ANÁLISE DO USO DA TERRA INTEGRADO COM PARÂMETROS DE QUALIDADE DE ÁGUA EM MICROBACIAS DO NORDESTE PARAENSE

ANÁLISE DO USO DA TERRA INTEGRADO COM PARÂMETROS DE QUALIDADE DE ÁGUA EM...

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XIX Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos1

Cristiane Formigosa Gadelha da Costa1 ; Ricardo de Oliveira Figueiredo2

; Izabela Penha de

Oliveira Santos3 ; Pedro Gerhard2

; Camila da Silva Pires4

; Daniel Fernandes Rodrigues Barroso4

Fabíola Fernandes Costa5 ; Gabriel Lourenço Brejão4

terra nas microbacias estudadas

RESUMO − O estudo teve como objetivo avaliar a relação do uso da terra com parâmetros físicoquímicos em 96 microbacias, componentes das mesobacias hidrográficas, Timboteua/Buiuna e Peripindeua, no nordeste paraense. Para uma avaliação preliminar dos efeitos do uso da terra e caracterização hidrogeoquímica das microbacias foram feitas medições “in situ” de parâmetros físico-químicos, tais como: Oxigênio dissolvido, pH, condutividade elétrica e temperatura da água. No caso da Área 1 (Timboteua/Buiuna) as classes de uso da terra avaliadas foram: i. Pastagem; i. Agricultura com derruba-e-queima para preparo de área de plantio; i. Agricultura com corte-etrituração para preparo de área de plantio; e iv. SAF (sistema agro-florestal). E na Área 2 (Peripindeua) as classes de uso definiram-se em: i. Pastagem; i. Agricultura (derruba-e-queima), capoeira e pastagem (com lavagem de mandioca nos igarapés); i. Agricultura (derruba-e-queima), capoeira e pastagem (com lavagem de malva nos igarapés); iv. Capoeira e pastagem; v. Agricultura (corte-e-trituração), SAF e mata de igapó. Dessa forma, as mesobacias avaliadas apresentaram histórico de uso diferenciado. Ocorreu interrelação dos parâmetros físico-químicos com o uso da

ABSTRACT− The study aimed to evaluate the relation between land use and several physicochemical parameters in 96 catchments of the watersheds of Timboteua/Buiuna e Peripindeua streams in the Northeastern Pará. For a preliminary evaluation about the effects of land use and a hydrogeochemistry characterization some of the following “in situ” physic-chemical parameters measurements were done: Dissolved oxygen, pH, electric conductivity, and temperature. In the case of Area 1 (Timboteua/Buiuna) the evaluated land use classes were: i. Pasture; i. Slashand-burn Agriculture; i. Chop-and-Mulching Agriculture; iv. SAF (Agroforestry). In the Area 2 (Peripindeua) the land use classes were: i. Pasture; i. Slash-and-burn Agriculture , Secondary Vegetation (“Capoeira”) and Pasture (with cassava washing in streams); i. Slash-and-burn Agriculture , Secondary Vegetation (“Capoeira”) and Pasture (with washing mauve in streams); iv. Secondary Vegetation (“Capoeira”) and Pasture; v. Chop-and-mulching Agriculture, SAF and Floodplain. The evaluated watersheds were distinguished by their land use history. It was observed an interrelation between the physic-chemical parameters and land use in the studied watersheds.

Palavras-chave: Parâmetros físico-químicos, mesobacias, uso da terra.

1 Engª Agrônoma, MSc. do Programa Pós-Graduação em Ciências Florestais, UFRA, Tv. Dr. Enéas Pinheiro, s/n, Belém – PA, fone (0XX91) 3204- 1147. E-mail: cristianeformigosa@yahoo.com.br. 2 Pesquisador – Hidrogeoquímica, Embrapa Meio Ambiente, Rodovia SP 340 - Km 127,5Jaguariúna – SP, fone (0XX19) 31-2771. E- mail:ricfig@cnpma.embrapa.br.;Pesquisador da Embrapa Amazônia oriental, Tv. Dr. Enéas Pinheiro, s/n, Belém–PA. Email: pgerhard@cpatu.embrapa.br 3Acadêmica do Curso de Ciências Ambientais, UEPA, bolsista PIBIC/CNPq, Tv. Dr. Enéas Pinheiro, s/n, Belém – PA, fone (0XX91) 3204-1147. E- mail:bela_santos04@hotmail.com. 4 Mestrandos do programa de pós-graduação de Ciências ambientais UFPA/EMBRAPA/MPEG, Tv. Dr. Enéas Pinheiro, s/n, Belém – PA. 5 Doutoranda do programa de pós-graduação em Química – UFPA, Tv. Dr. Enéas Pinheiro, s/n, Belém – PA, fone (0XX91) 3204-1147.

