Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária
Embrapa Meio Ambiente
Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento

PLANEJAMENTO AMBIENTAL DO ESPAÇO RURAL COM ÊNFASE PARA MICROBACIAS HIDROGRÁFICAS

Manejo de Recursos Hídricos, Ferramentas Computacionais e Educação Ambiental

Marco Antonio Ferreira Gomes

Maria Conceição Peres Young Pessoa

Editores Técnicos

2aedição

Embrapa
Brasília, DF
2012

Embrapa Meio Ambiente

Rodovia SP 340, Km 127,5 Caixa Postal 69

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Unidade responsável pelo conteúdo

Embrapa Meio Ambiente

Capa: Marco Antonio Ferreira Gomes, Maria Conceição Peres Young Pessoa

Fotos da capa: Principal: Marco Antonio Ferreira Gomes; Da esquerda para a direita: Eliana de Souza Lima, Marco Antonio Ferreira Gomes e Arlete Fantuzzi Gomes

Unidade responsável pela edição (e-book)

Embrapa Informação Tecnológica

Coordenação editorial: Fernando do Amaral Pereira, Lucilene Maria de Andrade, Nilda Maria de Cunha Sette

Supervisão editorial: Wyviane Carlos Lima Vidal

Normalização bibliográfica: Márcia Maria Pereira de Souza

Revisão de texto: Francisco C. Martins (capítulos 9, 10, 11 e 13), Rafael de Sá Cavalcanti (capítulos 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 12)

Suporte editorial: Aline Pereira de Oliveira

Conversão e editoração do e-book: WOC Tecnologia da Informação Ltda

Tratamento editorial do e-book: Leandro de Sousa Fazio, Alexandre Abrantes Cotta de Mello

Tratamento das ilustrações: Anapaula Rosário Lopes

1ª edição

1ª impressão (2010): 1.000 exemplares

2ª edição

E-book (2012)

Todos os direitos reservados

Para uso exclusivo de EMBRAPA MEIO AMBIENTE. A reprodução não autorizada desta publicação, no todo ou em parte, constitui violação dos direitos autorais (Lei nº 9.610).

Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)

Embrapa Informação Tecnológica

Planejamento ambiental do espaço rural com ênfase para microbacias hidrográficas : manejo de recursos hídricos, ferramentas computacionais e educação ambiental / Marco Antonio Ferreira Gomes, Maria Conceição Peres Young Pessoa, editores técnicos. – 2. ed. – Brasília, DF : Embrapa, 2012.

il.

E-book no formato ePub.

Editado originalmente como livro impresso.

ISBN 978-85-7035-050-3

1. Educação ambiental. 2. Meio ambiente. 3. Reciclagem. 4. Impacto ambiental. 5. Qualidade da água. 6. Desenvolvimento sustentável. I. Gomes, Marco Antonio Ferreira. II. Pessoa, Maria Conceição Peres Young. III. Embrapa Meio Ambiente.

CDD 372.357

© Embrapa 2012

APRESENTAÇÃO

Com marco histórico na Eco 92, realizada no Rio de Janeiro, verifica-se em escala mundial uma crescente preocupação da sociedade quanto à capacidade de suporte dos recursos naturais em atender às demandas crescentes dos níveis de produção e de consumo decorrentes da inserção nos diversos mercados de bens e serviços de milhões de habitantes, por força dos ganhos de produtividade decorrentes da terceira revolução científica e tecnológica e da melhoria da distribuição de renda em muitos países emergentes, entre outras demandas.

Essas preocupações têm resultado em diversas ações de pesquisa e desenvolvimento relacionadas ao planejamento e à gestão ambiental na agropecuária brasileira em resposta ao grande desafio: produzir mais degradando menos e a custos competitivos. Nessas ações, o ponto mais importante para a determinação das estratégias de gestão reside no conhecimento do processo produtivo no ambiente local e no controle de atividades produtivas que ofereçam risco para o meio ambiente.

Assim, o desenvolvimento de ações factíveis de execução local deve se fundamentar no dinamismo e nos potenciais impactos das atividades agropecuárias na disponibilidade, no potencial e na vulnerabilidade dos recursos naturais, nos cenários e tendências futuras de ocupação e nas formas de participação da sociedade. Já a efetividade do planejamento ambiental depende do estabelecimento de uma escala de trabalho que viabilize o reconhecimento e a investigação integrada dos aspectos ambientais (econômicos, ecológicos e sociais), razão pela qual a escala da microbacia hidrográfica vem sendo a mais adotada. Nela, pode-se desenvolver propostas de integração harmoniosa entre o desenvolvimento econômico local e a conservação e proteção do meio ambiente onde o processo de produção se realiza, fornecendo subsídios imprescindíveis à sustentabilidade ambiental da agropecuária brasileira.

Esta obra sobre o planejamento e gestão ambiental com foco em microbacias hidrográficas é o resultado do trabalho integrado de diversos especialistas de Centros de Pesquisa da Embrapa, bem como de outras instituições de pesquisa e fomento do País, sob a coordenação da Embrapa Meio Ambiente. Oferece ao leitor subsídios para o entendimento teórico, os procedimentos, as práticas e as técnicas utilizadas na atividade de planejamento ambiental do espaço rural com ênfase na microbacia.

Celso Vainer Manzatto

Chefe-Geral da Embrapa Meio Ambiente

AUTORES

Aderson Soares de Andrade Júnior

Engenheiro-agrônomo, D.Sc. em Irrigação e Drenagem, pesquisador da Embrapa Meio Norte, Teresina, PI
aderson@cpamn.embrapa.br

Anderson Soares Pereira

Engenheiro-agrônomo, D.Sc. em Irrigação e Drenagem, pesquisador da Embrapa Meio Ambiente, Jaguariúna, SP
anderson@cnpma.embrapa.br

Arlete Fantuzzi Gomes

Bióloga e pedagoga, Especialista em Biologia de Vertebrados e em Educação Ambiental e Sanitária, ex-coordenadora pedagógica do Centro de Educação Municipal Ambiental, Jaguariúna, SP
cemajag@jaguariuna.sp.gov.br

Clarice Maria Leal

Bióloga, Mestranda em Biologia pela Universidade Estadual de Maringá, Maringá, PR
sec-pbc@uem.br

Cláudio Aparecido Spadotto

Engenheiro-agrônomo, Ph.D. em Ciência de Solo e Água, Dr. em Geociências e Meio Ambiente, pesquisador da Embrapa Meio Ambiente, Jaguariúna, SP
spadotto@cnpma.embrapa.br

Eduardo Delgado Assad

Engenheiro-agrícola, Ph.D. em Hidrologia e Matemática, Pós-Doutorado em Agrometeorologia e Sensoriamento Remoto, pesquisador da Embrapa Informática Agropecuária, Campinas, SP
assad@cnptia.embrapa.br

Eduardo Jorge Maklouf Carvalho

Engenheiro-agrônomo, Doutor em Solos e Nutrição de Plantas, pesquisador da Embrapa Amazônia Oriental, Belém, PA
maklouf@cpatu.embrapa.br

Elizabeth Nogueira Fernandes

Engenheira-florestal, D.Sc. em Ciência Florestal, Pós-Doutorada em Economia do Meio Ambiente, pesquisadora da Embrapa Gado de Leite, Juiz de Fora, MG
nogueira@cnpgl.embrapa.br

Ênio Farias de França e Silva

Engenheiro-agrícola, Pós-Doutorado em Conservação de Água e Solo, professor adjunto no Departamento de Tecnologia Rural da Universidade Federal de Pernambuco, Recife, PE
enio.silva@dtr.ufrpe.br

Fábio Monteiro Cruz

Engenheiro-ambiental, mestrando em Ciências Ambientais, Gerente do sistema de informações de recursos hídricos na Secretaria de Meio Ambiente do Estado do Pará, Belém, PA
engfabiocruz@yahoo.com.br

Fernando Frachone Neves

Biólogo e advogado, M.Sc. em Ciências da Engenharia Ambiental, Doutorando em Biologia Comparada, professor colaborador da Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, SP
ffneves@terra.com.br

Hilton Silveira Pinto

Engenheiro-agrônomo, Pós-Doutorado em Instrumentação Meteorológica, pesquisador do CNPq e professor associado da Unicamp, Campinas, SP
hilton@cpa.unicamp.br

Isabel Cristina Sales Fontes Jardim

Química, Doutora em Química Analítica, professora do Instituto de Química da Unicamp, Campinas, SP
icsfj@iqm.unicamp.br

Jurandir Zullo Júnior

Engenheiro-agrícola e matemático aplicado, Dr. em Engenharia Elétrica, pesquisador do Centro de Pesquisas Meteorológicas e Climáticas Aplicadas à Agricultura (Cepagri/Unicamp), Campinas, SP
jurandir@cpa.unicamp.br

Lilianne Maia Lima

Geóloga, Mestre em Hidrogeologia, Geóloga da Secretaria de Meio Ambiente do Pará, Belém, PA
lilianne_maia@yahoo.com.br

Marco Antonio Ferreira Gomes

Geólogo, Doutor em Solos e Nutrição de Plantas (Gênese e Química do Solo), pesquisador da Embrapa Meio Ambiente, Jaguariúna, SP
gomes@cnpma.embrapa.br

Maria Conceição Peres Young Pessoa

Matemática aplicada, Dra. em Engenharia Elétrica (Automação), pesquisadora da Embrapa Meio Ambiente, Jaguariúna, SP
young@cnpma.embrapa.br

Odo Primavesi

Engenheiro-agrônomo, Doutor em Solos e Nutrição de Plantas, pesquisador da Embrapa Pecuária Sudeste, São Carlos, SP
odo@cppse.embrapa.br

Paulo Emílio Pereira de Albuquerque

Engenheiro-agrícola, D.Sc. em Irrigação e Drenagem, pesquisador da Embrapa Milho e Sorgo, Sete Lagoas, MG
emilio@cnpms.embrapa.br

Rachel Gueller Souza

Teóloga e educadora ambiental autônoma, Colombo, PR
gueller_souza@yahoo.com.br

Ricardo de Oliveira Figueiredo

Engenheiro-agrônomo, Doutor em Biociências e Biotecnologia (Ciências Ambientais), pesquisador da Embrapa Amazônia Oriental, Belém, PA
ricardo@cpatu.embrapa.br

Ricardo Tezini Minoti

Biólogo, Dr. em Ciências da Engenharia Ambiental, pesquisador do Departamento de Revitalização de Bacias Hidrográficas da Secretaria de Recursos Hídricos e Ambiente Urbano do Ministério do Meio Ambiente (MMA), Brasília, DF
ricardo.minoti@mma.gov.br

Salassier Bernardo

Engenheiro-agrônomo, Ph.D. em Irrigação e Drenagem, professor titular do Centro de Ciências e Tecnologias Agropecuárias (CCTA) da Universidade Estadual Norte Fluminense (Uenf), Campos dos Goytacazes, RJ
salassie@uenf.br

Sílvio Crestana

Físico, Pós-Doutorado em Ciência do Solo e do Ambiente, pesquisador da Embrapa Instrumentação Agropecuária, São Carlos, SP
crestana@cnpdia.embrapa.br

Sônia Cláudia Nascimento de Queiroz

Química, Doutora em Química, pesquisadora da Embrapa Meio Ambiente, Jaguariúna, SP
sonia@cnpma.embrapa.br

Tarcísio Ewerton Rodrigues in memoriam

Engenheiro-agrônomo, Doutor em Agronomia, pesquisador da Embrapa Amazônia Oriental, Belém, PA

Valéria Sucena Hammes

Engenheira-agrônoma, D.Sc. em Planejamento Ambiental, pesquisadora da Embrapa Meio Ambiente, Jaguariúna, SP
valeria@cnpma.embrapa.br

Vera Lúcia Ferracini

Química, Doutora em Química Orgânica, pesquisadora da Embrapa Meio Ambiente, Jaguariúna, SP
veraf@cnpma.embrapa.br

PREFÁCIO

O ambiente agrícola tem sido alvo de constantes questionamentos sobre os impactos ambientais negativos gerados, principalmente a partir do uso intensivo de agroquímicos e suas consequências ao meio ambiente, sobretudo para os recursos hídricos.

Nesse contexto, a presente publicação procura mostrar ao leitor que existem diversas técnicas e procedimentos que podem contribuir sobremaneira para a prevenção e mesmo redução dos passivos ambientais no ambiente agrícola e adjacências (misto de ambiente rural e urbano).

Assim, esta obra traz uma abordagem de forma sintetizada sobre o assunto, com ênfase para alguns aspectos relacionados ao manejo dos recursos hídricos, uso de ferramentas de computação e adoção de práticas de educação ambiental, necessários aos procedimentos que buscam a sustentabilidade do meio rural, especialmente dentro da visão de planejamento ambiental sustentável do espaço rural.

Para a realização deste trabalho, os editores, bem como a Embrapa Meio Ambiente, contaram com a colaboração de diversos profissionais das mais diferentes formações, evidenciando o caráter multidisciplinar do tema abordado.

Diante do exposto, espera-se que o presente livro atenda às necessidades do leitor, em especial daquele que busca aprofundar seus conhecimentos sobre as relações entre agricultura e meio ambiente.

Marco Antonio Ferreira Gomes
Maria Conceição Peres Young Pessoa

Editores Técnicos

CAPÍTULO 1

PRODUÇÃO AGRÍCOLA E USO DA ÁGUA

Salassier Bernardo

Considerações gerais

Na agricultura irrigada, o fator água deve ser otimizado possibilitando, sem maiores riscos, aumentar a utilização dos demais fatores de produção e, por consequência, obterem-se maiores produtividades com uma melhor combinação dos insumos empregados. Para tanto, o conhecimento das funções de produção ou superfícies de resposta é fundamental para auxiliar nas decisões, uma vez que essas funções possibilitam a determinação das interações entre os diversos fatores que afetam a produtividade, e escolher as soluções mais condizentes com a realidade regional, permitindo assim o manejo racional da irrigação em bases técnicas e econômicas.

Ao manejar, de forma racional, qualquer projeto de irrigação, devem-se considerar os aspectos sociais e ecológicos da região e procurar maximizar a produtividade e a eficiência de uso de água e minimizar os custos, quer de mão de obra, quer de capital, de forma a tornar lucrativa a utilização da irrigação. Ou seja, não se deve fazer irrigação só para dizer que se está fazendo agricultura irrigada, mas sim com o objetivo de aumentar o lucro com o aumento da produtividade, quer em quantidade, quer em qualidade, ou com o objetivo de incorporar à agricultura terras que, sem o uso da irrigação, não seria possível usar em cultivo.

Não obstante a importância da irrigação para o aumento do suprimento de alimentos e fibras para a população, há também a existência de sérios problemas quanto aos impactos ambientais que podem ser ocasionados. Isso acontece porque, sendo a irrigação uma maneira artificial de aplicar água ao solo para suprir a demanda evapotranspirométrica das culturas, esta representa uma introdução tecnológica que modifica o meio ambiente.

Existem muitas evidências no mundo de que grandes áreas, após os benefícios iniciais da irrigação, têm-se tornado impróprias para a agricultura. Apesar de seus imensos benefícios, ela tem criado impactos ambientais adversos ao solo, à disponibilidade e à qualidade da água, à saúde pública, à fauna e à flora, e, em alguns casos, às condições socioeconômicas da população local (BERNARDO, 1998).

Quanto aos aspectos ecológicos, nem a total desconsideração nem as supervalorizações dos impactos ambientais são benéficas ao desenvolvimento sustentado da irrigação. Devemos envidar esforços para a obtenção de dados confiáveis que permitam quantificar, com precisão, a magnitude do impacto ambiental ocasionado pela irrigação, de modo que possam ser considerados na execução e manejo dos projetos. Procedendo assim, teremos um crescimento sustentável da irrigação, evitando que seja baseado exclusivamente em benefícios financeiros de curto prazo, que trazem sérios problemas ao meio ambiente.

Não concordamos com aqueles que preconizam a paralisação do desenvolvimento de novos projetos de irrigação em virtude de possíveis problemas ecológicos, mas também não podemos concordar com os que desconsideram totalmente os impactos ambientais relacionados com esses projetos e se apoiam somente na relação financeira entre beneficio e custo. Ambos os lados analisam exclusivamente uma única face do problema. Acreditamos que, na maioria dos casos, é possível compatibilizar desenvolvimento da irrigação com proteção do meio ambiente.

É de capital importância que se persiga uma maior sustentabilidade no uso dos recursos hídricos e de energia para se obter real crescimento na produtividade agrícola e na oferta permanente de empregos no meio rural. Para tanto, urge um choque de gestão e de regulamentação na prática do manejo da irrigação, notadamente com forte parceria público-privada. Mais do que nunca, precisa-se de gestão inovadora, a fim de melhorar o manejo e a eficiência da irrigação atualmente praticada, associando irrigação e seus efeitos relacionados aos impactos ambientais, uma vez que os projetos de irrigação precisam ter sustentabilidade. Se necessário, definir e impor limites mínimos de eficiência do uso da água para os diferentes métodos de irrigação em uso no País.

Sem dúvida, um dos principais parâmetros de controle do impacto ambiental advindo da irrigação será uma política intensiva de melhoria no manejo da irrigação. Política esta que abrange mais estudos, mais pesquisas e mais ações extensionistas sobre manejo da irrigação, passiva tanto de premiação quanto de fiscalização. Do mesmo modo, de ações repressivas por parte do governo, quando necessárias, pois água de boa qualidade torna-se cada dia mais um bem muito escasso.

As fases de planejamento e dimensionamento do projeto são os momentos adequados para diagnosticar os possíveis impactos ambientais resultantes da irrigação e realizar os ajustes necessários, de modo que os possíveis efeitos adversos, oriundos da implementação do projeto, sejam minimizados.

A irrigação no Brasil infelizmente ainda não está sendo praticada com eficiência. Todavia, com a competição cada vez maior por água, por parte de vários setores da sociedade, aliada aos movimentos ecológicos, conscientizando a população da importância de um meio ambiente mais saudável e menos poluído, haverá, sem dúvida, pressão para que a irrigação seja conduzida com maior eficiência, de modo que cause o mínimo de impacto possível no meio ambiente, notadamente no que se diz respeito à disponibilidade e qualidade da água para as múltiplas atividades.

Desse modo, cada vez mais torna-se de grande importância a conscientização da sociedade sobre a necessidade de se usar de forma racional os recursos hídricos. E que o direito de utilização da água inclui também a responsabilidade de usá-la de forma adequada.

Assim, mais e mais os técnicos que tratam desse assunto deverão ter obrigação de tomar cuidado para que a irrigação no País não seja implementada de forma atabalhoada, e que seus benefícios não sejam ilusórios ou momentâneos, mas sob enfoque de desenvolvimento sustentado, de modo que gere benefícios em curto, médio e longo prazo, sem degradar o solo e o meio ambiente. Precisa-se, também, conscientizar a população de que água é um bem nobre, com disponibilidade cada vez mais limitada e de uso múltiplo.

Padrões de uso da água

A qualidade da água para irrigação muitas vezes é definida em função apenas de sua salinidade. Todavia, o correto é analisá-la em função dos seus efeitos no solo, na cultura, no manejo da irrigação e no usuário da cultura irrigada. Assim, os parâmetros básicos a serem analisados são:

Concentração total de sais.

Proporção relativa de sódios.

Concentração de ferro.

Concentração de elementos tóxicos.

Aspectos sanitários.

Sólidos em suspensão.

Tem-se, entre as propostas de classificação da água para irrigação, dois modelos muito difundidos, ou seja:

Modelo de classificação proposto pelo US Salinity Laboratory Staff – USDA.

Esse modelo baseia-se na condutividade elétrica (CE) como indicadora do perigo de salinização do solo e na Razão de Adsorção de Sódio (RAS) como indicadora do perigo de alcalinização ou sodificação do solo. Consideram-se também os efeitos da concentração de boro e bicarbonato.

Modelo de classificação proposto por Ayers e Westcost.

Esse modelo baseia-se também em quatro áreas-problema:

Salinidade.

Redução da capacidade de infiltração do solo.

Toxicidade.

Diversos.

O Conselho Nacional do Meio Ambiente (Conama) estabeleceu padrões de qualidade para os corpos d’água das diversas classes (água doce) e padrão de lançamento, bem como uma classificação das águas em função dos usos preponderantes (Resolução Conama nº 20 de 18/06/86), explicitados nas Tabelas 1 e 2 (Demetrius David da Silva – Professor Adjunto do Departamento de Engenharia Agrícola da UFV).

Tabela 1. Classificação da água doce em função dos usos preponderantes (Resolução Conama nº 20 de 18/06/86).

Uso

Classes

Especial

1

2

3

4

Abastecimento doméstico

X

X(1)

X(2)

X(2)

Preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas

X

Recreação de contato primário

X

X

Proteção das comunidades aquáticas

X

X

Irrigação

X(3)

X(4)

X(5)

Criação de espécies (aquicultura)

X

X

Dessedentação de animais

X

Navegação

X

Harmonia paisagística

X

Usos menos exigentes

X

(1) Após tratamento simples.

(2) Após tratamento convencional.

(3) Hortaliças e frutas produzidas rentes ao solo.

(4) Hortaliças e plantas frutíferas.

(5) Culturas arbóreas, cerealíferas e forrageiras.

Fonte: Sperling (1995).

Tabela 2. Padrões de qualidade para os corpos d’água das diversas classes (água doce) e padrão de lançamento (Resolução Conama nº 20 de 18/06/86).

Parâmetros

Unidade

Padrão para corpo d’água

Classes

1

2

3

4

Cor

uH

30

75

75

-

Turbidez

UNT(1)

40

100

100

-

Sabor e odor

-

VA

VA

VA

-

Temperatura

°C

-

-

-

-

Materiais flutuantes

-

-

VA

VA

VA

Materiais sedimentáveis

mL L-1

VA

VA

VA

-

Óleos e graxas

-

VA

VA

VA

-(2)

Corantes artificiais

-

VA

VA

VA

-

pH

-

6,0–9,0

6,0–9,0

6,0–9,0

6,0–9,0

Demanda Biológica de Oxigênio (DBO5)

mg L-1

3,0

5,0(3)

5,0(3)

-

Demanda Química de Oxigênio (DQO)

mg L-1

-

-

-

-

Oxigênio Dissolvido (OD)

mg L-1

≥ 6

≥ 5

≥ 5

≥ 2

Sólidos em suspensão

mg L-1

-

-

-

-

Coliformes totais

org./100 mL

1.000

5.000

5.000

-

Coliformes fecais

org./100 mL

200

1.000

1.000

-

VA – Virtualmente ausente.

(1) Unidade Nefelométrica de Turbidez.

(2) Toleram-se efeitos iridiscentes (cores do arco-íris).

(3) Pode ser ultrapassado com estudos de autodepuração.

Fonte: Sperling (1995).

A prática da irrigação

A finalidade básica da irrigação é proporcionar água às culturas de maneira a atender às exigências hídricas durante todo o seu ciclo, possibilitando altas produtividades e produtos de boa qualidade. A quantidade de água necessária às culturas é função da espécie cultivada e da produtividade desejada, do local de cultivo, do estágio de desenvolvimento da cultura, do tipo de solo e da época de plantio (BERNARDO et al., 2006).

Um bom programa de irrigação pode beneficiar uma cultura de muitos modos, a saber:

Aumentando sua produtividade.

Permitindo maior eficiência no uso de fertilizantes.

Permitindo uma programação de cultivo, isto é, a elaboração de uma escala de plantio que possibilite a obtenção de duas ou mais colheitas por área/ano.

Permitindo a introdução de cultivos mais caros.

Minimizando os riscos de investimentos na agricultura, aumentando a demanda de mão de obra, fixando o homem no meio rural, o que minimizará o crescimento de favelas na periferia das cidades, etc.

Mas é de capital importância que se tenha consciência de que a irrigação como prática isolada não propiciará os benefícios desejados, pois precisa ser acompanhada de outras práticas culturais para poder gerar os lucros esperados da exploração agrícola irrigada, tais como variedades produtivas e de bom valor comercial, adubações e tratos culturais apropriados.

Sabe-se que há bons conhecimentos para projetar e construir sistemas de irrigação, que são as partes mais fáceis do projeto. E, sem a menor dúvida, as mais difíceis são a seleção e locação de colonos nos assentamentos, a seleção de produtores empreendedores para os projetos maiores (de modo a evitar os aventureiros) e o estabelecimento da corrente de comercialização, de modo a dar viabilidade e sustentabilidade aos projetos de irrigação.

Nas regiões onde se investiu em irrigação, ocorreu desenvolvimento econômico, desenvolvimento social e, consequentemente, redução de pobreza. Notadamente quando as ações foram integradas, sequenciais e em tempo hábil, permitindo a consolidação da corrente produtiva e a sustentabilidade de mercado para os produtos.

Os resultados, principalmente os indicadores de externabilidade socioeconômicas, não aparecem imediatamente após a implantação dos projetos de irrigação. Geralmente demandam um tempo de maturação de no mínimo 10 a 15 anos, em função de vários fatores, tais como falta de capacidade do pessoal do “entorno” (trabalhadores ligados ao setor de produção agrícola sem experiência com o sistema de irrigação) em vislumbrar oportunidades, necessidade de capital e de mão de obra qualificada, introdução de culturas e de sistemas de produção novos na região, etc.

Além dos impactos socioeconômicos diretos da agricultura irrigada – como o aumento da produtividade e da produção e, consequentemente do lucro do produtor e do número de empregos na região –, existem benefícios socioeconômicos indiretos ou externabilidades socioeconômicas. Mas as externabilidades socioeconômicas somente serão positivas se os projetos de irrigação tiverem sustentabilidade econômica, sustentabilidade social e sustentabilidade ambiental, ou seja, se forem economicamente viáveis, socialmente responsáveis e ambientalmente sustentáveis.

Define-se função de produção como a relação técnica entre um conjunto específico de fatores envolvidos num processo produtivo qualquer e a produtividade física possível de se obter com a tecnologia existente
(SOUZA, 1997).

Para quantificar os benefícios econômicos da irrigação, é necessário saber quantificar o esperado aumento na produtividade em função do aumento da água aplicada. A representação gráfica ou matemática dessa relação é denominada função de produção água-cultura (BERNARDO, 1998).

Estudos agroeconômicos utilizando função de produção são bastante difundidos em alguns países. A utilização dessas funções para determinar os níveis ótimos econômicos dos fatores de produção é o que tem permitido melhorar o desempenho daqueles produtores. No Brasil, ainda são poucos os trabalhos realizados nessa linha de pesquisa, e concentram-se, em sua maioria, na determinação das dosagens mais econômicas de fertilizantes.

Uma função de produção água-cultura típica é quando relacionamos lâmina de água aplicada durante o ciclo da cultura versus produtividade comercial. Outra maneira de expressar funções de produção água-cultura é relacionar lâminas aplicadas por estágios de desenvolvimentos da cultura, ou evapotranspiração, ou tensão ou umidade do solo versus produtividade.

Na Figura 1, tem-se um exemplo clássico de uma função de produção água-cultura onde um menor incremento da lâmina aplicada no início da função de produção resulta em um incremento muito maior na produtividade .

Normalmente as expressões matemáticas das funções de produção água-cultura são do tipo linear, potencial e exponencial. E, em geral, podemos expressá-las da seguinte forma:

Y = f (X1, X2, ..., Xn)

(1)

em que

Y representa a produtividade da cultura

X1, X2, e Xn representam os fatores que afetam essa produtividade.

Figura 1. Exemplo típico de função de produção água-cultura.

Fonte: Bernardo (1998).

Trata-se de uma relação empírica, obtida normalmente por análise de regressão entre as variáveis dependentes (produtividade) e uma ou mais variáveis independentes (dentre elas, a lâmina de água aplicada), conforme o modelo proposto.

Para a função de produção água-cultura, quando se trabalha com lâmina total aplicada, normalmente usa-se um modelo polinomial de segundo grau, da seguinte forma:

Y = a + b.W + c.W2

(2)

em que

Y representa a produtividade, em kg ha-1 ou t ha-1

W representa a lâmina total aplicada, em mm

a, b e c representam os coeficientes de ajuste.

Ou quando se trabalha com evapotranspiração (ET), usa-se, em geral, modelo linear (polinômio do primeiro grau), da seguinte forma:

Y = a + b.ET

(3)

Na obtenção de dados de campo para se ajustar à função de produção deve-se trabalhar com no mínimo seis lâminas distintas, distribuídas uniformemente ao longo do ciclo da cultura, ou distribuídas por fase ou estágio da cultura. Quando se trabalha com lâmina total por ciclo, os dados são mais fáceis de serem obtidos e analisados, mas não possibilitam a otimização da lâmina aplicada por fase ou estágio da cultura. Em contrapartida, quando se trabalha por fase ou estágio da cultura, apesar da maior dificuldade para gerar e analisar os dados, pode-se variar as lâminas por fase em função da maior ou menor sensibilidade ao déficit de água da cultura nos diferentes estágios de seu desenvolvimento, e obter maior eficiência no uso da água.

A maioria dos cultivos anuais ou bianuais é sensível à variação da umidade do solo, de forma diferenciada por espécie, e, em cada espécie, ao longo das fases ou estágios do seu ciclo vegetativo. Existem, assim, fases mais sensíveis ao déficit de umidade do solo, denominadas fases críticas.

