CADERNO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS
Agrarian Sciences Journal
Adoção de multicritérios para análise da suscetibilidade erosiva em sub-bacias
hidrográficas da Serra da Mantiqueira, sul de Minas Gerais
Derielsen Brandão Santana
1
, Rodrigo Santos Moreira
2
, Taya Cristo Parreiras
3
, Luis Felipe Pigatto Miranda
Silva
4
, Alexandre Elias de Miranda Teodoro
5
, Talyson Melo Bolelli
6
, Guilherme Henrique Expedito Lense
7
,
Ronaldo Luiz Mincato
8
*
Resumo
A erosão hídrica é uma das principais causas de degradação dos solos tropicais, cujo estudo requer a compreensão
de algumas variáveis, como relevo, uso e ocupação do solo, classes de solo e presença de atividades antrópicas. A
maioria dos estudos sobre erosão é baseada na utilização de modelos empíricos com técnicas de Geoprocessamento
e Sensoriamento Remoto, que permitem identificar as regiões mais propensas à erosão. Esse estudo visa utilizar a
análise multicritérios para identificar a suscetibilidade à erosão hídrica em duas sub-bacias hidrográficas localizadas
na Serra da Mantiqueira, sul de Minas Gerais, Brasil. Para isso, foi elaborada uma análise multicritérios a partir de
três elementos: relevo, uso e ocupação do solo e classes de solo. Os resultados demonstraram que as sub-bacias
Ribeirão São Bento e Ribeirão José Lúcio apresentam susceptibilidade à erosão classificadas como média e baixa,
respectivamente. Logo, o mapa de suscetibilidade à erosão hídrica pode ser utilizado como uma ferramenta eficiente
no planejamento sustentável agrícola e ambiental da área.
Palavras-chave: Erosão hídrica. Uso e ocupação do solo. Planejamento ambiental.
Multicriteria adoption for erosive susceptibility analysis in sub-basins of Serra da Manti-
queira, southern Minas Gerais
Abstract
Water erosion is one of the main causes of degradation of tropical soils, whose study requires the understanding of
some variables, such as relief, land use and occupation, soil classes and the presence of anthropic activities. Most
erosion studies are based on the use of empirical models with Geoprocessing and Remote Sensing techniques, which
allow the identification of the most erosion prone regions. . This study aims to use multicriteria analysis to identify
susceptibility to water erosion in two watersheds located in the Serra da Mantiqueira, southern Minas Gerais, Brazil.
For this, a multicriteria analysis was elaborated from three elements: relief, land use and occupation and soil classes.
The results showed that the Ribeirão São Bento and Ribeirão José Lúcio sub-basins have erosion susceptibility classified
1
Universidade Federal de Alfenas. Alfenas, MG. Brasil.
https://orcid.org/0000-0003-2484-9984
2
Universidade Federal de Alfenas. Alfenas, MG. Brasil.
https://orcid.org/0000-0001-7443-94
3
Universidade Federal de Alfenas. Alfenas, MG. Brasil.
https://orcid.org/0000-0003-2621-7745
4
Universidade Federal de Alfenas. Alfenas, MG. Brasil.
https://orcid.org/0000-0001-5961-0717
5
Universidade Federal de Alfenas. Alfenas, MG. Brasil.
https://orcid.org/0000-0002-1001-4145
6
Universidade Federal de Alfenas. Alfenas, MG. Brasil.
https://orcid.org/0000-0001-6077-5623
7
Universidade Federal de Alfenas. Alfenas, MG. Brasil.
https://orcid.org/0000-0002-3560-9241
8
Universidade Federal de Alfenas. Alfenas, MG. Brasil.
https://orcid.org/0000-0001-8127-0325
*Autor para correspondência: ronaldo.mincato@unifal-mg.edu.br
Recebido para publicação em 31 de outubro de 2019. Aceito para publicação em 10 de dezembro de 2019.
e-ISSN: 2447-6218 / ISSN: 2447-6218 / © 2009, Universidade Federal de Minas Gerais, Todos os direitos reservados.
Santana, D. B. et al.
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as medium and low, respectively. Thus, the erosion susceptibility map can be used as an efficient tool for sustainable
agricultural and environmental planning of the area.
Key words: Water erosion. Land and use occupation. Environmental Planning.
Introdução
Na economia nacional, a agricultura e o agro-
negócio contribuíram com 23,5% do Produto Interno
Bruto (PIB) do país em 2017 (CNA, 2018). O café foi o
5º produto brasileiro no ranking de exportação de bens
do agronegócio (CACAFÉ, 2017). Foram exportadas 30,7
milhões de sacas de café de 60 kg, gerando receita total
de US$ 5,2 bilhões (CECAFÉ, 2017).
