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Marcelo Wermelinger Lemes1

Gabriel Spinola Garcia Távora1

Hugo Machado Rodrigues2

Helena Patena Mendonça Vieira3

Reiner Olíbano Rosas4

Ana Valéria Freire Allemão Bertolino5

Classificação de uso e cobertura do solo da sub-bacia Santo Antônio do Maratuã como

subsídio ao controle da erosão e à gestão territorial

(1) Mestrando em Geografia, UFF, (marcelowlemes@hotmail.com); (2) Graduando em

Geografia, UFF, bolsista FAPERJ; (3) Graduando em Geografia, UFF; (4) Diretor do

Instituto de Geociências, UFF e (5) Professor adjunto, UERJ/FFP

1 – INTRODUÇÃO

A erosão é a mais preocupante forma de degradação do solo, principalmente

quando causada pela água e a enxurrada a ela associada. Esse fenômeno ocorre em geral

a partir da interferência antrópica sobre este recurso natural (Silva et al., 2005a), sendo

a erosão, a lixiviação, a compactação do solo e a perda de matéria orgânica (MO),

exemplos desses processos em sistemas agrícolas (Bezdicek et al., 1996).

Smith e Wischmeier (1962) ressaltam que quatro fatores e suas inter-relações

são considerados determinantes da taxa de erosão hídrica: o clima, principalmente a

precipitação pluviométrica; o solo, principalmente sua resistência à desagregação, a

topografia, notadamente o grau do declive e o comprimento de rampa; e a cobertura do

solo. Qualquer um destes fatores pode sozinho, determinar um problema capaz de

provocar erosão hídrica e como os três primeiros fatores não podem ser modificados

facilmente, a cobertura do solo e o manejo das culturas, assumem um importante papel

no que se refere ao controle da erosão provocada pela chuva.

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Processos hidrológicos superficiais e subsuperficiais que atuam nas encostas

influenciam diretamente na erosão, os quais variam tanto no espaço como no tempo, e

respondem aos fatores controladores da infiltração e do escoamento superficial

(Thornes, 1980).

Embora os processos erosivos sejam estudados em vários países, seus

mecanismos ativadores, bem como as condições predisponentes, são variáveis e

específicos para cada região. Geralmente, estes dependem de uma gama de fatores

naturais como o clima, as condições de relevo, a natureza do terreno (substrato rochoso

e materiais inconsolidados) e a cobertura vegetal (Rodrigues & Nishiyama, 2001).

Tamanha é a importância desse assunto que em nossos dias os problemas

relacionados à degradação ambiental têm sido alvo da mobilização de dirigentes do

setor público e de grupos representativos da sociedade civil, e, sem dúvida, dentre as

questões ambientais, a erosão dos solos está entre as que têm causado maior

preocupação (Vitte, 1997).

As pesquisas sobre erosão têm como finalidade medir a influência dos diferentes

fatores determinantes desse processo, possibilitando estimar as perdas de solo e

selecionar práticas que reduzam estas perdas ao máximo. Para alcançar esses propósitos

é necessário o conhecimento do processo, avaliando a taxa, extensão e frequência da

erosão no campo. Segundo Boardman (2003), os dois principais propósitos do estudo da

erosão dos solos: a) controle do processo e b) preservação do recurso.

Assim observou-se em estudos anteriores que o uso intenso da Bacia

Hidrográfica do Rio São João vem gerando problemas ambientais, principalmente

relacionados a desmatamento e agricultura que são apontados como as principais causas

de erosão do solo, traduzidos na degradação química e como também a diminuição da

qualidade da água. Portanto a busca pela compreensão deste processo e a reversão em

alguns casos, depende da formação de uma visão holística voltada para a relação

homem-meio, tendo especial preocupação com a preservação do recurso natural solo.

As problemáticas ecológicas, ambientais e sociais que se desenvolveram neste

período fez com que a academia voltasse olhares para esta área a fim de buscar levantar

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informações que fossem capazes de auxiliar os órgãos gestores e a população residente

a minimizar os danos já causados.