O alto custo de implantação dos sistemas de irrigação, aliado à relação direta existente entre o custo de operação da irrigação e a quantidade de água a ser aplicada, conduz cada vez mais à necessidade de se otimizar tanto o uso da água com um bom manejo da irrigação quanto dos demais insumos de produção. Dos fatores complementares da produção agrícola, a água e a adubação são aqueles que limitam os rendimentos com maior intensidade, considerando um bom material genético e um bom controle de pragas e doenças. Desse modo, as aplicações racionais da irrigação e da adubação são fundamentais para o aumento da produtividade e do retorno econômico na agricultura irrigada. Essas aplicações racionais tanto da irrigação quanto da adubação poderão ser conseguidas quando se conhecer as funções de produção das culturas nas diferentes regiões do País.

Os custos dos sistemas de irrigação variam de acordo com os métodos de irrigação utilizados, as culturas irrigadas, a topografia, o tipo de solo e a região. Dados levantados por Soares et al. (2003) sobre custos de implantação de sistemas de irrigação, produtividade e eficiência do uso de água para cana-de-açúcar na Usina Agrovale, em Juazeiro, BA, com área cultivada de aproximadamente 15.000 ha, estão resumidos na Tabela 3.

Tabela 3. Custos de implantação de sistemas de irrigação, produtividade e eficiência do uso de água para cana-de-açúcar na Usina Agrovale, em Juazeiro, BA, em 2002.

Sulco com canal

Sulco com tubo janelado

Pivô central

Sistema linear

Gotejamento

Custo de implantação

(R$ ha-1)(1)

450,00

1.513,00

5.870,00

6.562,00

6.243,00

Produtividade

(t ha-1)

98

98

130

-

116

Eficiência de uso de água

(kg m-³)

4,90

4,90

7,15

-

7,13

(1) Referência do custo em dólar: US$ 1,00 = R$ 2,90.

Fonte: Soares et al. (2003).

Dados que também nos foram disponibilizados pelo Prof. Everardo C. Mantovani, Professor Titular do Departamento de Engenharia Agrícola da UFV, sobre custos de implantação de sistemas de irrigação para o cafeeiro variaram de R$ 1.200,00 a R$ 6.000,00 por hectare, assim distribuídos:

Pivô Central convencional = R$ 3.000,00/ha.

Gotejamento autocompensante, em cultivo adensado = R$ 6.000,00/ha.

Gotejamento convencional, em cultivo adensado = R$ 5.000,00/ha.

Tubo flexível perfurado (tripa) fixo = R$ 2.200,00/ha.

Tubo flexível perfurado (tripa) móvel = R$ 1.200,00/ha.

Além da relevância do cultivo irrigado no aumento da produtividade e da produção e, como consequência, no aumento do lucro do produtor, existem os benefícios socioeconômicos indiretos, tais como o aumento do número de empregos na região, os quais somente serão duradouros se os cultivos irrigados tiverem sustentabilidade econômica, social e ambiental, ou seja, se forem economicamente viáveis, socialmente responsáveis e ambientalmente sadios.

No cultivo irrigado, é de capital importância definir os estágios de desenvolvimento da cultura a fim de otimizar a eficiência de aplicação da irrigação. Assim, pode-se dividir o ciclo da maioria das culturas em 4 ou 5 estágios de desenvolvimento, bem como identificar os estágios mais críticos ao déficit hídrico e os não muito críticos. Também pode-se detectar a existência de estágios que respondem positivamente ao déficit hídrico, como, por exemplo, o período de pré-floração do café, da manga, do limão e o período de maturação da cana-de-açúcar. Na fruticultura, geralmente, um déficit de umidade no solo antes da floração evita o excesso de crescimento vegetativo, induz a formação de gemas florais e antecipa e aumenta a formação de botões florais.

Para o crescimento sustentado do cultivo irrigado no País, tanto o poder público quanto a indústria e os produtores devem estabelecer programas com ações integradas e sequenciais, demandando dos governos Federal, Estadual e Municipal uma política regional de apoio financeiro à pesquisa de irrigação em cultivares de alto potencial produtivo sob condições ótimas de adubação e de fitossanidade.

Produtividade na agricultura irrigada

No Brasil, dispõe-se de poucos trabalhos que visam à obtenção de funções de produção água-cultura das culturas irrigáveis nas diversas regiões.

A seguir, são apresentados alguns resultados de trabalhos direcionados para a obtenção de funções de produção que tiveram a orientação do autor deste capítulo na Universidade Estadual do Norte Fluminense (Uenf).

Trabalho 1 – Realizado em Campos dos Goytacazes, RJ, em 1996, teve como objetivo determinar funções de produção da cana-de-açúcar em relação à lâmina de irrigação (SOUSA, 1997).

Relação entre produtividade de colmos e irrigação

Na Figura 2 tem-se a relação entre produtividade de colmos e lâmina total aplicada. À medida que se aumentou a quantidade de água aplicada (irrigação + precipitação efetiva), houve incrementos positivos de produtividade até atingir um valor máximo. Após esse valor, houve decréscimo de rendimento com o aumento da lâmina total aplicada.

Figura 2. Produtividade da cana-de-açúcar em colmos, em função da lâmina total de água, para a variedade RB72454 (rendimento agrícola).

Fonte: Sousa (1997).

Isso pode ser explicado pelo fato de a água ser um fator limitante à produção. À medida que se aumenta sua disponibilidade, a cultura pode expressar melhor o seu potencial produtivo até um determinado ponto, após o qual a produtividade passa a decrescer, por causa do excesso de água no solo, da baixa aeração na zona radicular e a lixiviação de nutrientes. O incremento de produtividade de colmo foi de 68 t ha-1.

Relação entre produtividade de açúcar e irrigação

Na Figura 3 tem-se a relação entre produtividade de açúcar e lâmina total aplicada. À medida que se aumentou a quantidade de água aplicada, houve incrementos positivos de produtividade até atingir um valor máximo. Após esse valor, houve decréscimo de rendimento com o aumento de lâmina total aplicada.

O rendimento industrial foi obtido multiplicando-se o teor de açúcar medido em cada parcela pela produtividade correspondente. Não foi identificada diferença significativa nos teores de açúcar entre as parcelas em relação à quantidade de água aplicada. O rendimento em açúcar (rendimento industrial) seguiu o mesmo comportamento do rendimento em colmos. O acréscimo em açúcar foi de 10 t ha-1.

Figura 3. Rendimento de açúcar em função da lâmina total de água para a variedade RB72454 (rendimento industrial).

Fonte: Sousa (1997).

Trabalho 2 – Realizado em São Francisco do Itabapoana, RJ, em 1996–1997, teve como objetivo determinar funções de produção da goiabeira em relação à lâmina total de água (SOUSA, 1997).

Na Figura 4 tem-se a relação entre produtividade comercial da goiabeira e lâmina total aplicada. À medida que se aumentou a quantidade de água aplicada, houve incrementos positivos de produtividade até atingir um valor máximo. Após esse valor, houve decréscimo de rendimento com o aumento da lâmina total aplicada.

Figura 4. Estimativa de produtividade comercial da goiabeira, em kg planta-1, em função da lâmina total de água.

Fonte: Sousa (1997).

Trabalho 3 – Realizado em Campos dos Goytacazes, RJ, em 1996–1997, teve como objetivo determinar funções de produção do maracujazeiro em relação à lâmina total de água (MARTINS, 1998).

Na Figura 5 tem-se a relação entre produtividade comercial do maracujazeiro e lâmina total aplicada. À medida que se aumentou a quantidade de água aplicada, houve incrementos positivos de produtividade até atingir um valor máximo. Após esse valor, houve decréscimo de rendimento com o aumento da lâmina total aplicada.

Figura 5. Estimativa da produtividade comercial do maracujazeiro, em t ha-1 em função da lâmina total de água.

Fonte: Martins (1998).

Trabalho 4 – Realizado em Campos dos Goytacazes, RJ, em 1998–2000, teve por objetivo a determinação das funções de produção do mamoeiro papaya em relação à lâmina total de água (ALMEIDA, 2000).

Na Figura 6 tem-se a relação entre produtividade total do mamoeiro papaya e lâmina total aplicada, em 16 meses de cultivo. À medida que se aumentou a quantidade de água aplicada, houve incrementos positivos de produtividade total até atingir um valor máximo. Após esse valor, houve decréscimo de rendimento com o aumento da lâmina total aplicada.

Figura 6. Estimativa da produtividade total do mamoeiro papaya, em t ha-1, em função da lâmina total de água em 16 meses de cultivo (8 meses de colheita).

Fonte: Almeida (2000).

Trabalho 5 – Realizado em Campos dos Goytacazes, RJ, de abril de 2006 a maio de 2007, objetivou a avaliação do efeito das diferentes lâminas de água na produtividade do mamoeiro híbrido Uenf/Caliman 01 na região Norte Fluminense (POSSE et al., 2007a).

Na Figura 7 tem-se a relação entre produtividade de frutos comerciais do mamoeiro híbrido Uenf/Caliman 01 e lâmina total aplicada.

Figura 7. Relação entre a lâmina aplicada e a produtividade de frutos comerciais do mamoeiro híbrido Uenf/Caliman 01 cultivado na região Norte Fluminense, em 13 meses de cultivo e com 4 meses de colheita.

Fonte: Posse et al. (2007a).

À medida que se aumentou a quantidade de água aplicada, houve incrementos positivos de produtividade até atingir um valor máximo.

Nesse caso a produtividade aumentou com a quantidade de água aplicada até a lâmina total de 1.450 mm. Os tratamentos não possibilitaram caracterizar o decréscimo da produção com maiores lâminas aplicadas.

Trabalho 6 – Realizado em Campos dos Goytacazes, RJ, de abril de 2006 a agosto de 2007, teve como objetivo a determinação do coeficiente da cultura (Kc) do mamoeiro híbrido Uenf/Caliman 01, determinando a evapotranspiração da cultura pelo lisímetro de pesagem e a evapotranspiração de referência pelo método de Penman-Monteith FAO (POSSE et al., 2007b).

Na Figura 8 tem-se a variação do coeficiente de cultivo (Kc) até os 450 dias após o transplantio (DAT) do mamoeiro híbrido Uenf/Caliman 01. O Kc médio variou de 0,81 no primeiro período a 1,34 no terceiro, com uma variação linear entre esses limites no segundo período.

Figura 8. Variação do coeficiente de cultivo (Kc) e do diâmetro de copa (DC) em função dos dias após o transplantio (DAT) do mamoeiro híbrido Uenf/Caliman 01, cultivado na região Norte Fluminense.

Fonte: Posse et al. (2007b).

Considerações finais

Conforme já afirmado, na agricultura irrigada o fator água deve ser otimizado para possibilitar maior obtenção de produtividade. Para tanto, de acordo com o que foi demonstrado por meio das Figuras 1 a 8, o conhecimento das funções de produção água-cultura é fundamental para auxiliar nas decisões, visto que essas funções possibilitam determinar o efeito da lâmina total aplicada na obtenção da produtividade; também permitem a escolha de soluções mais condizentes com a realidade regional, por meio do manejo racional da irrigação em bases técnicas, econômicas e ambientais, esta fundamentada principalmente na otimização e uso eficiente da água, obedecendo assim os preceitos básicos de sustentabilidade do ambiente agrícola.

Referências

ALMEIDA, F. T. Resposta do mamoeiro (Carica papaya L.) do grupo solo, a diferentes lâminas de irrigação no Norte Fluminense. 2000. 125 f. Tese (Doutorado em Produção Vegetal) – Universidade Estadual do Norte Fluminense, Campos dos Goytacazes, 2000.

BERNARDO, S. Irrigação e produtividade. In: FARIA, M. A.; SILVA, E. L.; VILELA, L. A. A.; SILVA, A. M. (Ed.). Manejo de irrigação. Lavras: Editora da Universidade Federal de Lavras,1998. p. 117–132.

BERNARDO, S.; SOARES, A. A.; MANTOVANI, E. C. Manual de irrigação. 8. ed. Viçosa: Editora da Universidade Federal de Viçosa, 2006. 625 p.

MARTINS, D. P. Resposta do maracujazeiro amarelo (Passiflora edulis Sins var. flavicarpa) a lâminas de irrigação e doses de nitrogênio e potássio. 1998. 84 f. Tese (Doutorado em Produção Vegetal) – Universidade Estadual do Norte Fluminense, Campos dos Goytacazes, 1998.

POSSE, R. P.; BERNARDO, S.; SOUSA, E. F.; PEREIRA, M. G.; MONNERAT, P. H.; GOTTARDO, R. D.; MARINHO, A. B. Produtividade do mamoeiro híbrido Uenf/Caliman01 sob diferentes lâminas de irrigação cultivados na região norte do Estado do Rio de Janeiro. In: OLIVEIRA, J. G.; VIANA, A. P.; PEREIRA, M. G. REUNIÃO DE PESQUISA DO FRUTIMAMÃO, 3., 2007, Campos dos Goytacazes. Anais... Campos dos Goytacazes: Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro, 2007a. p.169-172.

POSSE, R. P.; BERNARDO, S.; SOUSA, E. F.; PEREIRA, M. G.; MONNERAT, P. H.; GOTTARDO, R. D.; POSSE, S. C. P. Coeficiente da cultura do mamoeiro em lisímetro de pesagem. Vitória: Incaper, 2007b. Trabalho enviado ao Papaya Brasil, Vitória.

SOARES, J. M.; VIEIRA, V. J. S.; JUNIOR WF, G.; FELISMINO FILHO, A. A. A. Agrovale: uma experiência de 25 anos em irrigação da cana-de-açucar na região do Submédio São Francisco. Revista ITÉM, Brasília, DF, n. 60, p. 55-62. 2003.

SOUZA, E. F. Função de produção da cana-de-açúcar e da goiabeira em relação à irrigação. 1997. 119 f. Tese (Doutorado em Produção Vegetal) – Campos dos Goytacazes, Universidade Estadual do Norte Fluminense, 1997.

SPERLING, M. von. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. Belo Horizonte: Editora da Universidade Federal de Minas Gerais. 1995. 240 p.

CAPÍTULO 2

QUALIDADE DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS NO BRASIL E SUAS RELAÇÕES COM AS ATIVIDADES AGRÍCOLAS

Marco Antonio Ferreira Gomes

Cláudio Aparecido Spadotto

Introdução

A partir dos anos 1990, a preocupação com a água subterrânea aumentou de forma considerável no Brasil, algo até então não imaginável pela população, uma vez que o País sempre foi abundante em água superficial, sendo detentor do maior potencial hídrico do planeta. Como o consumo de água superficial tem ocorrido de forma pouco racional, com desperdícios que vão desde o sistema de captação, tratamento e distribuição até aquele praticado pelo próprio consumidor/usuário, os problemas de abastecimento urbano têm crescido de forma preocupante. Nesse cenário, a pesquisa tem atuado na busca de formas e fontes alternativas de abastecimento. Em relação às formas de abastecimento, as atenções têm sido direcionadas para os processos de tratamento e recuperação parcial das águas de esgotos, principalmente visando à reutilização na indústria. Já em relação às fontes alternativas de abastecimento, as atenções têm sido voltadas para a água subterrânea, cuja reserva no Brasil é expressiva e, por isso mesmo, estratégica para a sobrevivência das gerações vindouras. No entanto, a preservação dos mananciais subterrâneos depende, em essência, das práticas/atividades que são adotadas em superfície, uma vez que existem inúmeros sistemas de comunicação entre as águas superficiais e as águas subterrâneas. Dentre esses sistemas, destacam-se as áreas de recarga de aquíferos, locais que favorecem a movimentação mais rápida de produtos poluentes até a zona saturada. Nesse contexto, todas as atividades e, dentre elas, as de origem agrícola, oferecem riscos à qualidade da água subterrânea, principalmente pelo uso de agrotóxicos que, juntamente com muitos de seus metabólitos, fertilizantes nitrogenados – que dão origem ao nitrato –, e ainda metais pesados, podem causar danos à saúde humana. Dessa forma, a identificação de riscos de contaminação da água subterrânea, a partir do tipo de atividade agrícola, constitui-se em ferramenta auxiliar como instrumento de gestão agroambiental, sobretudo para a manutenção da sua qualidade.

Em outros países, particularmente naqueles mais desenvolvidos, as questões sobre riscos de contaminação da água subterrânea por agroquímicos remontam ao início da década de 1970, quando tais produtos passaram a ser usados de forma mais intensiva na agricultura. Hoje, a preocupação tem sido uma constante nesses países, principalmente porque, em muitos deles, existem sérios problemas de contaminação da água subterrânea, tanto por agrotóxicos quanto por nitrato.

O objetivo do presente trabalho é o de mostrar, de uma forma genérica, o cenário atual da qualidade da água subterrânea das principais regiões brasileiras, considerando a influência das atividades agrícolas como fonte potencial de contaminação, principalmente por agrotóxicos e nitrato.

Qualidade da água subterrânea em relação ao padrão de potabilidade

A água subterrânea tem sua composição geoquímica normalmente influenciada pelo material geológico do aquífero, esperando-se, portanto, uma variação na concentração natural de metais e outros compostos entre os diferentes aquíferos.

De um modo geral, os grandes aquíferos, tanto no Brasil quanto em outros países, não têm apresentado problemas de potabilidade em vista da composição de suas rochas portadoras, mas sim em função da presença de produtos de origem antropogênica, relacionados às atividades urbanas, com geração/emissão de efluentes/poluentes de origem doméstica e industrial e atividades agrícolas, com geração/emissão de poluentes a partir dos insumos utilizados.

Muitos trabalhos têm sido realizados visando ao estabelecimento de padrões de qualidade das águas, conforme os diferentes tipos de uso. No Brasil, tem-se adotado, principalmente para o padrão de potabilidade (água Classe 1), considerando a presença de agrotóxicos, as recomendações da Organização Mundial de Saúde (OMS) em combinação com o disposto, inicialmente, na Portaria nº 36 de 19/01/1990 (BRASIL, 1990) e, posteriormente, na Portaria nº 1.469 datada de 29/12/2000 (BRASIL, 2000) do Ministério da Saúde (MS), com a inclusão de mais substâncias químicas, particularmente agrotóxicos, conforme mostram os dados contidos na Tabela 1.

Tabela 1. Limites para padrão de potabilidade de água, considerando algumas moléculas orgânicas de uso agrícola (OMS e MS).

Parâmetro

Unidade
(concentração)

MS
(Port. 36)

OMS
(recomendação)

MS
(Port. 1.469)

Alaclor

μg L-1

-

-

20,00

Aldrin

μg L-1

-

-

0,03

Atrazina

μg L-1

-

-

2,00

Bentazona

μg L-1

-

-

300,00

DDT

μg L-1

1,00

1,00

2,00

Dieldrin

μg L-1

0,03

0,03

0,03

Endossulfan

μg L-1

-

-

20,00

Endrin

μg L-1

0,20

-

0,60

FCH (lindane)

μg L-1

3,00

3,00

2,00

2,4-D

μg L-1

100,00

100,00

30,00

Glifosato

μg L-1

-

-

500,00

Heptacloro

μg L-1

-

-

0,03

Hexaclorobenzeno

μg L-1

-

-

1,00

Lindane

μg L-1

-

-

2,00

Metolacloro

μg L-1

-

-

10,00

Metoxicloro

μg L-1

-

-

20,00

Molinato

μg L-1

-

-

6,00

Pendimetalina

μg L-1

-

-

20,00

Pentaclorofenol

μg L-1

-

-

9,00

Permetrina

μg L-1

-

-

20,00

Propanil

μg L-1

-

-

20,00

Simazina

μg L-1

-

-

2,00

Trifluralina

μg L-1

-

-

20,00

Pesticidas (individual)(1)

μg L-1

-

-

-

Pesticidas (total)(2)

μg L-1

-

-

-

(1) Para a Europa, a Comunidade Econômica Europeia (CEE) recomenda 0,1 mg L-1.

(2) Para a Europa, a CEE recomenda 0,5 mg L-1.

Fonte: Brasil (1990, 2000).

Já a EPA1 (1999) adota os limites – Maximum Contaminant Level Goal (MCLG), o nível máximo do contaminante, considerado para a água potável – para os mesmos agrotóxicos, conforme consta da Tabela 2.

Tabela 2. Limites estabelecidos pela EPA para padrão de potabilidade de água, considerando as moléculas de alguns agrotóxicos.

Agrotóxicos

Unidade

EPA
(MCLG)

Potenciais efeitos na saúde, se ultrapassado o limite(1)

Fontes de
contaminação

Alaclor

μg L-1

0

Anemia e aumento
do risco de câncer

(Herbicida) Escoamento superficial

Culturas anuais (soja, milho)

Atrazina

μg L-1

3

Problemas no sistema cardiovascular e dificuldades
de reprodução

(Herbicida) Escoamento superficial

Utilizada em áreas com cultivo em fileiras (soja, milho, etc.)

Carbofuran

μg L-1

40

Problemas no sistema nervoso e dificuldades de reprodução

(Inseticida) Lixiviação

Utilizado em áreas de arroz e de cultivo de alfafa

Chlordane

μg L-1

0

Aumento do risco de câncer

(Inseticida) Lixiviação em áreas agrícolas

2,4-D

μg L-1

70

Problemas nos rins,
fígado e glândulas

(Herbicida) Escoamento superficial em áreas agrícolas

Dalapon

μg L-1

200

Mau funcionamento dos rins

(Herbicida) Escoamento superficial em autoestradas

1,2-Dibromo-3-chloropropano (DBCP)

μg L-1

0

Dificuldades de reprodução e aumento do risco de câncer

(Inseticida) Escoamento superficial

Utilizado em soja, algodão, abacaxi e em pomares

Dinoseb

μg L-1

7

Dificuldades de reprodução

(Herbicida) Escoamento superficial

Utilizado em áreas de soja

Diquat

μg L-1

20

Favorece a formação de cataratas nos olhos

(Herbicida) Escoamento superficial

Uso em diversos cultivos

Endothall

μg L-1

100

Úlceras e problemas intestinais

(Herbicida) Escoamento superficial

Uso em diversos cultivos

Endrin

μg L-1

2

Efeitos sobre o sistema nervoso

(Inseticida) Escoamento superficial

Atualmente é proibido

Glifosato

μg L-1

700

Problemas nos rins e
dificuldades de reprodução

(Herbicida)

Escoamento

superficial

Utilizado em áreas de soja

Heptacloro

μg L-1

0

Prejudicial ao fígado;
aumento do risco de câncer

(Inseticida) Escoamento superficial

Atualmente é proibido

Lindane

μg L-1

2

Problemas com rins e fígado

(Inseticida)

Escoamento/lixiviação

Áreas de pastagens e jardins

Metoxicloro

μg L-1

40

Dificuldades de reprodução

(Inseticida)

Escoamento superficial

Utilizado em frutas em geral

Oxamil

μg L-1

200

Pouco efeito sobre
o sistema nervoso

(Inseticida)

Escoamento

superficial

Aplicado em maçã, batata e tomate

Picloran

μg L-1

500

Problemas no fígado

(Herbicida)

Escoamento
superficial

Simazina

μg L-1

4

Problemas no sangue

(Herbicida)

Escoamento
superficial

Toxafeno

μg L-1

0

Problemas no fígado, rins, glândula tireoide e risco de câncer

(Inseticida)

Escoamento

superficial

Aplicado em algodão; atualmente é proibido

2,4,5-TP (Silvex)

μg L-1

50

Problemas no fígado

(Herbicida)

Resíduos em solo

1 Environmental Protection Agency, a Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos.

(1) Limite de tolerância ultrapassado, seguido de ingestão por período prolongado.

Fonte: EPA (1999).

Qualidade da água subterrânea no Brasil e influência das fontes difusas de contaminação

Região Sudeste

Existem informações limitadas sobre a presença de agrotóxicos nas águas subterrâneas (aquíferos) da região Centro-Sul/Sudeste. Os relatos mais antigos referem-se aos compostos organoclorados, facilmente detectáveis em função da meia-vida (t½) longa e da baixa degradabilidade aliada à simplicidade (moléculas menos complexas) de sua composição química. Assim, os produtos hoje encontrados (BHC, DDT e Aldrin), tanto no solo quanto na água subterrânea, são resultantes das aplicações sucessivas na cafeicultura durante as décadas de 1950, 1960 e 1970. Os estados de São Paulo, Minas Gerais e Paraná são os que mais apresentam casos de ocorrência de organoclorados, justamente pela tradição, em um determinado período, no passado, do cultivo de café.

Em épocas mais recentes, com a proibição dos organoclorados, passaram a ser usados os organofosforados, de t½ mais curta e composição química mais complexa, características estas que tornaram mais difícil a detecção dos mesmos no ambiente. As diferentes combinações de fórmulas contribuíram então para o surgimento de dezenas de princípios ativos, classificados em herbicidas, inseticidas e fungicidas/acaricidas, conforme o tipo de alvo a se combater.

Na água subterrânea, principalmente em aquíferos, conhece-se mais sobre a ocorrência de compostos organoclorados no Estado de São Paulo, principalmente a partir de estudos na região de Ribeirão Preto. Nesse município, um estudo sobre a ocorrência de algumas moléculas de herbicidas, seguido da avaliação de risco em uma microbacia de uso intensivo com cana-de-açúcar, mostrou que alguns deles podem comprometer a qualidade da água subterrânea, principalmente por apresentarem elevado potencial de lixiviação (EMBRAPA, 1998; MATALLO et al., 2003). Na verdade, produtos com essas características têm surgido em concentrações mais elevadas do que os demais produtos analisados e com valores um pouco acima da metade do nível crítico para padrão de potabilidade, se considerado o limite estabelecido pela Comunidade Econômica Europeia (CEE), conforme Altenburger (1993). Certamente, esse deve ser o cenário para as demais regiões, onde predomina a monocultura, uma vez que essa prática exige alta entrada de insumos, principalmente agrotóxicos. No caso de Ribeirão Preto, o cenário torna-se mais delicado em razão de o uso intensivo de agrotóxicos ocorrer em áreas de recarga direta do aquífero Guarani, expondo-as ao risco de contaminação (EMBRAPA, 1999a; PESSOA et al., 2003).

Filizola et al. (2002), ao avaliarem o uso de agrotóxicos na região de Guaíra, SP, concluíram que praticamente todos eles não oferecem riscos para a água subterrânea, uma vez que os solos são bastante profundos e com grande capacidade de retenção. Porém, isso não invalida a necessidade de estudos mais longos e detalhados na região.

Com o nitrato (NO-3) não é diferente, principalmente nas culturas que exigem altas doses de nitrogênio. Uma vez no solo, o nitrogênio combina-se com o oxigênio e forma nitrato, principalmente em meio ácido (pH < 5).

Na região de Lençóis Paulista, SP, por exemplo, foram detectadas concentrações acima de 60 mg L-1 de NO-3 na solução do solo em decorrência de sucessivas aplicações de vinhaça. Essa situação pode favorecer o aumento, quando se atinge o nível crítico, desse composto na água subterrânea da região (CRUZ et al., 1991). Já em Ribeirão Preto, SP, em cultivo intensivo de cana-de-açúcar, os valores de NO-3 encontrados para a água subterrânea não atingiram o nível crítico (10 mg L-1), mas chegaram a 50% desse valor.

Um estudo mais detalhado em vários poços profundos do Estado de São Paulo no período compreendido entre 1992 e 1997 mostrou a situação do nitrato, embora não tenha sido possível avaliar se sua origem está diretamente relacionada às atividades urbanas ou às rurais ou a ambas, conforme a Tabela 3 (CETESB, 1997).

Tabela 3. Poços tubulares profundos com indícios de contaminação para nitrato no período de 1992–1997.

Município

Regional

Aquífero

Profundidade (m)

Proprietário

Período da análise

Amplitude da variação
(mg L-1)

(1) Daee – Departamento de Águas e Energia Elétrica.

ANCA – Sistema aquífero Anastácia-Cauá; BOPI – Sistema aquífero Botucatu-Pirambóia; AD – Sistema aquífero Adamantina; ADAN – Sistema aquífero Adamantina-Anastácio; AN – Sistema aquífero Anastácio.

Fonte: Cetesb (1997).

Andradina

Araçatuba

ANCA

105,0

Daee(1)

1993–1997

1,600 – 7,200

Botucatu

Sorocaba

BOPI

76,0

Sabesp

1994–1997

4,200 – 6,800

Cajobi

São José
do Rio Preto

AD

126,0

Sabesp

1996–1997

5,200 – 9,600

Clementina

Araçatuba

AD

94,5

Daee

1993–1997

1,900 – 7,180

Indiana

Presidente Prudente

ADAN

151,0

Prefeitura

1992–1997

1,990 – 7,190

Inúbia Paulista

Presidente Prudente

ADAN

220,0

Sabesp

1992–1997

0,500 – 6,600

Jales

São José
do Rio Preto

ADAN

145,0

Sabesp

1993–1997

2,300 – 8,400

Muritinga do Sul

Araçatuba

ADAN

140,0

Prefeitura

1993–1997

0,500 – 4,970

Nova Independência

Araçatuba

AN

91,0

Daee/Prefeitura

1993–1997

0,500 – 4,970

Orlândia

Ribeirão Preto

BOPI

450,0

Daee/Prefeitura

1995–1997

3,300 – 5,800

Tupã

Marília

AD

122,5

Sabesp

1993–1997

<0,029 – 5,250>

Uchoa

São José
do Rio Preto

ADAN

130,0

Sabesp

1995–1997

1,000 – 9,800

Quando se trata de aquíferos menos profundos, a exemplo do Bauru, que é do tipo livre, onde a recarga é direta, os riscos de contaminação da água subterrânea são elevados. Existem vários casos de poços com níveis elevados de nitrato no aquífero Bauru, conforme constatação do Departamento de Águas e Esgotos de Bauru (DAE). Segundo relatório elaborado pelo próprio DAE, as concentrações de nitrato apresentaram um aumento significativo a partir de janeiro de 1999, atingindo valores máximos de até 40 mg L-1 de N-NO3, e tem se mantido numa faixa média de 25 mg L-1 a 28 mg L-1, o que justificou o DAE manter um monitoramento diário de análise de nitrato desse poço.

