Gully erosion in winter crops: a case study from Bragança area, NE Portugal

This text is an adapted and extended version of a poster presentation, quoted below, and was also the subject of a lecture prepared for SPinSMEDE 2008 edition. Discussion of this case study, although a very important part of the lecture, is not included in this text. Quotation is: Figueiredo, T. de, Poesen, J., Vandekerckhove, L., Oostwoud-Wijdenes, D., Araújo, J. 2000. Contribution of ephemeral gullies to erosion on cultivated areas: field measurements in four small catchments in Bragança, NE Portugal. Poster presented to International Symposium on Gully Erosion under Global Change, Catholic University of Leuven, Belgium, April 16-19, 2000 (book of abstracts)

The Mediterranean soils: a quick overview

A quick overview on Mediterranean soils (types, characteristics, formation factors and processes), oriented to post-graduation students on the topic of soil protection in Mediterranean environment

Influence de la pierrosité superficielle sur l’érosion d’un sol franc-limoneux: résultats d’une experimentation de simulation

Le rôle de la pierrosité sur la perte de sol a été object de plusieurs travaux dans les dernières années. L‘échelle d’approche à l’étude de l’influence de la pierrosité sur la perte de sol et, d’autre part, les caractéristiques des éléments grossiers, conditionnent cette influence, aspects pourtant normalement négligés dans le domaine de la modélisation de la perte de sol. Une expénmentation, à petite échelle, de simulation sous pluie naturelle a été mise-en-oeuvre, envisageant tester l’effet des caractéristiques des Cléments grossiers sur les aspects de la dynamique de l’eau et du sol concernant le processus de l’érosion (ruissellement et infiltration, érosion en nappe et le splash).. \ Quarente quatre caisses métalliques à fond perforé, contenant une épaisseur de 3,5 cm d’un sol franc-limoneux (terre fine), ont été exposées à 5 périodes de pluies naturelles, totalisant 240 mm. Pour simuler les Cléments grossiers, soit des carreaux céramiques ont été coupés régulièrement (forme rectangulaire et tailles de ,gavillons, cailloux et pierres), soit des anneaux plastiques ont été remplis de paraffine mélangée de morceaux de plomb pour assurer une densité comparable (forme circulaire et taille de gravillons et cailloux). Les onze modalités testées, avec quatre répétitions chacune, ont compris les deux formes et les trois tailles mentionnées, trois positions (reposant sur le sol et entérrés, à moitié ou complétement), et quatre pourcentages de couverture (O, 15,30 et ÏO% de la surface des caisses). En plus, une modalité supplémentaire avec du sable a été testée. Les caisses ont été soumises à une ”presque” saturation permanente, une pente de 10% étant imposée. Le ruissellement et la perte de sol à extremité inférieure des caisses, l’infiltration, et le splash capturé sur une planche métallique placé à côté des caisses, ont été mesurés au bout de chacune des cinq périodes de pluies tombées au cours de l’expérimentation. Celle-ci s’est installée à côté d’une station météorologique, à Bragança, Portugal. Les résultats obtenus montrent que la perte de sol dans ces conditions est de 420 kg ha-l (sol nu). La corrélation négative entre % de couverture et perte de sol s’affaiblie tout au long de l’experience, ce qui confirme l’effet de la crôute superficielle qui s’est dévelloppée par action des pluies, visuellement bien évidente, dont l’influence est d’autant plus marquée que la couverture par Cléments grossiers est moindre. Cette crôute réduit le détachement de particules terreuses, mécanisme qui semble controller la perte de sol. Le splash atteint les 700 kg ha-1 (sol nu) et est aussi corrélationé négativement avec le 9% de couverture. L‘infiltration est, pour toutes les modalités, assez élevée et vane positivement avec le % de couverture mais de façon très peu expressive. Le ruissellement diminue avec l’accroît de la couverture. Les effets de Ia taille des éléments grossiers et de leur forme, ont été testées pour 30% de couverture pierreuse. Ces effets ne sont significatifs que sur les mesures d’infiltration et comparant gravillons et cailloux

Erosividade das precipitações e erosão hídrica dos solos: exercícios de estimativa face a cenários de alteração climática

