Anais XVI Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto - SBSR, Foz do Iguaçu, PR, Brasil, 13 a 18 de abril de 2013, INPE
Utilização de SIG para avaliação e monitoramento da água em uma propriedade rural
Cassiane Jrayj de Melo Victoria Bariani 1
Reimar Carlesso1
Paulo Pazdiora2
Nelson Mario Victoria Bariani2
1
Universidade Federal de Santa Maria - UFSM
Cidade Universitária, Camobi, Km 9 - 97105-900 - Santa Maria - RS, Brasil
{cassiane.victoria, reimar.carlesso}@gmail.com
2
Universidade Federal do Pampa - UNIPAMPA
Rua Luiz Joaquim de Sá Sabrito, s/n - 97650-000 - Itaqui - RS, Brasil
[email protected]; [email protected]
Abstract. The dynamics and characteristics of land use change constantly, modifying their chemical, physical
and biological variables, causing a series of interactions between environment components. Government
agencies and research groups, need to monitor and interpret these dynamics as requirements for planning and
scientific understanding. The understanding of the monitoring results and the dynamics of land use allows better
visualization of problems and accelerates decision making. Following these ideas, this study aims to characterize
and monitor a farm land, identifying characteristics of topography and water quality in a rice paddy field. The
study was conducted in a rural area of Itaqui in Rio Grande do Sul, Brazil. Satellite radar images (SRTM) were
used for morphometric characterization. Portable electrodes were used for electrical conductivity and dissolved
oxygen measurements of the irrigation water. The data obtained by processing the remote sensing images and the
in situ physicochemical measurements were organized in a geo-relational database using free geoprocessing
software (Spring, Scarta) produced by the brazilian National Space Agency (INPE) . Maps were generated for
hipsometry, slope, dynamic electrical conductivity and dissolved oxygen. The results showed that, during the
period of this research, water entered the rice crop with an electrical conductivity of 182μS and returned to the
environment with an electrical conductivity greater than 400μS.
Palavras-chave: Spring, remote sensing, irrigated rice, water quality, Spring, sensoriamento remoto, arroz
irrigado, qualidade da água.
1. Introdução
A dinâmica e o uso das terras mudam constantemente modificando suas características
químicas, físicas e biológicas, o que ocasiona uma serie de interações entre os ambientes.
Monitorar, planejar e interpretar essas dinâmicas está sendo exigências dos órgãos
governamentais e de pesquisa. O entendimento da dinâmica e monitoramento do uso da terra
possibilita uma melhor visualização dos problemas assim como acelera a tomada de decisão.
Por esses motivos que atualmente a integração de dados de sensoriamento remoto em SIG
está sendo cada vez mais desejável sendo difícil de visualizá-los isoladamente.
Por outro lado, a otimização do uso do solo e da água, principalmente pela agricultura, é
um fator primordial nos dias de hoje, devido ao crescimento populacional e consequente
demanda global por alimentos. A cultura do arroz irrigado, característica da região sob estudo,
esta em busca de alternativas que melhore o manejo do uso da água, bem como sua qualidade
de forma a chegar a técnicas que sejam econômicas e ambientalmente sustentáveis. Destacase também a forte interação do manejo da água com as demais práticas de manejo da cultura,
influenciando em seu desempenho.
Os cuidados com a água utilizada para irrigação são fundamentais para a sustentabilidade
do processo produtivo da lavoura de arroz irrigado por inundação. A localização geográfica
das lavouras de arroz, próximas a rios e outras fontes de água, exige a adoção de práticas de
manejo que evitem ao máximo a saída da água das lavouras. Os agroquímicos utilizados na
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lavoura podem ter na água de irrigação o meio mais rápido de atingir mananciais hídricos e
afetar organismos “não alvos”, proporcionando contaminação ambiental com impactos
negativos. Além de agrotóxicos, a água de drenagem da lavoura pode conter fertilizante e
solo.
O manejo de manter a água de irrigação na lavoura inicia no estabelecimento da irrigação
definitiva da lavoura e continua até o final do ciclo. No início, o potencial de contaminação
está mais relacionado a nutrientes, herbicidas, inseticidas e solo, dependendo do sistema de
cultivo adotado. Ao final do ciclo tem maior relação com inseticidas e fungicidas utilizados
para proteção das plantas (SOSBAI 2010).