Existem ainda outros fatos relacionados principalmente à qualidade da água dos chamados “cinturões verdes”, como Mogi das Cruzes e Suzano na Grande São Paulo, e regiões de intensa atividade olerícola, como é o caso do Vale do Ribeira, litoral sul do Estado de São Paulo.

Região Sul

No Estado do Rio Grande do Sul, estudos realizados por Mattos et al. (2002) têm mostrado a presença de glifosato em lavouras de arroz irrigado com água proveniente da lagoa Mirim em concentrações acima do máximo permitido pela EPA. Na região de Alegrete, por exemplo, o cenário deve ser semelhante, uma vez que o manejo e os procedimentos de irrigação são análogos, com agravante de que, nesse município, as áreas cultivadas com arroz encontram-se na porção de recarga direta do aquífero Guarani.

Em Santa Catarina, situação semelhante ocorre no vale do rio Itajaí, onde existe atividade intensiva de rizicultura por inundação. Todavia, não existe qualquer informação relacionada a uma situação de risco para a água subterrânea na região, considerando a presença do glifosato.

Região Norte/Nordeste

Na região amazônica, o comprometimento da qualidade da água de uma forma global está diretamente relacionado à possibilidade do avanço da monocultura, principalmente soja. Ainda não existem estudos ou qualquer tipo de monitoramento que evidenciem uma situação preocupante na região. Todavia, a pesquisa agropecuária necessita atuar de forma mais pragmática no sentido de se posicionar frente aos avanços da fronteira agrícola na região, apresentando propostas de uso mais racional, com equilíbrio ambiental, econômico e social.

Na região Norte, por exemplo, os riscos de contaminação da água subterrânea concentram-se, principalmente, na porção nordeste do Pará, onde a monocultura de soja avança sobre todos os tipos de solos, principalmente na região de Paragominas. Esse cenário coloca o aquífero Itapecuru (livre), representativo da região, em situação de alerta, uma vez que as condições atuais de ocupação e manejo do solo indicam possíveis interferências, com alterações nesse manancial subterrâneo, tanto sob o aspecto qualitativo como também quantitativo. Ainda no Estado do Pará, existe um cenário preocupante na região de Igarapé Açu, especificamente na bacia hidrográfica do Igarapé Cumaru, onde se utiliza uma carga expressiva de agrotóxicos sem controle, vários deles com alto potencial de lixiviação e de transformação (metabólitos) em compostos mais tóxicos do que as moléculas originais. Trabalhos realizados por Lima (2003) na região de Igarapé Açu, por exemplo, indicaram que o inseticida/acaricida dimetoato pode chegar ao lençol freático e comprometer a qualidade de água do aquífero freático do Grupo Barreiras.

Na região Nordeste, o cenário torna-se ainda mais crítico, principalmente em vista do uso intensivo, envolvendo sistemas de produção de frutas para exportação. Toda a região do vale do Submédio São Francisco está sob esse sistema, com a utilização de pivôs de irrigação. Um sistema como esse, com atuação por tempo prolongado, sem maiores controles da qualidade e quantidade da água usada, pode favorecer o aparecimento de dois problemas básicos: a) diminuição da disponibilidade da água do rio para outros fins mais nobres; b) salinização/contaminação do solo, afetando sensivelmente a produtividade e a água do lençol freático, que é muito raso em toda a região.

O projeto denominado Monitoramento da qualidade da água para o desenvolvimento sustentável do Semiárido brasileiro, conduzido pela Embrapa Meio Ambiente na região de Petrolina, PE/Juazeiro, BA, no período 2001–2004, fez um diagnóstico da situação da qualidade da água, tanto superficial quanto subterrânea, e a consequente proposição de ações de gestão sustentável desses recursos, de forma a garantir não só a qualidade das frutas para exportação, mas também a qualidade de vida das populações diretamente envolvidas (EMBRAPA, 1999b; FERRACINI et al., 2001).

Outra região que merece atenção particular é a de ocorrência dos aquíferos Serra Grande (predominantemente confinado) e Poti-Piauí (livre). O primeiro apresenta um cenário de alerta quanto ao aspecto quantitativo, uma vez que se tem observado desperdício de água em toda a região sul do Piauí. Do ponto de vista qualitativo, a salinidade, por enquanto, é o maior problema, principalmente na região de ocorrência de suas áreas de recarga, situadas a leste/sudeste do estado, principalmente na região de Picos (EMBRAPA, 2003). No caso do segundo aquífero, tipicamente freático ou livre, o cenário envolve aspectos qualitativos e quantitativos. Sob o aspecto qualitativo, existe uma situação de risco, dada a presença de intensa atividade de fruticultura, principalmente manga e limão, que requerem quantidade considerável de insumos. Sob o aspecto quantitativo, a irrigação dessas mesmas frutas passa a ser o cenário mais crítico, principalmente pela explotação descontrolada da água subterrânea.

Já na região do Agreste do Estado de Pernambuco, assim como do “brejo paraibano” (parte do Agreste do Estado da Paraíba), onde são intensas as atividades de olericultura, o problema de contaminação do lençol freático e de poços de cacimba é mais evidente, embora não existam maiores estudos na região. Informações extraoficiais, endossadas pela extensão rural, confirmam o uso abusivo de agrotóxicos, principalmente fungicidas e inseticidas. Dentre esses destacam-se os ingredientes ativos (i.a.) captan, benomil, endosulfan, paration e malathion. Normalmente, as áreas onde se usam tais produtos são formadas por encostas com declividade sempre acima de 8%, com pratica de irrigação/fertirrigação por meio de bombeamento, com posterior distribuição por gravidade. Os poços e açudes localizados nas partes mais baixas dessas áreas recebem o excedente hídrico por meio do escoamento superficial. Essa água acumulada nas partes mais baixas, normalmente, é reutilizada no processo de irrigação, enriquecendo-se assim em fertilizantes e agrotóxicos a cada nova utilização. Conforme Araújo et al. (2000), estudos realizados no estado para a cultura de tomate comprovaram a ocorrência do emprego preventivo dos agrotóxicos gerando outros problemas, dentre eles a necessidade de uso crescente de novos produtos e misturas; além disso, constataram que há carência de ações que visem à proteção da saúde dos trabalhadores rurais que lidam com agrotóxicos, bem como de medidas contra os danos ambientais.

Na Bahia, o cenário mais crítico está relacionado ao aquífero Urucuia, região oeste do estado. Com a expansão das atividades agrícolas, principalmente soja, vários municípios tiveram um crescimento acima da média do estado e, com isso, o crescimento do consumo de água, não só para abastecimento urbano, mas principalmente para as lavouras irrigadas; estas muitas vezes com utilização de água subterrânea. Estudos realizados por Pimentel et al. (2000) mostraram que a recarga líquida do aquífero Urucuia pelas águas das chuvas na região é de apenas 20%, aproximadamente 258,5 mm ano-1. O estudo teve por base a obtenção de histogramas no período de 1984 a 1995.

Com desmatamento e o consequente plantio de grãos, a recarga do aquífero Urucuia tende a diminuir, afetando não só a sua reserva, mas também o volume da água de diversos cursos d’água, já que muitos deles dependem do próprio aquífero em questão. Praticamente todos os afluentes da margem esquerda do rio São Francisco, tendo o rio Grande como principal tributário, dependem do armazenamento de água nos arenitos da formação Urucuia (aquífero Urucuia) associados às rochas pelíticas fraturadas do Grupo Bambuí.

Do ponto de vista qualitativo, existe uma situação de risco de contaminação, uma vez que o cultivo intensivo de grãos – o qual exige alta entrada de insumos – ocorre em área de recarga do aquífero Urucuia.

Região Centro-Oeste

Na região Centro-Oeste, três áreas que, a princípio, apresentam cenários mais críticos em relação a uma possível situação de risco de contaminação do lençol freático e, por consequência, das águas mais profundas, foram consideradas nesta abordagem.

A primeira delas refere-se às porções de recarga do aquífero Guarani no chamado domínio pedomorfoagroclimático das nascentes do Araguaia, conforme Gomes et al. (2002, 2006, 2008). Estudos realizados nessa região no período de 1999–2001 mostraram que existe uma forte pressão de ocupação agrícola das áreas de recarga, principalmente pelas culturas de soja e milho, cujos solos são bastante arenosos. Uma avaliação mais recente realizada in loco pelo primeiro autor do presente trabalho constatou presença de cultura de algodão como a terceira em expansão na área. Por se tratar de culturas com exigências de insumos em grande quantidade, o cenário passa a ser de alerta. Nesse sentido, os trabalhos da Embrapa na região foram reiniciados com o projeto denominado Manejo agroecológico das áreas de recarga do aquífero Guarani na região das nascentes do rio Araguaia: subsídio à proteção dos recursos hídricos subterrâneos. A partir de um levantamento inicial de agrotóxicos mais usados no cultivo da soja na região, pelo menos três deles apresentam potencial mais significativo para lixiviar até a zona saturada do aquífero – clorimuron-etil, imazetapir e haloxifop. Situação semelhante ocorre com o milho, com destaque para os herbicidas atrazina e nicossulfuron. Todavia, há necessidade de estudos de lixiviação com esses produtos para avaliar o risco efetivo que possam oferecer para a água subterrânea da região.

A segunda região fica localizada no Estado do Mato Grosso, onde o uso e manejo do solo ao longo de 12 anos nas nascentes do rio Paraguai (Alto Pantanal) propiciaram a redução entre 40% e 50% dos teores de matéria orgânica dos solos cultivados em relação aos solos virgens. Ao mesmo tempo, tais áreas foram submetidas a cultivos intensivos, com exigências tanto de adubos e fertilizantes quanto de agrotóxicos. Esse cenário mostra uma situação de risco para o lençol freático, uma vez que a matéria orgânica atua como “tampão” ou mecanismo de retenção de compostos químicos (RIEDER et al., 2000).

A terceira região localiza-se na porção leste do Estado de Mato Grosso, onde Dores et al. (2001), a partir do levantamento e análise de parâmetros físicos e químicos do solo e de 29 agrotóxicos, verificaram o potencial de contaminação de águas superficiais e subterrâneas numa área agrícola em Primavera do Leste, demonstrando o risco potencial que cada composto estudado apresentava naquele ambiente. No grupo avaliado, os agrotóxicos metomil, triadimefon atrazina, metribuzin, simazina, clorimuron-etil, imazetapir, flumetsulan, fomezafen, glifosato e metolaclor foram aqueles que apresentaram maior mobilidade pelo índice de GUS – índice de lixiviação de pesticidas proposto por Gustafson (1989). Embora tenha sido realizado um trabalho com dados sobre os pesticidas obtidos da literatura internacional e, portanto, de clima diferente do local, esse estudo demonstrou a necessidade e a possibilidade do uso de análises preliminares desse tipo para priorizar estudos mais detalhados de comportamento ambiental e toxicidade de agrotóxicos.

Por outro lado, estudos mais recentes na região de Primavera do Leste (DORES et al., 2002) em áreas sob cultivo intensivo de algodão, milho e soja indicaram a presença de alguns herbicidas levantados por Dores et al. (2001) na água subterrânea da região, normalmente usada para consumo humano. Todavia, as concentrações encontradas merecem análise mais apurada no sentido de definir os riscos efetivos para a saúde humana, considerando os padrões vigentes de potabilidade de água.

Considerações finais

De um modo geral, o cenário da qualidade das águas subterrâneas no Brasil ainda não é comprometedor. Todavia, são necessárias medidas preventivas para proteção de vários aquíferos, considerando as atividades agrícolas como fontes potencialmente poluidoras.

Tais medidas podem ser adotadas com sucesso, levando-se em consideração os princípios das chamadas Boas Práticas Agrícolas (BPAs).

Outro aspecto relevante e que deve ser agregado às BPAs é a necessidade de definição da aptidão agrícola das terras, o que, sem dúvida, evitaria muitos problemas de ordem ambiental e mesmo econômicas aos agricultores. Esse seria certamente o primeiro passo para a sustentabilidade dos sistemas de produção agrícola do País.

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CAPÍTULO 3

ASPECTOS CONCEITUAIS DO USO EFICIENTE DA ÁGUA NA AGRICULTURA

Paulo Emílio Pereira de Albuquerque

Introdução

A ideia que se tem erroneamente acerca da agricultura como a atividade humana que mais degrada o meio ambiente deve ser alterada. Uma das causas desse equívoco se deve ao excesso de água captada para a produção de alimentos num cultivo irrigado. De fato, sabe-se que a agricultura consome muita água, principalmente para a irrigação de culturas, que é da ordem de 70% de toda a água captada pelo homem. No entanto, há desperdício no uso da água em todas as atividades humanas, seja nas redes de abastecimento urbano, que contêm muitos vazamentos, seja nos processos industriais e no uso agrícola, que pode ser em equipamentos de irrigação mal projetados e/ou mal manejados, na limpeza de granjas ou no uso em agroindústrias, etc. Porém, a agricultura é o único segmento que, após utilizar a água, devolve ao meio ambiente água limpa na forma de evapotranspiração.

A água no sistema de produção agrícola

A água fornecida de modo artificial (irrigação) é um insumo adicionado ao sistema de produção agrícola, além dos agroquímicos, sementes, máquinas, mão de obra, etc. Diferentemente da agricultura de sequeiro, a agricultura irrigada deve levar em conta todas as interações entre os insumos agrícolas, por isso normalmente a interação entre os outros insumos com a água deve ser otimizada, não somente visando a obter o máximo rendimento físico da cultura, mas também o maior retorno econômico. Por isso, é bastante evidenciado o conceito diferente entre a agricultura irrigada e a agricultura de sequeiro adicionada de água de irrigação.

A água como insumo tem um custo, mas, na maioria dos casos, não há cobrança para utilizar esse bem natural. O seu custo está intrínseco no dispêndio de energia necessária ao seu bombeamento e no investimento necessário em equipamentos para conduzi-la do manancial até onde se encontra a área de cultivo.

A decisão de irrigar

Segundo Andrade (2001), a decisão de irrigar ou não deve levar em consideração diversos fatores, entre os quais a quantidade e distribuição das chuvas (que é o mais importante deles), o efeito da irrigação na produção das culturas, a necessidade de água das culturas e a qualidade e disponibilidade de água da fonte. Outras razões para se utilizar a irrigação são o aumento da produtividade, a melhoria da qualidade do produto, a produção na entressafra, o uso mais intensivo da terra e a redução do risco do investimento feito na atividade agrícola.

O caminho da água no sistema de produção

A água utilizada de modo artificial (que sofre a interferência do homem) na agricultura segue a trajetória conforme os esquemas apresentados nas Figuras 1 e 2. Da fonte de captação até o local de cultivo, pode-se dividir o caminho da água em seis partes:

a) Fonte de captação: lagos, rios, represas, açudes, lençol subterrâneo.

b) Unidade de captação: conjunto motobomba (para elevação – Figura 1), água gravitacional (unidade em cota mais elevada – Figura 2).

c) Sistema de condução: tubulações (sistema pressurizado), canais abertos (por gravidade).

d) Sistema de distribuição: sulcos, inundação (por gravidade), aspersores, microaspersores, gotejadores, entre outros (pressurizados).

e) Solo: local de armazenamento.

f) Cultura (plantas) e clima: local de consumo.

Figura 1. Caminho da água aplicada artificialmente (irrigação) no sistema de produção agrícola, em condição mais comum de captação.

Figura 2. Caminho da água aplicada artificialmente (irrigação) no sistema de produção agrícola, em condição de captação em cota mais elevada.

O conceito do uso eficiente da água de irrigação deve cobrir todas as seis etapas enumeradas, ou seja, desde a preservação da fonte, ou até mesmo a sua ampliação, até o momento em que a água seja evaporada e absorvida pela superfície do solo (parte infiltrada e parte consumida pelas plantas) e, posteriormente, liberada no ambiente sob a forma de evaporação e transpiração, respectivamente.

Etapa 1: o conceito de produtor de água

Segundo a lei recentemente promulgada sobre o uso da água (Lei nº 9.433/97) (BRASIL, 1997), para haver a retirada de água de qualquer fonte natural, é necessário obter a outorga, que é a autorização oficial para a utilização de uma dada vazão de uma certa fonte, que é fornecida por uma agência de controle federal – Agência Nacional de Águas (ANA) –, estadual ou local.

A etapa 1 é considerada até mesmo antes que a água seja captada para irrigação, conforme os esquemas apresentados nas Figuras 1 e 2. Essa etapa é também a do produtor de água, que é daquele agricultor que está preocupado com como a água natural ou da chuva pode intervir em seu meio rural.

A forma como o agricultor atua em sua terra pode causar danos ao meio ambiente, pois a água, se mal manejada, em seu processo de escorrimento superficial, pode gerar desde carreamento de solo até erosões acentuadas, como as voçorocas. Podemos citar também os desmatamentos desordenados que podem pôr fim a nascentes de pequenos cursos d’água. Devem-se concentrar todos os esforços para se evitar ou minimizar o escorrimento superficial proveniente da água que cai naturalmente (chuva) ou artificialmente (irrigação) sobre o solo agrícola.

É dever do técnico em irrigação minimizar ou anular o escorrimento superficial que pode ser causado pela irrigação. Quanto à água da chuva, há meios que podem ser executados que visam a transformar o escorrimento em infiltração, de modo a favorecer o reabastecimento do lençol freático, o que pode ser realizado por meio da preservação e/ou implantação de matas ciliares nas nascentes. Ademais, o escorrimento pode ser capturado, antes que assuma grandes proporções, e ser vertido para pequenos lagos construídos (as “barraginhas”) que servirão de um volume extra de água (em lagos enlonados) para as atividades agrícolas (irrigação e outras) ou que deixarão a água estagnada até que se infiltre lentamente no solo para reabastecimento do lençol freático (BARROS, 2000). A técnica das barraginhas é proveniente dos tempos do rei Salomão, que viveu no século 10 a.C., e foi resgatada por Barros (2000). Segundo esse mesmo autor, as barraginhas contêm as enxurradas, evitam a erosão e o assoreamento, filtram as águas, recarregam o lençol freático, revitalizam mananciais e permitem culturas diversas nas áreas umedecidas. As primeiras barraginhas foram abertas há seis anos no norte de Minas Gerais e já existem 25 mil delas em mais de 50 municípios do estado. As Figuras 3 e 4 mostram esquemas do sistema das barraginhas em operação.

Técnicas de manejo e conservação do solo também poderão ser adotadas, como o plantio direto, o terraceamento da área, o cultivo em curva de nível, o Sistema Barreirão – que é utilizado para recuperação de pastagens degradadas, dentre outras, para favorecer a infiltração da água (OLIVEIRA; YOKOYAMA, 2003).

Figura 3. Esquema representativo de um perfil de área agrícola em que é mostrado como é o sistema de barraginhas em operação.

Fonte: Barros (2000).

Figura 4. Esquema representativo de um mapa de área agrícola em que é mostrado como é o sistema de barraginhas em funcionamento.

Fonte: Barros (2000).

Etapa 2: o sistema de captação de água

A etapa correspondente à captação ou à “entrega” da água ao sistema de distribuição é aquela necessária ao bombeamento da água captada, no caso da necessidade de elevar a água a uma cota mais alta (Figura 1), ou é aquela em que a água fica retida numa represa, num pequeno lago ou numa caixa d’água em cota mais elevada e liberada a um local mais baixo (Figura 2). O caso mais comum é a necessidade de elevar a água, ou seja, do bombeamento, o que implica no dispêndio de energia realizado por um conjunto motobomba, que pode ser alimentado por motores elétricos ou de combustão interna.

A melhor forma de tornar eficiente o uso de um conjunto motobomba é observar os resultados por intermédio de ensaio de funcionamento com velocidade constante – número de rotações por minuto (rpm) – por meio de suas curvas características de carga, rendimento e potência absorvida, em relação à vazão.

Os efeitos de alterações introduzidas nas condições de funcionamento de uma bomba não devem ser avaliados exclusivamente com base na expressão que permite determinar a sua potência, ou seja:

P = (Q.H) / 75.Ef

(1)

em que

P representa a potência do conjunto elevatório (cv)

Q representa a vazão (m3 s-1)

H representa a altura manométrica (m)

Ef representa a eficiência global do conjunto motobomba (em decimal).

É indispensável fazer também o exame das curvas características que indicam a variação do rendimento.

A escolha correta do conjunto motobomba é de fundamental importância e é determinada, principalmente, pelas condições de operação e de manutenção e, ainda, por considerações econômicas. Naturalmente, o agricultor estará interessado em instalar uma unidade que forneça a vazão desejada (Q) para a altura manométrica (H) dimensionada em seu sistema de irrigação.

Etapa 3: a rede hidráulica de irrigação

A etapa 3 consiste do sistema de condução da água até os pontos de distribuição. Esse sistema pode ser constituído por tubulações (sistema pressurizado) ou por canais abertos (sistema por gravidade). Normalmente, os métodos de irrigação que requerem a água distribuída sob pressão às culturas necessitam de tubulações, e aqueles que não requerem utilizam os canais abertos. No entanto, dos canais abertos podem sair pontos de captação de água para sistemas pressurizados, como o sistema linear móvel, em que a água é diretamente bombeada de canais ao longo da área na qual se desloca o sistema de irrigação.

Um sistema de irrigação mais eficiente passa pelo mínimo de perdas de água que possam ocorrer ao longo de toda a rede hidráulica. Portanto, todos os possíveis pontos de vazamentos devem ser verificados. Esses pontos incluem trincas nos canais abertos e nos engates dos tubos, onde normalmente podem existir borrachas ressecadas, trincadas ou partidas, e nos próprios tubos, quando há furos, cortes ou pontos amassados. Além disso, nos canais abertos, há perdas por evaporação em função da superfície de água livre.

Comprimentos muito extensos de tubulação também devem ser evitados, pois haverá maior perda de carga por atrito da água nas paredes dos tubos, necessitando-se conjuntos de bombeamento maiores, mais caros e menos eficientes. Por isso, um estudo da melhor disposição do sistema no campo e o seu dimensionamento hidráulico deve ser elaborado de tal forma que se minimizem as perdas e os custos de implantação e, consequentemente, se maximize a sua eficiência.

Etapa 4: o sistema de irrigação

Um dos fatores a ser enfatizado, quando se pretende usar eficientemente a água de irrigação, é selecionar o sistema de irrigação mais adequado a uma determinada situação.

Não existe um sistema de irrigação ideal, capaz de atender satisfatoriamente todas as condições de clima, solo, cultura e parâmetros socioeconômicos. O processo de seleção requer a análise detalhada das condições apresentadas, em função das exigências de cada sistema de irrigação, de forma a permitir a identificação das melhores alternativas (ANDRADE, 2001).

A seleção inadequada do melhor sistema para um caso específico pode causar o insucesso do empreendimento, ocasionando a frustração do agricultor com a irrigação e, muitas vezes, a degradação dos recursos naturais.

Antes de se começar o processo de seleção de algum método de irrigação, deve-se primeiro determinar se há necessidade de irrigação e se é possível irrigar. Muitos agricultores, motivados pelo modismo ou impulsionados pela pressão comercial e pela facilidade de crédito, adquirem sistemas de irrigação sem mesmo verificar se a cultura que querem explorar necessita ou responde à irrigação, ou se a fonte de água de que dispõem é suficiente para atender à necessidade hídrica da cultura (ANDRADE, 2001).

Principais métodos e sistemas de irrigação

Método de irrigação é a forma pela qual a água pode ser aplicada às culturas. Basicamente, são quatro os métodos de irrigação: superfície, aspersão, localizada e subirrigação. Para cada método, há dois ou mais sistemas de irrigação que podem ser empregados. A razão pela qual há muitos tipos de sistemas de irrigação é a grande variação de solo, clima, culturas, disponibilidade de energia e condições socioeconômicas, fatores para os quais o sistema de irrigação deve ser adaptado (ANDRADE, 2001).

Os principais sistemas para cada método são os seguintes:

Por superfície: sistemas em nível (tabuleiros inundados) e sistemas em declive (sulcos, corrugação, canais em contorno).

Por aspersão: convencional, autopropelido, rolamento lateral ou ramal rolante (rolão), pivô central, deslocamento linear, low energy precision application1 (Lepa) e low elevation spray application2 (Lesa).

Localizada: gotejamento, microaspersão, subsuperficiais.

Subirrigação: geralmente associado a um sistema de drenagem.

Vários fatores podem afetar a seleção do método de irrigação. Os principais estão resumidos na Tabela 1.

Sistemas de irrigação adequadamente selecionados possibilitam a redução dos riscos do empreendimento, uma melhoria potencial da produtividade e da qualidade ambiental que, no final das contas, são alguns dos fatores que contribuem para o uso eficiente da água no meio rural.

Tabela 1. Fatores que afetam a seleção do método de irrigação.

Método

Fatores

Declividade
do solo

Taxa de infiltração

Sensibilidade da cultura ao molhamento

Efeito do vento

Fonte: Andrade (2001).

Superfície

A área deve ser plana ou nivelada artificialmente a um limite de 1%; maiores declividades podem ser empregadas com culturas que cobrem o solo

Não recomendado para solos com taxa de infiltração acima de 60 mm h-1 ou com taxa de infiltração muito baixa

Adaptável à maioria das culturas; pode ser prejudicial a culturas que não toleram encharcamento das raízes, como batata

Usualmente não é importante, mas pode causar problemas quando o solo está nu

Aspersão

Adaptável a diversas condições

Adaptável às mais diversas condições

Adaptável à maioria das culturas; pode propiciar o desenvolvimento de doenças foliares

Pode afetar a uniformidade de distribuição e a eficiência

Localizado

Adaptável às mais diversas condições

Todo tipo. Pode ser usado em casos extremos, como solos muito arenosos ou muito pesados

Menor efeito de doenças que a aspersão; permite umedecimento de apenas parte da área

Pequeno efeito no caso de microaspersão

Subirrigação

Área deve ser plana ou nivelada

O solo deve ter uma camada impermeável abaixo da zona das raízes ou lençol freático alto que possa ser controlado

Adaptável à maioria das culturas; pode prejudicar a germinação de culturas com semeadura rasa

Não tem efeito

Uniformidade de distribuição da água de irrigação

O dimensionamento do sistema de irrigação deve ser realizado dentro dos mais eficientes critérios hidráulico, físico-biológico, climatológico e econômico possíveis. Entretanto, um outro fator é indispensável para que a aplicação da água seja a mais eficiente: a uniformidade de distribuição da água. Qualquer que seja o sistema de irrigação empregado, a medição desse fator é de fundamental importância.

Para que a uniformidade seja a máxima possível, os equipamentos de irrigação devem, na medida do possível, funcionar nas faixas de vazão e pressão para os quais foram dimensionados. Também não se devem utilizar equipamentos que sejam de marcas e/ou de características diferentes numa mesma unidade de irrigação, como, por exemplo, aspersores diferentes numa mesma linha lateral.

Como mostra a Tabela 1, alguns métodos de irrigação podem sofrer mais fortemente os efeitos do clima, como, por exemplo, o método de irrigação por aspersão, que, por sua própria característica de fracionar a água em gotículas, estas podem ser arrastadas pelo vento e evaporadas mais rapidamente em condições de ar seco (maior déficit de pressão de vapor do ar, ou seja, menor umidade relativa do ar).

Métodos que aplicam a água diretamente sobre a superfície do solo normalmente são os que apresentam as mais baixas eficiências; entretanto, o reuso da água no final do sulco pode melhorar essa eficiência, como pode ser observado na Tabela 2. Por outro lado, os que aplicam a água de forma pontual ou em faixas (sistema localizado), que não umedecem completamente a superfície do solo, tendem a ser mais uniformes na distribuição. A Tabela 2 apresenta as faixas de eficiência, segundo a uniformidade de distribuição, para os diversos sistemas de irrigação.

Tabela 2. Faixa de eficiência (Ef) de aplicação de água típica para os diversos sistemas de irrigação.

Sistemas por superfície

Ef
(%)

Sistemas por aspersão

Ef
(%)

Sistemas localizados

Ef
(%)

Sulco com tubo janelado sem reuso

40–75

Lateral portátil

60–85

Gotejamento

65–90

Sulco com tubo janelado com reuso

60–85

Sistema fixo

60–85

Mangueira porosa

60–85

Sulco com tubo sifão

40–75

Pivô central

75–90

Microaspersão

60–85

Faixa em declive

50–85

Rolão

60–80

Tabuleiros em nível

60–85

Autopropelido

55–75

Lateral móvel

70–90

Fonte: Martin et al. (1992).

A baixa uniformidade de irrigação geralmente deve ser compensada com a aplicação de lâminas extras que formarão a lâmina bruta de irrigação (LB). Quanto mais a LB se distanciar da lâmina líquida (LL) recomendada, menos eficiente é o sistema.

Automação de sistemas de irrigação e irrigação de precisão

A automação de sistemas agrícolas irrigados, visando à irrigação inteligente e à agricultura de precisão, é ainda incipiente no Brasil. A abordagem desse tema usando pontos como as técnicas de microprocessamento, microeletrônica, sensores e atuadores, sensoriamento remoto, geoprocessamento, válvulas solenoides, etc. foi feita por Gomide (2001), que discute também as opções de automação para o controle, a aquisição, a transferência e o armazenamento de dados envolvidos nas medições de atributos dos sistemas de produção irrigados.

