Identificação de terras potenciais para irrigação por pivô central mediante técnicas
de geoprocessamento
Identification of potential land for center pivot irrigation using geoprocessing
techniques
DOI:10.34117/bjdv6n5-614
Recebimento dos originais: 13/04/2020 Aceitação para publicação: 29/05/2020
Ana Clara de Barros
Formação acadêmica: Doutoranda em Agronomia (Energia na Agricultura) pela Faculdade de Ciências Agronômicas – FCA/UNESP
Instituição: Universidade Estadual Paulista – UNESP
Endereço: Avenida Universitária, nº 3780 – Altos do Paraíso, 18610-090, Botucatu – SP, Brasil E-mail: anaclara_inha@hotmail.com
Renata Teixeira de Almeida Minhoni
Formação acadêmica: Doutoranda em Agronomia (Irrigação e Drenagem) pela Faculdade de Ciências Agronômicas – FCA/UNESP
Instituição: Universidade Estadual Paulista – UNESP
Endereço: Avenida Universitária, nº 3780 – Altos do Paraíso, 18610-090, Botucatu – SP, Brasil E-mail: renataminhoni@hotmail.com
Amanda Aparecida de Lima
Formação acadêmica: Doutoranda em Agronomia (Energia na Agricultura) pela Faculdade de Ciências Agronômicas – FCA/UNESP
Instituição: Universidade Estadual Paulista – UNESP
Endereço: Avenida Universitária, nº 3780 – Altos do Paraíso, 18610-090, Botucatu – SP, Brasil E-mail: aalima2603@gmail.com
Zacarias Xavier de Barros
Formação acadêmica: Doutor em Agronomia (Energia na Agricultura) pela Faculdade de Ciências Agronômicas – FCA/UNESP
Instituição: Universidade Estadual Paulista – UNESP
Endereço: Avenida Universitária, nº 3780 – Altos do Paraíso, 18610-090, Botucatu – SP, Brasil E-mail: zacarias.barros@unesp.br
RESUMO
Um adequado planejamento de sistemas de irrigação é essencial não somente a produtividade agrícola, mas também o uso racional de recursos naturais (água e solo). O conhecimento do uso e ocupação da terra, declividade do terreno, classes pedológicas e proximidade dos recursos hídricos, é crucial no processo de um eficiente planejamento de um sistema de irrigação. Dessa maneira, objetivou-se com esse
trabalho analisar áreas com potencialidades para implementação de sistema de irrigação por pivô central, em uma região localizada no município de Cabrália Paulista - SP. Essa análise foi realizada por meio do
emprego de ferramentas de geoprocessamento e da aplicação do método do
Processo Hierárquico Analítico (AHP). Em torno de 97% (78 ha) da área de estudo apresenta declividade inferior a 30%, favorecendo a prática da agricultura irrigada. Excluindo-se as Áreas de Preservação Permanente (APP), de vegetação nativa e áreas construídas, verificou-se que aproximadamente 75% da região estudada foi enquadrada nas classes de média e alta aptidão à implantação de sistema de irrigação por pivô central. A metodologia aplicada proporcionou resultados que permitiram a espacialização e identificação das áreas aptas à implantação de irrigação por sistemas de pivô central.
Palavras-chave: Geotecnologias. Processo Hierárquico Analítico. Recursos hídricos.
ABSTRACT
A proper planning of irrigation systems is essential not only for agricultural productivity, but also for the rational use of natural resources (water and soil). The knowledge of land use and occupation, land slope, soil classes and proximity of water resources is crucial in an efficient planning process of an irrigation system. Thus, the objective of this work was to analyze potential areas for implementing a center pivot irrigation system, in a region located in the municipality of Cabrália Paulista - SP. This analysis was performed using geoprocessing tools and the application of the Analytical Hierarchical Process (AHP) method. Around 97% (78 ha) of the study area has a slope of less than 30%, favoring the practice of irrigated agriculture. Excluding Permanent Preservation Areas (APP), native vegetation and built-up areas, it was found that approximately 75% of the studied region was classified as medium and high classes for the implementation of a center pivot irrigation system. The applied methodology provided results that allowed the spatialization and identification of suitable areas for the implementation of irrigation by center pivot systems.
Keywords: Geotechnologies. Analytical Hierarchical Process. Water resources.
1 INTRODUÇÃO
Projetos guiados para os usos, manejo e conservação das terras necessitam de estudos do meio natural para realizar um planejamento adequado, de maneira racional, para utilização dos recursos presentes e a intervenção do meio rural. Há muitos projetos no âmbito da agricultura irrigada que apresentam experiências negativas por falta de informações e estudos do meio físico e biótico. O conhecimento do uso e ocupação da terra, declividade do terreno e classes pedológicas auxiliam na identificação das potencialidades do ambiente, auxiliando de maneira correta na execução de projetos agrícolas, principalmente na área de manejo irrigado (SANTOS, 2008).
