ANÁLISE TEMPORAL DO USO DA TERRA E COBERTURA VEGETAL DE UMA PARTE DA BACIA DO RIO ARARANGUÁ E SUAS IMPLICAÇÕES NOS RECURSOS HÍDRICOS DA REGIÃO Patrícia Duringer Jacques1, Décio Rodrigues Goulart2, Marcelo Eduardo Dantas3, Antônio Sílvio Jornada Krebs4, Maria de Fátima Rodrigues da Cunha5, Ivete Souza Almeida6, Carlos Fernando Cabral7 & Raimundo Sérgio Dias da Silva8. RESUMO --- Este trabalho consiste na comparação do mapeamento de dois mapas de uso da terra e cobertura vegetal, referentes aos anos de 1965 e 2000, de uma parte da bacia do rio Araranguá, SC. O primeiro mapeamento foi baseado em fotointerpretação das aerofotos da USAF de 1965 na escala 1:60.000 e o segundo foi baseado em técnicas de sensoriamento remoto por classificação supervisionada utilizando imagens Landsat ETM de 2000. As classes comparadas foram mata (mata primária, secundária e reflorestamento), rizicultura, uso urbano e pastagem + fumo + azevém. Da classe mata apenas 34% continua sendo mata, 54% passaram para rizicultura e 11% passaram para pastagem + fumo + azevém. A classe pastagem + fumo + azevém foi transformada em rizicultura em mais da metade da sua extensão (58%) e a classe uso urbano, apesar de ter crescido, também teve 10% de sua área utilizada no cultivo do arroz. A atividade que mais cresceu na região foi a rizicultura, cerca de 38%, implicando na utilização em larga escala dos recursos hídricos da região e acarretando problemas ambientais como contaminação do lençol freático por agrotóxicos e mudança do padrão de drenagem e morfologia do terreno devido a construção das canchas de arroz. ABSTRACT--- This work is about the comparation between two land use and land cover maps by the years of 1965 and 2000, in a part of the Araranguá’s river basin, located in Santa Catarina State. The first mapping was based in aerial photographic interpretation by USAF (year 1965) in the scale 1:60,000 and the second mapping was generated using remote sensing techinics by supervised classification in Landsat ETM images (year 2000). The compared classes were Forest (primary, secundary and reforest), rice crop, urban and pasture+tobacco+oats. For the class forest, only 34% is still forest, 54% now are rice crop and 11% is pasture+tobacco+oats. The class pasture+tobacco+oats was transformed in rice crop in more than a half of it’s area (58%), and the class urban, although has increase, have 10% of it`s area changed in rice. The class that have the most increase in the region is the rice crops,about 38%, using in a large extension the water of this region and causing environmental problems as contamining1 the groundwater by chemical products and changing the rivers patterns and the land morphology owing the buildings of the rice squares. Palavras-chave: uso e cobertura do solo e poluição dos recursos hídricos. 1 Geóloga CPRM- Serviço Geológico do Brasil. (DIGEOP – Divisão de Geoprocessamento, Rio de Janeiro). MSc. Geoprocessamento, Depto. Geoquímica/UFF. Av. Pasteur, 404, Urca, Rio de Janeiro/RJ. E-mail: [email protected] 2 Geógrafo CPRM- Serviço Geológico do Brasil. (DEHID – Depto. de Hidrologia, Rio de Janeiro). MSc. Análise Ambiental, Depto. Geografia/UFRJ. Av.Pasteur, 404, Urca, Rio de Janeiro/RJ. E-mail: [email protected] 3 Geógrafo CPRM- Serviço Geológico do Brasil. (DEGET – Depto. de Gestão Territorial, Rio de Janeiro). MSc. Geomorfologia e Geoecologia, Depto.Geografia/UFRJ. Professor Assistente, Curso Geografia- UNISUAM. Av. Pasteur, 404, Urca, Rio de Janeiro/RJ. E-mail: [email protected] 4 Geólogo CPRM- Serviço Geológico do Brasil. (NACRI – Núcleo de Apoio de Criciúma/SC). PhD. Geologia e Hidrogeologia, Depto. Geografia/UFSC. Professor Adjunto, Curso Engenharia- UNESC. R. Pascoal Neller, 73, Bairro Universitário, Criciúma/SC. E-mail: [email protected] 5 Engenheira Hidróloga CPRM- Serviço Geológico do Brasil. (DEHID – Depto. de Hidrologia, Rio de Janeiro). Av.Pasteur, 404, Urca, Rio de Janeiro/RJ. E-mail: [email protected] 6 Técnica em Hidrologia CPRM- Serviço Geológico do Brasil. (DEHID – Depto. de Hidrologia, Rio de Janeiro). Av. Pasteur, 404, Urca, Rio de Janeiro/RJ. E-mail: [email protected] 7 Geólogo CPRM- Serviço Geológico do Brasil. (DIGEOP – Divisão de Geoprocessamento, Rio de Janeiro). Av. Pasteur, 404, Urca, Rio de Janeiro/RJ. E-mail: [email protected] 8 Técnico em cartografia CPRM- Serviço Geológico do Brasil. (DIGEOP – Divisão de Geoprocessamento, Rio de Janeiro). Av. Pasteur, 404, Urca, Rio de Janeiro/RJ. 1 – INTRODUÇÃO O presente estudo trata da comparação entre dois mapeamentos de uso da terra e cobertura vegetal de uma parte da bacia do rio Araranguá, visando enfatizar o uso e alteração dos recursos hídricos da região. A Bacia do rio Araranguá possui cerca de 3.000 km2 e está localizada no litoral sul de Santa Catarina. A área estudada (Figura1) compreende um trecho do Rio Itoupava com cerca de 280 km2, sendo recobertas por duas fotos aéreas da USAF na escala 1:60.000. Figura 1 – Localização da área de estudos. O estudo de mapeamento do uso da terra e cobertura vegetal da bacia do rio Araranguá teve início no início de 2003 e faz parte do projeto institucional da CPRM – Serviço geológico do Brasil, intitulado “Estudos hidrológicos e hidrogeológicos da bacia do rio Araranguá, região carbonífera de Santa Catarina”. Este projeto visa aumentar os conhecimentos sobre os aspectos quantitativos e qualitativos, tanto das águas superficiais quanto subterrâneas da bacia, identificando as principais fontes de poluição, de modo a subsidiar ações de recuperação ambiental e/ou de controle e gestão dos recursos hídricos. Neste contexto estão sendo confeccionados mapas temáticos básicos que posteriormente serão integrados para gerar um mapa que sintetize as características ambientais da região. Dentre estes mapas temáticos básicos pode-se citar: mapa geomorfológico, geológico, hidrogeológico e de uso da terra e cobertura vegetal. Com a finalidade de aumentar o conhecimento sobre a ocupação antrópica da bacia do rio Araranguá, optou-se em fazer uma análise temporal do uso da terra da região. O ideal seria fazer a comparação de toda a bacia, porém por motivos econômicos e cronológicos apenas uma pequena parte foi selecionada. A área escolhida está localizada na porção ocidental da bacia na sua parte mais plana, contemplando os estudos sobre a expansão da rizicultura na região. A porção oriental da bacia tem como atividade econômica relevante a extração mineral do carvão, não sendo contemplada neste estudo de comparação, porém de grande importância para a expansão da atividade de plantio de arroz na região como será visto a de ante. A exploração e o beneficiamento do carvão teve seu apogeu entre as décadas de 50 e 80 para alimentar as usinas siderúrgicas do sudeste e a partir da década de 90, com o fim dos subsídios governamentais a atividade foi reduzida. No passado não houve preocupação, por parte das empresas mineradoras particulares e governamentais, quanto ao destino final dos resíduos da mineração, poluindo os recursos hídricos e o solo da região, o que ocasionou um nível de degradação ambiental tal que a Região Sul de Santa Catarina foi reconhecida publicamente pelas autoridades como a 14ª Área Critica Nacional, através do decreto federal N° 85.206/80 (Ambiente Brasil, 2005). Os problemas ambientais causados por essa atividade são diversificados, no entanto alguns podem ser citados e ilustrados como: pilhas de estéril amontoadas ao céu aberto, remoção da cobertura vegetal e lagoas ácidas. Na Figura 2 pode-se observar os três exemplos citados e ressaltar que o relevo atual é formado por pilhas de estéril, que desmascaram o relevo original. Figura 2 – Pilhas de estéril e terrenos sem