Avaliação da optidão agrícola das terras como subsídio à reforma agrária: assentamento Eldorado dos Carajás-SC

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil.A criação e o desenvolvimento de assentamentos rurais pelo Programa Nacional de Reforma Agrária (PNRA) devem estar fundamentados na necessidade da posse da terra para fixação do pequeno produtor e no uso da terra para o exercício do desenvolvimento integrado do campo. Esse desenvolvimento é compreendido pelas dimensões sociais econômicas e ambientais do espaço rural através do conhecimento das particularidades, potencialidades e limitações dos componentes ambientais e antrópicos dessas áreas, considerando as diferenças regionais e locais que marcam o território nas quais estão inseridas. Diante do contexto, a pesquisa objetiva utilizar o Sistema Brasileiro de Avaliação de Aptidão Agrícola das Terras (Ramalho Filho; Beek, 1995) visando o desenvolvimento agrícola das terras reformadas e identificar possíveis conflitos decorrentes do uso da terra no Projeto de Assentamento Eldorado dos Carajás (PAEC). O imóvel localiza-se no município de Lebon Régis-SC, com área territorial de 216,39 ha parcelados em 21 lotes composto por 19 unidades agrícolas familiares, uma área comunitária e uma área de reserva legal. Para desenvolver a pesquisa optou-se em usar produtos do sensoriamento remoto e sistemas de informações geográficas (SIG) para a coleta, análise e integração dos dados espacializando-os em mapas temáticos na escala de 1:16.000, compatível com o planejamento rural em nível de propriedade. Com base nas informações do levantamento pedológico de semi-detalhe realizado durante a pesquisa e os dados cadastrais do imóvel, avaliou-se a aptidão agrícola das terras por unidade de solo mapeada e sua adequação de uso. A partir do cruzamento, via SIG, das informações temáticas geradas (dados cadastrais, solos, declividade, aptidão agrícola no nível de manejo B, uso atual e restrições legais) foi possível identificar os conflitos de uso das terras por parcela imobiliária e propor alternativas para sua adequação de uso. Os resultados mostram que a limitação por disponibilidade de nutrientes, caracterizada pela baixa fertilidade dos solos, é a principal limitação das terras para o uso agrícola no nível de manejo B. As áreas de conflito de uso alcançam 51% da área total do imóvel. O principal conflito de uso ocorre em 25% da área e refere-se ao uso agrícola ou a não recomposição da vegetação nas áreas de preservação permanente e reserva legal. A utilização desse método fornece duas respostas básicas para o planejamento rural: a(s) classe(s) de aptidão agrícola e sua viabilidade de melhoramento num dado nível de manejo; e quando confrontado com o uso da terra e as restrições ambientais legais da área aponta os conflitos de uso em cada parcela imobiliária. Toda essa abordagem fundamentada num cadastro técnico multifinalitário rural (CTMR) georreferenciado e atualizado torna-se uma ferramenta poderosa para o planejamento e gestão do uso da terra que caminha para a sustentabilidade socioeconômica e ambiental das áreas reformadas. The creation and development of rural settlements by the National Program of Land Reform (PRNA) must be founded in the needs of holding the land to fix the small producer and in the use of the land for the exercise on the integrated development of the field. This development is comprehended by the social and economic dimensions and ambient of the rural space through the knowledge of these particularities, potentials and limitations of the ambient components of these areas, considering the regional and local differences that marc the territory in which they are inserted. In this context, the research has a point to use the Brazilian System of Agricultural Land Evaluation (Ramalho Filho; Beek, 1995) pointing to the agricultural development of the reformed land and identify possible conflicts from the use of the land in the Settlement Project of Eldorado dos Carajás (PAEC). The area is located at Lebon Regis#SC district, with an area of 216,39 ha divided in 21 plots composed by 19 agricultural family units, a community area and a legal natural reserve. To develop the research was used remote sensing and geographic information systems (GIS) to collect, analyze and integrate data, specializing them on thematic maps in the scale of 1:16.000 compatible with the rural planning of properties. Based on the information of the semidetailed soil survey realized during the research and the cadastral data of the real state, it was land suitability evaluation by soil unit mapped and its use adequacy. From the crossing, through GIS, of the generated theme information (cadastral data, soil, slope gradient classes, and agricultural land suitability in the management level B, actual use and legal restrictions) it was possible to identify the land use conflicts by the real state and propose alternative to its use adequacy. The results show that the limitation by nutrients availability, characterized by the poor soil fertility, is the main limitation of the land to agricultural use on the management level B. The conflict areas of use reach 51% of the total area of the real state. The main land use conflict occurs in 25% of the area and refers to the agricultural use or the no vegetation restitution in the permanent conservation areas and legal natural reserve. The use of this method provides two basic answers to the rural planning: the class(es) of land suitability and its improvement viability in a certain management level; and when confronted with the use of the land and its legal ambient restrictions of the land points to the land use conflicts in each plot. All this approach is fundamental in a georeferenced and actualized rural multipurpose technical cadastre (CTMR) became a powerful tool for planning and use adequacy of the land that goes to its sustainability socio economical and ambient of the reformed areas