Os projetos de irrigação, para que possam ser praticáveis e que contribuam para o aumento da produção agrícola, necessitam ser implantados em localidades que apresentem abundância em água, em
qualidade e quantidade suficiente para suprir as exigências das culturas cultivadas. Além da disponibilidade hídrica, fatores como solos e declividade do terreno são fatores determinantes para a implantação dos projetos (MOREIRA, 2018).
Há uma questão de superutilização e de subutilização das terras irrigadas, pois não há uma classificação de terras para irrigação adequada às condições brasileiras, em que as terras sejam classificadas conforme seu potencial para agricultura irrigada, o que acarreta em desgastes dos solos e restringindo o retorno econômico, além de resultar em práticas inadequadas dos escassos recursos hídricos (EMBRAPA, 2011).
Conforme o mesmo autor, é essencial obter uma adequada classificação das potencialidades para a agricultura irrigada, para que as terras possam responder positivamente a implementação da tecnologia de irrigação. Essa classificação precisará analisar as características dos solos e declividade, e se adaptar à realidade atual da tecnologia de irrigação.
O Brasil é um país com grande dimensão territorial e abundante em geodiversidade, e a tecnologia do geoprocessamento associada com as ferramentas do sensoriamento remoto, promovem um ganho relevante em relação aos levantamentos referente à agricultura irrigada, proporcionando um trabalho menos oneroso e mais ágil (ANA, 2017).
Sendo assim, objetivou-se com esse trabalho analisar áreas com potencialidades para implementação de sistema de irrigação por pivô central por meio de ferramentas de geoprocessamento.
2 MATERIAL E MÉTODOS
2.1 ÁREA DE ESTUDO
A região de interesse detém uma área de 80,35 ha e encontra-se no munícipio de Cabrália Paulista – SP (Figura 1), posicionado nas coordenadas geográficas, latitude 22° 27' 21'' sul e longitude 49° 20' 16'' oeste. O município dispõe de 239,97 km², população estimada em 4.264 habitantes, índice de desenvolvimento humano municipal (IDHM) de 0,694 e biomas cerrado e mata atlântica (IBGE, 2019).
Figura 1. Localização da área de estudo.
Fonte: Autores, 2020.
2.2 FATORES ANALISADOS
O trabalho foi realizado em ambiente SIG, onde possibilita o processamento e integração de diferentes tipos de dados. Como material para análise considerou-se quatro variáveis, as quais são pré-requisitos para se viabilizar a irrigação por sistema de pivô central, sendo elas, uso e ocupação da terra, distância do corpo hídrico, declividade do terreno e classes de solo.
2.2.1 Uso e ocupação da terra
O mapeamento do uso e ocupação da terra é uma prática essencial para o conhecimento das transformações da paisagem, que possibilita adquirir informações que servirão de subsídios para a avaliação da capacidade de suporte ambiental. Auxiliando assim, no direcionamento de manejos conservacionistas, com o objetivo de diminuir os impactos ao meio ambiente (SANTOS; SANTOS, 2010).
Sendo assim, o mapeamento do uso e ocupação da terra foi obtido por meio de interpretação visual de imagens RGB (red, green, blue) de VANT (Veículo Aéreo Não Tripulado), datada do dia 15
de abril de 2019 com resolução espacial de 9,07 cm (Figura 2). Cada classe de uso encontrada no mosaico foi vetorizada na forma de polígonos e classificadas de acordo com suas características. As delimitações forneceram referências dos principais usos e atividades realizadas no local.
Figura 2. Mapa de uso e ocupação da terra.
Fonte: Autores, 2020.
Na Tabela 1 estão retratadas as classes de uso e ocupação da terra e a suas respectivas áreas e porcentagens em relação à área total de estudo.
Tabela 1. Áreas referentes a cada uso e ocupação da terra. Uso e ocupação da terra Área
ha %
Agricultura 0,58 0,72
Área Preservação Permanente (APP) 5,00 6,22
Construção 0,12 0,15 Estradas Eucalipto Pastagem Solo exposto Vegetação nativa 0,54 1,36 65,43 0,10 7,22 0,67 1,69 81,44 0,12 8,99 Total 80,35 100 Fonte: Autores, 2020.
2.2.2 Distância do corpo hídrico
Para o curso d’água foram gerados buffers com distâncias de 200, 500, 700 e 900 m (Figura 3). Com isso, pode-se estimar as distâncias do curso d’agua perante o terreno em análise, pois quanto mais próximo da rede hidrográfica mais fácil o acesso a água. Conforme Lima et al. (2013), as classes de distanciamento da hidrografia se referem às regiões subdividas de acordo com seu distanciamento de um corpo hídrico, onde poderá se captar a água para a irrigação.
