Autores

Oliveira, J.G. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ) ; Nowatzki, A. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ) ; Santos, L.J.C. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ)

Resumo

Objetivou-se com esse estudo utilizar-se da integração de atributos topográficos gerados através do modelo digital do terreno (MDT) no mapeamento digital de solos (MDS) da bacia do córrego Jurema. Na sequência, foram selecionados os atributos declividade, índice de posição topográfica (IPT) e índice de profundidade de vale (VD). A partir da discretização dos atributos, os mesmos foram integrados por meio da técnica tabulação cruzada e resultaram 2 grupos, cada um com características de relevo semelhantes. O grupo 1 (cerca de 1 km2) concentra as áreas próximas ao canal de drenagem com declividades preferencialmente baixas, sendo o grupo de ocorrência dos Neossolos Quartzarênicos. O grupo 2 (cerca de 12 km2) congrega as áreas de topo e de média/baixa vertente com declividades médias sendo a área de ocorrência dos Latossolos. Dos atributos topográficos utilizados, os que mais influenciaram nos resultados foram o IPT e o VD.

Palavras chaves

Mapeamento digital de solos; Índice de profundidade de vale; Tabulação cruzada

Introdução

A distribuição do solo na paisagem sempre interessou pesquisadores e foi objeto de estudo dos pedólogos. Desde o inicio do século XX, são estudados fatores que condicionam a formação do solo, sendo eles: relevo, material de origem, atividade biológica, clima e tempo (JENNY, 1941). Para representar a variação dos solos no espaço é utilizado o mapa. Ten Caten (2008) caracteriza o mapa de solos como uma transposição das entidades naturais relacionadas à geografia dos solos (Fatores de formação), sendo este um modelo reduzido da distribuição geográfica dos solos, com simplificações de acordo com os objetivos. Portanto, a variação espacial dos solos é representada por meio de mapas, porém, a elaboração de um mapa de solos de maneira convencional possui um elevado custo, dependendo de muito trabalho de campo e mão de obra qualificada. Partindo desse ponto, o Mapeamento digital de Solos (MDS) surge como uma ferramenta eficaz, que pode auxiliar na elaboração dos mapas tradicionais de solos, diminuindo custos principalmente. (COELHO, 2010) Silveira (2010) ressalta a relação entre o relevo e a distribuição de solos em escala local, e cita que é possível deduzir a distribuição do solo a partir de uma análise digital do relevo. Os estudos de MDS buscam com base em controles de campo fazer inferência a cerca da distribuição espacial dos solos. (BREVIK, 2016; ZERAATPISHEH, 2017; BARUCK, 2016;) O presente estudo foi desenvolvido na região noroeste do Paraná, área de ocorrência das rochas do grupo Caiuá (FERNANDES et al. 2012). Na região a distribuição dos solos está relacionada ao tipo de modelado de relevo, às suas formas, à declividade das vertentes, à circulação interna da água e ao padrão de drenagem. Os Latossolos predominam nas partes mais elevadas do relevo, em especial nos interflúvios e patamares extensos e quase planos. Os Argissolos aparecem nas vertentes de média declividade, e no fundo dos vales e próximos às redes de drenagem os Gleissolos e Neossolos Quartzarênicos. (NAKASHIMA, 1999) No noroeste do estado do Paraná ocorrem muitas erosões, relacionadas principalmente com a fragilidade textural dos solos (WESTPHALEN, 2008). As erosões encontram-se principalmente nas áreas situadas por Argissolos e Neossolos Quartzarênicos, sendo que as erosões em Argissolos estão ligadas a descontinuidade textural e nos Neossolos Quartzarênicos as elevadas porcentagens de areia e baixas de argila. (NAKASHIMA, 1999; GASPARETTO et al, 2001) O recorte do tomados pelo presente estudo de caso são os divisores de água da bacia do Córrego Jurema, localizada no município de Amaporã, no Noroeste Paranaense. Para a seleção da área de estudo foi levado em consideração trabalhos de campo e gabinete que constataram a existência de Neossolos Quartzarênicos nos limites da bacia e também o fato da bacia englobar o Parque Estadual de Amaporã, parque criado pelo Decreto Estadual nº 3280 de 18 de novembro de 2011 (IAP, 2015). A bacia se localiza na área de ocorrência das rochas do grupo Caiuá, com idade mesozoica e origem sedimentar (FERNANDES et al. 2012). Encontra-se situada na unidade morfoescultural do terceiro planalto paranaense, sub- unidade planalto de Paranavaí, caracterizado pela baixa dissecação do relevo e topos aplainados (SANTOS, 2006). A bacia selecionada possui 13 Km2, quanto aos solos existem duas unidades em primeiro nível categórico: os Latossolos e os Argissolos (EMBRAPA, 2008). O objetivo do trabalho foi utilizar atributos topográficos, evidenciando a aplicabilidade do Índice de Profundidade de Vale (Valley Depht.) no mapeamento digital de solos, a partir do estudo de caso na bacia do córrego Jurema.

