Estimativa da erosão hídrica do solo pelo modelo Water Erosion Prediction Project na Sub-Bacia do Córrego do Gigante, sul de Minas Gerais / Estimated water soil erosion by the Water Erosion Prediction Project model in the Gigante Stream Basin, Minas Gerais, Brazil

RESUMO Objetivou-se, no presente trabalho, monitorar e identificar precipitações erosivas e as perdas de solo (PSs) por meio de parcelas experimentais instaladas na Sub-Bacia do Córrego do Gigante, calibrar o modelo Water Erosion Prediction Project (WEPP) em sua versão encosta, tendo como base os resultados obtidos nas parcelas, e aplicá-lo na área da sub-bacia, para estimativa das PSs por erosão hídrica. O regime pluvial no período de estudo apresentou elevado grau de erosividade e de concentração, pois 57,3% dos eventos foram erosivos, dos quais, os quatro de maior magnitude, participaram com 47,2% da erosividade anual. As áreas contempladas pelas interações entre classe de solo, declividade (D) e uso de solo, nas parcelas experimentais, totalizaram 174,32 ha (50% da área da sub-bacia), cujos valores obtidos resultaram em PS média ponderada de 0,623 t ha-1 ano-1, e foram referência no ajuste do modelo WEPP na versão encosta, com estimativa de 0,651 t ha-1 ano-1. A aplicação do modelo sobre uma superfície com 93,0% de abrangência da sub-bacia resultou em uma estimativa de 0,802 t ha-1 ano-1 para a taxa de PS. As áreas de solo exposto, embora participando com apenas 7,9% da área da sub-bacia, produziram 85,1% das PSs estimadas, o que, por outro lado, reflete a influência positiva da cobertura vegetal na diminuição da erosão hídrica. Simulando a implantação de cobertura sob a forma de campo/pastagem e/ou reflorestamento, nas áreas de solo descoberto, as taxas de PS na sub-bacia reduziriam significativamente para 0,215 t ha-1 ano-1.

ABSTRACT The objective of the present work was to monitor and identify erosive precipitations and monitor soil losses through experimental plots installed in the Córrego do Gigante sub-basin, to calibrate the Water Erosion Prediction Project (WEPP) model, in its slope version, based on the results obtained in the plots, and apply it to the sub-basin area to estimate soil losses due to water erosion. The rainfall regime during the study period showed high degrees of erosivity and concentration, since 57% of the events were erosive, of which, the four most erosive events corresponded to 47.2% of the annual erosivity. The areas covered by the interactions between soil class, slope, and land use, in the experimental plots, totaled 174.32 ha (50% of the sub-basin area), whose values obtained resulted in a weighted average loss of 0.623 t ha-1 year-1, which were a reference in the adjustment of the WEPP model in the hillside version, with an estimate of 0.651 t ha-1 year-1. The application of the model on a surface with 93.0% coverage of the sub-basin resulted in an estimate of 0.802 t ha-1 year-1 for the soil loss rate. The exposed soil areas, although accounting for only 7.9% of the sub-basin area, produced 85.1% of the estimated soil losses, which, on the other hand, reflects the positive influence of vegetation cover in the decrease of water erosion. Simulating the implementation of cover in the form of field/pasture and/or reforestation in the areas of bare soil significantly reduced the rates of soil losses in the sub-basin to 0.215 t ha-1 year-1.

Mapeamento da erodibilidade e erosão potencial do solo em uma bacia hidrográfica de encosta / Mapping of erodibility and potential soil erosion in a hillside watershed

