Érosion des sols au Cap Vert : étude des processus et quantification à l’échelle de trois bassins versants de l’île de Santiago

Erosão dos solos em Cabo Verde: estudo dos processos e quantificação à escala de três bacias hidrográficas O arquipélago de Cabo Verde é constituído por 10 ilhas vulcânicas pertence à zona do Sahel que se estende do Atlântico ao Mar Vermelho. Desde então, várias décadas, Cabo Verde é afectado pela desertificação causada principalmente pela recessão climatica e a erosão do solo. Esses fatores, aliados à alta pressão humana sobre os recursos, a topografia acidentada e chuvas tropicais por vezes torrenciais, causam sérios danos aos solos. No entanto, desde sua independência em 1975, o Governo realizou um amplo programa de arborização, recuperação de áreas degradadas e a correcção dos leitos das ribeiras. No entanto, a investigação, muito pouco foi realizada para avaliar as acções de protecção e conservação do solo e da água. Portanto, não há dados sobre o problema da degradação das terras nem balanços. Como parte deste trabalho, foram estudados vários factores que controlam a erosão do solo pela água. Especificamente, buscou-se diferenciar os efeitos das actividades humanas, incluindo a agricultura, os factores climáticos, como chuva e geração de escoamento. Também estabeleceu os primeiros balanços das exportações de matérias em suspensão e em solução no contexto do arquipélago de Cabo Verde. O estudo foi realizado em três bacias hidrográficas da ilha de Santiago, Cabo Verde. Estas três bacias hidrográficas (Longueira, Grande e Godim) estão localizadas na parte central da ilha de Santiago e representam os diversos tipos de uso da terra e as diferentes zonas bioclimaticas da ilha. Existe um gradiente climático entre as três bacias hidrográficas. Na verdade, Longueira que abrange uma área de 4,18 km2, tem um declive médio de 47 %, uma zona florestada de 69% e uma área agrícola de 17 %. Grande com uma área de 1,87 km2, é localizada numa zona sub humida com um declive médio de 50%, é essencialmente agrícola. Godim, com uma área de 2,0 km2, é localizado numa zona semi-árida com um declive médio de 32%, é particularmente uma zona agricola. Para estes três bacias hidrográficas, as cheias foram medidas e amostradas de 2004 a 2009. A bacia de Longueira teve um maior acompanhamento, nomeadamente em termos de amostragem e monitoramento dos escoamentos. Em cada amostra foram feitas a determinação da concentração de matérias em suspensão e a análise dos principais elementos quimicos. Os resultados mostram que a erosão mecânica nas três bacias hidrográficas é caracterizada por uma forte variabilidade espacial e temporal. Durante o período de 2005-2009, o balanço anual média para as bacias hidrográficas de Longueira, Grande e Godim é: 4266, 157 e 10,1 t.km2.an-1, respectivamente. A estação das chuvas de 2006 foi a mais erosiva para as três bacias, particularmente em Longueira, com 2 cheias excepcionais, que têm gerado uma concentração média de sólidos em suspensão superior a 100 g / l. Porém, as estações do ano de 2005 e 2008 foram de uma forma geral menos erosivas porque as concentrações médias não inferiores a 20 g / l. Além disso, não houve cheias para as temporadas 2005 e 2007 para a bacia do Godim. Na bacia de Longueira, o estudo dos fenómenos de histerese na caracterização das cheias mostrou que a evolução temporal das exportações de sólidos em suspensão durante a temporada é fortemente influenciada pelas atividades agrícolas. Na verdade, a primeira cheia causou uma exportação maciça de sedimento disponível e localizado no leito da ribeira. Assim, a segunda cheia exportou menos sedimentos. Um mês após as primeiras chuvas, a prática da monda que reduz a densidade da cobertura vegetal e destructura a camada superficial do solo, gerou uma grande quantidade de sedimento que novamente permitiu uma exportação muito forte de sedimentos durante a terceira forte cheia. Os resultados da erosão química na bacia de Longueira indicam que a taxa de erosão é de 45 t.km2.an-1 com uma forte variabilidade temporal. Na verdade, as temporadas de 2006 e 2007 são as mais erosivas, enquanto 2005 teve uma exportação de matérias disolvidas baixa. A utilização do modelo EMMA (End- Members Mixing Analysis) mostra que os escoamentos hipodermico e profundo, alimentandos os fluxos de elementos dissolvidos são os principais factores da erosão química. É mostrado que esses fluxos causam mais de 90% dos fluxos de erosão química. O escoamento superficial, que contribui com cerca de 70% na formação das cheias, é o maior factor da erosão mecânica do solo.

