sementes de leguminosas silvestres geralmente precisam de pré-tratamento para germinar a tempo de sobreviver e podem precisar de ajuda para emergir em solo quente ou competir com outras plantas quando jovens, por exemplo, obtendo acesso a bactérias fixadoras de nitrogênio compatíveis e fosfato. Esses métodos permitiram que os agricultores estabelecessem pequenas árvores com intervalos curtos, como 10 cm, que retêm a serapilheira. Essa serapilheira rica em proteínas tornou a superfície do solo biologicamente ativa, porosa e estável, ideal para infiltração de água. Isso foi combinado com folhas e galhos coletados perto da superfície durante todo o ano, boa sombra para a atividade biológica e pouca ou nenhuma necessidade de capinar sob cercas vivas estabelecidas. Consulte Mandal (2010) para métodos aprimorados de baixo investimento para estabelecer leguminosas arbóreas como sebes de contorno, tornando a semeadura direta muito mais confiável.

Lições aprendidas no Quênia: De escavadeira e encomendas a métodos mais apropriados e participativos.

No Quênia, por exemplo, nos distritos de Machakos e Kitui, a promoção de terraços feitos de escavadeiras e uma abordagem colonial baseada em ordens de cima para baixo foram usadas primeiro. Foi parcialmente substituído com sucesso por informar todos os níveis de outros métodos. Estes incluíram a promoção de terraços formados como terraços progressivos ou passivos por erosão. Isso pode ser feito primeiro jogando solo encosta acima em grandes sulcos de contorno a partir de trincheiras para transbordamento e estabelecendo uma cobertura protetora de grama e pequenas árvores frutíferas ou arbustos/árvores fixadores de nitrogênio para forragem, estrume, combustível, etc. Chamados de fanya-juu (fazendo para cima), “terraços” em Swahili. Veja a parte inferior da Figura 2, acima no texto. Os benefícios de curto prazo da conservação da água são importantes para motivar os agricultores. Assim, estão reduzindo os investimentos iniciais e aumentando os benefícios multiuso das faixas com vegetação permanente.

Métodos e experiências do oeste e leste do Quênia foram descritos e ilustrados por Watene e outros (2021) e Muriuki (2011), respectivamente.

• Desafios do excesso de água, adaptação local, plantas protetoras e declives.

A manutenção e a remoção segura do excesso de água são um desafio, mas existe algum controle da erosão na maioria dos locais no Quênia. Isso foi parcialmente impulsionado pela demanda por frutas e produtos lácteos. A ajuda ao desenvolvimento também desempenhou um papel essencial na introdução de métodos apropriados e na participação local em todos os níveis. Diretrizes de solos argilosos montanhosos foram usadas em todo o Quênia, mas posteriormente revisadas nas áreas arenosas e costeiras, onde as estruturas promovidas eram muito maiores do que o necessário. Os ângulos de inclinação também devem ser ajustados aos tipos de solo, pois os solos menos estáveis são solos arenosos e solos com textura uniforme e poucas raízes. Manter a fertilidade do solo e a cobertura vegetal é um desafio em áreas erodidas, apesar de alguns nutrientes serem depositados com a erosão. As leguminosas que cobrem o solo, por exemplo, com grama, podem viver apenas alguns anos para as mesmas espécies de ervas, mas uma rotação pode ser usada. Reciclar nutrientes de estábulos (e banheiros) para terraços é um desafio, especialmente se a fixação de nitrogênio for ineficaz: se a água da chuva for misturada com esterco e urina de gado, muita forragem é removida deles ou a erosão não é totalmente interrompida. A reciclagem de resíduos humanos também é desafiadora, mas a maioria dos nutrientes é encontrada pelo menos na urina, e cercas vivas e cinzas também podem ser usadas para reciclagem.

Os terraços inclinados para fora podem ser estabilizados fazendo com que se inclinem para dentro, mas o solo superficial deve permanecer no topo, e o escoamento da água ainda deve ser gerenciado se não puder sempre se infiltrar com segurança.

• Terraços de bancada: Investindo mais na obtenção de solo superficial no topo e na inclinação interna

Os terraços de bancada requerem mais trabalho inicial, mas podem manter o solo superficial e fazer com que a inclinação tenha uma direção interna. Os terraços formados pela erosão também podem ser alterados posteriormente. Para criar terraços de bancada:

1ª linhas de contorno são marcadas,

2º solo superficial é colocado no meio,

3º subsolo da parte superior é movido para a parte inferior,

4º solo superficial é colocado no topo,

5ª vegetação protetora é estabelecida. Veja a seção detalhada sobre estruturas de conservação do solo. Veja as Figuras 1 e a parte superior de 2 acima.

