UNIVERSIDADE FEDERAL DOS VALES DO JEQUITINHONHA E MUCURI Programa de Pós-Graduação em Ciência Florestal
Lomanto Zogaib Neves
Métodos de potencial de uso conservacionista, fragilidade ambiental e perda de solo: estudo para a porção cimeira da bacia do rio Jequitinhonha,
Minas Gerais
DIAMANTINA - MG 2022
Lomanto Zogaib Neves
Métodos de potencial de uso conservacionista, fragilidade ambiental e perda de solo: estudo para a porção cimeira da bacia do rio Jequitinhonha,
Minas Gerais
Tese apresentada no Programa de Pós-Graduação em Ciência Florestal, nível de doutorado, como parte dos requisitos para a obtenção do título de doutor.
Orientadora: Profa. Dra. Danielle Piuzana Mucida
DIAMANTINA - MG 2022
Métodos de potencial de uso conservacionista, fragilidade ambiental e perda de solo: estudo para a porção cimeira da
bacia do rio Jequitinhonha, Minas Gerais
Tese apresentada ao DOUTORADO EM CIÊNCIA FLORESTAL, nível de DOUTORADO como part e dos requisitos para obtenção do título de DOUTOR EM CIÊNCIA FLORESTAL Orientador (a): Prof.ª Dr.ª Danielle Piuzana Mucida
Data da aprovação: 31/10/2022
Prof. Dr.ª DANIELLE PIUZANA MUCIDA - UFVJM
Prof. Dr. ERIC BASTOS GORGENS - UFVJM
Prof. Dr. MARCIO LELES ROMARCO DE OLIVEIRA - UFVJM
Prof. Dr. BRUNO OLIVEIRA LAFETÁ – IFMG
Prof. Dr. CRISTIANO CHRISTOFARO MATOSINHOS - UFVJM DIAMANTINA
“Alegrai-vos na esperança, sede pacientes na tribulação, perseverai na oração”
Romanos 12:12
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente à Deus por ter me permitido chegar até aqui, à Virgem Maria pela intercessão.
Ao meu pai David (in memoriam) pelo exemplo de homem que sempre foi em minha vida e minha mãe Maria por todo suporte que me deu, fisicamente e em orações, muito obrigado por acreditarem no meu sonho e me permitirem realizá-lo.
À minha irmã e sobrinho, demais familiares e amigos agradeço as orações e a compreensão pela ausência em momentos importantes.
Às amigas Letícia e Wiane pela ajuda, mesmo à distância, para a realização deste trabalho.
À minha orientadora Profª. Drª Danielle Piuzana Mucida me faltam palavras para agradecer, desde que cheguei em Diamantina para o Mestrado, também com sua orientação, me recepcionou de uma forma extremamente acolhedora. Diante de todas as minhas dificuldades, com questões de saúde, sempre se mostrou disposta a ajudar. Foi mais que uma orientadora acadêmica, foi uma orientadora da vida. Que honra e alegria eu tive por ser orientado por um ser humano tão especial.
Aos membros da banca, agradeço a disponibilidade em participar e colaborar com meu trabalho.
Não tenho dúvidas que a qualidade do material final será engrandecida com suas colaborações.
Aos colegas de LandLab com quem dividi momentos de alegria, tristeza, ansiedade.
À Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM), ao Departamento de Engenharia Florestal e ao Programa de Pós-Graduação em Ciência Florestal, pela estrutura física disponibilizada e, principalmente, pelos excelentes profissionais que fazem a diferença para o crescimento desta instituição.
À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) pela concessão da bolsa de doutorado, ao desenvolvimento deste projeto e tantos outros nesta instituição; investir na Ciência é pensar no futuro.
O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES) – Código de Financiamento 001.
Aos amigos que fiz em Diamantina ao longo desta jornada, todos foram extremamente importantes em minha construção como profissional e como pessoa.
Ao estado de Minas Gerais que acolheu este capixaba, que jamais havia estudado fora do seu Estado, de forma muito carinhosa. Como diz a música de Tonico e Tinoco: “Quem tem conhece não esquece jamais...”.
RESUMO
NEVES, L. Z. Potencial de uso conservacionista, fragilidade ambiental e perda de solo: estudo comparativo para a porção cimeira da bacia do rio Jequitinhonha, Minas Gerais. 2022. 96 p.
(Tese – Doutorado em Ciência Florestal) – Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, Diamantina, 2022.
A conversão de paisagens naturais para antropizadas podem acarretar mudanças de processos vinculados à terra com consequências ambientais para a região de sua abrangência e, consequentemente, no equilíbrio entre a conservação do ecossistema e a produção de bens e serviços necessários à sociedade. O objetivo deste trabalho compreendeu desenvolver diagnósticos e analisar metodologias Potencial de Uso Conservacionista (PUC), PUCconflito,
Fragilidade Ambiental Potencial (FAP) e Emergente (FAE), Potencial Natural de Erosão (PNE) e a Equação Universal de Perda de Solos (EUPS) no entendimento sobre as suas semelhanças e diferenças quanto a aptidão agrossilvipastoril, fragilidade ambiental e perda de solos para a porção cimeira da bacia do Alto Jequitinhonha (JQ1), Minas Gerais. Neste sentido, no primeiro capítulo é apresentada uma revisão sobre as metodologias PUC, FAP e PNE contemplando a revisão com a inserção do uso da terra, denominadas PUCconflito, FAE e a EUPS. No segundo capítulo são apresentadas metodologias aplicadas à área de estudo, a porção cimeira da Bacia do rio Jequitinhonha. O PUC foi obtido a partir de álgebra de mapas de declividade, litologias e classes de solos com atribuições de pesos referentes a aptidão agrícola. Para obtenção de FAP foram utilizadas as variáveis ambientais Declividade, Litologia, Classe de solo, pluviosidade e hierarquia fluvial com pesos referentes à vulnerabilidade ambiental. Já para PNE foram utilizados processos de Erosividade, Erodibilidade e do fator topográfico, denominado LS. A partir da adição do uso e ocupação da terra em cada metodologia obteve-se dados de uso conflitante da terra (pelo PUC); a FAE (a partir do FAP) e EUPS (pelo PNE). Foi realizada uma análise da probabilidade entre as metodologias analisadas com intuito de observar semelhanças ou discrepâncias entre classes dos métodos. Uma matriz de probabilidade foi confeccionada com as seguintes associações: PUC vs FAP, PUC vs PNE, PNE vs FAP, PUCconflito vs FAE, PUCconflito vs EUPS e EUPS vs FAE. Para a confecção desta matriz foram criados 2000 pontos de controle aleatórios na área de estudo. A área de estudo apresentou dados PUC indicativos de aptidão agrossilvipastoril predominantemente de média a baixa (~70%). Estas informações são de certa forma, complementares aos dados da FAP, que indicam a predominância de índices de alta e média fragilidades (~75%) com percentual significativo de fragilidade muito alta (~20%).