RESUMO O objetivo deste estudo foi estimar o potencial de perda de solo por meio da equação universal de perda de solo e identificar os fatores que controlam o processo erosivo em uma bacia hidrográfica de encosta. O fator erosividade da chuva (R) foi calculado por meio de dados normais de precipitação, obtendo-se, assim, índices mensais de erosão. O fator erodibilidade do solo (K) foi obtido a partir de uma amostragem de solo realizada por meio de uma malha de 340 pontos, na qual os valores foram interpolados pelo método da krigagem ordinária. O fator topográfico (LS) foi gerado a partir do Modelo Digital de Elevação (MDE), já os fatores uso e manejo e práticas conservacionistas (CP) foram obtidos por meio de observações de campo e valores tabelados. As maiores taxas de perdas abrangem 27% da área e se concentram em locais de maiores declividades nos quais predominam solos rasos, como Neossolos Litólicos e Neossolos Regolíticos. O fator LS determinou a magnitude do processo erosivo e o fator CP apresentou a maior relação com o controle das perdas de solo. Os resultados encontrados mostram a importância do fator cobertura do solo, em que medidas de manutenção da vegetação e práticas conservacionistas devem ser adotadas e consideradas pelos gestores ambientais em regiões de encosta com predomínio de solos rasos associados a relevo declivoso.

ABSTRACT The objective of this study was to estimate the soil loss potential through the universal soil loss equation and to identify the factors that control the erosive process in a hillside watershed. Rainfall erosivity factor (R) was calculated through normal precipitation data, thus obtaining monthly erosion indexes. The soil erodibility factor (K) was obtained from a soil sampling in an irregular grid of 340 points, in which the values were interpolated by the ordinary kriging method. The topographic factor (LS) was generated from the Digital Elevation Model (MDE) and the use and management and conservationist practices factors (CP) through field observations and tabulated values. The highest loss rates cover around 27% of the area, and are concentrated in places with higher slopes where shallow soils such as Litolics Neosols and Regolithic Neosols predominate. The LS factor determined the magnitude of the erosive process and the CP factor showed the highest relation with the soil loss control. The results found show the importance of the cover-management factor, in which measures of vegetation maintenance and conservation practices should be adopted and considered by the environmental managers in hillside regions with predominance of shallow soils associated to slope relief.

Modelagem espacial da erosão hídrica do solo associada à sazonalidade agroclimática na região sul do Rio Grande do Sul, Brasil / Spatial modeling of soil water erosion associated with agroclimatic seasonality in the southern region of Rio Grande do Sul, Brazil

RESUMO A erosão hídrica constitui um sério problema de degradação do solo, com impacto em diversas áreas. Sua mensuração é de extrema importância e onerosa. Os modelos empíricos de estimativa de perdas de solo, como a Equação Universal de Perda de Solo Revisada (RUSLE), são utilizados para suprir essa demanda. Consideram-se poucos estudos no Brasil que avaliam o efeito da sazonalidade agroclimática nas estimativas de perda de solo por erosão hídrica em bacias hidrográficas. Dessa forma, o objetivo deste estudo foi avaliar a sazonalidade agroclimática na estimativa de perdas de solo por meio da RUSLE e identificar os fatores que controlam a erosão na Bacia Hidrográfica do Arroio Fragata (BHAF). O fator erosividade da chuva (R) e a média anual de precipitação foram calculados por meio de dados de quatro estações pluviométricas.. O fator erodibilidade do solo (K) foi obtido a partir de informações de solo. O fator topográfico (LS) foi gerado com base no modelo digital de elevação (MDE) e o fator cobertura do solo e práticas conservacionistas (CP) por meio de imagens do satélite Landsat8/OLI. A variação sazonal teve efeito na perda de solo, com maiores taxas de erosão no período de verão e primavera. Perdas de solo entre 5 e 50 Mg ha-1ano-1 foram registradas em 24% da BHAF, associadas a períodos de chuvas mais erosivas, maior declividade e baixa cobertura vegetal. Os fatores da RUSLE com maior contribuição na erosão foram R, LS e CP. A abordagem apresentada pode ser útil para quantificar as perdas de solo em bacias hidrográficas.

