Spatiotemporal analysis of gullies and environmental controlling factors in the municipality of Alegre (state of Espírito Santo, southeastern Brazil)
DOI:
https://doi.org/10.11606/issn.2316-9095.v22-194316Keywords:
Soil erosion, Environmental impacts, Nitisol, Geoprocessing, Soil conservationAbstract
Water erosion of soil slopes causes several environmental, economic, and social losses worldwide every year, particularly, when it reaches more advanced stages, leading to the formation of gullies. The municipality of Alegre, in the state of Espírito Santo (southeastern Brazil), has numerous gullies, which stand out in the landscape by their impressive proportions and environmental impacts. Nevertheless, very few studies have been published on the subject and most focus on specific erosion features. Therefore, this study aimed at mapping out the gullies to create an inventory and at qualitatively evaluating
the environmental factors controlling gully development from 2009 to 2019. Terrain elevation, slope angle, aspect, surface curvature, lithology, soil types, rainfall erosivity, and land cover were considered gully causative factors. Google Earth Pro imagery and classical Geographic Information System (GIS) techniques were used to locate the gullies and to process/evaluate the environmental factors. The number of gullies in the study area remained approximately constant over the past ten years. Results revealed that the gullies may have started at different periods and are still active and evolving. Finally, the spatial distribution of the gullies is not random, but controlled by geomorphological, geological, and land cover factors.
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References
Alho, D. R., Júnior, J. M., Campos, M. C. C. (2007). Caracterização física, química e mineralógica de Neossolos Litólicos de diferentes materiais de origem. Revista Brasileira de Ciências Agrárias, 2(2), 117-122. Available at: http://www.agraria.pro.br/ojs-2.4.6/index.php?journal=agraria&page=article&op=view&path%5B%5D=183. Accessed on: 8 April 2022.
Batista, D. C. L., Vieira, A. F. S. G., Marinho, R. R. (2019). Uso do “Google Earth Pro” no mapeamento de voçorocas na área urbana de Manaus (AM), Brasil. Geosaberes, 10(20), 1-12. https://doi.org/10.26895/geosaberes.v10i20.689
Bernard, J., Bingner, R. L., Dabney, S. M., Langendoen, E. J., Lemunyon, J., Merkel, W., Theurer, F., Wells, R. R., Widman, N., Wilson, G. V. (2010). Ephemeral gully erosion: a natural resource concern. Research Report. No. 69. Oxford: USDA-ARS National Sedimentation Laboratory.
Bernatek-Jakiel, A., Poesen, J. (2018). Subsurface erosion by soil piping: significance and research needs. Earth-Sciences Reviews, 185, 1107-1128. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2018.08.006
Bertoni, J., Lombardi Neto, F. (1999). Conservação do solo. São Paulo: Ícone.
Bigarella, J. J., Mazuchowski, J. Z. (1985). Visão integrada da problemática da erosão. 3rd Simpósio Nacional de Controle da Erosão. Maringá: Associação Brasileira de Geologia de Engenharia - Associação de Defesa e Educação Ambiental.
Boardman, J. (2016). The value of GoogleEarthÔ for erosion mapping. Catena, 143, 123-127. https://doi.org/10.1016/j.catena.2016.03.031
Cabral, T. L. (2018). Distribuição e classificação de voçorocas por meio de indicadores morfométricos em sub-bacias no município de Cacequi-RS. Thesis (Doctoral). Santa Maria: Centro de Ciências Naturais e Exatas – UFSM.
Camargo, M. N., Larach, J. O. I. (1983). Pedologia. In: V. Oliveira, A. M. R. Costa, W. P. Azevedo (Eds.), Folhas SF 23/24 Rio de Janeiro/Vitória, geologia, geomorfologia, pedologia, vegetação e uso potencial da terra, 385-552. Rio de Janeiro: Projeto RADAMBRASIL.
