Soil and water conservation strategies and impact on sustainable livelihood in Cape Verde – Case study of Ribeira Seca watershed

Cape Verde, located off the coast of Senegal in western Africa, is a volcanic archipelago where a combination of human, climatic, geomorphologic and pedologic factors has led to extensive degradation of the soils. Like other Sahelian countries, Cape Verde has suffered the effects of desertification through the years, threatening the livelihood of the islands population and its fragile environment. In fact, the steep slopes in the ore agricultural islands, together with semi-arid and arid environments, characterized by an irregular and poorly distributed rainy season, with high intensity rainfall events, make dryland production a challenge. To survive in these fragile conditions, the stabilization of the farming systems and the maintenance of sustainable yields have become absolute priorities, making the islands an erosion control laboratory. Soil and water conservation strategies have been a centerpiece of the government0s agricultural policies for the last half century. Aiming to maintain the soil in place and the water inside the soil, the successive governments of Cape Verde have implemented a number of soil and water conservation techniques, the most common ones being terraces, half moons, live barriers, contour rock walls, contour furrows and microcatchments, check dams and reforestation with drought resistant species. The soil and water conservation techniques implemented have contributed to the improvement of the economical and environmental conditions of the treated landscape, making crop production possible, consequently, improving the livelihood of the people living on the islands. In this paper, we survey the existing soil and water conservation techniques, analyze their impact on the livelihood condition of the population through a thorough literature review and field monitoring using a semi-quantitative methodology and evaluate their effectiveness and impact on crop yield in the Ribeira Seca watershed. A brief discussion is given on the cost and effectiveness of the techniques to reduce soil erosion and to promote rainfall infiltration. Finally, we discuss the critical governance factors that lead to the successful implementation of such strategy in a country with scarce natural resources.

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.

Distribuição Espacial da Susceptibilidade à Erosão Hídrica nas Bacias das Ribeiras de Picos e Seca (Santiago, Cabo Verde)

Os processos de erosão hídrica em Cabo Verde são os mais marcantes da dinâmica actual das vertentes, pois são os mais comuns e que afectam áreas extensasdurante a curta estação húmida de três meses. A ocorrência de episódios chuvosos concentrados no tempo e com uma evidente irregularidade espacial permitem umaacentuada erosividade das precipitações, marcada por uma forte irregularidade regional. A forte variabilidade das formas de relevo, a diversidade da natureza das unidadesgeológicas e a multiplicidade de ocupação do solo favorecem condições deerodibilidade muito contrastadas no espaço. O objectivo deste trabalho é estabelecer um modelo desusceptibilidade à erosão hídricaem função de factores geomorfológicos (declive, perfil e traçado das vertentes eerodibilidade das unidades litológicas e dos materiais de cobertura), climáticos(intensidade pluviométrica) e de ocupação do solo para as bacias das ribeiras dos Picose Seca. Os resultados foram obtidos com recurso ao ambiente de Sistemas deInformação Geográfica (SIG). Este trabalho surge na sequência de outros já realizadospelos autores, onde se apresentaram as condições de erodibilidade e erosividade paraáreas mais restritas da Ilha de Santiago. O modelo de susceptibilidade à erosão hídrica resultou do cruzamento dos mapas dedeclives, de perfil e do traçado das vertentes, obtidos a partir do modelo digital deterreno (DTM), do mapa geológico, da distribuição espacial da intensidadepluviométrica e da densidade de ocupação do solo, tendo em conta que são estas asprincipais condicionantes de erosão hídrica, referidas pelos autores que estudaram estaregião. Cada um destes mapas foi reclassificado com base numa análise qualitativa dograu de erodibilidade, sendo atribuído um número de ordem a cada classe, em função da sua susceptibilidade à erosão hídrica, conforme foi localmente reconhecido. Verifica-se que as áreas de maior susceptibilidade à erosão hídrica são as do sectorsudeste da bacia da Ribeira Seca e as vertentes dos principais vales da bacia da Ribeira dos Picos, onde se encontram as unidades geológicas mais friáveis, os declives mais acentuados e onde predominam sectores das vertentes de traçado côncavo, a que seassocia pontualmente a mais elevada intensidade pluviométrica.

