2.1 Área de estudo

A BHRM, localizada no município de Montividiu, na microrregião Sudoeste de Goiás, Cerrado, Brasil (Figura 1), possui área de contribuição de 695,021 km² e está inserida na bacia hidrográfica do Rio Paranaíba. O município, de acordo com o processo nº 18922015 (vigente de 26/12/2015 a 16/10/2027) da Secretaria de Estado de Meio Ambiente e Desenvolvimento Sustentável – SEMAD (2020), possui o direito de outorga d’água do Rio Montividiu para suprir a demanda urbana (60 L.s-1), além de concessões à proprietários rurais para atender a demanda hídrica da produção agropecuária.

De acordo com a classificação Köppen-Geiger, o clima da região é do tipo Aw (tropical seco-úmido) (Cardoso et al., 2014), com duas estações contrastantes: o período chuvoso, que se inicia entre setembro e outubro e ocorre até março ou abril, e o período de estiagem que cobre o resto do ano e esporadicamente registra chuvas, como pode ser observado na Figura 2. A estação chuvosa pode ser interrompida por períodos de seca, denominados “veranicos”, podendo representar um problema para a produção agrícola, principalmente quando na fase de crescimento da cultura (Silva et al., 2019).

Figura 1 – Localização da área de estudo: Bacia Hidrográfica do Rio Montividiu, Goiás, Brasil

Fonte: IBGE (2019; 2021; 2022) e SIEG (2020). Organizado pelos autores (2020) no Sistema de Coordenadas Geográficas, Datum SIRGAS 2000

Figura 2 – Média mensal de índice pluviométrico na estação Montividiu (nº 01751004) de jan/ 1986 a dez/2019

Fonte: elaborado pelos autores a partir de dados disponibilizados pela ANA (2020)

A precipitação média mensal da estação meteorológica de Montividiu (código 1751004) para a série temporal de 34 anos (de janeiro de 1986 a dezembro de 2019), corresponde a 120,54 mm, e o índice pluviométrico médio anual é de 1.446,44 mm. Quanto a vegetação, o Cerrado compõe-se por florestas, matagais, pastagens e áreas úmidas (Oliveira et al., 2019).

2.2 Análise da Erosão Potencial (EP) e Erosão Real (ER)

Para o geoprocessamento das informações foi utilizado o software ArcGIS Advanced 10.8.1®, sendo este licenciado sob o código #647261 (ESRI, 2020). E a estimativa da perda de solo foi obtida a partir da aplicação da Universal Soil Loss Equation (USLE) (Equação 1) proposta por Wischmeier e Smith (1978) e adaptada para o Brasil por Lombardi e Moldenhauer (1992).

(1)

onde:

A é a perda de solo por erosão laminar mensal ou anual (tn.ha-1.mês-1 ou tn.ha-1.ano-1); R é o fator de erosividade da chuva mensal ou anual (MJ.mm.ha-1.h-1.mês-1 ou MJ.mm.ha-1.h-1.ano-1); K é o fator de erodibilidade do solo (tn.h.MJ-1.mm-1); LS é o fator topográfico que engloba a declividade (S) e o comprimento de rampa (L) (adimensional); C é o fator de cobertura da terra (adimensional); e, P é o fator de práticas conservacionistas (adimensional)

2.3 Fator de Erosividade (Fator R)

O fator erosividade (R) é um índice que relaciona o valor médio mensal e anual da chuva de um local com a capacidade de erodir o solo de um terreno desprotegido de vegetação (Lombardi Neto e Moldenhauer, 1992). Para a estimativa do Fator R na BHRM, foram coletados dados pluviométricos disponibilizados pelo Portal HidroWeb da Agência Nacional de Águas do Brasil (ANA, 2020), para uma série temporal de 34 anos (1986-2019). No Quadro 1 são apresentadas as informações sobre as estações.

Quadro 1 – Localização das estações pluviométricas e seus níveis de erosividade

Fonte: Elaborado pelos autores a partir de informações disponibilizadas pela ANA (2020)

O conjunto de dados, depois de tabulados e organizados, foi inserido na Equação 2, conforme a proposta de Bertoni e Lombardi Neto (2014), e a partir da obtenção dos valores de R anual, foi realizada geocodificação, gerando malhas por meio do interpolador Spline para produção de mapas da erosividade anual. O produto da erosividade foi classificado conforme a proposta de Carvalho (2008) (Quadro 2).

