Impacto de las actividades agropecuarias sobre la Calidad de Aguas en Brasil

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Impacto de las actividades

agropecuarias sobre la Calidad

de Aguas en Brasil

Buenos Aires, 11 de diciembre de 2014

Ricardo Figueiredo

ricardo.figueiredo@embrapa.br

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Sistema Nacional de Pesquisa Agropecuária - SNPA

Embrapa e suas Unidades de Pesquisa e de Serviços

Organizações Estaduais de Pesquisa Agropecuária (Oepas)

CIÊNCIA E PESQUISA BRASILEIRA

EM AGROPECUÁRIA

(Oepas)

Universidades e Institutos de Pesquisa de âmbito federal ou estadual

Organizações públicas e privadas vinculadas à atividade de pesquisa agropecuária

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EMBRAPA

Missão

Viabilizar soluções de pesquisa,

desenvolvimento e inovação para

a sustentabilidade da agricultura,

em

benefício

da

sociedade

brasileira.

Perfil Institucional Perfil Institucional

Estabelecida em 1973

9.790 empregados

2.444 pesquisadores (81%

doutorado; 18% mestrado)

Orçamento 2014: R$ 2,6

bilhões

46 Unidades Descentralizadas

17 Unidades Centrais

(Brasília-DF)

Laboratórios virtuais no

Exterior (Labex): EUA, Europa,

China e Coreia do Sul.

Cooperação internacional:

Américas, Europa, Ásia e

África

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Implementação da Programação de Transferência de Tecnologia

Macroprocesso de Produção na Embrapa Meio Ambiente

P & D

Prospecção e Avaliação de Tecnologias

Gestão de Informações

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• Pesquisas científicas agropecuárias em bacias em todo o planeta...

• avaliando alterações nas estruturas e funções de ecossistemas, incluindo os fluxos de nutrientes, carbono e água em decorrência do uso agrícola.

USDA > Centro de Informação sobre Qualidade de Água (WQIC) Disponibiliza informação sobre qualidade de água e agricultura; Reúne, organiza, e comunica os achados científicos, metodologias

educativas, e questões de políticas públicas relacionadas a qualidade de água e agricultura.

AGROPOLIS > Equipe e unidades de pesquisa em ‘Água e Ambiente‘

411 cientistas, 280 Estudantes PhD, 17 unidades de pesquisa

AGRICULTURE, ECOSYSTEMS & ENVIRONMENT > publica artigos

• Mas no Brasil...

• em geral, grupos e instituições da área agropecuária tratam dos recursos hídricos limitando-se as necessidades da atividade produtiva

• resulta em avanços tecnológicos, mas não colaboram no conhecimento sobre impactos ambientais e a mitigação destes no âmbito rural

AGRICULTURE, ECOSYSTEMS & ENVIRONMENT > publica artigos científicos abordando a interface entre agroecossistemas e a natureza, mais especificamente como a agricultura influencia o meio ambiente e como as mudanças no meio ambiente impactam os impactam os

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• RECENTE REVERSÃO DE RUMO devido à crescente demanda por uma agricultura sustentável e o desafio de produzir frente às mudanças climáticas. • Vários estudos hidrológicos em bacias considerando as ligações entre fluxos

hídricos e biogeoquímicos com as práticas agropecuárias, assim como a prestação de serviços ambientais. (Universidades em todas as regiões brasileiras, ONGs, ANA, Embrapa, e etc.)

• Formação de rede de pesquisa AgroHidro (Grupo de Pesquisa CNPq e EMBRAPA)

Ecologia Aplicada

Interunidades - ESALQ/CENA

Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais UFPA/MPEG/EMBRAPA

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Em nível nacional, a Agência Nacional de Águas mantém a rede

hidrometeorológica nacional, com mais de 2.700 postos pluviométricos e 1.900 postos fluviométricos que permitem avaliar adequadamente os aspectos

associados ao gerenciamento da quantidade de água.

Recentemente, a ANA vem desenvolvendo esforços para agregar a qualidade da água à sua rede quantitativa. No total são 1.340 pontos em todo o país, nos quais são feitas análises de 4 parâmetros básicos (pH, oxigênio dissolvido,

condutividade e temperatura) durante as campanhas de medição de vazão.

Todavia, somente esses parâmetros não permitem que se avalie adequadamente a evolução da qualidade das águas brasileiras, sendo necessários outros

parâmetros que requerem coletas de amostras e análises laboratoriais.