Accelerated soil erosion is a problem affecting large areas worldwide, with severe consequences to natural resources quality, namely soil and water, as well as to the sustainability of soil and water dependent productive systems, such as the agrarian ones. Water erosion results primarily from precipitation water drops hitting surface ground, the susceptibility of which largely depends on vegetation cover. Rainfall erosivity assessment requires detailed pluviometric data to compute indexes which normally incorporate rainfall intensity and/or kinetic energy, estimated for rain periods selected according to certain rainfall amount, intensity and duration thresholds. Changes in vegetation cover along the year, crossed with the temporal distribution of rainfall erosivity, highlights those periods of higher soil loss risk, assessed also in frequency terms. Under climate change, extreme rainfalls are expected to increase in magnitude and frequency. Therefore, climate change scenarios apparently correspond to an increase in erosion risk, either due to higher rainfall erosivity, or to lower vegetation cover (as a consequence of longer droughts). In this paper a set of estimation exercises is carried out, based on Portuguese case study data, input in erosion models, whose results, stated in terms of erosion risk change, are discussed. Analysis and discussion of these results may contribute to better understand changes on erosion processes and soil loss rates in a climate change context. As well, they may allow better strategy design and technology application for soil and water conservation. A erosão acelerada dos solos é problema que afecta vastas áreas do globo, com graves consequências para a qualidade dos recursos naturais solo e água e para a sustentabilidade dos sistemas produtivos agrários que deles dependem. A erosão hídrica resulta da acção das precipitações sobre a superfície do terreno, cuja susceptibilidade àquela acção é muito condicionada pela cobertura vegetal do solo. A avaliação da erosividade das precipitações exige informação pluviométrica detalhada e passa pelo cálculo de índices que, em regra, integram a intensidade e a energia cinética estimada em períodos de chuva seleccionados de acordo com limiares de duração, quantidade e intensidade. O padrão de evolução da cobertura vegetal ao longo do ano, quando cruzado com a distribuição temporal da erosividade das precipitações, permite identificar períodos de maior risco de erosão hídrica dos solos, assim avaliável não apenas quantitativamente mas também em termos de frequência. Num contexto de alteração climática, o sentido genérico da mudança quanto às precipitações aponta para uma exacerbação dos fenómenos extremos em magnitude e em frequência. Deste modo, os cenários desenháveis têm, aparentemente, consequências no risco de erosão dos solos, seja pelo lado da erosividade (expectavelmente maior), seja pelo da cobertura vegetal dos solos (expectavelmente menor face à ocorrência de períodos mais persistentes de seca). Este trabalho reúne um conjunto de reflexões em torno da problemática enunciada, consequentes dos exercícios de estimativa que se apresentam. Estes referem-se às alterações no risco de erosão face aos cenários de mudança no regime pluviométrico e tomam por base exemplos portugueses, aplicando modelos conhecidos de estimativa da erosão hídrica e seus factores. Entende-se que os resultados destes exercícios podem contribuir para melhor compreender a evolução dos processos erosivos em contexto de mudança CRA 2008 climática, bem como melhor delinear estratégias e aplicar tecnologias de conservação do solo e da água

Carbono nos solos do Parque Natural de Montesinho, NE Portugal: armazenamento e estabilidade estimados com base cartográfica