cobertura vegetal. No centro uma lagoa ácida. Mina Malha II – Siderópolis. Esta fotografia foi tirada no dia 3/09/2004, na mina a céu aberto Malha II, da CSN (Companhia Siderúrgica Nacional), atualmente desativada, situada no município de Siderópolis. O carvão é formado por carbono, oxigênio, nitrogênio, enxofre e outros elementos em menor quantidade. Pode estar associado a rochas (arenito, siltito, folhelhos e diamictitos) e minerais como a pirita. No caso da bacia carbonífera sul catarinense o carvão está associado ao mineral pirita que ao entrar em contato com o ambiente oxidado é dissolvido, baixando o pH da água e formando as chamadas lagoas ácidas. As águas destas lagoas possuem alta transparência devido à elevada acidez, permitindo que os raios de sol penetrem em maiores profundidades, favorecendo o plantio de arroz. Daí a influência da atividade de extração de carvão com a rizicultura na região sul do Brasil. A área de estudos deste trabalho compreende o percurso do rio Itoupava (um dos rios formadores do rio Araranguá) na região da baixada da bacia de drenagem. Possui um padrão meândrico e a atividade dominante é a rizicultura. É formado pelo encontro dos rios: Amola-Faca e da Pedra (Figura 3). Estes apresentam um padrão anastomosado pois estão situados mais próximos da escarpa da Serra Geral (Dantas et al., no prelo). Figura 3 – Rios que drenam a área de estudos. 2 – METODOLOGIA 2.1 – Mapa de uso da terra e cobertura vegetal atual Os trabalhos de geração do mapa de uso da terra e cobertura vegetal atual foram desenvolvidos a partir da imagem de satélite Landsat ETM7 (Enhanced Thematic Mapper) do ano 2000, correspondente à órbita – ponto 220-080. Foi feito o mapeamento de toda a bacia para o projeto institucional da CPRM e a partir deste mapeamento foi feito o recorte e adaptação de classes para este estudo de comparação. 2.1.1. Pré-processamento A primeira etapa de trabalho foi a fusão da banda pancromática (banda 8) com as bandas multi-espectrais (bandas 1, 2, 3, 4, 5 e 7), para que todas as bandas multi-espectrais tivessem 15 metros de resolução espacial. A seguir foi feita a correção geométrica da imagem na projeção UTM, usando-se vetores de drenagem e de estradas disponíveis para o projeto. Posteriormente, foi aplicada uma máscara colocando-se o vetor dos limites da bacia do rio Araranguá sobre a imagem, de modo a ser obtido um recorte perfeito da bacia do rio Araranguá. 2.1.2. Classificação A classificação foi realizada utilizando-se a combinação das 6 bandas (1, 2, 3, 4, 5 e 7), sendo que posteriormente, nos trabalhos de verificação de campo, foi utilizada a composição colorida 354 para os canais RGB. Foi utilizada a classificação supervisionada, visto que a equipe detinha um conhecimento prévio da área de estudos. A Classificação supervisionada foi feita de acordo com as seguintes etapas listadas a seguir: • Definição das classes que iriam ser mapeadas (por exemplo: água, floresta, floresta degradada, agricultura, pasto, áreas urbanas, solo puro, rochas). • Escolha de amostras de treinamento para cada classe através de mapas topográficos, aerofotos, trabalho de campo, etc. e controle com a ajuda de avaliações estatísticas. O conjunto dos pixels que fazem parte de uma classe chama-se assinatura da classe. • Aplicação de um algoritmo de classificação em que todos os pixels são classificados conforme o método estatístico escolhido. No caso deste mapeamento foi escolhido o método da máxima verossimilhança. • Homogeneização do resultado de classificação com passos de filtragens. Neste estudo foi utilizado o filtro de passa alta 3x3. • Visita ao campo para ajuste das classificações e identificação de padrões dúbios, em setembro de 2004. • Edição das classes. • Vetorização dos contornos e produção de mapas temáticos com o resultado da classificação. Desta forma foi confeccionado o mapa de uso da terra e cobertura vegetal de toda a bacia do rio Araranguá. 