Minas Gerais concentra a maior parte da área
produtiva, cerca de 1,23 milhões de hectares (CONAB,
2018), especialmente nas regiões Sul e Centro Oeste,
com produção total de 16 044 sacas em 2018 (CONAB,
2018). Nessa região, os municípios de Cambuquira e
Conceição do Rio Verde possuem sua economia baseada
na produção cafeeira devido à altitude propícia para o
cultivo, ao clima favorável, ao tipo de solo abundante e
o histórico produtivo desde o século XX. Em 2010, em
Conceição do Rio Verde, o café representou 43,2% no
total da produção agrícola; em Cambuquira foi de 73,4%
(IPEA, 2012). Sendo assim, estudos que avaliam o estado
de conservação e a degradação dos solos são importantes
para direcionar práticas de manejo agrícola cada vez mais
sustentáveis.
Atualmente, uma das principais causas de de-
gradação dos solos brasileiros é a erosão hídrica (De-
chen et al., 2015). A erosão hídrica faz parte do ciclo
hidrossimentológico e está associada ao intemperismo
das rochas e posterior desprendimento, transporte e
deposição de material do solo pela ação da chuva (Wei
et al., 2017). A erosão hídrica impacta negativamente a
produtividade agrícola devido à remoção de nutrientes e
matéria orgânica do solo, causando prejuízos econômicos
e impactando de forma negativa a qualidade do ambiente
(Lal, 2014).
A intensidade da erosão hídrica em uma área
depende de alguns fatores, dentre os quais merecem
destaque o clima, a cobertura vegetal, o relevo, as pro-
priedades intrínsecas do solo e as atividades antrópicas.
Esses fatores estão interligados entre si e atuam de forma
concomitante (Fernández e Vega, 2016).
Para compreender e mapear o processo erosivo,
diversos métodos tem sido criados e aprimorados. Um dos
métodos frequentemente utilizados é a análise multicrité-
rios, que consiste na definição e cruzamento de variáveis
espaciais distintas. Esse método possibilita identificar as
áreas propensas à ocorrência de erosão, analisar as variá-
veis de maior influência e buscar medidas de atenuação
(Silva e Machado, 2014). A análise multicritérios tem
sido amplamente empregada no mapeamento de risco
ambiental e planejamento urbano, obtendo resultados
satisfatórios (Valladares et al., 2012).
Neste contexto, o objetivo desse trabalho foi
utilizar a análise multicritérios para identificar os índices
de suscetibilidade à erosão hídrica nas sub-bacias hidro-
gráficas Ribeirão São Bento e José Lúcio, afluentes do
Rio Verde, localizadas nos Municípios de Cambuquira e
Conceição do Rio Verde, respectivamente, na Serra da
Mantiqueira, sul de Minas Gerais, Brasil. Os critérios
escolhidos foram o relevo, o uso e ocupação do solo e as
classes de solo. Os critérios e os índices de suscetibilidade
foram adaptados segundo a metodologia de Valladares
et al (2012).
Material e métodos
A área de estudo está localizada nas altitudes
elevadas da Serra da Mantiqueira, no sul de Minas Gerais.
Corresponde a duas sub-bacias hidrográficas, Ribeirão São
Bento e Ribeirão José Lúcio, nos Municípios de Cambu-
quira e Conceição do Rio Verde, respectivamente. A área
total é de 1.688,31 ha. A sub-bacia hidrográfica Ribeirão
São Bento possui 332,92 ha e está localizada nas coorde-
nadas UTM 7584090 a 7581000 N e 474500 a 476500
E, e a sub-bacia hidrográfica Ribeirão José Lúcio possui
1355,39 ha e está localizada nas coordenadas 7575500 a
7570000 N e 479000 a 483800 E, Datum SIRGAS 2000,
Zona 23 K (Figura 1).
O clima da região, segundo a classificação de
Köppen, é mesotérmico úmido, subtipo tropical de al-
titude (Cwb), apresentando temperatura anual média
de 20°C e precipitação anual total variando de 1.480
a 1.700 mm (Sparovek et al., 2007). A principal ativi-
dade agrícola presente nas sub-bacias é a cafeicultura,
favorecida pelo clima e altitude propícios e o histórico
de produção (CONAB, 2018). As demais classes de uso
e ocupação do solo são mata nativa, pastagem, outras
culturas (eucalipto, macadâmia e mogno), carreadores,
benfeitorias e hidrografia.
Os mapas foram produzidos no ArcGis 10.2 (ESRI,
2014). O mapa de uso e ocupação dos solos foi obtido de
imagens do satélite Landsat-8 TM (Thematic Mapper),
bandas TM6, TM5, e TM4, órbita 219/75, do United States
Geological Survey (USGS, 2017); de imagens do Google
Earth e de áreas mapeadas pela Ipanema Coffees. Todas
as imagens utilizadas são de junho do ano de 2017.
A classificação de uso e ocupação do solo foi
realizada em duas etapas; primeiramente em laborató-
rio, a partir das imagens disponibilizadas pela Ipanema
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Coffees e, posteriormente, nos levantamentos de campo.
Em laboratório, as imagens foram inseridas no software
ArcGis 10.2 (ESRI, 2014), onde realizou-se a classificação
automatizada de uso e ocupação dos solos. Após esse
procedimento, foi realizada a classificação visual de uso
e ocupação dos solos, buscando maior confiabilidade.
Com os mapas impressos, os dados foram verificados e
corrigidos nos levantamentos de campo.
