RESUMO Os solos do semiárido brasileiro estão sob um constante processo de degradação e estratégias sustentáveis de produção agropecuária devem ser adotadas de forma a mitigar este problema. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento físico-hídrico do solo quatro anos após a implantação de sistemas de integração lavoura-pecuária-floresta no semiárido Brasileiro. O experimento foi instalado no município de Alagoinha, PB, em um Planossolo Háplico de textura franco-arenosa. Foram avaliados cinco sistemas de integração em delineamento de blocos ao acaso (DBC) com quatro repetições: i) Ipê roxo (Tabebuia impetiginosa) + Urochloa decumbens (iPF1); ii) Gliricídia (Gliricidia sepium) + Urochloa decumbens (iPF2); iii) Sabiá (Mimosa caesalpiniifolia) + Urochloa decumbens (iPF3); iv) Milho (Zea mays) + Urochloa decumbens (iLP); v) Urochloa decumbens (Pastagem). Os dados submetidos a análise de variância e teste de Tukey (p<0,05) demonstraram que a integração Lavoura-Pecuária-Floresta, após o período de quatro anos, ainda não promoveu melhoria física significativa dos atributos físicos do Planossolo em estudo, porém, o índice S apresentou valores satisfatórios. Em relação a condição antecedente a implantação dos sistemas, verifica-se uma alteração positiva na estrutura, refletindo na redução da densidade do solo e aumento da porosidade total.

ABSTRACT The soils of the Brazilian semi-arid are under a constant process of degradation and sustainable agricultural production strategies must be adopted in order to alleviate this problem. Therefore, the objective of this work was to evaluate the physical-water behavior of an Albaqualfs four years after the implantation of crop-livestock-forest integration systems in the Brazilian semiarid. The experiment was installed in the county of Alagoinha, PB, in an Albaqualfs with a sandy-loam texture. Five integration systems in randomized block design (DBC) with four replications were evaluated: i) Purple Ipe (Tabebuia impetiginosa) + Brachiaria decumbens (iPF1); ii) Gliricidia (Gliricidia sepium) + Urochloa decumbens (iPF2); iii) Sabiá (Mimosa caesalpiniifolia) + Urochloa decumbens (iPF3); iv) Maize (Zea mays) + Urochloa decumbens (iLP); v) Urochloa decumbens (pasture). The data submitted to analysis of variance and Tukey's test (p<0.05) demonstrated that the crop-livestock-forest integrated system, after the period of four years, has not yet promoted significant physical improvement of the attributes of the Albaqualfs under study, however, an attribute such as the S index, presented satisfactory values. Regarding the condition prior to the implantation of the systems, there is a positive change in the structure, reflecting in the reduction of the bulk density of the soil and an increase in the total porosity.