2.1.3. Recorte da área de estudos e adaptações Segundo Goulart et al. (no prelo), as classes mapeadas para toda a bacia foram: Floresta Altimontana; Floresta Montana; Bananeira; Reflorestamento; Mata de Araucária; Rizicultura; Mineração; Urbana; Água; Capoeira; Vegetação de Restinga; Campos Limpos; Praia; Pedreira; Pastagem; Pastagem + Aveia + Azevém e Mata Ciliar (Figura 4). Figura 4 – Mapa de uso da terra e cobertura vegetal atual (Goulart et al., no prelo). Primeiramente foi feito um recorte no mapa de uso da bacia e posteriormente foram feitas adaptações nas classes, pois as classes identificadas e classificadas no mapa de 1965 são: Mata; Rizicultura; Urbano e Pastagem +fumo+azevém. Assim o mapa na região recortada, teve as classes agrupadas numa só classe que é a mata. O mapa de uso da terra e cobertura vegetal atual que foi utilizado na comparação pode ser observado na Figura 5. Figura 5 – Mapa de uso da terra e cobertura vegetal atual adaptado. 2.2 – Mapa de uso da terra e cobertura vegetal de 1965 O mapa de uso da terra e cobertura vegetal de 1965 foi gerado através da interpretação de fotografias aéreas da USAF. Como as fotografias não permitiram identificar e isolar as classes Floresta Montana, Reflorestamento e Mata Ciliar, optou-se por mapear uma classe denominada mata que englobaria os três tipos de cobertura vegetal citados. Desta forma foram mapeadas as classes: Mata, Rizicultura, Urbano e Pastagem+fumo+azevém (Figura 6). A classe água que pode ser vista e identificada no mapeamento, não foi fruto de fotointerpretação, mas da sobreposição do arquivo digital de drenagens, por isso não foi comparada. Figura 6 – Mapa de uso da terra e cobertura vegetal de 1965. 2.3 – Classes comparadas Mata – Compreende as todas as classes de florestas, reflorestamentos e matas ciliares (Figura 7) existentes na área, independente de serem primárias ou secundárias. Por se tratar de uma região mais plana do Rio Itoupava, estas matas apresentam-se em geral como “capão”, que são porções de mata isoladas no meio das riziculturas com formas arredondadas (Figura 8). Figura 7 – Mata ciliar nas margens do rio Itoupava. Figura 8 – Capão de mata isolada nas canchas de arroz. Rizicultura – O plantio de arroz na região sul de Santa Catarina teve início com a chegada de imigrantes italianos por volta de 1880. A partir do advento do PROVÁRZEAS (Programa de Aproveitamento das Várzeas), criado em 1981, a produção de arroz aumentou muito pois passou a utilizar em sua produção grandes quantidades de produtos químicos, intensa mecanização e aplainamentos do terreno de modo a formar canchas retangulares e homogeneas (Gaindzinski & Furtado in: Scheibe et al., 2005). Na Figura 9 podemos observar um trator aplainando o terreno para construção de canchas de arroz. É uma classe facilmente identificada devido ao formato das canchas. Figura 9 – Rizicultura. Urbano – A área estudada faz parte de cinco municípios: Jacinto Machado, Turvo, Ermo, Sombrio e Araranguá, sendo que apenas os três primeiros municípios citados, possuem sede municipal na área de estudos (Figura 10). O desenvolvimento urbano desta região ocorreu principalmente pela rizicultura, pois as cotas predominantes são baixas e os solos mal drenados, hidromórficos. A identificação da classe urbano é relativamente fácil tanto nas fotografias aéreas como nas imagens Landsat ETM7. Figura 10 – Municípios que pertencem à área de estudos Pastagem +fumo+azevém – Estes três tipos de ocupação do solo são de difícil identificação nas fotografias aéreas e na imagem, por isso foram associadas numa mesma classe. A prática da pecuária na região é muito restrita, restando apenas algumas pastagens que abrigam os animais de pequenas fazendas ou sítios. Muitas destas pastagens não estão ligadas