This Minor Field Study was carried out during November and December in 2011 in the Mount Elgon District in Western Kenya. The objective was to examine nine small-scale farming household´s land use and socioeconomic situation when they have joined a non-governmental organization (NGO) project, which specifically targets small-scale farming households to improve land use system and socioeconomic situation by the extension of soil and water conservation measures. The survey has worked along three integral examinations methods which are mapping and processing data using GIS, semi structured interviews and literature studies.   This study has adopted a theoretical approach referred to as political ecology, in which landesque capital is a central concept. The result shows that all farmers, except one, have issues with land degradation. However, the extent of the problem and also implemented sustainable soil and water conservation measures were diverse among the farmers. The main causes of this can both be linked to how the farmers themselves utilized their farmland and how impacts from the climate change have modified the terms of the farmers working conditions. These factors have consequently resulted in impacts on the informants’ socioeconomic conditions. Furthermore it was also registered that social and economic elements, in some cases, were the causes of how the farmers manage their farmland. The farmer who had no significant problem with soil erosion had invested in trees and opportunities to irrigate the farmland. In addition, it was also recorded that certain farmers had invested in particular soil and water conservation measures without any significant result. This was probably due to the time span these land measures cover before they start to generate revenue.  The outcome of this study has traced how global, national and local elements exist in a context when it comes to the conditions of the farmers´ land use and their socioeconomic situation. The farmers atMt.Elgon are thereby a component of a wider context when they are both contributory to their socioeconomic situation, mainly due to their land management, and also exposed to core-periphery relationships on which the farmers themselves have no influence.

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Deforestation of the Brazilian savanna (Cerrado) region has caused major changes in hydrological processes. These changes in water balance and soil erosion are still poorly understood, but are important for making land management decisions in this region. Therefore, it is necessary to understand the magnitudes of hydrological processes and soil erosion changes on local, regional and continental scales, and the consequences that are generated. The main objective of the study presented in this doctoral thesis was to better understand the mechanism of hydrological processes and soil erosion in the Cerrado. To achieve that, I worked with different scales (hillslope, watershed and continental) and using data from experimental field, laboratory, and remote sensing. The literature review reveals that the annual rainfall erosivity in Brazil ranges from 1672 to 22,452 MJ mm ha-1 h-1 yr-1. The smallest values are found in the northeastern region, and the largest in the north and the southeastern region. I found that the canopy interception may range from 4 to 20% of gross precipitation and stemflow around 1% of gross precipitation in the cerrado. The average runoff coefficient was less than 1% in the plots under cerrado and that the deforestation has the potential to increase up to 20 fold the runoff coefficient value. The results indicate that the Curve Number method was not suitable to estimate runoff under undisturbed Cerrado, bare soil (hydrologic soil group A), pasture, and millet. Therefore, in these cases the curve number is inappropriate and the runoff is more aptly modeled by the equation Q = CP, where C is the runoff coefficient. The water balance from the remote sensing data across the Brazilian Cerrado indicates that the main source of uncertainty in the estimated runoff arises from errors in the TRMM precipitation data. The water storage change computed as a residual of the water budget equation using remote sensing data (TRMM and MOD16) and measured discharge data shows a significant correlation with terrestrial water storage change obtained from the GRACE data. The results show that the GRACE data may provide a satisfactory representation of