(2)

onde:

R é o fator de erosividade da chuva (MJ.mm.h-1.ha--1.ano-1); r, a precipitação média mensal (mm); P, a precipitação média anual (mm)

Quadro 2 – Classificação da erosividade

Fonte: Carvalho (2008)

2.4 Fator de Erodibilidade (Fator K)

O fator de erodibilidade caracteriza a suscetibilidade do solo à erosão (Carvalho, 1994), sendo que cada solo se distingue pelas suas propriedades físicas e químicas (Wischmeier; Smith, 1978). Assim, a partir do Mapa de Solos do Plano Diretor da Bacia do Rio Paranaíba (escala 1:250.000), gerado pela Universidade Federal de Viçosa – UFV (2005) em conjunto com a Fundação Rural Minas – Ruralminas (2005) e outros, e disponibilizado pelo SIEG (2020), foi organizado o mapa de solos da área de estudo e, a partir deste mapa, foi elaborado o Fator K com uso de valores de erodibilidade obtidos da literatura especializada, especificamente de Lima et al. (2016) e Demarchi e Zimback (2014). A classificação do Fator K, considerando os valores em relação a propensão a erodibilidade, foi realizada de acordo com a proposta de Mannigel et al. (2002) (Quadro 3).

Quadro 3 – Classificação dos solos em função do fator da erodibilidade (K)

Fonte: Manningel et al. (2002)

2.5 Fator Topográfico (Fator LS)

O fator topográfico (integração da declividade e o comprimento da rampa) influencia diretamente a erosão laminar, pois tem relação com a velocidade de escoamento e implica no volume de material carreado (Bertoni; Lombardi Neto, 2014). A acumulação de fluxo, orientada pela direção do maior declive, tende a limitar o comprimento da rampa ao concentrar o escoamento e promover a formação de canais de drenagem que geram maior dissecação do relevo. Assim, para estimar o Fator LS, os dados da direção e acumulação de fluxo, bem como o declive da BHRM obtidos a partir da imagem Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) disponibilizada pelo USGS (2020), sendo o cálculo realizado por meio da Equação 3 proposta por Pelton et al. (2012) e utilização da calculadora raster, gerando um produto final com precisão gráfica na escala de 1:150.000.

LS = (FA * CR / 22.1)^0.4 * (sin(D * 0.01745) / 0.09)^1.4 * 1.4 (3)

onde:

LS é o fator topográfico; FA, o fluxo acumulado; CR, a resolução da célula; e slope D, a declividade da área

2.6 Fator Cobertura da Terra e Práticas Conservacionistas (Fator CP)

O Fator C se relaciona à cobertura vegetal presente na área. Conforme Abdulkareem et al., (2019), a cobertura da terra (C) é fator crucial na estimativa da erosão do solo, pois na análise espacial indica a condição que pode ser utilizada para controle, e o fator de prática de conservação (P) é usado para designar mudanças nas práticas, tais como: cultivo em faixa, taludes côncavos, terraços, contornos, entre outros. O Fator C foi definido a partir do mapa de uso e cobertura da terra na BHRM no ano de 2020, gerado por meio de imagens com resolução de 2 m do Sensor Multispectral Camera and Panchromatic Wide - SCAN (WPM) acoplado ao satélite China Brazil Earth Resources Satellite – 4A (CBERS-4A), disponibilizadas pelo Instituto de Pesquisas Espaciais (INPE, 2020b). A classificação supervisionada foi realizada utilizando o classificador de Máxima Verossimilhança (MLC), conforme a formulação estatística apresentada por Richards e Jia (2006). Antes da classificação, procedeu-se à fusão pan-sharpening entre a banda pancromática (B1, 2 m) e as bandas multiespectrais B2 (Azul), B3 (Vermelho) e B4 (Verde), empregando o método Brovey transform, o qual realça a resolução espacial minimizando distorções radiométricas (Zhang, 2004; Vivone et al., 2015).