O Parque Natural de Montesinho (PNM), NE de Portugal, é uma área protegida de 75 mil ha, reconhecida pelos seus valores naturais. Nestes incluem-se espécies, comunidades e ecossistemas, e paisagens classificadas pelo seu elevado valor, objecto de acções de conservação e gestão. Acrescem a estes valores as funções e serviços ecossistémicos que este território pode realizar, entre as quais se encontra o contributo para o sequestro de Carbono, aspecto importante no quadro do controlo dos níveis de gases de efeito de estufa na atmosfera. Estes serviços acrescentam valor ao território e responsabilidade na sua gestão, designadamente no plano das alterações no uso do solo. O armazenamento de Carbono nos ecossistemas destas regiões é fortemente dependente do solo. A dinâmica dos processos de decomposição dos resíduos orgânicos, as intervenções no uso do solo que contribuem para os acelerar, os episódios de fogo, mostram que às avaliações do armazenamento de Carbono é forçoso acoplar sua estabilidade nos ecosistemas, questão muito importante também no quadro de outras dinâmicas decorrentes de cenários de alteração climática plausíveis. Com o propósito de contribuir para melhor conhecer o papel dos solos do PNM no armazenamento de Carbono e sua estabilidade nesta área protegida, tomaram-se os elementos constantes da Carta de Solos do NE de Portugal, no tracto correspondente ao Parque. O tratamento dessa informação diz respeito ao Carbono e ao Azoto de 14 Perfis-tipo representativos das unidades-solo identificados no PNM. Justificadamente discutidos, tomaram-se como indicadores o conteúdo em C de 0-30 cm para o armazenamento e a Razão C/N para a sua estabilidade. Foi avaliada a expressão e analisada a distribuição espacial destes indicadores a partir da Carta de Solos do PNM. Os Leptossolos e os Cambissolos são as Unidades Solo mais representadas, ocupando 75,6 e 19,7% da área do PNM, respectivamente. Seguem-se os Luvissolos e Alissolos que no conjunto representam 2,5% da área total. Os Cambissolos são os que armazenam mais carbono por unidade de área (12,9 kg m-2), seguidos dos Leptossolos (8,9 kg m-2), registando-se os valores mais baixos nos Alissolos (3,3 kg m-2). O armazenamento de Carbono é superior nas zonas mais altas, frias e húmidas registando-se acréscimos significativos no armazenamento quando a temperatura média anual desce de 12 para 10ºC e a precipitação ultrapassa os 1000 mm. A Litologia do Material Originário dos solos também se reflecte no armazenamento de Carbono observando-se os maiores valores nas áreas de granito (24,6 kg m-2) e os menores nas áreas de depósitos sedimentares (2,7 kg m-2). De um modo geral, a estabilidade do Carbono no sistema acompanha o padrão referido para o armazenamento

Effects of site preparation on physical and chemical properties as indicators of forest soil quality