Estudos hidrossedimentológicos detalhados são de grande valia para o melhor entendimento e controle do processo de erosão hídrica e, por conseguinte, para se aprofundar a pesquisa no assunto e, assim, praticar a conservação do solo e da água de modo mais eficaz e duradouro. Considerando isso, realizou-se este trabalho com o objetivo de desenvolver hidrogramas (taxas instantâneas de descarga da enxurrada versus tempo) e sedimentogramas (concentrações instantâneas de sedimento na enxurrada e taxas instantâneas de perda de solo versus tempo) individualizados (cada repetição de tratamento), associados à erosão hídrica ocorrida em solo cultivado com diferentes sequências culturais (gramíneas e leguminosas de inverno e verão, implantadas em semeadura direta, nos modos de cultivo isolado e consorciado), com diferentes condições físicas na superfície (solo não mobilizado, solo recém-escarificado, solo previamente escarificado e solo recém-gradeado, com presença e ausência de crosta e de completa, pouca e nenhuma cobertura por resíduos culturais). O estudo foi desenvolvido em campo, na EEA/UFRGS, em Eldorado do Sul (RS), usando-se chuva simulada e um Argissolo Vermelho distrófico típico com textura franco-argiloarenosa na camada superficial e declividade média de 0,115 m m-1. No início da pesquisa esse solo encontrava-se bastante degradado. As chuvas simuladas (seis no total, sendo uma para cada teste de erosão) foram aplicadas com o aparelho simulador de braços rotativos, todas elas na intensidade planejada de 64 mm h-1 (neste trabalho usaram-se as intensidades observadas das chuvas, as quais variaram de 59,1 a 74,6 mm h-1) e com duração variando de 1 a 3 h (devido almejar-se atingir a condição de equilíbrio da enxurrada em todos os testes de erosão). Observou-se que os hidrogramas e sedimentogramas, de modo geral, resultaram coerentes com as condições das quais foram desenvolvidos. Assim, na maior parte das vezes, os hidrogramas diferenciaram-se mais entre os testes de erosão do que entre os tratamentos de sequência cultural, e o inverso ocorreu com os sedimentogramas. As superfícies de solo não mobilizadas e com pequena rugosidade e pouca cobertura, de modo geral, proporcionaram hidrogramas e sedimentogramas com menor tempo de partida e maior magnitude, independentemente da presença ou ausência de crosta e do tipo de sequência cultural. As superfícies de solo recém-mobilizadas e com média e grande rugosidade, de modo geral, proporcionaram hidrogramas e sedimentogramas com maior tempo de partida e menor magnitude, praticamente independentemente da cobertura e do tipo de sequência cultural. As superfícies de solo com completa cobertura tiveram suas enxurradas diminuídas e suas erosões eliminadas, independentemente da sua mobilização e do tipo de sequência cultural. A sequência cultural com teosinto proporcionou hidrogramas e sedimentogramas com os maiores tempos de partida e as menores magnitudes, seguida das com milho+feijão-miúdo e milheto, as quais diferenciaram pouco entre si. As repetições dos tratamentos proveram valores das taxas instantâneas de descarga da enxurrada que se pareceram mais e se distribuíram no tempo de modo mais uniforme do que os providos para as correspondentes concentrações instantâneas de sedimento e taxas instantâneas de perda de solo. Os dados obtidos foram valiosos no que diz respeito a poder entender melhor a variação comumente observada nos resultados de pesquisas de erosão hídrica realizadas em campo.

Detailed studies on hydrology and sediment production are of great value to enhance the understanding and control of the water erosion process, with a view to more continuous and effective soil and water conservation practices. The purpose of this study was to develop specific (for each treatment replication) hydrograms (instantaneous runoff discharge versus time) and sedimentograms (instantaneous sediment concentrations in the runoff and instantaneous soil loss rates versus time), associated with water erosion in a soil under different crop sequences (winter and summer grass and legume species in no-till, mono and intercropped), with different physical conditions on the surface (untilled, recently-chiseled, previously-chiseled, and recently-disked soil, in addition to the presence and absence of crust and of full, little, and no cover by crop residues). The study was conducted in the field, at an experimental station of the Federal University of Rio Grande do Sul (EEA/UFRGS), in Eldorado do Sul (RS), Brazil, under simulated rain on an Ultisol with a sandy clay loam texture in the surface layer and 0.115 m m-1 average slope steepness. In the beginning of the study the soil had a high degradation degree. The rains (six in total, one for each erosion test) were applied with a rotating-boom rainfall simulator, at the designed rainfall intensity of 64.0 mm h-1 (in this study the observed rainfall intensities were used, ranging from 59.1 mm h-1 to 74.6 mm h-1) and duration ranging from 1 to 3 hours (determined to reach the runoff equilibrium condition in all erosion tests). It was observed that the hydrograms and sedimentograms were generally coherent with the conditions under which they were developed. Therefore, in most erosion tests the hydrograms differed more from one another than in the crop sequence treatments, opposite to the sedimentograms. The untilled soil surfaces with low roughness and cover, in general, provided hydrograms and sedimentograms with shorter start-up period and greater magnitude, regardless of the presence or absence of crust and type of crop sequence. The recently-tilled soil surfaces and those with medium and great roughness, in general, provided hydrograms and sedimentograms with longer start-up period and smaller magnitude, practically regardless of cover and type of crop sequence. The runoff from soil surfaces with complete cover was diminished and erosion eliminated, regardless of tillage and type of crop sequence. For the crop sequence with teosinte, the hydrograms and sedimentograms showed longest start-up periods and smallest magnitudes, followed by the ones with corn+cowpea and pearl millet, which differed little from each other. The replications of the treatments provided values of instantaneous runoff discharges that seemed more similar to one another and were more regularly distributed in time than those for the corresponding instantaneous concentrations of sediment and instantaneous soil loss rates. The obtained data were valuable for a better understanding of the variation commonly observed in the results of water erosion research developed in the field.