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A quantidade e a qualidade da água representam parâmetros integradores dos efeitos dos diversos componentes sobre os recursos naturais na bacia hidrográfica (Costa et al., 2010). Análises preliminares das condições da água fluvial de bacias hidrográficas da Amazônia oriental relacionadas com o uso da terra tornam-se importantes para o planejamento da recuperação de áreas que sofreram relevantes alterações ambientais.

Em virtude da extensão geográfica, das variações edafoclimáticas e, sobretudo, do histórico e da forma de ocupação do Estado do Pará, as mudanças antrópicas na sua paisagem não se processam de maneira homogênea no espaço, gerando algumas áreas mais críticas quanto às modificações ambientais. No contexto das transformações ambientais, a parte leste do Estado, localizada no denominado “arco do desflorestamento” da Amazônia, tem sofrido impactos negativos e enfrenta grandes problemas causados pela ocupação desordenada do seu espaço (Mertens et al., 2002; Metzger, 2002; Watrin et al., 2007).

Em busca da sustentabilidade ambiental, as práticas de manejo e uso do solo urbano e rural devem ser analisadas de forma integrada ao ambiente em escala global da paisagem, permitindo o uso da terra sem comprometer a qualidade ambiental (Araujo e Pinese, 2006). Dessa forma, a bacia hidrográfica como unidade integradora é muito usada para investigação em estudos ambientais.

Embora não seja o único agente responsável pela perda da qualidade da água, a agricultura, direta ou indiretamente, quando não são adotadas práticas conservacionistas, contribui para a degradação dos mananciais. As relações entre uso do solo e as águas têm sido demonstradas por vários estudos, e a conversão de áreas florestadas, principalmente para o uso agrícola ou urbano, têm sido associada à diminuição da qualidade dos recursos hídricos (Tucci, 2000; Ometto et al., 2000; Gergel et al., 2002; Snyder et al., 2005). Assim, em grandes extensões territoriais, o conhecimento de parâmetros que relacionem as condições da cobertura vegetal com a qualidade desejável das águas pode embasar instrumentos de planejamento e padrões de uso do solo (Ripa et al., 2006).

Dessa forma, a análise do uso da terra associada à caracterização da hidrogeoquímica fluvial, por meio de medições de parâmetros físico-químicos, pode apontar dentre estes últimos alguns indicadores de impactos antrópicos sobre os recursos hídricos na região amazônica. Adicionalmente estudos nessa área do conhecimento geram novas informações sobre as condições hídricas locais. Visando a obtenção dessas informações em duas mesobacias hidrográficas no nordeste paraense, buscou-se avaliar a relação do uso da terra com alguns parâmetros físico-químicos em 96 microbacias. Seus resultados visaram a seleção de algumas microbacias para realização de

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pesquisas no âmbito do projeto GESTABACIAS, conduzido pela EMBRAPA Amazônia oriental, com a finalidade de apoiar ações voltadas para a gestão ambiental das mesobacias em foco.

MATERIAL E MÉTODOS Área de Estudo

O estudo foi realizado em 96 microbacias da mesorregião do nordeste do Estado do Pará, localizadas na mesobacia dos igarapés contíguos Timboteua e Buiuna e na mesobacia do igarapé Peripindeua, cujas características e localização são apresentadas na Tabela 1 e na Figura 1. Por sua vez, essas mesobacias estudadas se inserem nas bacias hidrográficas do Rio Marapanim (áreas 1) e do Rio Guamá (áreas 2).

Tabela 1 – Detalhes das áreas de estudo, municípios paraenses onde essas estão inseridas, e o uso da terra predominante

Área Identificação e Tamanho das Áreas Município Uso da Terra

Mesobacia dos igarapés contíguos Timboteua e Buiuna (8756,28 ha)

Marapanim e Igarapé-Açu Agricultura Familiar, Pastagem e Vegetação Secundária

2 Mesobacia do Igarapé

Irituia e Mãe do Rio Agricultura Familiar, Pastagem e Vegetação Secundária

Trata-se de mesobacias com histórico de uso diferenciado (Figura 1). A mesobacia dos igarapés Timboteua e Buiuna apresenta predomínio de formação de vegetação secundária em estágios sucessionais diversificados, e possui significativas extensões de terras sob uso agrícola, as quais se caracterizam tanto por pequenas propriedades de base econômica familiar como também por extensas áreas de pastagens degradadas. Assim, as pequenas propriedades (lotes de 25 ha) presentes nessa mesobacia compartilham a área dessa mesobacia com fazendas de médio porte, de base produtiva empresarial, voltadas principalmente para a pecuária extensiva de corte. Já a mesobacia do Igarapé Peripindeua, é ocupada primordialmente por pastagens extensivas, de base produtiva empresarial, e voltadas tanto para a pecuária leiteira como de corte. No entanto, possui também agricultura familiar com pouca expressão econômica, cujos lotes ainda possuem pequenas áreas de matas de igapós e vegetação secundária de porte alto.