Spatial disaggregation of multi-component soil map units using legacy data and a tree-based algorithm in southern Brazil

Soil surveys often contain multi-component map units comprising two or more soil classes, whose spatial distribution within the map unit is not represented. Digital Soil Mapping tools supported by information from soil surveys make it possible to predict where these classes are located. The aim of this study was to develop a methodology to increase the detail of conventional soil maps by means of spatial disaggregation of multi-component map units and to predict the spatial location of the derived soil classes. Three digital maps of terrain variables - slope, landforms, and topographic wetness index - were correlated with the soil map and 72 georeferenced profiles from the Porto Alegre soil survey. Explicit rules that expressed regional soil-landscape relationships were formulated based on the resulting combinations. These rules were used to select typical areas of occurrence of each soil class and to train a decision tree model to predict the occurrence of individualized soil classes. Validation of the soil map predictions was conducted by comparison with available soil profiles. The soil map produced showed high agreement (80.5 % accuracy) with the soil classes observed in the soil profiles; Ultisols and Lithic Udorthents were predicted with greater accuracy. The soil variables selected in this study were suitable to represent the soil-landscape relationships, suggesting potential use in future studies. This approach developed a more detailed soil map relevant to current demands for soil information and has potential to be replicated in other areas in which data availability is similar

APLICAÇÃO DE DESCRITORES DE HETEROGENEIDADE AMBIENTAL NA SELEÇÃO DE ÁREAS PARA SISTEMAS DE PARCELAS AMOSTRAIS: UM ESTUDO DE CASO PARA A DETERMINAÇÃO DE HOTSPOTS POTENCIAIS DE BIODIVERSIDADE

Estudos de longo prazo em biodiversidade vêm sendo instituídos em muitos países. No Brasil, destaca-se o Programa de Pesquisa em Biodiversidade (PPBio) e seu método de amostragem para pesquisa de longo prazo (RAPELD). Para definir a localiza ção geográfica dos sistemas de parcelas amostrais (grades ou módulos de pesquisa) deve-se considerar a heterogeneidade ambiental e a infraestrutura de acesso. Neste artigo, foi feita uma caracterização da heterogeneidade ambiental do Parque Nacional de São Joaquim e seu entorno e uma avaliação da sua infraestrutura de acesso para auxiliar na localização dos módulos de pesquisa. Para identificar e selecionar as variáveis que melhor explicaram a heterogeneidade ambiental, foram utilizados dados de sensoriamento remoto e aplicadas técnicas de estatística descritiva e multivariada. A seleção das variáveis foi feita através de uma análise de componentes principais (ACP) e com as variáveis selecionadas foi feita uma análise de agrupamento para gerar o mapa de heterogeneidade ambiental. Entre as 21 variáveis analisadas, as que melhor explicaram a heterogeneidade ambiental foram altitude, índice de rugosidade do terreno, declividade, horas de sol, curvatura e índice de posição topográfica. A área de estudo foi mapeada em cinco classes de heterogeneidade ambiental: vales ou planícies de baixa altitude; cumes e encostas de baixa altitude; vales ou planícies de altitude; escarpas; cumes e encostas de altitude. Foram identificadas quatro áreas potenciais para implantar os módulos de pesquis

