Uso de sensoriamento remoto e reconhecimento pedológico para identificação de ambientes na sub-bacia do rio Pacuí, submédio São Francisco

Abstract

A necessidade de reconhecimento do vasto território da bacia do rio São Francisco para a definição de áreas prioritárias para a aplicação de ações de recuperação e preservação ambiental motivou a proposição deste trabalho.Buscou-se encontrar métodos de baixo custo para a execução desta tarefa no trecho submédio, que engloba a drenagem que verte para a calha entre os municípios baianos de Pilão Arcado e Paulo Afonso. A sub-bacia do rio Pacuí foi tomada como área piloto para este trabalho. Localiza-se no norte da Bahia, possui 1010,1 km² e está totalmente inserida no município de Campo Formoso. É afluente do rio Salitre, o qual nasce na Chapada Diamantina norte e deságua no rio São Francisco em Juazeiro, 20 km a montante da sede. A sub-bacia tem pouco mais de 10.000 habitantes e o principal povoado existente é Laje dos Negros, que dista 96 km da sede municipal. A região possui temperatura média anual de 23,7 ºC, evapotranspiração de 1000 a 1400 mm e precipitação anual entre 475 e 700 mm, de acordo com a influência do relevo, caracterizando o clima como semiárido, do tipo BSh pela classificação de Koppen-Geiger. As serras que delimitam os divisores topográficos norte e oeste atingem cota máxima de 1275 m. O centro, sul e leste da bacia possuem relevo suave e a cota da foz é 465 m. Foi testado o uso de imagens TM/Landsat 5 para encontrar as melhores combinações de bandas para a distinção de classes de uso e ocupação dos solos no Submédio São Francisco por meio do classificador Máxima Verossimilhança. Foram utilizadas as bandas naturais do sensor TM, exceto a 6, que trata do infravermelho termal. Foram produzidas quatro bandas artificiais para participar das combinações: as três primeiras bandas da análise de componentes principais (PCAs) e o índice de vegetação por diferença normalizada (NDVI). Foram analisadas 1023 diferentes combinações. Percebeu-se que a PCA3 não agrega bons resultados devido à sua baixa quantidade de informação. A banda 2 também tem mal desempenho frequentemente, mas há alguns casos em que traz benefícios. Quanto às demais, o ideal é utilizar todas ou no máximo remover algumas da região do visível. A combinação entre as bandas naturais e artificiais é o ideal. NDVI, PCA1, bandas 4, 5 e 7 são as que agregam melhores resultados. Com as bandas escolhidas, foi reconhecida a evolução do uso do solo na sub-bacia do rio Pacuí por meio de imagens TM/Lansat-5 atuais e históricas. O resultado foi a existência de mais de 28.000 ha de áreas fortemente antropizadas na sub-bacia, sendo que 45 % do vale e 8 % das serras estão com a cobertura vegetal degradada. Foram utilizados ainda os NDVIs de quatro imagens TM/Landsat-5 para investigar desmatamento e regeneração da cobertura vegetal nas duas últimas décadas. Foi empregado o método de subtração dos índices de vegetação. As imagens utilizadas foram de agosto de 1992, maio de 2001, outubro de 2001 e junho de 2011. Para a produção dos NDVIs foram feitas calibração radiométrica, geração de reflectância de superfície e uniformização de médias e variâncias. As imagens de subtração foram divididas segundo as doze classes de uso e ocupação definidas para a imagem mais antiga do par de comparação. Cada setor foi analisado enquadrando pixels de imagens diferença segundo nove diferentes intervalos: alto, médio, baixo e muito baixo desmatamento; inalteração; e muito baixa, baixa, média e alta regeneração. Os intervalos foram calculados a partir da média somando-se ou diminuindo-se uma, uma e meia, duas ou três vezes o desvio padrão respectivamente. Foram desconsideradas como desmatamento aquelas áreas que no passado eram agricultura ou solos expostos. Só foram consideradas regeneração áreas que na imagem mais recente não foram classificadas como agricultura e na do passado eram pastagens ou solos expostos. O resultado foi mais de 1000 ha de desmatamento acumulado no período 1992 a 2011. Analisou-se também as características dos solos da sub-bacia por meio de onze perfís de solo e foram determinados 10 diferentes ambientes de ocorrência. Realizaram-se análises físicas, químicas e morfológicas de rotina. Foram encontradas as seguintes classes: Neossolo Litólico Eutrófico típico, Cambissolo Háplico Tb Distrófico latossólico, Latossolo Vermelho-Amarelo Distrófico típico (2 perfis), Neossolo Litólico Distrófico típico, Neossolo Quartzarênico Hidromórfico típico, Cambissolo Háplico Tb Eutrófico latossólico (2 perfís), Cambissolo Háplico Tb Eutrófico léptico, Cambissolo Háplico Carbonático saprolítico e Neossolo Quartzarênico Órtico latossólico. Percebeu-se que o relevo é um dos fatores principais para a diferenciação dos pedoambientes, ocorrendo nas partes mais declivosas os Neossolos litólicos, nas partes intermediárias Cambissolos e nas partes mais planas Latossolos. Solos que ocorrem sobre calcário resultam eutróficos e sobre arenito e cobertura detríticas, distróficos. As porções da paisagem sob influencia da Formação Bebedouro possuem solos ricos em silte, fortemente alcalinos e com alta suscetibilidade à erosão. Quaisquer áreas dentro da bacia onde se promova perda da permeabilidade apresenta fortes sinais de erosão. A região serrana da sub-bacia e algumas áreas de solos arenosos de baixada apresentam bom estado de conservação da cobertura vegetal e constituem uma das últimas partes preservadas da região, e podem responder por grande parte da recarga dos mananciais subterrâneos que mantém o rio Pacuí perene. Devem ser preservadas, juntamente com o enorme patrimônio espeleológico local. Se faz necessária a mudança dos meios de produção baseados na exploração desregrada dos recursos naturais, para atividades que se aproximem da sustentabilidade ambiental. A atividade mais impactante é a caprino-ovinocultura extensiva. É preciso que seja recuperada a cobertura vegetal das encostas do rio Pacuí, principal foco de processos erosivos. Deve-se ainda controlar o escoamento superficial em estradas, povoados e em áreas com cobertura vegetal empobrecida que vertem para locais de maior declividade.

