Modelagem da perda de fósforo por erosão hídrica

Abstract

Com a crescente preocupação com as perdas de fósforo na água de enxurrada e sedimentos erodidos enriquecidos com P, que podem aumentar o risco de eutrofização dos corpos d´água superficiais, o interesse no uso de modelos que avaliam os impactos do uso do solo, tornou-se importante. O modelo WEPP, tem uma ampla gama de aplicabilidade, uma vez que pode ser usado para simular processos de erosão, escoamento e transporte de elementos orgânicos e químicos. Entretanto, no Brasil, não há casos em que um algoritmo tenha sido associado ao WEPP para modelar o transporte de P. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho de modelos para estimar as perdas de fósforo disponível, no sedimento erodido predito pelo WEPP, em uma pequena bacia hidrográfica. O presente trabalho foi realizado em área localizada no município de Tabapuã, noroeste do Estado de São Paulo. Os dados para alimentar o banco de dados do WEPP basearam-se nos componentes: climático, hidrológico e desenvolvimento vegetal. Os sedimentos erodidos foram classificados em: frações primárias, areia, silte, agregados pequenos e grandes. Com tais frações foi calculada a taxa de enriquecimento por fósforo com o WEPP (WER). Outros dois algoritmos foram utilizados para estimar o fósforo transportado com o sedimento erodido: ln(ER) = 2,682 – 0,278 ln(Sed) e) ln(ER) = 2 - 0,2 ln(Sed). Para a validação das estimativas de P nos sedimentos, utilizaram-se os critérios: o coeficiente de Nash-Sutcliffe (NS), o erro quadrático médio (RMSE), o coeficiente de massa residual (CRM) e o índice de concordância (d). Os modelos testados para estimar as taxas de enriquecimento do sedimento erodido e enxurrada por P são eficientes, quando em uso com as predições do Water Erosion Prediction Project (WEPP). As taxas de enriquecimento obtidas com o WEPP (WER), equação ln(ER) = 2,682 – 0,278 ln(Sed) e ln(ER) = 2 - 0,2 ln(Sed), respectivamente, apresentaram coeficiente de Nash-Sutcliffe (NS) próximo de 1. As perdas de P com o sedimento e enxurrada apresentaram moderado grau de dependência especial (GDE), enquanto que a erosão estimada pelo WEPP apresentou alto GDE. Perdas de fósforo solúvel com a enxurrada acima de 0,02 mg L-1, valor crítico para eutrofização, podem ser obtidas em 81% da área da bacia com uma probabilidade superior a 75%.

With the growing concern over phosphorus losses with the runoff water and eroded sediment enriched with P that can increase the risk of eutrophication of surface water bodies, interest in the use of models that assess the impacts of land use, has if important. The WEPP model has a wide range of applicability, since it can be used to simulate erosion, drainage and transport and organic chemicals. However, in Brazil, there aren’t cases in which an algorithm has been associated with the WEPP to model the transport P. Thus, the objective with this study was to evaluate the performance of mode loss of phosphorus with eroded sediment in agricultural environment to estimate phosphorus losses available in the sediment eroded predicted the WEPP in a small catchment. This work was carried out in an area located in the municipality of Tabapuã, northwest of São Paulo. The sediment losses were estimated with the WEPP model. Two approaches (P-empirical) estimated ER according to an empirical relationship, and the other approach used WER calculated by WEPP (P-WEPP). Models to estimate enrichment rates of the sediment (Sed) and runoff with the Water Erosion Prediction Project (WEPP), WER - WEPP, an equation ln(ER) = 2.682 - 0.278 ln(Sed) and ln(ER) = 2 - 0.2 ln (Sed) present coefficient of Nash-Sutcliffe (NS) next 1.