Figura 3. Distância do corpo hídrico.
Fonte: Autores, 2020.
2.2.3 Declividade do terreno
Para a elaboração do mapa de declividade do terreno foi utilizado o MDE (modelo digital de elevação), adquirido pelo imageamento do VANT, com o qual foi possível produzir um mapa de superfície. A declividade foi classificada em intervalos de cinco classes, sendo eles 0-5%, 5-10%, 10-20%, 20-30% e >30% (Figura 4). Sistemas de irrigação por pivô central são capazes de trabalhar em terrenos com até 30% de declividade (SCHONWALD, 2005).
Figura 4. Declividade do terreno.
Fonte: Autores, 2020.
2.2.4 Classes de solo
O mapa de solos teve suporte do levantamento pedológico do estado de São Paulo 2017, com escala 1:250.000 (ROSSI, 2017). Foi realizado o recorte para as classes de solo presente na área de interesse (Figura 5).
Figura 5. Classes de solo.
Fonte: Autores, 2020. 2.3 NORMALIZAÇÃO DOS FATORES
É necessário realizar a padronização dos fatores antes de aplicar a Análise Hierárquica Analítica (AHP), esse procedimento é importante para normalizar as unidades de todos os mapas, pois cada um possui uma unidade diferente, e para que possa haver o cruzamento das informações é primordial que todos possuam a mesma unidade. Sendo assim, todos os mapas foram normalizados numa escala comum de 1 a 4, sendo 1 para mais relevante e 4 para menos relevante.
2.4 ANÁLISE HIERÁRQUICA ANALÍTICA (AHP)
A metodologia Analystic Hierarchy Process ou AHP foi elaborada durante a década de 70 por Thomas L. Saaty. Foi uma das primeiras metodologias desenvolvida para a tomada de decisão utilizando diferentes critérios de avaliação. Tem por objetivo organizar os fatores selecionados em uma hierarquia constituída pelas preferências dos decisores, e no nível inferior da hierarquia encontram-se as opções (GOMES, 2007).
Trata-se de um procedimento estruturado para lidar com decisões com alto grau de dificuldade, que auxilia a encontrar, dentro das possíveis alternativas, a que melhor se adequa às necessidades e compreensão do problema (DIAS, 2015).
É efetuada uma comparação em pares entre as variáveis determinadas para estipular a importância referente a cada um, por meio de uma matriz quadrada onde as variáveis são comparadas dois a dois. Assim, cada célula da matriz é completada com um valor de julgamento que exprime a importância entre pares (SAATY, 1980). Os valores utilizados na matriz de comparação seguiram a escala sugerida por Saaty (1977; 1987), conforme Figura 6. Utilizam-se valores intermediários (2, 4, 6 e 8) quando se busca uma condição entre duas definições (Saaty, 1991).
Figura 6. Escala de valores para a comparação pareada.
Fonte: Silva et al. (2004).
Apresenta-se na Tabela 2 a matriz de comparação pareada, onde os fatores foram ponderados conforme a importância em relação às necessidades para a implantação do sistema por pivô central.
Tabela 2. Matriz de comparação pareada para os fatores adotados. Declividade do terreno Distância da hidrografia Tipo de solo Declividade do terreno Distância da hidrografia 1,0 0,5 2,0 1,0 3,0 2,0 Tipo de solo 0,3 0,5 1,0 λmax= 3,007 CI= 0,004 CR= 0,007
λmax = Autovalor máximo;CI = Índice de consistência; CR= Razão de consistência
O valor da razão da consistência foi de 0,007, valor abaixo de 0,1, e que segundo Saaty (1987) significa que a matriz de comparação pareada foi integrada de forma aleatória, sem a necessidade de ser reestruturada.
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Antes de qualquer tomada de decisão no meio agrícola e ambiental é necessário um planejamento eficiente, analisar se realmente é essencial determinada prática. Isso também se refere a implantação de um sistema de irrigação, onde deve-se investigar primeiro se há a necessidade de irrigar a cultura em questão, se é viável implementar um sistema de irrigação, se a área apresenta as condições adequadas e principalmente averiguar se a fonte de água presente no local é suficiente para atender às necessidades hídricas do sistema e da cultura.
Como parte da identificação e planejamento de áreas potenciais à implantação de sistemas de irrigação por pivô central, apresenta-se, nas Tabelas 3 e 4, a área das respectivas classes dos fatores declividade do terreno e classes de solo da região estudada. Cerca de 97%, correspondente a 78 ha, da área de estudo apresenta declividade inferior a 30%, aspecto que favorece a implantação de sistemas de irrigação por pivô central.
