Anthropogenic forcing of gully sidewall erosion: balancing natural susceptibility and land use management in areas with Cuestas relief under tropical climate dynamics in southeastern Brazil

Abstract

[EN] Gully erosion is a complex and multicausal process influenced by climatic conditions, soil properties, and land use/land cover (LULCC). In Southeastern Brazil, especially in the State of Sa ̃o Paulo, the Cuesta relief under a tropical climate contains numerous gullies within cattle pastures. The interactions among these factors remain poorly understood. This study aimed to explain gully sidewall erosion by (i) identifying the role of the tropical climate and soil properties (grain size, soil penetration resistance, and infiltration rates) on erosion processes, (ii) assessing the role of cattle grazing, and (iii) evaluating the effectiveness of ongoing restoration measures. We applied three complementary approaches: monitoring gully sidewalls over a three-year period, comparing contrasting LULCC types, and analyzing soil physical properties during wet and dry periods. Statistical tech- niques were used to examine the relationships among soil physical properties and erosion patterns. The results show that the headcut sectors are particularly vulnerable, functioning as preferential entry points for surface flows during wet periods. Cattle grazing intensifies sidewall erosion, whereas afforestation reduces it, although not fully preventing degradation. Cattle trampling and fine grain size can increase soil penetration resistance and reduce infiltration rates, rendering specific sectors prone to erosion. Despiste spatial limitations, these findings highlight the importance of targeted soil management and restoration strategies to limit gully expansion and conserve soil resources. They also emphasize that continuous monitoring of soil and vegetation properties is essential to support adaptive management and enhance landscape resilience. [ES] La erosión en cárcavas es un proceso complejo y multicausal influenciado por las condiciones climáticas, las propiedades del suelo y el uso/cobertura de la tierra (LULCC). En el sureste de Brasil, especialmente en el estado de São Paulo, el relieve de la Cuesta, bajo un clima tropical, contiene numerosas cárcavas dentro de los pastizales para ganado. Las interacciones entre estos factores aún no se comprenden del todo. Este estudio tuvo como objetivo explicar la erosión de las paredes laterales de las cárcavas mediante (i) la identificación del papel del clima tropical y las propiedades del suelo (tamaño del grano, resistencia a la penetración del suelo y tasas de infiltración) en los procesos de erosión, (ii) la evaluación del papel del pastoreo de ganado y (iii) la evaluación de la efectividad de las medidas de restauración en curso. Aplicamos tres enfoques complementarios: monitoreo de las paredes laterales de las cárcavas durante un período de tres años, comparación de tipos contrastantes de LULCC y análisis de las propiedades físicas del suelo durante períodos húmedos y secos. Se utilizaron técnicas estadísticas para examinar las relaciones entre las propiedades físicas del suelo y los patrones de erosión. Los resultados muestran que los sectores de cabecera son particularmente vulnerables, funcionando como puntos de entrada preferenciales para los flujos superficiales durante los períodos húmedos. El pastoreo de ganado intensifica la erosión de las laderas, mientras que la reforestación la reduce, aunque no la previene por completo. El pisoteo del ganado y el tamaño fino del grano pueden aumentar la resistencia a la penetración del suelo y reducir las tasas de infiltración, lo que hace que ciertos sectores sean propensos a la erosión. A pesar de las limitaciones espaciales, estos hallazgos resaltan la importancia de las estrategias de manejo y restauración del suelo dirigidas a limitar la expansión de las cárcavas y conservar los recursos edáficos. También enfatizan que el monitoreo continuo de las propiedades del suelo y la vegetación es esencial para respaldar el manejo adaptativo y mejorar la resiliencia del paisaje.