INDIRECT METHODOLOGIES FOR MEASURING SOIL ERODIBILITY AND CHARACTERIZING ITS SPATIAL VARIABILITY

Abstract

The present study analyzed different indirect methodologies for measuring soil erodibility and characterized the spatial variability of soil erodibility in the Pântano River Hydrographic Basin (PRHB), state of Mato Grosso do Sul, Brazil. Nine methodologies/adaptations were tested in 103 soil samples collected covering the main soil types in the hydrographic basin. The data were submitted to a validation proposal and underwent descriptive and correlation statistical analyses. A spatial dependence analysis and mapping by kriging was also carried out. The methodologies that best represented the erodibility estimates at PRHB were those by Sharpley and Williams (Latossolos Vermelho-Escuros [Oxisols] and Planossolos [Alfisols]), Wischmeier and Smith (Latossolos Roxos [Oxisols]), and Renard (Podzólicos Vermelho-Escuros and Podzólicos Vermelho-Amarelos [Ultisols]). The final map indicated erodibility medium (46.4% of PRHB), low (45.1%), very low (0.5%) and very high (7.9%). The findings indicated that the use of a single indirect methodology may underestimate or overestimate the soil erodibility.

Keywords: Pântano River Hydrographic Basin, Soil erosion, Kriging, Soil management and conservation, Mato Grosso do Sul.

Author Biographies

César Gustavo da Rocha Lima, Universidade Estadual Paulista Julio e Mesquita Filho, Ilha Solteira (SP), Brasil

DoutoR em Agronomia pela Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira (FEIS/UNESP). Realizou Pós-Doutorado em Geografia (UFMS) na Área de Análise Geoambiental (linha de pesquisa: Dinâmica Ambiental e Planejamento). Atualmente é Professor Assistente Doutor na Área de Geotecnia junto ao Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira e atua no Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil (PPGEC - Recursos Hídricos e Tecnologias Ambientais) e no Mestrado Profissional em Gestão e Regulação de Recursos Hídricos (ProfÁgua/ANA) onde trabalha com aplicação de Geotecnologias em Análise Ambiental. Tem experiência em Ciência do Solo com ênfase em Física do Solo/Mecânica de Solos, Manejo/Conservação do Solo e da Água, Meio Ambiente, Bacias Hidrográficas, Sistemas de Informações Geográficas (SIG) e em Análise Geoestatística.

Vitor Matheus Bacani, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Três lagoas (MS), Brasil

doutorado em Geografia Física (2010) pela Universidade de São Paulo (FFLCH/USP). Desenvolveu seu estágio de Pós-Doutorado (2014-215) no Laboratório LETG-Rennes-COSTEL da Université de Rennes 2, França, onde atualmente é pesquisador membro associado. É Docente Permanente dos cursos de Mestrado e Doutorado em Geografia da UFMS, Campus de Três Lagoas e do curso de Mestrado em Geografia do Campus Aquidauana. É docente colaborador do Mestrado em Recursos Naturais da FAENG/UFMS em Campo Grande.Foi coordenador do Programa de Pós-Graduação em Geografia do Campus de Três Lagoas (2016-2019). Tem atuado como Consultor ad hoc para várias revistas científicas. Tem experiência nas áreas de Sensoriamento Remoto, Sistemas de Informação Geográfica, Modelagem de Sistemas Ambientais, Bacias Hidrográficas, Pedologia, Zoneamento Ambiental, Ordenamento Territorial e Pantanal. 

Rafael Montanari, Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, Ilha Solteira (SP), Brasil