Essa diferença se dá pela FAP utilizar duas variáveis adicionais, a hierarquia fluvial e pluviosidade. O PNE predominante apresentou valor muito baixo devido a pesos computados internamente na equação, em especial para os afloramentos rochosos, que apresentam baixo peso para perda de solo, mas computa altas ponderações para fragilidade ambiental. O acréscimo do mapa de uso e ocupação da terra para obtenção do PUCconflito indicou alto percentual de compatibilidade e baixa necessidade de controle e manejo ou de áreas incompatíveis. FAE demonstrou uma diminuição de áreas de alta e muito alta fragilidade, indicando que a cobertura do terreno conferiu uma estabilidade quanto ao uso. Dados semelhantes foram encontrados pelo uso da EUPS, que somaram significativamente as classes baixas e baixas moderadas quanto à perda de solo. As matrizes de compatibilidade evidenciaram que tanto o PUC quanto o PUCconflito apresentam resultados mais permissivos no que diz respeito ao uso de regiões quanto comparadas ao FAP e FAE, respectivamente. Tal fato evidencia que, na área de estudo, ocorrem divergências entre estas metodologias sem ou com a incorporação do fator uso e ocupação do terreno, mas estas são em menor expressão. As matrizes que se relacionavam ao PNE e EUPS não evidenciaram conflitos com PUC e PUCconflito, em virtude da predominância da região em classes com baixa perda de solo.
Palavras-chave: netErosividade; EUPS; Conflito de uso da terra; Sistema de Informações Geográficas.
ABSTRACT
NEVES, L. Z. Potential conservation use, environmental fragility and soil loss methods: a study for the Upper portion of the Jequitinhonha River basin, Minas Gerais. 2022. 96 p.
(Thesis - Doctorate in Forest Science) - Federal University of Jequitinhonha and Mucuri Valleys, Diamantina, 2022.
The conversion of natural landscapes to anthropized ones can lead to changes in land-related processes with environmental consequences for the region they cover and, consequently, in the balance between ecosystem conservation and the production of goods and services needed by society. The objective of this study was to develop and compare methodologies of Conservation Use Potential (PUC), environmental fragility, and soil loss by erosion that, combined with land use and occupation, inform natural potentialities and anthropization in a region, in the case of this work, the upper portion of the Jequitinhonha Basin (JQ1), Minas Gerais. In this sense, the first chapter presents a review of PUC methodologies, Potential Environmental Fragility (FAP), and Natural Loss by Erosion (PNE). In addition, the review contemplated the insertion of land use by human beings into the methodologies, called PUCconflict, Emerging Environmental Fragility (FAE), and the Universal Soil Loss Equation (USLE). In the second chapter, the methodologies aimed at the study area, the upper portion of the Jequitinhonha River Basin (JQ1) were presented. The PUC was obtained from the algebra of slope maps, lithologies, and soil classes with weight assignments referring to agricultural suitability. Environmental Fragility used environmental variables slope, lithology, soil class, rainfall, and river hierarchy with weights referring to environmental vulnerability. The Natural Erosion Potential (PNE) used processes of Erosivity, Erodibility, and the topographic factor, called LS. Adding aspects of land use and occupation, the results were obtained for each methodology: when crossed with the PUC, conflicting land use data were obtained; when added with weight to potential fragility, obtain Emerging Environmental Fragility and added to PNE obtain data on soil loss by the Universal Equation of Soil Loss (USLE). The entire procedure took place in a QGIS environment. A probability analysis was carried out between the analyzed methodologies, to observe similarities or discrepancies between classes of methods. A probability matrix was created with the following associations: PUC vs FAP, PUC vs PNE, PNE vs FAP, PUC conflict vs FAE, PUC conflict vs EUPS, and EUPS vs FAE. To create this matrix, 2000 random control points were made in the study area. The study area presented PUC data indicative of predominantly medium to low agrosilvopastoral aptitude (~70%). This information is, in a way,
complementary and opposite to the FAP data, which indicates the predominance of high and medium frailty indices (~75%), with a significant percentage of very high frailty (~20%). This difference is because FAP uses two additional variables, the river hierarchy and rainfall. The predominant PNE was very low due to weights computed internally in the equation, especially for rocky outcrops, which have a low weight for soil loss, but high weights for environmental fragility. The addition of the land use and occupation map to obtain the PUCconflict indicated a high percentage of compatibility and a low need for control and management or incompatible areas. For FAE, it showed a decrease in areas of high and very high fragility, indicating that the land cover provided stability in terms of use. Similar data were found using the EUPS, which significantly summed the low and low moderate classes of soil loss. The compatibility matrices showed that both PUC and PUCconflict present more permissive results regarding the use of regions when compared to FAP and FAE, respectively. This fact indicates that, in the study area, there are divergences between these methodologies without or incorporating the land use and occupation factor, but these are to a lesser extent. The matrices related to PNE and EUPS did not show conflicts with PUC and PUCconflict, due to the predominance of the region in classes with low soil loss.
Keywords: netErosivity; USLE; land use conflict; Geographic Information System.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1 - Procedimentos metodológicos das etapas percorridas para elaboração do Potencial de Uso Conservacionista (PUC) e do mapa conflitante de uso da terra, denominado PUCconflito. ... 26 Figura 1.2 - Procedimentos metodológicos das etapas percorridas para elaboração do mapa de Fragilidade Ambiental Potencial (FAP) e Emergente (FAE), segundo metodologia de França et al. (2021); França e Mucida (2022). ... 30 Figura 1.3. - Procedimentos metodológicos das etapas percorridas para elaboração do mapa de Potencial Natural de Erosão (PNE) e Equação Universal de Perda de Solos (EUPS), segundo metodologia descrita por Wischmeier e Smith (1978). ... 34 Figura 2.1 - Mapa de localização da área de estudo no âmbito de Minas Gerais, da porção cimeira da Bacia do Alto Jequitinhonha (JQ1). ... 42 Figura 2.2 - Procedimentos metodológicos esquemáticos. ... 43 Figura 2.3 - Mapas temáticos (a) Declividade; (b) Litologias e (c) Classes de solos da porção cimeira da Bacia do Alto Jequitinhonha (JQ1), Minas Gerais. ... 52 Figura 2.4 - Mapas temáticos (a) Precipitação; (b) Hierarquização fluvial da porção cimeira da Bacia do Alto Jequitinhonha (JQ1), Minas Gerais. ... 53 Figura 2.5 - Mapa de Uso e ocupação da terra na porção cimeira da Bacia do Alto Jequitinhonha (JQ1) elaborado a partir dos dados do MapBiomas- Coleção 7, ano 2019. ... 54 Figura 2.6 - Mapas temáticos vinculados a fatores da EUPS para a porção cimeira da Bacia do Alto Jequitinhonha (JQ1): (a) Erodibilidade - Fator R; (b) Erodibilidade do Solo - fator K; (c) Fator topográfico (LS). ... 56 Figura 2.7 - Mapa do Potencial de Uso Conservacionista (PUC) para a porção cimeira da bacia do Alto Jequitinhonha (JQ1), Minas Gerais. ... 57 Figura 2.8 - Mapa de Conflito de uso da terra obtido pelo cruzamento do PUC e Uso e Ocupação da Terra para a porção cimeira da bacia do Alto Jequitinhonha (JQ1), Minas Gerais.
