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Análise de Atributos Físico-Ambiental de Ecossistemas Perturbados com o Uso de Técnicas de Geoprocessamento na Serra do Madureira-Mendanha,

Nova Iguaçu-RJ

Cristiane Roppa1; Joana Farias dos Santos2; Márcio Rocha Francelino3 & Ricardo Valcarcel4

(1) Mestranda do Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais e Florestais - PPGCAF, Bolsista FAPERJ, Depto

Ciências Ambientais, Instituto de Florestas, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (UFRRJ), BR 465, km 7, Seropédica, RJ, CEP 23890-000, cris_roppa@ufrrj.br (apresentadora do trabalho); (2) Doutoranda do PPGCAF, Bolsista

UNEB, UFRRJ, Seropédica, RJ, CEP 23890-000, joanafarias@ufrrj.br; (3) Professor Adjunto, Depto Silvicultura, UFRRJ, Seropédica, RJ, CEP 23890-000, marciorocha@ufrrj.br; (4) Professor Associado do Depto. Ciências Ambientais, UFRRJ,

Seropédica, RJ, CEP 23890-000, ricval@ufrrj.br Apoio: FAPERJ, PPGCAF

RESUMO: A caracterização ambiental através do geoprocessamento facilita a espacialização de parâmetros e formulação de diagnósticos ambientais. Quando ela é feita em bacias hidrográficas como unidade de planejamento, os resultados agregam valor dos aspectos funcionais dos seus ecossistemas. Foi utilizada como estudo de caso a espacialização dos processos como elementos diagnósticos da fragilidade dos ecossistemas de duas bacias hidrográficas. Foi selecionada uma área de 155,04 ha, no município de Nova Iguaçu-RJ, cuja hipsometria foi vetorizada a partir de carta escaneada na escala de 1:10000; utilizou-se imagens orbitais para montagem de mosaico, que posteriormente foi georreferenciado. Todos os dados vetoriais foram gerados no formato shapefile. O mapa de usos e perdas de solo, baseado na Universal USLE, evidenciou 42% da área com Floresta Secundária e 3,4% de área urbana. A maior perda de solo ocorreu nos solo exposto (4.224 t ha-1 ano-1) e as menores em Floresta Secundária (0,002304 t ha-

1 ano-1). Palavras-chave: Uso do solo, Erosão, Mata Atlântica

INTRODUÇÃO

A serra do Madureira-Mendanha, localizada no município de Nova Iguaçu-RJ, passou por vários ciclos econômicos ao longo de sua história (cana-de-açúcar, café, citricultura, pastagens e loteamentos) determinando diferentes usos aos solos e afetando a cobertura original da Mata Atlântica (PMNI, 2007). Ela é a principal fonte de captação e distribuição de águas pluviais do Município (Spolidoro, 1998).

As bacias hidrográficas constituem unidades de planejamento ambiental, onde existem meios e formas de monitorar a sua capacidade de carga e os

efeitos observados. Caso estes estudos sejam feitos em unidades representativas das condições ambientais regionais (Lei 8.171/91, art. 20) os seus resultados podem ser extrapolados para extensas regiões.

O levantamento das bacias hidrográficas constitui trabalho laborioso com grande demanda de informações: classes de declividade do terreno, mapeamento dos solos, seu uso e ocupação (Pinto et al., 2005).

A utilização do geoprocessamento otimiza tempo e permite a apresentação de informações espacializadas que representam diferentes informações, como a organização do espaço por funções de cada uma das suas áreas e compatibilização com os seus usos, informações básicas para conformar o seu diagnóstico ambiental. Associados a estas informações, se podem incluir a caracterização dos usos dos espaços, e monitoramento dos resultados da intervenção humana sobre o ambiente (Medeiros & Câmara, 2002), permitindo o gerenciamento desses dados, com rapidez e precisão (Câmara & Davis, 2002).

O estudo objetivou espacializar a magnitude dos processos erosivos, a partir de técnicas de geoprocessamento nos ecossistemas perturbados da Serra do Madureira-Mendanha, em Nova Iguaçu-RJ.

MATERIAL E MÉTODOS

Caracterização da área A área de estudo localiza-se na Serra do

Madureira-Mendanha, município de Nova Iguaçu-RJ, situada entre os paralelos 22o45´- 22o51´ S e 43o26´- 43o36’ W. Na região predominam Neossolos Litólicos associados com afloramentos rochosos (Palmieri, 1980).

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O clima segundo a classificação de Koppen varia de Tropical de Altitude (Cwa) nas cristas da Serra a Tropical (Aw) nas áreas baixas, ambos caracterizados por verão chuvoso e inverno seco. A média anual da temperatura é de 17 a 22o C (Cwa) e 22 a 24oC (Aw). Apresentando precipitação média anual de 1.212 mm (Mattos et al., 1998).

A região pertence ao domínio da Mata Atlântica, a qual foi submetida a vários usos no passado, predominando atualmente mineração e pecuária (IBGE, 1991; Spolidoro, 1998), o que configurou aos ecossistemas diferentes níveis de perturbação.

