Land-use change effect on the hydro-dynamic characteristics of soil in the Brazilian semi-arid region

Abstract

The search for better living conditions has led the residents of the Brazilian semi-arid region to plant forage crops, leading to a gradual decrease in the native vegetation (Caatinga) of this region. The effects caused by the replacement of Caatinga with palm, for example, have been little studied, especially with regard to the physical and hydraulic properties of the soil. The objective of this study was to compare the physical-hydraulic characteristics of a litholic neosol in two areas having different vegetation cover: one area cultivated with forage palm (O. ficus-indica) and the other covered by native Caatinga. Differences in soil structure, especially in porosity, between the natural and cultivated soils were observed to control the hydrodynamic processes, resulting in changes in water retention curves and hydraulic conductivity. Natural soil presents low values of hydraulic conductivity when compared to those of cultivated soil. This increase is probably due to soil management required for forage palm cultivation. The natural soil structure, characterized by relatively low saturated hydraulic conductivity values, presents an infiltrability that favors surface runoff. Human activities in the study area have promoted changes in the soil’s physical attributes, decreasing density and increasing porosity. Consequently, there is an increase in water infiltration into the soil and a reduction of runoff in cultivated areas, confirming results obtained in previous studies. A busca por melhores condições de vida tem levado os moradores da região semiárida brasileira a optarem por plantar culturas forrageiras, provocando a diminuição gradativa da vegetação nativa (Caatinga) desta região. A substituição da Caatinga pela palma, por exemplo, tem efeito pouco estudado, sobretudo no tocante as propriedades físico-hídricas do solo. O objetivo deste estudo foi comparar as características físico-hídricas de um Neossolo Litólico em duas áreas com diferentes condições de cobertura vegetal: uma cultivada com Palma forrageira (O. ficus-indica) e a outra com Caatinga. Observou-se que as diferenças na estrutura do solo, especialmente na porosidade, entre o solo natural e cultivado, controlam os processos hidrodinâmicos, resultando em alterações nas curvas de retenção de água no solo e de condutividade hidráulica. O solo natural apresentou uma baixa condutividade hidráulica, quando comparada a determinada para o solo cultivado. Esse aumento deve-se provavelmente ao manejo do solo, necessários para o cultivo da palma forrageira. A estrutura do solo natural, caracterizada por valores relativamente baixos de condutividade hidráulica saturada, apresentam uma infiltrabilidade que favorece o escoamento superficial. A antropização do solo na área em estudo promoveu alterações nos atributos físicos dos solos, diminuindo a densidade e aumentando a porosidade. Consequentemente há o aumento da infiltração de água no solo e a redução do escoamento superficial no solo cultivado, corroborando com resultados obtidos em estudos anteriores.