Tabela 3. Classes de declive e suas referentes áreas. Declividade do terreno Área
ha % 0 – 5% 14,07 17,51 5 – 10% 28,87 35,93 10 – 20% 28,30 35,22 20 – 30% 6,30 7,84 > 30% 2,81 3,50 Total 80,35 100 Fonte: Autores, 2020.
Tabela 4. Classes de solos e suas respectivas áreas.
Tipo de solo Área
ha %
ARGISSOLOS VERMELHO-AMARELOS 38,71 48,18
LATOSSOLOS VERMELHOS 41,64 51,82
Total 80,35 100
Fonte: Autores, 2020.
Alguns pesquisadores ressaltam que o pivô central é capaz de suportar declives de até 30% na direção radial, quando os vãos entre as torres do equipamento são de até 30 metros. Porém, outros autores afirmam que esse declive do terreno máximo só pode ser permitido na direção tangencial (ao longo dos círculos) (EMBRAPA, 2007).
Outro fator que influência na escolha do sistema de irrigação é o tipo de solo. Os solos que apresentam taxa de infiltração com velocidade superior a 60mm/h têm de ser irrigados por aspersão ou
irrigação localizada. E velocidade de infiltração inferiores a 12mm/h, em área inclinadas, o melhor método recomendado é o da irrigação localizada (EMBRAPA, 2020).
Os pivôs centrais que contém as laterais muito longas, podem acarretar sérios transtornos em relação a processos erosivos no final da lateral, quando não são dimensionadas corretamente em função da taxa de infiltração da água no solo, isso ocorre devido à alta taxa de aplicação de água necessária nessa área. Também apontam dificuldade com a impermeabilização da superfície dependendo da textura do solo (EMBRAPA, 2007).
A classe de solos ARGISSOLOS possuem solos profundos e bem drenados. Já a classe de solos LATOSSOLOS apresentam características que variam de fortemente a bem drenados, e geralmente são encontrados em terrenos com relevo plano e suave ondulado, mas podem ser localizados em áreas mais acidentadas ou até mesmo montanhosas (EMBRAPA, 2006).
Os solos ARGISSOLOS quando encontrados em áreas de relevo plano e suave ondulado podem ser utilizados para o cultivo de diferentes culturas e os solos LATOSSOLOS, dispõe de alto potencial para a prática agrícola, devido suas características físicas e por se encontrarem em relevos mais suaves (EMBRAPA, 2018).
De modo geral, o zoneamento das áreas aptas para implementação do sistema por pivô central foi analisado como um resultado do entendimento entre as classes de maior importância. Sendo assim, classes de maior importância de cada fator que se sobrepôs à classe de maior importância do outro fator, convertem-se no mapa de classificação final em áreas mais aptas. As áreas menos aptas são resultadas do cruzamento das classes com menor importância.
Sendo assim, na Figura 6 está representado o mapa temático, o qual apresenta a integração dos fatores analisados.
Figura 6. Mapa de aptidão à implantação de sistema de irrigação por pivô central.
Fonte: Autores, 2020.
Para a elaboração deste mapa, foram desconsideradas as áreas de APP, vegetação nativa e áreas construídas, pois partiu-se do princípio de que estas áreas não seriam convertidas em áreas agrícolas.
Na Tabela 5 encontram-se a área de cada classe de aptidão e sua respectiva porcentagem de ocupação.
Tabela 5. Classes de aptidão e suas relativas áreas. Aptidão para irrigação por
pivô Área ha % Alto 4,22 5,25 Médio Baixo Muito baixo 56,12 7,25 0,42 69,84 9,02 0,52 Total 68,01 84,64 Fonte: Autores, 2020.
Mesmo com a exclusão de áreas de APP, vegetação nativa e áreas construídas, cerca de 75% da área estudada foi enquadrada nas classes de média e alta aptidão à implantação de pivôs centrais, pois apresentam regiões planas e solos favoráveis para a prática da agricultura irrigada.
As classes que representam baixo e muito baixo aptidão para irrigação por pivô central, são áreas onde a declividade do terreno não favorece a implantação do sistema de irrigação. As duas classes juntas somam 9,54% do total da área.
4 CONCLUSÃO
A partir dos resultados alcançados, pode-se averiguar que os fatores adotados e os pesos aplicados permitiram a espacialização da área contendo a aptidão de áreas para a irrigação por sistemas de pivô central. A metodologia empregada mostrou-se eficaz e permitiu assegurar que todos os julgamentos praticados foram coerentes, ocasionando em resultados confiáveis.
Ressalta-se que é importante elaborar um estudo sobre o curso d’água presente na área de estudo, para conhecer sua capacidade hídrica e avaliar se seu potencial é adequado para suprir a demanda de água de um sistema de irrigação por pivô central.
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