Figura 1 – Localização da área de estudo
As altitudes variaram de 849 a 1096 m para a
sub-bacia Ribeirão São Bento e 893 a 1339 m para a
sub-bacia Ribeirão José Lúcio, respectivamente. O Mo-
delo Digital de Elevação (MDE) foi produzido a partir
da interpolação das curvas de nível extraídas da carta
topográfica de Varginha (1979), com a ferramenta Topo to
Raster do ArcGis 10.2 (ESRI, 2014). A resolução espacial
escolhida foi de 12,5 x 12,5 m.
O mapa de declividade foi gerado a partir do MDE
pela ferramenta Slope do ArcGis 10.2 (ESRI, 2014). As
unidades de relevo foram classificadas conforme a Em-
brapa (2018), em relevo plano (0-3%), suave ondulado
(3-8%), ondulado (8-20%), forte ondulado (20-45%) e
montanhoso (45-75%).
O mapa digital das classes de solo foi produzido
com base no Mapa de Solos do Estado de Minas Gerais,
escala 1:650.000 (UFV et al., 2010). O relevo foi o atributo
chave de diferenciação das classes de solos (McBratney
et al., 2003).
Os mapas de suscetibilidade erosiva seguiram
uma análise multicritério dos principais atributos que
influenciam a erosão hídrica adaptados de Valladares et
al. (2012). Os atributos foram declividade, com peso 30,
uso e ocupação do solo, com peso 35, e classes de solo,
com peso 35. Foram atribuídos valores de um a dez, com
elementos mais resistentes a erosão recebendo valores
próximos a um, e elementos menos resistentes a erosão
recebendo valores próximos a dez (Tabela 1).
Os mapas de susceptibilidade erosiva foram
produzidos por meio da ferramenta Raster Calculator. A
equação foi inserida no ArcGis 10.2 (ESRI, 2014) e está
apresentada a seguir: (Equação 1)
(D x 0,3) + (UO x 0,35)+(CS x 0,35) (Eq. 1)
Em que: D - declividade; UO - uso e ocupação do solo e CS - classe de solo.
Na sub-bacia Ribeirão São Bento predomina o
cultivo do café, enquanto na sub-bacia Ribeirão José Lú-
cio predomina a mata nativa, ocupando 49,35% da área
(Tabela 2). Os carreadores encontram-se distribuídos nas
duas sub-bacias com função de escoamento da produção
cafeeira.
O relevo da sub-bacia Ribeirão São Bento é mais
acentuado, onde predomina o relevo forte ondulado,
enquanto na sub-bacia Ribeirão José Lúcio predomina
o relevo ondulado. O relevo montanhoso existe apenas
na sub-bacia Ribeirão São Bento. Essa classe recebeu
valor 10 na análise multicritério no quesito declividade
(Tabela 1), aumentando a suscetibilidade erosiva.
O mapa das classes de solo é ilustrado na Figura
5 e as áreas correspondentes estão na Tabela 4.
Santana, D. B. et al.
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Tabela 1 – Tabela de multicritérios para construção do mapa de suscetibilidade a erosão hídrica na área de estudo
Declividade – peso 30 Uso e ocupação – peso 35 Classe de solo – peso 35
Classificação (%) Valor Classificação Valor Classificação Valor
0 – 3 1
3,1 – 5 2 Mata nativa 3 LVd 3
5,1 – 12 4 Pastagem 6
12,1 – 15 5 Café 7
15,1 – 20 6 Outras culturas 8
20,1 – 45 8 Carreadores 10 CX 8
>45 10
Fonte: adaptado de Valladares et al. (2012).
Resultados e discussão
A figura 2 ilustra os mapas de uso e ocupação dos solos das duas sub-bacias hidrográficas estudadas.
Figura 2 – Mapas de uso e ocupação do solo da área de estudo
A – Sub-bacia hidrográfica Ribeirão São Bento, Município de Cambuquira, MG. B - Sub-bacia hidrográfica Ribeirão José Lúcio, Município de Con-
ceição do Rio Verde, MG.
Em que: Outras culturas refere-se ao eucalipto plantado morro abaixo, mogno e macadâmia.
Nas duas sub-bacias predominam as classes LVd3
e LVd2, respectivamente, na sub-bacia Ribeirão São Bento
e José Lúcio. O LVd recebeu valor 3 e o CX valor 8.
Os mapas de susceptibilidade à erosão são apre-
sentados na Figura 6 e a intensidade da suscetibilidade
erosiva na Tabela 5.
Na sub-bacia Ribeirão São Bento predomina a
suscetibilidade média. Essa suscetibilidade predomina
no café com relevo forte ondulado e classe de solo LVd3.
A suscetibilidade alta ocorre nos carreadores, em relevo
montanhoso e na classe de solo CX1. A suscetibilidade
baixa ocorre principalmente na mata nativa em relevo
ondulado e classe de solo LVd1. Os resultados podem ser
comparados aos resultados obtidos por Sousa (2013) e
Santos e Aquino (2017), nos quais as áreas com susce-
tibilidade erosiva alta possuem cobertura vegetal redu-
zida e maiores declividades. Os resultados são similares