Estimates of soil vulnerability to water erosion in the Rio das Mortes hydrographic basin, Brazil
Abstract
Water erosion is one of the major causes of soil degradation, causing soil losses higher than natural replacement rates. The spatial distribution of the average annual land loss in the Rio das Mortes MG Brazil, hydrographic basin is estimated, whilst the most susceptible areas to water erosion are identified to manage the region´s natural resources. The Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE) model within the SIG environment was applied. Rain erosion factor, based on a multivariate geographic model developed for Brazil, was obtained; soil coverage and management factor were retrieved from the Brazil soil usage map; the soil erosion factor was obtained by the soil map of Minas Gerais; the topographic factor was determined by the digital elevation model. Maps of factors were determined by map algebra which produced the map of soil vulnerability to water erosion. Further, 45.20% of soils of the hydrographic basin under analysis featured ‘slight’ vulnerability to water erosion. However, 50.28% of the basin area showed a loss of soil which was greater than 10 t ha-1 year-1. The above revealed areas highly susceptible to water erosion and evidenced the need for implementation of improvements in soil management and conservation practices.References
AQUINO, D. N. et al. A aplicação da USLE e SIG na estimativa da perda de solos em uma microbacia hidrográfica do semiárido do estado do Ceará. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA, 36., 2007, Bonito. Anais [...] Mato Grosso do Sul: CONBEA, 2007.
AQUINO, R.; SILVA, M. L. N.; FREITAS, D. A. F.; CURI, N.; MELLO, C. R.; AVANZI, J. C. Spatial variability of the rainfall erosivity in southern region of Minas Gerais state, Brazil. Ciência e Agrotecnologia, v. 36, n. 5, p. 533-542, 2012. http://dx.doi.org/10.1590/S1413-70542012000500006.
AVANZI, J. C.; SILVA, M. L. N. S.; CURI, N.; NORTON, L. D.; BESKOW, S.; MARTINS, S. G. Spatial distribution of water erosion risk in a watershed with eucalyptus and Atlantic forest. Ciência e Agrotecnologia, v. 37, n. 5, p. 427-434, 2013. http://dx.doi. org/10.1590/S1413-70542013000500006.
BARBOSA, A. F.; OLIVEIRA, E. F.; MIOTO, C. L.; PARANHOS FILHO, A. C. Aplicação da Equação Universal de Perda do Solo (USLE) em Softwares Livres e Gratuitos. Anuário do Instituto de Geociências – UFRJ, v. 38, p. 170-179, 2015.
BENCHETTOUTH, A.; KOURI, A.; JEBARI, S. Spatial estimation of soil erosion risk using RUSLE/GIS techniques and practices conservation suggested for reducing soil erosion in Wadi Mina watershed (northwest, Algeria). Arabian Journal of Geosciences, v. 10, 2017. https://doi.org/10.1007/s12517-017-2875-6.
BERTOL, I.; COGO, N. P.; SCHICK, J.; GUDAGNIN, J. C.; AMARAL, A. J. Aspectos financeiros relacionados às perdas de nutrientes por erosão hídrica em diferentes sistemas de manejo do solo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 31, n. 1, p. 133-142, 2007. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-06832007000100014.
BERTONI, J.; LOMBARDI NETO, F. Conservação do Solo. 9.ed. São Paulo: Ícone, 2014. 355p.
BESKOW, S.; MELLO, C. R.; NORTON, L. D.; CURI, N.; VIOLA, M. R.; AVANZI, J. C. Soil erosion prediction in the Grande River Basin, Brazil using distributed modeling. Catena, v. 79, n. 1, p. 49-59, 2009. https://doi.org/10.1016/j.catena.2009.05.010.
BORGES, K. M. R.; JÚNIOR, O. A. C.; MARTINS, E. S.; GOMES, R. A. T.; GUIMARÃES, R. F. Vulnerabilidade natural: a perda de solo da bacia do rio Carinhanha (MG/BA) usando uma abordagem qualitativa da equação universal de perda de solos. GEOgraphia, v. 14, n. 27, 2012. https://doi.org/10.22409/GEOgraphia2012.v14i27.a13636.
CASTRO, W. J.; LEMKE-DE-CASTRO, M. L.; LIMA, J. O.; OLIVEIRA, L. F. C.; RODRIGUES, C. FIGUEIREDO, C. C. Erodibilidade de Solos do Cerrado Goiano. Revista em Agronegócio e Meio Ambiente, v. 4, n. 2, p. 305-320, 2011.