The need for recognition of the vast territory of the São Francisco valley for defining priority areas for the implementation of recovery actions and environmental preservation motivated the proposition of this work. We attempted to find low-cost methods for performing this task on submedium, which includes drainage shedding for the trough between the municipalities of Bahia Pilão Arcado and Paulo Afonso. The sub-basin of the river Pacuí was taken as a pilot area for this job. Located in northern Bahia, has 1010,1 km2 and is fully inserted in the municipality of Campo Formoso. It is a tributary of the Salitre River, which rises in the Chapada Diamantina north and empties into the São Francisco river in Juazeiro, 20 km upstream of the seat. The sub-basin has just over 10.000 inhabitants and the main town is existing is Lajes dos Negros, which is distant 96 km from the municipal seat. The region has an average annual temperature of 23,7 oC, evapotranspiration from 1000 to 1400 mm, annual rainfall between 475 and 700 mm, according to the influence of relief, characterized as semi-arid climate , the type classification BSh by Koppen-Geiger. The mountains that surround the dividers topographic northern and western reaches maximum elevation of 1275 m. The center, south and east of the basin have gentle slope and elevation of the mouth is 465 m. Was tested using TM / Landsat 5 to find the best combinations of bands for the distinction of classes of use and land use in the lower basin San Francisco through the Maximum Likelihood classifier. We used the natural sensor TM bands except 6, which deals with the thermal infrared. Were produced four bands to participate in the artificial combinations: the first three bands of the principal component analysis (PCA) and vegetation index (NDVI). We analyzed 1023 different combinations. It was noticed that the PCA3 adds no good results due to the low amount of information. The band also has 2 bad performance often, but there are some cases where benefits. As for the other, it is ideal to use all or at best remove some of the visible region. The combination of natural and artificial bands is ideal. NDVI, PCA1, bands 4, 5 and 7 are the best that deliver results. With the selected bands, recognized the evolution of land use in the sub-basin of the river Pacuí through images TM/Lansat-5 current and historical. The result was the existence of more than 28.000 ha of heavily disturbed areas in the sub-basin, with 45% of the valley and 8% of the mountains are covered with vegetation degraded. We also used the NDVIs four TM/Landsat-5 to investigate deforestation and regeneration of vegetation cover in the last two decades. We employed a subtraction method of vegetation indices. The images used were from August 1992, May 2001, October 2001 and June 2011. For the production of NDVIs were made radiometric calibration, generation of surface reflectance and standardization of means and variances. The subtraction images were divided according to the twelve classes defined for use and occupation for the oldest image of the pair comparison. Each sector was analyzed fitting image pixels difference under nine different ranges: high, medium, low and very low deforestation; remain unchanged, and very low, low, medium and high regeneration. The intervals were calculated from the average by summing up one or down one and a half, two or three times the standard deviation respectively. Were dismissed as clearing those areas that were once agricultural soils or exposed. Only regeneration areas that were considered in more recent image were not classified as agriculture and in the past were exposed soils or pastures. The result was over 1000 ha of accumulated deforestation from 1992 to 2011. We also analyzed the characteristics of the soils of sub-basin through eleven soil profiles were determined and 10 different environments occurrence. Performed analyzes were physical, chemical and morphological routine. We have found the following classes: Neossolo Litólico Eutrófico típico, Cambissolo Háplico Tb Distrófico latossólico, Latossolo Vermelho- Amarelo Distrófico típico (2 profiles), Neossolo Litólico Distrófico típico, Neossolo Quartzarênico Hidromórfico típico, Cambissolo Háplico Tb Eutrófico latossólico (2 profiles), Cambissolo Háplico Tb Eutrófico léptico, Cambissolo Háplico Carbonático saprolítico e Neossolo Quartzarênico Órtico latossólico. It was noticed that the relief is a major factor for the differentiation of environments occurring in the more hilly the Neossolos Litólicos, the intermediate parts Cambissolos and parts flatter Latossolos. Soils that occur on limestone result eutrophic and on sandstone and detrital cover, dystrophic. The portions of the landscape under influence of Formation Bebedouro have soils rich in silt, strongly alkaline and high susceptibility to erosion. Any areas within the basin where it promotes loss of permeability shows strong signs of erosion. The mountainous region of the sub-basin and some areas of sandy soils for lowland present good condition of vegetation and constitute one of the last preserved parts of the region, and may account for much of the recharge of underground springs that keeps the river Pacuí perennial. Should be preserved, along with the huge speleological site. It is necessary to change the means of production based on unbridled exploitation of natural resources to activities that approximate environmental sustainability. The activity most striking is the extensive goat and sheep. It must be recovered to cover the slopes of the river Pacuí, the main focus of erosion. It should also control the runoff of roads, settlements and vegetation cover to shedding impoverished areas of greatest slope.