... 59 Figura 2.9 - Mapa do Fragilidade Ambiental Potencial (FAP) para a porção cimeira da bacia do Alto Jequitinhonha (JQ1). ... 61 Figura 2.10 - Mapa de Fragilidade Ambiental Emergente para a porção cimeira da bacia do Alto Jequitinhonha (JQ1), Minas Gerais. ... 62 Figura 2.11 - Mapa do Potencial Natural de Erosão (PNE) para a para a porção cimeira da bacia
do Alto Jequitinhonha (JQ1), Minas Gerais. ... 64 Figura 2.12 - Mapa com a EUPS para a porção cimeira da bacia do Alto Jequitinhonha (JQ1) Minas Gerais. ... 66 Figura 2.13 - Mapa com a diferença entre PUC e FAP para a porção cimeira da bacia do Alto Jequitinhonha (JQ1) Minas Gerais. ... 68 Figura 2.14 - Mapa com a diferença entre PUC e PNE para a porção cimeira da bacia do Alto Jequitinhonha (JQ1) Minas Gerais. ... 69 Figura 2.15 - Mapa com a diferença entre PNE e FAP para a porção cimeira da bacia do Alto Jequitinhonha (JQ1) Minas Gerais. ... 70 Figura 2.16 - Mapa com a diferença entre PUCconflito e FAE para a porção cimeira da bacia do Alto Jequitinhonha (JQ1) Minas Gerais. ... 71 Figura 2.17 - Mapa com a diferença entre PUCconflito e EUPS para a porção cimeira da bacia do Alto Jequitinhonha (JQ1) Minas Gerais. ... 72 Figura 2.18 - Mapa com a diferença entre EUPS e FAE para a porção cimeira da bacia do Alto Jequitinhonha (JQ1) Minas Gerais. ... 73
LISTA DE TABELAS
Tabela 1.1 - Variáveis ambientais e pesos para aptidão agrossilvipastoril pelo método do
Potencial de Uso Conservacionista (PUC). ... 23
Tabela 1.2 - Comparação pareada entre as variáveis ambientais utilizadas no PUC... 24
Tabela 1.3 - Pesos atribuídos às variáveis ambientais para a Fragilidade Ambiental Potencial (FAP) ... 28
Tabela 1.4 - Pesos atribuídos às variáveis ambientais para Fragilidade Ambiental Emergente (FAE) ... 28
Tabela 1.5 - Classes para a interpretação da Erosividade Anual. ... 32
Tabela 1.6 - Classes de Erodibilidade do solo. ... 32
Tabela 1.7 - Intervalos de categorias de perda de solos e suas categorias na EUPS. ... 34
Tabela 2.1 – Estações e variações de índices de erosão (EI) e do fator R (Erodibilidade). ... 45
Tabela 2.2 - Classes de solos da porção cimeira da bacia do Alto Jequitinhonha (JQ1) (UFV et al. 2010) e referências da literatura para atribuição de pesos para erodibilidade e Fator K para a porção cimeira da bacia do Alto Jequitinhonha (JQ1), Minas Gerais. ... 46
Tabela 2.3 - Valores de CP condições de cobertura e uso do solo da porção cimeira da bacia do Alto Jequitinhonha (JQ1). ... 46
Tabela 2.4 - Pesos internos da porção cimeira da Bacia do Alto Jequitinhonha (JQ1) das variáveis ambientais declividade, classes de solo e litologias, utilizados para o PUC e FAP. . 48
Tabela 2.5 - Pesos internos da porção cimeira da Bacia do Alto Jequitinhonha (JQ1) para as variáveis ambientais FAP (pluviosidade e hierarquização fluvial) e FAE (adição de uso e ocupação da terra). ... 49
Tabela 2.6 - Áreas quantificadas Uso e Ocupação da Terra a partir dos dados do MapBiomas ano 2019 da porção cimeira da bacia do Alto Jequitinhonha (JQ1), Minas Gerais. ... 55
Tabela 2.7 - Áreas quantificadas Potencial de Uso Conservacionista (PUC) para a porção cimeira da bacia do Alto Jequitinhonha (JQ1), Minas Gerais. ... 58
Tabela 2.8 - Categorias de compatibilidade quantificadas a partir do cruzamento do PUC e uso e ocupação da terra para a porção cimeira da bacia do Alto Jequitinhonha (JQ1), Minas Gerais ... 60
Tabela 2.9 - Áreas quantificadas quanto à fragilidade ambiental potencial (FAP) da porção cimeira da bacia do Alto Jequitinhonha (JQ1), Minas Gerais. ... 61 Tabela 2.10 - Áreas quantificadas quanto a condição de Fragilidade Ambiental Emergente da
porção cimeira da bacia do Alto Jequitinhonha (JQ1), Minas Gerais. ... 63 Tabela 2.11 - Porcentagem de ocorrência das classes do Potencial Natural de Erosão (PNE) para a porção cimeira da Bacia do Alto Jequitinhonha (JQ1), Minas Gerais. ... 65 Tabela 2.12 - Áreas quantificadas quanto Equação Universal de Perda de Solo para porção cimeira da bacia do Alto Jequitinhonha (JQ1), Minas Gerais. ... 67
LISTA DE QUADROS
Quadro 1.1 - Variáveis e seus respectivos valores de ponderação para a álgebra PUC ... 24 Quadro 1.2 - Critérios para classificação das classes de uso e ocupação da Terra em relação aos Índices PUC para geração do PUCconflito. ... 25 Quadro 1.3 - Classes de fragilidade e seus respectivos pesos e descrições ... 29 Quadro 2.1 - Variáveis ambientais e fatores, fontes e seus usos nas metodologias PUC,
PUCconflito, FAP, FAE, PNE e EUPS. ... 47
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO GERAL ... 15
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 19
CAPÍTULO 1: CONTEXTUALIZAÇÃO DO ARCABOUÇO TEÓRICO E METODOLÓGICO DA TESE ... 21
1.1. PUC e PUCconflito: variáveis ambientais e metodologia ... 22
1.2. Fragilidade Ambiental Potencial (FAP) e Emergente (FAE) ... 27
1.3. Potencial Natural de Erosão (PNE) e Equação Universal de Perda de Solos (EUPS) ... 30
Referências ... 36
CAPÍTULO 2 - MÉTODOS DE POTENCIAL DE USO CONSERVACIONISTA, FRAGILIDADE AMBIENTAL E PERDA DE SOLO: ESTUDO PARA A PORÇÃO CIMEIRA DA BACIA DO ALTO JEQUITINHONHA, MINAS GERAIS ... 39
2.1. Introdução ... 39
2.2. Material e Métodos ... 41
2.2.1. Caracterização da área ... 41
2.2.2. Procedimentos Metodológicos ... 43
2.3. Resultados ... 50
2.3.1. Variáveis Ambientais ... 50
2.3.2. Metodologia PUC e PUCconflito ... 57
2.3.3. Metodologia Fragilidade Ambiental Potencial (FAP) e Emergente (FAE) ... 60
2.3.4. Metodologia do PNE e EUPS ... 63
2.3.5. Mapas de diferença... 67
2.4. Discussão ... 74
2.5. Conclusões ... 79
Referências ... 81
Anexo I ... 88
CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 89
INTRODUÇÃO GERAL
Metodologias voltadas ao uso e ocupação da terra e processos associados são necessárias para o entendimento e estabelecimento de políticas públicas que viabilizem o uso sustentável do solo. O uso da terra tem aumentado consideravelmente nas últimas décadas e o Brasil é um dos países com maior mudança de área nativa para antropizada (WINKLER et al. 2021). Minas Gerais é um estado que ocupa uma área de 588.384 km2, representando cerca de 7% do território nacional. Devido ao seu tamanho e à sua localização geográfica, o estado abrange parte dos biomas do Cerrado (57% do território mineiro), da Mata Atlântica (41%) e da Caatinga (2%) e as zonas de transição que apresentam heterogeneidade (HERMANN 2012). O uso antrópico no estado levou a um significativo desmatamento em seus biomas mais representativos, a Mata Atlântica e o Cerrado, definidos como hotspots mundiais, regiões com grande biodiversidade e amplamente ameaçadas do planeta (MYERS et al. 2000).