CERDAN, O.; GOVERS, G.; BISSONNAIS, Y.; OOST, K. VAN; POESEN, J.; SABY, N.; GOBIN, A.; VACCA, A.; QUINTON, J.; AUERSWALD, K.; KLIK, A.; KWAAD, F. J. P. M.; RACLOT, D.; IONITA, I.; REJMAN, J.; ROUSSEVA, S.; MUXART, T.; ROXO, M. J.; DOSTAL T. Rates and spatial variations of soil erosion in Europe: A study based on erosion plot data. Geomorphology, v. 122, p. 167- 177, 2010. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2010.06.011.
CORREIA, E. F. G.; RIBEIRO, G. P.; BAPTISTA, A. C. Modelagem hidrológica da bacia hidrográfica do rio Bengalas, Nova Friburgo, RJ, utilizando o potencial de geotecnologias na definição de áreas de risco à inundação. Revista Brasileira de Cartografia, v. 67, n. 6, p. 1183-1202, 2015. http://www.lsie.unb.br/rbc/index.php/rbc/article/view/955.
COSTA JUNIOR, C.; PICCOLO M. C.; SIQUEIRA NETO, M.; CAMARGO, P. B.; CERRI, C. C.; BERNOUX, M. Carbono total e δ13c em agregados do solo sob vegetação nativa e pastagem no bioma Cerrado. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 35, n. 4, p. 1241-1252, 2011. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-06832011000400017.
DEMARCHI, J. C.; ZIMBACK, C. R. L. Mapeamento, erodibilidade e tolerância de perda de solo na sub-bacia do Ribeirão das Perobas. Energia na Agricultura, v. 29, n. 2, p. 102-114, 2014. https://doi.org/10.17224/EnergAgric.2014v29n2p102-114.
DEMIRCI, A.; KARABURUN, A. Estimation of soil erosion using RUSLE in a GIS framework: a case study in the Buyukcekmece Lake watershed, Northwest Turkey. Environmental Earth Sciences, v. 66, n. 3, p. 903-913, 2012. https://doi.org/10.1007/s12665-011-1300-9.
DIAS, E. R.; SILVA, R. M. Estimativa do risco à erosão do solo no município de Lucena – Paraíba. Caminhos de Geografia, v. 16, n. 54, p. 192-204, 2015.
DURÃES, M. F.; MELLO, C. R. Hydrosedimentologic disturbance index applied to watersheds of Minas Gerais state. Ciência & Agrotecnologia, v. 38, n. 1, p. 61-67, 2014. http://dx.doi.org/10.1590/S1413-70542014000100007.
DURÃES, M. F.; MELLO, C. R. Distribuição espacial da erosão potencial e atual do solo na Bacia Hidrográfica do Rio Sapucaí, MG. Revista Engenharia Sanitária e Ambiental, v. 21, n. 4, p. 677-685, 2016. 10.1590/S1413-41522016121182.
DURÃES, M. F.; MELLO, C. R.; BESKOW, S. Sediment yield in Paraopeba river basin - MG, Brazil. International Journal of River Basin Management, v. 14, n. 4, p. 367-377, 2016. https://doi.org/10.1080/15715124.2016.1159571.
ENGEL, B. Estimating soil erosion using RUSLE - Using Arcview. Purdue University, 2003. Disponível em: http://pasture.ecn.purdue.edu/~engelb/ agen526/gisrusle /gisrusle.html. Acessado em: 01 mar 2016.
FANG, G.; YUAN. T.; ZHANG, Y.; WEN, X.; LIN, R. Integrated study on soil erosion using RUSLE and GIS in Yangtze River Basin of Jiangsu Province (China). Arabian Journal of Geosciences, v. 12, n. 5, 2019. https://doi.org/10.1007/s12517-019-4331-2.
FAYAS, C. M.; ABEYSINGHA, N. S.; NIRMANEE, K. G. S.; SAMARATUNGA, D.; MALLAWATANTRI, A. Soil loss estimation using rusle model to prioritize erosion control in KELANI river basin in Sri Lanka. International Soil and Water Conservation Research, 2019. https://doi.org/10.1016/j.iswcr.2019.01.003.
FOSTER, G. R.; McCOOL, D. K.; RENARD, K. G.; MOLDENHAUER, W. C. Conversion of the universal soil loss equation to SI metric units. Journal of Soil and Water Conservation, v. 36, p. 355-359, 1981. Disponível em: https://www.engr.colostate.edu/~pierre/ce_old/Projects/linkfiles/USLE%20Unit%20conversions.pdf. Acesso em: 07 jun. 2019.