water storage change for large areas in the Cerrado. The average annual soil loss in the plots under bare soil and cerrado were 15.25 t ha-1 yr-1 and 0.17 t ha-1 yr-1, respectively. The Universal Soil Loss Equation cover and management factor (C-factor) for the plots under native cerrado vegetation was 0.013. The results showed that the surface runoff, soil erosion and C-factor for the undisturbed Cerrado changes between seasons. The greatest C-factor values were found in the summer and fall. The results found in this doctoral thesis provide benchmark values of the water balance components and soil erosion in the Brazilian Cerrado that will be useful to evaluate past and future land cover and land use changes for this region. In addition, I conclude that the remote sensing data are useful to evaluate the water balance components over Cerrado regions, identify dry periods, and assess changes in water balance due to land cover and land use change. / O desmatamento nas regiões de Cerrado tem causado intensas mudanças nos processos hidrológicos. Essas mudanças no balanço hídrico e erosão do solo são ainda pouco entendidas, apesar de fundamentais na tomada de decisão de uso e manejo do solo nesta região. Portanto, torna-se necessário compreender a magnitude das mudanças nos processos hidrológicos e de erosão do solo, em escalas locais, regionais e continentais, e as consequências dessas mudanças. O principal objetivo do estudo apresentado nesta tese de doutorado foi de melhor entender os mecanismos dos processos hidrológicos e de erosão do solo no Cerrado Brasileiro. Para tanto, utilizou-se diferentes escalas de trabalho (vertentes, bacias hidrográficas e continental) e usando dados experimentais in situ, de laboratório e a partir de sensoriamento remoto. O estudo de revisão de literatura indica que a erosividade da chuva no Brasil varia de 1672 to 22,452 MJ mm ha-1 h-1 yr-1. Os menores valores encontram-se na região nordeste e os maiores nas regiões norte e sudeste do Brasil. Verificou-se que os valores de interceptação da chuva variam de 4 a 20% e o escoamento pelo tronco aproximadamente 1% da precipital total no cerrado. O coeficiente de escoamento superficial foi menor que 1% nas parcelas de cerrado e o desmatamento tem o potencial de aumentar em até 20 vezes esse valor. Os resultados indicam que o método Curve Number não foi adequado para estimar o escoamento superficial nas áreas de cerrado, solo exposto (grupo hidrológico do solo A), pastagem e milheto. Portanto, nesses casos o uso do CN é inadequado e o escoamento superficial é melhor estimado a partir da equação Q = CP, onde C é o coeficiente de escoamento superficial. O balanço hídrico a partir de dados de sensoriamento remoto para todo o Cerrado Brasileiro indica que a principal fonte de incerteza na estimativa do escoamento superficial ocorre nos dados de precipitação do TRMM. A variação de água na superfície terrestre calculada como o residual da equação do balanço hídrico usando dados de sensoriamento remoto (TRMM e MOD16) e valores observados de vazão mostram uma correlação significativa com os valores de variação de água na superfície terrestre provenientes dos dados do GRACE. Os dados do GRACE podem representar satisfatoriamente a variação de água na superfície terrestre para extensas regiões do Cerrado. A média anual de perda de solo nas parcelas de solo exposto e cerrado foram de 15.25 t ha-1 yr-1 and 0.17 t ha-1 yr-1, respectivamente. O fator uso e manejo do solo (fator C) da Universal Soil Loss Equation para o cerrado foi de 0.013. Os resultados mostraram que o escoamento superficial, erosão do solo e o fator C na área de cerrado variam de acordo com as estações. Os maiores valores do fator C foram encontrados no verão e outono. Os resultados encontrados nesta tese de doutorado fornecem valores de referência sobre os componentes do balanço hídrico e erosão do solo no Cerrado, que podem ser úteis para avaliar o uso e cobertura do solo atual e futuro. Além disso, conclui-se que os dados de sensoriamento remoto apresentam resultados satisfatórios para avaliar os componentes do balanço hídrico no Cerrado, identificar os períodos de seca e avaliar as alterações no balanço hídrico devido à mudanças de uso e cobertura do solo.

Thesis (M. En.)--Miami University, Institute of Environmental Sciences, 2005. / Title from first page of PDF document. Document formatted into pages; contains [1], v, 101 p. : ill. Includes bibliographical references (p. 63-64).