Professor permanente do Programa de Pós-graduação em Agronomia (Ciência do Solo) da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias - Câmpus de Jaboticabal. Rafael Montanari completou no ano de 2020 ONZE ANOS DE DOCÊNCIA UNIVERSITÁRIA. Possui graduação em Engenharia Agronômica pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (2003-UNESP de Jaboticabal) e também pela Universidad Politécnica de Madrid; título este conseguido por meio da homologação do título obtido no Brasil pelo Ministério da Educação da Espanha com o seguinte número da credencial: 2009/1103672. Mestrado em Agronomia (Ciências do Solo) pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (2005-UNESP de Jaboticabal) e Mestrado em Ciencias de la Tierra y Del Medio Ambiente - Edafología y Química Agrícola pela Universidade Da Coruña/Espanha (2009). Doutorado em Agronomia (Sistemas de Produção) pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (2009-UNESP de Ilha Solteira) e Doutorado em Ciencias de la Tierra y Del Medio Ambiente - Edafología y Química Agrícola pela Universidade Da Coruña/Espanha (2011). Atualmente é Professor Adjunto da Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, FE/UNESP, Campus de Ilha Solteira lecionando as disciplinas de Geologia, Sustentabilidade Ambiental e Recuperação de Ambientes Degradados para o curso de Ciências Biológicas. Leciona Geoestatística aplicada à Agricultura no programa de Pós-Graduação, área de concentração em "Sistemas de Produção" na Universidade Estadual Paulista (UNESP), Campus de Ilha Solteira. Lecionou na Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul, Unidade Universitária de Aquidauana as disciplinas de (Topografia; Geoprocessamento; Geologia e Gênese do Solo e Física e Morfologia do Solo) para os cursos de Agronomia e Engenharia Florestal. Tem experiência na área de Agronomia, com ênfase em Física e Química do Solo, atuando principalmente nos seguintes temas: Geoestatística, Atributos físicos e químicos do solo, Variabilidade espacial, Amostragem de solo, Saccharum officinarum, Phaseolus vulgaris, Glycine max, Topografia e Geoprocessamento. Lecionou por quatro anos (2011-2014) Geoestatística aplicada à Agricultura de Precisão no programa de Pós-Graduação, área de concentração em "Produção Vegetal" na Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul, Unidade Universitária de Aquidauana, e também no programa de Pós-Graduação, área de concentração "Sustentabilidade na Agricultura" na Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul, Unidade Universitária de Cassilândia. 

Erivelton Pereira Vick, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Três lagoas (MS), Brasil

Licenciado em Geografia pela Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, FCT-UNESP (2013-2016). Mestre em Geografia pela Universidade Federal de Mato Grosso do Sul - UFMS (2017-2019). Atualmente é Doutorando em Geografia - Dinâmica Ambiental e Planejamento - na Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS), Campus de Três Lagoas. Membro do Laboratório de Sensoriamento Remoto (La-Ser) na mesma instituição. Atuante nas áreas de Geotecnologias, com ênfase na Modelagem de Sistemas Ambientais, Sensoriamento Remoto, Sistemas de Informação Geográfica, Bacia Hidrográfica.

César Cardoso Ferreira, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Três lagoas (MS), Brasil

Doutor em Geografia pela Universidade Estadual Paulista (UNESP) em Presidente Prudente com atuação principalmente nos seguintes temas: Geoprocessamento, Sistema de Informação Geográfica, Sensoriamento Remoto e Planejamento Ambiental em Bacias Hidrográficas. Ministrou aulas nas disciplinas de Interpretação de imagens orbitais e Preservação dos Recursos Naturais no Curso de Geografia da Universidade Federal de Mato Grosso do Sul em Nova Andradina, Geoprocessamento e Planejamento ambiental no curso de Geografia na Universidade Federal de Mato Grosso do em Três Lagoas, Cartografia, Ciências da Terra e Hidrografia na Universidade Federal do Oeste do Pará (UFOPA) pelo Programa Nacional de Formação de Professores da Educação Básica (PARFOR) e coordenou e ministrou aulas no curso de Técnico em Meio Ambiente oferecido pelo Programa Nacional de Acesso ao Ensino Técnico e Emprego em Três Lagoas. Atualmente tem vinculo com a Universidade Federal de Mato Grosso do Sul como Técnico em Cartografia no Laboratório de Geoprocessamento, Professor colaborador do Programa de Pós-graduação em Geografia e coordenador do projeto intitulado de "Avaliação ambiental no entorno do reservatório de Jupiá, Três Lagoas-MS".

Edson Rodrigo dos Santos da Silva, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Três lagoas (MS), Brasil

Mestre em Geografia pela Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Campus de Três Lagoas, cursa atualmente o Doutorado em Geografia no Programa de Pós-Graduação em Geografia da Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Campus de Três Lagoas. Membro do Laboratório de Sensoriamento Remoto Aplicado (LaSer-CPTL/UFMS), atuando no tripé indissociável das atividades de ensino, pesquisa e extensão, possuindo foco nas áreas envoltas pela Geografia, Geografia Física e o Geoprocessamento, precipuamente àquelas relacionadas à Bacia do Alto Paraguai (BAP), incluindo o Pantanal e os seus planaltos e depressões adjacentes. Durante a graduação, realizou intercâmbio por um semestre letivo na Universidade do Porto (Portugal), priorizando o aprendizado de questões e metodologias atuais e pertinentes. 

References

AL RAMMAHI, A. H. J.; KHASSAF, S. I. Estimation of soil erodibility factor in RUSLE equation for Euphrates river watershed using GIS. International Journal of Geomate, v.14, p.164-169, 2018.