Carvalho, J. R. P., Assad, E. D. (2005). Análise espacial da precipitação pluviométrica no Estado de São Paulo: Comparação de métodos de interpolação. Engenharia Agrícola, 25(2), 377-384. https://doi.org/10.1590/S0100-69162005000200011
Casalí, J., Giménez, R., Campo-Bescós, M. A. (2015). Gully geometry: what are we measuring? Soil, 1(2), 509-513. https://doi.org/10.5194/soil-1-509-2015
Cassol, E. A., Eltz, F. L. F., Martins D., Lemos A. M., Lima V. S., Bueno A. C. (2008). Erosividade, padrões hidrológicos, período de retorno e probabilidade de ocorrência das chuvas em São Borja, RS. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 32(3), 1239-1251. https://doi.org/10.1590/S0100-06832008000300032
Castro, U. M., Neves, S. R. A., Silva, L. F. T. C., Mendes, S. P., Guerra, A. J. T. (2010). Mapeamento de feições erosivas e cicatrizes de escorregamentos por unidades de relevo na sub-bacia do rio Sana (Macaé - RJ). Revista de Geografia, 27(3), 19-33. Available at: https://periodicos.ufpe.br/revistas/revistageografia/article/view/228896. Accessed on: 8 April 2022.
Centeno, J. A. S. (2003). Sensoriamento remoto e processamento de imagens digitais. Curitiba: UFPR.
Chaplot, V. (2013). Impact of terrain attributes, parent material and soil types on gully erosion. Geomorphology, 186, 1-11. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2012.10.031
Conforti, M., Aucelli, P. P. C., Robustelli, G., Scarciglia, F. (2011). Geomorphology and GIS analysis for mapping gully erosion susceptibility in the Turbolo stream catchment (northern Calabria, Italy). Natural Hazards, 56, 881-898. https://doi.org/10.1007/s11069-010-9598-2
Cunha, A. M., Feitoza, H. N., Feitoza, L. R., Oliveira, F. S., Lani, J. L., Cardoso, J. K. F., Trindade, F. S. (2016). Mapa de reconhecimento de solos do Estado do Espírito Santo: uma atualização de legenda. Vitória: INCRA; Incaper; UFV; ITC-NL.
Departamento de Águas e Energia Elétrica (DAEE)/Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT). (1990). Controle de erosão: bases conceituais e técnicas; diretrizes para o planejamento urbano e territorial; orientações para o controle de boçorocas urbanas. 2. Ed. São Paulo: DAEE/IPT.
Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa). (1999). Sistema brasileiro de classificação de solos. Brasília: Serviço de Produção de Informação.
Gao, P. (2013). Rill and gully development processes. In: J. F. Shroder (Ed.), Treatise on geomorphology, 7, 122-131, Cambridge: Academic Press. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-374739-6.00156-1
Guerra, A. J. T., Silva, A. S., Botelho, R. G. M. (1999). Erosão e conservação dos solos: conceitos, temas e aplicações. 2. ed. Rio de Janeiro: IBGE.
Hartwig, M. E., Melo, M. G., Moreira, C. A. (2020). Structure and tectonic significance of high- and low-temperature deformation along the lateral escape-related Guaçuí and Batatal shear zones, southern Araçuaí Orogen (southeastern Brazil). International Engineering Journal, 73(4), 499-512. https://doi.org/10.1590/0370-44672020730043
Hartwig, M. E., Ribeiro, L. P. (2021). Gully evolution from Structure-from-Montion: Alegre municipality (Espírito Santo state, southeastern Brazil). Environmental Earth Sciences, 80, 548. https://doi.org/10.1007/s12665-021-09831-z
Igwe, O., John, U. I., Solomon, O., Obinna, O. (2020). GIS-based gully erosion susceptibility modeling, adapting bivariate statistical method and AHP approach in Gombe town and environs Northeast Nigeria. Geoenvironmental Disasters, 7, 32. https://doi.org/10.1186/s40677-020-00166-8
Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE). (2019). Alegre. IBGE. Available at: https://cidades.ibge.gov.br/brasil/es/alegre/panorama. Acessed on: May 2,7 2022.
Instituto Jones dos Santos Neves (IJSN). (2012). Mapeamento geomorfológico do estado do Espírito Santo. Vitória: IJSN. (Technical Note, 28 p).
Ireland, H. A., Sharpe, C. F., Eagle, D. H. (1939). Principles of Gully Erosion in the Piedmont of South Carolina. U.S. Department of Agriculture, Technical Bulletin.