Para monitorarem-se os processos de erosão que ocorrem de forma inercial em uma bacia hidrográfica, estão sendo avaliados estudos de restauração de ecossistemas, desde 1995, envolvendo o uso de espécies rústicas, como pioneiras. Áreas de diferentes ecossistemas perturbados (floresta secundária, pastagem e reflorestamentos), com similaridade do meio físico foram selecionadas para estudos (Cortines & Valcarcel, 2008).

Materiais

Foi utilizado base cartográfica da FUNDREM, do município de Nova Iguaçu-RJ (carta SF23Z-B-IV-3-NO-A), na escala 1:10.000, datum Imbituba-SC, ano de 1976; imagens do Google Earth , ano 2004-200; programas ArcView 3.2a com o módulo Hidrology, ArcMap 9.0 e PanaVue Image Assembler.

Métodos

Os dados vetoriais foram gerados no formato shapefile, do ArcView, projeção UTM (Universal Transverse Mercator). Os mapas gerados estão na escala 1:10.000.

Através do Google Earth foram capturadas imagens da área de estudo, as quais posteriormente foram recortadas e submetidas para montagem de um mosaico através do software PanaVue Image Assembler. A imagem final gerada pelo mosaico foi georeferenciada no ArcMap 9.0.

A carta topográfica foi escaneada, georreferenciada e posteriormente as curvas de níveis foram vetorizadas diretamente na tela do computador utilizando o programa ArcView 3.2a para a área de duas bacias hidrográficas selecionadas. Utilizando a ferramenta Topogrid do ArcView 9.2, gerou-se o modelo digital de elevação

com resolução espacial de dois metros, do qual foi derivado mapas de altimetria e declividade, este último foi reclassificado conforme Embrapa (Santos et al., 2005).

Para elaboração do mapa de usos do solo foram consideradas as seguintes classes: afloramento rochoso, floresta secundária, reflorestamento, pastagem, solo exposto e área urbana.

As perdas de solo foram estimadas pela Equação Universal de Perdas de Solo (USLE), A = R.K.L.S.C.P, onde A é a perda de solos em toneladas/ano; R = fator de erosividade da chuva em MJ.mm/ha.h.ano; K = fator de erodibilidade do solo em ton.h/MJ.mm; L = fator de comprimento de rampa, baseado nos valores, em metros, do comprimento de rampa (adimensional); S = fator de declividade, baseado nos valores, em porcentagem, da declividade (adimensional); C = fator de uso e manejo do solo (adimensional); P = fator de práticas conservacionistas (adimensional).

Os valores utilizados foram: R = 6000 MJ.mm/ha.h.ano (Montebeller, 2005); K Cambissolo = 0,024 (Wischmeier et al, 1971), K Neossolo Litólico = 0,0442 (Oliveira et al., 2007); L.S = 0,5 para declividade de 0-5%, 3,5 para 5-15%, 9 para 15-30% e 16 para declividade maior que 30% (Kok et al., 1995); C.P para floresta secundária = 0,000001, pastagem = 0,002000, solo exposto = 1,000000 e reflorestamento com eucalipto = 0,0001 (Stein et al., 1987). Áreas com afloramento rochoso e urbana foram excluídas do mapa, por não ter sido encontrado fatores para essas áreas, visto que a USLE foi desenvolvida para solos agrícolas, que são manejados, não havendo indicações de sua aplicação para esses tipos de áreas.

Com o módulo Hidrology do ArcView 3.2a, foi gerado a partir do MDE, o fluxo acumulado e as calhas de drenagem para a área das bacias estudadas.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

A área de estudo total encontrada para as bacias hidrográficas foi de 155,040 ha, sendo que os ecossistemas estudados estão em áreas de relevo forte ondulado.

O uso predominante encontrado foi de floresta secundária (42%) (Fig. 1), a qual tem a maior parte de sua localização em posições do relevo com faces de orientação voltada para o Sudeste, Sudoeste,

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Oeste e Leste, favorecendo a aquisição de resiliência em função do sentido predominante de escoamento dos ventos úmidos, induzindo a restauração destes ecossistemas. Nestas orientações há uma maior aquisição de umidade para o ambiente, constituindo-se em um dos principais fatores que condiciona o desenvolvimento da vegetação. Essa área é responsável por promover uma maior conservação ambiental, pelo fornecimento de matéria orgânica, ciclagem de nutrientes, sombreamento do solo e manutenção de microclimas (Lepsch, 2002), todos fatores indutores de atividades bióticas nos ecossistemas. Já os ecossistemas estudados, até mesmo o de floresta secundária apresentaram orientação Norte e Nordeste, faces que recebem ventos mais secos, além de estarem expostos a uma maior radiação solar, o que acaba determinando uma menor oferta de atributos ambientais para os ecossistemas.

Figura 1: Mapa de uso dos solos nas bacias

hidrográficas na Serra do Madureira-Mendanha. Observa-se que 37,0% da área estão ocupados

por pastagem; 6,7% com solo exposto; 5,6% com afloramento de rocha; 5,0% com reflorestamentos e 3,4% corresponderam a área urbana.