Made available in DSpace on 2016-12-23T13:51:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Joao Paulo Bestete de Oliveira.pdf: 3212989 bytes, checksum: a465cb7680078a4edb0e33c768805550 (MD5) Previous issue date: 2010-07-22 / The control of erosion requires an understanding of the complex interactions between chemical, physical, hydrological and meteorological. Several mathematical models have been developed and improved in objective to predict the magnitude of soil loss by erosion, like the Water Erosion Prediction Project (WEPP). The potential of projected global climate changes to increase the risk of soil erosion, with related environmental consequences is clear, but the real damage is not yet known and needs to be evaluated. It was objectified with this work to evaluate the impact of climate change on soil loss and water catchment in the Espírito Santo. To reach the proposed objectives was held to characterize the watershed area of stream Jaqueira located in the Alegre-ES city, and the lifting of the input files of the WEPP model (climate, soil, land use and management and topography). Subsequently, we obtained the future climate scenarios through the deviations from expected values for the climatic elements (rainfall, solar radiation, maximum and minimum temperatures), according to the HadCM3 global climate model. Finally, we applied the model to predict soil loss and water through the integration of softwares GeoWEPP, TOPAZ and ArcView to current climatic conditions and relating to different time-slices (2020, 2050 and 2080) and emissions scenarios (A2 and B2). The obtained results allowed to conclude that: the current simulated average losses in the watershed of the stream Jaqueira are of 52.9 mm year-1 for the runoff and 17.5 t ha-1 yr-1; in the current scenario, the areas with the largest losses were secondary regeneration and natural grassland; the hillslope 3, by has average slope, land cover influences; is forecast in 2020 A2, B2 2020 B2 and 2050, increase the runoff and the rate of soil loss, when is expected increase in precipitation, is predicted by 2050 A2, 2080 A2 and B2 in 2080, reducing runoff and soil loss rate, even when expected increase in precipitation / O controle do processo erosivo requer o entendimento das interações complexas entre os processos químicos e físicos do solo, além dos hidrológicos e meteorológicos. Diversos modelos matemáticos vêm sendo desenvolvidos e aperfeiçoados com o objetivo de prever a magnitude das perdas de solo por erosão, como o Water Erosion Prediction Project (WEPP). O potencial das mudanças climáticas globais projetadas em aumentar o risco de erosão do solo, com as conseqüências ambientais relacionadas, é claro, mas o real dano ainda não é conhecido e precisa ser avaliado. Objetivou-se com este trabalho avaliar o impacto das mudanças climáticas globais sobre as perdas potenciais de solo e água em microbacia hidrográfica no Espírito Santo. Para tanto, realizaram-se caracterizações climáticas e físicas da área da microbacia do córrego Jaqueira, localizada no município de Alegre-ES, bem como a criação dos arquivos de entrada do modelo WEPP (clima, solo, uso e manejo do solo e topografia). Posteriormente, foram simulados os cenários climáticos futuros através dos valores dos desvios esperados para os elementos climáticos (precipitação, radiação solar, temperaturas máximas e mínimas), de acordo com o modelo climático global HadCM3. Por fim, aplicou-se o modelo para a predição das perdas de solo e água através da integração dos softwares GeoWEPP, TOPAZ e ArcView, para a condição climática atual e referentes a diferentes time-slices (2020, 2050 e 2080) e cenários de emissões (A2 e B2). Os resultados obtidos permitiram concluir que: as perdas médias atuais simuladas na microbacia do córrego Jaqueira são de 52,9 mm ano-1 para o escoamento superficial e de 17,5 t ha-1 ano-1; no cenário atual as áreas que apresentaram maiores perdas foram regeneração secundária e pastagem natural; a encosta 3, por possuir maior declividade média influencia a cobertura vegetal; há previsão, em 2020 A2, 2020 B2 e 2050 B2, de aumento do escoamento superficial e da taxa de perda de solo, quando esperado aumento da precipitação; há previsão, em 2050 A2, 2080 A2 e 2080 B2, de diminuição do escoamento superficial e da taxa de perda de solo, mesmo quando esperado aumento da precipitação