FEAM - Fundação Estadual do Meio Ambiente. Mapa de solos do estado de Minas Gerais. Belo Horizonte: FEAM, 2010. Disponível em: <http://www. feam.br/noticias/1/949-mapas-de-solos-do-estado-de-minas-gerais>. Acesso em: 01 mar 2019.
FREITAS, D. A. F.; SILVA, M. L. N.; CASTRO, N. E. A.; CARDOSO, D. P.; DIAS, A. C.; CARVALHO, G. J. Modelagem da proteção do solo por plantas de cobertura no sul de Minas Gerais. Agroambiente, v. 6, n. 2, p. 117-123, 2012. http://dx.doi.org/10.18227/1982-8470ragro.v6i2.706.
GRAVES, A. R.; MORRIS, J.; DEEKS, L. K.; RICKSON, R. J.; KIBBLEWHITE, M. G.; HARRIS, J. A.; FAREWELL, T. S.; TRUCKLE, I. The total costs of soil degradation in England and Wales. Ecological Economics, v. 119, p. 399-413, 2015. https://doi.org/10.1016/j.ecolecon.2015.07.026.
IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Mapeamento do Uso do Solo no Brasil, para o ano 2000. Disponível em: http://maps.lapig.iesa.ufg.br/?layers=pa_br_uso_solo_500_ibge. Acesso em: 30 abr. 2019.
KAWAKUBO, F. S.; MORATO, R. G.; CAMPOS, K. C.; LUCHIARI, A.; ROSS, J. L. S. Caracterização empírica da fragilidade ambiental utilizando geoprocessamento. In: XII SIMPÓSIO BRASILEIRO DE SENSORIAMENTO REMOTO, 2005, Goiânia. Anais […] Goiânia: 2005.
KHALI ISSA, L.; BEN HAMMAN LECH-HAB, K.; RAISSOUNI, A.; EL ARRIM, A. Quantitative Mapping of Soil Erosion Risk Using GIS/USLE Approach at the Kalaya Watershed (North Western Morocco). Journal of Materials and Environmental Science, v. 7, n. 8, p. 2778-2795, 2016. https://www.jmaterenvironsci.com/Document/vol7/vol7_N8/291-JMES-2151-Khali%20Issa.pdf.
KUMAR, A.; DEVI, M.; DESHMUKH, B. Integrated remote sensing and geographic information system based RUSLE modelling for estimation of soil loss in western Himalaya, India. Water Resources Management, v. 28, n. 10, p. 3307-3317, 2014. https://doi.org/10.1007/s11269-014-0680-5.
MANNIGEL, A. R.; CARVALHO, M. P.; MORETI, D.; MEDEIROS, L. R. Fator erodibilidade e tolerância de perda dos solos do Estado de São Paulo. Acta Scientiarium Agronomy, v. 24, n. 5, p. 1335-1340, 2002. http://dx.doi.org/10.4025/actasciagron.v24i0.2374.
MANTOVANI, V. A.; AMORIM, J. S.; RODRIGUES, A. F.; JUNQUEIRA, R.; CARVALHO, R. N.; OLIVEIRA, A. S. Estimativas da taxa de entrega de sedimentos e áreas suscepítveis à erosão em uma bacia hidrográfica no sul de Minas Gerais – Brasil. Revista da Universidade Vale do Rio Verde, v. 16, n. 2, p. 1-10, 2018. http://dx.doi.org/10.5892/ruvrd.v16i2.5061.
MELLO, C. R.; SÁ, M. A. C.; CURI, N.; MELLO, J. M.; VIOLA, M. R.; SILVA, A. M. Erosividade mensal e anual no Estado de Minas Gerais. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v. 42, p. 537-545, 2007. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-204X2007000400012.
MELLO, C. R.; NORTON, L. D.; CURI, N.; YANAGI, S. N. M. Sea surface temperature (SST) and rainfall erosivity in the Upper Grande River Basin, southeast Brazil. Ciência e Agrotecnologia, v. 36, n. 1, p. 53-59, 2012. http://dx.doi.org/10.1590/S1413-70542012000100007
MELLO, C. R.; VIOLA, M. R.; BESKOW, S.; NORTON, L. D. Multivariate models for annual rainfall erosivity in Brazil. Geoderma, v. 202-203, p. 88-102, 2013. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2013.03.009.