O mais atrativo é que a automação é uma ferramenta que vai auxiliar no processo de tomada de decisão para a programação das irrigações em condições de campo, visando a um melhor gerenciamento de áreas irrigadas, principalmente no que concerne à questão de variabilidade espacial e temporal, uma vez que os sensores, tanto de solo quanto de cultura e clima (parâmetros que serão discutidos nas etapas 5 e 6 adiante), facilitam a aquisição e o processamento automático dos dados, estimulando o uso de microcomputadores, de técnicas de inteligência artificial e de softwares no controle de todos os processos. Com isso será possível uma maior precisão na aplicação de quantidades reais de água para as plantas e uma maior eficiência de uso de água, assegurando a sustentabilidade dos sistemas agrícolas irrigados e a preservação do meio ambiente (GOMIDE, 2001).

Atualmente, já existe tecnologia para a automação dos equipamentos de irrigação, principalmente os sistemas pressurizados (pivô central, microaspersão e gotejamento).

A aplicação de técnicas de agricultura de precisão nos sistemas agrícolas irrigados possibilita detectar e mapear a variabilidade de solo no campo (ver a etapa 5, a ser apresentada a seguir), que é um dos fatores mais importantes, pois influencia diretamente a disponibilidade de água e nutrientes para as culturas. Isso demanda a coleta automática de dados e informações georreferenciadas, requerendo a utilização intensiva do sistema de posicionamento global (GPS). Para aplicações na agricultura irrigada, faz-se necessário a precisão submétrica, com o uso de GPS diferencial (DGPS). Daí, um dos primeiros passos é a obtenção do mapeamento da área agrícola explorada, principalmente no que concerne ao tipo de solo (granulometria, textura), fertilidade, pH, compactação, disponibilidade de água e nutrientes, etc., uma vez que essas informações servirão de base para todas as análises e operações do sistema de produção.

Outra excelente fonte de informação e diagnóstico das condições de performance de áreas irrigadas são os mapas de produtividade, obtidos por meio de máquinas combinadas, equipadas com antena DGPS e sensores eletrônicos para medição de fluxo de massa e teor de umidade dos grãos.

Os sistemas de informação georreferenciados (SIG) são utilizados para o armazenamento, tratamento, análise e visualização das informações espaciais coletadas nas diferentes áreas irrigadas. O resultado das análises desses dados é que vai permitir a racionalização dos recursos naturais, a otimização de insumos agrícolas e a geração de mapas de aplicação localizada de insumos (manejo sítio-específico), levando em conta a variabilidade espacial e temporal encontrada. Com isso, é possível a aplicação da quantidade correta de insumos de forma diferenciada em toda a extensão das áreas – aplicação com taxa variável (ATV) –, de acordo com Gomide (2001).

Etapa 5: o solo e a irrigação

O solo agrícola no qual se faz uso da irrigação é um importante componente do sistema de produção. Além de ser a fonte dos nutrientes necessária à cultura, o solo funciona como o sistema físico que armazena a água que é disponibilizada às plantas através das raízes.

O conceito de água disponível

Se houver água disponível no solo, o movimento de água prossegue da planta para a atmosfera. Não havendo água disponível, o movimento cessa. Quais serão então os níveis ótimos de água no solo? A procura desses níveis é que levou ao conceito de água disponível.

É um processo complexo o movimento da água do solo para a planta e desta para a atmosfera. Assim, por um lado, qualquer tentativa de quantificar a água disponível no solo pode não dar resultados universais. Por outro lado, existe a necessidade da definição da água disponível para a possibilidade de um manejo agrícola racional. Definiu-se então uma quantidade de água disponível baseada em variáveis mais simples de quantificar, desde que se conheçam suas limitações. Esses conceitos são bem discutidos em Reichardt (1996) e estão resumidos em Albuquerque (2000), onde se discutem os limites superior – capacidade de campo (CC) – e inferior – ponto de murcha permanente (PMP) – da água no solo, os quais delimitam a capacidade de água total disponível no solo (CAD) (Figura 5), que é a de interesse em estudos de irrigação.

Nota-se pelo esquema da Figura 5 que a textura do solo torna a capacidade de armazenamento de água pelo solo mais ou menos restrita. Assim, solos argilosos tendem a possuir maior capacidade de retenção de água, ao passo que solos arenosos tendem a possuir menor capacidade.

Figura 5. Proporções entre água gravitacional (AG), água total disponível (CAD) e água não disponível (AND) para solos argiloso e arenoso.

Lixiviação

A água gravitacional (AG) pode ser aproveitada pelas plantas enquanto permanecer na zona radicular, mas, como ela drena rapidamente, em muitas situações ultrapassa a zona das raízes e se perde em horizontes mais profundos. Quando existir AG que possa ultrapassar a zona das raízes, isso é sinal de que o manejo de irrigação não está sendo bem executado. Diz-se que essa água que ultrapassa a zona das raízes é perdida por percolação ou drenagem profunda e deve ser evitada, pois, nesse caso, haverá a possibilidade de lixiviar nutrientes e poluir o lençol freático, além de ser água em excesso que não será utilizada pela cultura em seu processo de transpiração. Exceção se faz para o caso de solos salinos, em que há necessidade de lâminas extras de irrigação para lixiviar sais que possam ser prejudiciais às culturas.

A água é um dos principais veículos para o transporte de poluentes no solo; portanto, a quantificação dos fluxos e a análise da sua qualidade são fundamentais para se avaliar riscos de contaminação que a agricultura pode causar ao meio ambiente. Andrade et al. (2004a), utilizando lisímetros de drenagem em cuja superfície havia a cultura do milho, verificaram que a aplicação de uma lâmina de irrigação 27,6% maior que a requerida proporcionou 143% mais percolação. Concluíram que a manutenção do solo menos úmido ao longo do ciclo da cultura é uma importante medida para reduzir a percolação e para melhorar a produtividade da água, sendo, portanto, fundamental a monitoração da umidade do solo. Andrade et al. (2004b) observaram ainda que o excesso de irrigação propiciou a movimentação até mesmo do íon amônio. Concentrações de nitrato acima de 10 mg L-1, limite máximo admissível para água potável, foram observadas no tratamento que recebeu excesso de irrigação. Em outro trabalho, Andrade et al. (2004c) notaram também que o excesso de irrigação propiciou maior lixiviação do herbicida atrazine.

Redução da evaporação da água do solo

Como será visto na etapa 6 mais adiante, o componente evaporação constituinte da evapotranspiração (ET), que é o somatório da evaporação da água no solo e a transpiração das plantas, pode e deve ser minimizado. Técnicas mais conservacionistas de preparo do solo, como o plantio direto na palhada, geralmente, reduzem a evaporação da superfície do solo, principalmente na fase inicial do ciclo das culturas, quando o solo ainda não possui a superfície completamente vegetada. A inclusão de restos vegetais sobre o solo, além de aumentar o teor de matéria orgânica e impedir a evaporação, pode manter a umidade mais elevada na superfície, criando condições favoráveis para ocorrência de menores perdas de água das camadas mais superficiais do solo.

Etapa 6: as plantas e o clima

Essa é a etapa principal, é o alvo a ser atingido, ou seja, é a finalidade de todo o processo do caminho da água desde a fonte, num sistema de produção irrigado.

As plantas transpiram e o solo perde água por evaporação. Do somatório desses dois termos (transpiração e evaporação), temos o que se denomina evapotranspiração. Como já comentado, a evaporação pode e deve ser reduzida e, na medida do possível, ser anulada. Entretanto, a transpiração é necessária ao crescimento e desenvolvimento das plantas.

Seckler (2003), em seu artigo, pergunta: “Por que as plantas necessitam de muita água para a transpiração?” Sabe-se que a transpiração é o processo de vaporização da água líquida contida nos tecidos vegetais e removida na forma de vapor para a atmosfera. Para a produção de apenas 1 kg de fitomassa, são perdidos 200 kg a 1.000 kg de água transpirada para a atmosfera. Para a produção de grãos ou frutos, esses valores podem ser pelo menos duas vezes maiores.

Um importante produto da fotossíntese é o carboidrato que é constituído pelo hidrogênio que as plantas adquirem ao quebrar a molécula da água, e pelo carbono, que é obtido pela quebra da molécula de gás carbônico do ar. A água é extraída do solo através do sistema radicular (etapa 5), e o gás carbônico é capturado do ar através dos estômatos. Um outro produto da fotossíntese é o oxigênio que as plantas expelem para o ar e que é reciclado pelos animais. Todas as trocas de gases (vapor de água, gás carbônico e oxigênio) na planta se processam nos estômatos, portanto a transpiração é necessária para que as plantas possam capturar o gás carbônico do ar e se desenvolverem.

Dois outros efeitos benéficos da transpiração são o auxílio no resfriamento das plantas em condições de altas temperaturas e o auxílio também no movimento da seiva, de nutrientes e da água das raízes até as folhas. Segundo Seckler (2003), um terceiro efeito da transpiração, que o autor julga ser o mais importante, é gerar o fluxo de massa da solução do solo constituída de nutrientes para as raízes das plantas.

O conceito de evapotranspiração de referência (ETo) e do coeficiente de cultura (Kc)

A evapotranspiração da cultura (ETc) depende de diversas variáveis ligadas ao clima, ao solo e à própria planta, por isso é um fator difícil de se medir, envolvendo equipamentos e aparatos sofisticados e caros, os quais são mais apropriados ao setor da pesquisa, como forma de aferir e calibrar métodos mais simples de estimá-la.

Um modo de tornar a estimativa da ETc mais simples é utilizar a evapotranspiração de uma cultura de referência (ETo) e correlacioná-la com uma cultura qualquer. Anteriormente, a ETo era definida para a grama ou a alfafa cultivada num campo extenso, em pleno desenvolvimento vegetativo, com suprimento hídrico adequado; nos dias de hoje, a definição de ETo mais aceita seria para uma cultura hipotética semelhante à grama ou à alfafa, cujos parâmetros foram fixados pela Food and Agriculture Organization (FAO) para o modelo de Penman-Monteith (ALLEN et al., 1998).

A relação ETc/ETo origina o chamado coeficiente de cultura (Kc), portanto Kc é dependente do tipo de cultura e de sua fase do ciclo fenológico. Como provém da própria evapotranspiração, o Kc também sofre fortemente os efeitos do clima, principalmente o déficit de pressão de vapor do ar e a velocidade do vento. Uma das primeiras publicações sobre Kc foi da FAO, o seu manual 24, o qual apresenta tabelas para as diversas culturas em função de faixas de umidade relativa do ar e de velocidade do vento (DOORENBOS; PRUITT, 1977). Por exemplo, para a cultura do milho, os valores apresentados para o Kc na fase intermediária (Kc-mid) do ciclo da cultura variam de 1,05 a 1,20. Uma proposta mais recente da FAO está em seu manual 56, que descreve uma nova metodologia para uso do Kc utilizando o novo conceito de ETo conforme o modelo de Penman-Monteith (ALLEN et al., 1998). Esse novo método apresenta valores de Kc para uma condição padrão de umidade relativa mínima do ar (URmin) de 45% e velocidade do vento diária a 2 m de altura (u2) de 2,0 m s-1. Para o caso do milho, nessa condição padrão, o valor do Kc-mid é de 1,20. Para a condição local de clima que se afastar da condição padrão de URmin e u2 faz-se necessário corrigir os valores do Kc da metade (Kc-mid) e do fim (Kc-end) do ciclo da cultura por meio de uma equação que é função de ambas as variáveis climáticas.

Os trabalhos apresentados no Brasil até o momento sobre coeficientes de cultura têm sido mais de caráter pontual, não sendo apresentados para uso de recomendação mais amplo. Por isso, há necessidade de obtenção desses valores de modo a cobrir áreas maiores e que sejam prontamente obtidos quando houver necessidade. Albuquerque e Guimarães (2004a, 2004b) obtiveram valores mensais dos coeficientes de cultura (Kc) para culturas de ciclo anual na fase inicial (Kc-ini) e na fase de florescimento (Kc-mid) para o milho e o sorgo, no Estado de Minas Gerais, por meio da apresentação de mapas com isolinhas referentes às faixas de valores de Kc. Um exemplo do Kc-mid está apresentado na Figura 6 para a cultura do milho no Estado de Minas Gerais, em dois meses (fevereiro e agosto) de condições extremas (mínima e máxima).

Figura 6. Isolinhas de valores de coeficientes de cultura da fase de florescimento
(Kc-mid) para o milho no Estado de Minas Gerais, em dois meses de valores extremos (mínimo e máximo) do ano.

Fonte: Albuquerque e Guimarães (2004b).

A técnica das redes neurais artificiais (RNA) tem prestado também como ferramenta para se fazerem predições da ETo, como está mostrada nos trabalhos de Resende et al. (2002) e Guimarães et al. (2003).

Nos dia atuais, há grande facilidade na obtenção de dados climatológicos para estimar a ETo e o Kc. Existem as estações climatológicas automáticas programáveis para coleta de dados em tempo real. Também há disponibilidade de imagens obtidas de fotografias aéreas e de satélites que podem servir para estudos de ETo e de estresse hídrico, baseados no balanço de energia na superfície terrestre. Entretanto, são alternativas de custos mais elevados, que poderiam ser utilizados por grandes empresas agrícolas, cooperativas ou associações de produtores.

A necessidade de fazer o manejo de irrigação

O manejo ou a programação inadequados da água de irrigação é uma das principais razões para a baixa eficiência do uso da água. Há necessidade de criar, difundir e transferir tecnologias para os agricultores, de modo que estes passem a assimilar técnicas simples e fáceis de programar a irrigação das suas culturas.

Albuquerque e Andrade (2001) lançaram uma planilha eletrônica para programar a irrigação de culturas anuais. Essa planilha se baseia no requerimento de água das culturas (etapa 6 do processo) e nas características físico-hídricas do solo (etapa 5). Mais recentemente, Albuquerque (2003) apresentou essa planilha para uso específico em pivôs centrais.

O conceito de eficiência de irrigação e produtividade da água

O conceito clássico de eficiência de irrigação usado pelos engenheiros omite os parâmetros econômicos. Para a determinação da eficiência de irrigação em seu nível ótimo, os economistas procuram conhecer o valor da água de irrigação e o custo do acréscimo no sistema de produção ao controlá-la ou manejá-la. Quando a água torna-se um bem escasso, o crescimento da produtividade da água ou reduções no volume captado se torna um fator de alto valor agregado. Porém, produtividades de água mais elevadas não significam, necessariamente, maior eficiência econômica.

Como foi visto, a necessidade total de água para uma cultura é oriunda da sua evapotranspiração (ETc). A lâmina real ou líquida de água necessária para a cultura é definida como:

LL = ETc - Pe

(2)

em que

LL representa a lâmina líquida necessária (mm)

ETc representa a evapotranspiração da cultura (mm)

Pe representa a precipitação efetiva (mm).

O conceito clássico de eficiência de irrigação (Ei) é dado por:

Ei = LL/Ld

(3)

em que

Ld representa a lâmina de água derivada ou captada de uma fonte (mm).

Os novos conceitos de eficiência de irrigação são abordados por Seckler et al. (2003), que incluem o conceito de reuso, reutilização ou reciclagem da água para algum lugar do sistema. Um desses novos modos é chamado de eficiência líquida (EL) e é dado por:

El = Ei + Er (1 - Ei)

(4)

em que

Ei representa a eficiência de irrigação clássica (equação 3)

(1 - Ei) representa a ineficiência clássica, que é percentagem da água derivada que não é usada para as exigências da LL

Er é a percentagem de (1 - Ei) que está potencialmente disponível para recuperação, reuso ou reciclagem em algum lugar do sistema.

Há outras formas de apresentar a eficiência baseando-se no reuso da água, como a da eficiência efetiva (EE) de Keller e Keller, citados também por Seckler et al. (2003).

Há diversas formas de se expressar a produtividade da água (KIJNE et al., 2003):

Produtividade puramente física: que é a quantidade de produto gerado dividido pela quantidade de água captada da fonte, em kg m-3.

Produtividade combinada física e econômica: que é o valor presente bruto ou líquido do produto dividido pela quantidade de água captada, em $ m-3.

Produtividade econômica: que é o valor presente bruto ou líquido do produto dividido pelo valor da água captada, definido em termos do seu custo de oportunidade.

Brito et al. (2000, 2003) estudaram o desempenho de indicadores para avaliar perímetros público e privado de irrigação. Esses indicadores se basearam em parâmetros físicos (como o volume de água captado, a evapotranspiração, o consumo de água, etc.) e econômicos (custos de água, energia e produtos gerados), como especificados nas análises de produtividade. Os diagnósticos foram realizados para o perímetro de irrigação Paracatu-Entre Ribeiros, no noroeste de Minas Gerais, e para o Distrito de Irrigação Nilo Coelho, em Petrolina, PE. Medidas de intervenção não foram adotadas, mas os resultados obtidos servirão de base para que sejam providenciadas, de modo a melhorar o uso da água nos locais e que se alcance também o incremento da produtividade da água.

Plantas tolerantes à seca como produtos do melhoramento genético e da transgenia

Finalmente, uma das alternativas para incrementar a eficiência do uso da água – tanto na agricultura irrigada como na de sequeiro – é melhorar geneticamente as espécies de plantas ou transformá-las geneticamente (transgenia), de modo a torná-las mais tolerantes à seca ou mais eficientes no uso da água.

É sabido, desde os primórdios da ciência, que sem água não há vida, por isso não haverá espécie viva que não necessite de água; no entanto, a quantidade de água requerida pode ser reduzida, como pode ser observada a seleção natural ocorrida com as plantas xerófitas que se adaptaram geneticamente a uma condição ambiental hostil de escassez hídrica. Esse é um dos motivos e o momento adequado para o desenvolvimento e a disponibilização de genótipos comerciais tolerantes a estresses hídricos cíclicos e/ou contínuos, bem como eficientes para o uso de água, sendo, portanto, uma estratégia desafiadora e adequada. Como o rendimento de grãos sob estresse hídrico constitui-se em uma característica complexa, a identificação e caracterização de genótipos contrastantes (tolerantes e sensíveis ao déficit hídrico), baseando-se em características secundárias de planta e associadas ao rendimento de grãos, tornam-se ferramentas potentes para o melhoramento vegetal e transgenia.

Considerações finais

A Embrapa Milho e Sorgo vem trabalhando para a seleção de genótipos de milho, sorgo e milheto, desenvolvendo os conceitos de sítios específicos em áreas de terreno para fenotipagem para seca, protocolos de características de planta para fenotipagem e técnicas de screening, objetivando caracterizar a deficiência hídrica e descrever, sumariamente, o esforço no desenvolvimento de material genético competente para o melhoramento visando à tolerância à seca em milho. Associam-se os conhecimentos quanto às estratégias de melhoramento na definição de grau genético adequado, quanto à identificação e descrição de características morfofisiológicas secundárias e do rendimento de grão – como parâmetros úteis à fenotipagem –, e quanto ao potencial de uso de técnicas moleculares como ferramentas de auxílio ao melhoramento (DURÃES et al., 2004).

Referências

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CAPÍTULO 4

MODELAGEM MATEMÁTICA E SIMULAÇÃO DE SISTEMAS APLICADAS AO PLANEJAMENTO AMBIENTAL E DA ATIVIDADE AGRÍCOLA

Maria Conceição Peres Young Pessoa

Elizabeth Nogueira Fernandes

Introdução

As ações de planejamento são imprescindíveis para a gestão de qualquer atividade. De forma geral, elas se encontram reunidas em “um método de ordenação de atividades com vistas a alcançar os objetivos propostos e, portanto, atingir um futuro desejado” (TASHIZAWA; REZENDE, 2000, p. 6).

De tal forma, Clark et al. (1980) já salientavam no final da década de 1970 a existência de afinidades entre a avaliação de impacto ambiental e os aspectos relacionados ao processo de planejamento. Segundo esses autores, essas afinidades estavam centradas principalmente na participação pública, na tomada de decisão e nas ligações existentes entre a avaliação de impacto e a elaboração de planos. A participação pública detém importante papel no estabelecimento de objetivos para o uso de recursos e para a aceitabilidade de programas específicos operacionalizados por meio de projetos centrados nesses objetivos. Por sua vez, à medida que essas propostas são apresentadas, são realizadas análises de alternativas de que seus objetivos sejam alcançados efetivamente, baseadas em análises criticas fundamentadas na identificação, descrição e previsão de implicações (efeitos, riscos e limitações) de cada proposta que auxiliam na identificação de potenciais e de lacunas de informação e nas justificativas da escolha final, em detrimento das demais – tomada de decisão. A elaboração de planos, por sua vez, é a etapa seguinte e varia drasticamente de país a país, pois podem estar integradas, ou dependentes, a outras políticas, a aspectos culturais locais e a infraestruturas.

Tem-se, assim, que, para que esse futuro desejado seja alcançado, há de existir a necessidade de levantamento de informações do estado atual do objeto de estudo do planejamento, de modo a inter-relacioná-las e, assim, resgatar a maior quantidade possível de conhecimento de seus pontos fortes e fracos. Essas informações também viabilizam entender aspectos relacionados à sua vulnerabilidade aos perigos e às tendências de comportamento em diferentes cenários passíveis de ocorrência em curto, médio e longo prazos. Por essa razão, a atividade de planejamento demanda a disponibilidade, organização e agilidade na recuperação de informações, bem como a utilização de meios ágeis de promover essa integração de conhecimento. Esses procedimentos facilitam a análise de elementos que possam interferir, significativamente, no processo de tomada de decisão do método de ordenação das atividades em diferentes ambientes, assegurando que a atividade flua em conformidade com objetivos, mesmo na presença de problemas ocorridos durante sua execução (BEZERRA 1996; MACEDO, 1994).

Também aplicado ao ordenamento territorial rural centrado no desenvolvimento sustentável da atividade agropecuária, o processo de planejamento vem sendo apontado por vários autores como o ponto-chave para a integração harmoniosa entre o desenvolvimento e a necessidade de proteção e de conservação do meio ambiente. Segundo Mafra (1999), esse processo deve levar em conta a possibilidade de usos alternativos ao atual e suas respectivas limitações. Assim, surge o conceito de planejamento ambiental.

Embora não haja uma definição padrão para planejamento ambiental, aquelas apresentadas na literatura reforçam aspectos voltados para a identificação, a observação, a organização e análise de vários fatores (isolados ou relacionados), a reflexão, a orientação e a proposição racional de alternativas factíveis de execução por meio de planos de atividades ou projetos. Todas as definições, entretanto, reforçam a necessidade de conciliar desenvolvimento à melhoria da qualidade ambiental.

A implantação de processos de certificação de qualidade no Brasil também vem sendo agilizada pela crescente barreira fitossanitária imposta pelos países importadores aos produtos nacionais (PESSOA et al., 2002). As iniciativas em busca de certificação de qualidade no campo foram iniciadas e tiveram suas ações centradas basicamente nas propostas do Programa Alimento Seguro do Campo à mesa (PAS_campo) – convênio Embrapa/Senai/Sebrae – e nos Sistemas de Produção Integrada (ELEMENTOS... 2006; EMBRAPA, 1999; NACHTIGAL et al., 1998; NASCIMENTO NETO, 2006).

Registra-se também o crescente uso e as vantagens do emprego de técnicas de geoprocessamento, de enfoque sistêmico e de inteligência artificial, que vêm sendo cada vez mais apresentadas na literatura internacional, não apenas no contexto de utilização prática de equipamentos modernos para a obtenção de informações de elevado conteúdo tecnológico sobre causas detectáveis ou controláveis de variabilidade na agricultura, mas como um instrumento de apoio ao levantamento, análise e interpretação dos dados coletados in loco (BARNETT et al., 1997; HEIMLICH, 1998; MATTHEWS et al., 1997; MONSON, 1997; WHITE, 1997). Nesse sentido, tais instrumentos tornaram-se um conjunto de tecnologias orientadoras de ações que possibilitam a otimização econômica e a minimização de impactos ambientais negativos decorrentes das atividades agropecuárias, e, assim, também imprescindíveis às atividades de planejamento ambiental.

Nos últimos anos, o uso de técnicas de automação passou a ser encontrado nas mais diferentes áreas da agricultura, predominantemente em atividades de mecanização (SONKA et al., 1996). Com o avanço de sensores e de aparelhos cada vez mais sofisticados, as técnicas de georreferenciamento e de predição vêm sendo cada vez mais difundidas dentro do contexto agrícola (ALVES et al., 2000; ANDERSON et al., 1996; BARNETT et al., 1997; BOOLTINK et al., 1996; BORGELT et al., 1996; KIRK et al., 1996; MATTHEWS et al., 1997; MONSON, 1997; WHITE, 1997). Aliadas a essas técnicas, cresce no País a proposição de Sistemas Integrados de Aviso (SIA) da presença de pragas, ou de controle de aspectos fitossanitários (GUERRA, 1991), já bem explorados em outros países, principalmente na Comunidade Europeia. Esses sistemas geralmente apresentam como base a chamada Estação de alerta que, de forma geral, contemplam desde a rede de coleta de dados até sua interpretação, o controle de registros/mapeamentos e a coordenação na divulgação de alertas e advertências por meio de campanhas, treinamentos e apoio logístico orientados ao controle. O registro, controle e recuperação de informações obtidas nos monitoramentos são facilitados pela utilização de Bancos de Dados, cujas vantagens relativas à utilização já são bem conhecidas.

O uso de técnicas de inteligência artificial (IA) também vem se mostrando eficiente para o desenvolvimento de sistemas computacionais voltados para o planejamento ambiental. Estes proporcionam ao usuário conclusões técnicas sobre matérias especializadas. Vários desses sistemas foram propostos nos últimos anos, os quais passaram a diagnosticar doenças, avaliar potenciais minerais de solos, sugerir estruturas de complexos compostos de química orgânica e proporcionar orientações (NILSSON, 1987). O uso de sistemas especialistas, assim como de outros métodos envolvendo enfoque sistêmico, demanda a busca de uma forma adequada de se representar e usar o conhecimento. Esses sistemas geralmente concentram-se nas informações resultantes dos trabalhos técnico-científicos ou de heurísticas levantadas junto à prática do produtor rural adquirida ao longo de sua experiência na condução de sua propriedade; nesse contexto, acrescenta-se que a aplicação de questionários voltados à elaboração do Diagnóstico Rápido Participativo (DRP) vem servindo de apoio às atividades de planejamento ambiental (GOMES et al., 2000). Nos sistemas especialistas, o conhecimento especializado sobre determinado assunto é representado por meio de um conjunto de várias regras simples, que são utilizadas para guiar o diálogo entre o sistema e o usuário para deduzir conclusões. Vê-se, portanto, que todas as ações que possibilitem automatizar a tomada de decisão baseada em dados gerados por especialistas, no âmbito de seus domínios de conhecimento, seriam um grande avanço para se disponibilizar conhecimento técnico de ponta, para a redução de erros decorrentes de falha humana e para a recuperação de uma gama maior de alternativas encontradas prontamente quando necessárias às atividades de planejamento ambiental da propriedade rural.

Percebe-se, pelo apresentado, que, apesar da existência de várias técnicas, ainda existe dificuldade para sua integração em um ambiente único, agravando etapas imprescindíveis a um planejamento ambiental eficiente, principalmente quando considerada a fase de proposição de estratégias que viabilizem a qualidade ambiental dos sistemas de produção. Sabe-se que o ponto mais importante na definição dessas estratégias reside no controle de atividades que ofereçam risco para o meio ambiente e, consequentemente, no estudo de possibilidade de ocorrência de impactos ambientais negativos. Essa avaliação de alternativas, a priori, é fundamental para evitá-los ainda na fase de implantação ou para sua mitigação, se já constatados no andamento das atividades.

Assim, o significado de “risco” passa a ser entendido, a partir desse ponto, como “a probabilidade de que uma situação física com potencial de causar danos (perigo) possa acontecer, em qualquer nível, em decorrência da exposição, durante um determinado espaço de tempo, a essa situação” (PESSOA; SCRAMIN, 2004, p. 13). Desse modo, o efeito da atividade em determinado ambiente deve considerar, além da atividade nele exercida, seus aspectos mais importantes na geração de impactos negativos. Por essa razão, a análise de risco se desenvolve baseada em quatro passos distintos (NEELY, 1994): a) identificação do perigo; b) estabelecimento de relações entre a presença do agente e a incidência do efeito adverso; c) a avaliação da exposição ao perigo; d) a caracterização do risco (onde é estimada a incidência de efeitos à saúde, sob diferentes condições de avaliação de exposição).

Sem a avaliação de risco, inserida no contexto de planejamento ambiental, aumenta-se a tendência de ocorrência de impacto ambiental negativo e, consequentemente, a necessidade de gastos com as medidas corretivas subsequentes. Cabe ressaltar também que “impacto ambiental” é aqui entendido, conforme definido pela Resolução Conama 001/86, por

[...] qualquer alteração das propriedades físicas, químicas e biológicas do meio ambiente, causada por qualquer forma de matéria ou energia resultante das atividades humanas que direta, ou indiretamente, afetam: a saúde, a segurança e o bem estar da população, as atividades sociais e econômicas, a biota, as condições estéticas e sanitárias do meio ambiente e a quantidade dos recursos naturais. (CONAMA, 1986)

Dependendo do perigo observado, as quantidades de variáveis e de fatores a serem avaliados na análise de risco de um mesmo objeto de estudo são consideráveis e diferenciadas. As ferramentas computacionais disponíveis para essa análise são, portanto, de grande auxílio tanto para a organização das informações locais quanto para facilitar a visão sistêmica do problema ou a aplicação de métodos expeditos para a análise de cenários alternativos ainda não investigados no sistema real. Várias delas encontram-se disponíveis para uso na análise de risco, tais como:

Inventários – levantamento das condições ambientais naturais locais subsidiando o processo de avaliação que contemplam dados meteorológicos, geomorfológicos, hidrogeológicos, hidrológicos, pedológicos, florísticos e faunísticos, bem como do uso e ocupação regional e manejo da área (irrigação, solo, culturas, entre outros), além de outras informações relacionadas ao histórico da ocupação da área e aos aspectos culturais locais.