As categorias temáticas foram definidas conforme a classificação oficial apresentada no Manual Técnico de Uso da Terra do IBGE (2013), complementadas por aferições em campo. Após a fusão e organização das bandas, procedeu-se ao treinamento supervisionado e ao refinamento manual dos resultados. Por fim, a validação foi realizada mediante Matriz de Confusão construída a partir de amostras aleatórias estratificadas da imagem CBERS-4A, com cálculo do índice Kappa segundo Cohen (1960).

(4)

onde:

K é uma estimativa do coeficiente Kappa; n, o número total de amostras; c, o número total de classes; 𝑋𝑖𝑖, o valor da diagonal da matriz de confusão, de forma descendente (valor na linha i e coluna i); 𝑋𝑖+, a soma da linha i; e 𝑋+𝑖, a soma da coluna i da matriz de confusão.

O mapa de uso e cobertura da terra foi avaliado com base em uma escala de valores que definem a qualidade da classificação a partir dos resultados obtidos pelo Índice Kappa (Quadro 4), conforme Landis e Koch (1977).

Quadro 4 – Qualidade da classificação conforme intervalos do Índice Kappa

Fonte: Landis e Koch (1977)

A suscetibilidade do uso à perda de solo foi obtida a partir de valores observados na literatura especializada (Farinasso et al., 2006; Helfer, 2003; Silva et al., 2014; Bertoni; Lombardi Neto, 2014; Barbosa, 2015; Durães; Melo, 2016; Ferreira et al., 2019) para as diferentes classes de uso. O Fator C e Fator P foram considerados de forma integrada (Fator CP), com P igual a 1, sendo essa integração devido a impossibilidade de obter o Fator P em nível de bacia hidrográfica.

Na literatura especializada, autores recomendam que o Fator P, no caso de estudos sobre grandes áreas, situação que inviabiliza a observação/mensuração desse componente, seja estabelecido com valor 1, conforme observado em Rodrigues et al., 2017, Vijith et al., 2018; Alves et al., 2022; Castro et al., 2022; Pereira et al., 2023.

2.7 Classificação da Erosão Potencial (EP) e Erosão Real (ER)

A classificação da EP, que é a integração dos aspectos físicos naturais do ambiente (Fator R, Fator K e Fator LS), foi interpretada conforme as categorias propostas por Valério Filho (1994) (Quadro 5).

A classificação da ER, que é o resultado da integração da EP e Fator CP, ocorreu de acordo com a proposição de Beskow et al., (2009) (Quadro 6). A classificação da perda de solo por erosão laminar também considerou a proposta da Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO), United Nations Environment Program (UNEP) e United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization (UNESCO) (1994) (Quadro 7).

Quadro 5 – Classificação da Erosão Potencial

Fonte: Valério Filho (1994). Notas: Os valores foram convertidos do sistema métrico internacional (MJ.mm.h-1.ha-1) para o sistema métrico decimal (tn.mm.ha-1.ano-1)

Quadro 6 – Classificação da Erosão Real

Fonte: Beskow et al. (2009). Notas: Os valores foram convertidos do sistema métrico internacional (MJ.mm.h-1.ha-1) para o sistema métrico decimal (tn.mm.ha-1.ano-1)

Quadro 7 – Recomendações da FAO, UNEP e UNESCO (1994) referentes a classificação do grau de erosão laminar

Fonte: FAO, UNEP e UNESCO (1994). Notas: Os valores foram convertidos do sistema métrico internacional (MJ.mm.h-1.ha-1) para o sistema métrico decimal (tn.mm.ha-1.ano-1)

3.1 Fator de erosividade (Fator R)

Os resultados geoespacializados da erosividade anual podem ser observados na Figura 3, sendo a mínima de 7.792,3 MJ.mm.ha-1.h-1.ano-1 e a máxima de 7.879,82 MJ.mm.ha-1.h-1.ano-1, classificada como de forte erosividade, conforme Carvalho (2008). É possível observar que a distribuição da erosividade anual decresce da parte alta para a parte baixa da bacia hidrográfica em questão.

