2.2 Sensoriamento Remoto
2.2.3 Comportamento Espectral da Vegetac¸˜ao de Cerrado
Para entender a relac¸˜ao entre o sensoriamento remoto, a radiac¸˜ao solar e a vegetac¸˜ao ´e pre- ciso comec¸ar pela compreens˜ao das propriedades ´opticas da folha, principal elemento da vegetac¸˜ao, e sua interac¸˜ao com a energia eletromagn´etica. As folhas absorvem, aproxi- madamente, 50% da radiac¸˜ao solar que chega at´e elas. A outra parte ´e refletida ou trans- mitida. A quantidade de radiac¸˜ao absorvida pelos pigmentos contidos na folha participa da fotoss´ıntese, altera estruturas moleculares (fotoconvers˜ao), acelera reac¸˜oes (como a foto- oxidac¸˜ao das xantofilas) ou ainda destr´oi estruturas de uma mol´ecula. A quantidade de ener- gia absorvida, refletida ou transmitida varia de acordo com a esp´ecie ou com as condic¸˜oes ambientais em que a planta est´a submetida (Moreira, 2001). Para o sensoriamento remoto, apenas a radiac¸˜ao refletida pela planta ´e estudada. A energia refletida pelas folhas ´e afetada pelo conte´udo de ´agua, senescˆencia, posic¸˜ao nodal e condic¸˜oes de iluminac¸˜ao (Gausman, 1985).
Na regi˜ao do vis´ıvel (0,4µm a 0,72µm), a reflectˆancia da radiac¸˜ao eletromagn´etica pelas folhas ´e menor que 15%. Os pigmentos fotossint´eticos das plantas absorvem a maior parte da radiac¸˜ao incidente. Conforme Figura 2.4, as folhas verdes e sadias apresentam absorc¸˜ao de energia centrada em 0,45µm (regi˜ao do azul) e 0,65µm (regi˜ao do vermelho). A reflectˆancia ´e observada em 0,54µm, regi˜ao do verde.
As folhas verdes sadias absorvem energia na regi˜ao do vis´ıvel, onde a luz ´e utilizada pela fotoss´ıntese, e refletem no infravermelho, para controlar o aquecimento da folha. A estrutura celular, os pigmentos e a quantidade de ´agua presente na folha s˜ao os fatores que influenciam a quantidade de radiac¸˜ao refletida (Jensen, 2000; Moreira, 2001).
Na regi˜ao do infravermelho pr´oximo (0,72µm a 1,1µm), a reflectˆancia chega a 50%. A alta reflectˆancia dessa regi˜ao ocorre por causa do espalhamento da radiac¸˜ao na estrutura
Figura 2.4: Comportamento espectral caracter´ıstico da folha verde. (Asner, 2004) interna da folha, especificamente no mes´ofilo (Gausman, 1985). Quanto maior for o espac¸o para o ar na estrutura interna da folha, maior ser´a o espalhamento interno da radiac¸˜ao, tendo, assim, maior valor de reflectˆancia (Ponzoni e Shimabukuro, 2007). A quantidade de radiac¸˜ao refletida na regi˜ao do infravermelho m´edio (1,1µm a 3,2µm) ´e influenciada, principalmente, pela ´agua presente nas folhas. Uma folha hidratada reduz significativamente a reflectˆancia (Gausman, 1985; Moreira, 2001). Pontualmente, a absorc¸˜ao pela ´agua ocorre em 1,1µm; 1,45µm; 1,95µm e 2,7µm (Ponzoni e Shimabukuro, 2007).
Quando a planta est´a sob stress ou em processo de senescˆencia, ela reduz a absorc¸˜ao de ´agua, o teor de clorofila e tem sua estrutura alterada pela perda de umidade. Sendo assim, aumenta a intensidade da reflectˆancia na faixa do vis´ıvel (Carvalho-Junior et al., 2005).
Existe grande semelhanc¸a entre as curvas de reflectˆancia das folhas e do dossel, a diferenc¸a ´e a intensidade da reflectˆancia. A reflectˆancia do dossel ´e influenciada tamb´em por outros fatores como radiac¸˜ao incidente (posic¸˜ao do sol), ˆangulo de visada do sensor, ´ındice de ´area foliar, sombras e propriedades espectrais de outros elementos como galhos, troncos e solo.
O dossel, na regi˜ao do vis´ıvel, tem sua reflectˆancia diminu´ıda com o aumento do ´ındice de ´area foliar (IAF), pois existe uma quantidade maior de pigmentos fotossintetizantes que ocasionar´a maior absorc¸˜ao da radiac¸˜ao. J´a na regi˜ao do infravermelho pr´oximo a reflectˆancia aumenta com o crescimento do IAF, apesar dessas dinˆamicas n˜ao serem lineares. Na regi˜ao do infravermelho m´edio, a reflectˆancia do dossel diminui com o aumento do IAF, por causa
da quantidade de ´agua presente em todas as folhas (Ponzoni e Shimabukuro, 2007).