Por sua vez, no nível estadual, atualmente existem aproximadamente 2.400

pontos de monitoramento de qualidade de água, o que representa uma densidade de 0,26 ponto/1.000 km² para o país.

Outros países possuem densidades maiores em suas redes nacionais: Espanha (2,55 pontos/1.000 km²), França (1,96 ponto/1.000 km²), Canadá (0,8 ponto/1.000 km²).

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A avaliação da qualidade das águas superficiais em um país de dimensões continentais como o Brasil é dificultada pela ausência de redes estaduais de monitoramento em algumas Unidades da Federação e pela heterogeneidade das redes de monitoramento existentes no País (número de parâmetros analisados, freqüência de coleta).

Com relação às águas subterrâneas, não existe uma rede nacional de monitoramento. As principais fontes de informação são, em geral, de caráter pontual e correspondem aos trabalhos desenvolvidos nas universidades e pontual e correspondem aos trabalhos desenvolvidos nas universidades e alguns estudos elaborados pelas secretarias estaduais de recursos hídricos.

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Estudos de Casos

Dados

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O PAPEL DOS SISTEMAS FLUVIAIS DA AMAZÔNIA

NO CICLO REGIONAL E GLOBAL DO CARBONO

Fluxo (de torres) 3 a 9 VOC ??? 0,7 _±0,4 0,6 _±0,3 Acum. Biomassa Acum. Solo

Fluxo Subterrâneo de DOC e DIC ???

Evasão de CO₂ 1,2 _±0,3

Export. p/ mar ~ 0,1

Fluxos estimados de CO₂ na Amazônia, em Mg C ha-1 _ano-1 _{(Richey et al., 2001)}

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2da Ordem Floresta O2 NO3 POC PON PO43 -- O2 NO3 POC PON -APORTES E TRANSPORTE DE C, N e P

Alterações nas concentrações de N, P e O₂ em águas fluviais devido ao uso da terra –

razão N:P também alterada com conseqüências para a biota aquática. Fatores relacionados: floresta/sombra; pastos/macrófitas e capins no canal.

Floresta 2da Ordem Pastagem 4da Ordem Pastagem (manchas de floresta) O2 NO3 POC PON PO43 -PON PO43

-(fonte: Neill et al.,2001)

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SOLOS, USOS E QUÍMICA DAS ÁGUAS

DO RIO JI-PARANÁ

CETC

% Pasto

Cond.

0,396

0,606

TZ+ 0-200 201-450 451-700

Regressão linear múltipla, relacionando

características do solo, usos e química

das águas da bacia do rio Ji-Paraná

Na

+

0,202

0,754

K

+

_0,145

_0,626

Ca

2+

0,538

0,502

Mg

2+

_0,551

_0,498

Cl

0,198

0,692

PO

₄3

_0,182

_0,794

-p<0,005

Fonte: Ballester et al., 2003

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IG54-4

Solo após preparo para cultivo de grãos

Ausência de floresta ripária

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IG54 4 5 6 7 8 0 1 2 IG7 p H 3 -N ( µeq L -1 ) IGP -2 -1 1 2 3 4 5 0 20 40 60 80 100 L n N O3 1 2 3 4 5 6 7 D is s o lv e d O x y g e n (% s a tu ra ti o n ) Station 1 2 3 1 2 3

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Os efeitos do desmatamento e da agricultura sobre as

características quali-quantitativas dos recursos hídricos já

foram razoavelmente estudados, embora muitas lacunas

permaneçam.

Mas ainda é pouco conhecido o grau de mitigação sobre

estes impactos quando:

1. Adotadas sistemas e técnicas agropecuárias

conservacionistas (terraceamento, barraginhas, plantio

direto, agricultura orgânica, IFLP, SAF, e etc.)

2. Manejo das terras, por meio de zoneamento econômico

ecológico e conservação de vegetação natural (incluindo

a ripária).

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Alternativa à derruba-e-queima

Preparo de área sem uso

do fogo;

Sistema de

corte-e-trituração;

Dois ciclos agrícolas

consecutivos.

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Médias de concentração (em mg l-1_{) nas águas de igarapé em condições de baixa}

vazão nas duas microbacias estudadas (W1 e W2) e razões entre essas concentrações e a concentração da água de chuva.