Em qualquer sistema de cultivo, recomenda-se evitar o extravasamento da água da
lavoura durante todo o período de cultivo de arroz e, se for necessário retirar a água, não fazêlo antes de completar 30 dias da aplicação de agrotóxicos, efetuando-se apenas a reposição
para manutenção da lâmina (Ibidem).
Portanto, deve-se monitorar periodicamente a estrutura da lavoura evitando que as perdas
de água aconteçam antes do período de segurança estabelecido em 30 dias. Esse período deve
ser respeitado, pois quando a água da lavoura fica estável, as concentrações de produtos
químicos acabam diminuindo, pela absorção das plantas e decomposição.
Em nível de propriedade o monitoramento torna-se uma ferramenta de alto potencial
gerencial, pois possibilita ao agricultor ter um melhor controle dos fatores que possam afetar a
produção, bem como uma possível contaminação do ambiente. Por esses motivos este
trabalho tem por objetivo caracterizar e monitorar uma propriedade rural identificando
características de relevo e de qualidade da água em lavoura de arroz irrigado.
1.1. Área de Estudo
A propriedade esta localizada no município de Itaqui entre as latitudes sul 29° 10' 12" e
28° 08' 52" e longitudes oeste 56° 29' 57" e 56° 28' 25" (Figura 1). Possui um perímetro de
13.838,43 metros e uma área de 422,0339 hectare, sendo esta destinada a agricultura e
pecuária, com o uso do solo utilizado para a produção de pastagens e cultivo de arroz irrigado.
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Figura 1. Mapa de localização da área de estudo: (a) América do Sul; (b) Rio Grande do Sul;
(c) Itaqui; (d) Área de estudo e mapa de hipsometria.
2. Metodologia de Trabalho
Para a caracterização geomorfométricas foram utilizados dados de radar provenientes da
missão SRTM. As imagens podem ser adquiridas gratuitamente pelo site da EMBRAPA no
endereço eletrônico: http://www.relevobr.cnpm.embrapa.br/download/index.htm. Também
foram monitorados nove pontos dentro da propriedade, em uma lavoura de arroz irrigado, no
qual foram analisadas variáveis de oxigênio dissolvido (oxímetro digital portátil modelo MO900) e condutividade elétrica (condutivímetro digital portátil modelo CDR870).
As informações provenientes de sensoriamento remoto e de qualidade da água foram
organizadas e analisadas em um SIG. Para isso utilizou-se do software Spring na sua versão
5.1.5. Dentro do ambiente SIG foram inseridas informações de declividade e hipsometria do
terreno, além das variáveis de qualidade da água: a) oxigênio dissolvido (OD); e b)
condutividade elétrica (CE), em nove pontos em uma lavora de arroz irrigado.
Para a elaboração dos mapas foi utilizado o aplicativo Scarta, complemento do Spring.
Foram geradas cartas de hipsometria, declividade, dinâmica do oxigênio dissolvido e da
condutividade elétrica. Os mapas de OD e CE foram elaborados a partir da utilização do
interpolador vizinho mais próximo. Segundo Botelho et al. (2005), o algoritmo de “vizinho
mais próximo” é o método mais simples, tem como principal característica, assegurar que o
valor interpolado seja um dos valores originais, ou seja, não gera novos valores.
3. Resultados e Discussão
Os resultados revelam que a área da propriedade possui altitudes que variam entre 30 a 90
metros, onde a variação altimetrica se dá de uma cota alta ao sul para uma cota mais baixa ao
norte (Figura 1). Apresenta declividade entre 0 a 2,5% (Figura 2) correspondendo a um
terreno plano (EMBRAPA, 1999).
O banco de dados geo-relacional criado (Figura 3) apresenta, na forma de tabela, a
condutividade elétrica e o oxigênio dissolvido analisado, bem como a localização dos nove
pontos analisados. As linhas destacadas em verde claro na tabela foram selecionadas e se
correspondem com os pontos no mapa na mesma cor.
Quando se cria um banco de dados no Spring com análises de pontos endereçados, onde
se tenha as coordenadas (latitude e longitude) do ponto e uma terceira variável, que neste caso
é a condutividade elétrica e o oxigênio dissolvido, torna-se possível a elaboração de mapas
para melhorar a compreensão dos fenômenos que acontece no ambiente.
