DINÂMICA DOS AREAIS NO BIOMA PAMPA Leticia Daiane Pedrali¹, Emanuel Araújo Silva², Rudiney Soares Pereira³ ¹Engenheira Florestal, mestranda do Programa de Pós Graduação em Engenharia Florestal – UFSM. Av.Roraima nº 1000, Cidade Universitária, Bairro Camobi, Santa Maria - RS {
[email protected]} Emanuel Araújo Silva, ²Dr. Engenheiro Florestal, professor do Programa de Pós Graduação em Ciências Florestais – UFRPE. Rua Dom Manoel de Medeiros, s/n, Dois Irmãos, Recife - PE {
[email protected]} Rudiney Soares Pereira, ³Dr. Engenheiro Florestal, professor do Programa de Pós Graduação em Engenharia Florestal – UFSM. Av.Roraima nº 1000, Cidade Universitária, Bairro Camobi, Santa Maria – RS {
[email protected]}
RESUMO Esta pesquisa teve como objetivo apresentar a evolução temporal do uso e cobertura da terra com foco principal no processo de arenização nos municípios de Alegrete, Maçambará, Manoel Viana e São Francisco de Assis localizados na região Sudoeste do Rio Grande do Sul entre os anos de 1985 e 2013. A metodologia consiste no processamento de imagens multitemporais do sensor TM da plataforma Landsat 5 e OLI da plataforma Landsat 8 utilizando o aplicativo SPRING 5.1.8. As imagens foram classificadas através do algoritmo bhattacharya com limiar de aceitação de 99%, determinando as seguintes classes de uso e cobertura da terra: Floresta, Campo, Agricultura, Areal e Água, gerando os mapas temáticos dos anos 1985 e 2013. Após a classificação realizou-se a programação em LEGAL (Linguagem Espacial para Geoprocessamento Algébrico) para analisar a evolução dos areais em um intervalo de 28 anos. Em 1985 os municípios eram predominantemente recobertos por Campos, 56,1% da área total. Os resultados evidenciam a redução das áreas de areais em 10.718,22 hectares, o aumento considerável de áreas florestais em 6,8%, o visível crescimento de áreas de Agricultura, 6,7% e redução do Campo em 12,9%.
Palavras chave: arenização; dinâmica espacial; sensoriamento remoto.
ABSTRACT This research aimed to present the evolution of land use and land cover with main focus on arenization process in Alegrete, Maçambara, Manoel Viana and São Francisco de Assis, located in Rio Grande do Sul Southwest region between 1985 and 2013.The methodology consists in the processing of multi-temporal images TM sensor of Landsat 5 platform and image OLI of Landsat 8 platform using the app SPRING 5.1.8. The images were classified using the bhattacharya algorithm with a 99% acceptance threshold, determining the following use classes: Forest, Countryside, Agriculture, Areal and Water, Creating thematic maps of land use and cover the years 1985 and 2013. After the classification held programming in LEGAL (Space Language for Algebraic GIS) to analyze the evolution of the sands in an interval of 28 years. In 1985 municipalities were predominantly covered by fields, 56.1% of the total area. The results show a reduction in areas of sand in 10,718.22 hectares, the considerable increase in forest areas at 6.8%, the visible growth of agricultural areas, 6.7% and reduced field in 12.9%. Keywords: arenization; dynamic space; remote sensing.
INTRODUÇÃO
A paisagem dos areais presente na Mesorregião do Sudoeste do RS compõe o mosaico de ambientes diversificados descortinados no Bioma Pampa. Apesar de divergência de posicionamentos quanto à gênese dos areais, registros que remontam à época do surgimento dos primeiros humanos na região apontam que a arenização
não
se
constituiu
a
partir
de
processos
antropogênicos
(SUERTEGARAY, 1987). Ao contrário, são reconhecidos como “janelas do passado” por reproduzirem as condições ambientais e biotípicas que dominavam a região há milhares de anos. Os indícios podem ser percebidos nas características morfofisiológicas da biota que os compõem até mesmo atualmente, como é o caso das vegetações sub-desérticas com formações xerófilas com cactáceas (AB’SABER, 1971). Apesar disso, reconhece-se a fragilidade dessas áreas justamente por encontrarem-se em constituição recente, haja visto serem remanescentes de uma fase semi-árida submetidos a um clima atual úmido (SUERTEGARAY; SILVA, 2009).