W1 = microbacia de 25,5 ha, com 4.1 ha sob sistema de corte-e-trituração

W2 = microbacia de 28,6 ha, com 3,5 ha sob sistema de derruba-e-queima

Na K Ca Mg SO4 PO4 NO3 Cl

chuva 0,61 0,17 0,12 0,06 0,17 0,04 0,01 1,05

W1 1,45 0,09 0,16 0,20 0,41 0,03 0,02 2,63

Derruba-e-queima promoveu maior entrada de cálcio e nitrato no igarapé

W1 1,45 0,09 0,16 0,20 0,41 0,03 0,02 2,63

W1/chuva 2,37 0,56 1,31 3,34 2,32 0,75 1,74 2,51

W2 1,40 0,20 0,61 0,29 0,81 0,02 0,04 2,58

W2/chuva 2,30 1,21 4,99 4,83 4,65 0,57 4,47 2,46

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CE e CID foram os

melhores indicadores

para o grau de

desenvolvimento e

Fonte: Santos, 2014

desenvolvimento e

percentual de

cobertura de áreas de

APP em córregos de

cabeceira da Bacia do

Rio Jaguari, MG/SP.

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(26)

Ainda há muito a ser feito para mensurar-se o grau de

mitigação sobre os impactos nos recursos hídricos quando:

1. Adotadas sistemas e técnicas agropecuárias

conservacionistas (terraceamento, barraginhas, plantio

direto, agricultura orgânica, IFLP, SAF, e etc.)

2. Manejo das terras, por meio de zoneamento econômico

ecológico e conservação de vegetação natural (incluindo

a ripária).

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Rede de monitoramento em 23 bacias experimentais

em 17 regiões nos diferentes biomas

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• Bacias instrumentalizadas em diferentes biomas

• Mapas de uso e cobertura da terra das bacias monitoradas

Alguns Produtos

• Diagnóstico da situação dos recursos hídricos nas bacias monitoradas

• Índice de Qualidade de Bacias Hidrográficas

• Conjunto de indicadores de qualidade e quantidade para o monitoramento

• Manual de procedimentos para o monitoramento

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Bacias experimentais do Bioma Amazônia

(Porção Central) – Rios Mojuí e Branco

(30)

Bacias experimentais do Bioma Amazônia

(Porção Central) – Rios Mojuí e Branco

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Bacias experimentais do bioma Amazônia

(Porção Leste) – Bacias do Cumaru e São João

- Em execução a estruturação de base de dados georreferenciadas e classificação preliminar de imagens Spot 2008 e

2010, e posterior geração de produtos temáticos de uso e cobertura da terra, inclusive o produto relativo a 2012.

- Principais usos: sistema agroflorestal

(SAF), cultivo com derruba e queima, cultivo sem uso do fogo, pastagem, capoeira e

sem uso do fogo, pastagem, capoeira e floresta ripária.

-Total de 7 estações de amostragem. - Campanhas de campo: 2014-2015. - Vazão, temperatura, sólidos totais, turbidez, condutividade, pH, OD, DBO, Clorofila a, COD, CID, NTD, NOD, Ca, Mg, K, Na, NH4, NO3, PO4, SO4, Cl.

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Solução do Solo em diferentes sistemas

Bacias experimentais do bioma Amazônia

(Porção Leste) – Bacias do Cumaru e São João

Extrator

de

solução

Litter

leachate

(33)

Bacias experimentais na transição do bioma

Cerrado/Pantanal – Microbacia do Ten. Amaral

Uso da terra

em 2008 na

bacia do Rio

Ten. Amaral

(34)

Bacias experimentais na transição do bioma

Cerrado/Pantanal – Microbacia do Ten. Amaral

Soja em área de nascentes

do Rio Tenente Amaral

Voçoroca próxima a parcela

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Bacias experimentais na transição do bioma

Cerrado/Pantanal – Microbacia do Ten. Amaral

Córrego

monitorado

na área

experimental

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Bacia experimental do bioma Cerrado –

Bacia do Rio Buriti Vermelho

(37)

Bacia experimental do bioma Cerrado –

Bacia do Rio Buriti Vermelho

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Bacia experimental do bioma Mata Atlântica

(Porção Litoral Nordestino) – Bacia do Rio Siriri

Bacia do Rio Siriri

Sub

Sub--bacia do rio Japaratuba/SE

bacia do rio Japaratuba/SE

Área

Área de 429

de 429 km²

km²

Área

Área de 429

de 429 km²

km²

5 pontos de monitoramento

2 com monitoramento de vazão

5 coletas anuais

20 parâmetros analisados

Análises por Standard Methods

Uso da terra atualizado a partir

de SEMARH (2005) e ALOS

(2010)

(39)

••

Turbidez

Resultados

Erosão e perda de solo na bacia

Período úmido com maiores valores

Bacia experimental do bioma Mata Atlântica

(Porção Litoral Nordestino) – Bacia do Rio Siriri

Período úmido com maiores valores

Aumento nos valores de montante

para jusante

Aumento considerável nas amostras

coletadas no período úmido, indicando

a intensidade da geração e transporte

de sedimentos na bacia.