ALBALADEJO, J.; ORTIZ, R.; GUILLEN, F.; ALVAREZ, J.; MARTINEZ-MENA, M.; CASTILLO V. Erodibility of agricultural soils in the semiarid Mediterranean area of Spain. Arid Soil Research and Rehabilitation, v.9, p.219-226, 2009.

ALMEIDA, E. P. C.; ZARONI, M. J.; SANTOS, H. G. Planossolos Háplicos. Agência Embrapa de Informação Tecnológica (Embrapa). Disponível em: http://www.agencia.cnptia.embrapa.br/gestor/solos_tropicais/arvore/CONT000gn362j9y02wx5ok0liq1mq86zqh78.html. Acessado em 26 Jan de 2020.

AMORIM, R. S. S.; SILVA, D. D.; PRUSKI, F. F. Principais modelos para estimar as perdas de solo em áreas agrícolas. In: PRUSKI, F .F. (Ed.) Conservação de solo e água: práticas mecânicas para o controle da erosão hídrica. 2.ed. Viçosa: Universidade Federal de Viçosa, 2009. p.74-107.

ANACHE, J. A. A.; BACCHI, C. G. V.; PANACHUKI, E.; ALVES SOBRINHO, T. Assessment of methods for predicting soil erodibility in soil loss modeling. Geociências, v.34, p.32-40, 2015.

ARRAES, C. L.; BUENO, C. R. P.; PISSARRA, T. C. T. Estimativa da erodibilidade do solo para fins conservacionistas na microbacia Córrego do Tijuco, SP. Bioscience Journal, v.26, p.849-857, 2010.

BERTONI, J.; LOMBARDI NETO, F. Conservação dos solos. 6.ed. São Paulo: Editora Ícone, 2008. 355p.

BOUYOUCOS, G. J. The Clay ratio as a criterion of susceptibility of soils to erosion. American Society of Agronomy Journal, v.27, p.738-741, 1935.

BRASIL. PCBAP - Plano de Conservação da Bacia do Alto Paraguai (Pantanal): análise integrada e prognóstico da bacia do Alto Paraguai. v.3. Brasília: Ministério do Meio Ambiente, dos Recursos Hídricos e da Amazônia Legal (Programa Nacional do Meio Ambiente/Projeto Pantanal), 1997. 369p. (anexos).

CAMPOS, B. H. C.; REINERT, D. J.; NICOLODI, R.; RUEDELL, J.; PETRERE, C. Estabilidade estrutural de um Latossolo Vermelho - Escuro distrófico após sete anos de rotação de culturas e sistemas de manejo de solo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.19, p.121-126, 1995.

CARVALHO, E. M.; LEITE, E. F. Erosividade e erodibilidade na bacia hidrográfica do córrego João Dias, Aquidauana/MS. Revista Geografar, v.10, p.88-111, 2015.

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 de Agronegócios e Meio Ambiente, v.4, p.305-320, 2011.

CHAVES, H. M. L. Modelagem matemática da erosão hídrica: passado, presente e futuro. In: ALVAREZ, V. V. H; FONTES, L. E. F.; FONTES, M. P. F. (Ed.). O solo nos grandes domínios morfoclimáticos do Brasil e o desenvolvimento sustentado. Viçosa: Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, 1996. p.731-750.

CHAVES, T. A.; GOMES, R. A. T.; MARTINS, E. S.; CARVALHO JÚNIOR, A. O.; BRAGA, A. R. S.; GUIMARÃES, R. F. Mapa de erodibilidade dos solos da bacia do rio Jardim-DF. Espaço e Geografia, v.13, p.253-276, 2010.

CORRECHEL, V. Avaliação de índices de erodibilidade do solo através da técnica da análise da redistribuição do “fallout” do 137Cs. 2003. 79f. Tese (Doutorado em Ciências). Centro de Energia Nuclear da Agricultura, Piracicaba, 2003.CRESSIE, N. A. C. Statistics for spatial data. New York: John Wiley e Sons, 1991. 920p.

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, p.102-114, 2014.

DENARDIN, J. E. Erodibilidade do solo estimada por meio de parâmetros físicos e químicos. 1990. 114f. Tese (Doutorado em Agronomia - Solos e Nutrição de Plantas) - Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, Piracicaba, 1990.

DONAGEMMA, G. K.; FREITAS, P. L.; BALIEIRO, F. C.; FONTANA, A.; SPERA, S. T.; LUMBRERAS, J. F.; VIANA, J. H. M.; ARAÚJO FILHO, J. C.; SANTOS, F. C.; ALBUQUERQUE, M. R.; MACEDO, M. C. M.; TEIXEIRA, P. C.; AMARAL, A. J.; BORTOLON, E.; BORTOLON, L. Caracterização, potencial agrícola e perspectivas de manejo de solos leves no Brasil. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.51, p.1003-1020, 2016.