Depósitos arenosos resultantes de ações eólicas e hídricas, estão dispostos sobre o Botucatu que, diante da inexistência de fatores físico-químicos que permitiriam a coesão das partículas, acabaram por não passar por consolidação. Em decorrência, existe pouca estabilidade da vegetação que se assenta sobre o neossolo raso, que apresenta uma textura arenosa e silte-arenosa, aliado a um pH ácido com carência de fósforo e potássio e excesso de alumínio. Por perceber-se a fragilidade dessas áreas surge, a partir da década de 70, discussões acerca da expansão de áreas de arenização associando-se a essas o avanço da agricultura (SUERTEGARAY; SILVA, 2009). Apesar de partir-se da tese de que os areais têm origem natural, deve-se considerar que o uso indevido do solo com utilização de defensivos agrícolas, cultivos não adequados ao tipo de solo ou a região intensificam a degradação desses ambientes (BELLANDA; SUERTEGARAY, 2003). A composição desses areais apresenta restrição de macronutrientes, o que limita a ocupação vegetal em decorrência de estresse e soterramento das comunidades vegetais devido aos movimentos constantes dos sedimentos e escoamento superficial. Apesar disso, algumas espécies de gramíneas e herbáceas conseguem romper a camada depositada e cumprir sua função biológica, porém, essas restringem-se a “ilhas” que resistem aos processos de escoamento e deflação. Na maior extensão dos areais, tal resistência de espécimes vegetais não é verificada especialmente diante da persistência das deposições associado à herbivoria de pastejadores, mantendo os areais instáveis e frágeis para existência de populações vegetais (SUERTEGARAY; SILVA, 2009). Diante do reconhecimento do exposto, estudos que visem investigar a dinâmica evolutiva da arenização são de extrema relevância para determinação do estado de conservação dos campos nativos do Bioma Pampa. Nesse sentido, o objetivo do presente trabalho foi analisar a evolução de manchas de areais no período de 1985 a 2013, determinando sua dinâmica em relação aos demais usos e cobertura da terra na Mesorregião Sudoeste do RS, nos municípios de São Francisco de Assis, Alegrete, Manoel Viana e Maçambará. O monitoramento dessas áreas permite determinar se os areais têm se mantido estáveis ou se apresentam uma tendência de espraiamento, e, diante da averiguação de expansão e/ou retração, determinar quais os usos da terra, de fato, tem contribuído para essa dinâmica.
MATERIAL E MÉTODOS
O estudo foi realizado nos municípios de Maçambará, Alegrete, São Francisco de Assis e Manoel Viana, localizados na Microrregião da Campanha Ocidental do Rio Grande do Sul, Mesorregião do Sudoeste do Rio Grande do Sul, situados entre as latitudes 27°56’31” S e 30°33’41” S e entre as longitudes 54°42’7’’ W e 57°41’28” W (Figura 1). De acordo com a Classificação de Koppen, o clima é Cfa, subtropical úmido, sem estação seca e com temperaturas médias entre 14,3°C no inverno e 26,3°C no verão, com média de precipitação de 1400 mm (MORENO, 1961). O relevo da região é suave ondulado com áreas planas decorrentes do desgaste geológico, compondo uma superfície aplainada inferior que contrasta com os platôs de arenito silicificado da paisagem regional (SOUTO, 1984). Para o estudo foram utilizadas imagens Landsat 5, sensor TM (Tematic maper) do ano1996 e Landsat 8, sensor OLI (Operational Land Imager) do ano de 2013, disponibilizadas gratuitamente pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) (http://www.inpe.com.br) e pelo United States Geological Survey (USGS) (http://earthexplorer.usgs.gov/), respectivamente. Foram utilizadas 5 cenas que recobrem a área de interesse, dos anos de 1985 e 2013 (Tabela 1).