O comprometimento do abastecimento hidrológico da região causa impactos

diretos na economia local, uma vez que está voltada para a agropecuária. Vale ressaltar

que a Bacia do Rio São João é responsável pelo abastecimento da represa de Jurtunaíba

que abastece parte da Região dos Lagos.

Na agropecuária intensiva, com o uso e o manejo muitas vezes inadequados do

solo, ocorre a substituição da cobertura de vegetação natural de grandes áreas, e disso

decorre o processo de degradação do solo e dos recursos hídricos. Essa deterioração tem

como consequência uma série de mudanças físicas, químicas, biológicas e hidrológicas,

provocando a diminuição da capacidade produtiva do solo (Panachuki, 2003).

Estudos preliminares realizados por (Morais, 2011) apontam perdas de solo

significativas nas encostas das colinas dissecadas da bacia do Rio São João, portanto o

aprofundamento do estudo da erosão nesta área contribuiria para preservação deste

recurso bem como da qualidade do solo que estão diretamente relacionados com da

qualidade de vida da população, com o entendimento das dinâmicas ambientais e de

suas relações com a organização do território.

Esse conjunto faz-se necessário para a elaboração de medidas para diagnosticar

eventos relacionados às mudanças nas estruturas das paisagens que afetam a população

e que gera custos materiais para os órgãos gestores dos recursos naturais. Atualmente,

em diversas partes do curso do rio São João, podem ser observados sinais evidentes de

degradação ambiental, como as altas taxas de sedimentos em suspensão fator que

contribui para a qualidade das águas, além de encostas degradadas associadas às

práticas agropecuárias desenvolvidas na região (Figura 1) (Bidegain et al 2005).

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Figura 1: Croqui de imagens de encostas com processos avançados de degradação.

Desta forma é necessário realização de pesquisas que deem aporte científico para

uma gestão ambiental integrada aos diferentes atores e funções existentes na região.

Assim, o estudo detalhado do processo hidrológico em área de encosta, e, por

conseguinte uma análise de sua relação com o processo erosivo, com as atividades

socioeconômicas, e com qualidade das águas é de suma importância no suporte de

práticas conservacionistas que atuem de forma eficaz no controle da erosão hídrica.

então adquire particular relevância o estudo de forma detalhada do processo

hidroerosivo em encostas situadas na porção do alto curso do Rio São João, observando

a diversidade de ambientes e de uso da terra.

A motivação deste trabalho é criar uma base concisa para delimitações de áreas

com grande potencial erosivo na Estação Experimental de Pesquisas sobre Erosão

(EEPE/LAGEF) que encontra-se em funcionamento desde 2009 através de recursos

oriundos do edital universal CNPQ 2009 com o projeto: mantêm-se com auxílio

financeiro da FAPERJ com o projeto 111.543/2013.

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2 - OBJETIVOS

O Objetivo dessa pesquisa é gerar subsídios para o entendimento dos processos

hidrológicos e dos mecanismos que são fundamentais para o desenvolvimento de

metodologias para o controle da erosão no solo das vertentes na Estação Experimental

de Pesquisas sobre Erosão (EEPE/UFF/UERJ).

Em termos específicos, pretende-se:

• Realizar uma classificação da cobertura do solo de detalhe nos limites da Sub-

bacia Santo Antônio do Maratuã;

• Buscar áreas de maior concentração e de grande potencial erosivo.

3 – METODOLOGIAS

A Sub-bacia Santo Antônio do Maratuã, com uma área total de 2.781 ha, está

inserida nos limites do municipio de Silva Jardim, tendo acesso pela BR 101 (km 224

norte). O acesso se da pela Fazenda Vale do Cedro onde são desenvolvidas atividades

agropecurárias, genética de gado leiteiro e pesquisas sobre erosão (Figura 2).

Esta sub-bacia está inserida dentro dos limites do município de Silva Jardim que

conta com uma população de 22.158 habitantes (IBGE, 2013), faz divisa com os

municípios de Casimiro de Abreu, Nova Friburgo, Rio Bonito, Cachoeiras de Macacu e

Araruama. Ocupa uma área total de 938,336 km². Dentre as localidades mais

importantes inscritas no território municipal (todas próximas a Serra do Mar), estão

Quartéis ou Aldeia Velha, Bananeiras e Gaviões.