ABSTRACT Water erosion is a serious soil degradation problem, with impact in several areas. Its measurement is extremely important and costly. Empirical models of soil loss estimation, such as the revised universal soil loss equation (RUSLE), are used to meet this demand. Few studies in Brazil are considered to evaluate the effect on agroclimatic seasonality in the estimates of soil loss due to water erosion in watersheds. Thus, the objective of this study was to evaluate the agroclimatic seasonality in the estimation of soil losses through RUSLE and to identify the factors that control erosion in the watershed of the Fragata stream. Rainfall erosivity (R) was calculated by means of precipitation data for four seasons and annual average. The soil erodibility factor (K) was obtained from soil information. The topographic factor (LS) was generated from the Digital Elevation Model (MDE) and the soil cover factor and conservationist practices (CP) through Landsat8/OLI satellite images. Seasonal variation had an effect on soil loss, with higher erosion rates in the summer and spring months. Soil losses between 5 and 50 Mg ha-1ano-1 were recorded in 24% of the BHAF, associated with periods of more erosive rainfall, higher slope and low vegetation cover. RUSLE factors with the greatest contribution to erosion were R, LS, and CP. The approach presented can be useful in quantifying soil losses in river basins.

Uso de coberturas alternativas do solo para o controle das perdas de solo em regiões semiáridas / Use of alternative soil covers for the control of soil loss in semiarid regions

RESUMO A região semiárida do nordeste brasileiro é marcada por elevadas incertezas quanto à ocorrência de chuvas intensas, bem como por anos sequenciados de secas. Esses fenômenos naturais, somados à reduzida utilização de práticas conservacionistas, podem gerar degradação dos solos. Nesse contexto, o presente estudo objetivou avaliar a importância do uso de cobertura morta e espécies de oleaginosas não convencionais perenes (Moringa oleifera Lam. e Azadirachta indica A. Juss.) no controle da erosão do solo em parcelas de erosão, em condições de chuvas naturais. O estudo realizou-se durante os anos de 2016 e 2017 na bacia representativa do Mimoso, localizada no município de Pesqueira (PE), Brasil. Na área de estudo, instalaram-se três parcelas de erosão, cada uma com área igual a 40 m2 (2 × 20 m), que foram intensamente monitoradas no tocante à intensidade de precipitação, à umidade e à temperatura do solo, ao escoamento superficial e à produção de sedimentos. Para cada parcela experimental, adotaram-se os seguintes tratamentos: oleaginosas; oleaginosas + cobertura morta; solo descoberto. A cobertura do solo com oleaginosas e cobertura morta resultou em maior retenção de umidade do solo e menores valores de escoamento superficial e perdas de solo. O desenvolvimento da estrutura das oleaginosas diminuiu o impacto direto das gotas de chuva no solo, reduzindo as perdas de solo quando comparadas ao descoberto.

ABSTRACT The semiarid region of the Brazilian Northeast is marked by strong uncertainties regarding the occurrence of extreme rainfall, as well as the occurrence of sequenced year droughts. These natural phenomena, together with limited use of soil and water conservation practices, can generate soil degradation. In this context, the present study aimed to evaluate the importance of the use of mulch and non-conventional perennial oleaginous species (Moringa oleifera Lam. and Azadirachta indica A. Juss.) in soil erosion plots under natural rainfall. The study was conducted during the years of 2016 and 2017 in the representative basin of Mimoso, located in the municipality of Pesqueira, Pernambuco, Brazil. Three erosion plots each with an area of 40 m2 (2 m × 20 m), were installed in the study area, which were intensively monitored for rainfall intensity, soil moisture and temperature, runoff and sediment production. For each experimental plot, the following treatments were adopted: Oleaginous; Oleaginous + mulch; Bare soil. Soil cover with oleaginous species and mulch resulted in higher soil moisture and lower amounts of runoff and soil loss. The development of the tree structure of the oleaginous reduced the direct impact of raindrops on the soil surface, reducing the soil losses when compared to the bare soil.

Estimativa da erosão em carreadores de cana-de-açúcar através da Equação Universal de Perdas de Solo / Estimation of erosion in earth roads of sugar cane using Universal Soil Loss Equation

RESUMO A erosão do solo em carreadores de cana-de-açúcar é um problema que não pode ser desprezado, dado o aumento de área plantada com essa cultura no território brasileiro. No presente artigo, são estimadas as perdas de solo, através do emprego da Equação Universal de Perdas de Solo (EUPS), de quatro trechos de carreadores de cana de uma fazenda no município de Itirapina (SP). Os resultados mostraram estimativas de perdas que variaram de 60,6 a 90,1 t.ha-1 para o tipo de solo Neossolo Quartzarênico.