Figura 1 - Mapa de localização da área de estudo.
Para o processamento e análise das imagens utilizou-se o aplicativo SPRING versão 5.1.8 e para a elaboração dos mapas finais o aplicativo QGIS versão 2.10.1. Primeiramente foi criado o banco de dados espaciais no aplicativo SPRING (Sistema de Processamento de Informações Geográficas), em seguida foi elaborado um projeto para definir a projeção cartográfica utilizada, sendo definida a projeção, Coordenadas Geográficas e Datum de referência horizontal WGS-84 (World Geodetic System), foram inseridos no projeto as imagens e os limites do Rio Grande do Sul e suas microrregiões.
Tabela 1 - Relação das Cenas que recobrem a área de estudo e suas respectivas datas. Cena
Orbita
Ponto
Ano de 1985
Ano de 2013
1
223
80
02/04
22/04
2
223
81
14/05
22/04
3
224
80
02/05
02/07
4
224
81
03/06
13/04
5
225
80
10/06
20/04
As imagens Landsat 5 foram georreferenciadas utilizando-se 20 pontos de controle distribuídas na imagem, adotando-se erro médio inferior a 0,7. As imagens Landsat 8 são disponibilizadas georreferenciadas, sendo dispensada esta etapa do pré-processamento. Após o registro das imagens iniciou-se a etapa de processamento das imagens, com a elaboração do mosaico das imagens a fim de se obter o recobrimento total da área e o recorte da área para os quatro municípios de interesse. Realizou-se o contraste linear para facilitar a visualização, seguindo-se da segmentação, pelo método de crescimento de regiões com similaridade 10 e área 100. Foi realizada a classificação com o algoritmo Bhattacharya, com limiar de aceitação de 99%. Foram estabelecidas as seguintes classes temáticas: Floresta, Campo, Agricultura, Areal e Água. Foram gerados mapas temáticos para os anos de 1985 e 2013 com o objetivo de quantificar e avaliar as mudanças de uso e cobertura da terra ocorridas nos municípios em estudo. Para avaliar a eficiência da classificação, utilizou-se a estatística Kappa proposta por Landis & Koch (1977), por meio da matriz de confusão das áreas de treinamentos que foram classificadas aplicando-se o coeficiente Kappa gerado no relatório pelo aplicativo SPRING. Foi gerado um mapa de transição de uso e cobertura da terra, para a área de interesse, para isso foi criada uma Linguagem Espacial de Geoprocessamento Algébrico (LEGAL) no SPRING, onde foi realizado o cruzamento dos mapas de uso e cobertura da terra. Desse modo foram criadas quatro novas classes temáticas: “Manutenção do Areal” que são áreas de areal que não sofreram alterações durante o período de estudo, “Expansão da Arenização” são as novas áreas de areais ou áreas de expansão dos areais sobre os demais usos e cobertura da terra, “Redução do Areal” são áreas de areal que foram reduzidas e convertidas para outros usos, e “Outros Usos” que se referem às áreas ocupadas pelos demais usos (Agricultura, Campo, Floresta e Água) que se mantiveram inalteradas nos anos de estudo, ou que sofreram mudanças entre si.