Made available in DSpace on 2014-07-29T14:52:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lino carlos borges.pdf: 491790 bytes, checksum: 99dc54d275a0812ac054dab565c3467d (MD5) Previous issue date: 2008-02-27 / There are several works which aim to equate the agricultural production in function of the best use of natural resources as soil and water, in the attempt of obtaining the maximum of effectiveness in the productive system, and upon this context the evaluation of the potential of using the lands has major importance for a correct planning of agricultural activities. The elaboration of maps of agricultural aptitude is of extreme importance for the sustainable use of soil and water, it should be the first and more important instrument of agricultural planning. Because of this, the elaboration of those maps should be accompanied of a discerning methodological process, focused mainly in the socioeconomic aspects aiming to adequate it to the various levels of soil handling present nowadays. This work has as objectives: 1) Research the applicability of the evaluation system of the lands agricultural aptitude regarding the actual conditions of the agricultural productive process for two areas of the State of Goiás, basin of drainage of Córrego das Pedras and of Ribeirão Jurubatuba (nascent of Ribeirão João Leite) and of the immediate surrounding of the National Park of Emas; 2) Look for latent factors responsible for the large variability of the lands aptitude in the studied areas, and detect the similar samples considering this clustering, using for this multivariate techniques of factor analysis of principal components and discriminative. The work considers quantifying and comparing the elements of production among the various classes of agricultural aptitude, establishing qualitative differences among those aptitude classes and the handling levels, comparing the theoretical model proposed in the studies against the several realities of the researched areas. The data related to the soil types, agricultural aptitude and handling levels recommended were gathered from maps elaborated for the two areas being studied. Data regarding productivity, production costs, land value, gross revenue and local adopted technology were obtained from personal visits and direct interviews with a sample of 52 farm properties for the agricultural year of 2006/2007. Based on the information found in the 52 analyzed samples, the use of factor analysis was shown to be promising, for this study area, being an innovative aspect in the interpretation of data related to the agricultural aptitude. Two techniques of statistical multivariate analysis were used: factor analysis aiming to reduce the columns of the original matrix (variables in study) through the identification of latent factors, synthesizing the common information over all variables; and the discriminant analysis with the objective of classifying the observations, with known data. These analyses indicated that productivity and production cost are related and that a possible explanation for it may be due to the levels of handling and technology, as with the gross income it may be explained by other elements as the business opportunity, market value for the products, and not necessarily with the level of technology. It was verified also a need for establishing greater and more meaningful details regarding the handling levels for the cases of pasture and forestry. Because of the peculiarities and diversity of production systems found in the basin of Ribeirão João Leite, the system of agricultural aptitude of the lands proposed by Ramalho Filho & Beek (1995) was considered insufficient, for suggesting only three handling levels, while the dispersion of the data regarding production, productivity, production cost and gross revenue, demonstrates the need of better discrimination or hierarchization of the handling levels. For the area of the immediate surrounding of the National Park of Emas the system of agricultural aptitude was shown to be more appropriate on the handling levels recommended. The system proposed by Ramalho Filho & Beek (1995), in a certain way, plasters or limits the expectations one could have relative to the potential of certain cultures, soils and used labor force, regarding the productivity and profitability of some agricultural and forestry activities. It was verified also that the handling levels are extremely important, and they should be in greater number and more detailed than the existing 3 handling levels (A,B and C) proposed by Ramalho Filho & Beek (1995). / Vários são os trabalhos que buscam equacionar a produção agrícola em função do melhor aproveitamento dos recursos naturais como solo e água, na tentativa de se obter o máximo de eficácia no sistema produtivo, e dentro desse contexto a avaliação do potencial de uso das terras tem grande importância para o correto planejamento das atividades agropecuárias. A elaboração de mapas de aptidão agrícola é de extrema importância para a utilização sustentável do solo e da água, devendo ser o primeiro e mais importante instrumento do planejamento agropecuário. Por isso, a elaboração desse instrumento deve ser acompanhada de um criterioso processo metodológico, focado principalmente no aspecto sócio-econômico procurando adaptá-lo aos diversos níveis de manejo de solo existentes. Este trabalho tem por objetivos: 1) Pesquisar a aplicabilidade do