ABSTRACT Soil erosion in earth roads of sugar cane is a problem that cannot be ignored, given the increase in planted area to this crop in Brazil. In this article soil losses are estimated using the Universal Soil Loss Equation (USLE), at four stretches of sugar cane earth roads of a farm at Itirapina (São Paulo State). Results showed that loss estimates ranged from 60.6 to 90.1 t.ha-1 for typic Quartzipsamment soil.

Distribuição espacial da erosão potencial e atual do solo na Bacia Hidrográfica do Rio Sapucaí, MG / Spatial distribution of the potential and current soil erosion for the Sapucaí River Basin, MG, Brazil

RESUMO Este estudo avalia a distribuição espacial do potencial natural e atual do solo à erosão hídrica na Bacia do Rio Sapucaí, sul de Minas Gerais, utilizando a equação universal de perda de solos revisada, através de modelagem cartográfica, para a obtenção da erosão potencial (EP) e da erosão atual (EA). Os resultados indicaram que a EP para a Bacia do Rio Sapucaí variou de "Muito forte", na sua região de cabeceira (Serra da Mantiqueira), a "Fraca", nas áreas com topografia mais suavizada e menor erosividade da chuva. Em relação à EA, mais de 55,17 % da Bacia do Rio Sapucaí apresenta perdas de solo abaixo de 10 t.ha-1.ano-1, significando baixo potencial atual de erosão. A identificação de áreas de risco associadas à erosão acelerada, realizadas neste estudo, fornecem subsídios fundamentais para medidas associadas ao manejo, conservação e planejamento do uso do solo.

ABSTRACT This study was carried out with the purpose to assess the natural and current soil erosion for the Sapucaí river basin using the revised universal soil loss equation (RUSLE) through cartographic modeling to obtain the natural soil erosion potential (EP) and the current soil erosion (EA). Results have indicated that the Sapucaí river basin has soils with EP varying from "Very strong", in its headwater region (Mantiqueira Range) to "Weak" potential, in areas with smoothing topography and smaller rainfall erosivity. Regarding EA, more than 55.17 % of the basin area present soil losses smaller than 10 t.ha-1.year-1, meaning low current soil erosion vulnerability. The identification of accelerated soil erosion areas, obtained by this study, can be very useful for supporting soil conservation management and planning.

Multitemporal analysis of estimated soil loss for the river Mourão watershed, Paraná – Brazil / Análise multitemporal da perda de solo estimada para a bacia hidrográfica do rio Mourão, Paraná – Brasil

The multitemporal behavior of soil loss by surface water erosion in the hydrographic basin of the river Mourão in the center-western region of the Paraná state, Brazil, is analyzed. Forecast was based on the application of the Universal Soil Loss Equation (USLE) with the data integration and estimates within an Geography Information System (GIS) environment. Results had shown high mean annual rain erosivity (10,000 MJ.mm.ha–1.h–1.year–1), with great concentration in January and December. As a rule, soils have average erodibilities, exception of Dystroferric Red Latisol (low class) and Dystrophic Red Argisol (high class). Although the topographic factor was high (>20), rates lower than 1 were predominant. Main land uses comprise temporal crops and pasture throughout the years. The watershed showed a natural potential for low surface erosion. When related to usage types, yearly soil loss was also low (<50 ton.ha–1.year–1), with more critical scores that reach rates higher than 150 ton.ha–1.year–1. Soil loss over the years did not provide great distinctions in distribution standards, although it becames rather intensified in some sectors, especially in the center-eastern and southwestern sections of the watershed.