O preparo do solo situa-se entre os componentes de seu manejo mais importantes no processo de produção das plantas cultivadas, sendo normalmente usado para criar ambiente favorável à semeadura e germinação das sementes e ao crescimento das plantas. Em adição, ele é o principal responsável pela criação das condições físicas superficiais do solo que, em última análise, determinam a eficácia de redução da erosão e do escoamento superficial dos diversos sistemas de manejo empregados no estabelecimento de uma cultura, em um local. Considerando esses aspectos, realizou-se um estudo de erosão em campo, sob condições de chuva natural, no município de Lages (SC), na região fisiográfica do Planalto Sul-Catarinense, no período de novembro de 2002 a outubro de 2005. O objetivo principal da pesquisa foi quantificar as perdas de água e solo nos ciclos culturais do trigo (Triticum aestivum L.) e da soja (Glycine max L.), usando os sistemas de manejo de solo convencional (aração+duas gradagens), reduzido (escarificação + uma gradagem) e sem preparo (semeadura direta), com vistas à determinação da eficácia de redução da erosão e do escoamento superficial dessas formas de manejo do solo. O experimento foi instalado em um Cambissolo Húmico alumínico léptico, apresentando textura superficial franco-argilo-siltosa e declividade média de 0,102 m m-1. Avaliaram-se características de planta e erosão hídrica em cinco estádios de desenvolvimento das culturas, definidos com base na percentagem de cobertura do solo pelo dossel das plantas. A quantidade total de chuva foi praticamente a mesma (cerca de 650 mm) em ambos os ciclos culturais, porém com alguma diferença na sua distribuição, tendo se concentrado mais no período que vai do intermediário ao final na cultura do trigo e no período inicial na cultura da soja. Este último comportamento se repetiu em relação à erosividade das chuvas, mas com os valores absolutos tendo sido diferentes em cada ciclo cultural (1.545 MJ mm ha-1 h-1 no ciclo do trigo e 2.573 MJ mm ha-1 h-1 no ciclo da soja), refletindo-se nos resultados de perda de água e solo por erosão hídrica. O valor médio anual determinado do índice de erodibilidade do solo (fator K do modelo EUPS ou EUPSR de predição da erosão) foi de 0,018 MJ-1 mm-1 ha-1. As perdas médias anuais de água e solo em geral foram relativamente pequenas em todas as situações estudadas, embora com a da primeira variável sendo maior no ciclo cultural do trigo e a da segunda, maior no ciclo cultural da soja, bem como com ambos os tipos de perda decrescendo na ordem de preparo convencional, preparo reduzido e semeadura direta e com a perda de solo proporcionalmente sendo bem mais reduzida pelo manejo do que a perda de água. Os valores médios provisoriamente determinados do fator C - cobertura e manejo do solo, do modelo EUPS ou EUPSR, para a sucessão cultural trigo-soja, nas condições climáticas da região do estudo, foram iguais a 0,23 no sistema de manejo com preparo convencional do solo, 0,06 no sistema de manejo com preparo reduzido e 0,023 no sistema de manejo semeadura direta.