No Cerrado, o comportamento espectral do dossel ´e influenciado tamb´em pela distinc¸˜ao do estrato herb´aceo e arb´oreo (Carvalho-Junior et al., 2005). As esp´ecies do estrato arb´oreo apresentam um comportamento fenol´ogico diferente das plantas do estrato herb´aceo. O ciclo de vida das esp´ecies lenhosas ´e perene, pois possuem sistema radicular bem desenvolvido que alcanc¸a camadas mais profundas do solo, onde h´a ´agua. Isso permite a sobrevivˆencia da planta durante o per´ıodo seco e atividade fotossint´etica ao longo do ano. J´a as plantas herb´aceas apresentam eventos fenol´ogicos durante `a estac¸˜ao chuvosa (Oliveira, 1998). A vegetac¸˜ao n˜ao fotossinteticamente ativa, como folhas secas e cascas de ´arvores, presentes no dossel herb´aceo ocasiona grandes alterac¸˜oes na reflectˆancia do dossel. As variac¸˜oes sazo- nais diferem para as fisionomias de Cerrado, sendo que este gradiente fisionˆomico apresenta maior amplitude de variac¸˜ao nas fisionomias campestres e menor amplitude de variac¸˜ao nas fisionomias florestais (Mesquita-Jr, 1998).
Cap´ıtulo 3
Materiais e M´etodos
As etapas desenvolvidas nesta pesquisa est˜ao apresentadas no fluxograma de atividades (Figura 3.1). Os processos est˜ao representados por retˆangulos e ser˜ao detalhados neste cap´ıtulo. Os produtos, representados por losangos, ser˜ao detalhados no cap´ıtulo 4: Resulta- dos e Discuss˜ao.
3.1
Area de Estudo´
3.1.1
Localizac¸˜ao
O Parque Estadual Veredas do Peruac¸u localiza-se no extremo norte do estado de Minas Gerais, dentro do vale do Rio Peruac¸u, afluente da margem esquerda do Rio S˜ao Francisco. O Parque abrange uma ´area de 30.702 hectares (Instituto Estadual de Florestas, 2008), ocu- pando parte dos munic´ıpios de Janu´aria e Cˆonego Marinho (Figura 3.2).
O vale do Rio Peruac¸u ´e composto por um mosaico de unidades de conservac¸˜ao: Par- que Estadual Veredas do Peruac¸u, Parque Nacional Cavernas do Peruac¸u (PNCP), Reserva Ind´ıgena Xacriab´a (RIX) e ´Area de Protec¸˜ao Ambiental (APA) Cavernas do Peruac¸u. As unidades foram criadas em ´epocas diferentes e por isso existe uma sobreposic¸˜ao entre elas. Somente a APA tem car´ater sustent´avel, todas as outras unidades s˜ao de protec¸˜ao integral.
Figura 3.2: Localizac ¸˜ao do P arque Estadual V eredas do Peruac ¸u (PEVP).
3.1.2
Caracterizac¸˜ao F´ısico-Clim´atica
O PEVP se encontra em uma regi˜ao conhecida como Chapad˜ao dos Gerais, regi˜ao de dom´ınio de Cerrado. O parque abrange as nascentes do Rio Peruac¸u, onde s˜ao encontradas extensas faixas de veredas, cerca de 34 km. Al´em das veredas, possui ´areas de campo cerrado, cerrado sensu-stricto e cerrad˜ao.
O clima da regi˜ao do PEVP ´e do tipo semi-´arido, chegando a mais de seis meses de carˆencia de chuva e profunda falta de ´agua para as plantas. Um dos mais negativos balanc¸o h´ıdrico do estado de Minas Gerais. Entre os meses de novembro e marc¸o a m´edia de precipitac¸˜ao ultrapassa 100 mm por mˆes. Contudo, h´a pouco excedente de precipitac¸˜ao para escoamento superficial, pois h´a elevadas taxas de evapotranspirac¸˜ao. A partir de marc¸o, a quantidade de evapotranspirac¸˜ao supera a precipitac¸˜ao (Nimer e Brand˜ao, 1989). O vale do Rio Peruac¸u pertence ao Pol´ıgono das Secas.
O relevo da regi˜ao ´e plano a suave ondulado. O ambiente geol´ogico ´e constitu´ıdo pela Formac¸˜ao Urucuia (Minist´erio das Minas e Energia, 1982) e o solo predominante ´e o Neossolo Quartzarˆenico. Tamb´em conhecido como Areias Quartzosas, s˜ao solos excessi- vamente drenados, com a capacidade de ´agua dispon´ıvel at´e dois metros de profundidade, variando de 70 mm a 200 mm. ´E um solo mal estruturado, constitu´ıdo por camadas de areia n˜ao consolidada, ausente de silte e possui no m´aximo 15% de argila, assim, sua textura pode ser classificada como arenosa a franco-arenosa. Isso o torna um solo muito suscet´ıvel `a eros˜ao e `a perda de nutrientes por eros˜ao (Reatto et al., 1998).