Individualização de classes de solos por desagregação de polígonos de mapa fisiográfico

The objective of this work was to disaggregate the polygons of physiographic map units in order to individualize the soil classes in each one, representing them as simple soil map units and generating a more detailed soil map than the original one, making these data more useful for future reference. A physiographic map, on a 1:25,000 scale, of the Tarumãzinho watershed, located in the municipality of Águas Frias, in the state of Santa Catarina, Brazil, was used. For disaggregation, three geomorphometric parameters were applied: slope and landforms, both derived from the digital terrain model; and an elevation map. The boundaries of the physiographic units and the elevation, slope, and landform maps were subjected to cross tabulation to identify the existing combinations between the soil classes of each physiographic unit. Based on these combinations, rules were established to select typical areas of occurrence of each soil type in order to train a decision tree model to predict the occurrence of soil classes. The model was trained using the Weka software and was validated with a set of georeferenced soil profiles. Disaggregation enables the individualization and spatialization of soil classes and is useful in producing detailed soil maps.O objetivo deste trabalho foi desagregar os polígonos de mapas de unidades fisiográficas, de modo a individualizar as classes de solos ocorrentes em cada unidade, para representá-las como unidades de mapeamento simples de solos e gerar um mapa de solos com maior detalhe cartográfico que o mapa original, ampliando a utilidade desses dados em demandas futuras. Foi utilizado um mapa fisiográfico, em escala 1:25.000, da microbacia Córrego Tarumãzinho, localizada no Município de Águas Frias, no Estado de Santa Catarina. Para realizar a desagregação, foram utilizados três parâmetros geomorfométricos: declividade e formas do terreno, ambas derivadas do modelo digital do terreno; e mapa de elevação. Os limites das unidades fisiográficas e os mapas de elevação, declividade e formas do terreno foram submetidos à tabulação cruzada para identificar as combinações existentes entre as classes de solos que compõem cada unidade fisiográfica. A partir dessas combinações, foram elaboradas regras para selecionar áreas de ocorrência típica de cada tipo de solo, para treinar um modelo de árvores de decisão para predição da ocorrência das classes de solos. O treinamento do modelo foi realizado no programa Weka, e a sua validação foi feita com um conjunto de perfis de solos georreferenciados. A desagregação possibilita a individualização e a espacialização das classes de solos e é útil para a produção de mapas de solos detalhados

Chemical attributes related to acidity and cation exchange capacity of soils of Rio Grande do Sul with different degrees of weathering

A acidificação do solo aumenta com o avanço do intemperismo, que afeta também a composição química e mineralógica dos solos, e isso pode resultar em resposta distinta quando esses são submetidos à correção da acidez do solo. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da correção da acidez do solo na capacidade de troca de cátions de solos (CTC) do Rio Grande do Sul com diferentes graus de intemperização. Foram analisadas 14 amostras de sete tipos de solos do Rio Grande do Sul, na condição natural e submetidos à correção da acidez e da fertilidade, sendo eles PVd, PVAd, LVdf, LBaf, SXe, VEo, MEk. Em função das características químicas, a análise de agrupamento separou as amostras em três grupos com características semelhantes. Os solos bem intemperizados apresentaram baixa fertilidade natural e alta saturação por Al. O inverso é observado em solos pouco intemperizados. A correção dos solos aumentou a saturação por bases, a CTC efetiva e a CTCpH7,0 e eliminou praticamente todo Al3+ trocável, mas o efeito da correção da acidez resultou em modificações mais acentuadas nos atributos químicos dos solos fortemente intemperizados com predomínio de argilominerais 1:1. Nos solos com mineralogia 2:1, a contribuição da argila para a CTC do solo foi de 40 a 50% maior que a contribuição da matéria orgânica. A CTC da fração argila variou de 9 cmolc kg-1 para os Latossolos até 48 cmolc kg-1 para o Vertissolo.Soil acidification increases with weathering, which also affects the chemical and mineralogical composition of soils, and this may result in a distinct response when soil is subjected to soil acidity correction. The objective of this work was to evaluate the effect of soil acidity correction on the cation exchange capacity (CEC) of soils of Rio Grande do Sul with different degrees of weathering. Fourteen samples of seven types of soils of Rio Grande do Sul were analyzed, in the natural condition and submitted to the correction of acidity and fertility, being PVd, PVAd, LVdf, LBaf, SXe, VEo, MEk. In function of the chemical characteristics, the cluster analysis separated the samples into three groups with similar characteristics. Well-weathered soils presented low natural fertility and high Al saturation. The inverse is observed in little-weathered soils. Soil correction increased the base saturation, the effective CEC and the pH7,0CEC and eliminated practically all exchangeable Al3+, but the effect of acidity correction resulted in more pronounced changes in the chemical attributes of heavily weathered soils with predominance of 1:1 clay minerals. In the soils with 2:1 mineralogy, the contribution of clay to the soil CEC was 40 to 50% higher than the contribution of organic matter. The CEC of the clay fraction ranged from 9 cmolc kg-1 for the Oxisols to 48 cmolc kg-1 for the Vertisol