EDUARDO, E. N.; CARVALHO, D. F.; MACHADO, R. L.; SOARES, P. F. C.; ALMEIDA, W. S. Erodibilidade, fatores cobertura e manejo e práticas conservacionistas em argissolo vermelho-amarelo, sob condições de chuva natural. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.37, p.796-803, 2013.

EMBRAPA - Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Manual de métodos de análise do solo. 2.ed. (Revisada). Rio de Janeiro: Embrapa/CNPS, 2011. 212p.

EMBRAPA - Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Sistema brasileiro de classificação de solos. 5.ed. (Revisada e ampliada). Brasília: Embrapa Solos, 2018. 356p.

ESRI - Environmental Systems Research Institute. ArcGIS Professional GIS for the desktop, version 10.6. Software, Environmental Systems Research Institute, Redlands, 2019.

GALDINO, S.; RISSO, A.; RISSO, I.; SORIANO, B. M. A.; VIEIRA, L. M.; PADOVANI, C. R.; POTT, A.; Melo, E. C.; ALMEIDA JÚNIOR, N. Perdas de solo na bacia do Alto Taquari. Corumbá: EMBRAPA/CPAP, Boletim de Pesquisa e Desenvolvimento, 2003. 40p.

GREGO, C. R.; VIEIRA, S. R. Variabilidade espacial de propriedades físicas do solo em uma parcela experimental. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.29, p.169-177, 2005.

LIMA, C. G. R.; MARQUES, S. M.; LOLLO , J. A. ; COSTA, N. R.; CARVALHO, M. P. Inter-relationships among erodibility, soil tolerance and pysical-chemical attributes in northwestern of São Paulo state. Journal of Urban and Environmental Engineering, v.13, p.102-114, 2019.

LIMA, J. E. F. W.; SILVA, E. M.; EID, N. J.; MARTINS, E. S.; KOIDE, S.; REATTO, A. Desenvolvimento e verificação de métodos indiretos para a estimativa da erodibilidade dos solos da bacia experimental do alto rio Jardim - DF. Revista Brasileira de Geomorfologia, v.8, p.23-36, 2007.

LIMA, J. M.; CURI, N.; RESENDE, M.; SANTANA, D. P. Dispersão do material de solo em água para avaliação indireta da erodibilidade em Latossolos. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.14, p.186-193, 1990.

MANNIGEL, A. R.; CARVALHO, M. P.; MORETI, D. M.; MEDEIROS, L. R. Fator erodibilidade e tolerância de perda dos solos do estado de São Paulo. Acta Scientiarum, v.24, p.1335-1340, 2002.

MARQUES, J. J. G. S. M.; CURI, N.; FERREIRA, M. M.; LIMA, J. M.; SILVA, M. L. N.; SÁ, M. A. C. Adequação de métodos indiretos para estimativa da erodibilidade de solos com horizonte B textural no Brasil. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.21, p.447-456, 1997.

MARQUES, V. S. Erosão hídrica em microbacias utilizando geotecnologias. 2013. 177f. Tese (Doutorado em Agronomia - Ciência do Solo). Instituto de Agronomia da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica, 2013.

MATO GROSSO DO SUL (Estado). Macrozoneamento geoambiental do estado de Mato Grosso do Sul. Campo Grande: SEPLAN/MS - IBGE, 1989. 242 p.

MIQUELONI, D. P.; GIANELLO, E. M.; BUENO, C. R. P. Variabilidade espacial de atributos e perda de solo na definição de zonas de manejo. Pesquisa Agropecuária Tropical, v.45, p.18-28, 2015.

OLIVEIRA, V. H.; BAHIA, V. G. Erodibilidade de seis solos do município de Lavras - MG, usando o método do nomograma. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.19, p.1157-1162, 1984.

PARWADA, C.; VAN TOL, J. Soil properties influencing erodibility of soils in the Ntabelanga area, Eastern Cape Province, South Africa. Journal Acta Agriculturae Scandinavica, v.67, p.67-76, 2016.

PIMENTEL-GOMES, F. P.; GARCIA, C. H. Estatística aplicada a experimentos agronômicos e florestais. Piracicaba: FEALQ, 2002. 309p.

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). Washington: USDA, Agriculture Handbook, 1997. 251p.