sistema de avaliação da aptidão agrícola das terras frente à realidade do processo produtivo agropecuário de duas regiões do Estado de Goiás, uma incluindo as bacias hidrográficas do Córrego das Pedras e do Ribeirão Jurubatuba (nascentes do Ribeirão João Leite); e outra do entorno do Parque Nacional das Emas; 2) Encontrar fatores latentes responsáveis pela maior variabilidade de aptidão das terras nas regiões pesquisadas, e detectar as amostras semelhantes mediante esse agrupamento, utilizando para isso técnicas de análise multivariada referente à análise fatorial em componentes principais e discriminante. O trabalho envolve a quantificação e comparação dos fatores da produção entre as diversas classes de aptidão agrícola, estabelecendo as diferenças qualitativas entre as diversas classes e os níveis de manejo, comparando o modelo teórico proposto nos estudos com as diversas realidades das regiões pesquisadas. Os dados relacionados aos tipos de solo e a aptidão agrícola e aos níveis de manejo recomendados foram extraídos de mapas elaborados para as duas regiões estudadas. Os dados de produtividade, custo de produção, valor da terra, receita bruta e tecnologia adotada foram obtidos em visitas e entrevistas diretas a 52 propriedades amostradas no ano agrícola 2006/2007. Com base nas informações obtidas nas 52 amostras, a utilização da análise fatorial mostrou-se bastante promissora, para esse tipo de estudo, constituindo uma inovação na interpretação de dados relacionados à aptidão agrícola. Foram empregadas duas técnicas de análise estatística multivariadas: a análise fatorial com o objetivo de reduzir as colunas da matriz original (variáveis em estudo) através da identificação de fatores latentes, sintetizando a informação comum aos grupos de variáveis; e a análise discriminante com o objetivo de classificar as observações, com dados conhecidos. Essas análises indicaram que a produtividade e o custo de produção estão relacionados, possivelmente, devido aos níveis de manejo utilizados. A renda bruta pode ser explicada por outros elementos como a oportunidade de negócios, valor de mercado do produto, e não necessariamente pela tecnologia adotada. Verificou-se também a necessidade de se estabelecer maior detalhamento nos níveis de manejo para pastagem e silvicultura. Pelas peculiaridades e diversidade de sistemas de produção encontrados na Bacia do Ribeirão João Leite, o sistema de aptidão agrícola das terras proposto por Ramalho Filho & Beek (1995) mostrou-se insuficiente, sugerindo somente três níveis de manejo, enquanto a dispersão dos dados referentes à produção, produtividade, custo de produção e receita bruta, mostra a necessidade de melhor detalhamento ou hierarquização dos níveis de manejo. Para a região do entorno do Parque Nacional das Emas o sistema de aptidão agrícola mostrou-se mais adequado aos níveis de manejo recomendados. O sistema preconizado por Ramalho Filho & Beek (1995), de certa maneira, engessa as expectativas em relação ao potencial de certas culturas, dos solos e da mão-de-obra empregada, com relação à produtividade e rentabilidade de algumas atividades agrosilvopastoris. Verificou-se também que os níveis de manejo são extremamente importantes, devendo ser mais diversos e detalhados do que os 3 níveis de manejo (A,B e C) preconizados por Ramalho Filho & Beek (1995).

Deforestation of the Brazilian savanna (Cerrado) region has caused major changes in hydrological processes. These changes in water balance and soil erosion are still poorly understood, but are important for making land management decisions in this region. Therefore, it is necessary to understand the magnitudes of hydrological processes and soil erosion changes on local, regional and continental scales, and the consequences that are generated. The main objective of the study presented in this doctoral thesis was to better understand the mechanism of hydrological processes and soil erosion in the Cerrado. To achieve that, I worked with different scales (hillslope, watershed and continental) and using data from experimental field, laboratory, and remote sensing. The literature review reveals that the annual rainfall erosivity in Brazil ranges from 1672 to 22,452 MJ mm ha-1 h-1 yr-1. The smallest values are found in the northeastern region, and the largest in the north and the southeastern region. I found that the canopy interception may range from 4 to 20% of gross precipitation and stemflow around 1% of gross precipitation in the cerrado. The average runoff coefficient was less than 1% in the plots under cerrado and that the deforestation has the potential to increase up to 20 fold the runoff coefficient value. The results indicate that the Curve Number method was not suitable to estimate runoff under undisturbed Cerrado, bare soil (hydrologic soil group A), pasture, and millet. Therefore, in these cases the curve number is inappropriate and the runoff