Soil quality evaluation is an important tool to observe the sustainability of soil management practices. Therefore, an evaluation methodology was applied to seven sets of site preparation operations for forest stand installation (treatments), in order to assess their impacts on soil quality parameters. Treatments considered were (ranked from lowest to highest tillage intensity): (1) Original soil control (no intervention on the original abandoned field) (TSMO); (2) No subsoiling, no ploughing, plantation with hole digger (SMPC); (3) Subsoiling over the whole area, with covering shovel; (RCAV); (4) No subsoiling, contour bunds shaped by two plough passes (SRVC); (5) Subsoiling in future plantation rows, contour bunds shaped by two plough passes (RLVC); (6) Subsoiling over the whole area, contour bunds shaped by two plough passes (RCVC); (7) Subsoiling over the whole area, contour ploughing over the whole area (RCLC). These were applied in an experimental site near Macedo de Cavaleiros, NE Portugal, covering 1125 m2 each, further planted with a mixed stand (Douglas fir, Pseudotsuga menziesii, and Chestnut, Castanea sativa). In each one of the treatments, 6 soil profiles were observed and sampled in the plantation row of the newly installed forest stand. Soil quality evaluation was done taking into account soil morphology features, soil analyses results at 0-20, 20-40 and 40-60 cm depth, and enrichment ratios of soil parameters computed with data of actual and undisturbed conditions. The treatments SRVC, RLVC and RCLC showed the highest depth with an increasing of 20 to 40 cm when compared with the original situation. Also the same treatments presented the highest values of carbon and nitrogen in the layer 20-40 cm, but the lowest in the surface soil layer. Generally, no significant differences were found among treatments in what concerns exchangeable bases and acidity, cation exchange capacity, base saturation and pH values. The amounts of finer particles tend to increase with tillage intensity and, on the contrary, the opposite trend was found for bulk density. For the studied conditions, the SRVC and RLVC treatments seem to be the most adequate set of site preparation operations for new plantations of forest stands.A avaliação da qualidade do solo constitui uma importante ferramenta para observação da sustentabilidade das práticas de manejo do solo. Nesse sentido, aplicou-se uma metodologia de avaliação a sete modalidades de preparação do terreno (tratamentos) com diferentes intensidades (ligeira, intermédia e intensiva), para observação dos impactes sobre parâmetros qualitativos do solo. Os tratamentos considerados foram: (1) testemunha, sem mobilização (TSMO); (2) plantação à cova, com broca rotativa (SMPC); (3) ripagem contínua, seguida de lavoura localizada com riper equipado com aivequilhos (RCAV); (4) sem ripagem e armação do terreno em vala e cômoro (SRVC); (5) ripagem localizada e armação do terreno em vala e cômoro (RLVC); (6) ripagem contínua e armação do terreno em vala e cômoro (RCVC); (7) ripagem contínua seguida de lavoura contínua (RCLC). Em cada tratamento com armação do terreno em vala e cômoro (SRVC, RLVC, RCVC), foram observados 12 perfis do solo (4 na linha de plantação, 4 na entre linha, 4 no cômoro). Nos restantes tratamentos, dada a homogeneidade das parcelas, foram observados 4 perfis por tratamento. A avaliação da qualidade do solo foi realizada com base nas características morfológicas dos perfis de solos por observação no campo e nos resultados analíticos de amostras de solo colhidas nos mesmos, nas profundidades 0-20; 20-40 e 40-60 cm. Os tratamentos SRVC, RLVC e RCLC apresentam espessura efectiva mais elevada tendo havido um acréscimo entre 30 a 40 cm relativamente à situação original. Igualmente apresentam os maiores teores de carbono e azoto totais na camada 20-40 cm e os menores na camada mineral superficial. De um modo geral, não ocorrem diferenças significativas entre tratamentos para as bases de troca, capacidade de troca catiónica, acidez de troca e grau de saturação em bases, bem como nos valores de pH. A percentagem das partículas de granulometria mais fina tende a aumentar com a intensidade de mobilização do solo, verificando-se comportamento inverso para a massa volúmica e resistência do solo à penetração. Nas condições do estudo, os tratamentos SRVC e RLVC mostraram ser as técnicas de preparação do terreno mais sustentáveis na instalação de povoamentos florestais.La evaluación de la calidad del suelo es una herramienta importante para observar la sostenibilidad de las prácticas de manejo del suelo. En este sentido, se aplicó una metodología de evaluación de siete métodos de preparación de la tierra (tratamientos) con diferentes intensidades (leve, intermedio y intensivo), para observar los impactos sobre los parámetros cualitativos del suelo. Se consideraron los tratamientos: (1) control, sin labranza (TSMO); (2) plantación de la fosa, taladro rotativo (SMPC); (3) subsolado en toda la zona (RCAV); (4) sin subsolado seguido de zanja y montículo (SRVC); (5) subsolado en la zona de zanja y montículo (RLVC); (6) subsolado en toda la zona seguido de zanja y montículo (RCVC); (7) subsolado en toda la zona seguido por labranza continuo (RCLC). En cada tratamiento con zanja y montículo (SRVC, RLVC, RCVC) se observaron 12 perfiles de suelos (4 en la línea de siembra, 4 entre la línea, 4 en el montículo). En los otros tratamientos, dada la homogeneidad de las parcelas se observó en 4 perfiles por tratamiento. Evaluación de la calidad del suelo se basa en las características morfológicas de observación mediante perfiles de suelo en el campo y los resultados analíticos de las muestras de suelo tomadas en ellas, en las profundidades 0-20; 20-40 y 40-60 cm. Los tratamientos SRVC RLVC y RCLC tienen mayor espesor efectivo de haber sido aumentado de 30 a 40 cm en comparación con la situación original. También tienen el más alto contenido de carbono y nitrógeno total en la capa de 20-40 cm y más pequeños en la capa mineral superficie. En general, no hay diferencias significativas entre tratamientos para el intercambio de bases, capacidad de intercambio catiónico, acidez de cambio y el grado de saturación de bases, así como los valores de pH. El porcentaje de partículas de tamaño de partícula más fino tiende a aumentar con la intensidad de la labranza, verificando el comportamiento opuesto a la resistencia a la penetración densidad y el suelo. Bajo las condiciones del estudio, los tratamientos SRVC y RLVC mostraron ser las técnicas de preparación de suelo más sostenible en la instalación de los rodales.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Carbon in soils of Montesinho Natural Park, Northeast Portugal: preliminary map-based estimate of its storage and stability