3.1.3
Hist´orico
O aspecto geral do Cerrado modificou-se a partir da d´ecada de 70, com a modernizac¸˜ao da agricultura, que foi planejada, financiada e acompanhada pelo Estado Brasileiro. O governo federal criou v´arios programas de desenvolvimento agr´ıcola, cr´editos rurais, pol´ıticas de extens˜ao rural, incentivos fiscais, entre outros. A expans˜ao das fronteiras agr´ıcolas ocasionou a reduc¸˜ao de grandes ´areas de Cerrado.
plana facilita a mecanizac¸˜ao, a localizac¸˜ao central do Cerrado no Brasil ajuda no escoamento da produc¸˜ao e suas terras s˜ao de baixo custo. Todas essas vantagens compensam o investi- mento de correc¸˜ao do solo, devido `a baixa fertilidade do solo do Cerrado (Ribeiro, 2005).
Aproveitando o incentivo do governo federal, a Perfil Ltda foi a primeira grande empresa a se instalar no alto do vale do Rio Peruac¸u, pr´oximo `as nascentes. Ela se instalou em 1977, iniciando o plantio de eucaliptos da esp´ecie “Grandis” em 1979. A empresa realizou 12 projetos de plantio, numerados de 19 a 30, (Figura 3.3). Cada projeto, tamb´em conhecido como quadra, era dividido em 20 talh˜oes, totalizando uma ´area de 1.000 hectares.
Mais tarde, em 1983, a Perfil Ltda foi comprada pela Peruac¸u Florestal S.A., que conti- nuou com o plantio nos 12 projetos e criou mais 8, numerados de 31 a 38 (Gomes, 2006). A Peruac¸u Florestal S.A. n˜ao criou os corredores de fauna entre os talh˜oes da ´area des- matada exigidos pelo IBAMA no licenciamento dos projetos. Al´em disso, a regi˜ao do vale do Peruac¸u chamou a atenc¸˜ao de ambientalistas por sua beleza natural e importˆancia ecol´ogica. Em 1993, atrav´es do of´ıcio no0726/93 - GETEC, todos os projetos da Peruac¸u Florestal S.A.
foram cancelados e todos os eucaliptos das quadras foram cortados (Gomes, 2006). Em 27 de Setembro de 1994, atrav´es do decreto n◦ 36.070, foi criado o Parque Estadual Veredas do Peruac¸u (Instituto Estadual de Florestas, 2008).
Figura 3.3: Localizac ¸˜ao das P arcelas no P arque Estadual V eredas do Peruac ¸u.
A ´area dos antigos talh˜oes de eucalipto est´a sendo recuperada naturalmente, sem inter- ferˆencia de plantio de esp´ecies, desde 1994. Existem no parque, hoje, ´areas com Cerrado em regenerac¸˜ao e ´areas com Cerrado preservado, onde nunca houve plantio de eucalipto. Essas ´areas s˜ao pr´oximas uma das outras, possuindo o mesmo tipo de solo, mesmas influˆencias microclim´aticas e, consequentemente, as mesmas esp´ecies ocorrentes. Sua diferenciac¸˜ao encontra-se no fato de uma ´area j´a ter sofrido alterac¸˜ao e a outra n˜ao.
A Figura 3.4 mostra imagens NDVI do parque em 1973, 1984, 1996 e 2007. Essas imagens exemplificam e resumem o que ocorreu no PEVP durante o per´ıodo estudado. A imagem de 1973 evidencia que n˜ao havia nenhum plantio de eucalipto nesta ´epoca. Na imagem de 1984 ´e poss´ıvel verificar todos os talh˜oes de eucalipto plantados. Por se tratar de uma imagem NDVI, os talh˜oes mais escuros representam ausˆencia de vegetac¸˜ao. A imagem de 1996 exibe o cerrado sensu-stricto em regenerac¸˜ao. Nesse per´ıodo a ´area j´a havia sido transformada em parque estadual e n˜ao havia mais eucalipto plantado. ´E poss´ıvel visualizar alguns talh˜oes mais escuros, em est´agio inicial de regenerac¸˜ao. Os cortes dos talh˜oes ainda podem ser vistos com nitidez. A imagem de 2007, ´ultima imagem do per´ıodo analisado, mostra a evoluc¸˜ao da regenerac¸˜ao da vegetac¸˜ao. Em algumas ´areas, os cortes dos talh˜oes j´a n˜ao s˜ao mais percept´ıveis.