Figura 3 – Mapa de erosividade (R) anual na BHRM

Fonte: Elaborado pelos autores na projeção UTM Zona 22S, SIRGAS 2000

A erosividade média anual no Brasil apresenta ampla variabilidade espacial, oscilando entre 1.672 e 22.452 MJ.mm.ha–¹.h–¹.ano–¹, com mais de 50% dos registros acima de 7.357 MJ.mm.ha–¹.h–¹.ano–¹, o que caracteriza condições de elevado risco erosivo, sobretudo nas regiões Sudeste e Centro-Oeste (Carvalho, 2008). Isso reflete um cenário de alta vulnerabilidade ambiental, especialmente em áreas de uso agrícola intensivo, onde o impacto das chuvas sobre solos expostos tende a ser mais severo (Oliveira et al., 2013; Silva et al., 2020; Machado et al., 2022). Na Bacia Hidrográfica do Rio Montividiu (BHRM), essa condição relaciona-se diretamente com a intensificação da exploração agrícola e com a concentração sazonal das chuvas, favorecendo o escoamento superficial e a mobilização de partículas do solo (Rieger et al., 2016).

Dados da Embrapa corroboram a caracterização da erosividade como forte na área de estudo, reforçando a importância da identificação espacial de áreas mais vulneráveis como subsídio ao planejamento conservacionista e à formulação de estratégias de manejo do solo (Lima et al., 2023; Oliveira et al., 2011; Andrade; Rovani, 2022). A manutenção da cobertura vegetal destaca-se como elemento fundamental na regulação do escoamento superficial, na proteção dos horizontes superficiais do solo e na promoção da segurança alimentar, sobretudo em regiões onde a agropecuária constitui a principal atividade econômica (Freitas; Landers, 2014; Godoi et al., 2021; Vieira et al., 2021; Souza, 2023; Marcinkowski et al., 2022).

Ao comparar os valores de erosividade obtidos na BHRM com aqueles registrados na bacia hidrográfica do Rio Verdinho, observa-se proximidade nos valores mínimos, embora haja discrepância nos valores máximos (Alves et al., 2022), atribuída à maior extensão territorial da bacia vizinha. Essa diferença reforça a relação existente entre área da bacia e heterogeneidade pluviométrica, uma vez que bacias de maior dimensão tendem a apresentar maior variabilidade espacial das chuvas. Tal heterogeneidade influencia diretamente na distribuição da erosão e na eficiência dos modelos de predição, demandando análises espaciais mais refinadas.

A erodibilidade dos solos no Cerrado goiano é influenciada por múltiplos fatores, sobretudo pela saturação hídrica durante o período chuvoso e pelas características físico-químicas e estruturais dos solos (Castro et al., 2011). Na BHRM, essa condição manifesta-se especialmente nos Gleissolos, que ocupam áreas deprimidas próximas aos cursos hídricos e apresentam drenagem imperfeita, favorecendo a concentração de água e aumentando a suscetibilidade à erosão quando associados à ausência de cobertura vegetal. Por outro lado, os Latossolos, predominantes na bacia, caracterizam-se por elevada porosidade, estrutura granular e maior estabilidade dos agregados, o que lhes confere menor erodibilidade e maior resistência ao impacto das gotas de chuva (Silva et al., 2015; Raimo et al., 2019).

A influência conjunta de atributos físico-químicos, mineralógicos e morfoestruturais exerce papel determinante na dinâmica da erodibilidade (Barbosa et al., 2019; Vieira et al., 2021; Madenoglu et al., 2020). Conforme Silva et al. (1999), ambientes com elevada diversidade pedológica e heterogeneidade do relevo apresentam maior variação do fator K, o que não foi observado na BHRM, onde os valores variaram entre 0,0131 e 0,02 tn.h.MJ–¹.mm–¹, em função da presença de apenas três classes de solo. Ademais, a utilização do mapa de solos na escala de 1:250.000 impõe limitações à identificação de variações pedológicas locais, resultando em unidades mais generalizadas e possível subestimação da variabilidade espacial do fator K.

Os Gleissolos, apesar de apresentarem erodibilidade média, tendem a ter sua vulnerabilidade reduzida quando associados à presença de mata ciliar, que atua como importante zona tampão na proteção dos Recursos Hídricos (Godoi et al., 2021). Já os Latossolos demonstram maior estabilidade estrutural, sendo menos suscetíveis aos processos erosivos em condições de cobertura vegetal preservada (Raimo et al., 2019). Entretanto, a conversão dessas áreas para usos agrícolas intensivos pode comprometer essa estabilidade e aumentar a exposição do solo aos processos erosivos.