Tillage is one of the most important components of soil management in the process of crop production, normally used to create a favorable environment for sowing, seed germination and plant development. In addition, it is mainly determinant for the or surface soil physical conditions that will ultimately determine the erosion and the effectiveness of runoff reduction of the various soil management systems used to establish a given crop, in a given place. Considering these aspects, a field study under natural rainfall erosion was conducted in Lages, in the Southern upland region of the State of Santa Catarina, Brazil, between November, 2002, and October, 2005. The main objective of the study was to quantify soil and water losses caused by water-rainfall erosion through wheat (Triticum aestivum, L.) and soybean (Glycine max, L) crop cycles, using conventional (one plowing and two diskings), reduced (one chiseling and one disking), and no tillage (direct seeding), to determine the erosion and effectiveness of runoff reduction of these forms of soil use and management. The experiment was planted on a silt clay loam Inceptisol, with 0.102 m m-1 mean slope steepness. Plant and water-rainfall erosion parameters were evaluated in five crop stages, defined on the basis of percent of soil cover per plant canopy. The total rainfall amount was about the same (approximately 650 mm) in both crop cycles, with some variation in distribution, but with a greater concentration in the period from the middle to the end of the wheat cycle and the initial period of soybean. The rain erosivity pattern was similar, but with clearly different absolute values in each crop cycle (1,545 MJ mm ha-1 h-1 in wheat and 2,573 MJ mm ha-1 h-1 in soybean). The determined mean annual value of the soil erodibility index (factor K in the USLE or RUSLE erosion prediction model) was equal to 0.018 Mg ha h ha-1 MJ-1 mm-1. The mean annual losses of soil and water were generally relatively small in all situations studied, although soil losses were greater in wheat and water losses higher in soybean. Both loss types decreased in the order conventional-, reduced-, and no-tillage. The soil loss was proportionally much more reduced by tillage than by water loss. The provisionally determined mean annual values of the C factor - soil cover and management in USLE or in RUSLE erosion prediction model for the wheat-soybean crop sequence in the experimental climatic conditions were 0.23 when using conventional tillage, 0.06 for reduced tillage, and 0.023 for no-tillage or direct seeding.

A rugosidade superficial do solo é afetada, dentre outros fatores, pelo tipo de preparo, volume de chuva e estabilidade dos agregados estruturais diante da ação destrutiva da água. Em um Inceptisol, num experimento de erosão sob chuva natural realizado há 15 anos, no Sul da região do Planalto Catarinense, Brasil, avaliou-se a rugosidade superficial, a qual foi expressa por meio dos índices: rugosidade (RR), tortuosidade (T) e diferença de elevação limite (LD), no cultivo do milho, em 2003, e no cultivo da aveia, em 2004, em cujos períodos experimentais precipitaram 229 e 350 mm de chuva, respectivamente. Além disso, em 2004, entre os dois cultivos, avaliou-se a estabilidade dos agregados em água, expressa pelo diâmetro médio ponderado (DMP) e diâmetro médio geométrico (DMG) dos agregados. Os tratamentos de sistemas de manejo do solo foram: preparo convencional (PC) com uma aração + duas gradagens; cultivo mínimo (CM) com uma escarificação + uma gradagem, e semeadura direta (SD), ambos cultivados com milho e aveia, além de um tratamento adicional sem cultivo do solo (SC) em preparo convencional com uma aração + duas gradagens. A rugosidade foi avaliada em cinco oportunidades no cultivo do milho e em quatro da aveia, sendo a primeira avaliação imediatamente após o preparo do solo, e as demais, em intervalos sucessivos de 15 dias. A rugosidade inicial do solo foi alta e diminuiu com o aumento do volume das chuvas nos tratamentos SC, PC e CM, enquanto, na SD, a rugosidade foi alta apenas no cultivo da aveia e apresentou variação muito pequena com o aumento da chuva. O SC apresentou a maior redução da rugosidade ao acaso, enquanto a menor redução ocorreu na SD. A rugosidade superficial foi reduzida da condição original, na qual não se retiraram os efeitos da pendente e das marcas do preparo do solo, para a condição ao acaso, na qual esses efeitos foram retirados. A rugosidade superficial ao acaso relacionou-se inversamente com o volume das chuvas naturais. O decaimento máximo da rugosidade ao acaso relacionou-se inversamente com o DMP e com o DMG dos agregados estruturais.