• Adaptação das dimensões às condições locais

Cada país, por exemplo, na África Oriental, tende a ter orientações diferentes que tendem a depender mais das fronteiras políticas do que da paisagem e dos agricultores. Vários fatores são essenciais para as necessidades de conservação do solo (intensidade da precipitação, extensão e declividade da encosta, solos, fatores de cultura e métodos de conservação). Estruturas menores podem ser adequadas se as distâncias forem menores e podem ser combinadas com necessidades de mecanização. Grandes distâncias verticais de, por exemplo, 1,7 metros (uma altura de olho comum), podem expor muito subsolo na parte superior se boas estratégias de conservação não forem usadas dentro do terraço. Tal diretriz foi introduzida em Uganda nos tempos coloniais, como os menores oficiais agricultores convidados podiam ser convencidos. Outros recomendam intervalos mais curtos (ver, por exemplo, Muriuki & Macharia (2011, capítulo 4, para declives suaves). A experiência local e a disponibilidade de tempo, terra e material podem ser um guia mais relevante. Quênia. Na Ásia, os terraços tradicionais dos campos de arroz geralmente têm apenas a altura dos joelhos, mas são íngremes. O mais importante é que as estruturas serão mantidas e não concentrarão a água que rompe. Em algumas áreas erodidas, as pedras devem ser removidas dos campos e colocadas ao longo de curvas de nível a uma distância curta como prático para o trabalho de campo. Solos particularmente rasos serão perdidos na parte superior dos terraços se a distância for grande. É importante começar a partir da parte superior do declive e combiná-lo com outras medidas. Muitas chuvas intensas são as mais importantes para a erosão, portanto, se forem usadas estruturas, elas devem ajudar e não prejudicar nesses eventos extremos. A conservação do solo resiliente é particularmente importante em estações com l Deixe a cobertura vegetal perto da superfície, tornando as estruturas importantes e desafiadoras.

Faixas muito estreitas de vegetação permanente podem ajudar a formar estruturas de terraço se seu intervalo for suficientemente curto e se elas diminuírem em vez de bloquear o fluxo de água. No entanto, mesmo para espécies resistentes como as gramíneas vetiver, seu suprimento de nutrientes, uso polivalente e custo de estabelecimento são essenciais. A ciclagem de nutrientes e a fixação de nitrogênio devem ser incluídas – particularmente se os nutrientes forem removidos para forragem.

Referências

Baumhardt RL, and Blanco-Canqui H 2014 Soil: Conservation Practices. In: Neal Van Alfen, editor-in-chief. Encyclopedia of Agriculture and Food Systems 5, Elsevier, 153-165.

DiBaso, M 2000 Ditch Basics. Road Business 15, 4-5. https://t2.unh.edu/sites/t2.unh.edu/files/documents/newsletters/2000/DitchBasics.pdf

Hudson W N 1987 Soil and water conservation in semi-arid areas. Silsoe Associates Ampthill, Bedford United Kingdom. Soil Resources, Management and Conservation Service. FAO Land and Water Development Division. Food and Agriculture Organization of the United Nations Rome, 1987 https://www.fao.org/3/t0321e/t0321e00.htm

Land and Water Division 2000 Manual on Integrated Soil Management and Conservation Practices. FAO land and water bulletin Series number: 1024-6703. 214 pp. ISBN: 9251044171 https://www.fao.org/publications/card/en/c/31f117c4-13e2-5631-bf16-ebaaa10b714f

Luna et al. 2000. The role of olive trees in rainfall erosivity and runoff and sediment yield in the soil beneath. Hydrology and Earth Sciences 4, 141-153.  https://hess.copernicus.org/articles/4/141/2000/hess-4-141-2000.pdf

Muriuki JP, Macharia PN 2011 Green Water Credits Report K12: Inventory and Analysis of Existing Soil and Water Conservation Practices in Upper Tana, Kenya. https://www.isric.org/documents/document-type/green-water-credits-report-k12-inventory-and-analysis-existing-soil-and Open access.

Mandal T. 2010. Low-cost soil and water conservation with many early benefits. Presentation Researchers’ Day: Climate Change Impact, Adaptation and Mitigation GEUS, Inst. of Geography, University of Copenhagen. 7 October 2010. Arranged by the Climate Change Task Force. https://www.yumpu.com/en/document/view/35209735/present-danish-water-forum

Thomas DB et al. 1997. Soil and water conservation manual. Soil and Water Conservation Branch, Min. Agric. Livestock Dev. and Marketing, Nairobi Kenya.

Watene G and others 2021 Water Erosion Risk Assessment in the Kenya Great Rift Valley Region Sustainability 2021, 13(2), 844; https://doi.org/10.3390/su13020844

Yoshinori et al. 2018 Factors influencing the erosivity indices of raindrops in Japanese cypress plantations. Catena 171, 54-61, December 2018, DOI：10.1016/j.catena.2018.06.030  http://www.ffpri.affrc.go.jp/ffpri/en/research/results/2018/20180910-06.html