RIBEIRO, M. A. V. Resposta da soja e do eucalipto a fósforo em solos de diferentes texturas, níveis de densidade e de umidade. 1999. 71 f. Tese (Doutorado em Agronomia – Solos e Nutrição de Plantas) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 1999.

ROBERTSON, G. P. GS+: geostatistics for environmental sciences, Version 7.0. Michigan: Plainwell - Gamma Desing Software, 2004. 179p.

SANTOS, H. G.; FIDALGO, E. C. C.; ÁGLIO, M. L. D. Solo. Agência Embrapa de Informação Tecnológica (Embrapa) . Disponível em: https://www.agencia.cnptia.embrapa.br/gestor/arroz/arvore/CONT000fesi63xh02wx5eo0y53mhyx67oxh3.html. Acessado em 26 Jan de 2020.

SHARPLEY, A. N.; WILLIAMS, J. R. EPIC - Erosion/Productivity Impact Calculator: 1 Model Documentation. Washington: USDA, Technical Bulletin 1768, 1990. 235p.

SILVA, A. M.; ALVARES, A. C. Levantamento de informações e estruturação de um banco de dados sobre erodibilidade de classes de solo no estado de São Paulo. Revista Geociências, v.24, p.33-42, 2005.

SILVA, L. F. S.; MARINHO, M. A.; ROCCO, E. O.; WALTER, M. K. C.; BOSCHI, R. S. Métodos indiretos de estimativa da erodibilidade de um Latossolo Vermelho da região de Campinas, SP. Revista Ciência, Tecnologia & Ambiente, v.3, p.51-58, 2016.

SILVA, M. L. N.; CURI, N.; LIMA, J.M.; FERREIRA, M. M. Avaliação de métodos indiretos de determinação de erodibilidade de Latossolos brasileiros. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.35, p.1207-1220, 2000.

SOUSA, D. M. G.; LOBATO, E. Latossolos. Agência Embrapa de Informação Tecnológica (Embrapa). Disponível em: http://www.agencia.cnptia.embrapa.br/Agencia16/AG01/arvore/AG01_96_10112005101956.html. Acessado em 26 Jan de 2020.

TAKAL, K. M.; MITTAL, S. K., SARUP, J. Estimation of soil erosion and net sediment trapped of upper-helmand catchment in Kajaki reservoir using USLE model and remote sensing e GIS technique. International Journal of Advanced Engineering Research and Science, v.4, p.150-156, 2017.

USDA - United States Department of Agriculure. National Soil Survey Handbook n.430. Washington: USDA, 1983.

VALE JÚNIOR, J. F.; BARROS, L. S.; SOUSA, M. I. L.; UCHÔA, S. C. P. Erodibilidade e suscetibilidade à erosão dos solos de cerrado com plantio de Acacia mangium em Roraima. Revista Agro@mb On-line, v.3, p.1-8, 2009.

VIEIRA, V. F. Estimativa de perdas de solo por erosão hídrica em uma sub-bacia hidrográfica. Revista Geografia, v.17, p.73-81, 2008.

WISCHMEIER, W. H.; JOHNSON, C. B.; CROSS, B. V. A soil erodibility nomograph for farmland and construction sites. Soil and Water Conservation Journal, v.26, p.189-193, 1971.

WISCHMEIER, W. H.; SMITH, D. D. Predicting rainfall erosion losses: a guide to conservation planning. Washington: USDA, Agricultural Handbook 537, 1978. 67p.

YAMAMOTO, J. K.; LANDIM, P. M. B. Geoestatística: conceitos e aplicações. São Paulo: Editora Oficina de Letras, 2013. 216p.

ZARONI, M. J.; SANTOS, H. G. Argissolos. Agência Embrapa de Informação Tecnológica (Embrapa). Disponível em: https://www.agencia.cnptia.embrapa.br/gestor/solos_tropicais/arvore/CONTAG01_7_2212200611538.html. Acessado em 26 Jan de 2020.

ZHANG, K. L.; SHU, A. P.; XU, X. L.; YANG, Q. K.; YU, B. Soil erodibility and its estimation for agricultural soils in China. Journal of Arid Environments, v.72, p.1002–1011, 2008.
Published
19/08/2021
How to Cite
LIMA, César Gustavo da Rocha et al. INDIRECT METHODOLOGIES FOR MEASURING SOIL ERODIBILITY AND CHARACTERIZING ITS SPATIAL VARIABILITY. Mercator, Fortaleza, v. 20, aug. 2021. ISSN 1984-2201. Available at: <http://www.mercator.ufc.br/mercator/article/view/e20023>. Date accessed: 24 apr. 2024. doi: https://doi.org/10.4215/rm2021.e20023.
Section
ARTICLES