MELLO, C. R.; ÁVILA, L. F.; VIOLA, M. R.; CURI, N.; NORTON, L. D. Assessing the climate change impacts on the rainfall erosivity throughout the twenty-first centtury in the Grande River Basin (GRB) headwaters, Southeastern Brazil. Environmental Earth Sciences, v. 73, n. 12, p. 8683-8698, 2015. http://dx.doi.org/10.1007/ s12665-015-4033-3.
MOORE, I. D.; BURCH, G.J. Modeling erosion and deposition: Topographic effects. Transactions of the ASAE, v. 29, n. 6, p. 1624-1640, 1986.
MORGAN, R. P. C. Soil Erosion and Conservation. 3. ed. BlackWell, 2005. 304p.
NAPOLI, M.; CECCHI, S.; ORLANDINI, S.; MUGNAI, G.; ZANCHI, C. A. Simulation of feld-measured soil loss in Mediterranean hilly areas (Chianti, Italy) with RUSLE. Catena, v. 145, p. 246-256, 2016. https://doi.org/10.1016/j.catena.2016.06.018.
NEEDELMAN, B. A. What are Soils? Nature Education Knowledge, v. 4, n. 3. p. 2, 2013.
OLIVEIRA, V. A.; MELLO, C. R.; DURÃES, M. F.; SILVA, A. M. Soil erosion vulnerability in the Verde River Basin, Southern Minas Gerais. Ciência & Agrotecnologia, v. 38, n. 3, p. 262–269, 2014. http://dx.doi.org/10.1590/S1413-70542014000300006.
OZSOY, G.; AKSOY, E.; DIRIM, M. S.; TUMSAVAS, Z. Determination of Soil Erosion Risk in the Mustafakemalpasa River Basin, Turkey, Using the Revised Universal Soil Loss Equation, Geographic Information System, and Remote Sensing. Environmental Management, v. 50, n. 4, p. 679-694, 2012. 10.1007/s00267-012-9904-8.
PAIM, J. B.; MENEZES, J. T. Estimativa do balanço sedimentar da bacia do rio Tijucas (SC - Brasil) a partir da aplicação do modelo hidrológico SWAT. Revista Geográfica Acadêmica, v. 3, n. 2, p. 5-14, 2009.
PANAGOS, P.; BORRELI, P.; POESEN, J.; BALLABIO, C.; LUGATO, E.; MEUSBURGER, K.; MONTANARELLA, L.; ALEWELL, C. The new assessment of soil loss by water erosion in Europe. Environmental Science & Policy, v. 54, p. 438-447, 2015. https://doi.org/10.1016/j.envsci.2015.08.012.
REATTO, A.; SPERA, S. T.; CORREIA, J. R.; MARTINS, E. S.; BLOISE, G. L. F.; SILVA, A. V. Levantamento semidetalhado dos solos da bacia do Olaria - DF. Escala 1:300.000. Planaltina: Embrapa Cerrados, 2000. http://www.infoteca.cnptia.embrapa.br/infoteca/handle/doc/564735.
RENARD, K.G.; FOSTER, G.R.; WEESIES, G.A.; MCCOOL, D.K.; YODER, D.C. Predicting soil erosion by water: a guide to conservation planning with the Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE). Agriculture Handbook. Washington, DC: USDA, v. 703, 384 p., 1997.
RODRIGUES, J. A. M.; MELLO, C. R.; VIOLA, M. R.; RODRIGUES, M. C. Estimativa da vulnerabilidade dos solos à erosão hídrica na bacia hidrográfica do Rio Cervo – MG. Geociências, v. 36, n. 3, p. 531 - 542, 2017. http://www.ppegeo.igc.usp.br/index.php/GEOSP/article/view/12477.
SÁ, M. A. C.; LIMA, J. M.; CURI, N.; MASSAROTO, J. A.; MARQUES, J. J. G. S. M. Estimativa da erodibilidade pela desagregação por ultra-som e atributos de solos com horizonte B textural. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v. 39, n. 7, p. 691-699, 2004. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-204X2004000700011.
SÁ JUNIOR, A.; CARVALHO, L. G.; SILVA, F. F.; ALVES, M. C. Application of the Köppen classification for climatic zoning in the state of Minas Gerais, Brasil. Theoretical and Applied Climatology, Wien, v. 108, p. 1-7, 2012. https://doi.org/10.1007/s00704-011-0507-8.