Jenks, G. F. (1977). Optimal data classification for choropleth maps: occasional paper. Kansas: University Kansas, Department of Geography.
Koppen, W., Geiger, R. (1936). Handbuch der Klimatologie. Berlin: Gebrüder Bornträger.
Lillesand, T. M., Kiefer, R. W., Chipman, J. W. (2015). Remote sensing and image interpretation. 7. ed. New York: Wiley.
Lima, J. S. S., Silva, A. S., Oliveira, R. B., Cecílio, R. A., Xavier, A. C. (2008). Variabilidade temporal da precipitação mensal em Alegre-ES. Revista Ciência Agronômica, 39(2), 327-332.
Mararakanye, N., Sumner, P. D. (2017). Gully erosion: a comparison of contributing factors in two catchments in South Africa. Geomorphology, 288, 99-110. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2017.03.029
Marchioro, E., Andrade, E. E., Oliveira, J. C. (2016). Evolução espaço-temporal de voçorocas no Espírito Santo: estudo de caso nos municípios de Afonso Cláudio e Alegre. Revista Brasileira de Geomorfologia (Online), 17(1), 191-204. https://doi.org/10.20502/rbg.v17i1.712
Marchioro, E., Oliveira, J. C. (2014). Evolução espaçotemporal de voçoroca às margens da rodovia ES-482 em Alegre (ES). Revista Geonorte, 5(14), 218-221.
Melo Júnior, J. C. F., Sediyama, G. C., Ferreira, P. A., Leal, B. G., Minusi, R. B. (2006). Distribuição espacial da frequência de chuvas na região hidrográfica do Atlântico, Leste de Minas Gerais. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental (Online), 10(2), 417-425. https://doi.org/10.1590/S1415-43662006000200024
Morgan, R. P. C. (1995). Soil erosion and conservation. New York: Longman Group and J. Wiley & Sons. Oliveira, B. E. N. (2011). Mapeamento, identificação e análise dos fatores relacionados aos processos erosivos no Distrito Federal (DF) – Ênfase nas voçorocas. Dissertation (Master’s). Brasília: Faculdade de Tecnologia – UNB.
Oliveira, C. M. M. (2014). Monitoramento de voçorocas no município de Vassouras, RJ, utilizando-se a tecnologia do Laser Scanner. Monograph (Bachelor). Seropédica: Instituto de Florestas – UFRRJ.
Oliveira, M. A. (1990). Slope geometry and gully erosion development: Bananal, São Paulo, Brazil. Zeitschrift für Geomorphologie, 34(4), 423-434.
Pedrosa-Soares, A. C., Wiedmann-Leonardos, C. M. (2000). Evolution of the Araçuaí Belt and its connection to the Ribeira Belt, Eastern Brazil. In: U. Cordani, E. L. Milani, A. Thomaz, D. A. Campos (Eds.), Tectonic Evolution of South America, 265-285. Rio de Janeiro: SBG.
Pinheiro, M. R., Redivo, I. A. C. (2016). Técnicas aerofotogramétricas digitais aplicadas ao estudo da erosão. Revista do Instituto Geológico, 37(1), 49-63. https://doi.org/10.5935/0100-929X.20160004
Pinto, B. L. (2018). Dinâmica geomorfológica de voçorocas no município de Tucano – Bahia. Dissertation (Master’s). São Cristóvão: UFS.
Poesen, J., Nachtergaele, J., Verstraeten, G., Valentin, C. (2003). Gully erosion and environmental change: importance and research needs gully erosion and environmental change. Catena, 50(2-4), 91-133. https://doi.org/10.1016/S0341-8162(02)00143-1
Rahmati, O., Haghizadeh, A., Pourghasemi, H. R., Noormohamadi, F. (2016). Gully erosion susceptibility mapping: the role of GIS-based bivariate statistical models and their comparison. Natural Hazards, 82, 1231-1258. https://doi.org/10.1007/s11069-016-2239-7
Robinson, D. A., Blackman, J. D. (1990). Soil erosion and flooding: Consequences on land use policy and agricultural practice on the South Downs, East Sussex, UK. Land Use Policy, 7(1), 41-52. https://doi.org/10.1016/0264-8377(90)90053-2
Rotta, C. M. S., Zuquette, L. V. (2015). Processos erosivos. In: L. V. Zuquette (Ed.), Geotecnia Ambiental, 113-152. Rio de Janeiro: Elsevier.