The Montesinho Natural Park, NE Portugal, is a protected area of 75000 hectares, well known for its natural values. In addition, it provides important ecosystem services, as the contribution to carbon sequestration. The paper aims at contributing to better understand the role of soils in carbon storage and its stability in the Montesinho Natural Park. The Soil Map of NE Portugal was the main information source used in the study specifically that regarding carbon and nitrogen of 14 soil profiles, representing the soil units identified as dominant in Montesinho Natural Park area. Carbon content in 0-30 cm depth was taken as indicator of carbon storage and the corresponding C/N ratio an indicator of its stability. Leptosols and Cambisols are the most represented soil units, occupying 76 and 20% of the Montesinho Natural Park area, respectively. Luvisols and Alisols together represent 2.5% of total area. Cambisols are the ones that store more carbon per unit area (7.2 kg m-2), followed by Leptosols (5.5 kg m-2), Alisols recording the lowest values (2.2 kg m-2). The carbon storage is higher in the higher altitude areas, cold and wet, soils having expressively higher carbon storage where the average annual temperature drops from 12 to 10 ºC and rainfall exceeds 1000 mm. In general, carbon stability in soils follows a similar pattern to carbon storage

Effects of surface rock fragment characteristics on interrill runoff and erosion of a silty loam soil

The role played by rock fragments in water erosion has received much attention in recent years. Knowledge of the effects of rock fragment characteristics on interrill erosion is incomplete. Hence, in order to investigate these effects on a small scale, a simulation experiment was conducted in Bragança, Northeast Portugal. The experimental setup consisted of 48 bottom perforated rectangular metal boxes (612 cm2), placed at a 10% slope, filled with 3.5 cm of a sieved silty loam soil over 2 cm of sand, covered by simulated rock fragments and maintained at near saturation. Twelve treatments, four replicates each, were exposed to 240 mm natural rainfall, comprising selected combinations of rock fragments size (small, medium—gravel range, and large—stone range), shape (rectangular and circular), position (surface, half-embedded and embedded) and cover percentage (17, 30 and 66%), and bare soil. Infiltration depth, runoff depth, washed and splashed sediment were repeatedly measured in appropriate collection devices. For bare soil, total wash and total splash were equivalent to 42.2 g m−2 and 70.6 g m−2, respectively. Infiltration and runoff represented 52% and 13% of total rainfall, respectively. Wash has a negative exponential relationship with rock fragment cover (RC). The regression coefficient varies negatively with cumulative precipitation, decreasing significantly after a surface seal is formed (at about 80 mm cumulative precipitation). The relationship between splash and RC, linear and negative, varies with time, too. Correlation with RC is positive for infiltration depth and negative for runoff depth, both reflecting the seal development with time. The effects of rock fragments size, position and form were tested for 30% RC. Size has a positive effect on runoff depth, wash and splash, and a negative effect on infiltration depth. The effect of rock fragment size on infiltration, runoff and erosion is more pronounced than that of position. The effect of shape was less significant than that of size and position.MEDALUS - ENV4-CT95-011

Soil conservation measures: classification and description

Before going into the detail of Soil Conservation Measures, some preliminary questions must be considered, for sake of clarity either in formal terms or in the substantial ones, which, actually, justify the extent and in-depth approach to such topic

Perda de solo em parcelas de olival biológico na Terra Quente Transmontana (NE Portugal): primeiros resultados

É escassa a experimentação em erosão em olival, comparando técnicas de controlo da vegetação herbácea, em sequeiro ou regadio, questão relevante na Terra Quente Transmontana (TQT), onde o olival é cultura de referência e ocupa dominantemente terrenos declivosos. Neste trabalho são apresentados e discutidos os primeiros resultados de perda de solo em parcelas de erosão instaladas num ensaio de rega deficitária em olival biológico da TQT, NE Portugal. Os tratamentos comparados em parcelas de 300 m2, (duas por tratamento) foram: olival convencional mobilizado e olival biológico não mobilizado e com cobertura herbácea adventícia, com dotação de rega máxima (“bem regado”) e mínima (rega deficitária). Os resultados correspondem a solo perdido e a resíduos orgânicos exportados no primeiro período de monitorização (2 colheitas), de Março a Setembro de 2014 (6 meses). Confirmou-se a grande eficácia do enrelvamento do olival biológico da TQT no controlo da erosão, quando comparado com olival convencional (este com perda de solo 3,5 vezes superior). O efeito da dotação de rega na resposta erosiva do olival biológico foi virtualmente nulo. O ensaio deverá ser prosseguido dada a pequena amostra de dados de precipitação registada.info:eu-repo/semantics/publishedVersio