Material e métodos

Para a realização do trabalho, foram desenvolvidas algumas etapas, as primeiras etapas foram realizadas através de sistemas de informações geográficas (SIG). Foi gerado o Modelo Digital de Terreno (MDT), com célula matricial definida em 20 metros com base na equidistância das curvas de nível. A partir do MDT, extraíram-se os atributos de relevo, Os atributos foram selecionados a partir de analise de relevo local, buscando variáveis que evidenciassem as diferenciações locais e a distribuição geográfica dos solos. Os atributos topográficos utilizados foram: declividade; índice de profundidade de vale (Valley Depht) e índice de posição topográfica. Os atributos foram elaborados utilizando o Software SAGA GIS 2.3.2. O índice Declividade mede a inclinação de cada célula com relação ao plano horizontal. O Índice de posição topográfica (IPT) analisa a relação da elevação de cada pixel em um MDT com a elevação média dos pixels a seu redor (WEISS, 2001). O índice de profundidade de vale (Valley Depht) é calculado como a distância vertical para rede de canais, a qual representa um nível de base. Os mais altos valores representam os fundos do vale, os enquanto os valores mais baixos os cumes das montanhas. O algoritmo utilizado inicia a partir do MDT do qual é extraída a rede de drenagem, a partir da rede de drenagem extraída de forma vetorial, o software converte para formato matricial e interpola um novo arquivo com o nível de base local, o software então subtrai o MDT do nível de base local, e assim obtém o VD (Figura 1). Dos atributos topográficos selecionados para o trabalho, cabe destaque o índice de profundidade de vale (Valley Depht), sobre esse atributo é destacado sua importância em estudos de erosão para identificar a localização das encostas na paisagem (SCHAETZL, 2016). Porem em MDS, não existe muita publicação que mostre seu uso, dessa forma, o presente trabalho busca destacar sua aplicação em mapeamento digital de solos, visto que suas funções podem ser importantes na distinção de classes de solos situados em fundos de vale, como no presente estudo. Os atributos gerados (Figura 2) foram discretizados em classes a partir da analise dos histogramas, buscando que as unidades em cada atributo representem áreas com características geomorfológicas semelhantes. A declividade foi dividida em dois grupos: Grupo 1: 0 a 12% e Grupo 2: > 12%. Índice de posição topográfica: Grupo 1: < - 0,5 e Grupo 2: > - 0,5. E Índice de profundidade de vale: Grupo 1: 0 a 45; Grupo 2: 54 a 67 e Grupo 3: > 67. A partir da discretização os atributos foram integrados por meio da técnica de tabulação cruzada, essa etapa consistiu na sobreposição das classes dos atributos topográficos na forma de matrizes, através de operações de cálculo dentro de um ambiente SIG. Para que os atributos pudessem ser associados, a eles foram atribuídos valores, empregando para cada índice uma casa decimal, sendo os valores de IPT reclassificados usando a casa da centena (100 e 200), os valores de declividade a casa da dezena (10 e 20) e os valores de VD a casa da unidade (1;2 e 3). A execução dessa etapa foi realizada no Software ArcGis 10.3 pelo meio da ferramenta de calculadora matricial raster calculator. Os resultados gerados foram passados por generalizações cartográficas, adequando-os a escala de entrada das bases: (1.50.000). Esse processo foi baseado no principio da Área mínima mapeável (OLIVEIRA, 2007) consistindo na remoção de ruídos menores que determinada área. O procedimento foi feito utilizando o software ArcGis 10.3 com as ferramentes Region Group; Set Null e Nibble