is more aptly modeled by the equation Q = CP, where C is the runoff coefficient. The water balance from the remote sensing data across the Brazilian Cerrado indicates that the main source of uncertainty in the estimated runoff arises from errors in the TRMM precipitation data. The water storage change computed as a residual of the water budget equation using remote sensing data (TRMM and MOD16) and measured discharge data shows a significant correlation with terrestrial water storage change obtained from the GRACE data. The results show that the GRACE data may provide a satisfactory representation of water storage change for large areas in the Cerrado. The average annual soil loss in the plots under bare soil and cerrado were 15.25 t ha-1 yr-1 and 0.17 t ha-1 yr-1, respectively. The Universal Soil Loss Equation cover and management factor (C-factor) for the plots under native cerrado vegetation was 0.013. The results showed that the surface runoff, soil erosion and C-factor for the undisturbed Cerrado changes between seasons. The greatest C-factor values were found in the summer and fall. The results found in this doctoral thesis provide benchmark values of the water balance components and soil erosion in the Brazilian Cerrado that will be useful to evaluate past and future land cover and land use changes for this region. In addition, I conclude that the remote sensing data are useful to evaluate the water balance components over Cerrado regions, identify dry periods, and assess changes in water balance due to land cover and land use change. / O desmatamento nas regiões de Cerrado tem causado intensas mudanças nos processos hidrológicos. Essas mudanças no balanço hídrico e erosão do solo são ainda pouco entendidas, apesar de fundamentais na tomada de decisão de uso e manejo do solo nesta região. Portanto, torna-se necessário compreender a magnitude das mudanças nos processos hidrológicos e de erosão do solo, em escalas locais, regionais e continentais, e as consequências dessas mudanças. O principal objetivo do estudo apresentado nesta tese de doutorado foi de melhor entender os mecanismos dos processos hidrológicos e de erosão do solo no Cerrado Brasileiro. Para tanto, utilizou-se diferentes escalas de trabalho (vertentes, bacias hidrográficas e continental) e usando dados experimentais in situ, de laboratório e a partir de sensoriamento remoto. O estudo de revisão de literatura indica que a erosividade da chuva no Brasil varia de 1672 to 22,452 MJ mm ha-1 h-1 yr-1. Os menores valores encontram-se na região nordeste e os maiores nas regiões norte e sudeste do Brasil. Verificou-se que os valores de interceptação da chuva variam de 4 a 20% e o escoamento pelo tronco aproximadamente 1% da precipital total no cerrado. O coeficiente de escoamento superficial foi menor que 1% nas parcelas de cerrado e o desmatamento tem o potencial de aumentar em até 20 vezes esse valor. Os resultados indicam que o método Curve Number não foi adequado para estimar o escoamento superficial nas áreas de cerrado, solo exposto (grupo hidrológico do solo A), pastagem e milheto. Portanto, nesses casos o uso do CN é inadequado e o escoamento superficial é melhor estimado a partir da equação Q = CP, onde C é o coeficiente de escoamento superficial. O balanço hídrico a partir de dados de sensoriamento remoto para todo o Cerrado Brasileiro indica que a principal fonte de incerteza na estimativa do escoamento superficial ocorre nos dados de precipitação do TRMM. A variação de água na superfície terrestre calculada como o residual da equação do balanço hídrico usando dados de sensoriamento remoto (TRMM e MOD16) e valores observados de vazão mostram uma correlação significativa com os valores de variação de água na superfície terrestre provenientes dos dados do GRACE. Os dados do GRACE podem representar satisfatoriamente a variação de água na superfície terrestre para extensas regiões do Cerrado. A média anual de perda de solo nas parcelas de solo exposto e cerrado foram de 15.25 t ha-1 yr-1 and 0.17 t ha-1 yr-1, respectivamente. O fator uso e manejo do solo (fator C) da Universal Soil Loss Equation para o cerrado foi de 0.013. Os resultados mostraram que o escoamento superficial, erosão do solo e o fator C na área de cerrado variam de acordo com as estações. Os maiores valores do fator C foram encontrados no verão e outono. Os resultados encontrados nesta tese de doutorado fornecem valores de referência sobre os componentes do balanço hídrico e erosão do solo no Cerrado, que podem ser úteis para avaliar o uso e cobertura do solo atual e futuro. Além disso, conclui-se que os dados de sensoriamento remoto apresentam resultados satisfatórios para avaliar os componentes do balanço hídrico no Cerrado, identificar os períodos de seca e avaliar as alterações no balanço hídrico devido à mudanças de uso e cobertura do solo.

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