OVERLAND FLOW AND SURFACE RUNOFF / Hydrological Science and Engineering

Cape Verde, off the coast of Senegal in western Africa, is a volcanic archipelago where soil and water conservation techniques play an important role in the overall subsistence of half a million inhabitants. In fact, the step slopes in the more agricultural islands due to it's volcanic origin, together with semi-arid and arid environments (the country is located in the Sahelian region), characterized by a very irregular wet season, with high intensity rainfall events, make life tough. The hard conditions lead during the first half of the XX century to frequent cycles of drought with severe implications on the local populations, with impressive numbers of deaths by famine, and a decrease of the number of local inhabitants by more than halve in some islands. Maintain the soil in place and the water inside the soil was there after a mater of survival, and the CapeVerdians implemented over the last half century a number of soil and water conservation techniques that cover all the landscape. In this work, we monitored a number of slope soil and water conservation techniques, such as terraces, half moons, live barriers, etc, together with two cultural strategies, used to plant corn and beans on one side and peanuts on the other, with a semi-quantitative methodology, to evaluate their effectiveness. A discussion is given on the costs and effectiveness of the techniques to reduce overland flow production and therefore erosion, and to promote rainfall infiltration.

Improving rainwater-use in Cabo Verde drylands by reducing runoff

Dryland agriculture in Cabo Verde copes with steep slopes, inadequate practices, irregular intense rain, recurrent droughts, high runoff rates, severe soil erosion and declining fertility, leading to the inefficient use of rainwater. Maize and beans occupy N80% of the arable land in low-input, low-yielding subsistence farming. Three collaborative field trialswere conducted in different agroecological zones to evaluate the effects ofwater-conservation techniques (mulching of crop residue, a soil surfactant and pigeon-pea hedges) combinedwith organic amendments (compost and animal or green manure) on runoff and soil loss. During the 2011 and 2012 rainy seasons, three treatments and one control (traditional practice) were applied to 44- and 24-m2 field plots. A local maize variety and two types of beanswere planted. Runoff and suspended sedimentswere collected and quantified after each daily erosive rainfall. Runoff occurred for rainfalls≥50mm(slope b10%, loamy Kastanozem),≥60mm(slope≤23%, silt–clay–loam Regosol) and≥40mm(slope≤37%, sandy loam Cambisol). Runoffwas significantly reduced only with themulch treatment on the slope N10% and in the treatment of surfactant with organic amendment on the slope b10%. Soil loss reached 16.6, 5.1, 6.6 and 0.4 Mg ha−1 on the Regosol (≤23% slope) for the control, surfactant, pigeon-pea and mulch/pigeon-pea (with organic amendment) treatments, respectively; 3.2, 0.9, 1.3 and 0.1 Mg ha−1 on the Cambisol (≤37% slope) and b0. 2Mg ha−1 for all treatments and control on the Kastanozem(b10% slope). Erosion was highly positively correlated with runoff. Mulch with pigeon-pea combinedwith an organic amendment significantly reduced runoff and erosion fromagricultural fields on steep slopes, contributing to improved use of rainwater at the plot level. Sustainable land management techniques, such as mulching with pigeon-pea hedges and an organic amendment, should be advocated and promoted for the semiarid hillsides of Cabo Verde prone to erosion to increase rainwater-use and to prevent further soil degradation.