As principais classes de solos identificadas na mesobacia dos igarapés contíguos Timboteua e

Buiuna foram: o Gleissolo Háplico Tb alumínico, com textura argilosa/muito argilosa; o Latossolo Amarelo Distrófico típico, com textura média; e o Argissolo Amarelo Distrófico típico, com textura arenosa/ argilosa. Na mesobacia do Igarapé Piripindeua os solos dominantes foram: o Latossolo Amarelo Distrófico típico, com textura média; e o Argissolo Distrófico típico, com textura média/argilosa (Silva et al., 2010).

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De acordo com a classificação de Kôppen, o clima é predominantemente do tipo climático

Ami e do sub-tipo climático Am2 (Kôppen) com temperatura média anual em torno de 26,5 ºC. A amplitude térmica é mínima e o clima é amenizado pela proximidade do oceano, sendo que a variação climática nesta região está associada com a distribuição das chuvas (Martorano et al., 1993; Pachêco e Bastos, 2006; SEPOF-PA, 2009). Assim, as precipitações pluviométricas são relativamente elevadas, com cerca de 2500-3000 m entre os meses de janeiro a junho. Ocorre um período de estiagem característico entre os meses de julho a dezembro, caracterizado por baixas precipitações (inferiores a 60 m) (SUDAM, 1984). A umidade relativa do ar situa-se entre 80- 85% (média anual), associada ao regime de chuvas (Martorano et al., 1993).

A drenagem da região, onde se localiza a mesobacia dos igarapés contíguos Timboteua e

Buiuna, é generalizadamente dendrítica, dada a área de litologia sedimentar que percorre. A principal bacia hidrográfica é a do rio Marapanim, localizado na costa nordeste do Estado do Pará, a leste da desembocadura do rio Amazonas. Por outro lado a mesobacia do Igarapé Peripindeua, insere-se na bacia hidrográfica do Rio Guamá, cuja foz juntamente com a foz do Rio Acará, forma a Baía de Guajará, que se liga à foz do Rio Amazonas.

O termo “mesobacia” aqui adotado segue o proposto por Richey et al. (1997), que classificaram as bacias hidrográficas na Amazônia em três diferentes tamanhos: microbacias (áreas menores que 10 km2); mesobacia (área de aproximadamente 10.0 km2); e a Bacia do Rio Amazonas (com aproximadamente 7 x 106 km2).

Para a obtenção e análise das características ambientais estudadas, as mesobacias foram segmentadas em microbacias com a utilização da ferramenta SWAT2000 (Di Luzio et al., 2002), tendo como base a hidrografia digitalizada de cartas topográficas em escala 1:100.0. Esta segmentação definiu os limites topográficos das mesobacias deste estudo, que foram analisadas como paisagens independentes, de tal forma que estas microbacias apresentassem áreas entre dezenas e poucas centenas de hectares (entre 70-200 hectares) e predomínio de uma classe de uso da terra. Com base na delimitação das microbacias, constituintes das mesobacias estudadas, foram amostradas 6 microbacias na mesobacia dos igarapés Timboteua e Buiuna e 30 microbacias na mesobacia do igarapé Peripindeua, representando diferentes tipos de uso da terra. Procedimentos de Campo

Para a avaliação preliminar dos parâmetros físico-químicos propostos, foram realizadas medidas em águas fluviais, empregando-se métodos baseados em protocolos recomendados pela APHA (1995) e CETESB (1978), da seguinte forma: pH - medição realizada “in situ” através do método potenciométrico, usando-se aparelho digital (eletrodo combinado de vidro e calomelano, com correção de temperatura para 25°C, da marca ORION, modelo 290A plus); Condutividade

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Elétrica (CE) - o método aplicado foi o condutimétrico, com o equipamento VWR® (modelo 2052), a leitura foi feita na unidade de medida (µS); Oxigênio Dissolvido (OD) e Temperatura - foi utilizado o oxímetro YSI® 5, que por meio de uma sonda polarográfica de compensação automática de temperatura. Todas as medidas dos parâmetros físico-químicos medidos (pH, condutividade elétrica, oxigênio dissolvido e temperatura foram realizadasna profundidade de 20-25 cm.