Em Minas Gerais, entre 2000 e 2018, houve uma expansão de 52,41% (17.348 km²) e 55,33%
(7.032 km²) da área agrícola e de silvicultura respectivamente, o segundo maior incremento absoluto entre os estados brasileiros (IBGE 2021). Verificou-se neste ínterim uma significativa substituição de vegetação campestre por áreas agrícolas, silvicultura, pastagem com manejo e mosaicos campestres e a expansão da agricultura sobre áreas anteriormente ocupadas por pastagem com manejo (IBGE 2021).
O Núcleo de Estudos e Pesquisa em Zoneamento Ambiental e Produtivo (NEPZAP- UFVJM) do Estado de Minas Gerais possui atualmente como integrantes parte do corpo docente do Programa de Pós-Graduação em Ciência Florestal. Esta política pública foi inicialmente criada para mapear sub-bacias hidrográficas com o objetivo de definir áreas prioritárias para conservação. A definição destas áreas é realizada por meio de metodologias, que vem sofrendo melhorias desde sua primeira versão. Sendo que a mesma se encontra em sua terceira edição, já com mudanças previstas para uma atualização a ser publicada no início de 2023. Neste sentido, buscou-se neste trabalho explorar três metodologias voltadas à análise da paisagem, cada uma com diferentes pontos de vista.
Dentre metodologias voltadas a avaliação do uso das terras pode-se citar o Potencial de Uso Conservacionista (PUC) (COSTA et al. 2017, 2019) que propõe o cálculo de um indicador que leva em consideração três componentes básicos: declividade, tipo de solo e litologia voltado à aptidão agrossilvipastoril. O PUC apresenta índices de 1 a 5, sendo 1 muito baixa e 5 muito alta
aptidão agrossilvipastoril. Os resultados são expressos cartograficamente, por meio da álgebra de mapas com ponderações internas pelo Processo Analítico Hierárquico (SAATY 1980). Os dados PUC podem, por cruzamento com o uso e ocupação da terra, gerar o PUCconflito. Esta é uma forma de se obter um mapa conflitante que expressa uso agrossilvipastoril em áreas sem aptidão (PUC<3) (COSTA et al. 2019; MARTINS 2022). Tanto o PUC quanto o mapa conflitante (PUCconflito) serão inseridos, nos próximos meses, no Zoneamento Ambiental e Produtivo de sub-bacias hidrográficas (ZAP) (MINAS GERAIS 2014). O ZAP é uma metodologia do estado de Minas Gerais de análise ambiental na elaboração e acompanhamento de planos de adequação socioeconômica e ambiental na escala de sub-bacia (MINAS GERAIS 2016, 2020).
Outra metodologia utilizada para o planejamento do território e, consequentemente, seu uso sustentável, é a Fragilidade Ambiental, que caracteriza a susceptibilidade do ambiente de sofrer intervenções, ou de ser alterado (ROSS 1994). A desestabilização do sistema pode ter como indutores tanto processos naturais (Fragilidade Ambiental Potencial - FAP), quanto antrópicos (Fragilidade Ambiental Emergente - FAE), o qual utiliza a camada de uso e ocupação da terra (ROSS 1994; SPRÖL; ROSS 2004). A Fragilidade Ambiental utiliza variáveis ambientais como litologias, classes de solo, pluviosidade, declividade, cobertura vegetal e índice de dissecação do relevo e permite avaliar as potencialidades do meio ambiente de forma integrada, compatibilizando suas características naturais com suas restrições (SPRÖL; ROSS, 2004). A metodologia pode ser usada com o suporte do Processo Hierárquico Analítico (AHP), ponderando pesos internos para camadas e para os planos de informação da decisão multicritério (FRANÇA 2018; FRANÇA et al. 2020, 2022; FRANÇA, MUCIDA, 2022), assim como é feito no PUC. A diferença ente os métodos é que o PUC apresenta a Declividade, Litologias e Classes de solos com índices de 1 a 5 quanto a aptidão agrossilvipastoril, já a Fragilidade Ambiental utiliza normalmente de mais variáveis ambientais (p.e. pluviosidade e hierarquia fluvial) e seus índices (de 1 a 5) são opostos ao PUC, uma vez que 1 indica muito baixa e 5 muito alta fragilidade.
Uma terceira forma de analisar a sustentabilidade no uso da terra por meio de informações do meio físico, pode ser obtida a partir de dados da erosão do solo que podem levar à inutilização de extensas áreas de terras (PEDRO; LORANDI 2004). Pode-se estimar a perda natural de solos por meio da PNE – Perda Natural de Erosão, equação que se baseia em dados dos processos de Erodibilidade e Erosividade (exprimem as condições naturais do clima, do solo) e do fator LS (vinculado ao comprimento da encosta e declividade do terreno). Já o planejamento do uso
racional dos solos tem sido feito por meio da Equação Universal de Perdas de Solos – EUPS (WISCHMEIER, SMITH 1978). A EUPS adiciona fatores de uso do solo e práticas conservacionistas (fatores C e P) ao Potencial Natural de Erosão (ALVES et al. 2022). Suas classes referem-se à perda de solos, expressos normalmente em toneladas por hectare por ano (t.ha-1.a-1) que variam de 0-2,5 toneladas por hectare ao ano (t.ha-1.a-1) (baixa) a mais de 100 t.ha-1.a-1 (extremamente alta) (CARVALHO 2008).
Assim, foram selecionadas as metodologias descritas acima para avaliar e entender seus resultados quanto ao planejamento territorial em parte de uma Mesorregião de Minas Gerais, sudeste do Brasil. Neste contexto, foram aplicadas metodologias vinculadas às variáveis ambientais na porção cimeira da Bacia hidrográfica do rio Jequitinhonha, uma região de terras altas que se limita com importantes bacias hidrográficas, como o rio Doce e São Francisco. A conservação dessa região, inserida na Reserva da Biosfera da Serra do Espinhaço, é considerada estratégica por abranger os biomas de Mata Atlântica, Cerrado e Caatinga (ANDRADE et al.
2018). Apesar disso, a região da RSBE apresenta pressões na sua conservação devido ao aumento significativo do uso dessas terras nos últimos anos (FONSECA, SILVA, SENNA 2018).
Estruturou-se esta tese de doutorado em dois capítulos, no primeiro é elucidado o arcabouço metodológico dos métodos analisados. No segundo capítulo são aplicadas as metodologias com o objetivo informar sobre: (i) o estado de conservação e a vulnerabilidade natural da porção cimeira da Bacia do Alto Jequitinhonha (JQ1) por meio dos métodos PUC, FAP e PNE, com a comparação entre os resultados; (ii) Conflito e vulnerabilidade pelo uso da terra, por meio da adição de informações sobre o uso e ocupação do terreno pelos três métodos para obter PUCconflito, FAE e EUPS e entender se as ações antrópicas têm desencadeado fragilidades e erosão dos solos de forma significativa. Neste sentido, este trabalho estruturou-se em etapas para especializar variáveis ambientais necessárias aos métodos (i) PUC e PUCconflito, (ii) FAP e FAE, e (iii) PNE e EUPS. Ao final, foram confeccionadas matrizes de comparação entre os métodos.
