Análise espacial da expectativa de erosão em um Latossolo Vermelho, Colômbia - SP

Análise espacial da expectativa de erosão em um Latossolo Vermelho,

Colômbia - SP

Daniela Popim Miqueloni

, Eduardo Mônaco Gianello

e Célia Regina Paes Bueno

Eng. Florestal,Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias FCAV-UNESP/Departamento de Solos e Adubos, Via Prof. Paulo Donato Castellane s/n - 14884-900, Jaboticabal - SP , danimique@yahoo.com.br

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Graduando Eng. Agronômica, FCAV-UNESP/Departamento de Solos e Adubos, Via Prof. Paulo Donato Castellane s/n - 14884-900, Jaboticabal - SP, emg_carnero@hotmail.com

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Geóloga, FCAV-UNESP/Departamento de Solos e Adubos, Via Prof. Paulo Donato Castellane s/n - 14884-900, Jaboticabal - SP, crbueno@fcav.unesp.br

Resumo – O conhecimento dos processos erosivos no solo é importante, uma vez que permite a

intervenção efetiva na redução da perda de solo e manutenção da qualidade dos recursos naturais. Com o intuito de analisar a variabilidade espacial da expectativa de erosão em uma área de Latossolo Vermelho, em Colômbia-SP, a geoestatística foi aplicada nos parâmetros da EUPS. O valor médio do potencial natural de erosão (PNE) foi considerado baixo, já para a expectativa de erosão (EE), a discrepância positiva ocorreu em 92% da área. A variabilidade pelo coeficiente de variação foi baixa para o fator de uso e manejo do solo (CP), moderada para o PNE e alta para EE. A análise espacial, com alcances variando de 564 m a 916 m para PNE, CP e EE, mostrou que altos valores de PNE ocorrem em áreas específicas, onde há cultivo de cana-de-açúcar na parte central do terreno, já as discrepâncias negativas indicam que os fatores naturais atuam nos locais onde a ocupação é adequada, nas zonas de acúmulo de sedimentos e áreas de pedoformas convexas. As áreas com ocupação inadequada possuem maior probabilidade de erosão, principalmente pela atuação dos fatores de uso e manejo do solo.

Palavras-chave:

EUPS; geoestatística; análise multivariada.

Spatial variability of the erosion expectation in a Oxisol, Colômbia – SP

Abstract - The knowledge of soil erosion processes are important, since it allows an effective intervention in reducing soil loss and quality maintrance of natural resources. In order to analyze the spatial variability of the erosion expectation in an Oxisol area in Colombia, SP, Brazil, geostatistics was applied in the parameters of the UESL. The average value of natural erosion potential (NEP) was considered low, however for erosion expectation (EE), the discrepancy was positive in 92% of the area. The variability measured by the coefficient of variation was low for the factor of soil use and management (CP), moderate for NEP and high for EE. The spatial analysis, with ranges varying from 564 m to 916 m for NEP, CP, EE, showed that high values of NEP occur in specific areas where there is cultivation of sugar cane in the central part of the terrain. The negative discrepancies indicate that natural factors act in places where the occupation is appropriate, areas of sediment accumulation and areas of convex landforms. Areas with inadequate occupation have a higher probability of erosion, mainly by the action of soil use factors and management.

Key words: USLE, geostatistics, multivariate analysis Introdução

A intensificação do uso do solo agrava seu desgaste e empobrecimento, afetando a produtividade agrícola, causando degradação ambiental e esgotando os recursos naturais. A erosão hídrica é o primeiro problema oriundo do mau uso do solo (BERTONI; LOMBARDI NETO, 2008). Aliado a isso, a ascensão populacional associada à ocupação desordenada do território traz a necessidade do conhecimento da situação local, bem como o planejamento do uso da terra para seu manejo racional (DONZELI et al., 1992).

A Equação Universal da Perda de Solo - EUPS (WISCHMEIER; SMITH, 1978) é uma excelente ferramenta para estimar em longo prazo a perda de solo no escoamento superficial em áreas com cultivo e sistema de manejo específicos, oferencendo subsídios para o conhecimento e planejamento do uso e ocupação, de forma a otimizar as ações de manejo e intervenção no solo.

Outra ferramenta de grande importância no suporte do conhecimento e tomada de decisão é a geoestatística, que caracteriza a dispersão espacial e temporal das variáveis que definem de forma quantitativa e qualitativa os recursos naturais, avaliando as medidas de incerteza na estimativa dos resultados (VIEIRA, 2000). A utilização dessas ferramentas aumentam o potencial de efetividade das ações de mitigação e controle da perda de solo por meio das informações geradas, garantindo a preservação dos recursos e mantendo a produtividade agrícola.

Dessa forma, o objetivo deste estudo é analisar a variabilidade espacial da expectativa de erosão em relação aos fatores condicionantes naturais e antrópicos da perda de solo por meio da Equação Universal da Perda de Solo.