Uso da terra: Foram escolhidos pontos com visível interferência antrópica com predominância de um determinado sistema de produção ou cobertura vegetal. No caso da Área 1 foram escolhidas as seguintes categorias de uso da terra: i. Pastagem; i. Agricultura com derruba-equeima para preparo de área de plantio; i. Agricultura com corte-e-trituração para preparo de área de plantio; e iv. SAF (sistema agro-florestal). Como a Área 2 apresentou outras peculiaridades em relação ao uso da terra praticado, outras categorias de uso foram estabelecidas. Assim, as classes de uso da terra definidas para a Área 2 foram: i. Pastagem; i. Agricultura (derruba-e-queima), capoeira e pastagem (com lavagem de mandioca nos igarapés); i. Agricultura (derruba-e-queima), capoeira e pastagem (com lavagem de malva nos igarapés); iv. Capoeira e pastagem; v. Agricultura (corte-etrituração), SAF e mata de igapó.

Adicionalmente, para controle do estudo e comparação com os resultados, foi executado em laboratório o processo de classificação supervisionada por regiões, com suporte dos programas ArcGIS e SPRING, a partir de imagens TM/Landsat compactadas e georreferenciadas com alta precisão, e da base planialtimétrica digital do IBGE na escala de 1:100.0. Análise estatística

Os dados foram analisados quanto à natureza das distribuições paramétricas (gaussianas) a partir de teste de normalidade de Shapiro-Wilk e Kolmogorov-Smirnov. Após essa análise preliminar dos resultados foi feita a análise descritiva dos dados calculando-se a média, a mediana, o erro padrão, e os valores máximos e mínimos das variáveis monitoradas. Posteriormente, foi feita a análise de correlação utilizando-se o coeficiente de correlação de Spearman (p<0,05; 0,01). As análises estatísticas foram realizadas utilizando-se os programas computacionais SPSS 17.0 e MS Excel para execução de gráficos e gerenciamento do banco de dados em planilhas eletrônicas (em formato xls).

Na Área 1, dentre as 6 microbacias avaliadas, foi identificado um maior número de microbacias na categoria Agricultura de Derruba-e-Queima (Figura 2), que apresentaram os seguintes valores médios: pH = 4,16; OD = 4,28 mg l

Ess predominância da agricultura de derruba (1999), é bastante representativa em Igarapé

Figura 2 −Percentual de bacias representativas em cada categoria de uso da terra na Área 1

De acordo com Ribeiro (2009) a agricultura de derruba apenas na Amazônia, mas em outras regiões dos trópicos úmidos (Indonésia e África, por exemplo), acelera o empobrecimento dos solos, devido ao uso do fogo após curtos p destrói integralmente o material orgânico produzido pela ação fotossintética, fazendo com que, as cinzas derivadas desse processo, fiquem expostas a erosão laminar hídrica e a lixiviação, convergindo esse material para os cursos d químicas da água.

A classificação de uso e cobertura da terra na mesobacia dos igarapés Timboteua e Buiuna, identificou também um grande percentual de área ocupada por vegetação secundária, compreendendo florestas secundárias em vários estágios sucessionais (“capoerias baixas e altas”). Para a classe de Cultura Agrícola a área itinerante observado na região (Figura 3). No caso da agricultur de plantio entra em período de pousio química e biológica.

A -Pastagem C -Agricultura com corte

Recursos Hídricos

Ess predominância da agricultura de derruba-e-queima de base “familiar”, segundo Silva sentativa em Igarapé-Açu e Marapanim.

Percentual de bacias representativas em cada categoria de uso da terra na Área 1 – buiuna

De acordo com Ribeiro (2009) a agricultura de derruba-e-queima amplamente difundida não apenas na Amazônia, mas em outras regiões dos trópicos úmidos (Indonésia e África, por exemplo), acelera o empobrecimento dos solos, devido ao uso do fogo após curtos períodos de pousio. O fogo destrói integralmente o material orgânico produzido pela ação fotossintética, fazendo com que, as cinzas derivadas desse processo, fiquem expostas a erosão laminar hídrica e a lixiviação, convergindo esse material para os cursos d’água e alterando, dessa forma, as características fisico

A classificação de uso e cobertura da terra na mesobacia dos igarapés Timboteua e Buiuna, grande percentual de área ocupada por vegetação secundária, ndendo florestas secundárias em vários estágios sucessionais (“capoerias baixas e altas”).

Para a classe de Cultura Agrícola a área corresponde a 41,41 ha, confirmando o efeito da agricultura itinerante observado na região (Figura 3). No caso da agricultura itinerante, a área após vários ciclos pousio, visando uma possível recuperação de suas qualidades física,

B -Agricultura de derruba-e-queima Agricultura com corte-e-trituraçãoD -SAF

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