Portanto, o objetivo deste trabalho compreendeu obter diagnósticos e analisar, comparativamente, as metodologias Potencial de Uso Conservacionista (PUC), PUCconflito,
Fragilidade Ambiental Potencial (FAP) e Emergente (FAE), Potencial Natural de Erosão (PNE) e a Equação Universal de Perda de Solos (EUPS) no entendimento sobre as suas semelhanças
e diferenças quanto a aptidão agrossilvipastoril, fragilidade ambiental e perda de solos para a porção cimeira da bacia do Alto Jequitinhonha (JQ1), Minas Gerais.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ALVES, W. S, MARTINS, A. P., MORAIS, W. A., PÔSSA, É. M., CASTRO, R. M., & DE MOURA, D. M. B. (2022). USLE modelling of soil loss in a Brazilian cerrado catchment.
Remote Sensing Applications: Society and Environment, v.27, p.100788. 2022.
https://doi.org/10.1016/j.rsase.2022.100788
ANDRADE, M. Â. (Org.) et al. Reserva da Biosfera da Serra do Espinhaço - Fase 2. Reserva da Biosfera da Serra do Espinhaço, MaB-UNESCO. Belo Horizonte, Minas Gerais, Brasil.
2018. https://antigo.mma.gov.br/images/arquivo/80252/RBSE_PROPOSTA- FASE2_documento_final_10.09.2018_Portugu%C3%AAs.pdf.
CARVALHO, N. O. Hidrossedimentologia prática. 2ª ed. Rio de Janeiro: Interciência, 599p. 2008.
COSTA, A. M.; SALIS, H. H. de C.; ARAÚJO, B. J. R. S.; MOURA, M. S. de; SILVA, V. C.
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CAPÍTULO 1: CONTEXTUALIZAÇÃO DO ARCABOUÇO TEÓRICO E METODOLÓGICO DA TESE
A conversão de uma paisagem natural para uma de uso agrossilvipastoril pode impor mudanças em atributos, propriedades e processos vinculados ao solo e trazer consequências ambientais para a região de sua abrangência (LIMA et al. 2022). Encontrar um equilíbrio entre a conservação do ecossistema e a produção de bens e serviços de que a sociedade precisa para prosperar é fundamental para o desenvolvimento sustentável em longo prazo de qualquer região.
Do ponto de vista da análise de adequação ao uso da terra, é importante observar que a abordagem em camadas envolvendo a ideia de caracterizar as potencialidades ou limitações de uma paisagem e um mundo real em uma série de camadas de atributos foi usada para desenvolver a primeira técnica de sobreposição de mapa. As camadas são as bases para combinar um conjunto de mapas exibindo a adequação da terra para diferentes usos da terra (MALCZEWSKI 2004).
Neste capítulo serão descritas três formas metodológicas de se obter dados sobre uma região por meio de técnicas que se utilizam de variáveis ambientais a partir de dados públicos em ambientes dos Sistemas de Informação Geográfica. A primeira metodologia é o Potencial de Uso Conservacionista (PUC), elaborado a partir dos componentes (1) solo, (2) litologia e (3) declividade ranqueados em função da (1) drenagem, fertilidade para produção agrícola, textura e profundidade efetiva; (2) composição química e mineralógica e susceptibilidade à denudação;
(3) critério da aptidão agrícola, respectivamente (COSTA et al. 2017). Os pesos finais obtidos para os componentes do potencial de uso apresentaram valores coerentes com as observações empíricas do uso efetivo do solo. Associado ao PUC pode-se cruzar informações sobre o uso e ocupação da terra de modo a obter o uso conflitante em áreas de índices não aptos (COSTA et al. 2019; MARTINS 2022).
A segunda metodologia refere-se à Fragilidade Ambiental de Ross (1994) e Spörl e Ross (2004), um conceito baseado em unidades geodinâmicas da paisagem (TRICART 1977). Esses autores indicam que os graus de fragilidade decorrentes de características genéticas ambientais, além das intervenções causadas pelas atividades humanas, alteram o equilíbrio dinâmico da morfogênese-pedogênese e dos processos hidrológicos em um sistema ambiental. Neste caso, Ross (1994) separa a fragilidade em aspectos naturais (Fragilidade Ambiental Potencial) e
inserção do uso da terra pelo ser humano (Fragilidade Ambiental Emergente). Estudos adicionam o Analytic Hierarchy Process (AHP) à Fragilidade Ambiental com o intuito de minimizar a subjetividade (FRANÇA 2018; FRANÇA et al. 2020; 2022).
A terceira metodologia analisa o Potencial Natural de Erosão a partir dos processos de Erosividade, Erodibilidade e LS (fator topográfico). Quando multiplicado pelas práticas conservacionistas e uso da terra obtém-se a Equação Universal de Perda de Solos (EUPS) (WISCHMEIER, SMITH 1978), um dos modelos empíricos mais utilizados para avaliar a erosão da água em todo o mundo (BORRELLI et al. 2017; PANAGOS et al. 2017).
Neste sentido, serão apresentados detalhes metodológicos destes métodos nos itens posteriores deste capítulo.
1.1. PUC e PUCconflito: variáveis ambientais e metodologia
O Potencial de Uso Conservacionista (PUC) utiliza da álgebra de mapas e atribuições de pesos internos para Declividade, Classes de solos e Litologias. O método assume que essas variáveis físicas influenciam no potencial de uso de uma determinada área em relação à conservação do solo (uso agropecuário e resistência à erosão) e dinâmica de água, especialmente ao potencial para a recarga (COSTA et al. 2017, 2019). O método é utilizado pelo Núcleo ISZA do Instituto de Geociências da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG). Será, em breve, incluído na metodologia do Zoneamento Ambiental e Produtivo (ZAP) para o levantamento de conflito de uso e ocupação da terra, um dos diagnósticos do ZAP.
A declividade compreende o gradiente de inclinação do terreno, condicionado por fatores como formas de relevo e erosão. Pode ser expressa pela influência do gradiente de inclinação na taxa de erosão, que difere para as condições de vales, mais planas, e vertentes, menos planas (FOX, BRYAN 2000). Portanto, condiciona potencialidades para uso agrícola, restrições para ocupação antrópica, necessidade de manejos e práticas conservacionistas. Os valores de declividade normalmente são categorizados em plano (0 a 3%), suave ondulado (3 a 8%), moderadamente ondulado a ondulado (8 a 20%), forte ondulado (20 a 45%) e montanhoso a escarpada (>45%). Os relevos mais planos recebem maiores pesos e os relevos mais acidentados, pesos menores (COSTA et al. 2017) (Tabela 1.1)
Litologias, ou tipos de rochas e suas características físicas e químicas, como composição mineral, distribuição e tamanho dos grãos, cor, textura, estrutura e grau de compactação dos
sedimentos ou rochas também são determinantes na potencialidade de erosão e, consequentemente, na fragilidade ambiental e aptidão agrossilvipastoril. Em álgebra de mapas, as litologias têm pesos ou ponderações distintos como observado em Ross (2004); Costa et al.
(2017, 2019), conforme Tabela 1.1.
O tipo de solo está diretamente relacionado à sua vulnerabilidade e à erosão. As diferenças nos atributos físicos e químicos são determinantes para alguns solos erodirem mais que outros, mesmo estando expostos a uma mesma condição ambiental (TERRA et al. 2016). Os pesos das classes de solos para a região seguiram os critérios de Costa et al. (2017, 2019), conforme apresentados na Tabela 1.1.