Resultado e discussão

A partir da soma dos atributos topográficos, foi determinado o mapa de unidades preditivas de solo (Figura 3). As unidades geradas a partir da tabulação cruzada foram divididas em duas: Grupo 1 e Grupo 2. Cada grupo representa áreas com características de relevo análogas, onde há a provável ocorrência de uma classe de solo. O grupo 1 com cerca de 1 km2 de extensão, concentra as áreas com VD acima de 54 declividades preferencialmente baixas e valores negativos de IPT. Segundo as amostragens de campo, nesse grupo ocorrem os Neossolos Quartzarênicos. O grupo 2 (cerca de 12 Km2) congrega as áreas de topo e de média/baixa vertente com declividades elevadas. Em trabalhos pretéritos realizados para a região com as técnicas de MDS (OLIVEIRA et al 2015; 2016; NOWATZKI et al 2016), essas porções das vertentes foram divididas em 2 grupos, um grupo caracterizado pela presença de topos planos e o outro com rupturas de declive, posições de vertente onde se verificou a ocorrência dos Latossolos e dos Argissolos, respectivamente. Porém, no recorte utilizado para o presente estudo, não ocorrem os Argissolos, logo, essa unidade foi englobada na unidade dos Latossolos. Os resultados obtidos destacam a aplicabilidade do atributo VD em solos de ocorrência restrita as proximidades do canal fluvial (Figura 4). O grupo 1 segue o curso inferior do córrego Jurema na bacia. Dos 14 pontos de controle, 13 obtiveram correlação positiva com o grupo obtido através do mapeamento preditivo. Com base na análise longitudinal da área (Figura 4), constatou – se que o grupo 1, área de ocorrência dos Neossolos Quartzarênicos, restringiu-se apenas as áreas inferiores a 370m de altitude na porção superior do Córrego Jurema, como as exemplificadas no perfil 2, (Figura 4). A margem noroeste do córrego Jurema, nas vertentes como a do perfil 1, a distribuição do Grupo 1 é mais curta. E por fim no curso médio/inferior como no perfil 3, o grupo ficou restrito a pequenas rupturas de declividade nas vertentes, limitando essa unidade as terços inferiores das vertentes com proximidade do curso d’água.

Extração do VD


Atributos de relevo. a) Declividade; b) Índice de posição topográfica; c) Índice de Profundidade de vale.


Mapa preditivo de solos da Bacia do Córrego Jurema


Bloco Diagrama e Perfis longitudinais da bacia

Considerações Finais

Os resultados foram condizentes com os trabalhos realizados anteriormente. Dos atributos topográficos utilizados, os que mais influenciaram nos resultados foram o IPT e o VD. Sendo que das unidades preditivas de solo, na bacia do Córrego Jurema houve predominância do grupo 2 enquanto o grupo 1 ficou restrito a menos de 10% da bacia. Esses resultados foram comprovados com as observações de campo, visto que o grupo 1, de ocorrência dos Neossolos Quartzarênicos, ocupa uma porção restrita da área, enquanto o grupo 2, dos Latossolos, ocupa quase a maior parte da bacia. O atributo VD, se mostrou de aplicação satisfatória para a bacia, proporcionando segmentar a área nas porções de maior ou menor distância medida verticalmente a partir do canal de drenagem. Em comparação com resultados recentes de MDS para a mesma região (OLIVEIRA et al 2015; 2016; NOWATZKI et al 2016), os Latossolos possuem uma representatividade maior. Quanto aos demais grupos, os Argissolos nos trabalhos anteriores e os Neossolos no presente estudo, sua expressividade varia conforme as formas de relevo de cada bacia estudada.

Agradecimentos

Referências

BARUCK, J., NESTROY, O., SARTORI, G., BAIZE, D., TRAIDL, R., VRŠČAJ, B., GEITNER, C. (2016). Soil classification and mapping in the Alps: The current state and future challenges. Geoderma, 264, 312-331.


BREVIK, E. C., CALZOLARI, C., MILLER, B. A., PEREIRA, P., KABALA, C., BAUMGARTEN, A., & JORDÁN, A. (2016). Soil mapping, classification, and pedologic modeling: History and future directions. Geoderma, 264, 256-274.


CATEN, A. T. Aplicação de componentes principais e regressões logísticas múltiplas em sistema de informações geográficas para a predição e o mapeamento digital de solos. 2008. 130 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Programa de Pós-graduação em Ciência do Solo, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2008.


COELHO, F.F. Comparação de métodos de mapeamento digital de solos através de variáveis geomorfométricas e sistemas de informações geográficas. 2010. 95 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Programa de Pós-graduação em Sensoriamento Remoto, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2010.


EMBRAPA (Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária). Sistema Brasileiro de Classificação de Solos. Centro Nacional de Pesquisa de Solos. 2. Ed. Rio de Janeiro: Embrapa Solos, 2006.