Devido às condições do relevo e a cobertura dos solos, as perdas de solo em alguns pontos das bacias hidrográficas (Fig. 2) podem chegar até 4.224 t ha-1

ano-1, ocasionada principalmente pela presença de áreas com solo exposto, em Neossolos Litólicos, podendo ser considerado muito alto, de acordo com Weill et al. (2001), os quais comentam que valores de perda se solos acima de 700 t ha-1 ano-1

enquadram nessa situação. Porém o valor médio, para as bacias hidrográficas pode ser considerado baixo, variando entre 200-400 t.ha-1.ano-1.

Figura 2: Mapa de perda de solos e disposição das

calhas de drenagem efêmeras, nas bacias hidrográficas na Serra do Madureira-Mendanha. Os valores encontrados para perdas de solos nos

ecossistemas de floresta secundária (0,002304 t ha-1 ano-1), reflorestamentos (0,2376 - 0,4224 t ha-1 ano-1) e pasto (8,448 t ha-1 ano-1) indicaram que quanto menor a perda de solo, maior será a resiliência dos ecossistemas. Visto que no levantamento da regeneração destes ecossistemas foi encontrada uma maior diversidade de espécies vegetais para a floresta secundária (29), em seguida para os reflorestamentos (média de 27) e pasto (16), (Cortines & Valcarcel, 2008). Quanto menor for o estado de perturbação de um ecossistema, menor

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será a tendência em desenvolverem processos erosivo e conseqüentemente maior será a oferta de atributos ambientais, favorecendo desta forma, o desencadeamento dos processos de restauração.

CONCLUSÕES

Ecossistemas com orientação voltada para o Sudeste, Sudoeste, Oeste e Leste possuem tendência de se restaurarem naturalmente em um menor intervalo de tempo.

O uso dos solos com a adoção de medidas que contribuam para acelerar os processos de restauração dos ecossistemas, como reflorestamentos mistos com espécies adequadas onde o solo permite, demonstram ser uma alternativa para reverter a evolução do atual quadro de degradação/perturbação dos ecossistemas.

REFERÊNCIAS

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<http://www.dpi.inpe.br/gilberto/livro/introd/>. Acesso em 16 jun. 2002. 36 p. MONTEBELLER, C.A. Variabilidade especial do potencial erosivo das chuvas no estado do Rio de Janeiro. 2005. 103f. Dissertação (Curso de Pós-Graduação em Agronomia Ciência do Solo) – Instituto de Agronomia, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica-RJ. OLIVEIRA, A.M.M.; PINTO, S.A.F. & LOMBARDI NETO, F. Caracterização de indicadores da erosão de solos em bacias hidrográficas com o suporte de geotecnologias e modelo precditivo. Estudos Geográficos, 5: 63-86, 2007. PALMIERI, F. Levantamento semidetalhado e aptidão agrícola dos solos no município do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro: EMBRAPA / SLNCS, 1980. PINTO, L.V.A.; FERREIRA, E.; BOTELHO, S.A. & DAVIDE, A.C. Caracterização física da bacia hidrográfica do ribeirão Santa Cruz, Lavras, MG e uso conflitante da terra em suas áreas de preservação permanente. Cerne, Lavras, 11: 49-60, 2005. PMNI. PREFEITURA, NOVA IGUAÇU. Povoamento: a história do Brasil passa por aqui. Dis ponível em: <http://www.novaiguacu.rj.gov.br/pdf/ historico_nova_iguacu.pdf>. Acesso em 16 mai. 2007. SANTOS, R.D.; LEMOS, R.C.; SANTOS, H.G.; KER, J.C. & ANJOS, L.H.C. Características complementares. In: Manual de descrição e coleta de solo no campo. 5 ed. Viçosa: Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, 2005. p. 55-64. SPOLIDORO, M.L.C.V. Fatores ambientais que afetam a distribuição e freqüência de capinzais na Serra do Madureira – Mendanha, Rio de Janeiro. 1998. 75f. Monografia (Especialização em Ciências Ambientais) – Instituto de Florestas, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica-RJ. STEIN, D.P.; DONZELLI, P.L.; GIMENEZ, A.F.; PONÇANO., W.L. & LOMBARDI NETO, F. Potencial de erosão laminar, natural e antrópica, na Bacia do Peixe -Parapanema. 4º SIMPÓSIO NACIONAL de CONTROLE de EROSÃO. Anais... Marilia, 1987. Vol.1, p. 105-135. WEILL, M.A.M.; ROCHA, J.V. & LAMPARELLI, R.A. Potencial natural de erosão e riscos de degradação na bacia hidrográfica do rio Mogi-Guaçú (SP). In: SIMPÓSIO NACIONAL DE CONTROLE DE EROSÃO, 7., 2001, GOIÂNIA. Anais. Goiânia, 2001. CD-ROM. WISCHMEIER, W.H.; JOHNSON, C.B. & CROSS, B.V. A soil erodibility nomograph for farmland and construction sites. Journal of Soil and Water Conservation, Ankeny, 26: p.189-193, 1971.