Tabela 1.1 - Variáveis ambientais e pesos para aptidão agrossilvipastoril pelo método do Potencial de Uso Conservacionista (PUC).
Fonte: Adaptado de Costa et al. (2017).
PESOS PUC
VARIÁVEIS AMBIENTAIS
Litologia Classe de Solo Declividade (%)
Muito Baixo 1.0 - 1.8
Quartzito, (meta)arenito, (meta) (meta) diamictito, formação de ferro bandado, itabirito, (meta) siltito, argillito, sedimentos não
consolidados, gnaisse, granito, charnoquito, riolito
Espodossolo, Neossolo,
Organossolo, Planossolo >45
Baixo
1.8 - 2.6
Tonalito, enderbito, sienito, traquito, dacito, fonolito, granulito, diorito, anortosito,
ultramáficas
Vertissolo, Gleissolo, Chernossolo, Plintossolo.
Cambissolo
20.1- 45
Médio
Basalto, piroxenito --- 8.1 - 20
2.6 -3.4 Alto
Dolomito, evaporito, calcário,
marga, Argissolo 3.1 - 8
3.5 - 4.2 Muito
Alto Calcixisto, mármore Latossolo, Nitossolo 0 - 3 4.2 - 5
Costa et al. (2017, 2019) elucidam o PUC quanto à ponderação das variáveis ambientais por meio do Analytic Hierarchy Process (AHP) (SAATY 1980), cujos valores de importância variam de 1 a 9, em que 1 significa que a variável tem igual importância e 9 indica que a variável tem importância absoluta sobre a outra. Costa et al. (2017) realizaram o AHP obtendo Índices de Coerência (IC) de 0,03 de Consistência (RC) de e 0,05, adequados para o método. Os pesos finais para as variáveis ambientais pelo PUC encontram-se na Tabela 1.2, utilizadas na ponderação para a álgebra do PUC (Quadro 1.1).
Tabela 1.2 - Comparação pareada entre as variáveis ambientais utilizadas no PUC
Variáveis ambientais Solo Litologia Declividade
Solo 1 4 1/1,5
Litologia 1/4 1 1/4
Declividade 1,5 4 1
Fonte: Costa et al. (2019)
Quadro 1.1 - Variáveis e seus respectivos valores de ponderação para a álgebra PUC Variável
Ambiental
Valor de Ponderação
Explicação
Declividade 0,50 ou 50%
Aproximadamente 50% do potencial de uso conservacionista pode ser explicado por essa variável, uma vez que representa a forma do terreno, determina o movimento do fluxo de escoamento superficial e o grau de acesso à área. Também está associada às inúmeras potencialidades e limitações quanto ao uso pretendido para a paisagem.
Solos 0,39 ou 39%
Aproximadamente 39% do potencial de uso conservacionista pode ser explicado por essa variável, uma vez que determina o grau de fertilidade natural da área, a capacidade de armazenamento de água na camada efetiva do solo e a resistência ou a vulnerabilidade aos processos erosivos.
Litologia 0,11 ou 11%
Cerca de 11% do potencial de uso conservacionista pode ser explicado por essa variável, que se relaciona com a resistência à denudação e com a composição química e mineralógica das rochas.
Fonte: Costa et al. (2019)
Os resultados são expressos cartograficamente por meio da álgebra de mapas com pesos para a confecção do PUC conforme a Equação 1.
PUC = (D*0,50) + (L*0,11) + (SOL*0,39) (Equação 1) Em que:
PUC = Potencial de Uso Conservacionista;
D = Mapa de declividade reclassificado;
L = Mapa de litologia reclassificado;
SOL = Mapa de classes do solo reclassificado.
Cada variável foi reclassificada pelos pesos: 1 (muito baixo), 2 (baixo), 3 (médio), 4 (alto) e 5(muito alto), indicativos de menor a maior aptidão agrícola, nomeadamente menor ou maior PUC, respectivamente (COSTA et al. 2017).
O cruzamento entre os mapas de uso e ocupação da terra e o PUC originam o mapa de conflito do uso e ocupação da terra, o PUCconflito, que evidencia o conflito entre o potencial agrícola da terra e seu uso real. Para chegar ao PUCconflito, cruza-se o mapa de uso e ocupação do solo com o mapa PUC. As tabelas de atributos dos dois produtos foram unificadas utilizando a ferramenta Polygon Identity, disponível no software QGIS (QGIS, 2021), conforme Martins (2022). Em seguida foi criada uma classe “compatibilidade”, com quatro possibilidades de classificação:
Compatível (verde), Incompatível (vermelho), Controle e Manejo (amarelo) e Não se aplica, cujas descrições encontram-se no Quadro 1.2.
Quadro 1.2 - Critérios para classificação das classes de uso e ocupação da Terra em relação aos Índices PUC para geração do PUCconflito.
CATEGORIA DE
COMPATIBILIDADE DESCRIÇÃO
Compatível Indica que a aptidão da terra está de acordo com o uso presente.
Incompatível Manifesta locais onde o uso não está adequado.
Controle e Manejo Designa os espaços possíveis de uso, mas com a condição de práticas adequadas de manejo.
Não se aplica Refere-se aos locais de área urbana e água, onde se dispensa essa classificação
Fonte: Adaptado de Martins (2022), segundo dados de Minas Gerais (2020).
Os procedimentos metodológicos para obtenção do PUC e do PUCconflito encontram-se representados na Figura 1.1., conforme metodologia descrita por Costa et al. (2017) e Martins et al (2022).
Figura 1.1 - Procedimentos metodológicos das etapas percorridas para elaboração do Potencial de Uso Conservacionista (PUC) e do mapa conflitante de uso da terra, denominado PUCconflito.
Fonte: O autor.
1.2. Fragilidade Ambiental Potencial (FAP) e Emergente (FAE)
A Fragilidade Ambiental caracteriza a susceptibilidade do ambiente de sofrer intervenções, ou de ser alterado (ROSS, 1994). Quando o estado de equilíbrio dinâmico é quebrado, o sistema pode entrar em colapso, passando para uma situação de risco. A desestabilização do sistema pode ter como indutores tanto processos naturais quanto antrópicos (ROSS 1994; SPRÖL, ROSS 2004). Portanto, os índices de fragilidade relacionam-se com a susceptibilidade dos ambientes à erosão e sedimentação do solo e rupturas no equilíbrio dinâmico e, consequentemente, à degradação de ecossistemas (FRANÇA 2018).
Ross (1994) desenvolveu as abordagens de Fragilidade Ambiental Potencial e Fragilidade Ambiental Emergente. FAP permite avaliar o equilíbrio dinâmico natural do geossistema e considera apenas os elementos ou atributos naturais da paisagem e FAE, por outro lado, resulta da aplicação do potencial de fragilidade e uso do solo; reflete diretamente a ação antrópica sobre o ecossistema (FRANÇA, MUCIDA 2022). O mapeamento da fragilidade ambiental com planos de informação de rochas, classes de solo, pluviosidade, declividade, cobertura vegetal e índice de dissecação do relevo, permite avaliar as potencialidades do meio ambiente de forma integrada, compatibilizando suas características naturais com suas restrições (ANJINHO et al.
2021, MANFRÉ et al. 2013).
