Soil loss estimation and erosion impact evaluation on Ceveiro Watershed (Piracicaba, SP), using the Life-Time Index

A erosão acelerada do solo é o processo que, isoladamente, mais contribui para a degradação da qualidade das terras aráveis em todo o mundo, além de reconhecidamente, constituir a principal fonte não pontual de poluição dos recursos hídricos superficiais. Em vista da importância tanto· do diagnóstico da erosão instalada, quanto da previsão de instalação de novos impactos, este trabalho foi concebido tendo por objetivo central desenvolver um índice quantitativo, com valor prognóstico, para ser aplicado como uma ferramenta de planejamento, na avaliação do impacto da erosão acelerada de terras agrícolas. Foi efetuado um estudo de caso na micro Bacia do Ceveiro, no município de Piracicaba (SP), uma área intensivamente cultivada com a cultura da cana-de-açúcar. A condição local do clima, dos solos e das práticas de manejo aplicadas, é representativa da situação encontrada na região produtora de cana-de-açúcar em Piracicaba e municípios vizinhos. O trabalho foi executado no ambiente IDRISI, um sistema de informação geográfica. As taxas atuais de erosão foram estimadas pela USLE, com ajuste dos fatores do modelo à realidade local. A análise da influência relativa dos fatores da USLE, na variação observada nas taxas estimadas de erosão, foi efetivada através de testes de médias, gráficos de dispersão e simulações. Com base nas estimativas atuais de perda de solo, em uma taxa presumida de renovação dos solos, e na profundidade excedente do solo, foi calculado um índice de sustentabilidade, denominado índice de Tempo de Vida, que é uma função da posição no terreno e remete ao tempo para instalação de impacto irreversível. Os resultados da modelagem da erosão mostraram que cerca de dois terços da área da micro bacia, ocupados com cana-de-açúcar e cultura anual, encontram-se em processo intenso de degradação da qualidade de seus recursos naturais, em especial dos solos. As taxas estimadas de perda de solo são muito elevadas, variando em torno da média de 58 Mg ha-1 ano-1. Nas áreas ocupadas com mata, reflorestamento e pastagens, as taxas estimadas são pequenas, variando ao redor de 2 Mg ha-1 ano-1. A modelagem da erosão revelou a cultura da cana-de-açúcar como o uso impactante na bacia. O fator C definiu a ordem de grandeza das estimativas. Para uma mesma categoria de uso, o fator LS respondeu pela maior parte da variação observada nas taxas estimadas de perda de solo. A análise da influência da erodibilidade do solo, ou fator K, foi inconclusiva. Mas, os resultados de uma simulação indicaram que sua influência na variação das taxas estimadas de perda de solo foi menor do que aquela caracterizada para o fator LS. A aplicação do índice de tempo de vida, como um critério de avaliação do impacto da erosão, revelou que mantido o sistema atual de manejo da cultura da cana-de-açúcar na bacia, a erosão acelerada deverá condicionar a exaustão da base do recurso solo, em cerca de 80 % da área, em até 200 anos. A aplicação do índice de tempo de vida também permitiu a) caracterizar situações de impacto irreversível já instalado; b) inferir sobre a intensidade do processo. A interpretação da erosão baseada unicamente no critério de tolerância de perda de solo, foi insuficiente para gerar a informação necessária ao adequado planejamento do uso da terra em bases sustentáveisSoil loss from soil erosion is perhaps the most potent single factor contributing to the agricultural land degradation worldwide. It is also the main non-point pollution source on superficial water resources. Facing the importance of soil erosion diagnosis, and the necessity of foreseen the new impacts installation, this work was conceived having as prime goal develop a quantitative index, to be applied as a planning tool on evaluation and prediction of soil erosion impacts on agricultural land. This work was carried out as a study case, in the Ceveiro Watershed, in Piracicaba (SP), Brazil, an intensively cultivated sugarcane area. The climate, soil conditions and management practices are very similar to the other applied in the regional scale of Piracicaba area specialized in sugarcane production. The IDRISI environment, a geographic information system, was used in the present work. In other to estimate soil loss rates, the USLE model was applied, based on calibrated values to local conditions. Statistical analysis dealing with difference between means, dispersion analysis, and scenario simulation were made to evaluate the relative influence of each USLE factor on estimated soil loss rates. It was developed an index, called Life-Time Index, as a criterion for the soil erosion impact. The index was based on present soil loss rates, soil renewable rate, and available soil depth. It was conceived as a function of the local terrain position, and that it accounts for the establishment time that an irreversible impact will be installed. The results of soil erosion modeling demonstrated that two thirds of the watershed area, with sugarcane and annual crop, were in an intensive process of degradation. Estimated soil losses were in order of 58 Mg ha-1year-1. In forest and rangeland areas, the estimated soil loss rates were very low with average value close to 2 Mg ha-1 year-1. The erosion modeling revealed that the sugarcane was very impacting when used in the soil exploitation. The C factor has defined the magnitude of soil 10ss rates. For a given land utilization type, LS factor was responsible for the major portion of observed variation on soil loss estimation rates. The ana1ysis of the influence of soil erodibility, or K factor, was inconclusive. But, simulated results indicated that its influence on estimations was smaIler than that attributed to LS factor. The Life-Time lndex applied as an evaluation criterion for the soil erosion impact revealed that maintaining the present land use and management production system, with sugarcane as the main crop, the accelerated erosion would exhaust the natural soil resource base. About 80 % of the entire area will reach the condition of irreversible impact in a time span of 200 years. The use of the Life-Time lndex aIso allowed the following conclusions: a) it successfully indicates situations where irreversible impacts were already installed; and b) it was possible to infer about the erosion process intensity. Soil erosion interpretation based only upon classic soil loss tolerance criteria, is not sufficient to fulfil with the necessary information for adequate planning of the land use on sustainable basi