Técnicas de modelagem matemática e de simulação de sistemas – ferramentas matemáticas e computacionais para avaliação da dinâmica natural de processos ocorridos no meio natural e de avaliação de tendências e de comportamentos destes por meio da proposição de cenários atuais e alternativos, entre outras aplicações.

Técnicas de Inteligência Artificial – em particular, o uso de sistemas especialistas vem tomando espaço significativo no resgate e armazenamento de conhecimento de especialistas, em determinada área do conhecimento, incluindo aqueles conhecimentos de ordem heurística passíveis de serem perdidos. Desse modo, a experiência de diversos especialistas sobre um dado assunto torna-se disponível em um programa computacional que propicia sua recuperação, de forma isolada ou integrada, sempre que necessário.

Traçadores e produtos marcados – Uso de uma substância química ou radioativa que, depois de introduzida na água, no solo, na atmosfera ou em seres vivos (animais, plantas, ser humano), permite ser acompanhada e, consequentemente, monitorada para o teste de hipóteses relacionadas ao comportamento de produtos e fluxos no ambiente.

Técnicas de geoprocessamento – utilização de Sistema de Informação Geográfica (SIG) e de Sensoriamento Remoto como ferramentas úteis na estruturação de dados geoambientais locais. Eles possibilitam que informações georreferenciadas, apresentadas em um dado plano de informação temático, sejam cruzadas com outros planos de informação da área-alvo, na mesma escala do anterior, e com resultados advindos de outras técnicas. São, assim, importantes ferramentas integradoras do conhecimento local, de destacada utilidade no monitoramento do uso e da ocupação da terra, no zoneamento agroecológico, na análise da quantidade e disponibilidade dos recursos naturais, entre outras.

Técnicas de geoestatística – permitem detectar e modelar os padrões da dependência espacial dos atributos de um dado local e, assim, auxiliam na avaliação de risco associado. Por essa razão, essas técnicas vêm sendo eficazes na avaliação do estado de poluição do meio hídrico subterrâneo, pois permitem quantificar a incerteza subjacente a fenômenos hidrogeológicos; entre outros fatores.

Algumas dessas técnicas já foram discutidas brevemente, pois continuarão sendo citadas no corpo deste trabalho, tais como a aplicação da técnica de modelagem matemática e a de simulação de sistemas no contexto do planejamento ambiental. Percebe-se que ambas vêm sendo amplamente aplicadas ao estudo da dinâmica de agroquímicos no ambiente, em problemas de transportes de produtos agropecuários, na avaliação da dinâmica de pragas e doenças de culturas, no potencial de contaminação de água, solo e ar, na proposição de manejo centradas no uso das terras e aptidão agrícola, e no zoneamento agroecológico, entre outras aplicações.

A importância da utilização dessas técnicas, em particular, ficou ainda mais evidente a partir de outubro de 2000, quando, em uma conferência realizada em Friibergh, Suécia, vários cientistas, debatendo sobre os princípios do desenvolvimento sustentável e da sua consequente complexidade, propuseram a criação da Ciência da Sustentabilidade. Assim, ficou definida no relatório de Friibergh a necessidade da melhor compreensão das complexas interações dinâmicas entre sociedade e natureza de modo que a decorrente vulnerabilidade fosse revertida. Esse documento também ressaltou a necessidade de incrementar “avanços na habilidade em analisar e predizer o comportamento de sistemas auto-organizados, caracterizarem os impactos irreversíveis, interpretar múltiplas escalas de organização espacial e avaliar a função de vários atores sociais com expectativas divergentes”. Nesse contexto, percebe-se a importância singular da modelagem matemática e da simulação de sistemas para a proposição de estratégias voltadas para o desenvolvimento sustentável. Este capítulo apresentará considerações gerais sobre aplicações dessas técnicas e suas respectivas contribuições para o planejamento ambiental das atividades agropecuárias brasileiras, em prol do almejado desenvolvimento sustentável dos sistemas agropecuários.

Aspectos gerais

Um modelo matemático descreve um sistema real escolhido como objeto de estudo, em linguagem matemática.

A modelagem matemática é o processo de desenvolvimento dessa forma de representação do conhecimento, que pode ser feita por meio de operadores lógicos, funções, sistemas de equações e intervalos matemáticos, entre outros. Nos modelos matemáticos são representados, portanto, os componentes (entradas, variáveis, parâmetros e saídas) e as relações funcionais, em maior ou menor grau de detalhamento, em função do seu objetivo. Acrescenta-se a importância da modelagem matemática como uma ferramenta metodológica tanto na identificação de lacunas de pesquisa básica quanto na integração de conhecimentos existentes entre várias disciplinas, apresentados concomitantemente na ferramenta descritiva final do sistema real que a modelagem representa.

Segundo Pessoa et al. (1997), os modelos matemáticos podem ser classificados como: a) empíricos – quando são essencialmente descritivos e identificados por equações matemáticas capazes de representar dados experimentais de forma aceitável; nesse caso, possuem poucas restrições e são resultado única e diretamente de trabalho experimental; b) mecanicistas – quando descrevem, baseado em entendimento, os processos, as suas interligações e as suas suposições fundamentadas em maior quantidade de informações técnico-científicas sobre o problema real; c) normativos – quando a finalidade é otimizar um (ou mais) objetivo(s) mediante a proposição de normas (cláusulas definidas em intervalos matemáticos) relacionadas às ações a serem tomadas.

Esses mesmos autores relatam que os modelos matemáticos também podem ser classificados em função dos resultados que fornecem ao usuário como: a) reducionistas ou screening – quando fornece uma avaliação preliminar, fundamentada em descrição relativa de processos imprescindíveis para sua representação, tendo geralmente uma entrada de dados menos complexa, e algumas vezes refletindo situações controladas; b) de pesquisa – quando demandam profundo conhecimento do problema, representando, com rigor, os processos e suas interações, em forma rica de detalhamento técnico-científico; c) de manejo, de gerenciamento ou de tomada de decisão – associam conhecimento técnico-científico a heurísticas, úteis para a orientação do bom funcionamento do sistema real.

Entretanto, há de se registrar os equívocos conceituais atribuídos à técnica de simulação de sistemas por alguns autores, que em seus trabalhos frequentemente a confundem com a técnica de modelagem matemática. Na atividade de desenvolvimento de um simulador é necessário representar e operacionalizar um ou mais modelos matemáticos por meio de linguagem computacional, integrando-os a um ambiente único de programação que habilita a formulação e o teste de cenários do sistema idealizado para o objetivo do estudo. Desse modo, o processo de simulação de sistemas incorpora também o desenvolvimento de diagramas computacionais lógico e de fluxo, como também a elaboração do código computacional (documentado), que implementam os modelos matemáticos (interrelacionando-os) necessários para a representação sistêmica em análise, e desenvolvimento de interfaces de busca e recuperação de dados a serem utilizados por esses modelos, além da escolha de interfaces amigáveis ao usuário (entrada e saída de dados e interpretação de resultados). Percebe-se, portanto, que, apesar de estarem fortemente relacionados, os processos de modelagem matemática e de simulação de sistemas são claramente distintos. Acrescenta-se também que, nos países de língua americana, onde se iniciou o emprego massivo dessas técnicas, a simulação de sistemas é tratada por mathematical modelling simulation, no preciosismo de enfatizar o uso do método computacional baseado na representação matemática dos sistemas físicos abordados. A tradução para a língua portuguesa, fidedigna ao texto original, estimulou também a difusão conceitual equivocada já citada. Maiores considerações podem ser encontradas em Pessoa et al. (1997).

Os simuladores são comercializados ou oferecidos gratuitamente na internet como softwares de domínio público (também chamados de softwares livres). Essa última iniciativa favoreceu o uso de vários deles em diferentes locais, tanto isoladamente como integrados a outras ferramentas, como os Sistemas de Informações Geográficas (SIG), os Bancos de Dados e os Sistemas Especialistas, entre outras.

Na maioria dos modelos matemáticos e simuladores utilizados em apoio à avaliação de risco ambiental, algumas características e processos sempre estão presentes, em menor ou maior grau de detalhamento dependendo do objeto de estudo e dos resultados esperados. Veremos, a seguir, aplicações dessas técnicas na avaliação de diferentes riscos ambientais.

Apoio ao planejamento ambiental no contexto da propriedade agrícola

A aplicação de modelos matemáticos como ferramentas de suporte à tomada de decisão de planejamento e gerência de propriedades agrícolas não é recente. Esses modelos, conhecidos como Modelos de Fazendas, vêm sendo propostos, fundamentados na proposição de modelos conceituais e nas técnicas de programação matemática, para uso no País desde a década de 1970, propiciando a avaliação de sistemas de produção inicialmente em escala local (“propriedade”) (KLEIN; NARAYANAN, 1995). A partir deles, surgiram proposições em escalas regionais que deram suporte também à previsão de safra das principais culturas do País.

Veloso e Chaib Filho (1999) apontam o uso de estratégias de modelagem matemática para a avaliação de impacto dos sistemas de produção no ecossistema Cerrado, em termos sociais, econômicos e ecológicos, por meio de técnicas de previsão de preços e de produtividade de cultivos alternativos, de programação linear, inteira, multicritérios e técnicas de geoprocessamento. Esses mesmos autores também indicaram a existência de modelos em escala regional, propostos por Doppler (1994) e McGregor e Dent (1993), que possibilitaram analisar impactos de políticas alternativas e estratégias de pesquisa e extensão, como também apontou Stoorvogel (1995) para avaliar mudanças socioeconômicas sobre uma área agrícola fornecendo, portanto, subsídios também ao planejamento ambiental local e às políticas públicas futuras.

Schilizzi e Boulier (1997), também citados por Veloso e Chaib Filho (1999), destacaram a importância de envolver o produtor (“fazendeiro”) na elaboração desses tipos de modelos, visando tanto à obtenção de informações quanto à validação dos modelos.

Alguns anos antes, Orea et al. (1991) também propuseram um modelo informatizado, chamado Impro, para avaliação de impacto ambiental da implantação de projetos, aplicáveis àqueles voltados para a atividade agrícola, fundamentado em regras de decisão que possibilitam valorar de forma quantitativa e qualitativa os impactos ambientais, além de observar o efeito de medidas preventivas e mitigadoras. O funcionamento do modelo integra informações temáticas do meio a uma sistemática de conjuntos e de tratamentos diferenciados, em função da fase do projeto, baseado em critérios, valores e ponderações feitas pelo usuário favorecendo também estudos de sensibilidade de variáveis do meio.

Quase uma década depois do trabalho de Orea et al. (1991), Vieira (1999) apresentou considerações sobre o uso de modelos matemáticas baseados em lógica difusa (também conhecida como Fuzzy sets, Teoria dos conjuntos difusos ou lógica nebulosa) e em teoria de probabilidade comparadas à abordagem convencional determinística, para a avaliação de impactos econômicos e “ambientais” (ecológicos) na análise dos impactos de obras hidrelétricas. Recentemente, Silva et al. (2007) apresentaram aplicações da técnica para prognósticos de chuva no Nordeste brasileiro.

O programa do Sistema de Otimização do Lucro na Administração Rural (Solar) é um Sistema Inteligente de Apoio à Decisão, aplicado ao planejamento das propriedades agrícolas. Além de técnicas de inteligência artificial, o Solar integra um banco de dados e técnicas de pesquisa operacional para a alocação ótima de recursos na propriedade (OLIVEIRA et al., 1995, 1996).

Além das ferramentas citadas, várias outras também podem ser encontradas na literatura.

Aplicação nos manejos de culturas agrícolas e florestais

A simulação de sistemas também vem contribuindo para a investigação de fenômenos complexos, motivando a organização do conhecimento, direcionando pesquisas e apontando lacunas (PASSIOURA, 1996; PESSOA et al., 1997).

Dentre essas aplicações ressaltam-se a preocupação com os modelos de previsão de safras ou de desenvolvimento de culturas, além daqueles que representam a interação inseto-planta-meio ambiente, principalmente para os cultivos de maior peso comercial. Os modelos e simuladores apresentados nesse segmento vêm possibilitando a maior compreensão de aspectos pontuais da cultura, tais como fisiológicos, genéticos e nutricionais, entre outros, bem como representando o funcionamento de processos que ocorrem nesse ambiente de cultivo e, consequentemente, das interações nele existentes, de modo a possibilitar a visualização de como um determinado fator (abiótico, econômico e social, entre outros) interfere na cultura como um todo.

A maioria dos modelos matemáticos de culturas é resultado de observação empírica, ou seja, resultante de experimentos laboratoriais conduzidos sob a observação de algumas variáveis do sistema real em condições controladas, que permitem representar parte das relações existentes desse cenário observado em função de algum objetivo e hipóteses predefinidos. Vários desses modelos são resultantes de modelos de regressão linear e não linear ou de métodos estatísticos ajustados aos dados observados. Assim, as investigações subsequentes, que deles se utilizarem, também deverão se manter dentro das condições em que as relações empíricas foram estabelecidas, como também dentro da faixa de variação na qual elas tenham sido calibradas, caso contrário os resultados subsequentes obtidos pelas interpretações dos resultados experimentais ou por simulação serão menos fidedignos à realidade e pouco contribuiriam à tomada de decisão no que se refere a planejamento.

Dessa forma, vale a pena relembrar que todo modelo matemático possui limitações, utilizadas para a representação do conhecimento, que deverão ser consideradas na interpretação dos seus resultados ou futuras aplicações.

Alguns modelos mecanicistas incorporam um ou mais processos, representados por seus respectivos modelos matemáticos, que ocorrem no ambiente de cultivo de forma integrada, tais como fotossíntese, respiração, frutificação, erosão de solo, percolação de água, lixiviação de agrotóxicos, biodegradação microbiana, translocação e evapotranspiração, entre outros. Por meio de suas representações computacionais e das interações existentes, vem sendo possível acompanhar o desenvolvimento da planta, a sua produtividade, e a dinâmica populacional de insetos-praga ou de estratégias de controle biológico ou químico, entre outras aplicações. Essas representações fundamentam-se em informação existente, para a definição correta dos modelos, e possibilitam a investigação de cenários alternativos para manejo nas condições atuais ou, quando possível em função das premissas-base dos modelos elaborados, a investigação ex ante de cenários de manejo ainda não investigados na prática.

Grande parte desses programas propicia a avaliação do crescimento da cultura para variedades específicas, possibilitando a análise de sensibilidade de variáveis que interferem em seu desenvolvimento e sua produtividade. Levam em consideração a influência de fatores no desenvolvimento da cultura, tais como os fatores climáticos, a área foliar, a dinâmica de nitrogênio, o tipo de solo e/ou variáveis dele representativas, tais como conteúdo de matéria orgânica, densidade aparente, ponto de murcha, saturação, capacidade de campo, irrigação, evaporação/evapotranspiração do solo e planta, entre outros.

No que se refere às estimativas de safra, vários modelos matemáticos de culturas vêm sendo incorporados aos simuladores, no intuito de avaliar o funcionamento dos sistemas produtivos sob diferentes alternativas de manejo de solo, água e planta, entre outros. Esses programas também são importantes para o planejamento ambiental da propriedade agrícola, pois propiciam a tomada de decisão mais apropriada ao manejo frente às características locais e, assim, podem conduzir ao uso de estratégias de fomento a melhores produtividades no contexto da sustentabilidade agrícola.

Os simuladores mais citados em todo o mundo gradativamente vêm sendo aperfeiçoados a diferentes variedades, culturas e/ou condições ambientais tropicais integrados a técnicas de posicionamento global por satélite (GPS), de Sistemas de Informação Geográfica (SGI), Sistemas Especialistas (SE) ou desenvolvidos especificamente para esses ambientes. Entre eles citam-se aqueles que contemplam culturas como feijão, algodão, amendoim, cana-de-açúcar, trigo, soja, milho, sorgo, aveia, arroz e milho, entre outras: AGSystem, BEANGRO, CERES-Sorghum, CERES-Millet, CERES-Maize, CERES-Rice, CERES-Wheat, CROPGRO, CropSys, Decision Support Systems for Agrotechnology Transfer (DSSAT) v.3, EPIC, EPIPRE, GOSSYM, GOSSYM/COMAX, GRO-Soybean, GRO-Peanut, ORYZA, PNUTGRO, SOYGRO, Structural Thinking Experimental Learning (STELLA), SWheat, Texas Cotton Insect Model– (TEXCIM), WTGROWS (BAKER et al., 1983; BOOTE et al., 1989; CALDWELl, 1989; CALDWELL; HANSEN, 1993; GODWIN et al., 1989, 1990; HOOGENBOOM et al., 1992, 1994; JONES et al., 1989; LEGASPI
et al., 1988; MCKINION et al., 1989; RICHMOND, 1987; RITCHIE et al., 1989; RITCHIE; SCHULTES, 1994; STONE et al., 1990; KEULEN, 1994; WHISLER
et al., 1986; WILLIAMS et al., 1989; ZADOKS, 1981). Alguns dos simuladores listados também incorporaram a modelagem matemática e a simulação da dinâmica populacional de pragas de culturas como do algodão e do milho, acrescentando-se também aquele desenvolvido para avaliação da dinâmica da lagarta-da-soja por Wilkerson et al. (1986), entre tantos outros.

O potencial de uso dos simuladores, de forma geral, bem como suas limitações, foi bem discutido por Boote et al. (1996). Esses autores apontaram a necessidade de conhecer o nível de complexidade necessário à representação dos modelos em função dos objetivos de estudos propostos, onde modelos muito simples podem não ser apropriados à representação de um fenômeno particular, enquanto os modelos muito complexos requerem uma grande quantidade de informações como dados de entrada que acabam tornando-os pouco práticos às condições de campo.

Simuladores de geração aleatória de fatores climáticos são utilizados, geralmente, concomitantemente aos simuladores baseados em modelos de culturas, a saber: Weather Generators (WGEN) (RICHARDSON; WRIGHT, 1984) e WMAKER (KELLER, 1985).

Muitos dos simuladores supracitados foram utilizados, integrados a técnicas de geoprocessamento, também para analisar a produtividade regional de culturas (LAL et al., 1993) e para avaliar o impacto das mudanças climáticas globais nas culturas (CURRY et al., 1990; EARSTERLING et al., 1993).

Alguns modelos matemáticos e simuladores também vêm sendo desenvolvidos e/ou adaptados para o ambiente brasileiro, porém a maioria encontra-se em versão acadêmica e é utilizada por centros de pesquisa. Entre uma dessas aplicações, cita-se o uso do DSSAT para a avaliação da relação solo-planta-clima por Siqueira (1991).

Outros processos também são considerados pelos modelos matemáticos de culturas, tais como evapotranspiração, evapotranspiração potencial (EPT) e evapotranspiração real (SILVA; ASSAD, 1998). O coeficiente cultural ou coeficiente de cultura (Kc), um dos parâmetros de entrada solicitados por grande parte dos simuladores, foi definido por Ometo (1981). Todos são indicadores da necessidade de água da cultura em suas diversas fases fenológicas (ASSAD et al., 1998). Um maior detalhamento de todos esses parâmetros, bem como dos métodos para sua determinação, encontra-se em Reichardt (1990), Assad e Sano (1998) e em Pereira et al. (1997).

Existem registros do uso de modelos matemáticos e simuladores para estimativas de safra adaptados às condições brasileiras como as propostas por Silva (2002), que analisou os efeitos dos fatores hidroclimáticos na variabilidade do rendimento da cultura de milho em sistemas de plantio direto no Cerrado brasileiro, avaliando o efeito climático em diferentes fases de desenvolvimento da cultura e, assim, gerando informações de apoio à decisão no aperfeiçoamento do zoneamento de risco climático para essa cultura. Esse trabalho fez uso do simulador Simulateur Multidisciplinaire pour les Cultures Standard (Stics).

Já Liu et al. (1989) aplicaram o CERES-Maize a uma variedade de milho híbrido brasileira para avaliar a produtividade da cultura, enquanto o modelo fisiológico CERES-Trigo foi utilizado em dados coletados em campo experimental visando a estimativa da produtividade de trigo nessas condições (ANUNCIAÇÃO; LIU, 1991). Siqueira e Berg (1991) também apresentaram estratégias para a validação do simulador SOYGRO-Soja para o Rio Grande do Sul no intuito de disponibilizar essa ferramenta para avaliação do comportamento dessa cultura nas condições do sul do Brasil.

Silva e Bergamasco (2001) apresentaram um levantamento sobre os modelos matemáticos para a cultura da cana-de-açúcar. Esse trabalho cita modelos e simuladores aplicados à previsão de crescimento da cultura e de estimativa de produtividade, à estimativa de balanço de carbono de uma comunidade vegetal, à previsão de produção de matéria seca da cana-de-açúcar, à transferência de metais pesados durante o caminho (composto de lixo-solo-raiz-parte aérea) e ao crescimento de índice de área foliar. Também para essa cultura, Bergamasco et al. (2002) apontaram o uso de modelo de balanço de nitrogênio para a previsão de resposta da cana-de-açúcar ao uso de fertilizante nitrogenado.

Ainda no que se refere à utilização de simuladores para avaliação de efeitos das mudanças climáticas globais na agricultura, há registro dos trabalhos de Siqueira et al. (1994), Streck e Alberto (2006), Plec et al. (2007), Domingues et al. (2008) e Nobre (2009). Para a avaliação de produção de culturas na ocorrência de veranicos, Sousa (1999) disponibilizou o programa VERANICO 1.0, que vem sendo usado por Hernandez et al. (2000) para avaliar as culturas de algodão, feijão, banana, uva, citros e milho na região de Palmeira d’Oeste, SP.

Acuña et al. (2005), também disponibilizaram o programa PROGRESSA, que permite analisar as relações entre as variáveis climáticas e o desenvolvimento de doenças de plantas, utilizando dados de severidade, entre outros.

Entre alguns dos modelos matemáticos e simuladores propostos para a avaliação da dinâmica de pragas e doenças das culturas agrícolas, citam-se estratégias de avaliação da dinâmica populacional do bicudo-do- algodoeiro sob estratégias de Manejo Integrado de Pragas (PESSOA, 1994), assim como a modelagem matemática e simulação da lagarta-da-soja proposta para as condições brasileiras por Gazzoni et al. (1998). A citação de apenas alguns poucos modelos e simuladores para essa aplicação não deve impedir que o leitor os encontre facilmente em pesquisas mais acuidosas na literatura nacional.

Alguns dos modelos e simuladores citados anteriormente vêm também sendo utilizados ou adaptados ao manejo florestal. Os principais benefícios ambientais do cultivo do eucalipto são apontados por Valverde (2005) como “diminuição na pressão sobre as florestas nativas, abrigo para a fauna, proteção das águas e dos solos, melhoria da qualidade do ar, recuperação de áreas degradadas, contribuição para a mitigação do efeito estufa, etc.”. Sendo plantado em larga escala no Brasil, esse cultivo florestal também é ameaçado por pragas, doenças e plantas invasoras (FIRMINO, 2004). Além da intensificação de ocorrência das pragas e doenças tradicionais, as pragas exóticas têm também gerado danos e preocupações consideráveis ao setor florestal nacional (SÁ; WILCKEN, 2004; WILCKEN et al., 2003), o que vem acarretando a investigação biológica para a proposição de modelos matemáticos e simuladores orientadores à estratégia de manejo de pragas da cultura. Em particular para o psilídeo-de-concha, a Embrapa Meio Ambiente e a Unesp-Botucatu reuniram informações obtidas até o momento sobre a bioecologia de Glycaspis brimblecombei e do desenvolvimento fisiológico de Eucalyptus camaldulensis em ambiente nacional, aliadas às informações do comportamento de Psyllaephagus bliteus no controle biológico da praga, para a proposição de modelos matemáticos representativos dos ciclos de vida da praga, parasitoide, e de desenvolvimento do eucalipto, em função de variáveis abióticas (temperaturas máxima, mínima, temperatura média, pluviosidade e umidade relativa, entre outras) e de integrações decorrentes. Por meio de uma investigação por simulação de sistemas foram avaliadas estratégias diferenciadas que possibilitaram observar a dinâmica populacional da praga em condições laboratoriais visando à identificação de periodos mais propícios e preferenciais ao parasitismo e, assim, condições mais apropriadas a elevar as condições de manutenção dessa criação (PESSOA et al., 2008c), imprescindíveis para o controle em condição de campo e à proposição de programas de manejo integrado de G. brimblecombei no País.

Outras informações resultantes de modelos matemáticos formulados para avaliações da produção de biomassa, da taxa de crescimento e do déficit hídrico, entre outras informações relativas à espécie Eucalyptus spp. também estão disponíveis na literatura, bem como a variação do índice de área foliar ao longo de seu ciclo de crescimento (CHAPERON, 1987; XAVIER et al., 2002), sendo imprescindíveis para a proposição de modelos da planta que considerem fotossíntese. A utilização de modelos matemáticos voltados para o melhoramento genético foi também obtida com a utilização de técnicas multivariadas aplicadas ao melhoramento de plantas (CRUZ, 1990) e modelos biométricos (CRUZ; REGAZZI, 1994). Exemplos dessa aplicação são encontrados também para E. camaldulensis, onde foram avaliados, por meio de predição, os ganhos genéticos em melhoramento florestal com o uso de modelos de correlação genotípica e fenotípica, entre outros, que assim possibilitaram verificar se os fatores genéticos foram mais importantes que os do ambiente (PAULA et al., 2003).

A exemplo das aplicações para as culturas supracitadas, várias outras se encontram disponíveis na literatura nacional, o que, por motivo de espaço reduzido para enunciá-los detalhadamente, será deixado a cargo dos leitores em caso de maior interesse.

Uso na avaliação de risco do uso de agrotóxicos no ambiente de produção

Apesar dos citados impactos ambientais advindos da utilização de monocultivos extensivos no Brasil, estes ainda são praticados, exigindo forte aporte de insumos como agrotóxicos, entre outros.

O termo agrotóxico é usado, no seu mais amplo sentido, para se referir a qualquer composto orgânico sintético que seja manufaturado para uso na agricultura visando a prevenir ou reduzir efeitos adversos de pragas, independentemente de que sejam insetos, microrganismos deletérios ou plantas indesejáveis. O termo inclui todos os inseticidas, fungicidas, herbicidas, fumigantes e outros compostos orgânicos usados para a prevenção de pragas (PESSOA; SCRAMIN, 2004).

A alegada vantagem do uso de agrotóxicos sobre outros métodos de controle fundamenta-se, basicamente, na sua eficiência em reduzir drasticamente a população de pragas agrícolas (onde aqui se contemplam também as doenças e as plantas invasoras) já nas primeiras aplicações dos produtos. Por essa razão, o Brasil situa-se entre os maiores consumidores mundiais de agrotóxicos. A exposição dos diferentes agroecossistemas brasileiros ao uso de agrotóxicos traz preocupações quanto ao perigo de contaminações indesejáveis provocadas pela utilização desses produtos, dentro ou fora dos procedimentos definidos (PESSOA; SCRAMIN, 2004). Entre os principais perigos citam-se: resistência aos produtos aplicados; contaminações de solo, de água, de atmosfera e de seres vivos (planta, animais, microrganismos e homem); diminuição de populações benéficas, entre outras. Evidencia-se, assim, a necessidade de conhecer a dinâmica do produto aplicado no local em que é empregado, considerando tanto as suas próprias características como sua interação e relações nesse ambiente como um todo.

Apesar de aparentemente fácil, essa relação causa-efeito entre o uso de agrotóxicos para a produção agrícola e a observação da contaminação do ambiente, ocasionando efeitos adversos, não pode ser rapidamente estabelecida, na maioria dos casos. Incidentes relatando o uso desses produtos são frequentemente mapeados identificando que a origem do problema geralmente está associada à aplicação ou a práticas agrícolas inapropriadas. Dessa forma, antes que qualquer decisão seja tomada no sentido de estimular/desestimular, orientar ou priorizar o uso de agrotóxicos na produção agrícola, deve ser bem estabelecido o risco de sua utilização em diferentes agroecossistemas. Por essa razão, a avaliação de risco torna-se imperativa na definição de práticas menos impactantes ao ambiente, como as que vêm sendo utilizadas nos programas de Boas Práticas Agrícolas. Nesse contexto, a modelagem matemática e a simulação de sistemas computacionais aplicadas à avaliação de risco do uso de agrotóxicos farão uso da descrição dos processos físicos, químicos e biológicos associados a esses produtos, tais como suas propriedades e relações de interação com ar, água, solo e biota. Assim, passam a ser representadas pelos processos de comportamento, de transformação e de destino dos produtos aplicados no ambiente.

Acrescenta-se que a avaliação do risco de utilização de agrotóxicos em agroecossistemas também deve avaliar os equipamentos utilizados, o manejo de solo, de água e da planta propostos para a cultura, o uso da terra e da água em sua vizinhança, e as orientações fornecidas ao produtor e a forma como ele as implementam no campo. Torna-se ineficiente empregá-la isoladamente para fins de avaliação da intensidade de exposição e, consequentemente, para a caracterização e manejo de risco no contexto estratégico do planejamento ambiental. Assim, a avaliação de risco é fundamental como medida preventiva à identificação de tendências futuras de comportamento, transporte e retenção de agrotóxicos no ambiente. Maiores considerações relacionadas a esses processos e outras considerações sobre agrotóxicos e ambiente podem ser encontradas detalhadamente em Souza e Fay (2004).