(40)

••

Fosfato

Resultados

Poluição proveniente de fertilizantes

e esgotos domésticos

Bacia experimental do bioma Mata Atlântica

(Porção Litoral Nordestino) – Bacia do Rio Siriri

Todos os valores situaram

Todos os valores situaram--se acima

se acima

do limite da Resolução CONAMA

357/05 para Classe 3 (0,15 mg.L

--11

_P

tot tot

= 0,46 mg.L

--11

_PO

4 4

))

Maiores valores no ponto 5

Valores extremamente baixos nas

coletas dos períodos úmido e pós

coletas dos períodos úmido e

pós--úmido

úmido

Maior concentração nos períodos de

estiagem

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Bacia experimental do bioma Mata Atlântica

(Porção Central) – Bacia Guapi-Macacu

(42)

Bacia experimental do bioma Mata Atlântica (Porção Central)

– Bacia Guapi-Macacu / Microbacia Batatal

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Bacias experimentais do bioma Mata Atlântica (Floresta

Ombrófita Mista) - Bacia de Fervida/Ribeirão das Onças

Curitiba Co lombo PARANÁ Brasília BRASIL 25°_16´S Área_de_Estudo Curitiba Co lombo PARANÁ Brasília BRASIL 25°_16´S Área_de_Estudo

Localização de Colombo

(cidade a que pertence

as bacias)

Coleta de

amostra em

ponto do

ribeirão

próximo ao

cultivo de

videira

(44)

Paisagem da

agricultura das

bacias (predomínio

de horticultura)

Bacias experimentais do bioma Mata Atlântica (Floresta

Ombrófita Mista) - Bacia de Fervida/Ribeirão das Onças

• Escolha de pontos de coleta (5) e início da coleta (mensal);

• Delimitação de área da bacia; Pré levantamento de uso e

ocupação;

• Obtenção de alguns parâmetros morfométricos de bacia;

• Parâmetros de qualidade de água monitorados: Turbidez,

cor, CE, pH, alcalinidade, carbonato, nitrogênio total,

nitrogênio amoniacal, coliformes fecais e precipitação.

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Bacias hidrográficas na Transição Cerrado/ Mata Atlântica

(Porção Leste de São Paulo) - Bacia Rio Jaguari

Pontos de amostragem selecionados contemplam a calha principal do

Rio Jaguari e afluentes, com destaque para o Rio Camanducaia, assim

como 5 microbacias para estudos mais exaustivos.

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Abastecimento da população de São Paulo

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Land use in the Posses Catchment, in Extrema (MG)

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Projeto Solo Vivo

“Aprimoramento de Processos para a Qualificação do Manejo de Terras

no Centro-Sul do Brasil”

» Monitoramento da vazão, sedimentos and nutrientes em microbacias – de Abr/2014 a Maio/2018

» Estudos comparativos do manejo agrícola em sistema de plantio direto em 6 regiões com diferentes tipos de solo

» Dados poderão embasar calibração de modelos hidrológicos e validar avaliações mais expeditas de impactos (questionários respondidos pelos avaliações mais expeditas de impactos (questionários respondidos pelos produtores)

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» Região do Paranapanema (SP): manejo adequado e não-adequado em sistemas de plantio direto em duas microbacias (< 100 ha)

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Colaboração em Modelagem Hidrológica

e Qualidade de Água

» PROGRAM CIÊNCIA SEM FRONTEIRAS / FELLOWSHIP IN BRAZIL SPECIAL VISITING RESEARCHER – PVE / CALL FOR PROJECTS MEC/MCTI/CAPES/ CNPq/FAPs

No.03/2014:

» Timothy Green – USDA/ARS in Fort Collins (CO) and Colorado State

University (+ a Brazilian post doc with experience on modeling) University (+ a Brazilian post doc with experience on modeling)

» Proposal JUST APPROVED (Jan/2015 to Dec/2017): Watershed model

evaluation against measured data, space-time scaling and model

parameterization, and combined spatial-temporal assessments of the impacts of agriculture and conservations practices on water quality and quantity in a changing atmospheric and climatic regime in the Jaguari River Basin.