A correspondência espacial entre o Fator LS e a Erosão Potencial evidencia a expressiva influência do relevo na dinâmica dos processos erosivos, sobretudo em áreas com maior declividade e proximidade dos cursos d’água. Esse comportamento é consistente com outros estudos desenvolvidos em ambientes semelhantes, onde o relevo ondulado intensifica o escoamento superficial e o transporte de sedimentos (Botelho et al., 2015; Alewell et al., 2019). Em áreas planas, por sua vez, a perda de solo mostra-se mais sensível à inclinação do que ao comprimento da rampa, indicando a importância do fator declividade na modelagem erosiva.

O uso inadequado do solo associado à expansão agrícola constitui fator crítico na intensificação dos processos erosivos na BHRM (Rieger et al., 2016). Em Goiás, a ausência de práticas conservacionistas, como terraceamento, cultivo em nível e cobertura permanente do solo, agrava a vulnerabilidade, especialmente em áreas ocupadas por sistemas agrícolas mecanizados (Cruvinel, 2016; Pereira, 2022). Esses ambientes promovem maior exposição do solo e aumento do escoamento superficial, intensificando a perda de sedimentos (Silva et al., 2020).

Resultados semelhantes foram observados em estudos realizados na bacia do Rio Verdinho, onde aproximadamente 62,83% da área apresentou perdas entre leves e moderadas, enquanto 37,17% da área total corresponde a perdas de erosão de moderadas a extremamente altas, padrão semelhante ao observado na BHRM, que registrou valores próximos (63,86% e 36,14% para classes leves/moderadas e moderadas/extremamente altas, respectivamente) (Alves et al., 2022). Esses dados evidenciam coerência regional e reforçam a eficiência da USLE como ferramenta de diagnóstico ambiental em bacias do Cerrado.

As fitofisionomias do Cerrado demonstram maior resistência aos processos erosivos, destacando-se a importância da preservação da cobertura vegetal como estratégia essencial de conservação do solo e dos recursos hídricos (Pereira; Cabral, 2021). Nesse contexto, programas como o Produtor de Água configuram-se como instrumentos relevantes para a recuperação ambiental e a promoção do uso sustentável dos recursos naturais (Akashi Júnior, 2020; Fonseca, 2022; Toledo, 2022; Akashi Júnior; Laranja, 2024). Todavia, a expansão agrícola no bioma Cerrado continua representando um desafio significativo frente à demanda por produção e à ausência de gestão sustentável em parte do território (Santos et al., 2021; Meinen; Robinson, 2021).

Por fim, a espacialização da Erosão Real na BHRM evidencia que os maiores valores estão associados à combinação entre elevada declividade (Fator LS) e uso intensivo do solo para cultivo agrícola, expondo os horizontes superficiais à erosão sazonal e potencializando a degradação ambiental. Esse padrão é corroborado por estudos realizados em outras bacias hidrográficas brasileiras, como o Rio Verdinho, Córrego do Ajudante e Rio Caiapó, reforçando a necessidade de intervenções integradas de manejo e conservação do solo (Melo et al., 2021; Lamana, 2020; Santos et al., 2021).

O predomínio de cultivos agrícolas, como soja e milho, em áreas de maior risco erosivo, reforça a necessidade de intervenções focadas em práticas de manejo sustentável e conservação do solo. Além disso, a análise dos fatores erosividade, erodibilidade e topografia (Fator LS) revelou a importância de estratégias de uso e manejo que priorizem a manutenção da vegetação nativa, especialmente nas áreas mais suscetíveis identificadas.

Os produtos cartográficos gerados fornecem subsídios valiosos para o planejamento ambiental e indicam a urgência de ações de conservação e restauração ecológica na BHRM, visando mitigar os impactos erosivos e promover a sustentabilidade a longo prazo. Assim, recomenda-se a implementação de políticas públicas e incentivos, como o Programa Produtor de Água, para restaurar e preservar os serviços ecossistêmicos locais.

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