A representação matemática dos processos citados anteriormente demanda, portanto, informações que favoreçam sua quantificação ou estimativa. Por esse motivo, vários simuladores incorporam parâmetros e variáveis que os representem ou estimem (PESSOA; SCRAMIN, 2004; PESSOA et al., 1997).

Os modelos matemáticos e simuladores disponibilizados na literatura científica para avaliação do movimento de agrotóxicos aplicados em áreas agrícolas foram apresentados por vários autores (FUNARI et al., 1991; IUPAC, 1995; JURY; GHODRATI, 1989; PESSOA et al., 1997; SOUTHWORTH
et al., 1987; ZEE, 1991). Alguns deles são simples e fornecem resultados baseados nas características próprias dos produtos aplicados e de informações macro do ambiente. A partir delas, possibilita-se a determinação de índices visando à classificação do potencial de lixiviação e de retenção dos produtos por meio de equações matemáticas ou de intervalos matemáticos. A maior parte desses modelos é amplamente utilizada nos Estados Unidos, na Alemanha, na Dinamarca, na Holanda, no Brasil e na Austrália, entre outros, pela facilidade de uso, em função dos dados solicitados, e da agilidade na obtenção de respostas, e muitas vezes incorporados a simuladores.

Pessoa e Scramin (2004) citam os principais modelos matemáticos utilizados mundialmente para avaliação rápida do potencial de lixiviação e de retenção de agrotóxicos, que resumidamente são descritos por índice de Groundwater Ubiquity Score (GUS) (GUSTAFSON, 1989), Screening da US Environmental Protection Agency (EPA) (COHEN et al., 1995), Screening level tier da EPA (COHEN et al., 1984), Método de GOSS (GOSS, 1991), Fator de Atenuação (AF) ou índice de emissão de massa de pesticidas no solo (RAO et al., 1985), Fator de Retardamento (RF) ou índice de retardamento de pesticidas no solo (RAO et al., 1985), Equação Universal de Perda de Solo (USLE) (WISCHMEIER; SMITH, 1978), Equação Universal de Perda de Solo Revisada (RUSLE) (RENARD et al., 1991), Equação Universal de Perda de Solo Modificada (MUSLE) (CHAVES, 1991; WILLIAMS, 1975) e modelos de fugacidade ou de tendência de escape de substâncias para compartimentos como solo, água, ar, biota (LEWIS, 1901; MACKAY, 1993; PAUSNITZ, 1969; NESS; ABBOTT, 1982), entre outros. Entre algumas aplicações disponíveis na literatura citam-se Pessoa et al. (2007, 2008a, 2008b), Ferracini e Pessoa (2008), Paraíba et al. (2007), Fernandes et al. (1999, 2002, 2003), Resende e Almeida (1995), Fernandes (1995) e Fernandes e Fernandes Filho (1997).

Pessoa e Scramin (2004) e Pessoa et al. (1997) apresentaram os simuladores utilizados para avaliação de cenários de uso de agrotóxicos para diferentes ambientes e culturas onde os mais utilizados mundialmente são: Chemical Movement in Layered Soils (CMLS-94) (NOFZIGER; HORNSBY, 1994), Pesticide Root Zone Model (PRZM) (CARSEL et al.; 1985, 1998; DOWD et al., 1993; US-EPA, 1994), Soil Water Atmosphere Plant (SWAP) (DAM et al., 1997), Nitrate Leaching and Economic Analisys Package (NLEAP) (SHAFFER et al., 1991a, 1991b), Leaching Estimation and Chemistry Model (LEACHM) (WAGENET; HUDSON, 1989), Erosion-Productivity Impact Calculator (EPIC) (SHARPLEY; WILLIAMS, 1990), Pesticide Leaching Model (PELMO) (KLEIN, 1994) e Simulator for Water Resources in Rural Basins (SWRRB) (ARNOLD et al., 1990), entre outros. Algumas aplicações para o ambiente brasileiro podem ser encontradas em Lima et al. (2007), Pessoa et al. (2008a, 2008b), Figueiredo et al. (2007) e Gebler (2000), entre outros.

A validação de alguns desses programas para as condições ambientais do Brasil também vem se processando à medida que sua utilização tem-se ampliado (GEBLER, 2000; GIULIANO, 1995; PESSOA et al., 2008b, PESSOA; SCRAMIN, 2004).

Entre esses trabalhos citam-se os conduzidos por Scorza e Boesten (2005) e Scorza Júnior e Silva (2007), que utilizou os simuladores MACRO e PEARL para avaliar a lixiviação de agrotóxicos, com aplicações para a região de Dourados, MS; e os de calibração do modelo determinístico LEACHM-P para condições edafoambientais brasileiras elaborado por Giuliano (1995). Outros também foram apontados por Pessoa e Scramin (2004). Muitos desses trabalhos apresentam interfaces com a avaliação da qualidade da água, onde os agrotóxicos vêm sendo utilizados. A seguir serão apresentadas algumas aplicações de modelagem matemática e simulação para esse problema específico onde não serão reapresentados, portanto, os recursos já citados.

Aplicações para a avaliação de qualidade de água

A poluição dos recursos hídricos é uma preocupação internacional, uma vez que a água é utilizada para diferentes usos e que, mesmo observado os 2,5% de água doce de todo o planeta, constata-se que dessas águas, cerca de 1,7% estão congeladas, 0,75% são águas subterrâneas e somente 0,01% são águas de superfície (QUEIROZ; PESSOA, 2003). Dessa forma, exposta às diferentes atividades, que fazem uso desse recurso natural não renovável ou nele exercem pressão, destacam-se como imprescindíveis as atividades de planejamento voltadas para a sua conservação e preservação.

Vários simuladores e modelos matemáticos estão disponíveis para auxiliar nessa avaliação, alguns deles já citados na seção anterior, associados à dinâmica de agrotóxicos e suas implicações na qualidade das águas. Outras, também apontadas neste capítulo, estão em uso em todo o mundo e um maior detalhamento pode ser encontrado em Pessoa et al. (1997) e podendo ser encontrado em alguns sites1.

Alguns modelos e simuladores vêm sendo utilizados pelos órgãos de saúde pública de vários países. Argentina, Bolívia, Brasil, Colômbia, Costa Rica, Cuba, Equador, México, Paraguai e Peru, por exemplo, utilizam simuladores apontados pelo Centro Pan-Americano de Engenharia Sanitária e Ciências do Ambiente (Cepis). São eles: RIOS IV, elaborado pelo Cepis em 1995; MULTI_SMP, elaborado para a EPA pela LimnoTech em 1992; SPAM, elaborado pelo Hydroqual, em 1984; WASTOX, elaborado pelo Manhattan College para a EPA, em 1994; LACAT, elaborado pelo Cepis, em 1990; e Clark, elaborado por Sonzogny, em 1978. A maioria dessas ferramentas, entretanto, foi desenvolvida considerando os corpos d’água superficiais, assim como lagos, represas e rios.

A descrição dos modelos pode ser encontrada em Salas e Martino (2001), Baecheler et al. (1999), Sanches (1995), Connolly e Thomann (1985), Connolly e Winfield (1980), Hydroqual (1984), e US-EPA (1992).

Aplicações no manejo da pecuária

Programas e técnicas de modelagem matemática aplicados ao planejamento das atividades da pecuária e de suínos e aves também estão apresentados na literatura nacional.

Guahyaba (2004) aponta a utilização de técnicas matemáticas como uma das principais responsáveis pela evolução da avicultura. Esse autor reforça a necessidade de maior utilização dos recursos humanos nacionais e de melhorias na transferência de tecnologia já disponibilizada no nosso país. Entre as tecnologias já disponibilizadas, o autor cita: a) o uso de modelos matemáticos para explicar a produção de anticorpos (pós-vacinação), para diferentes idades de aves, às doenças de Gumboro e de Newcastle e à bronquite infecciosa (SALLE et al., 1998b; SOARES, 1995); b) uso de modelos para correlacionar níveis de aflatoxina e de ocratoxina em alimento (ração) e vísceras de frango de corte com os parâmetros produtivos do lote (SALLE et al., 1998a); c) uso de modelagem matemática para a compreensão de partes do processo produtivo, tais como para estimar a produção de ovos (FIALHO; LEDUR, 2000a, FIALHO; LEDUR, 2000b), na avaliação do desenvolvimento e crescimento para frangos de corte (IVEY, 1999), entre outros (SALLE et al., 2001).

Para auxiliar na tomada de decisão em sistemas de produção de ruminantes em pastagens, Medeiros (2003) avaliou vários modelos, dentre os quais o modelo Stockpol, nas condições brasileiras. Trata-se de um modelo de acúmulo de forragem em função de variáveis climáticas e modelos de estimativa de consumo de forragens em sistema de produção de ruminantes em pastagens.

Considerações finais

Como apresentado, existem técnicas disponíveis ao planejamento ambiental. Entre os trabalhos que delas se utilizam, o emprego de técnicas matemáticas é maioria, onde a aplicação da teoria dos conjuntos (incluindo os difusos), de inequações matemáticas, da proposição de matrizes, sistemas de equações lineares e não lineares, e sistemas discretos/contínuos, entre outros, são comumente encontrados. O objetivo fundamental de todos eles é o aumento do conhecimento atual e do comportamento futuro dos sistemas investigados, fundamentado na informação já adquirida sobre as suas particularidades ambientais (ecológica, econômica e social).

Nesse sentido, o avanço das atividades de análise de risco ambiental, imprescindíveis ao planejamento ambiental, só será efetivamente factível se estiver aliada ao avanço do conhecimento científico oferecido pela pesquisa básica de áreas multidisciplinares.

Meios computacionais disponibilizam ferramentas de organização/recuperação da informação cada vez mais amigáveis e mais acessíveis financeiramente para os usuários, além de programas e instrumentos de integração de informações, tão imprescindíveis ao conhecimento holístico da atividade-alvo do planejamento. Por essa razão, surgem novas alternativas para uso de Bancos de Dados, Sistemas Especialistas, Sistemas de Informação Geográfica, Modelagem Matemática e Simulação de Sistemas, entre outros, em diferentes sistemas de produção agropecuários, de modo a promover alternativas de fomento à manutenção da qualidade ambiental e, consequentemente, o desenvolvimento sustentável da atividade agropecuária no Brasil.

Infelizmente, a maior lacuna para o avanço das estratégias de modelagem matemática e simulações aplicadas ao planejamento ambiental da propriedade agrícola concentra-se ainda na coleta e, principalmente, na disponibilidade de informações, imprescindíveis à representação do conhecimento de complexos bioecológicos que propiciem a elaboração de simuladores eficientes para o ambiente nacional, principalmente para viabilizar estudos de comportamento, a priori, de pragas exóticas, de manejo de culturas, da dinâmica de insumos no ambiente, e da implicação da atividade produtiva no ambiente de produção, entre outros. Nesse contexto, nunca é demasiado relembrar pontos extremamente importantes, como aqueles apontados resumidamente por Christofoletti (2002) ao ressaltar que todo modelo, independentemente do tipo, deve ser formulado baseado na consistência lógica apresentada em seus pressupostos, suas deduções e suas conclusões. Dessa forma, tão importante quanto a base teórica e as informações qualitativas/quantitativas sobre o objeto do estudo (conhecimento sobre o assunto real) são o desenvolvimento lógico dentro das estruturas formais (linguagens matemática e de programação) e a consistência das conclusões fornecidas pela ferramenta.

Este trabalho apresenta parte dos conceitos fundamentais e dos modelos matemáticos e simuladores numéricos utilizados para apoiar atividades de análise e tomada de decisão no contexto do planejamento ambiental da atividade agrícola. Pretende-se, assim, por meio da experiência adquirida na identificação, na análise e na seleção para uso e priorização de desenvolvimento de modelos e simuladores necessários ao planejamento ambiental, difundir conhecimento que motive uma maior gama de interessados em suas aplicações, e sensibilizar o leitor à necessidade de sua correta proposição, de modo a viabilizar resultados possíveis de uso prático.

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CAPÍTULO 5

SISTEMAS DE APOIO À DECISÃO NA GESTÃO AMBIENTAL

SISTEMAS ESPECIALISTAS NA AGROPECUÁRIA BRASILEIRA

Elizabeth Nogueira Fernandes

Maria Conceição Peres Young Pessoa

Introdução

O agronegócio, termo usado para denominar o conjunto de agentes econômicos integrados à produção agropecuária, é hoje a atividade destaque da economia brasileira e responde por R$ 1 em cada R$ 3 gerados no País. O conceito de agronegócio está diretamente associado à ideia de cadeia produtiva, com seus elos entrelaçados e sua interdependência (CONTINI, 2004).

Com base nos indicadores que o setor vem apresentando nos últimos anos, a Conferência das Nações Unidas para o Comércio e Desenvolvimento (Unctad) prevê que, em um período próximo de dez anos, o Brasil será o maior produtor agrícola do mundo. De acordo com dados do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (Mapa), em 2007 o agronegócio respondeu por 23,3% do Produto Interno Bruto (PIB) nacional, estimado em R$ 564,33 bilhões. A taxa anual média de crescimento da agropecuária em 18 anos foi de 3,09%, enquanto a indústria cresceu 1,79%, e serviços, 1,78%.

Um dos principais resultados do agronegócio do País tem sido em relação ao seu desempenho externo. Entre 2000 e 2006, as exportações do agronegócio dobraram, ao passar de US$ 20,59 bilhões para US$ 49,42 bilhões. Contudo, o que se destaca é a importância do agronegócio na geração do saldo comercial. Em 2006, este saldo foi de US$ 42,73 bilhões, enquanto o saldo dos demais setores foi de US$ 3,4 bilhões acumulados de janeiro a dezembro de 2006 (BRASIL, 2007).

Para assegurar, contudo, essa posição de destaque, numa economia globalizada, a agropecuária brasileira tem um grande desafio a enfrentar, que é manter a sua competitividade econômica respeitando os limites impostos pela sustentabilidade ambiental, uma vez que, ainda hoje, percebem-se determinadas práticas culturais, alternativas de manejo e de ocupação e exploração dos recursos naturais (solo e água, principalmente), totalmente inadequadas para o contexto internacional atual (NOGUEIRA; AZEVEDO, 2002).

Nesse contexto, os aspectos ligados à gestão ambiental, definida por Valle (2002) como um conjunto de medidas e procedimentos bem definidos que, se adequadamente aplicados, permitem reduzir e controlar os impactos introduzidos por um empreendimento sobre o meio ambiente, terão papel central nas relações comerciais das próximas décadas.

Embora a importância e a difusão da gestão ambiental para a agricultura sejam ainda muito pequenas, espera-se que, como em outros setores, cada vez mais empresas implantem tais sistemas (KEBELER; SILVA JÚNIOR, 1997).

Em particular as atividades de planejamento ambiental abrangem grande diversidade de atividades focalizando os ecossistemas e integrando-os também a aspectos de planejamentos estratégico (identificação, avaliação e priorização de objetivos em curto, médio e longo prazos) e operacional (implementação das atividades relacionadas aos objetivos priorizados). Dessa forma, o planejamento ambiental demanda a integração de conhecimentos provindos de várias áreas de conhecimento distintas, onde muitas delas fazem uso de heurísticas adquiridas no seu processo de formação. A organização de todo esse acervo de informação necessário ao efetivo planejamento muitas vezes encontra-se dispersa ou limitada ao seu possuidor, dificultando uma tomada de decisão apoiada em conhecimento mais abrangente e atualizado.

O setor agropecuário emprega tecnologia agrícola de forma intensiva. Contudo, para Machado et al. (2002), uma das áreas pouco modernizadas refere-se exatamente à gestão de processos administrativos, e nesse contexto a utilização da informática destaca-se como uma ferramenta indispensável, já que auxilia no processo de tomada de decisões rápidas e seguras, que representam condição básica para o sucesso da atividade.

Segundo Hervieu (1993), em função da incerteza que rodeia o setor agropecuário, com reflexos no setor agroindustrial, o desempenho das empresas é largamente dependente da sua capacidade de avaliar situações, antecipar eventos e adaptar-se à crescente competitividade do mercado. Verifica-se, portanto, que a própria lógica dos negócios começa a empurrar os empreendedores do campo para a informática. A integração de técnicas de informática com as de telecomunicações (a exemplo da transmissão de dados por satélite), também chamadas de telemática, vem auxiliando na proposição de ferramentas de rastreabilidade dos principais sistemas produtivos nacionais.

O avanço da tecnologia da informação tem disponibilizado importantes ferramentas computacionais para a gestão de recursos naturais, como os Sistemas Especialistas (SEs), Sistemas de Informações Geográficas (SIG) e Sistemas de Gerenciamento de Banco de Dados (SGBD), que apresentam a vantagem de armazenar, processar e recuperar, de forma ágil, uma vasta quantidade de informações. Essas ferramentas, entretanto, não conseguiriam atingir potencial de utilização e agilidade de obtenção de resposta, caso não fossem evidentes os avanços de hardware e software dos últimos 20 anos, que possibilitaram baratear preços de computadores e, assim, de integrá-los às atividades de diferentes segmentos sociais.

Começa-se a evidenciar, dessa forma, a importância da tecnologia, seja da informação ou de comunicação, como uma ferramenta estratégica para melhorar a eficiência, tanto das unidades produtivas isoladas como do agronegócio como um todo, embora, na prática, algumas barreiras ainda tenham que ser vencidas.

De acordo com Alves (2000), as principais dificuldades para adoção mais rápida dessas tecnologias por parte dos atores sociais envolvidos concerniam as dificuldades culturais do produtor à adoção de novas tecnologias, os custos de implantação do sistema, os problemas decorrentes para a disponibilização de ferramentas geradas como protótipos acadêmicos e a dificuldade de geração de informações para alimentar os sistemas existentes. Para esse autor, essas dificuldades justificam, em grande parte, os baixos índices de adoção dessas tecnologias verificadas no campo no final da década de 1990, pois o número de empreendimentos rurais brasileiros que possuíam computador era de 18% e os que acessavam a internet não ultrapassavam 4% (VILLELA, 2000).

Todos os produtores rurais, segundo Oliveira (1995), podem e devem utilizar-se da tecnologia de informação para melhorar seus resultados operacionais, por meio de um planejamento mais eficiente do uso dos recursos disponíveis. Na opinião de Zullo Júnior (1995), embora haja necessidade contínua de pesquisa e desenvolvimento para gerar novas informações cada vez mais importantes para as atividades agropecuárias, já existe uma boa quantidade delas produzida nos últimos anos nesse setor e que poderiam ser disponibilizadas ao público.

O acesso à tecnologia não demanda, necessariamente, altos investimentos. Pode-se adquirir um microcomputador e instalá-lo na propriedade rural ou na agroindústria, ou mesmo trabalhar em redes locais, nos casos de empresas maiores. Em relação aos pequenos produtores, as cooperativas ou mesmo os sindicatos rurais poderiam assumir esse investimento, constituindo-se, assim, num centro de informações e proporcionando melhorias na qualidade das decisões e do planejamento desse segmento (OLIVEIRA, 1995).

Realçada a importância da informação para a sustentabilidade do agronegócio brasileiro, este trabalho tem por objetivo mostrar, por meio de exemplos aplicados, como os Sistemas de Apoio à Decisão (SAD) que utilizam a tecnologia de Inteligência Artificial (IA), especificamente os SEs, podem oferecer aos diversos elos da cadeia produtiva alternativas para resolução de problemas específicos, uma vez que permitem a representação do conhecimento de tomadores de decisão experientes. Wright et al. (1993) apontaram a aplicabilidade desses sistemas especialistas ao planejamento ambiental.

Cenários alternativos podem ser avaliados, principalmente se os SEs forem utilizados como componentes de sistemas mais abrangentes de apoio à decisão, integrados a outras ferramentas como modelos matemáticos/simuladores, SIGs e SGBDs, permitindo a maior integração de dados disponibilizados em diferentes meios e a maior otimização no processo de análise e de avaliação de decisões.

Sistemas Especialistas: conceitos e tipos

Diversos autores (FERNANDES, 1997; GENARO, 1986; HARMON; KING, 1986; JACKSON, 1990) abordam com profundidade os conceitos, a estrutura, as fases de desenvolvimento dos SEs, as linguagens e ferramentas utilizadas, não sendo, portanto, objetivo deste trabalho repetir esse conteúdo, limitando-se ao levantamento dos SEs já desenvolvidos no Brasil que podem contribuir para a solução de problemas específicos da gestão ambiental desse segmento. Mesmo assim, para um nivelamento do público diferenciado preocupado com a questão, faz-se necessária a apresentação de considerações mínimas sobre a ferramenta.

Conceitos

Os Sistemas Especialistas (SEs), denominados Expert Systems (ES), na conceituação de Harmon e King (1986, p. 12) são “programas inteligentes de computador que utilizam conhecimentos e procedimentos inferenciais para resolver problemas que são bastante difíceis a ponto de requererem, para sua solução, muita perícia humana”.

Esses sistemas são capazes de produzir sugestões além de estabelecer conclusões de forma semelhante a profissionais especializados em determinada área do conhecimento, em virtude da capacidade de armazenar e disseminar, de forma amigável, os conhecimentos e experiências acumulados por tais especialistas.

De forma bem simplificada, a estrutura básica de um SE é composta de uma base de conhecimento (regras, fatos e heurística), onde estão armazenados os conhecimentos extraídos do especialista; um mecanismo de inferência, que é o núcleo do sistema, onde os fatos, as regras e a heurística são aplicados no processo de recuperação e resolução do problema; e uma interface com o usuário, que procura tornar o sistema fácil e agradável, eliminando-se as complexidades e proporcionando subsídios para julgar a pertinência da solução apresentada pelo sistema, ou seja, se adota ou não a solução proposta pelo sistema (FERNANDES, 1997; HARMON; KING, 1986; JACKSON, 1990).

Nos últimos anos o desenvolvimento de SEs para a agricultura vem se ampliando não somente nos países desenvolvidos como também nos países em desenvolvimento. Atribui-se esse fato à crescente complexidade dos problemas verificados nesse setor, tais como queda da produção, erosão do solo, declínio no preço de mercado por causa da competição internacional, aumento dos custos de fertilizantes e de resistência às pragas pelas culturas, e barreiras econômicas e fitossanitárias, entre outras. Este cenário exige, por parte dos atores envolvidos, maior discernimento e capacidade para adoção das melhores estratégias gerenciais. Neste ponto os SEs revelam-se como uma alternativa eficiente para levar as tecnologias geradas pelos pesquisadores diretamente aos usuários sem diluição do conteúdo, que normalmente acontece em vista do grande número de agentes envolvidos num sistema convencional de transferência de tecnologias (RAO, 2004).

A área de extensão agropecuária também vem sendo beneficiada com aplicações de SEs, a exemplo dos resultados já alcançados nos países desenvolvidos para os programas elaborados com a finalidade de auxiliar no processo de tomada de decisão de problemas específicos. Em alguns desses países, como Austrália e Inglaterra, por exemplo, os agricultores podem utilizar os SEs diretamente dos escritórios de suas propriedades, acessando sites específicos ou redes oficiais disponibilizados na internet; muitas dessas redes apoiam o desenvolvimento desses sistemas especialistas incorporando resultados ou fomentando ações de universidades e de agências de pesquisa (RAO, 2004).

Rao (2004) destaca a utilização com sucesso dos SEs na agricultura chinesa, principalmente nas áreas de fertilização, irrigação e manejo animal, com reflexos diretos no crescimento da agricultura e das pesquisas em inteligência artificial no País.

No Brasil, o panorama é um pouco diferente. Os sistemas especialistas, segundo Yamaguchi et al. (2002), apesar do grande avanço observado quanto a desenvolvimento nas últimas décadas, ainda são desconhecidos pela grande maioria dos profissionais das ciências agrárias e dos dirigentes de cooperativas e de indústrias de laticínios.

De acordo com Silva, citado por Moura (1996), o potencial de utilização dos SEs nas áreas relacionadas à economia agrícola encontra-se na administração rural e na extensão rural. Para Yamaguchi et al. (2002), no entanto, o segmento das agroindústrias tem se destacado, mesmo que timidamente, com o desenvolvimento e uso de SEs no planejamento da produção industrial, diagnósticos de contaminação e intoxicação alimentar e do monitoramento dos processos produtivos.

Dentre as diversas potencialidades dos SEs, Oliveira (1995) destaca: a) profissionais experientes em áreas como análise de mercado ou estimativa de custos de produção poderão manter os aspectos mais relevantes desse conhecimento disponíveis; b) órgãos de planejamento poderão utilizar esses sistemas para padronizar métodos de previsão de safras; c) extensionistas poderão utilizar os SEs para aconselhar produtores sobre alternativas de financiamento, práticas de cultivo e outras aplicações.

O potencial de uso dos sistemas de apoio à decisão para a administração rural foi muito ampliado pelo surgimento de Shell1, para o desenvolvimento de SEs. Dentre os Shells mais conhecidos podem-se citar: GURU, Personal Consultant, Level 5, Knowledge-Pro, Crystal, Nexpert-Object, VP-Expert e CLIPS, entre outros (OLIVEIRA, 1995; RAO, 2004).

Pucci Júnior (2003) também enfatiza que o SE pode se tornar bastante viável se for projetado para operar como um SAD, aumentando a capacidade do especialista humano, em vez de um sistema solucionador de problemas.

Tipos de Sistemas Especialistas

De acordo com Crippa (2004) e Oliveira (1995), os SEs podem ser classificados quanto às características do seu funcionamento, em dez categorias, a saber:

Interpretação – São sistemas que inferem descrições de situações a partir da observação de fatos, fazendo uma análise de dados e procurando determinar as relações e seus significados.

Diagnóstico – São sistemas que detectam falhas a partir de observações sobre o seu comportamento, e apontam possíveis problemas de funcionamento.

Monitoramento – Interpreta as observações de sinais sobre o comportamento monitorado.

Predição – A partir de uma modelagem de dados do passado e do presente, esse sistema permite uma avaliação da tendência de comportamento futuro.

Planejamento – O sistema prepara um programa de iniciativas a serem tomadas para se atingir um determinado objetivo.

Projeto – É um sistema capaz de justificar a alternativa tomada para o projeto final, e de fazer uso dessa justificativa para alternativas futuras.

Depuração – Trata-se de sistemas que possuem mecanismos para fornecerem soluções para o mau funcionamento provocado por distorções de dados.

Reparo – Esse sistema desenvolve e executa planos para administrar os reparos (correções) para os problemas verificados na etapa de diagnóstico.

Instrução – O sistema de instrução ou capacitação tem mecanismos para verificar e corrigir o comportamento do aprendizado dos estudantes.

Controle – É um sistema que governa o comportamento geral de outros sistemas (não apenas de computação), envolvendo atividade de verificação, predição, diagnóstico, reparo e planejamento, entre outras. Esse plano de correção é executado e monitorado para que o objetivo seja alcançado.

SEs aplicados à agropecuária brasileira

Nos últimos anos percebe-se um aumento da utilização da tecnologia de SEs para as mais diversas finalidades na agropecuária, de forma isolada ou integrada à base de dados, a modelos matemáticos e a SIGs.

A partir de um levantamento detalhado nas bases de dados bibliográficos, internet e anais de congressos, possibilitou-se elaborar uma lista dos sistemas especialistas aplicados à agropecuária brasileira mais citados na literatura. Maiores informações poderão ser obtidas nas referências citadas.

Doctor Coffee – Esse SE foi construído para diagnóstico de doenças, deficiências, pragas e nematoides do cafeeiro, com objetivo de adquirir e organizar conhecimento, dar suporte a extensionistas na tomada de decisões e auxiliar no ensino de graduação. Na fase de construção do SE, foram consultados três especialistas, sendo um em fitopatologia, um em entomologia e outro em nutrição mineral. Este sistema contém 229 regras, 182 fotos e abrange 13 doenças, 8 deficiências nutricionais, 9 pragas, 4 espécies de nematoides e 12 desordens fisiológicas e danos diversos. A interface foi desenvolvida em Delphi, e, ao chegar ao diagnóstico, o sistema disponibiliza fotografias e informações sobre o manejo aplicável à causa relacionada. Para validação do sistema, dez diferentes distúrbios foram diagnosticados por 30 usuários, de três diferentes níveis de conhecimento. O índice de acerto dos usuários foi de 35,7%, e do SE, de 96,7%. Os resultados obtidos demonstram a possibilidade de utilização de SEs como ferramenta de apoio à decisão para diagnose de doenças e no ensino de sintomatologia e diagnose para alunos (PINTO et al., 2004).

Automated Land Evaluation System (Ales) – É um sistema especialista dedicado à avaliação de terras. Desenvolvido pela Epagri por meio do Centro Integrado de Informações de Recursos Ambientais (Ciram). Esse sistema é um módulo do Sistema de Informação do Recurso Terra (Sirt), que tem por objetivo disponibilizar informações essenciais aos técnicos para a planificação da atividade agrícola e do uso racional dos recursos naturais. Esse projeto utilizou como área piloto a Microbacia Hidrográfica Arroio do Tigre (MHAT), com 1.030,94 ha, localizada no Município de Concórdia, SC. Como são várias as opções de uso da terra indicadas pelo Ales, outros softwares são utilizados para otimização desses cenários gerados. Dessa forma, foi desenvolvido um aplicativo denominado Gerador de Cenários Otimizados (GCO), baseado no método matemático de Programação Linear. Nesse aplicativo foram desenvolvidos módulos de rotina para automatizar as tarefas repetitivas e chegar-se ao resultado mais rapidamente (BRAGA et al., 2004).