Material e Métodos

O local de estudo pertence à região de Colômbia-SP com as coordenadas centrais 20°19”24.3’S e 48°43”29.5’W (datum: WGS 84) (Figura 1). Possui 130 ha e declividade máxima de 4,5%, e clima Aw, tropical com estação seca de inverno, altitude média de 540 m, e predomínio de Latossolos Vermelhos de textura média. A área é ocupada na parte mais alta e na inferior próxima a Área de Preservação Permanente pelo cultivo de citrus. A parte mais alta possui ainda faixas com pomar em declínio. A área central é ocupada pela cultura de cana-de-açúcar em mesmo estágio de desenvolvimento.

Figura 1. Localização e ocupação da área, município de Colômbia-SP.

A amostragem georreferenciada de solo foi feita a partir de uma malha regular com distância de 100 m entre os pontos, na profundidade de 0-0,20 m, totalizando 129 pontos. Em laboratório, determinou-se a granulometria (DAY, 1965) e o teor de matéria orgânica (CANTARELLA et al., 2001), de forma a permitir o cálculo do fator erodibilidade do solo. A quantificação da perda de solo (A), dada em Mg ha-1 ano-1, foi estimada utilizando-se a Equação Universal de Perda de Solo (EUPS) segundo equação (1) de Wischmeier & Smith (1978):

A = R K L S C P (1)

Sendo: R = fator erosividade da chuva em Mj mm ha-1 h-1, obtido pelo programa NetErosividade (MOREIRA et al., 2006);

K = fator erodibilidade do solo em Mg h Mj-1 mm-1, de acordo com modelo de Denardin, (1990);

LS = fator topográfico (adimensional), segundo modelo de Bertoni & Lombardi Neto (2008);

C = fator uso e manejo (adimensional) atribuído segundo Bertoni & Lombardi Neto (2008) de acordo com

plantios em contorno;

O cálculo do Potencial Natural de Erosão (PNE) é determinado pela multiplicação dos fatores naturais de erosão (fatores R, K e LS). O fator uso e manejo CP (união de C e P) corresponde à influência no condicionamento do solo em função da ocupação e práticas conservacionistas. A expectativa de erosão (EE) foi calculada pela discrepância entre o CP calculado e o CP tolerável (DONZELI et al., 1992). A expectativa de erosão representa a susceptibilidade da área à erosão em função dos fatores de ocupação, expressa pela discordância entre a ocupação antrópica e a natural (BUENO; STEIN, 2004). As discordâncias negativas ou nulas mostram ocupação compatível com a capacidade de uso do solo, já as discordâncias positivas indicam uso inadequado com riscos de erosão. A tolerância de perda para os Latossolos do Estado de São Paulo foi considerada 12 Mg ha-1ano-1 (BERTONI; LOMBARDI NETO, 2008).

A estatística descritiva das variáveis foi calculada no programa Minitab 14. Com teste de normalidade de Kolmogorov-Smirnov e classificação dos coeficientes de variação de acordo com Warrick & Nielsen (1980). A partir da pressuposição de estacionariedade da hipótese intrínseca (VIEIRA, 2000), houve a geração dos semivariogramas. Estes foram ajustados com base no maior coeficiente de determinação menor soma de quadrados do resíduo e melhor desempenho da validação cruzada (ZIMBACK, 2001). A análise da variabilidade espacial por krigagem ordinária foi realizada utilizando-se o software GS+ 7.0, e os mapas e isolinhas delineados no Surfer 8.0.

Resultados e Discussão

O resultado da estatística descritiva das variáveis PNE, CP e EE pode ser observado na Tabela 1. O valor médio do PNE é considerado baixo (entre 250 e 500 Mg ha-1 ano-1) de acordo com Lagrotti (2000). Valores maiores foram observados por Mello et al. (2006) e Silva (2008) para o mesmo tipo de solo, já Castro e Valério Filho (1997) observaram variação do PNE de acordo com a topografia. Foi observado valor médio positivo para EE, já Souza et al. (2005) encontraram para Latossolo com cana-de-açúcar valores negativos. O EE apresentou discrepância positiva para 92% da área, ou seja, aproximadamente 120 ha. A classificação da variabilidade, segundo o coeficiente de variação (CV) proposta por Warrick & Nielsen (1980), mostrou o CP com CV baixo (<12%), o PNE médio (entre 12,1% e 60%) e EE Alto (>60%). Sanchez et al. (2009) observaram menores CV para o PNE, refletindo maior homogeneidade na área. O PNE e CP apresentaram comportamento normal enquanto que EE apresentou assimetria positiva. A normalidade mesmo não sendo exigência para análise de variabilidade espacial deve ser considerada, uma vez que a presença de caudas alongadas pode interferir na análise (LANDIM, 1998).

Tabela 1. Estatística descritiva de perda de solo e dos fatores

Variável Média Mediana Desv Pad Coef Var Coef Ass Curt

PNE1 321,12 318,94 164,5 50,23 0,006* -0,89

CP2 0,174 0,173 0,007 4,12 2,91* 15,40

EE2 0,104 0,132 0,009 96,86 -4,78 28,27

Desv Pad = desvio padrão; Coef Var = coeficiente de variação; Coef Ass = coeficiente de assimetria; Curt = curtose; * normal a 5% pelo teste de Kolmogorov-Smirnov. 1: unidade em Mg ha-1 ano-1 ; 2: adimensional.