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Figura 2. Mapa de declividade do terreno.
Figura 3. Banco de dados geo-relacional da propriedade.
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Os mapas da dinâmica da condutividade elétrica e do oxigênio dissolvidos foram
elaborados a partir da geração de uma grade regular em um MNT (modelo numérico do
terreno). Como interpolador foi utilizado o vizinho mais próximo. O produto final deste
interpolador é caracterizado por um efeito de degrau.
Na Figura 4 é possível observar a dinâmica da condutividade elétrica (CE) na água da
lavoura de arroz irrigado.
Figura 4. Mapa da dinâmica da condutividade elétrica.
A condutividade variou entre 182µS a 441µS, é possível se observar o efeito degrau, onde
os limites entre as cores aparecem bem marcados. Um fato interessante neste mapa é que
apesar de ter uma linha que corta o mapa com uma condutividade de 336µS (em vermelho) a
maior concentração de sais se dá mais ao norte da lavoura, onde se apresenta também a cota
mais baixa, segundo o mapa de hipsometria (Figura 1). Este fato pode ser explicado por se
tratar de uma área mais baixa, onde provavelmente se concentre o maior número de nutrientes
(adubos e fertilizantes).
Na Figura 5 é possível observar a dinâmica do oxigênio dissolvido na água da lavoura de
arroz irrigado.
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Figura 5. Mapa da dinâmica do oxigênio dissolvido.
O oxigênio dissolvido variou entre 2.4mg/L a 10.1mg/L, neste mapa assim como no de
CE, é possível se observar o efeito degrau, onde os limites entre as cores aparecem bem
marcados. Um fato interessante é que a linha que corta o mapa em verde claro possui um
oxigênio dissolvido muito baixo (2.4mg/L), isso pode ser explicado pelo fato da água estar
parada no centro da lavoura e no momento que se aproxima das bordas, com a declividade e o
movimento da água ela vai aumentando o OD. As baixas concentrações de OD apresentadas
podem também se dar pelo fato da cultura do arroz possuir uma lamina de água baixa e
também por estar fazendo a fotossíntese, consumindo o oxigênio e liberando gás carbônico
(TUNDISI e MATSUMURA-TUNDISI, 2011).
4. Conclusões
O SIG criado possibilitou a visualização das características morfométricas de hipsometria
e declividade que contribui para o entendimento da dinâmica da condutividade elétrica e do
oxigênio dissolvido dentro de uma lavoura de arroz irrigado. Com isso foi possível visualizar
os prováveis impactos ambientais que podem ocorrer se a água da lavoura for drenada antes
do período recomendado (30 dias). Pode-se perceber que a água entrou na lavoura com uma
condutividade elétrica (CE) de 182µS e poderia estar retornado ao meio ambiente com uma
CE maior que 400µS. Com este SIG foi possível visualizar o potencial dessa ferramenta para
diversas aplicações no meio rural.
Agradecimentos
Os autores agradecem ao CNPq pelo apoio financeiro cedido por meio do projeto Edital
MCT/CNPq Nº 75/2010 - Pesquisador na Empresa. A Comercial de Produtos Agrícolas
Pitangueira Ltda e a UNIPAMPA pelo auxilio e apoio ao desenvolvimento deste projeto.
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Referências Bibliográficas
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SRTM.
Rio
Grande
do
Sul.
Disponível
em:
<http://www.relevobr.cnpm.embrapa.br/download/rs/sh-21-x-c.htm> Acessado em: 02 set.
2011.
______________ Centro Nacional de Pesquisa em Solo. Sistema Brasileiro de Classificação
de Solos. Brasília: Embrapa Produção de Informação. Rio de Janeiro. 1999. p. 412.
Sociedade Sul-Brasileira de Arroz Irrigado - SOSBAI. XXVIII Reunião Técnica da Cultura
do Arroz Irrigado. Boletim Técnico. Bento Gonçalves/RS: Brasil: 2010.
Câmara, G.; Souza, R. C. M.; Freitas, U. M.; Garrido J. SPRING: Integrating remote sensing
and GIS by object-oriented data modeling. Computers & Graphics, v. 20, n. 3, p. 395-403,
May./Jun., 1996.
Tundisi, J.G.; Matsumura-Tundisi, T. Recursos hídricos no século XXI. Oficina de Textos:
São Paulo, 2011. 328p.
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