Estudos têm incorporado Processo Hierárquico Analítico (AHP) com atribuição de pesos para planos de informação da decisão multicritério à fragilidade ambiental (MACEDO et al. 2018;
GAO, ZHANG 2018), inclusive com aplicações para a Bacia Hidrográfica do rio Jequitinhonha (FRANÇA 2018, FRANÇA et al. 2022, FRANÇA, MUCIDA 2022). FAP difere-se do PUC uma vez que há pesos atribuídos a duas variáveis ambientais adicionais: pluviosidade e hierarquia fluvial. França (2018), França et al. (2022) e França, Mucida (2022) justificam a importância da hierarquização fluvial por causa de canais fluviais de 1a e 2a ordens. Quanto maior a participação percentual de canais de primeira ordem, maior deverá ser a fragilidade potencial do relevo, responsável pelo surgimento de processos erosivos (erosão regressiva). Tal processo reforça a importância de considerar as condições naturais da paisagem em estudos relacionados à vulnerabilidade ambiental de áreas, principalmente quando trata-se de áreas sob alguma influência direta de cursos d’água (FRANÇA 2018; FRANÇA et al. 2020, 2022).
A pluviosidade pode ser relacionada a uma maior potencialidade de erosão do solo e assim, áreas com maiores declividades podem ser mais afetadas pelas chuvas por possuírem maior
facilidade de ocorrência de processos erosivos. Os níveis hierárquicos relativos à pluviosidade são definidos de acordo com a maior ou a menor intensidade do efeito pluviométrico sobre os processos morfodinâmicos, obedecendo-se a uma hierarquização de ordem crescente quanto à possibilidade de contribuição na interferência da estabilidade ecossistêmica.
Para o FAP, os fatores foram hierarquizados por consulta a pesquisadores das áreas de acordo com a importância de cada no modelo AHP segundo França (2018), França et al. (2020), conforme Tabela 1.3.
Tabela 1.3 - Pesos atribuídos às variáveis ambientais para a Fragilidade Ambiental Potencial (FAP)
VARIÁVEIS
AMBIENTAIS PESOS %
Classes de solo 0,077 8
Declividade 0,4581 45
Hierarquia fluvial 0,158 16
Litologia 0,0291 3
Pluviosidade 0,2778 28
Fonte: França (2018); França et al. (2020)
Para o FAE, o “uso e cobertura da terra” foi o fator de maior relevância nesta avaliação AHP no contexto de fragilidade ambiental, representando 40% (peso = 0,40) de importância, seguido os fatores Declividade, Pluviosidade; Hierarquia Fluvial; Pedologia e Domínios Geológicos (FRANÇA et al. 2022; FRANÇA, MUCIDA 2022), conforme Tabela 1.4.
Tabela 1.4 - Pesos atribuídos às variáveis ambientais para Fragilidade Ambiental Emergente (FAE)
VARIÁVEIS AMBIENTAIS PESOS %
Classes de solo 0,44 5
Declividade 2,40 27
Hierarquia fluvial 0,88 10
Litologia 0,18 2
Pluviosidade 1,44 16
Uso e Ocupação da terra 3,60 40
Fonte: França e Mucida (2022).
Para a geração dos mapas de FAP e FAE aplicou-se a equação utilizando as variáveis ambientais e seus pesos, conforme França e Mucida (2022):
FAP = (FD*0,45) + (FCS*0,08) + (FL*0,03) + (FHF*0,16) + (FP*0,27) (Equação 2) FAE= (FD*0,27) + (FCS*0,05) + (FL*0,02) + (FHF*0,10) + (FP*0,16) + (FUSO*0,40)
(
Equação 3)
Em que:
FAP = Fragilidade Ambiental Potencial;
FD = Fragilidade reclassificada quanto à Declividade do Terreno;
FS = Fragilidade reclassificada quanto à Classes do Solo;
FL = Fragilidade reclassificada quanto à Litologia;
FHF = Fragilidade reclassificada quanto à Hierarquia Fluvial;
FP = Fragilidade reclassificada quanto à Pluviosidade;
FAE = Fragilidade Ambiental Emergente;
FUSO= Fragilidade reclassificada quanto ao Uso e Ocupação da Terra
O Índice de Consistência (IC) foi igual a 0,09 e a Razão de Consistência (RC) encontrada, 0,07 para os fatores hierarquizados de acordo com a importância de cada fator no modelo AHP para a metodologia de França (2018); França et al. (2022), valores dentro dos limites de coerência e confiabilidade aceitáveis (<0,10) (SAATY, 1980, 1991). Os parâmetros de fragilidades apresentam pesos de 1 (baixa) a 5 (Extremamente Alta) atribuídos por variável, representado nomeadamente as categorias, conforme Quadro 1.3.
Quadro 1.3 - Classes de fragilidade e seus respectivos pesos e descrições
PESOS/ CLASSE DESCRIÇÃO
1 Muito Baixa Alto potencial de resiliência e equilíbrio dinâmico.
2 (Baixa) Condições morfodinâmicas estáveis na paisagem com pelo menos uma característica ambiental que não a incluem na classe Baixo/Peso 1.
3 (Média)
Fragilidade em transição das classes inferiores para as superiores; uma categoria de alerta para os riscos de degradação ambiental. Têm restrições moderadas ao uso de recursos naturais e ao uso antrópico. Alguns dos parâmetros analisados determinam este nível de fragilidade.
4 (Alta)
Alta restrição ao uso de recursos naturais e uso da terra, mais susceptível a formas de degradação do que a classe 3. Uma combinação de fatores condicionantes determina este nível de fragilidade ambiental, exigindo avaliações cuidadosas para a implementação de qualquer empreendimento ou intervenção antrópica a fim de minimizar o impacto ou priorizar a conservação ou proteção.
5 (Muito Alta)
Áreas instáveis, com extrema sensibilidade ambiental. Têm restrições severas para o uso dos recursos naturais e do uso da terra. A combinação de parâmetros biogeofísicos ou morfodinâmicos pode levar à erosão do solo e à degradação ambiental - áreas de relevante interesse para a conservação florestal e da biodiversidade.
Fonte: Adaptado de França e Mucida (2022), adaptado de Ross (1994); Ross (2012); França (2018).
Os procedimentos metodológicos para obtenção da FAP e FAE encontram-se representados na Figura 1.2, segundo metodologia de França et al. (2021); França e Mucida (2022).
Figura 1.2 - Procedimentos metodológicos das etapas percorridas para elaboração do mapa de Fragilidade Ambiental Potencial (FAP) e Emergente (FAE), segundo metodologia de França et al. (2021); França e Mucida (2022).
Fonte: O autor.
1.3. Potencial Natural de Erosão (PNE) e Equação Universal de Perda de Solos (EUPS) A análise da sustentabilidade no uso da terra por meio de informações do meio físico pode ser obtida a partir de dados da erosão do solo, que podem levar à inutilização de extensas áreas de terras (ALVES et al. 2022). Para minimizar o problema ambiental causado pela erosão, o planejamento do uso racional dos solos tem sido feito por meio do modelo denominado Equação
Universal de Perdas de Solos – EUPS (WISCHMEIER, SMITH 1978). Essa é considerada um dos modelos empíricos mais utilizados para avaliar a erosão da água em todo o mundo (BORRELLI et al. 2017; PANAGOS et al. 2017).
EUPS, para a estimativa da perda anual de solo, utiliza fatores erosividade da chuva;
erodibilidade do solo; comprimento da encosta e declividade do terreno que exprimem as condições naturais do clima, do solo e do terreno, definindo o Potencial Natural de Erosão – PNE (RENARD et al. 1997) além de fatores antrópicos: uso e manejo do solo (C) e práticas conservacionistas (P) (WISCHMEIER, SMITH 1978).