Atributos químicos relacionados à acidez e capacidade de troca de cátions de solos do Rio Grande do Sul com diferentes graus de intemperização

A acidificação do solo aumenta com o avanço do intemperismo, que afeta também a composição química e mineralógica dos solos, e isso pode resultar em resposta distinta quando esses são submetidos à correção da acidez do solo. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da correção da acidez do solo na capacidade de troca de cátions de solos (CTC) do Rio Grande do Sul com diferentes graus de intemperização. Foram analisadas 14 amostras de sete tipos de solos do Rio Grande do Sul, na condição natural e submetidos à correção da acidez e da fertilidade, sendo eles PVd, PVAd, LVdf, LBaf, SXe, VEo, MEk. Em função das características químicas, a análise de agrupamento separou as amostras em três grupos com características semelhantes. Os solos bem intemperizados apresentaram baixa fertilidade natural e alta saturação por Al. O inverso é observado em solos pouco intemperizados. A correção dos solos aumentou a saturação por bases, a CTC efetiva e a CTCpH7,0 e eliminou praticamente todo Al3+ trocável, mas o efeito da correção da acidez resultou em modificações mais acentuadas nos atributos químicos dos solos fortemente intemperizados com predomínio de argilominerais 1:1. Nos solos com mineralogia 2:1, a contribuição da argila para a CTC do solo foi de 40 a 50% maior que a contribuição da matéria orgânica. A CTC da fração argila variou de 9 cmolc kg-1 para os Latossolos até 48 cmolc kg-1 para o Vertissolo

Avanços na observação e no conhecimento do solo via o sensoriamento próximo

Agriculture employs increasingly innovative techniques in search of optimize inputs, maximize profitability, and reduce environmental impact. An example of this is the emergence of Agriculture 4.0, in which sensors collect information through Proximal Soil Sensing. These methods, called photon-based methods, employ different electromagnetic radiation wavelengths to measure soil attributes and properties in situ or ex situ. National and international research institutions have produced knowledge and contributed to the training of professionals able to apply these new approaches in soil science. In this context, this review aimed to produce a synthesis of the main proximal soil sensing techniques and made it accessible to students, technicians, and researchers.A agricultura emprega técnicas cada vez mais inovadoras na busca por otimizar insumos, maximizar a lucratividade e diminuir o impacto ambiental. Exemplo disso é o despontar da agricultura 4.0, na qual sensores coletem informações através do Sensoriamento Proximal do Solo. Esses métodos, chamados photon-based methods, empregam distintos comprimentos de onda da radiação eletromagnética para mensurar atributos e propriedades do solo in-situ ou ex-situ. Instituições nacionais de pesquisa têm produzido conhecimento relevante e contribuído para a formação de profissionais aptos a aplicar essas novas abordagens em ciência do solo. Nesse contexto, esta revisão bibliográfica teve como objetivo verter as principais técnicas de sensoriamento proximal em uma síntese acessível para estudantes, técnicos e pesquisadores