à atividade da pecuária e sim á regeneração natural da vegetação. Quando uma mata é cortada o primeiro estágio seria o da pastagem abandonada antes de alcançar o estágio de capoeira. O plantio do azevém serve para alimentar o gado existente na região, que apesar não ter expressão econômica na região, justifica este plantio. O fumo na região também vem sendo plantado desde os primeiros colonizadores europeus que ali chegaram, derrubando da floresta para implantarem suas casas e benfeitorias e para estabelecerem áreas de cultivo para subsistência e para a criação de gado. 2.4 – Comparação Os dois mapas foram comparados através da ferramenta “estatística de detecção de mudanças”, presente no software ENVI, que utiliza o mapa do passado e o atual e gera uma tabela ou mapas com as mudanças de cada classe. Neste trabalho foi elaborada uma tabela com as quantificações em porcentagem das mudanças de classes. A partir desta tabela foram feitas as comparações que são apresentadas no item a seguir. 3 – APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS 3.1 – Área das classes de cada mapa As tabelas 1 e 2, apresentadas a seguir, representam as classes em km2 e porcentagem que ocupam a área de estudos nos mapas de uso das terras e cobertura vegetal, referentes ao ano de 1965 e ao uso atual. Classe Área (km2) Área (%) Mata 53,4 19,1 Rizicultura 57,2 20,4 Urbano 0,7 0,3 Pastagem+Fumo+Azevém 168,8 60,3 280,2 100,0 TOTAL Tabela 1 – Área ocupada pelas classes de uso da terra e cobertura vegetal em 1965. Classe Área (km2) Área (%) Mata 58,8 21,0 Rizicultura 164,4 58,7 Urbano 5,5 2,0 Pastagem+Fumo+Azevém 51,5 18,4 280,2 100,0 TOTAL Tabela 2 - Área ocupada pelas classes de uso da terra e cobertura vegetal atual. 3.2 – Tabela de comparação A Tabela 3 apresenta o resultado da comparação dos dois mapas de uso, através da ferramenta “estatística de detecção de mudanças”, presente no software ENVI. As classes presentes nas linhas referem-se ao mapa de uso das terras e cobertura vegetal atual, e as classes presentes nas colunas pertencem ao mapa de 1965. CLASSE Mata (atual) Rizicultura (atual) Urbano (atual) Pastagem + Fumo + Azevém (atual) TOTAL MUDANÇAS Mata 34 54 1 11 100 66 Rizicultura Urbano 7 0 74 10 1 85 18 5 100 100 26 15 Pastagem + Fumo + Azevém 20 58 2 20 100 80 Tabela 3 – Mudanças em % das classes dos mapas de uso das terras e cobertura vegetal de 1965 (colunas) e atual (linhas). 4 – CONCLUSÕES Observando-se as Tabelas 1 e 2 apresentadas anteriormente, conclui-se que as classes mais alteradas nestes 40 anos foram a rizicultura e a pastagem+fumo+azevém, sendo que a primeira foi substituindo a segunda. A rizicultura aumentou cerca de 38% e a pastagem+fumo+azevém diminuiu cerca de 42%. Esta substituição também está fundamentada em uma pesquisa elaborada por Gaindzinski & Furtado in: Scheibe et al.(2005), na qual de um total de 30 produtores rurais entrevistados no ano 2000, moradores do município de Meleiro, próximo a área de estudos, 64% sempre trabalharam com rizicultura e o restante substituiu o plantio do fumo pela rizicultura por fatores econômicos. A Tabela 3 mostra nas células realçadas em verde a porcentagem da área das classes que não foram modificadas, ficando claro que as classes rizicultura e urbano em mais de 70% das suas áreas continuaram no mesmo local, apenas se expandindo. No caso da rizicultura pode-se observar, de acordo com as Figuras 5 e 6, que em 1965 esta cultura estava restrita as regiões dos aluviões ou próximas a eles, no entanto com o mapa atual percebe-se que a rizicultura se expandiu por toda a baixada alúvio-coluvionar. Esta expansão está correlacionada com o PROVÁRZEAS, que intensificou o uso de máquinas agrícolas permitindo o aplainamento do relevo e aumentou a utilização de produtos químicos. Com isso a produção de arroz na região aumentou muito, substituindo o