Spatial Variability of soil along Toposequance in the Workaria Watershed, South Wollo Zone, Ethiopia

Resumo Técnico: Variabilidade Espacial do Solo ao Longo de uma Toposequência na Bacia Hidrográfica de Workaria, Zona de South Wollo, Etiópia

Declaração do Problema
A Bacia Hidrográfica de Workaria, na Zona de South Wollo, Etiópia, enfrenta desafios relacionados à degradação do solo, erosão e declínio da fertilidade, impulsionados pelo terreno acidentado, desflorestação, sobrepastoreio e inundações. Embora o solo seja um recurso dinâmico e heterogêneo essencial para o desenvolvimento sustentável, há informações integradas limitadas sobre a variabilidade espacial dos nutrientes do solo e sua relação com as posições topográficas nesta região específica. Compreender essas variações é crítico para alcançar os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS 2: Fome Zero e ODS 15: Vida Terrestre), mas o planejamento eficaz do uso da terra carece atualmente de dados específicos para cada local.

Metodologia
O estudo empregou uma abordagem sistemática para caracterizar as propriedades do solo e mapear sua distribuição espacial nos 375 hectares da Bacia Hidrográfica de Workaria.

• Design do Estudo: A bacia hidrográfica foi classificada em três posições topográficas distintas: encosta superior (declividade de 30%), encosta média (8–30%) e encosta inferior (0–8%).
• Estratégia de Amostragem: Utilizou-se uma abordagem de amostragem por trado baseada em grade. Trinta e dois pontos de coleta de amostras de solo foram predefinidos usando o ArcGIS com um tamanho de grade de 316 m × 316 m. Em cada ponto de grade, quatro subamostras foram coletadas de uma profundidade de 0–20 cm para criar amostras compostas.
• Descrição do Pedon: Três pedons representativos foram selecionados correspondendo às posições de paisagem superior, média e inferior. Eles foram descritos in situ até uma profundidade de 200 cm (ou até a rocha matriz), com a coleta de amostras de todos os horizontes genéticos identificados.
• Análise Laboratorial: As amostras de solo foram submetidas à análise de propriedades morfológicas, distribuição granulométrica (método do hidrômetro), densidade do solo, pH, condutividade elétrica (CE), carbono orgânico (Walkley-Black), nitrogênio total (Kjeldahl), fósforo disponível (Olsen) e cátions de troca (Ca, Mg, K, Na). A Capacidade de Troca Catiônica (CTC) e a saturação por bases também foram calculadas.
• Classificação e Mapeamento: Os solos foram classificados de acordo com o sistema World Reference Base (WRB). A variabilidade espacial foi analisada utilizando técnicas geoestatísticas (interpolação por Krigagem) no ArcGIS 10.4, seguindo testes de normalidade (Shapiro-Wilk). Uma abordagem de sobreposição ponderada foi utilizada para gerar mapas de gestão específicos para cada local.

Principais Resultados

• Classificação e Distribuição do Solo: Três tipos de solo dominantes foram identificados, fortemente correlacionados com a posição topográfica:
  • Cambisols: Cobriram 55,2% (206,9 ha) da bacia, dominando as posições de encosta superior.
  • Luvisols: Ocuparam 32,4% (121,4 ha), encontrados principalmente em encostas médias.
  • Vertisols: Responderam por 12,3% (46,2 ha), localizados nas áreas inferiores, quase planas.
• Propriedades Físicas: A textura do solo em todas as posições foi predominantemente argilosa a argila pesada. A densidade do solo variou de 0,97 a 1,78 g/cm³.
• Propriedades Químicas:
  • pH: Variou de 5,42 a 7,53, com camadas superficiais variando especificamente de 5,61 a 7,53. A reação do solo foi moderadamente ácida nas encostas superior e média, mas neutra nas encostas inferiores, aumentando geralmente com a profundidade e diminuindo com a declividade da encosta.
  • Carbono Orgânico (CO) e Nitrogênio Total (NT): Os níveis de CO foram geralmente baixos a muito baixos (1,95–3,41%), enquanto o NT variou de médio a alto (0,17–0,29%). Observou-se uma forte correção entre CO e NT.
  • Fósforo Disponível (P disp.): Variou de 4,03 a 9,04 mg/kg, sendo classificado como muito baixo a baixo em toda a bacia.
  • Bases de Troca: O Potássio trocável (K) apresentou alta variabilidade (CV = 61,49%), com níveis baixos tanto de K trocável quanto de Nitrogênio Total encontrados em pequenas áreas (26,7%) na parte norte da bacia. O Cálcio (Ca) e o Magnésio (Mg) foram geralmente de médios a altos.
  • CTC e Saturação por Bases: A CTC foi muito alta (52,2–62,22 cmol(+)/kg), atribuída ao material de origem rico em argila. No entanto, a Porcentagem de Saturação por Bases (PSB) foi baixa (21,14–28,25%), indicando lixiviação significativa de cátions básicos.
• Variabilidade Espacial: A análise geoestatística revelou que o pH, Ca, Mg, CTC e Saturação por Bases foram menos variáveis, enquanto o K foi o mais variável. O P disponível e o CO mostraram dependência espacial moderada.

Significância e Alegações
O artigo alega que os processos de redistribuição de solo impulsionados pela toposequência são os principais controladores das propriedades do solo e do estado de fertilidade na Bacia Hidrográfica de Workaria. O estudo fornece dados de base críticos demonstrando deficiências generalizadas de carbono orgânico do solo e fósforo disponível, que são os fatores mais limitantes para a produção agrícola na área.

Os autores afirmam que os mapas de distribuição espacial gerados e as recomendações de gestão específicas para cada local oferecem uma base científica para:

1. Intervenções Direcionadas: Permitir que agricultores e serviços de extensão apliquem fertilizantes (especificamente P, N e K) e adubos orgânicos com base em déficits de nutrientes específicos, em vez de uma aplicação uniforme.
2. Gestão Sustentável da Terra: Identificar locais vulneráveis, como encostas superiores propensas à erosão, para implementar práticas de conservação.
3. Alinhamento com os ODS: Contribuir diretamente para o ODS 2 (Fome Zero) através da otimização da produtividade agrícola por meio da gestão de nutrientes baseada em evidências, e para o ODS 15 (Vida Terrestre) promovendo a gestão sustentável dos ecossistemas terrestres e a restauração do solo.

O estudo conclui que, embora a textura do solo seja relativamente uniforme, o estado de fertilidade varia significativamente com a posição na paisagem, necessitando de estratégias de gestão diferenciadas para garantir a segurança alimentar e a sustentabilidade ambiental na região.