Salomão, F. X. T., Iwasa, O. Y. (1995). Erosão e a ocupação rural e urbana. In: Y. B. Bitar (Ed.). Curso de geologia aplicada ao meio ambiente, 31-57. São Paulo: ABGE-IPT.
Sanchez, R. B., Marques Júnior, J., Souza, Z. M., Pereira, G. T., Martins Filho, M. V. (2009). Variabilidade espacial de atributos do solo e de fatores de erosão em diferentes pedoformas. Bragantia, 68(4), 1095-1103. https://doi.org/10.1590/S0006-87052009000400030
Santos, S. E. M., Mauro, T. L., Souza, L. A., Senigalia, R. L. C., Castro, D. A., Santos, E. S. (2019). Métodos de classificação supervisionada aplicados no uso e ocupação do solo no município de Presidente Médice. Biodiversidade, 18(1), 150-159.
Secretaria de Estado da Agricultura, Abastecimento, Aquicultura e Pesca (SEAG). (2008). Plano Estratégico de Desenvolvimento da Agricultura Capixaba: novo PEDEAG 2007-2025. Vitória: Secretaria de Estado da Agricultura, Abastecimento, Aquicultura e Pesca.
Silva, A. C., Lima, J. M., Curi, N. (1993). Relação entre voçorocas, usos da terra, solos e materiais de origem na região de Lavras (MG). Revista Brasileira de Ciência do Solo, 17, 459-464.
Silva, A. M., Alvares, C. A. (2005). Levantamento de informações e estruturação de um banco dados sobre a erodibilidade de classes de solos no estado de São Paulo. Geociências, 24(1), 33-41.
Silva, A. S., Lima, J. S. S., Bottega, E. L. (2011). Variabilidade espacial da precipitação pluviométrica para o Estado do Espírito Santo utilizando métodos multivariados. Revista Brasileira de Ciências Agrárias, 6(4), 703-709. https://doi.org/10.5039/agraria.v6i4a834
Soil Science Society of America (SSSA). (2008). Glossary of Soil Science Terms. Soil Science Society of America, Madison. Available at: https://www.soils.org/publications/soils-glossary/. Accessed on: 22 January 2022.
Telles, T. S., Guimaraes, M. F., Dechen, S. C. F. (2011). The costs of soil erosion. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 35(2), 287-298. https://doi.org/10.1590/S0100-06832011000200001
Vale, J. R. B., Costa, J. A., Silva, E. L. S., Favacho, A. T. (2018). Análise comparativa de métodos de classificação supervisionada aplicada ao mapeamento da cobertura do solo no município de Medicilândia, Pará. InterEspaço, 4(13), 26-44. https://doi.org/10.18764/2446-6549.v4n13p26-44
Valentin, C., Poesen, J., Li, Y. (2005). Gully erosion: impacts, factors and control. Catena, 63(2-3), 132-153. https://doi.org/10.1016/j.catena.2005.06.001
Vieira, V. S. (1997). Programa de Levantamentos Geológicos Básicos do Brasil, Carta Geológica Cachoeiro de Itapemirim, Folha SF24Z-V-A. Scale 1:250.000. Brasília: CPRM.
Viero, A. C. (2004). Análise da geologia, geomorfologia e solos no processo de erosão por voçorocas: Bacia do Taboão, RS. Dissertation (Master’s). Porto Alegre: Instituto de Pesquisas Hidráulicas - UFRGS.
Zevenbergen, L. W., Thorne, C. R. (1987). Quantitative analysis of land surface topography. Earth Surfaces Processes and Landforms, 12(1), 47-56. https://doi.org/10.1002/esp.3290120107
Zhou, Y., Zhang, B., Qin, W., Deng, Q., Luo, J., Liu, H., Yang, D., Wang, H., Zhao, Y. (2021). Primary environmental factors controlling gully distribution at the local and regional scale: An example from Northeastern China. International Soil and Water Conservation Research, 9(1), 58-68. https://doi.org/10.1016/j.iswcr.2020.08.004
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