Sistema Especialista aplicado à recomendação de adubação e calagem nas principais culturas do Estado de São Paulo – O sistema tem a função de, a partir de dados obtidos por meio da análise de solo de um determinado terreno (P, K, T e V2) e de uma dada cultura, auxiliar profissionais da área de agronomia a fornecer um diagnóstico sobre a adubação e calagem para esse terreno (MODONESE et al., 1995).

SISTSAN, um protótipo de sistema inteligente multimídia para apoio ao gerenciamento da qualidade em indústrias de laticínios – O sistema foi desenvolvido com objetivo de auxiliar os processos de gestão da qualidade total (TQM) em indústrias de laticínios. Dividido em três módulos, combina as tecnologias de multimídia e inteligência artificial para oferecer apoio nas formas de tutorial baseado em hipertextos, acesso dinâmico a informações e diagnósticos especializados. O primeiro módulo apresenta um tutorial sobre conceitos de TQM e processos de implementação. O segundo apoia a identificação de itens de controle para uma linha de processamento de leite pasteurizado e assiste ao usuário no diagnóstico de problemas de limpeza e sanitização, também se referindo à legislação vigente, quando necessário. O terceiro módulo analisa as práticas de controle da qualidade do produto utilizada pelo usuário. As avaliações feitas com profissionais da área de laticínios denotaram a funcionalidade do sistema e apontaram para um expressivo potencial de uso para as finalidades propostas (FONSECA FILHO et al., 1999).

ACQUA_SIST – Esse sistema especialista, aplicado ao controle e tratamento de água na indústria de alimentos, foi desenvolvido por uma equipe interdisciplinar dos Departamentos de Tecnologia de Alimentos, Química e Solos da Universidade Federal de Viçosa (UFV). O sistema permite a consulta e emissão de laudos técnicos para condições de potabilização de mananciais e também para aplicações específicas dentro da indústria de alimentos, tais como a avaliação da qualidade da água para geração de vapor em caldeiras de baixa, média e alta pressões. Abrange também a avaliação da água de resfriamento de latas após a esterilização comercial, de equipamentos, de processos e de sistemas de refrigeração, bem como para a higienização de paredes, pisos, superfícies de alimentos, tubulações e equipamentos. Pode ainda efetuar consultas sobre a legislação vigente no que se refere às condições de potabilização de mananciais e padrões de potabilidade de água (ANDRADE; MACÊDO, 2004; MACÊDO, 1994).

BAC-SIST – Sistema especialista que tem por objetivo a diagnose de toxinfecções de origem bacteriana. Destinado principalmente aos administradores de serviços de alimentação, o software é constituído de três módulos. O primeiro avalia os aspectos epidemiológicos de surtos, definindo se o problema é uma intoxicação ou infecção. Também fornece indícios sobre os prováveis microrganismos envolvidos. O segundo módulo avalia informações de análises laboratoriais dos alimentos envolvidos no surto, enquanto o terceiro componente do sistema avalia informações de exames laboratoriais de material recolhido da população envolvida no surto. A partir dessas análises, um laudo final é emitido (FREITAS; ANDRADE, 2004; FREITAS, 1995).

Um sistema especialista para auxílio na elaboração de recomendações para agricultores no controle da sarna da macieira – O objetivo do SE é auxiliar a elaboração de recomendações para agricultores no que tange ao controle da sarna da macieira no Sul do Brasil. O objetivo atende uma demanda específica do sistema de pesquisa agropecuária de Santa Catarina. Uma avaliação benefício/custo do sistema desenvolvido indicou uma alta taxa de retorno para o investimento realizado na sua elaboração (TODESCO, 2004).

Solar, um sistema inteligente de apoio à decisão para o planejamento de propriedades agrícolas – Trata-se de um SAD, integrado a sistemas especialistas, desenvolvido para assistir produtores rurais e extensionistas no processo de definição de planos de produção para uma empresa rural. A base de dados do SAD armazena informações sobre sistemas de produção para diversas culturas, preços de produtos, custos de insumos e níveis de recursos disponíveis na propriedade. A orçamentação e a otimização dos planos de produção pela programação linear (PL) são alternativas de análise disponíveis na base de modelos do SAD. Os resultados da PL são ainda interpretados, em linguagem de fácil entendimento, com o auxílio dos sistemas especialistas. O sistema está sendo utilizado com resultados favoráveis junto ao programa de extensão da Elekeiroz, empresa do setor de fertilizantes do Estado de São Paulo (OLIVEIRA et al., 1995).

Sistema inteligente de apoio à decisão (Siad) no planejamento e gerenciamento de programas alimentares de frangos de corte – O objetivo do trabalho foi desenvolver um Siad fundamentado em técnica de sistema especialista que auxilie o gerenciamento de empresas avícolas, por meio da análise de rentabilidade econômica da etapa de alimentação do processo de produção de frangos de corte. Especificamente, buscou-se implementar um SAD para análise de dados zootécnicos e econômicos de vários programas alimentares, indicando o melhor programa em termos de rentabilidade econômica para um determinado cenário montado. Buscou-se também desenvolver SEs para interpretação desses resultados em linguagem acessível a qualquer usuário. O sistema desenvolvido oferece uma alternativa para as práticas correntes de gerenciamento de dietas na agroindústria avícola. O sistema foi desenvolvido utilizando-se os softwares comerciais Quattro Pro 3.0 (Borland International Inc.), o ambiente de desenvolvimento de sistemas especialistas Level 5 (Information Builders Inc.) e recursos de programação em lote do MS-DOS (Microsoft) (MOURA et al.,1995).

Sistema Inteligente para Planejamento Agropecuário e Ambiental (Sipaa) – Esse trabalho propõe a modelagem e construção de um sistema especialista para diagnóstico de aptidão agrícola para gestão ambiental, através de modelos de sistemas inteligentes. A implementação foi feita no Clips 6.1/jess e a validação, com dados reais obtidos da Embrapa, do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatísticas (IBGE) e da Empresa de Assistência Técnica e Extensão Rural do estado de Goiás (Emater-GO). Foi escolhida a região de parte da bacia do rio Araguaia por ser uma região importante no aspecto ambiental, a qual vem sofrendo grande pressão em seus ecossistemas com projetos agropecuários sem a devida avaliação dos impactos ambientais advindos dessas atividades. O trabalho abre também perspectivas para incorporação de outras fontes de informação como imagens de satélites e agricultura de precisão. A estrutura do sistema é flexível, possibilitando a inserção de novos dados e alterações aos já existentes (BORGES; BORGES, 2000).

DELEITE – Sistema construído com o objetivo de emitir diagnósticos sobre problemas relacionados com alimentação, sanidade e manejo reprodutivo de rebanhos leiteiros. Pelo uso de diálogos estruturados, o sistema solicita ao usuário externo informações necessárias para a formação de um diagnóstico. Ao final de uma sessão de interação, o sistema emite um laudo para o usuário, contendo um diagnóstico preliminar do problema detectado. Foi construído pelo uso de técnicas originadas da engenharia de conhecimento e sua base de conhecimento atual conta com 104 regras heurísticas depuradas e validadas por mais de um especialista. Seus diagnósticos atingem um alto grau de acerto, concordando com os dos especialistas que o testaram (BRAGA et al., 1997, 2002).

BICSYS – Trata-se de um sistema integrado de análise da dinâmica populacional do bicudo do algodoeiro (Anthonomus grandis Boheman), desenvolvido com o intuito de monitorar a dinâmica populacional dessa praga em diferentes cenários iniciais de infestação, interagindo técnicas de simulação de sistemas e de inteligência artificial. A partir de dados médios obtidos em lavouras sujeitas aos Programas de Manejo Integrado de Pragas (MIP), é simulado o ambiente inseto-planta-meio físico encontrados no Brasil, determinando períodos críticos onde a praga pode alcançar o Limiar Econômico (LE) e o Nível Econômico de Dano (NED). O sistema principal (SP) apresenta os fatores bióticos analisados, representados por três modelos matemáticos dinâmicos compartimentais, contendo informações detalhadas sobre os componentes biológicos da praga na região de Campinas, SP. Os fatores físicos do meio ambiente também se encontram no SP, utilizando como parâmetros as temperaturas diárias máxima e mínima, aplicadas ao conceito de constante térmica, e as pluviosidades diárias, em milímetros, geradas aleatoriamente. Acoplado ao SP encontra-se um SE responsável pela decisão de entrada de baterias de inseticidas seletivos, orientados pelo MIP. O sistema integrado permite a criação de cenários facultando a presença da população do parasitoide do bicudo, Bracon vulgaris, promissor ao controle biológico da praga. A versão 0.0 foi desenvolvida em linguagem C da SUN Sparc-Station (PESSOA, 1994; PESSOA et al., 1995).

AGROFLO – O sistema foi desenvolvido com o objetivo de demonstrar a viabilidade e a aplicabilidade dos sistemas especialistas no processo de planejamento e desenho de sistemas agroflorestais, especificamente para o caso de sistema Taungya, uma forma particular de estabelecimento de culturas florestais em associação com culturas agrícolas temporárias. Em vista da grande amplitude latitudinal e longitudinal do Estado de Minas Gerais, o sistema teve suas recomendações restritas a duas áreas geográficas do estado – a Macrorregião de Planejamento I, Metalúrgica e Campo das Vertentes, e a Macrorregião de Planejamento II, Zona da Mata Mineira. O sistema foi dividido em quatro módulos. O primeiro seleciona os componentes do sistema agroflorestal, o segundo e o terceiro determinam o espaçamento e a necessidade de adubação das culturas, respectivamente, e o quarto módulo agrega as informações anteriores e as apresentam ao usuário na forma de um relatório conclusivo. O resultado do teste de validação do AGROFLO mostrou que o sistema incorporou, com sucesso, o conhecimento dos especialistas consultados. Esse fato, aliado ao baixo tempo de execução apresentado, pode torná-lo um instrumento útil para demonstrar a potencialidade da utilização da técnica de sistemas especialistas na área de agrossilvicultura, associada aos programas de fomento florestal (FERNANDES, 1994; FERNANDES; SILVA, 1995).

Diagnóstico de doença de milho – Esse trabalho relata aspectos de um sistema para diagnóstico de doenças do milho que foi implementado pela Embrapa Informática Agropecuária em parceria com a Embrapa Milho e Sorgo. Esse trabalho objetiva a implantação de um ambiente na área de sanidade que possibilite o diagnóstico de doenças remotamente e permita também que os produtores e extensionistas tenham um maior acesso aos veterinários e fitopatologistas da Embrapa por meio de consultas virtuais. O sistema integra três facetas tecnológicas: SEs, internet e Sistemas de Multimídia (MASSRUHÁ et al., 1999).

CERESSEFS – O objetivo foi o desenvolvimento de um sistema especialista para realizar o cálculo da necessidade de calagem do solo para diferentes culturas, instaladas em diversos estados brasileiros. O programa desenvolvido pode ser executado tanto pela internet (como um applet) quanto fora dela (como uma aplicação). Um sistema desse tipo torna-se cada vez mais importante e indispensável aos técnicos, de um modo geral, pelo fato de agilizar o processo de recomendação de corretivo, ter facilidade no uso e comodidade (pois pode ser acessado de qualquer lugar, desde que se tenha acesso à internet). O sistema foi desenvolvido na linguagem de programação Java, usando para modelagem a linguagem UML (SOARES, 2003).

SAGRI – Esse trabalho apresenta o desenvolvimento do protótipo de um sistema computacional baseado no conhecimento de especialistas da área agrícola para, numa primeira etapa, orientar o agricultor na análise e correção de solos, com sugestões de adubações ou indicação de culturas apropriadas às características de sua área de cultivo. Isso requer o conhecimento de especialistas e técnicas computacionais que em geral não se acham disponíveis na maioria das áreas de produção (GOTTGTROY; MONAT, 1995).

TOMEX-UFV – Trata-se de um SE construído a partir da organização do conhecimento de especialistas na diagnose de doenças do tomateiro. O objetivo é dar apoio a técnicos da extensão na tomada de decisão, e auxiliar docentes e pesquisadores, como ferramenta educativa. O conhecimento foi organizado de forma hierárquica, por meio de uma árvore de conhecimento. O sistema é de fácil utilização e altamente interativo. Os diagnósticos são acompanhados do nível de confiança a ser depositado na resposta. O SE contém 78 perguntas e 111 regras, as quais auxiliarão no diagnóstico de 25 doenças de causas parasitárias e de 9 desordens nutricionais. O protótipo possibilita ao usuário, em caso de dúvida, o acesso a um menu de ajuda com um glossário de termos e várias fotografias de sintomas. Ao chegar a um diagnóstico, o SE apresenta ao usuário fotografias e uma breve descrição da enfermidade. O SE teve um índice de acerto nas diagnoses de 95,8% no processo de avaliação, contando com a participação de 30 usuários, os quais realizaram o diagnóstico de 11 enfermidades do tomateiro (POZZA et al., 1997).

Sistema especialista para aplicação do composto de lixo urbano na agricultura – Trata-se de um software que processa todo o conhecimento existente em relação a critérios e normas de aplicação do composto de lixo urbano na agricultura e, de acordo com os dados inseridos de composição do solo e do composto a ser utilizado, sugere alternativas de aplicação. O sistema é validado por regras que analisam a qualidade do produto estabilizado, em função do tempo de compostagem do lixo e a quantidade de nutrientes que devem ser aplicados na forma de composto, com base na verificação dos teores nativos de fósforo e potássio no solo e dos valores de nitrogênio, fósforo e potássio no composto. A base de conhecimento do programa traz uma síntese de vários resultados de pesquisas de especialistas da equipe multi-institucional que desenvolveu o sistema (SILVA, 2004).

Sistema especialista em patologia de sementes – Esse sistema foi desenvolvido com o intuito de contribuir para o cumprimento legal das normas exigidas por programas de defesa vegetal atualmente vigente, e facilitar a identificação de fungos no Teste de Sanidade (Blotter Test). Foram utilizados os softwares Macromedia Flash MX e Macromedia Dreamweaver MX para o desenvolvimento do sistema, os quais permitem a divulgação on-line do trabalho (via internet). O SE apresenta opção para identificar os principais fungos das sementes de algodão, arroz, cenoura, feijão, girassol, milho, soja, sorgo e trigo submetidos ao teste de sanidade. O software possui fotografias e ilustrações dos patógenos na superfície das sementes, algumas vezes em meio de culturas e sob montagem de lâminas, além de textos relacionados aos possíveis sintomas. O sistema conta ainda com a descrição de métodos especiais para diagnose de patógenos em sementes e filmes explicativos sobre materiais e equipamentos essenciais para um laboratório de patologia de sementes, preparação de lâminas para observação sob microscópio composto, montagem do teste de sanidade e rolo de papel (ALVES et al., 2003).

Semeare – Sistema especialista de apoio à decisão no processo de regulagem de semeadoras, desenvolvido com a ferramenta computacional Expert SINTA. A base de conhecimento foi composta por informações de discos dosadores, sementes e máquinas. Foi considerada também a interferência de fatores subjetivos que são determinados pela experiência do especialista, os quais proporcionarão perda na semeadura, e que devem ser considerados nos vários cálculos. O Semeare, realizando processos de inferência sobre o conhecimento inserido, gera várias informações conclusivas, tais como o índice de enchimento do disco dosador (população de plantas) e os danos físicos e latentes nas sementes. Os resultados obtidos permitem concluir que o sistema possui uma base de conhecimento confiável, e que sua aplicação é viável para facilitar o processo de tomada de decisão do produtor (GUIMARÃES et al., 2003).

Otimização de um sistema especialista na avaliação de terras para fins de reflorestamento – O objetivo deste trabalho foi testar a metodologia, ajustar os critérios adotados, propor e testar modificações no programa SIAT versão 2.0, um sistema especialista para avaliação de terras. Foi então criada no SIAT uma interface de comunicação com o IDRISI que permitiu a troca de dados entre os dois programas. Isso possibilitou que mapas fossem digitalizados e processados pelo AutoCAD e pelo IDRISI a partir de imagens do Satélite TM/Landsat 5, de fotografias aéreas, cartas de solo, clima, vegetação, etc. da bacia hidrográfica do rio Jacaré-Pepira, no Estado de São Paulo. Foi adotada, com sucesso, uma equação para o cálculo da erosividade da chuva no lugar do mapa original do SIAT. Outro objetivo foi desenvolver uma metodologia para identificar áreas com potencial para reflorestamentos a partir dos resultados gerados pelo SIAT. A aplicação dessa metodologia mostrou que a maior parte da bacia tem potencial, oferecendo resultados consistentes, embora a inclusão de mais variáveis possa aprimorar os resultados (FONSECA FILHO, 2004).

Erosys – O sistema denominado Erosys é um sistema inteligente de suporte à decisão que integra técnicas de SIGs, SEs, base de dados e modelagem matemática, com objetivo de: a) promover a avaliação da aptidão agrícola das terras, utilizando a técnica de SE; b) avaliar quantitativamente a erosão total e por cultura, utilizando a Equação Universal de Perda de Solo (EUPS); c) identificar áreas de conflito entre o uso atual e potencial do solo, bem como áreas com perda de solo acima do limite de tolerância; d) recomendar práticas de manejo para conservação e manejo do solo; e) estimar a perda de fertilizantes na área em termos de quantidade e valor monetário dos nutrientes carreados superficialmente; f) apresentar todas essas informações ao usuário na forma de um relatório de impacto ambiental (FERNANDES, 1997; FERNANDES et al., 2003). Esse sistema é apresentado adiante como exemplo de integração de ferramentas para suporte ao processo de tomada de decisão.

Sistema especialista para identificação de fatores de mortalidade natural de estágios imaturos do bicudo-do-algodoeiro – Esse sistema especialista foi desenvolvido em linguagem C, versão acadêmica para seu objetivo (título). A partir de informações bioecológicas e de evidências deixadas pelo bicudo – ou pelos seus inimigos naturais – nas estruturas da planta do algodão atacadas, possibilita-se a identificação da fase de desenvolvimento na qual ocorreu a morte do inseto, assim como suas causas, tais como inviabilidade do ovo, dessecação, competição intraespecífica, predação, parasitismo ou doenças (PESSOA et al., 1993).

Exemplo de aplicação de um sistema especialista integrado

O sistema denominado Erosys (FERNANDES, 1997; FERNANDES et al., 2003) é um sistema inteligente de suporte à decisão que integra técnicas de SIGs, SEs, base de dados e modelagem matemática, para efetuar a Avaliação de Impacto Ambiental (AIA) de atividades agropecuárias em bacias hidrográficas.

O sistema promove a avaliação da aptidão agrícola das terras, utilizando a técnica de SE, avalia quantitativamente a erosão total e por cultura, utilizando a EUPS, identifica áreas de conflito entre o uso atual e potencial do solo, bem como áreas com perda de solo acima do limite de tolerância, recomenda práticas de manejo para conservação e manejo do solo, estima a perda de fertilizantes na área, considerando a quantidade e o valor monetário dos nutrientes carreados superficialmente, e apresenta todas essas informações ao usuário na forma de um relatório de impacto ambiental.

Para tal, o funcionamento do Erosys está dividido em quatro partes: avaliação da aptidão agrícola das terras, determinação da erosão total da área, cruzamento de informações e Relatório de Impacto Ambiental, que serão discutidas a seguir.

Módulo de avaliação da aptidão agrícola das terras

Esse módulo foi desenvolvido utilizando-se a técnica de SE, tendo como guia para construção da base de conhecimento do sistema a obra de Ramalho Filho e Beek (1995) – Sistema de Avaliação de Aptidão Agrícola. Apresenta dois mapas como resultados: um referente à aptidão agrícola da área de estudo e outro mapa resultante do cruzamento da aptidão agrícola com o uso atual do solo, para identificação das áreas que apresentam uso incompatível com sua aptidão.

As áreas que apresentam uso atual mais intensivo do que aqueles indicados pela avaliação de aptidão com o consequente comprometimento de sua sustentabilidade são identificadas pela cor vermelha. As áreas onde se verificam usos menos intensivos do que aqueles recomendados pelo sistema são identificadas pela cor laranja, indicando que elas poderiam ser utilizadas de forma mais intensiva desde que com o manejo correto. E, por fim, as áreas que têm o uso em consonância com a indicação da aptidão recebem a cor verde.

Esse módulo confere ao usuário um guia para o planejamento do uso do solo de uma dada área.

Módulo de determinação da erosão total

Esse módulo utiliza as informações solicitadas pela equação universal de perda de solo (USLE). Em virtude da disponibilidade desses fatores para o Estado de São Paulo, por meio do Instituto Agronômico de Campinas (IAC), a base de dados de cada fator da equação contém algumas informações já disponíveis para esse estado.

Os resultados desse módulo aparecem em dois mapas: a) mapa contendo o valor da erosão para toda a área; b) mapa de cruzamento da erosão com o limite de tolerância (LT).

As áreas que apresentam erosão maior do que o LT recebem a cor vermelha, representando aquelas áreas em que devem ser introduzidas práticas conservacionistas. As áreas em que a erosão é igual ao LT recebem a cor laranja, indicando áreas no limite máximo de perda de solo, enquanto as áreas em que o valor da erosão é menor que o LT recebem a cor verde, indicando tratar-se de áreas que apresentam uso sustentável.

Nesse contexto, esse módulo confere ao usuário a condição de determinar as práticas de conservação do solo mais apropriadas a uma dada área, pela possibilidade de simular cenários por meio da alteração de cada fator da equação USLE.

Módulo de relatório

Esse módulo fornece como resultado um Relatório de Impacto Ambiental, composto de três partes.

Na primeira parte são fornecidas ao usuário informações sobre a área de estudo, como: a) erosão total; b) erosão média; c) erosão média por cultura; d) áreas com e sem conflitos com a aptidão; e) áreas de erosão abaixo e acima do LT; f) percentagem de solo da camada de 0 cm a 20 cm perdida por ano; g) número de anos para perda total da camada de 0 cm a 20 cm; h) perda de potássio (K), fósforo (P), cálcio (Ca) e magnésio (Mg) por ano;
i) total desses nutrientes a ser reposto na área por ano; j) montante gasto com os nutrientes.

A segunda parte do relatório é o resultado do uso do método de rede de interação, mostrando os impactos ambientais da perda de solo em quatro níveis de identificação, como forma de conscientizar o usuário para os efeitos – nem sempre perceptíveis mas de extrema importância – da perda de solo.

A terceira parte apresenta um mapa de recomendação de práticas de manejo para a área, visando à sua sustentabilidade. Esse mapa é resultado da análise de modificações nos parâmetros da USLE. Inicialmente, o sistema considera modificações no manejo do solo para redução da taxa de erosão abaixo do limite de tolerância. Caso essa modificação não seja suficiente para se alcançar esse patamar, o sistema sugere então a construção de terraços com distâncias diferentes, a depender da declividade da área. O motivo dessa ordem de análise é de caráter econômico, uma vez que as modificações no preparo do solo implicam menor custo do que a construção de terraços.

Validação do SE

Para validação do SE, foram elaborados sete cenários hipotéticos e foram confrontadas as avaliações de aptidão agrícola, para cada cenário, determinadas por especialistas e pelo sistema Erosys.

Foram consultados cinco especialistas: dois professores do Departamento de Solos da UFV, um doutorando em solos da UFV e dois pesquisadores do Centro Nacional de Pesquisa em Solos da Embrapa, totalizando 35 avaliações.

Os especialistas receberam informações relativas a solo, classes de declive, saturação em bases e período seco ou vegetação original da área, e foi solicitada aos mesmos a indicação do grupo e do subgrupo que melhor representasse a aptidão agrícola para cada unidade de solo.

As análises foram efetuadas primeiramente verificando-se o grau de concordância entre os especialistas e o sistema, em nível de grupo e, posteriormente, em nível de subgrupo.

O Erosys, para as condições testadas, mostrou-se um instrumento viável para efetuar a avaliação da aptidão agrícola das terras, por apresentar um índice de concordância, em nível de grupo, de aproximadamente 75% com especialistas consultados. Esse nível de concordância foi bem superior quando analisado em nível de subgrupos.

Considerações finais

A partir do exposto neste capítulo, percebe-se que o uso dos sistemas de apoio à decisão na gestão ambiental – em particular, dos sistemas especialistas na agropecuária brasileira – ainda é tímido. Várias iniciativas foram registradas a partir dos anos 1990, mas poucas foram efetivamente incorporadas a práticas de gestão ambiental. Tal fato leva a acreditar que esses sistemas acadêmicos não estejam sendo realizados em parceria com empresas – ou não estejam sendo por elas incorporados após formulação – que tenham potencial para comercializá-los a preços acessíveis, fazendo com que todo esse valioso acervo tecnológico de conhecimento seja perdido. Os avanços registrados na proposição de Shells e de aplicativos voltados à melhoria da apresentação de uma interface mais amigável e agradável ao usuário, muitos desses de domínio público, vêm registrando uma aplicabilidade maior desses sistemas a várias áreas de conhecimento, muito embora para a agropecuária estejam sendo repetidas propostas de iniciativas já concretizadas.

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CAPÍTULO 6

UTILIZAÇÃO DE MODELOS AGROCLIMATOLÓGICOS E AGROMETEOROLÓGICOS NO PLANEJAMENTO E NA GESTÃO AMBIENTAL, POR MEIO DA REDUÇÃO DE RISCOS NA AGRICULTURA

Jurandir Zullo Jr.

Hilton Silveira Pinto

Eduardo Delgado Assad

Introdução

Este capítulo ilustra como a aplicação de modelos agroclimatológicos e agrometeorológicos podem ser úteis no planejamento e na gestão agroambiental, por meio da redução dos riscos de perdas na agricultura. Informações agroclimatológicas, como as disponíveis em zoneamentos de riscos agrícolas, são úteis para o planejamento adequado das culturas a serem plantadas em determinada região de forma a minimizar os riscos adversos à sua condução e, consequentemente, ao meio ambiente. O Programa de Zoneamento Agrícola do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (Mapa), que está em vigor desde a safra de inverno de 1995, é um exemplo da aplicação prática e efetiva de um sistema desse tipo. A utilização de dados e informações agrometeorológicas permite um acompanhamento detalhado das condições agroambientais envolvidas na condução de uma determinada cultura agrícola, auxiliando na tomada de decisões que deve ser feita de forma rotineira, diária e continua e que impactam o meio ambiente, tais como os tratamentos fitossanitários, o manejo do solo, a colheita e a irrigação. O Agritempo é um exemplo de um sistema que pode ser utilizado de forma efetiva no monitoramento agrometeorológico, pois disponibiliza uma série de produtos úteis para essa finalidade, de forma gratuita na internet, para todos os estados brasileiros, com atualização diária e automática.

Zoneamento de riscos climáticos

As altas taxas de perdas registradas na agricultura brasileira até meados da década de 1990 limitavam drasticamente seu desenvolvimento, pois estavam tornando a atividade agrícola economicamente inviável. Segundo Göepefert et al. (1993), as perdas na safra 1992/1993 foram da ordem de 30% para o arroz e 21% para o feijão, em São Paulo, 37% para o milho e 29% para a soja, na Bahia, e 81% para o algodão herbáceo e 32% para a soja irrigada, no Nordeste. A chuva excessiva na colheita e a seca na fase crítica das culturas eram responsáveis por aproximadamente 95% das perdas agrícolas no País. Além do fator econômico, as perdas agrícolas também têm um efeito indesejado sobre o meio ambiente, pois dificultam a adoção de práticas e técnicas adequadas de proteção do solo e do ambiente ao reduzirem os ganhos e a renda dos produtores.

Os calendários de plantio que compõem o Zoneamento Agrícola são revisados e atualizados anualmente com a inclusão de novas culturas e/ou cultivares, com o aumento das bases de dados climáticos, com a utilização de novas técnicas de interpolação e em função das condições climáticas possíveis na próxima safra. Essa contínua revisão e atualização do Zoneamento Agrícola aumentam a precisão dos seus resultados e tornam-no cada vez mais útil para os agricultores. Oscilações climáticas, tais como as atribuídas aos fenômenos El Niño e La Niña, que podem influenciar a safra agrícola em determinadas regiões do País, têm sido normalmente consideradas durante a elaboração do Zoneamento Agrícola. Avaliações do impacto que as mudanças climáticas previstas para os próximos 100 anos pelo Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC), em seu relatório de 2001 (IPCC, 2001a, 2001b), podem provocar na aptidão agroclimática atual da cultura de café no Brasil foram apresentadas por Assad et al. (2004), baseando-se na metodologia utilizada no Programa de Zoneamento Agrícola.

O Zoneamento Agrícola está baseado na integração de modelos de simulação de crescimento e desenvolvimento de culturas, bases de dados de clima e solo, técnicas de análise de decisão e ferramentas de geoprocessamento (CUNHA; ASSAD, 2001). Serão apresentadas, nas próximas seções, as metodologias utilizadas para a definição do zoneamento agroclimático do café (Coffea arabica L.) e do milho (Zea mays. L.). Essas culturas foram escolhidas por serem duas das mais importantes do Brasil e, também, pelo fato de terem características diferentes quanto ao período de plantio, ou seja, uma é perene (café) e a outra é anual (milho). Optou-se por utilizar o Estado de São Paulo como área-teste por ser uma região agrícola importante do País e, também, por ser uma das regiões com maior disponibilidade de dados para a definição dos zoneamentos.