Com esse mapa de transição foi possível se determinar as taxas de transições entre as classes de uso, sendo o enfoque principal deste trabalho avaliar a dinâmica de transição dos areais.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Os índices Kappa, para o mapeamento temático dos anos de 1985 e 2013, foram de 0,9968 e 0,9973, respectivamente, enquadrando-se em uma classificação excelente segundo a escala (0,80 – 1,0) proposta por Landis e Koch (1977). Observou-se uma pequena confusão na classificação entre as áreas de água e agricultura, devido as áreas irrigadas de rizicultura. O mesmo ocorreu entre as classes de agricultura e areais devido as áreas agrícolas abandonadas, a semelhança espectral dessas amostras pode levar a confusão na obtenção da amostra. Os mapas de uso e cobertura da terra obtidos através da classificação supervisionada para os anos 1985 e 2013 são apresentados na Figura 2 e 3. Os resultados mostram o crescimento de áreas agriculturáveis e redução das áreas de campo, bem como o crescimento de áreas florestadas, de 12,4% em 1985 passaram a ocupar 19,2% da área em 2013, este crescimento pode estar associado aos investimentos florestais na região, este acréscimo de áreas de florestas é condizente com os dados do inventário florestal realizado no Rio Grande do Sul entre os anos de 1983 e 2001, quando as áreas de floresta nativa sofreram um acréscimo de mais de 33 mil km² (Rio Grande do Sul, 2010). Observa-se na Figura 2 que o uso e cobertura da terra dominante no ano de 1985 é Campo (56,1%) seguido de Agricultura (28,4%). Estas classes de uso e cobertura mantiveram-se dominantes no decorrer dos anos, sendo que em 2013 (Figura 3) 43,2% da área de estudo é recoberta por Campos e 35,1% por Agricultura. As áreas recobertas por areais em 1985 representavam 1,1%, enquanto em 2013 essas áreas foram reduzidas para 0,7% da área total estudada, representando 14.684,06 ha e 9.289,63 ha respectivamente, indicando uma pequena redução dessas áreas. Essa redução pode ser explicada além da conscientização para a preservação dessas áreas, pelas medidas que visam a recuperação da área ou de pesquisas, executadas em torno dos areais na intenção de contê-los e/ou vegetá-los
e, corroborando com Suertegaray (1987), ao avaliar este fenômeno como de ocorrência natural, mas que poderia sofrer influencias antrópicas, tanto para seu aumento quanto para a sua diminuição.
Figura 2 - Mapa de uso e cobertura da terra para o ano de 1985 em municípios da região sudoeste do Rio Grande do Sul.
Figura 3 - Mapa de uso e cobertura da terra para o ano de 2013 em municípios da região sudoeste do Rio Grande do Sul.
O trabalho de Brites et al., (2013) também verificou a redução de areais em torno de 0,1% no período de 1992 a 2013, nos municípios de Santana do Livramento, Rosário do Sul, Santa Margarida do Sul e São Gabriel localizados na Mesorregião Sudoeste do Rio Grande do Sul. As Tabelas 1 e 2 apresentam os dados quantitativos resultantes da classificação referentes as classes de uso e cobertura da terra para os anos 1985 e 2013. Foi realizada a separação dos municípios contidos na área de estudo para um melhor entendimento da dinâmica de cada classe em cada município. De acordo com os dados apresentados na Tabela 1 e 2 o município de Alegrete é o município com maior extensão territorial, estando nele situados as maiores áreas de Campo e Floresta, em ambos os anos de estudo, no entanto o município que possui maior área de Areais é São Francisco de Assis, tanto em 1985 como em 2013 com 3.283,11 hectares.
Tabela 1 – Quantificação, por município, do uso e cobertura da terra para o ano de 1985.
Área (ha) em 1985 Tipo de Uso
Alegrete
Manoel Viana
Maçambará
São Francisco de Assis
Município Água
20.239,19
2.132,67
3.250,29
1.046,61
Floresta
84.634,58
12.112,02
14.098,35
54.538,35
Agricultura
205.641,46
35.629,48
57.873,65
78.012,41
Campo
463.769,30
85.379.55
89.502,49
107.626,94
Areal
3.069,16
3.801,57
2.447,58
5.401,97
Total
777.353,70
139.055,29
167.172,37
246.626,28
Tabela 2 - Quantificação, por município, do uso e cobertura da terra para o ano de 2013. Área (ha) em 2013 Tipo de Uso
Alegrete
Manoel Viana
Maçambará
Município
São Francisco de Assis
16.462,71
1.906,92
4.968,45
738,81
Floresta
116.931,51
27.607,05
23.065,11
87.512,04
Agricultura
263.549,97
44.235,90
79.587,09
78.888,60
Campo
377.569,35
63.671,04
57.486,06
76.216,05
Areal
2.585,34
1.521,27
1.919,43
3.283,11
Total
777.098,88
138.942,18
167.026,14
246.638,61
Água
Os gráficos da Figura 4 permitem a melhor visualização das mudanças ocorridas nas classes de uso e cobertura da terra em cada município estudado ao longo dos 28 anos de intervalo temporal.