fumo. O uso urbano teve um crescimento de quase oito vezes estando diretamente correlacionado com a atividade da rizicultura na região. Cabe ressaltar que este crescimento decorre não apenas da expansão horizontal da malha urbana, mas também do adensamento (desaparecimento de terrenos não edificados na malha urbana). As classes que mais sofreram mudanças foram pastagem+fumo+azevém e mata. A classe pastagem+fumo+azevém diminuiu cerca de 42% e deste total mais da metade foi substituído pela rizicultura. Cerca de 20% passou para a classe mata, que deve ser referente ao plantio de reflorestamento e 2% virou uso urbano. A classe mata teve a sua área de ocupação preservada em torno de 20%, porém sofreu grandes alterações, cerca de 66%, sendo substituída pela rizicultura em sua maior parte e pela pastagem+fumo+azevém em menores proporções. O fato de sua área de ocupação ser aproximadamente a mesma deve-se ao plantio de reflorestamentos em áreas de pastagem+fumo+azevém. A conclusão final do trabalho, em resumo, é que as classes rizicultura e urbano foram as que mais cresceram, sendo que a primeira impulsionou o crescimento da segunda; e que as classes mata e pastagem+fumo+azevém estão sofrendo redução e sendo substituídas pelas classes rizicultura e urbano. Em vista da rizicultura ser a atividade de maior crescimento nestes 40 anos na região estudada, principalmente após o PROVÁRZEAS, é necessário estar alerta e tomar medidas preventivas e remediativas quanto aos problemas ambientais que este tipo de produção ocasiona, como: • Monocultura – quando uma região se dedica a uma só atividade agro-econômica, o risco é grande porque se houver alguma mudança climática ou outro fator ambiental qualquer, pode levar a atividade a falência; • Compactação e erosão dos solos – com o aplainamento do relevo e compactação do solo, a água não consegue infiltrar o solo, sendo transportada para os rios, levando parte dos sedimentos (erosão) e substâncias nutritivas, deixando o solo menos fértil; • Conflitos do uso da água – a utilização de fertilizantes e agrotóxicos na cultura de arroz, faz com que o excesso destes poluam os rios e também penetrem no subsolo contaminando o lençol-freático. Outro fator poluente das águas da região refere-se a falta de tratamento para os esgotos sanitários e resíduos sólidos produzidos pela ocupação antrópica. A mudança do padrão de drenagem e morfologia do terreno, devido a construção das canchas de arroz, também produz problemas ambientais por permitir que estas canchas se conectem facilitando o trasporte de produtos químicos nos arrozais. 5 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS a) Relatório técnico: DANTAS, M. E.; Goulart, G. R.; Jacques, P. D.; Almeida, I. S. & Krebs, A. S. J. (no prelo) Geomorfologia da Bacia Hidrográfica do rio Araranguá (SC). In: Estudos Hidrológicos e Hidrogeológicos da Bacia Hidrográfica do rio araranguá(SC). (Mapas e Relatório).CPRMDEHID-SUREG/PA. GOULART, D. R.; JACQUES, P.D.; DANTAS, M. E.; CUNHA, M. F. R. & ALMEIDA, I. S. (no prelo) - Uso do Solo e Cobertura Vegetal da Bacia Hidrográfica do rio Araranguá (SC). In: Estudos Hidrológicos e Hidrogeológicos da Bacia Hidrográfica do rio Araranguá (SC). (Mapas e Relatório). CPRM-DEHID-SUREG/PA. b) Capítulo de livro GAIDZINSKI, L S. & FURTADO, S. M. A. (2005) - Rizipicicultura: uma prática de desenvolvimento sustentável, in: Geografias entrelaçadas: ambiente rural e urbanono sul de Santa Catarina . Sheibe, L. F.; Furtado, S. M. A. & Buss D. M., orgs. – Florianópolis : Ed. da UFSC; Criciúma-SC : Ed. da UNESC. pp. 63 – 103. c) Artigo em revista eletrônica AMBIENTE BRASIL (2005) - Recuperação das Áreas Degradadas na Região Sul de Santa Catarina (2005) - Disponível em: http://www.ambientebrasil.com.br/composer.php3?base=./estadual/index.html&conteudo=./estadual /sc4.html. Acesso em: 07/06/2005.