Soil surface roughness is, among other factors, affected by soil tillage, cumulative rainfall and aggregate stability in relation to destructive water action. The soil surface roughness of a soil classified as a Haplumbrept was evaluated in an area where a water erosion experiment under natural rainfall has been carried out over the course of 15 years in the South of the Planalto Catarinense, Santa Catarina State, Brazil. The soil microrelief was characterized by the indices: roughness (RR), tortuosity (T) and limiting elevation difference (LD) and was measured in 2003 in a corn crop, and in 2004 in an oat crop (cumulative rainfall during the experimental periods was 229 and 350 mm, respectively). Moreover, water aggregate stability was evaluated and expressed by the mean weight diameter (DMP) and mean geometric diameter (DMG) of aggregates between the two crops, in 2004. The studied soil tillage system treatments were: plowing plus disking (PC), chisel plow plus disking (CM), and no-tillage (SD), both under corn and oat crops. One additional treatment used as reference consisted of bare soil tillage with plowing plus disking (SC). The surface roughness was evaluated five times under corn and four times under oat. The first evaluation was carried out immediately after soil tilling and the others every other week. The initial values of the RR, T, and LD indices were high and decreased with increasing rainfall on SC, PC AND CM treatments, while in the SD treatment the afore-mentioned indices were only high for oat and varied very little as the rainfall increased. The reduction in the random RR index was the highest in the BS treatment, while the lowest reduction occurred in the SD treatment. The values of all indices under study were reduced in comparison to that of the original microrelief condition, where the slope effects and the soil tillage marks had not been removed, with the condition where they were not considered. The RR, T, and LD indices evaluated in random conditions, were inversely correlated with the natural rainfall volume. The cumulative decay of the random RR index towards the end of the experiment was inversely correlated with the DMP and DMG of the soil structure aggregates.

O preparo do solo influencia a erosão hídrica e, consequentemente, as perdas de cálcio, magnésio e carbono orgânico. Nutrientes e carbono orgânico são transportados na enxurrada superficial, podendo estar predominantemente adsorvidos aos colóides do solo ou solúveis na água, dependendo do sistema de preparo do solo. Este trabalho foi conduzido em um Inceptisol, representativo das terras de altitude de Santa Catarina, sul do Brasil, entre novembro de 1999 e outubro de 2001, sob chuva natural. Os tratamentos de preparo do solo, sem repetição, foram: semeadura direta (SD), preparo mínimo do solo com escarificação + gradagem (PM) e preparo convencional do solo com aração + duas gradagens (PC), com a seqüência dos cultivos de soja (Glycine max), aveia preta (Avena sativa), feijão (Phaseolus vulgaris) e ervilhaca comum (Vicia sativa). Um tratamento de preparo convenvional do solo com aração + duas gradagens na ausência de cultivo (SC) foi também estudado. Os conteúdos de cálcio e magnésio foram determinados na água e nos sedimentos da enxurrada superficial, enquanto o de carbono orgânico foi avaliado somente nos sedimentos. As concentrações de cálcio e magnésio foram maiores nos sedimentos do que na água da enxurrada superficial, enquanto as perdas totais desses elementos foram maiores na água do que nos sedimentos. As maiores concentrações de cálcio e magnésio na água da enxurrada superficial foram observadas sob PC, enquanto nos sedimentos as maiores concentrações ocorreram sob PM. A concentração de carbono orgânico nos sedimentos não diferiu nos tratamentos de preparo do solo, contudo, as perdas totais foram maiores sob PC.