Figura 4 - Gráfico da dinâmica de evolução das classes de uso e cobertura da terra entre os anos 1985 e 2013.
Analisando-se os gráficos da Figura 4, observa-se que em todos os municípios houve a redução de áreas de campo e aumento de áreas de agricultura, exceto no município de São Francisco de Assis onde área de Agricultura permaneceu quase constante, havendo neste município redução de 31.410,89 hectares da área de Campo e aumento de 32.973,69 hectares da área coberta por florestas, sendo o aumento mais significativo da classe dentre todos os municípios estudados. Observa-se no município de Maçambará que a conversão de campo para áreas agriculturáveis ocorreu em maior proporção que nos outros três. Destaca-se que no município de Manoel Viana ocorreu a maior redução das áreas de areal, 2.280 hectares, sendo que em 1985 a área ocupada era de 3.802 hectares e em 2013, 1.521 hectares. Utilizando-se da análise LEGAL, foi obtido o mapa de transição entre os anos de 1985 e 2013, apresentado na Figura 4. A Tabela 3 apresenta os dados quantitativos resultantes desta transição 1985 e 2013 para cada município da área de estudo.
Figura 5 - Mapa de espacialização da dinâmica de transição de uso e cobertura da terra.
Tabela 3 – Quantificação em hectares da dinâmica de transição por município entre os anos 1996 e 2013. Tipo de Evolução
Alegrete
Manoel
Maçambará
(ha)
Viana (ha)
(ha)
Município
Manutenção do Areal Expansão da Arenização Redução do Areal
São Francisco de
Total (ha)
Assis (ha)
Total (%)
985,63
701,92
933,63
1.360,80
3.981,99
0,30
1.600,40
806,30
986,35
1.919,26
5.312,30
0,40
2.074,20
3.092,48
1.513,60
4.037,94
10.718,22
0,81
Outros usos
772.334,07 143.314,35 163.503,86 239.150,11
1.318.302,39 98,50
Total
776.994,31 147.915,05 166.937,44 246.468,11
1.338.314,90 100
De acordo com a Tabela 3, 3.981,99 hectares de areais mantiveram-se estáveis, representando 0,3% da área estudada. Pouco mais que isso, 5.312,30 hectares, ou seja, 0,4% da área passou a ser arenizada. Destaca-se que 10.718,22 hectares de areais foram reduzidos, ou seja, foram convertidos a outros, podendo ser Floresta, Campo ou Agricultura. Observando-se o Mapa de Transições da Figura 4, verifica-se que as maiores reduções de áreas de areais ocorreram no município de São Francisco de Assis e este município também apresenta a maior área que passou a ser arenizada, 1.919,26 hectares. Ainda analisando-se a Figura 4, observa-se que no município de Alegrete as manchas de arenização são relativamente maiores que nos outros municípios, sendo que a atividade agropastoril neste município é mais intensa, podendo ser um fator agravante no aumento dessas áreas.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
O uso de imagens Landsat 5 sensor TM e Lansat 8 sensor OLI foi satisfatório na identificação dos usos e cobertura da terra e para a análise da dinâmica dos areais, porém sabe-se que na possibilidade de se utilizar imagens de melhor resolução espacial os resultados obtidos seriam mais precisos. Em taxa percentual, ocorreu maior redução de areais em comparação a expansão
da
arenização
e
manutenção,
decorrente
principalmente
do
reflorestamento dessas áreas e áreas de entorno, sendo esta classe a que mais influência na redução dos areais. Por meio desses resultados foi possível obter subsídios que descrevam a tendência da dinâmica dos areais, e, supletivamente, contribuem com o debate acerca da necessidade de restrição do avanço de cultivos ou do sobrepastoreio em áreas circundantes aos areais, de modo a conservar áreas do Bioma Pampa em longo prazo.
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