SCHICK, J.; BERTOL, I.; COGO, N. P.; GONZALEZ, A. P. Erosividade de chuvas em Lages, Santa Catarina. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 38, p. 1890-1905, 2014. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-06832014000600024.
SILVA, A. M.; SCHULZ, H. E.; CAMARGO, P. B. Erosão e hidrossedimentologia em bacias hidrográficas. 2. ed. Rio de Janeiro: Ed. Rima, 2007. 153 p.
SILVA, A. M.; SILVA, M. L. N.; CURI, N.; AVANZI, J. C.; FERREIRA, M. M. Erosividade da chuva e erodibilidade de cambissolo e latossolo na região de Lavras, sul de Minas Gerais. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 33, n. 6, p. 1811-1820, 2009. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-06832009000600029.
SILVA, R. M.; MONTENEGRO, S. M. G. L.; SANTOS, C. A. G. Integration of GIS and remote sensing for estimation of soil loss and prioritization of critical sub-catchments: a case study of Tapacurá catchment. Natural Hazards, v. 62, n. 3, p. 953-970, 2012. http://dx.doi.org/10.1007/s11069-012-0128-2.
STEIN, D. P.; PONÇANO, W. L.; SAAD, A. R. Erosão na bacia do rio Santo Anastácio, oeste do estado de São Paulo, Brasil. Revista Geociências, São Paulo, UNESP, v. 22, n. 2, p. 143-162, 2003.
TANG, Q.; XU, Y.; BENNET, S. J.; LI, Y. Assessment of soil erosion using RUSLE and GIS: a case study of the Yangou watershed in the Loess Plateau, China. Environmental Earth Sciences, v. 73, n. 4, p. 1715-1724, 2015. https://doi.org/10.1007/s12665-014-3523-z.
TOUBAL, A. K.; ACHITE, M.; OUILLON, S.; DEHNI, A. Soil erodibility mapping using the RUSLE model to prioritize erosion control in the Wadi Sahouat basin, North-West of Algeria. Environmental Monitoring and Assessment, v. 190, 2018. https://doi.org/10.1007/s10661-018-6580-z.
VEMU, S.; PINNAMANENI, U. B. Estimation of spatial patterns of soil erosion using remote sensing and GIS: a case study of Indravati cachtment. Natural Hazards, v. 59, n. 3, p. 1299-1315, 2011. http://dx.doi.org/10.1007/s11069-011-9832-6.
WEI, Q.; QIANKUN, G.; WENHONG, C.; ZHE, Y.; QINGHONG, Y.; ZHIJIE, S.; FENLI, Z. A new RUSLE slope length factor and its application to soil erosion assessment in a Loess Plateau watershed. Soil and Tillage Research, v. 182, p. 10-24, 2018. https://doi.org/10.1016/j.still.2018.04.004.
WEILL, M. A. M.; SPAROVEK, G. Estudo da erosão na microbacia do Ceveiro (Piracicaba, SP). I – Estimativa das taxas de perda de solo e estudo de sensibilidade dos fatores do modelo EUPS. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 32, n. 2, p. 801-814, 2008. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-06832008000200034.
WISCHMEIER, W.H.; SMITH, D.D. Predicting rainfall erosion losses: A guide to conservation planning. Agriculture Handbook. Washington, DC: USDA, v. 537, 58 p., 1978.
XAVIER, F. V.; CUNHA, K. L.; SILVEIRA, A.; SALOMÃO, F. X. T. Análise da suscetibilidade à erosão laminar da Bacia do Rio Manso, Chapada dos Guimarães, MT, utilizando Sistemas de Informações Geográficas. Revista Brasileira de Geomorfologia, v. 11, n. 2, p. 51-60, 2010.
ZHANG, H.; YANG, Q.; LI, R.; LIU, Q.; MOORE, D.; HE, P.; RITSEMA, C. J.; GEISSEN, V. Extension of a GIS procedure for calculating the RUSLE equation LS factor. Computers & Geosciences, v. 52, p. 177-188, 2013. http://dx.doi.org/10.1016/j.cageo.2012.09.027.
Os direitos autorais pertencem exclusivamente aos autores. Os direitos de licenciamento utilizado pelo periódico é a licença Creative Commons Attribution
Creative Commons Atribuição 4.0 Internacional. São permitidos o compartilhamento (cópia e distribuição do material em qualquer meio ou formato) e adaptação (remixar, transformar, e criar a partir do trabalho, mesmo para fins comerciais), desde que lhe atribuam o devido crédito pela criação original.