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Numerical analysis of the impact of charcoal production on soil hydrological behavior, runoff response and erosion susceptibility
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Resumo
O impacto do processo de produção de carvão nas propriedades hidráulicas, a resposta ao deflúvio e a suscetibilidade do solo à erosão foram estudados em experimentos de campo e de simulação. Amostras indeformadas e compostas de 12 locais aleatoriamente selecionados dentro do reservatório de Kotokosu foram coletadas na camada de 0-10 cm no solo sob carvão (CSS) e no solo adjacente (AFS). Essas amostras foram usadas para determinar a condutividade hidráuli7ca saturada (Ksat), densidade do solo, porosidade total, textura e cor do solo. A infiltração, o albedo de superfície e a temperatura de superfície do solo também foram medidos no CSS e AFS. Os parâmetros medidos foram usados como entrada nos experimentos de simulação de deflúvio em uma parcela uniforme (5 % de declividade) de 25 x 25 m, com grides de 10 cm de resolução. Altas, moderadas e baixas intensidades de chuva, típicas da bacia em estudo, foram aplicadas em cinco diferentes combinações de Ksat, que poderiam ser esperadas nessa paisagem. Os resultados mostraram que as características do fluxo do solo sob carvão aumentaram significativamente (p < 0,01) em 88 %. A infiltração foi aumentada e o volume de deflúvio reduzido significativamente. Houve redução no deflúvio em torno de 37 e 18 %, e o coeficiente de deflúvio variou de 0,47-0,75 e 0,04 a 0,39 para a simulação de chuvas de alta (200 mm h-1) e moderada (100 mm h-1) intensidades nas condições CSS e AFS, respectivamente. Outros impactos em potencial da produção de carvão na bacia hidrológica foram observados. Espera-se que, com os resultados aqui apresentados, além dos determinados na bacia, quando disponíveis, haja uma compreensão melhor das respostas hidrológicas do ecossistema de fabricação indiscriminada de carvão e de outras atividades relacionadas nessa região.
Abstract
The impact of charcoal production on soil hydraulic properties, runoff response and erosion susceptibility were studied in both field and simulation experiments. Core and composite samples, from 12 randomly selected sites within the catchment of Kotokosu were taken from the 0-10 cm layer of a charcoal site soil (CSS) and adjacent field soils (AFS). These samples were used to determine saturated hydraulic conductivity (Ksat), bulk density, total porosity, soil texture and color. Infiltration, surface albedo and soil surface temperature were also measured in both CSS and AFS. Measured properties were used as entries in a rainfall runoff simulation experiment on a smooth (5 % slope) plot of 25 x 25 m grids with 10 cm resolutions. Typical rainfall intensities of the study watershed (high, moderate and low) were applied to five different combinations of Ks distributions that could be expected in this landscape. The results showed significantly (p < 0.01) higher flow characteristics of the soil under charcoal kilns (increase of 88 %). Infiltration was enhanced and runoff volume reduced significantly. The results showed runoff reduction of about 37 and 18 %, and runoff coefficient ranging from 0.47-0.75 and 0.04-0.39 or simulation based on high (200 mm h-1) and moderate (100 mm h-1) rainfall events over the CSS and AFS areas, respectively. Other potential impacts of charcoal production on watershed hydrology were described. The results presented, together with watershed measurements, when available, are expected to enhance understanding of the hydrological responses of ecosystems to indiscriminate charcoal production and related activities in this region.
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AJAYI, A. et al.Numerical analysis of the impact of charcoal production on soil hydrological behavior, runoff response and erosion susceptibility. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, MG, v. 33, n.1, p. 137-145, Jan./Feb. 2009. DOI: 10.1590/S0100-06832009000100015.
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