Susceptibilidade à Erosão Hídrica na Bacia da Ribeira Seca (Santiago, Cabo Verde)

Na Ilha de Santiago, em Cabo Verde, a erosão hídrica é o processo que afecta áreas mais extensas. A ocorrência de aguaceiros intensos e concentrados no tempo e no espaço promovem uma marcada erosividade das precipitações, com forte irregularidade regional. A grande variabilidade dos declives e das formas das vertentes, associadas à diversidade litológica, bem como à multiplicidade de ocupação do solo, permitem condições de erodibilidade muito contrastadas no espaço. O objectivo deste trabalho é obter um mapa de susceptibilidade à erosão hídrica para a bacia da Ribeira Seca (Santiago oriental) com base no modelo digital do terreno (MDT), nos mapas geológico e de ocupação do solo e na distribuição da erosividade das precipitações. Verifica-se que o sector sudeste da bacia é o mais susceptível à erosão hídrica, pois nele ocorrem a maior concentração diária das precipitações e as condições geomorfológicas e de coberto do solo de mais elevada erodibilidade.

Extracção de areia na Praia de Calhetona (Ilha de Santiago, Cabo Verde) : causas, processos e consequências

A extracção de areia nas praias do mar, nas bacias hidrográficas e nas encostas montanhosas, tem sido prática de muitas famílias cabo-verdianas. A Praia de Calhetona foi uma das que nos últimos anos sofreu degradação significativa, em função da apanha clandestina de areia, sem qualquer plano de extracção, destinada a construção civil. A extracção de areia, para vender ou para a autoconstrução, é efectuada em família por indivíduos, maioritariamente do sexo feminino, de baixa renda ou sem profissão remunerada. O processo de extracção de areia na Praia de Calhetona teve o seu ponto alto nos anos 80, diminuindo consideravelmente com a escassez de areia e implementação do Decreto – Lei nº 69/97, de 3 de Novembro, que visava disciplinar a exploração de inertes nas praias. Em face da pesquisa feita, baseada no estudo de caso, ficou expresso que os inquiridos implicados na actividade de extracção clandestina de areia correm riscos elevados para obterem lucros reduzidos. Quem efectivamente beneficia são os camionistas que compram esse inerte e o vendem pelo dobro do preço. Qualquer actividade de exploração de recursos naturais causa impactes sobre o espaço de actuação. No caso da Praia de Calhetona, observa-se o recuo da linha de costa, a quase ausência de areia e a desertificação de propriedades nas suas proximidades, para além dos impactes negativos sobre o turismo, a função balnear e a desova de tartaruga. Apesar de tudo, constata-se uma consciência generalizada dos impactes ambientais causados pelos inquiridos, os quais, no entanto, alegam que a extracção de areia é uma das alternativas para garantir a sobrevivência individual e das suas famílias.

Extracção de areia na Praia de Calhetona (Ilha de Santiago, Cabo Verde) : causas, processos e consequências

A extracção de areia nas praias do mar, nas bacias hidrográficas e nas encostas montanhosas, tem sido prática de muitas famílias cabo-verdianas. A Praia de Calhetona foi uma das que nos últimos anos sofreu degradação significativa, em função da apanha clandestina de areia, sem qualquer plano de extracção, destinada a construção civil. A extracção de areia, para vender ou para a autoconstrução, é efectuada em família por indivíduos, maioritariamente do sexo feminino, de baixa renda ou sem profissão remunerada. O processo de extracção de areia na Praia de Calhetona teve o seu ponto alto nos anos 80, diminuindo consideravelmente com a escassez de areia e implementação do Decreto – Lei nº 69/97, de 3 de Novembro, que visava disciplinar a exploração de inertes nas praias. Em face da pesquisa feita, baseada no estudo de caso, ficou expresso que os inquiridos implicados na actividade de extracção clandestina de areia correm riscos elevados para obterem lucros reduzidos. Quem efectivamente beneficia são os camionistas que compram esse inerte e o vendem pelo dobro do preço. Qualquer actividade de exploração de recursos naturais causa impactes sobre o espaço de actuação. No caso da Praia de Calhetona, observa-se o recuo da linha de costa, a quase ausência de areia e a desertificação de propriedades nas suas proximidades, para além dos impactes negativos sobre o turismo, a função balnear e a desova de tartaruga. Apesar de tudo, constata-se uma consciência generalizada dos impactes ambientais causados pelos inquiridos, os quais, no entanto, alegam que a extracção de areia é uma das alternativas para garantir a sobrevivência individual e das suas famílias.