A PNE corresponde às perdas de solo em áreas continuamente destituídas de cobertura vegetal e sem qualquer intervenção antrópica. O PNE é definido a partir dos parâmetros físicos da EUPS (R, K e LS), para estimar as perdas de solos segundo a Equação 4. O potencial natural de erosão, adicionado à cobertura vegetal (C) e práticas conservacionistas adotadas (P) gera a Equação Universal de Perda de Solo (WISCHMEIER, SMITH 1978; CARVALHO 2008) que estima as perdas de solos considerando o uso antrópico. É expressa na Equação 5.
PNE = R.K.LS (
Equação 4)A = R.K.LS.C.P
(Equação 5) Em que:PNE = potencial natural de erosão dos solos (t.ha-1.ano-1);
R = fator erosividade da chuva expressa a erosão potencial, ou poder erosivo da precipitação média anual da região (MJ.mm.ha-1.h-1.ano-1);
K = fator erodibilidade dos solos, ou seja, a capacidade do solo de sofrer erosão por uma determinada chuva (Ton ha-1 ML mm-1);
LS = fator topográfico (adimensional);
A= perda de solo por unidade de área e tempo, t.ha-1 ano-1; C: fator que expressa uso e manejo do solo e cultura;
P: fator de práticas conservacionistas (adimensional).
O fator R, capacidade erosiva de precipitação, é calculado como uma média dos valores de intensidade de energia cinética estimados em um histórico de chuvas para acomodar padrões aparentes de precipitação cíclica (WISCHMEIER, SMITH 1978). contribui para cerca de 80%
da perda de solo (RENARD, FREIMUND 1994). É obtido a partir de uma equação proposta por Wischmeier e Smith (1978) adaptada às condições ambientais de áreas estudadas a partir de dados da literatura.
EI = 89 ,823 (r2/P) 0,759 EI : erosividade média mensal (MJ ha-1 h1);
r : precipitação média mensal (mm) e;
P : precipitação média anual (mm).
Depois que os valores de erosividade são obtidos para a localização de cada estação climatológica, os dados são interpolados para gerar o mapa de erosividade. O Fator R é expresso em MJ.mm.h−1.ha−1.ano−1. O resultado da interpolação dos dados de Erosividade gera um mapa de Erosividade da região. Classifica-se o fator R em cinco classes de acordo com os critérios estabelecidos por Carvalho (2008), apresentados na Tabela 1.5.
Tabela 1.5 - Classes para a interpretação da Erosividade Anual.
EROSIVIDADE (Mj.mm.ha-1 h-1ano-1)
CLASSE DE EROSIVIDADE
R ≤ 2452 Fraca
2452 < R ≤ 4905 Média
4905 < R ≤7357 Média Forte
7357 < R ≤ 9810 Forte
R > 9810 Muito Forte
Fonte: Adaptado de Carvalho (2008).
A erodibilidade do solo (fator K) é um parâmetro relacionado às características regionais, estrutura do solo e à extensão da intemperismo (Lin et al. 2019). Ele descreve a suscetibilidade do solo ao descolamento e transporte de partículas em quantidade e taxa de fluxo para um evento de chuva específico (ALVES et al. 2022). É um valor quantitativo determinado experimentalmente, considerando a textura do solo, estrutura, conteúdo de matéria orgânica e permeabilidade (WISCHMEIER, SMITH 1978). Para a obtenção da erodibilidade consideram- se os solos da região e os pesos de erodibilidade dessas classes de solos. Classifica-se o fator K em classes de acordo com os critérios compilados por Mannigel et al. (2008), cujas classes são apresentadas na tabela 1.6
Tabela 1.6 - Classes de Erodibilidade do solo.
PROPENSÃO À ERODIBILIDADE VALORES (Ton ha-1 ML mm-1)
Muito Baixo ≤0,0090
Baixo 0,0090 e 0,0150
Médio 0,015 e 0,030
Alto 0,030 e 0,045
Muito Alto 0,045 e 0,060
Extremamente Alto ≥ 0,060 Fonte: Mannigel et al. (2008)
O efeito dos fatores topográficos nas taxas de erosão do solo depende do comprimento da inclinação (L), da inclinação (S) e da morfologia na erosão do terreno e da produção de sedimentos. À medida que L aumenta, a perda total de erosão do solo por unidade aumenta como resultado do acúmulo progressivo de fluxo na encosta. À medida que a inclinação aumenta, a erosão do solo também aumenta como resultado do aumento da velocidade e erosividade do escoamento superficial (WISCHMEIER, MANNERING 1969; WISCHMEIER, SMITH, 1978). A Equação de Wischmeier e Smith (1978) normalmente é usada para obter o fator LS, e o cálculo é normalmente feito pelo Modelo Digital de Elevação (MDE).
LS = 0.00984 C0,63 D1,18 (Equação 6) onde:
LS= Fator Topográfico (adimensional) C = comprimento de rampa em metros (m) D = declividade em percentual (%)
O fator uso e manejo do solo (C) reflete os efeitos das práticas de cultivo e manejo nas taxas de erosão do solo em terras agrícolas e os efeitos do dossel de vegetação e da cobertura do solo na redução da erosão do mesmo (RENARD et al. 1997). O fator C varia de 0 a 1, em que valores próximos a 1 representam áreas com cobertura vegetal quase nula, e, portanto, mais vulneráveis à erosão hídrica. Os fatores antrópicos C e P normalmente são integrados e formam um único produto (CP) e são normalmente obtidos em pesquisa à literatura para condições de cobertura do solo semelhantes às encontradas em cada estudo.
A informação final indica o potencial de material erodido em toneladas por ano, considerando aspectos naturais – PNE e adicionando o uso antrópico - EUPS, resultados esses significativos para o entendimento do uso da terra de maneira sustentável. Condições predisponentes são variáveis específicas para cada região, que são dependentes de uma gama de fatores naturais, tais como o clima, as condições de relevo, a natureza do terreno (substrato rochoso e materiais inconsolidados) e a cobertura vegetal. A Tabela 1.7 apresenta intervalos de perda de solos e suas categorias na EUPS segundo Beskow et al. (2009); Alves et al. (2022). Os procedimentos metodológicos para obtenção da PNE e EUPS encontram-se representados na Figura 1.3.
Tabela 1.7 - Intervalos de categorias de perda de solos e suas categorias na EUPS.
CATEGORIAS EUPS PERDA DE SOLO (t.ha-1.ano-1)
Baixa 0 – 2,5
Baixa - Moderada 2,5 – 5
Moderada 5 – 10
Moderada - Alta 10 – 15
Alta 15 - 25.
Muito Alta 25 – 100
Extremamente Alta >100
Fonte: Adaptado de Beskow et al. (2009); Alves et al. (2022).
Figura 1.3. - Procedimentos metodológicos das etapas percorridas para elaboração do mapa de Potencial Natural de Erosão (PNE) e Equação Universal de Perda de Solos (EUPS), segundo metodologia descrita por Wischmeier e Smith (1978).
Fonte: O autor.
No Capítulo 2 serão aplicadas as metodologias apresentadas aqui para a porção cimeira da Circunscrição Hidrográfica Alto Rio Jequitinhonha - JQ1, com área de cerca de 8.000 km2. De posse dos resultados, serão confeccionados mapas de análise pixel à pixel, a fim de identificar e especializar as diferenças e semelhanças entre as metodologias analisadas.
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