Soil spectroscopy for textural analysis of legacy soils samples of Santa Catarina State

As demandas globais por informação de solos e para a construção de grandes bases de dados têm impulsionado a aplicação de abordagens quantitativas para a estimativa dos atributos do solo. Nesse contexto, a espectroscopia de reflectância (ER) surge como uma técnica rápida, não destrutiva, acurada e de melhor relação custo-benefício que as técnicas de análise convencionais. Entretanto, no Estado de Santa Catarina, os estudos de solos em que a ER foi aplicada são pouco abrangentes. Nessa pesquisa, a ER na região do VIS-NIRSWIR foi empregada para a predição do conteúdo de areia e argila a partir de um conjunto de amostras de solos pré-existentes coletadas em áreas de lavoura, abrangendo cerca de 90% dos municípios catarinenses. No capítulo 1 foi realizada uma revisão de literatura sobre a produção científica da ER no âmbito da ciência do solo, destacando as pesquisas nas regiões do VIS-NIRSWIR e MIR. A abordagem espectroscópica foi aplicada e avaliada em dois estudos distintos: (i) na comparação do desempenho de 5 modelos estatísticos multivariados e de 6 técnicas de pré-processamento dos espectros na predição dos teores de areia e argila do solo (Capítulo 2) e, (ii) na avaliação do uso dos teores de argila preditos para a alocação das amostras de solos em classes texturais distintas para fins de enquadramento nos programas de seguro agrícola (Capítulo 3). Os resultados alcançados confirmaram o grande potencial da ER associada as técnicas quimiométricas na predição da textura do solo usando um conjunto legado de amostras de solos. Os modelos de predição do conteúdo de argila foram mais precisos que os modelos de predição do conteúdo de areia. Em geral, as técnicas de pré-processamento por correção da dispersão apresentaram melhor desempenho que as técnicas com aplicação de derivadas. Os espectros não pré-processados apresentaram bons resultados, principalmente na predição do conteúdo de areia do solo. Entre os modelos avaliados, o Cubist apresentou o melhor desempenho na predição do conteúdo de areia (Cubist>RF>SVM>PLS>GPR) e argila (Cubist>SVM>GPR>RF>PLS). A ER mostrou-se útil na alocação das classes texturais indicando o grande potencial da técnica para uso nos laboratórios de rotina. Além disso, este estudo contribui para avançar na caracterização do comportamento espectral dos solos de Santa Catarina.Global demands for soil information and for the development of large databases has led to the application of the quantitative approaches for estimating soil attributes. In this context, soil spectroscopy appears as a fast, non-destructive, accurate and cost-effective technique to predict soil attributes. However, in the Santa Catarina State (SC), Brazil, soil studies in which soil spectroscopy was applied are not wide coverage limited to local scale.. In this research, VIS-NIRSWIR reflectance spectroscopy was used to predict sand and clay contents from a set of legacy soils samples collected in farming areas, covering approximately 90% of the municipalities of SC. The spectroscopic approach was evaluated in two different studies: (i) to compare the performance of six preprocessing techniques and five multivariate methods in the prediction of sand and clay content (Chapter 2) and (ii) to use the predicted clay content values to classify soil into textural classes for agricultural insurance programs (Chapter 3). In addition, it was carried out a review of soil spectroscopy in the VIS-NIR-SWIR and MIR region based on scientific literature in soil science (Chapter 1). The results confirmed the potential of soil spectroscopy approach associated to chemometrics methods to predict soil attributes using heterogeneous soil samples. Models for predicting clay content were better than models to predict sand. In general, the scatter-corrective preprocessing techniques performed better than derivatives techniques. RAW spectra presented competitive results, mainly in the prediction of sand content. Among methods applied, the Cubist presented the best performance in the prediction of the two attributes. Reflectance spectroscopy was useful in the allocation of textural classes indicating its great potential for use in routine laboratories. In addition, this study contributes to improve the knowledge of the spectral behavior of the soils of Brazilian soils