Extracção de areia na Praia de Calhetona (Ilha de Santiago, Cabo Verde) : causas, processos e consequências

A extracção de areia nas praias do mar, nas bacias hidrográficas e nas encostas montanhosas, tem sido prática de muitas famílias cabo-verdianas. A Praia de Calhetona foi uma das que nos últimos anos sofreu degradação significativa, em função da apanha clandestina de areia, sem qualquer plano de extracção, destinada a construção civil. A extracção de areia, para vender ou para a autoconstrução, é efectuada em família por indivíduos, maioritariamente do sexo feminino, de baixa renda ou sem profissão remunerada. O processo de extracção de areia na Praia de Calhetona teve o seu ponto alto nos anos 80, diminuindo consideravelmente com a escassez de areia e implementação do Decreto – Lei nº 69/97, de 3 de Novembro, que visava disciplinar a exploração de inertes nas praias. Em face da pesquisa feita, baseada no estudo de caso, ficou expresso que os inquiridos implicados na actividade de extracção clandestina de areia correm riscos elevados para obterem lucros reduzidos. Quem efectivamente beneficia são os camionistas que compram esse inerte e o vendem pelo dobro do preço. Qualquer actividade de exploração de recursos naturais causa impactes sobre o espaço de actuação. No caso da Praia de Calhetona, observa-se o recuo da linha de costa, a quase ausência de areia e a desertificação de propriedades nas suas proximidades, para além dos impactes negativos sobre o turismo, a função balnear e a desova de tartaruga. Apesar de tudo, constata-se uma consciência generalizada dos impactes ambientais causados pelos inquiridos, os quais, no entanto, alegam que a extracção de areia é uma das alternativas para garantir a sobrevivência individual e das suas famílias.

Aplicação dos Sistemas de Informação Geográfica em Estudos de Caracterização Biofísica da Ilha de Santo Antão em Cabo Verde