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Figura 2: Mapa de localização onde podem ser observadas as vias de acesso, a hidrografia e a delimitação

da Sub-bacia Santo Antônio do Maratuã.

O mapeamento do uso e cobertura da área da Sub-bacia Santo Antônio do

Maratuã envolveu as seguintes etapas:

3.1 – Organização da base cartográfica em formato digital de todo o material de apoio

em uma base de dados georreferenciados utilizando o software ArcGIS 10 da ESRI.

Para dirimir eventuais dúvidas quanto à interpretação da imagem utilizada, optou-se por

consultar também fotografias aéreas ortorretificadas da área de estudo em escala

aproximada de 1: 7.000.

3.2 – Seleção da imagem de alta resolução a ser utilizada.

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3.3 – Processamento digital da imagem WordView® selecionada, aplicado nas suas

bandas espectrais do azul, verde, vermelho e infra-vermelho, utilizando o software

ENVI 3.5, envolvendo os seguintes itens:

a) Georreferenciamento da imagem com base nas coordenadas geográficas de

feições pontuais do mosaico de fotografias aéreas (ortofotos) da área e

considerando os limites aceitáveis do erro médio quadrático para a escala do

mapeamento a ser realizado (Congalton e Green, 1999). A projeção utilizada foi

a Universal Transversa de Mercator (UTM), datum WGS 1989, fuso 23 Sul.

b) Aplicação de filtros de textura de medidas de ocorrência nas quatro bandas

multiespectrais da imagem Quickbird. Esses filtros analisam a textura com base

no número de ocorrências de cada nível de cinza observado na janela de

processamento, visando identificar áreas com mesmo padrão textural.

c) Classificação pixel a pixel da imagem considerando cada alvo separadamente

para, posteriormente, reunir, os resultados obtidos para cada classe no mapa

final. Este procedimento foi adotado, pois, não foi possível a aplicação de um

único classificador que obtivesse bom desempenho para todas as classes

pretendidas.

d) Os trabalhos de campo foram realizados visando conhecer a realidade local,

reconhecer os padrões espectrais das diferentes classes de uso e cobertura da

terra na área de estudo, sanar dúvidas para a interpretação visual das imagens e

gerar informações atualizadas. Para tanto, coletaram-se pontos amostrais, de

referência, para todas as classes mapeadas.

3.4 – Elaboração do mapa final em escala de 1: 45.000. Após a finalização da edição

das classes separadamente, as mesmas foram unidas no ArcGIS 9.3.1, de acordo com a

seguinte prioridade: corpo hídrico, área agricultura, floresta, pastagem e áreas

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edificadas, solo exposto. Em seguida, foi necessário fazer a edição de pequenos

polígonos restantes.

3.5 – Finalmente, foi realizado o cálculo de áreas para as diferentes classes obtidas

também no ArcGIS 9.3.1.

4 – RESULTADOS E PRELIMINARES

O mapeamento temático de uso e cobertura do solo elaborado por este trabalho

(Figura 3), no software ArcGis 10, através da classificação supervisionada, constatou-se

que a maior parte das áreas são recobertas por vegetações de Gramíneas (64,5%), na

qual duas parcelas da EEPE foram construídas. Essa cobertura de gramínea tão evidente

denota a ocupação inicial de toda a região que desde o sec. XVII foram utilizadas para

atividades agropastoris, remontando um ambiente de degradação muito avançada.

Figura 3: Mapa de uso e cobertura do solo na Sub-bacia Santo Antônio do Maratuã.

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Seguida por áreas cobertas por remanescentes de Mata Atlântica (30%), que

seria a vegetação primária da região, a qual sofreu com a utilização desenfreada da

madeira para produção de carvão. Hoje esses remanescentes estas concentram-se nas

áreas de relevo montanhoso e acidentado, que são protegidas por lei como Áreas de

Preservação Permanente por apresentar altas declividades, com grande risco à erosão e

abrigo dos mananciais hídricos. Entretanto, estão vulneráveis ao avanço da agricultura

sem técnicas conservacionistas e presença de vegetação secundária inicial em algumas

áreas, além da instalação de dutos da Petrobrás (tubulações enterradas) pela região,

criando verdadeiras rodovias artificiais (Cunha, 1995).