Resumo Este estudo visa analisar o comportamento multitemporal da perda de solo por erosão hídrica laminar na bacia hidrográfica do rio Mourão, localizada na região centro-ocidental do Estado do Paraná – Brasil. A predição foi baseada na aplicação da Equação Universal de Perdas de Solo (USLE), com integração dos dados e estimativas realizados em ambiente SIG (Sistema de Informações Geográficas). Os resultados mostram elevada erosividade da chuva média anual (10.000 MJ.mm.ha–1.h–1.ano–1). Os solos apresentam, em geral, média erodibilidade, com exceções do Latossolo Vermelho Distroférrico (classe baixa) e o Argissolo Vermelho Distrófico (classe alta). O fator topográfico atingiu índices elevados (>20), no entanto, predominaram os valores inferiores a 1. Os tipos de usos principais são as lavouras temporárias e pastagem, para todos os anos. A bacia apresentou Potencial Natural a Erosão laminar predominante baixo, quando relacionado aos tipos de usos resultou numa perda de solo anual estimada também baixa (<50 ton.ha–1.ano–1), com pontos mais críticos que atingem valores superiores a 150 ton.ha–1.ano–1. A perda de solo entre os anos não apresentou grandes distinções nos padrões de distribuição, apenas intensificou-se em alguns setores, como nas porções centro-leste e sudoeste da bacia.

Multitemporal analysis of estimated soil loss for the river Mourão watershed, Paraná Brazil

The multitemporal behavior of soil loss by surface water erosion in the hydrographic basin of the river Mourão in the center-western region of the Paraná state, Brazil, is analyzed. Forecast was based on the application of the Universal Soil Loss Equation (USLE) with the data integration and estimates within an Geography Information System (GIS) environment. Results had shown high mean annual rain erosivity (10,000 MJ.mm.ha1.h1.year1), with great concentration in January and December. As a rule, soils have average erodibilities, exception of Dystroferric Red Latisol (low class) and Dystrophic Red Argisol (high class). Although the topographic factor was high (>20), rates lower than 1 were predominant. Main land uses comprise temporal crops and pasture throughout the years. The watershed showed a natural potential for low surface erosion. When related to usage types, yearly soil loss was also low ( 50 ton.ha1.year1), with more critical scores that reach rates higher than 150 ton.ha1.year1. Soil loss over the years did not provide great distinctions in distribution standards, although it becames rather intensified in some sectors, especially in the center-eastern and southwestern sections of the watershed.

Resumo Este estudo visa analisar o comportamento multitemporal da perda de solo por erosão hídrica laminar na bacia hidrográfica do rio Mourão, localizada na região centro-ocidental do Estado do Paraná Brasil. A predição foi baseada na aplicação da Equação Universal de Perdas de Solo (USLE), com integração dos dados e estimativas realizados em ambiente SIG (Sistema de Informações Geográficas). Os resultados mostram elevada erosividade da chuva média anual (10.000 MJ.mm.ha1.h1.ano1). Os solos apresentam, em geral, média erodibilidade, com exceções do Latossolo Vermelho Distroférrico (classe baixa) e o Argissolo Vermelho Distrófico (classe alta). O fator topográfico atingiu índices elevados (>20), no entanto, predominaram os valores inferiores a 1. Os tipos de usos principais são as lavouras temporárias e pastagem, para todos os anos. A bacia apresentou Potencial Natural a Erosão laminar predominante baixo, quando relacionado aos tipos de usos resultou numa perda de solo anual estimada também baixa ( 50 ton.ha1.ano1), com pontos mais críticos que atingem valores superiores a 150 ton.ha1.ano1. A perda de solo entre os anos não apresentou grandes distinções nos padrões de distribuição, apenas intensificou-se em alguns setores, como nas porções centro-leste e sudoeste da bacia.

Soil Erosion Mapping in Singhanhalli-Bogur Microwatershed in Northern Transition Zone of Karnataka Using Universal Soil Loss Equation and Geographic Information Systems.