Os semivariogramas isotrópicos ajustados para as variáveis, bem como seus parâmetros estão na Tabela 2 e Figura 2. Às variáveis PNE e EE se ajustaram o modelo gaussiano, indicando pequena variabilidade a curtas distâncias e ao CP o esférico, em que seu uso melhor se adapta a mudanças bruscas de valores.

Tabela 2. Modelos e parâmetros dos semivariogramas ajustados para o potencial natural de erosão (PNE),

fator uso e manejo (CP) e expectativa de erosão (EE)

Modelo C0 C0+C a C/(C0+C) S r 2

SQR Coef R EP VC r2

PNE Gaus 3560 24610 564,64 0,855 0,997 1031736 1.016 0,041 0,826 CP Esf 4,0E-06 6,7E-05 623,00 0,939 0,976 6,12E-11 0,841 0,088 0,419 EE Gaus 1,8E-03 1,2E-02 916,25 0,849 0,984 1,9E-06 1,002 0,073 0,595

Modelos: Gaus = gaussiano; esf = esfério; C0 = Efeito Pepita; C0+C = patamar; a = alcance; C/(C0+C) = Índice de dependência espacial

(IDE); S r2 = coeficiente de determinação do semivariograma; SQR = Soma dos quadrados dos resíduos; Coef R = coeficiente de regressão; EP = erro padrão da validação cruzada; VC r2 = coeficiente de determinação da validação cruzada.

Os alcances variaram de 564 a 916 m, sendo o menor deles para o PNE e o maior para EE. O coeficiente de determinação para os três modelos foi alto (acima de 97%) e o índice de dependência espacial, segundo Zimback (2001), também foi alto (acima de 84%). Mello et al. (2006) também observaram alto grau de dependência espacial para PNE e EE. Segundo Vieira (2000), quanto maior a diferença do efeito pepita em relação ao patamar, maior é a confiança na estimativa, o que fica evidente com índice de dependencia espacial utilizado. Os melhores desempenhos da validaçao cruzada foram do EE e PNE, com valores proximos a 1.

Figura 2. Semivariogramas ajustados para o potencial natural de erosão (PNE), fator uso e manejo (CP) e

expectativa de erosão (EE).

Os mapas de isolinhas do PNE, CP e EE podem ser observados na Figura 3.

Figura 3. Mapas de isolinhas do potencial natural de erosão (PNE), fator de uso e manejo (CP) e

expectativa de erosão (EE). 737000 737400 737800 738200 738600 7750000 7750200 7750400 7750600 7750800 7751000 7751200 7751400 7751600 7751800 7752000 0 80 160 240 320 400 480 560 PNE 737000 737400 737800 738200 738600 0.158 0.164 0.170 0.176 0.182 0.188 0.194 0.200 0.206 0.212 CP 737000 737400 737800 738200 738600 7750000 7750200 7750400 7750600 7750800 7751000 7751200 7751400 7751600 7751800 7752000 -0.34 -0.26 -0.18 -0.10 -0.02 0.02 0.06 0.10 0.14 EE

O padrão de distribuição das variáveis é semelhante ao longo da área. Para o PNE as maiores perdas de solo ocorrem na parte mais alta do terreno, representado no mapa pela área inferior direita. Esta área possui cultivo de laranja com algumas regiões necessitando de reforma. A região próxima a Área de Preservaçao Permanente (APP) possui potencial mínimo de erosão (zona de acúmulo de sedimentos) e também na área convexa na parte superior acima da zona de perda máxima (também com laranja). A zona de maior significância para o CP é próxima da APP na parte mais baixa do terreno, assim como para a EE, que mostra discordância negativa para esta área, isto é, os fatores de ocupação estão compatíveis com a capacidade de uso da terra nestes locais. O restante do terreno apresenta discordâncias positivas, onde a probabilidade do processo erosivo ocorrer é maior, isto é, nas áreas com cultivo de cana-de-açúcar.

Segundo Bueno e Stein (2004) as zonas de discordâncias negativas indicam que o uso e manejo nestas áreas não incrementam o processo erosivo, apontando os fatores naturais como condicionantes da perda de solo, que são observados na parte convexa do terreno, onde o processo de perda de solo é maior e na parte baixa do terreno com acúmulo de sedimentos, todas ocorrências dependentes da topografia, tipo de solo e chuvas. A zona central da área mostra maior probabilidade de perda de solo, tanto pelos fatores naturais quanto pelos antrópicos. Isso pode ser observado pela topografia, que é praticamente plana, e o tipo de solo, aumentando, assim a probabilidade de perda de solo, devido a ao incremento dos fatores de uso e manejo do solo.

Conclusão

A maior parte da área apresentou discordâncias positivas, mostrando uso e ocupação inadequados. O potencial natural de erosão apontou áreas onde o processo erosivo tende a ser mais intenso, principalmente nas zonas de cultivo de cana-de-açúcar.

Os fatores antrópicos de uso e manejo do solo foram os determinantes na análise espacial da expectativa de erosão.

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