Soil spectroscopy for textural analysis of legacy soils samples of Santa Catarina State

As demandas globais por informação de solos e para a construção de grandes bases de dados têm impulsionado a aplicação de abordagens quantitativas para a estimativa dos atributos do solo. Nesse contexto, a espectroscopia de reflectância (ER) surge como uma técnica rápida, não destrutiva, acurada e de melhor relação custo-benefício que as técnicas de análise convencionais. Entretanto, no Estado de Santa Catarina, os estudos de solos em que a ER foi aplicada são pouco abrangentes. Nessa pesquisa, a ER na região do VIS-NIRSWIR foi empregada para a predição do conteúdo de areia e argila a partir de um conjunto de amostras de solos pré-existentes coletadas em áreas de lavoura, abrangendo cerca de 90% dos municípios catarinenses. No capítulo 1 foi realizada uma revisão de literatura sobre a produção científica da ER no âmbito da ciência do solo, destacando as pesquisas nas regiões do VIS-NIRSWIR e MIR. A abordagem espectroscópica foi aplicada e avaliada em dois estudos distintos: (i) na comparação do desempenho de 5 modelos estatísticos multivariados e de 6 técnicas de pré-processamento dos espectros na predição dos teores de areia e argila do solo (Capítulo 2) e, (ii) na avaliação do uso dos teores de argila preditos para a alocação das amostras de solos em classes texturais distintas para fins de enquadramento nos programas de seguro agrícola (Capítulo 3). Os resultados alcançados confirmaram o grande potencial da ER associada as técnicas quimiométricas na predição da textura do solo usando um conjunto legado de amostras de solos. Os modelos de predição do conteúdo de argila foram mais precisos que os modelos de predição do conteúdo de areia. Em geral, as técnicas de pré-processamento por correção da dispersão apresentaram melhor desempenho que as técnicas com aplicação de derivadas. Os espectros não pré-processados apresentaram bons resultados, principalmente na predição do conteúdo de areia do solo. Entre os modelos avaliados, o Cubist apresentou o melhor desempenho na predição do conteúdo de areia (Cubist>RF>SVM>PLS>GPR) e argila (Cubist>SVM>GPR>RF>PLS). A ER mostrou-se útil na alocação das classes texturais indicando o grande potencial da técnica para uso nos laboratórios de rotina. Além disso, este estudo contribui para avançar na caracterização do comportamento espectral dos solos de Santa Catarina.Global demands for soil information and for the development of large databases has led to the application of the quantitative approaches for estimating soil attributes. In this context, soil spectroscopy appears as a fast, non-destructive, accurate and cost-effective technique to predict soil attributes. However, in the Santa Catarina State (SC), Brazil, soil studies in which soil spectroscopy was applied are not wide coverage limited to local scale.. In this research, VIS-NIRSWIR reflectance spectroscopy was used to predict sand and clay contents from a set of legacy soils samples collected in farming areas, covering approximately 90% of the municipalities of SC. The spectroscopic approach was evaluated in two different studies: (i) to compare the performance of six preprocessing techniques and five multivariate methods in the prediction of sand and clay content (Chapter 2) and (ii) to use the predicted clay content values to classify soil into textural classes for agricultural insurance programs (Chapter 3). In addition, it was carried out a review of soil spectroscopy in the VIS-NIR-SWIR and MIR region based on scientific literature in soil science (Chapter 1). The results confirmed the potential of soil spectroscopy approach associated to chemometrics methods to predict soil attributes using heterogeneous soil samples. Models for predicting clay content were better than models to predict sand. In general, the scatter-corrective preprocessing techniques performed better than derivatives techniques. RAW spectra presented competitive results, mainly in the prediction of sand content. Among methods applied, the Cubist presented the best performance in the prediction of the two attributes. Reflectance spectroscopy was useful in the allocation of textural classes indicating its great potential for use in routine laboratories. In addition, this study contributes to improve the knowledge of the spectral behavior of the soils of Brazilian soils