Soil erosion which occurs at spatially varying rates is a widespread threat to sustainable resource management at watershed scale. Thus estimation of soil loss and identification of critical area for implementation of best management practices is central to a successful soil conservation programme. The present study was conducted to assess soil erosion using USLE and suggests possible intervention strategies to address soil loss in Singhanhalli-Bogur Microwatershed of Dharwad District in northern transition zone of Karnataka. The average annual soil loss was 27 tons ha-1yr-1. About 574 ha of the study area was under slight erosion, 118 ha under moderate erosion and 53 ha under severe erosion. The soil loss under different land uses ranged from 7 tons ha-1yr-1 under forest to 40 tons ha-1yr-1 under agriculture. The soil loss under plantation and open scrub land uses were 8 and 26 tons ha-1yr-1 respectively. Major causes of soil erosion were cultivation without proper soil and water conservation measures in area not suitable for crops, denuded areas without vegetation, cultivated fallow on moderate slopes, degraded forests/pastures on steep slopes and poorly managed forest cover. Appropriate soil conservation and land management techniques for the different soil erosion classes were suggested.

Erosividade da chuva para o bioma Pantanal / Rainfall erosivity for Pantanal biome

A escassez de dados pluviográficos na região do Pantanal fez com que muitos autores utilizassem equações de regressão obtidas em outras regiões do Brasil para calcular o Fator R da Equação Universal de Perda de Solo (USLE). O presente estudo define equações para a previsão da erosividade em região do bioma Pantanal, correlacionando a erosividade das chuvas calculada pelo índice EI30 e o coeficiente de chuva (Rc). A equação desenvolvida, do tipo potencial, apresenta consistência e correlação significativa com os dados observados, obtendo valor de coeficiente de determinação de 97%. Portanto, a equação de erosividade proposta pode ser utilizada para estimativa do fator R da USLE a partir dos dados mensais e anuais de precipitação da região e de outras regiões com características climáticas semelhantes.

The scarcity of pluviograph data in the Pantanal zone forced many researchers to use regression equations obtained in others regions of Brazil to calculate the R factor of Universal Soil Loss Equation (USLE). This study defines a model to predict the erosivity of the Pantanal Biome correlating the calculated rainfall erosivity index EI30 and the rainfall coefficient (Rc). The model showed a significant correlation with the observed data, yielding coefficient of determination of 97%. Therefore, the rainfall erosivity model proposed can be used to estimate the R Factor of USLE data from monthly and annual precipitation for the region and other regions with similar climatic characteristics.

Previsão da perda de solo na Fazenda Canchim - SP (EMBRAPA) utilizando geoprocessamento e o USLE 2D / Loss of soil determination in Fazenda Canchim - SP (EMBRAPA) using geographic information systems and USLE 2D

Os modelos hidrossedimentológicos têm enorme potencial no Brasil para ser a melhor ferramenta de estimativa de perda de solo, devido principalmente a sua complexidade na descrição dos processos e sua robustez que os fundamenta. Entretanto, devido à necessidade de uma quantidade muito grande de informações requerida, aliada a dificuldades de adaptações desses modelos internacionais e necessidade de tempo e estrutura para criação de modelos nacionais, a Equação Universal de Perda de Solo (EUPS) e suas variações ainda são uma referência no Brasil para determinação de perda de solo. Neste trabalho, utilizou-se um atual modelo de cálculo do fator LS, o Software USLE 2D, em conjunto com o IDRISI. A aplicação foi feita na Fazenda Canchim da Embrapa Pecuária Sudeste; consistindo o primeiro trabalho desta natureza realizado nessa área com tais ferramentas. Os resultados obtidos mostraram-se coerentes com os tipos de solo, as declividades e a cobertura vegetal da área de estudo.

The hydrosedimentological models have an enormous potential in Brazil to be the best tool for the estimative of soil lost principally due to their complexity on description of the processes and the robustness that validate them. However, due to a need of a very big volume of required information in connection with the difficulties to adapt the international models and the need of time and structure to create national models, the Universal Soil Lost Equation (USLE) and its variations still are a reference in Brazil to soil lost determination. In this article, a new model to calculate the SL factor, the USLE 2D Software combined with the IDRISI were used. The inedited application was done in Southeast Cattle Breeding Embrapa's Canchim Farm, consisting on the first work of this nature done in this area with such tools. The results obtained were coherent to types of soil, slopes and vegetal cover in the area of study.