Soil tillage influences water erosion, and consequently, losses of calcium, magnesium and organic carbon in surface runoff. Nutrients and organic carbon are transported by surface runoff in particulate form, adsorbed to soil colloids or soluble in water, depending on the soil tillage system. This study was carried out on an Inceptisol, representative of the Santa Catarina highlands, southern Brazil, between November 1999 and October 2001, under natural rainfall. The soil tillage treatments (no replications) were: no-tillage (NT), minimum soil tillage with chiseling + disking (MT), and conventional soil tillage with plowing + two diskings (CT). The crop cycles sequence was soybean (Glycine max), oats (Avena sativa), beans (Phaseolus vulgaris) and vetch (Vicia sativa). Conventional soil tillage treatment with plowing + two disking in the absence of crops (BS) was also studied. Calcium and magnesium concentrations were determined in both water and sediments of the surface runoff, while organic carbon was measured only in sediments. Calcium and magnesium concentrations were greater in sediments than in surface runoff, while total losses of these elements were greater in surface runoff than in sediments. The greatest calcium and magnesium concentrations in surface runoff were obtained under CT, while in sediments the greatest concentration occurred under MT. Organic carbon concentration in sediments did not differ under the different soil tillage systems, and the greatest total loss was under CT system.

As perdas de nutrientes são influenciadas pelo sistema de manejo do solo. Em geral, as concentrações de nutrientes na enxurrada são maiores nos sistemas conservacionistas de manejo de solo, enquanto as perdas totais de nutrientes são maiores nos sistemas convencionais. Determinaram-se, sob condições de chuva natural, as perdas de NH4+ e NO3- na água e de N mineral no sedimento da enxurrada, nos seguintes sistemas de manejo do solo: semeadura direta com seis anos de cultivo (SD6), semeadura direta com nove anos de cultivo (SD9), uma escarificação + uma gradagem com nove anos de cultivo (E+G9), uma aração + duas gradagens com nove anos de cultivo (A+2G9) e uma aração + duas gradagens sem cultivo por nove anos (SSC9), cultivados no sentido paralelo ao declive, com duas repetições. O experimento foi desenvolvido sobre um Cambissolo Húmico alumínico léptico, com declividade média de 0,102 m m-1, entre 11/1999 e 10/2001. Nos tratamentos com cultivo do solo, estabeleceu-se uma rotação em que foram incluídas as culturas de feijão, ervilhaca, milho e aveia e, em sucessão, as culturas de soja, trigo, soja e trigo. As perdas de solo e água foram maiores no preparo convencional do que nos sistemas conservacionistas de manejo do solo. As concentrações de NH4+ e NO3- na água da enxurrada foram menores no preparo convencional do que nos sistemas conservacionistas de manejo do solo, enquanto, no sedimento da enxurrada, as concentrações de N mineral foram menores nos sistemas conservacionistas de manejo do solo do que no preparo convencional. As perdas totais de NH4+ e NO3- na água e de N no sedimento da enxurrada foram menores nos sistemas conservacionistas de manejo do solo do que no preparo convencional.

Nutrient losses are influenced by the soil tillage system. In general, nutrient concentrations in runoff are higher in soil conservation tillage systems, whereas the total nutrient losses are higher in conventional soil tillage. The NH4+ and NO3- losses in water and mineral nitrogen in runoff sediment were determined under natural rainfall in the following tillage systems: six years of no-tillage (NT6), nine years of no-tillage (NT9), nine years of chisel plow plus disking cultivation (CD9), nine years of plowing plus double disking (PD9) and nine years of plowing plus double disking without crop planting (BS9). The experiment was conducted on an Inceptisol (Haplumbrept) with a mean slope of 0.102 m m-1 from November 1999 to October 2001. In the treatments with soil cultivation a rotation of crops including bean, vetch, maize, and oat was used and, in crop succession, soybean, wheat, soybean, and wheat was adopted. Soil and water losses were higher in the conventional soil tillage than under soil conservation tillage systems. The NH4+ and NO3- concentrations in the runoff water from conventional soil tillage were lower than from soil conservation tillage, while the mineral nitrogen concentration in runoff sediment from the soil conservation was lower than from the conventional tillage treatments. Total NH4+ and NO3- losses through runoff water and nitrogen losses through the sediment were lower in the soil conservation than in the conventional soil tillage system.