A agricultura mesmo sendo importante para a economia da região, ocupa apenas

uma área de 78 há, correspondendo á 2,8% e os corpos hídricos apresentam-se na casa

dos 0,75%, lembrando que a imagem do satélite WordView® utilizada para este

mapeamento fora capturada no período seco do ano de 2009, o que justifica tão pouca

ocorrências desses corpos.

A pouca expressão da agricultura mesmo em áreas de baixadas é ser entendida

pela grande área de inundação do Rio São João que deixa os solos saturados durante um

período de três a quatro meses por ano, impossibilitando o cultivo das culturas tropicais

tradicionais desta região.

Existem também os percentuais de solos expostos, sendo estas geralmente em

um perímetro em torno das sedes de fazendas que foram identificadas como edificações

e representam 0,65% de ocorrência, o que nos levou a pensar na instalação das parcelas

experimentais de erosão integrando gramíneas e solos expostos.

A metodologia empregada, foi eficiente para a separação dos principais alvos de

interesse, evitando-se grande trabalho de digitalização, uma vez que as classes são

distribuídas ao longo da área mapeada, muitas vezes em pequenos e numerosos

polígonos. Por outro lado, a classificação pixel a pixel, aplicada em imagens de alta

resolução, gera muitos pixels isolados e bordas rugosas devido ao nível de detalhamento

destas imagens, fatores que são indesejáveis em um mapeamento desta natureza.

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O trabalho de verificação terrestre foi fundamental para a confirmação das

classes mapeadas, que muitas vezes são confundidas visualmente na imagem, assim

como pelo classificador utilizado.

5 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Bezdicek, D.F.; Papendick, R.I.; Lal, R. Introduction: importance of soil quality to

health and sustainable land management. In: Doran, J.W.; Jones, A.J. (ed).

Methods for assessing soil quality. Madison: Soil Science Society of America,

p.1-8, 1996 (SSSA. Special Publication, 49).

Bidegain, P. Plano das Bacias Hidrográficas da Região do Lagos e do Rio São João /

Paulo Bidegain, Luiz Firmino Martins Pereira – Rio de Janeiro: Consórcio

Intermunicipal para gestão das Bacias Hidrográficas da Região dos Lagos, Rio

São João e Zona Costeira, p 17-29. 1998.

Boardman, J. Socio-economic factors in soil erosion and conservation. Environmental

Science & Policy 6, p. 1–6, 2003.

Instituto Brasileiro de Geografia E Estatística (IBGE). Diretoria de Pesquisa e

Informática. Censo Demográfico 2010. Disponível em: <http://

www.ibge.gov.br >. Acesso em : 04/12/2013.

Morais, N. B. Processos hidroerosivos em encostas de colinas com pastagem na bacia

hidrográfica do alto curso do rio São João, Rio de Janeiro./ Neiva Barbalho de

Morais – Niterói: [s.n.], 2011. Dissertação (Mestrado em Geografia) –

Universidade Federal Fluminense, 2011.

Panachuki, E. Infiltração de água no solo e erosão hídrica, sob chuva simulada, em

sistema de integração agricultura-pecuária. Dissertação apresentada à

Universidade Federal de Mato Grosso do Sul em Agronomia, 2003.

Rodrigues, L.; Nishiyama, L. Estudo dos fatores responsáveis pela erosão acelerada na

bacia do córrego do Macacos – Uberlândia – MG. In: Simpósio Nacional de

Controle de Erosão, Goiânia. Anais. 2001.

Smith D.D. e W. D. Wischmeier, 1962. Rainfall erosion. Adv. in Agron. 14: 109-148.

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Vitte, A. C. Metodologia para cálculo de perdas de solo em bacias de drenagem. Bol.

Par. de Geociências, nº 45, Ed. da UFPR, p. 59-65. 1997.