Relations between soil surface roughness, tortuosity, tillage treatments, rainfall intensity and soil and water losses from a red yellow latosol

Abstract

The soil surface roughness increases water retention and infiltration, reduces the runoff volume and speed and influences soil losses by water erosion. Similarly to other parameters, soil roughness is affected by the tillage system and rainfall volume. Based on these assumptions, the main purpose of this study was to evaluate the effect of tillage treatments on soil surface roughness (RR) and tortuosity (T) and to investigate the relationship with soil and water losses in a series of simulated rainfall events. The field study was carried out at the experimental station of EMBRAPA Southeastern Cattle Research Center in São Carlos (Fazenda Canchim), in São Paulo State, Brazil. Experimental plots of 33 m² were treated with two tillage practices in three replications, consisting of: untilled (no-tillage) soil (NTS) and conventionally tilled (plowing plus double disking) soil (CTS). Three successive simulated rain tests were applied in 24 h intervals. The three tests consisted of a first rain of 30 mm/h, a second of 30 mm/h and a third rain of 70 mm/h. Immediately after tilling and each rain simulation test, the surface roughness was measured, using a laser profile meter. The tillage treatments induced significant changes in soil surface roughness and tortuosity, demonstrating the importance of the tillage system for the physical surface conditions, favoring water retention and infiltration in the soil. The increase in surface roughness by the tillage treatments was considerably greater than its reduction by rain action. The surface roughness and tortuosity had more influence on the soil volume lost by surface runoff than in the conventional treatment. Possibly, other variables influenced soil and water losses from the no-tillage treatments, e.g., soil type, declivity, slope length, among others not analyzed in this study.A rugosidade superficial do solo aumenta a retenção e a infiltração de água no solo, reduz o volume e a velocidade do escoamento superficial e, dessa forma, influencia as perdas de solo por erosão hídrica. Entre outros, a rugosidade é alterada pelo método de preparo e pelo volume da chuva. Considerando essas premissas, realizou-se o presente trabalho com os objetivos de avaliar as modificações na rugosidade superficial (RR) e tortuosidade (T) do solo pelo método de preparo e investigar as relações com as perdas de solo e água ao longo de eventos de chuva simulada. O estudo foi conduzido em campo, na área experimental da Embrapa Pecuária Sudeste (Fazenda Canchim), no município de São Carlos/SP, em parcelas experimentais de 33 m², com dois tratamentos e três repetições. Os tratamentos utilizados foram: parcelas com solo sem preparo (NTS) e parcelas com preparo convencional (CTS) (aração+ duas gradagens). Foram realizadas três aplicações sucessivas de chuvas simuladas, com intervalos de 24 h entre elas, com as seguintes intensidades: primeira chuva com 30 mm/h, segunda chuva com 30 mm/h e terceira chuva com 70 mm/h. Imediatamente depois do preparo e após cada evento de chuva, foram feitas leituras de rugosidade da superfície do solo por meio de um rugosímetro a laser. Os tratamentos resultaram em alterações significativas tanto no índice de rugosidade como no de tortuosidade, demonstrando a importância do preparo do solo sobre as condições físicas de superfície, favoráveis à retenção e infiltração de água no solo. O aumento na rugosidade induzida pelo preparo foi bem maior do que a sua diminuição pela ação da chuva. A rugosidade e a tortuosidade influenciaram mais os volumes de água escoados superficialmente do que a perda de solo em CTS. Possivelmente, em solo sem preparo existem outras variáveis, como tipo de solo, declividade do terreno, comprimento da rampa, entre outras não analisadas neste estudo, que, juntamente com os índices RR e T, influenciam as perdas de água e solo.