Com características morfológicas e edafo-climáticas extremamente diversificadas, a ilha de Santo Antão em Cabo Verde apresenta uma reconhecida vulnerabilidade ambiental a par de uma elevada carência de estudos científicos que incidam sobre essa realidade e sirvam de base à uma compreensão integrada dos fenómenos. A cartografia digital e as tecnologias de informação geográfica vêm proporcionando um avanço tecnológico na colecção, armazenamento e processamento de dados espaciais. Várias ferramentas actualmente disponíveis permitem modelar uma multiplicidade de factores, localizar e quantificar os fenómenos bem como e definir os níveis de contribuição de diferentes factores no resultado final. No presente estudo, desenvolvido no âmbito do curso de pós-graduação e mestrado em sistemas de Informação geográfica realizado pela Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, pretende-se contribuir para a minimização do deficit de informação relativa às características biofísicas da citada ilha, recorrendo-se à aplicação de tecnologias de informação geográfica e detecção remota, associadas à análise estatística multivariada. Nesse âmbito, foram produzidas e analisadas cartas temáticas e desenvolvido um modelo de análise integrada de dados. Com efeito, a multiplicidade de variáveis espaciais produzidas, de entre elas 29 variáveis com variação contínua passíveis de influenciar as características biofísicas da região e, possíveis ocorrências de efeitos mútuos antagónicos ou sinergéticos, condicionam uma relativa complexidade à interpretação a partir dos dados originais. Visando contornar este problema, recorre-se a uma rede de amostragem sistemática, totalizando 921 pontos ou repetições, para extrair os dados correspondentes às 29 variáveis nos pontos de amostragem e, subsequente desenvolvimento de técnicas de análise estatística multivariada, nomeadamente a análise em componentes principais. A aplicação destas técnicas permitiu simplificar e interpretar as variáreis originais, normalizando-as e resumindo a informação contida na diversidade de variáveis originais, correlacionadas entre si, num conjunto de variáveis ortogonais (não correlacionadas), e com níveis de importância decrescente, as componentes principais. Fixou-se como meta a concentração de 75% da variância dos dados originais explicadas pelas primeiras 3 componentes principais e, desenvolveu-se um processo interactivo em diferentes etapas, eliminando sucessivamente as variáveis menos representativas. Na última etapa do processo as 3 primeiras CP resultaram em 74,54% da variância dos dados originais explicadas mas, que vieram a demonstrar na fase posterior, serem insuficientes para retratar a realidade. Optou-se pela inclusão da 4ª CP (CP4), com a qual 84% da referida variância era explicada e, representando oito variáveis biofísicas: a altitude, a densidade hidrográfica, a densidade de fracturação geológica, a precipitação, o índice de vegetação, a temperatura, os recursos hídricos e a distância à rede hidrográfica. A subsequente interpolação da 1ª componente principal (CP1) e, das principais variáveis associadas as componentes CP2, CP3 e CP4 como variáveis auxiliares, recorrendo a técnicas geoestatística em ambiente ArcGIS permitiu a obtenção de uma carta representando 84% da variação das características biofísicas no território. A análise em clusters validada pelo teste “t de Student” permitiu reclassificar o território em 6 unidades biofísicas homogéneas. Conclui-se que, as tecnologias de informação geográfica actualmente disponíveis a par de facilitar análises interactivas e flexíveis, possibilitando que se faça variar temas e critérios, integrar novas informações e introduzir melhorias em modelos construídos com bases em informações disponíveis num determinado contexto, associadas a técnicas de análise estatística multivariada, possibilitam, com base em critérios científicos, desenvolver a análise integrada de múltiplas variáveis biofísicas cuja correlação entre si, torna complexa a compreensão integrada dos fenómenos.

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.

Appraising and selecting strategies to combat and mitigate desertification based on stakeholder knowledge and globalbest practices in Cape Verde Archipelago

Cape Verde is considered part of Sahelian Africa, where drought and desertification are common occurrences. The main activity of the rural population is rain-fed agriculture, which over time has been increasingly challenged by high temporal and spatial rainfall variability, lack of inputs, limited land area, fragmentation of land, steep slopes, pests, lack of mechanization and loss of top soil by water erosion. Human activities, largely through poor farming practices and deforestation (Gomez, 1989) have accelerated natural erosion processes, shifting the balance between soil erosion and soil formation (Norton, 1987). According to previous studies, vegetation cover is one of the most important factors in controlling soil loss (Cyr et al., 1995; Hupy, 2004; Zhang et al., 2004; Zhou et al., 2006). For this reason, reforestation is a touchstone of the Cape Verdean policy to combat desertification. After Independence in 1975, the Cape Verde government had pressing and closely entangled environmental and socio-economic issues to address, as long-term desertification had resulted in a lack of soil cover, severe soil erosion and a scarcity of water resources and fuel wood. Across the archipelago, desertification was resulting from a variety of processes including poor farming practices, soil erosion by water and wind, soil and water salinity in coastal areas due to over pumping and seawater intrusion, drought and unplanned urbanization (DGA-MAAP, 2004). All these issues directly affected socio-economic vulnerability in rural areas, where about 70% of people depended directly or indirectly on agriculture in 1975. By becoming part of the Inter- State Committee for the Fight against Drought in the Sahel in 1975, the government of Cape Verde gained structured support to address these issues more efficiently. Presentday policies and strategies were defined on the basis of rational use of resources and human efforts and were incorporated into three subsequent national plans: the National Action Plan for Development (NDP) (1982–1986), the NDP (1986–1990) and the NDP (1991–1995) (Carvalho