FERNANDES, L. A.; COUTO, E. V.; SANTOS, L. J. C. Três Morrinhos, Terra Rica, PR. Arenitos silicificados de dunas do Deserto Caiuá testemunham nível de superfície de aplainamento K-T. Sítios Geológicos e Paleontológicos do Brasil – SIGEP, 2012.


GASPARETTO, N.V.L; NÓBREGA, M. T.; CARVALHO, A. A reorganização da cobertura pedológica no noroeste do Paraná e as suas relações com o Arenito Caiuá. Encuentro de geografos de America Latina, v. 8, n. 2001, p. 164-169, 2001.


IAPAR (Instituto Agronômico do Estado do Paraná) . Cartas climáticas do Estado do Paraná. 1994. Londrina, IAPAR, 1994. 49 p. ilust. (IAPAR, Documento, 18).

JENNY, H. Factors of soil formation. New York, NY: McGraw-Hill Book Company, 1941.


LEPSCH, I.F. Formação e Conservação de Solos. 2. ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2011. 215 p


NAKASHIMA, P. Cartografia dos Sistemas Pedológicos do Noroeste do Paraná: distribuição e subsídios para o controle da erosão. São Paulo. Tese de doutorado. FFLCH, USP, 1999.


MANGUEIRA, C.G. Processos erosivos no noroeste do paraná: mapeamento e análise da distribuição. 2014. 35 f. TCC (Graduação) - Curso de Geografia, Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2014.


MANGUEIRA, C. G. Proposta de Classificação do Nível de Criticidade dos Processos Erosivos da Região Noroeste do Paraná (Dissertação Mestrado), Programa de Pós-Graduação em Geografia, Universidade Federal do Paraná, 2017.


NOWATZKI, A. ; OLIVEIRA, J. G. ; SANTOS, L. J. C. . Aplicação do Índice de Posição Topográfica na predição dos solos da sub-bacia do rio Capricórnio (Noroeste do Paraná). In: XI Simpósio Nacional de Geomorfologia, 2016, Maringá. Anais do XI Simpósio Nacional de Geomorfologia, 2016.

OLIVEIRA, V.A. Manual técnico de pedologia. Rio de Janeiro: IBGE, 2007.


OLIVEIRA, J. G.; NOWATZKI, A. ; SANTOS, L. J. C. . Utilização de atributos topográficos no mapeamento preditivo de solos de uma sub-bacia do rio do Corvo - noroeste do estado do Paraná. Revista Equador, v. 4, p. 372, 2015.


OLIVEIRA, J. G.; NOWATZKI, A. ; SANTOS, L. J. C. . Mapeamento Preliminar de Unidades Geomórficas de Sub-Bacias Hidrográficas na região noroeste do Paraná. In: XI Simpósio Nacional de Geomorfologia, 2016, Maringá. Anais do XI Simpósio Nacional de Geomorfologia, 2016.


SANTOS, L.J.C. et al. Mapeamento geomorfológico do Estado do Paraná. Revista Brasileira de Geomorfologia, ano, v. 7, p. 3-12, 2006.


SANTOS, L.J.C; DE PAULA, E.V; GROCHOCKI, M.A.F. Mapeamento geomorfológico como subsídio à identificação e à estimativa dos solos na área de drenagem da baía de Antonina (PR). Revista Brasileira de Geomorfologia, v. 10, n. 2, 2009.


SCHAETZL, Randall. Geopedology. An Integration of Geomorphology and Pedology for Soil and Landscape Studies. Soil Science Society of America Journal, v. 80, n. 4, p. 1120-1120, 2016.


SILVEIRA, C. T. Análise digital do relevo na predição de unidades preliminares de mapeamento de solos: integração de atributos topográficos em Sistemas de Informações Geográficas e Redes Neurais Artificiais. Doutorado em Geografia) Universidade Federal do Paraná, 2010.


SUCEAM –Superintendência do Controle da Erosão e Saneamento Ambiental. Caracterização do meio físico: subsídios para o planejamento urbano e periurbano. Curitiba, 1994. 23p.


WESTPHALEN, L.A. Avaliação e Hierarquização da Erodibilidade dos Solos do Noroeste do Estado do Paraná: Subsídios ao planejamento ambiental. Paraná. Dissertação de Mestrado, UFPR, 2008.


ZERAATPISHEH, M., AYOUBI, S., JAFARI, A., & FINKE, P. (2017). Comparing the efficiency of digital and conventional soil mapping to predict soil types in a semi-arid region in Iran. Geomorphology, 285, 186-204.