Extracção de Areia na Praia de Calhetona (Ilha de Santiago, Cabo Verde) - Causas, Processos e Consequências

A extracção de areia nas praias do mar, nas bacias hidrográficas e nas encostas montanhosas, tem sido prática de muitas famílias cabo-verdianas. A Praia de Calhetona foi uma das que nos últimos anos sofreu degradação significativa, em função da apanha clandestina de areia, sem qualquer plano de extracção, destinada a construção civil. A extracção de areia, para vender ou para a autoconstrução, é efectuada em família por indivíduos, maioritariamente do sexo feminino, de baixa renda ou sem profissão remunerada. O processo de extracção de areia na Praia de Calhetona teve o seu ponto alto nos anos 80, diminuindo consideravelmente com a escassez de areia e implementação do Decreto – Lei nº 69/97, de 3 de Novembro, que visava disciplinar a exploração de inertes nas praias. Em face da pesquisa feita, baseada no estudo de caso, ficou expresso que os inquiridos implicados na actividade de extracção clandestina de areia correm riscos elevados para obterem lucros reduzidos. Quem efectivamente beneficia são os camionistas que compram esse inerte e o vendem pelo dobro do preço. Qualquer actividade de exploração de recursos naturais causa impactes sobre o espaço de actuação. No caso da Praia de Calhetona, observa-se o recuo da linha de costa, a quase ausência de areia e a desertificação de propriedades nas suas proximidades, para além dos impactes negativos sobre o turismo, a função balnear e a desova de tartaruga. Apesar de tudo, constata-se uma consciência generalizada dos impactes ambientais causados pelos inquiridos, os quais, no entanto, alegam que a extracção de areia é uma das alternativas para garantir a sobrevivência individual e das suas famílias.

Draft environmental report on Cape Verde

Faced with recurrent drought and famine during five centuries of human occupation, the small and densely populated Cape Verde Islands have a history of severe environmental problems. The arid climate and steep, rocky terrain provide scant resources for traditional subsistance farming under the best conditions, and in years of low rainfall the failure of rainfed crops causes massive food shortages. Agricultural use of steep slopes where rainfall is highest has led to soil erosion, as has removal of the island's vegetation for fuel and livestock. Pressure on the vegetation is particularly severe in dry years. International aid can provide relief from famine, and the introduction of modern agricultural and conservation techniques can improve the land and increase yield, but it is unlikely that Cape Verde can ever be entirely self -sufficient in food. Ultimately, the solution of Cape Verde's economic and environmental problems will probably require the development of productive urban jobs so the population can shift away from the intensive and destructive use of land for subsistance farming. In the meantime, the people of Cape Verde can best be served by instituting fundamental measures to conserve and restore the land so that it can be used to its fullest potential. The primary environmental problems in Cape Verde today are: 1. Soil degradation. Encouraged by brief but heavy rains and steep slopes, soil erosion is made worse by lack of vegetation. Soils are also low in organic matter due to the practice of completely removing crop plants and natural vegetation for food, fuel or livestock feed. 2. Water shortage. Brief and erratic rainfall in combination with rapid runoff makes surface water scarce and difficult to use. Groundwater supplies can be better developed but capabilities are poorly known and the complex nature of the geological substrate makes estimation difficult. Water is the critical limiting factor to the agricultural capability of the islands. 3. Fuel shortage. Demand for fuel is intense and has resulted in the virtual elimination of native vegetation. Fuelwood supplies are becoming more and more scarce and costly. Development of managed fuelwood plantations and alternate energy sources is required. 4. Inappropriate land use. Much of the land now used for raising crops or livestock is too steep or too arid for these purposes, causing erosion and destruction of vegetation. Improving yield in more appropriate areas and encouraging less damaging uses of the remaining marginal lands can help to alleviate this problem.