Zoneamento agroclimático para a cafeicultura no estado de São Paulo

As áreas aptas ao cafeeiro arábica (Coffea arabica L.), segundo as necessidades climáticas apresentadas por Camargo et al. (1977), Seção de Climatologia Agrícola (1972) e Instituto Brasileiro do Café (1977, 1986) são aquelas em que:

a) A temperatura média anual está entre 18 °C e 22 °C.

b) A deficiência hídrica anual está entre 0 mm e 100 mm.

c) A probabilidade de geadas é menor ou igual a 25%.

Áreas em que, dos itens acima, apenas a probabilidade de geadas é superior a 25% são consideradas aptas com restrição às geadas. Áreas em que a temperatura média anual fica entre 22 °C e 23 °C, mas os dois outros itens são atendidos, são consideradas aptas com restrição térmica. Naquelas em que a deficiência hídrica fica entre 100 mm e 150 mm e a temperatura média anual está entre 22 °C e 23 °C são consideradas aptas com restrições hídrica e térmica, recomendando-se a irrigação. Com base nesses parâmetros, Pinto et al. (2001) definiram as áreas aptas para a cultura do café arábica (Coffea arabica L.) no Estado de São Paulo, conforme esquematizado na Figura 1. Observa-se que a metodologia é baseada no cruzamento de três planos principais de informações (deficiência hídrica anual, risco de ocorrência de geadas e temperatura média anual) definidos a partir da combinação de dados de campo com modelos numéricos.

A deficiência hídrica anual foi obtida a partir da simulação de balanços hídricos climáticos, onde os dados de temperatura média mensal foram estimados a partir das equações apresentadas por Pinto et al. (1972) e os valores da precipitação média mensal foram calculados a partir da série de dados pluviométricos obtida junto ao Departamento de Águas e Energia Elétrica (Daee) do Estado de São Paulo. Esses dados foram depurados e consistidos pelo Centro de Pesquisas Meteorológicas e Climáticas Aplicadas à Agricultura, da Universidade Estadual de Campinas (Cepagri/Unicamp), sendo utilizadas 390 estações, correspondentes a séries homogêneas e uniformes de 1961 a 1990, distribuídas conforme apresentado na Figura 2.

Os valores de temperatura média mensal e anual foram calculados a partir da aplicação das equações propostas por Pinto et al. (1972) à base altimétrica do United States Geological Survey (USGS) (USGS, 2001), que corresponde a uma grade altimétrica uniforme de 30” x 30” de grau ou 800 m x 800 m de distância.

A probabilidade de geadas foi estimada a partir do modelo proposto por Camargo et al. (1993), considerando-se que o início de danos às folhas do cafeeiro ocorre quando as temperaturas no abrigo meteorológico ficam abaixo de 1 °C (PINTO et al., 1977, 1983).

Figura 1. Fluxograma da metodologia utilizada no zoneamento de riscos climáticos da cafeicultura no Estado de São Paulo.

De acordo com esta metodologia, o potencial atual de cultivo econômico do café arábica (Coffea arábica L.) em São Paulo é da ordem de 39,4% da área do estado, ou seja, 97.848 km². Além disso, 57.428 km² (23,1%) correspondem a áreas consideradas restritas por geadas e 39.604 km² (15,9%) restritas por temperaturas elevadas. Em 706 km² (0,3%) recomenda-se a irrigação e em 53.013 km² (21,3%) a cultura é considerada inapta.

Figura 2. Distribuição espacial da rede de estações pluviométricas do Centro Tecnológico de Hidráulica (Daee/CTH/SP) utilizada no zoneamento agrícola.

A Figura 3 apresenta o zoneamento climático atual para a cafeicultura no Estado de São Paulo. Metodologia semelhante foi utilizada para a definição do zoneamento do café no Paraná (CARAMORI et al., 2001), em Minas Gerai (SEDIYAMA et al., 2001), em Goiás e no sudoeste da Bahia (ASSAD et al., 2001).

Figura 3. Zoneamento climático para a cafeicultura no Estado de São Paulo.

Fonte: Assad et al. (2004).

Zoneamento de riscos climáticos para a cultura de milho (Zea mays L.) no Estado de São Paulo

A metodologia utilizada no zoneamento de riscos climáticos do milho no Estado de São Paulo foi baseada no processamento de balanços hídricos sequenciais, calculados para períodos de 10 dias (decêndios), desde o plantio até a maturação da cultura.

O ciclo vegetativo foi subdividido em quatro fases fenológicas: desenvolvimento inicial (fase I), crescimento vegetativo (fase II), florescimento e enchimento de grãos (fase III) e maturação (fase IV). A duração do ciclo fenológico foi estimada em função das exigências térmicas nos subperíodos emergência-florescimento e emergência-início de maturação, considerando-se uma temperatura base de 8 °C e 10 °C, respectivamente, em cada subperíodo. A diferença entre esses dois subperíodos foi utilizada para definir o tamanho da fase reprodutiva (fase III – florescimento e enchimento de grãos). A duração da fase vegetativa (fase II) foi definida como sendo 80% dos dias entre a germinação e o florescimento enquanto o estágio inicial (fase I) foi calculado como sendo igual a 20% dos dias entre a germinação e o florescimento, acrescido de mais seis dias. A duração da maturação (fase IV) foi igualada ao estágio inicial (fase I). A Tabela 1 apresenta os valores dos graus-dia e da temperatura basal utilizados para definir a duração das quatro fases fenológicas para três possíveis cultivares de milho.

Tabela 1. Parâmetros utilizados para definir a duração das fases fenológicas do milho para três tamanhos de ciclo diferentes.

Ciclo

Graus-dia a partir da germinação

até o florescimento (Tbasal = 8 °C)

até a maturação (Tbasal = 10 °C)

Fonte: Brunini et al. (2001).

I

862

1.237

II

780

1.190

III

780

1.075

A demanda de água e os períodos com deficiência ou excesso hídrico foram determinados utilizando-se o coeficiente de cultura (Kc) apropriado, conforme perfil padrão apresentado na Figura 4.

Figura 4. Perfil típico utilizado para definir o coeficiente de cultura (Kc).

Um programa de balanço hídrico sequencial, denominado Bipzon [proposto por Forest (1984), testado por Assad (1986) e modificado por Vaksmann (1990)], foi utilizado para calcular o Índice de Satisfação das Necessidades de Água (Isna) – razão entre a evapotranspiração real e a evapotranspiração máxima – que representa o grau de atendimento hídrico da cultura. Valores de Isna durante a fase crítica (fase III – fase reprodutiva – florescimento e enchimento de grãos), para uma frequência mínima de 80% dos balanços hídricos calculados, foram espacializados utilizando um Sistema de Informações Georreferenciadas (SIG) para determinar a viabilidade de um determinado período de plantio: favorável – para valores de Isna iguais ou superiores a um valor de corte estabelecido, ou desfavorável – para valores de Isna inferiores ao valor de corte. Foram consideradas apenas culturas sob regime de sequeiro, sendo utilizados três valores para a reserva máxima de água utilizável pelas plantas nos balanços hídricos, de acordo com a textura dos solos: 30 mm para solos de textura arenosa, 50 mm para solos de textura média e 70 mm para solos de textura argilosa.

Os dados pluviométricos utilizados foram os mesmos do zoneamento do café, ou seja, 390 estações do Departamento de Águas e Energia Elétrica (Daee) do Estado de São Paulo, correspondentes ao período de 1961 a 1990, conforme distribuição espacial apresentada na Figura 2.

A evapotranspiração potencial foi calculada utilizando o método proposto por Thornthwaite e Matter (1955) e adaptado por Camargo e Camargo (1983), baseado na temperatura média mensal. Esses valores foram estimados a partir das equações apresentadas por Pinto et al. (1972), utilizando as coordenadas geográficas (altitude, latitude e longitude) das estações pluviométricas.

Logo, as regiões e épocas aptas ao cultivo do milho no Estado de São Paulo são aquelas em que (BRUNINI et al., 2001):

a) O Isna, calculado a partir da relação entre a evapotranspiração real (ETR) e a evapotranspiração máxima (ETM), é igual ou superior a 0,55 na fase crítica da cultura (florescimento e enchimento dos grãos – fase III), para uma frequência de ocorrência igual ou superior a 80% dos casos analisados.

b) A temperatura mínima média durante todo o ciclo é igual ou superior a 10 °C.

c) A duração econômica máxima do ciclo é de 150 dias para cultivares precoces e superprecoces, e 165 para cultivares normais.

Os riscos de geada e insuficiência térmica também foram incorporados ao estudo, permitindo quantificar e qualificar áreas e épocas adequadas à semeadura do milho com 80% de probabilidade de sucesso em relação à redução de riscos climáticos. A Figura 5 apresenta um fluxograma simplificado dessa metodologia, que é, praticamente, a mesma utilizada na região Centro-Sul do Brasil.

Figura 5. Fluxograma da metodologia utilizada no zoneamento de riscos climáticos do milho no Estado de São Paulo.

O número total de simulações do balanço hídrico sequencial necessário para a definição do zoneamento da cultura do milho no Estado de São Paulo, para três tamanhos de ciclo diferentes (normal, precoce e superprecoce), plantados em três tipos de solos definidos a partir da textura (arenosos, médios e argilosos), de setembro a fevereiro, foi da ordem de 2,5 milhões, considerando a utilização de dados das 390 estações pluviométricas do Daee/CTH/SP.

As Tabelas 2, 3 e 4 apresentam os parâmetros utilizados no zoneamento das culturas do arroz, feijão, trigo e soja no Estado de São Paulo.

Tabela 2. Duração das fases fenológicas do feijão, arroz, soja e trigo.

Cultura

Fase e duração (em dias)

Total

Inicial I

Vegetativa II

Reprodutiva III

Maturação IV

Feijão

90

10

40

30

10

Arroz

135

40

50

30

15

115

35

40

30

10

Soja

135

20

40

45

30

115

20

30

35

30

Trigo

130

10

50

50

20

120

10

40

50

20

Tabela 3. Testes térmicos.

Cultura

Teste

Feijão

Tmédia ≥ 10 °C, durante ciclo

(Tmáx)média ≤ 30 °C, durante fase reprodutiva

Arroz

(Tmín)média ≥ 15 °C, durante ciclo

Soja

(Tmín)média ≥ 14 °C, durante ciclo

Trigo

(Tmín)média ≥ 9 °C, durante ciclo

(Tmáx)média ≤ 28 °C, durante fase reprodutiva

Tabela 4. Parâmetros do Zoneamento.

Cultura

Capacidade deretenção de água no solo (mm)

Valor de corte do Isna

Período de plantio

Duração do ciclo

(dias)

Feijão

30 (solos arenosos)

50 (solos médios e argilosos)

0,5

Ago. a set.

90

Arroz

30 (solos arenosos)

50 (solos médios e argilosos)

0,5

Out. a dez.

135 (normal)

115 (precoce)

Soja

30 (solos arenosos)

50 (solos médios)

70 (solos argilosos)

0,5

Out. a dez.

135 (normal)

115 (precoce)

Trigo

30 (solos arenosos)

50 (solos médios)

70 (solos argilosos)

0,5

Mar. a maio

130 (normal)

120 (precoce)

O número total de simulações, em função dos parâmetros apresentados nessas tabelas, foi da ordem de 500 mil para o feijão, 600 mil para a soja, 450 mil para o trigo e 400 mil para o arroz. Os resultados completos dos zoneamentos realizados, contendo os períodos aptos por cultura, tipo de solo e tamanho de ciclo, para todos os estados brasileiros, estão disponíveis na página do site do Agritempo1, em forma de mapas e tabelas. Produtos específicos por cultura também foram preparados por unidades da Embrapa, contendo os resultados do zoneamento para todos os estados brasileiros. Como exemplo, cita-se os produtos disponíveis para o trigo, o milho e a soja.

O Zoneamento tem sido utilizado pelo Governo Federal na concessão do crédito agrícola desde 1995, produzindo os seguintes resultados, segundo Rossetti (2001):

a) Redução das perdas agrícolas causadas pelos fenômenos climáticos adversos.

b) Inibição e diminuição de fraudes na utilização de recursos oficiais.

c) Indução de tecnologia.

d) Aumento da produtividade.

e) Acréscimo do ganho e da renda dos produtores.

f) Disponibilidade de dados úteis ao planejamento da agricultura brasileira.

g) Redução dos recursos oficiais utilizados para a cobertura das perdas, da ordem de R$ 150 milhões por ano.

Ou seja, são fatores que, na maior parte dos casos, têm efeito direto e positivo sobre o meio ambiente.

Monitoramento agrometeorológico

Os períodos aptos para o plantio definidos nos zoneamentos de riscos climáticos das culturas anuais, descritos acima, têm, normalmente, duração de alguns decêndios, que podem chegar até mesmo a um ou dois meses, quando as condições ambientais (clima e solo) forem extremamente favoráveis para a cultura, segundo os parâmetros agrometeorológicos definidos e utilizados nos cálculos. Sendo assim, o agricultor tem opções para escolher o período mais adequado para o plantio, dentre as datas aptas definidas pelo zoneamento.

Um dos principais fatores que define essa escolha é o início efetivo da estação chuvosa no Centro-Sul do Brasil, que ocorre, normalmente, a partir do mês de outubro. Considera-se que as condições estão favoráveis para o plantio quando o solo contém pelo menos 60% de sua capacidade máxima de retenção de água e há perspectiva de chuvas para as duas semanas subsequentes à data de interesse. Trata-se, portanto, de uma informação de caráter meteorológico, necessária para a tomada de uma das decisões fundamentais referentes à condução de uma cultura agrícola que é a data de plantio. Um plantio mal-sucedido pode provocar uma série de impactos sobre o ambiente, além dos predominantemente econômicos, por causa da perda das sementes e dos insumos utilizados que deverão ser novamente aplicados no caso de um novo plantio. Além disso, os programas de seguro agrícola existentes atualmente, tais como o Proagro, costumam ter validade somente após a emergência das plantas. Isso praticamente obriga o agricultor a combinar adequadamente informações climáticas, vindas do zoneamento, com agrometeorológicas, desde o início da condução da cultura, para que seja bem-sucedido em sua atividade.

Durante o ciclo da cultura, outras informações agrometeorológicas tornam-se importantes para o agricultor em função do estágio de desenvolvimento das plantas, tais como: condições para o manejo do solo, necessidade de irrigação, condições para tratamento fitossanitário, risco de geada (no outono e no inverno), e condições para colheita. Todas essas informações têm impacto direto sobre o retorno econômico da cultura e são, também, fundamentais para uma gestão agroambiental adequada, pois se referem à água, ao solo e à tecnologia de produção (máquinas, irrigação e produtos químicos).

Produtos agrometeorológicos, como os citados acima, são baseados, fundamentalmente, em dados diários de chuva e temperatura (máxima e mínima), na previsão do tempo (especialmente de chuva, temperatura, umidade relativa e vento) e no processamento de balanços hídricos sequenciais. O avanço da meteorologia nacional na última década, e a melhoria das redes de coletas de dados meteorológicos, com o aumento do número de estações automáticas, têm permitido a geração de produtos agrometeorológicos com maior precisão e qualidade. Aliado a isso, a internet tem facilitado sobremaneira a disseminação dos produtos gerados por meio dos sistemas de informações agrometeorológicas.

Como exemplo de um sistema deste tipo cita-se o site do Agritempo desenvolvido pela Embrapa Informática Agropecuária e pelo Cepagri/Unicamp. O Agritempo disponibiliza informações meteorológicas e agrometeorológicas dos municípios e estados brasileiros, de forma gráfica e textual, atualizadas automaticamente duas vezes por dia. Seus produtos podem ser divididos em dois grandes grupos:

a) Produtos de Monitoramento: estiagem (dias sem chuvas), estiagem agrícola (dias sem chuvas maiores que 10 mm), água disponível no solo, precipitação, precipitação acumulada, evapotranspiração, temperatura média, temperatura mínima média, temperatura máxima média, temperatura mínima absoluta, temperatura máxima absoluta.

b) Produtos de Previsão: condições para tratamento fitossanitário, necessidade de irrigação, condições para manejo do solo, condições para colheita, temperatura mínima nos próximos cinco dias, temperatura máxima nos próximos cinco dias, precipitação nos próximos cinco dias, risco de geada (no outono e no inverno).

O desenvolvimento do sistema baseou-se na aplicação de conceitos da metodologia conhecida por Extreme Programming (EP) (EXTREME PROGRAMMING, 2002), utilizando a infraestrutura do serviço World Wide Web (WWW) da internet, a tecnologia JavaTM Servlet e a plataforma Oracle® de banco de dados. A metodologia do EP pode ser resumida como um método disciplinado de desenvolvimento de sistemas, adequada para projetos com requerimentos dinâmicos, equipe pequena e necessidade de desenvolvimento rápido.

O sistema utiliza dados de previsão meteorológica (de 24 horas até 96 horas) que são coletados duas vezes por dia diretamente pela internet, sem interferência humana, segundo metodologia apresentada por Otavian et al. (2003). Os dados das estações meteorológicas, atualizados diariamente, e os dados de previsão meteorológica são utilizados para a geração dos produtos agrometeorológicos na forma de mapas ou boletins, conforme demanda do usuário (EVANGELISTA et al., 2003).

Os dados meteorológicos utilizados no Agritempo são coletados por diversas instituições oficiais e particulares, através de estações mecânicas e automáticas, sendo armazenados em um banco de dados Oracle® (ORACLE, 2002). A entrada dos dados pode ser manual (por meio de tabelas em papel), semiautomática (baseada na digitação de arquivos) ou automática (utilizando arquivos gerados pelas estações automáticas).

A multiplicidade de fontes e de modos de entrada faz com que o processo de armazenamento dos dados no banco não seja trivial e requeira um procedimento de migração com soluções diferenciadas para cada instituição fornecedora de dados. Além da migração, faz-se, também, a verificação crítica dos dados recebidos antes de sua inserção no banco e a estimativa dos dados errantes ou faltantes, segundo a metodologia apresentada por Santos et al. (2003).

Desse modo, criou-se um mecanismo automático e viável para todas as instituições sem alterar sua rotina de trabalho e propiciando agilidade na entrada de dados, eliminação dos erros decorrentes de digitação e verificação crítica dos dados recebidos (ROMANI et al., 2003b).

As imagens e dados de satélites são alternativas que podem suprir e complementar a coleta dos dados meteorológicos em virtude da dificuldade envolvida na operação e manutenção das estações de superfície. Satélites como o AVHRR/NOAA e o GOES são sistemas orbitais que deverão ser cada vez mais utilizados na geração de produtos agrometeorológicos. Alguns desses produtos podem ser encontrados, ainda em fase experimental, na página do Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (CPTEC/Inpe)2. O Cepagri/Unicamp opera um sistema de recepção de imagens do AVHRR/NOAA desde dezembro de 1994, possuindo um dos maiores acervos de imagens desse satélite no Brasil. Trata-se de um banco de imagens que será fundamental para a geração de produtos agrometeorológicos cada vez mais abrangentes, precisos e úteis.

A arquitetura utilizada para a geração de mapas é baseada no sistema Surfer® (KECKLER, 1997) e na tecnologia Java servlets, que consiste numa série de programas carregados dinamicamente para atender às solicitações do servidor Apache Tomcat (servidor Web oficial para tecnologias Java servlets e Java Server Pages) (ROMANI et al., 2003a).

Todo o desenvolvimento do sistema Agritempo visa, principalmente, a gerar produtos com a menor intervenção humana possível e com a melhor qualidade que a tecnologia e os dados disponíveis permitirem. Esse serviço está no ar desde 2003 e vem sendo continuamente melhorado por seus desenvolvedores.

Como exemplos de outros sistemas de informações que podem ser utilizados para a tomada de decisões visando ao planejamento e à gestão agroambiental, pode-se citar o do próprio Cepagri/Unicamp3, o do CPTEC/Inpe4 e o do Instituto Nacional de Meteorologia (Inmet)5. O Cepagri/ Unicamp, além de ser desenvolvedor do Agritempo, mantém um dos serviços pioneiros de fornecimento de dados e informações agrometeorológicas por meio da internet, funcionando ininterruptamente desde maio de 1995. O INMET e o CPTEC/Inpe têm uma ênfase maior na meteorologia, mas também possuem produtos voltados à agricultura.

Considerações finais

O Programa de Zoneamento Agrícola ilustra bem o impacto que uma informação gerada com qualidade, critério e embasamento científico, como a data de plantio, pode ter quando utilizada adequadamente. Os resultados apresentados, tais como a redução de perdas, os aumentos da produtividade, da renda e do ganho dos agricultores e a indução de tecnologia, ilustram bem essa situação. Todos esses fatores têm impacto direto sobre o meio ambiente e devem ser considerados no planejamento ambiental.

A combinação das informações advindas do Zoneamento Agrícola com as provenientes dos sistemas de monitoramento agrometeorológico reduz substancialmente os riscos associados ao clima e ao tempo na agricultura e, por isso, é uma metodologia que deve ser considerada na gestão adequada dos recursos envolvidos na produção agrícola, especialmente da água e do solo.

Referências

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CAPÍTULO 7

MODELAGEM E SIMULAÇÃO APLICADAS À AVALIAÇÃO DOS IMPACTOS DA PERDA DE SOLO E DOS DEJETOS DE SUÍNOS NA QUALIDADE DA ÁGUA DE MICROBACIAS

UMA NOVA ABORDAGEM VOLTADA AO PLANEJAMENTO AMBIENTAL DE MICROBACIAS HIDROGRÁFICAS

Sílvio Crestana

Ricardo Tezini Minoti

Fernando Frachone Neves

Introdução

Dentre variadas formas de degradação ambiental, o escoamento superficial acelerado e a erosão do solo são, provavelmente, os principais agentes de degradação da paisagem ao redor do globo, contribuindo para o comprometimento da qualidade ambiental e o aumento da vulnerabilidade dos ecossistemas (WILKINSON, 2005).

Tendo em vista os efeitos das mudanças ambientais globais, uma das incertezas ambientais críticas para os próximos anos refere-se às alterações que poderão ocorrer nos processos erosivos. Segundo Amore et al. (2004), a erosão do solo pode se tornar exagerada no futuro, em muitas partes do mundo, em decorrência dessas mudanças e da intensificação dos processos relacionados ao ciclo hidrológico.

Para os trópicos, especificamente, o problema é ainda mais grave, pois os eventos de precipitação e, consequentemente, de escoamento superficial da água são fatores que atuam de maneira mais intensa nessas regiões, compondo um cenário extremamente favorável aos processos erosivos (EL-SWAIFY; DANGLER, 1982).

A erosão de terras agrícolas, além de incidir drasticamente em aspectos inerentes à preservação e à conservação dos solos brasileiros pode, assim, também favorecer o carreamento de nutrientes distribuídos no solo, tais como agroquímicos ou dejetos de animais, e acelerar ainda mais a degradação dos componentes ambientais solo e água. Vê-se que é, portanto, cada vez mais imprescindível não apenas reverter esse processo, mas também prever danos futuros com base no planejamento e na gestão ambiental desses recursos.

Nesse sentido, para o gerenciamento integrado de tais recursos, é extremamente interessante a utilização do conceito de bacia hidrográfica como unidade de planejamento ambiental. Acrescenta-se ainda que as microbacias hidrográficas rurais são extremamente importantes nos contextos regionais do interior do País, demandando a realização de estudos e propostas alternativas de manejos adequados para as suas funções econômicas, sociais e ecológicas.

Planejamento ambiental, geotecnologias e modelagem

O planejamento conservacionista das terras é de fundamental importância para a conservação do solo, controle da perda de sedimentos e de água, gerando informações importantes para o processo de tomada de decisão no gerenciamento de bacias hidrográficas.

De acordo com Alves et al. (2003), no planejamento agrícola ou de uso da terra existe uma sequência de etapas que precisa ser seguida. Parte-se dos levantamentos e das caracterizações ambientais para as análises e avaliações, a fim de ser possível realizar o planejamento com sucesso (Figura 1).

Figura 1. Etapas do processo de planejamento racional do uso da terra.

Fonte: Alves et al. (2003).

A caracterização ambiental é uma etapa fundamental do processo de planejamento baseada no levantamento de dados e informações e no conhecimento da área a ser planejada. Com base no desenvolvimento de bancos de dados digitais e geoprocessamento, e no rápido acesso às informações armazenadas, a utilização de instrumentação computacional tem se tornado uma poderosa ferramenta para a realização da caracterização, de planejamentos e análises ambientais (PINTO; CRESTANA, 1997).

Acrescenta-se ainda que o processo de avaliação ambiental requer a proposição de variáveis facilmente detectáveis e mensuráveis, que possibilitem correlacionar os indicadores de alterações ambientais aos impactos iminentes ou futuros (PESSOA et al., 2003). Dessa forma, é extremamente útil a utilização de índices e de indicadores ambientais, os quais expressam valores ou fornecem informações sobre o estado de um fenômeno/área/ambiente com maior significado que apenas aquele relacionado diretamente ao seu valor quantitativo, respectivamente (OECD, 1989). Martos e Maia (1997) também definem indicadores ambientais como todos os parâmetros, quantitativos ou qualitativos, capazes de evidenciar modificações no meio.

Vários países vêm fazendo uso de indicadores e índices ambientais, a exemplo dos EUA, onde, no intuito de avaliar a qualidade da água, a Agência de Proteção Ambiental (EPA) daquele país desenvolveu um índice que contempla o uso de vários indicadores das condições e da vulnerabilidade dos recursos hídricos do país, de forma a avaliar antecipadamente a ocorrência de efeitos nocivos ao ambiente (EPA, 2002). Os indicadores de condições, por exemplo, foram desenvolvidos para mostrar a qualidade da água dos corpos aquáticos, enquanto os indicadores de vulnerabilidade foram desenvolvidos com o objetivo de indicar onde as descargas de poluentes e outras atividades podem exercer pressão sobre as bacias hidrográficas. Dentre os indicadores de vulnerabilidade, pode-se mencionar o índice de potencial de escoamento superficial agrícola. Um dos componentes desse índice refere-se à modelagem das cargas de sedimentos que atingem os córregos e rios.

Minoti e Crestana (2004) avaliaram a adoção e utilização da perda de solo como indicador de vulnerabilidade de bacias hidrográficas, de maneira quantitativa. De acordo com o universo de amostragem utilizado, os autores observaram que as informações eram extremamente escassas, principalmente no que se referia à previsão de cenários futuros em ambientes tropicais regionais.

Tendo em vista a complexidade de se estudar e prever os impactos ambientais, mostra-se necessário o estudo integrado do problema analisado, dado que os processos envolvidos na agricultura ou nos ambientes naturais não ocorrem de modo isolado e, consequentemente, não podem ser analisados de maneira reducionista. No caso das áreas agrícolas, seus sistemas de produção envolvem processos ecológicos, econômicos e sociais. O uso de modelos matemáticos e simuladores que representem e integrem as variáveis envolvidas nos processos de sustentabilidade aparecem como importante ferramenta na pesquisa, possibilitando visualizar o comportamento futuro do sistema por meio da criação de cenários ainda não explorados em experimentos reais, alertando o pesquisador para novas alternativas de pesquisas futuras ou para testes mais direcionados, reduzindo gastos e esforços (PESSOA et al., 1997). Dessa forma, ao permitirem a elaboração de cenários futuros, em termos quantitativos, auxiliam na avaliação de comportamento, a priori, de variados fatores que influenciam em processos de tomada de decisão.

Utilizando informações geradas por medições em campo ou disponibilizadas por pesquisadores ou publicações científicas, os modelos devem favorecer a obtenção de respostas que tenham validades geofísica, biológica e administrativa, além de coerência com suas premissas de elaboração e aplicação.

No meio agronômico, os modelos matemáticos mais difundidos são os empíricos essencialmente descritivos e identificados por equações matemáticas capazes de representar os dados experimentais de forma aceitável (PESSOA et al., 1997). Entretanto, nas pesquisas relacionadas à perda de solo, no Brasil e em várias partes do mundo, utiliza-se amplamente a Equação Universal de Perda de Solo (EUPS) também conhecida por USLE (sua sigla em inglês).

Equação Universal de Perda de Solo (EUPS)

A EUPS é um dos instrumentos analíticos mais bem-sucedidos para estudos prospectivos de processos de erosão superficial. É um modelo extremamente útil em iniciativas voltadas ao zoneamento ambiental em escalas e procedimentos menos detalhados e, ainda, como instrumento de simulação. Sua utilização em conjunto com sistemas digitais é cada vez mais frequente, embora ainda persistam entraves e lacunas, em especial quanto à adequabilidade de utilização em diferentes escalas e contextos ambientais (CASTRO; VALÉRIO FILHO, 1997).

Tendo em vista que a equação foi derivada dos estudos em pequenos lotes, ela era utilizada, anteriormente, para estudo em áreas de até um hectare. O advento das geotecnologias – a possibilidade de elaboração de bancos de dados espaciais digitais, a utilização de sensoriamento remoto, principalmente as imagens de satélite, a elaboração dos modelos numéricos do terreno – possibilitou estender a aplicação da EUPS para toda a extensão das bacias hidrográficas e manipular os dados de maneira relativamente rápida nos Sistemas de Informações Geográficas (SIGs). A utilização desses sistemas tem vantagens óbvias, possibilitando acesso rápido aos riscos de degradação ambiental de maneira espacializada (COHEN et al., 2005). Dessa forma, o método da EUPS, aliado às técnicas de geoprocessamento, possibilita a extrapolação das estimativas de perda de solo por erosão para trabalhos em escala de bacia hidrográfica.

Embora apresente variadas aplicações, a EUPS não prevê o transporte ou a deposição de sedimentos, os resultados apenas preveem a suscetibilidade à perda de solo nas áreas onde é aplicada. No intuito de simular outros processos, torna-se necessário o uso de modelos que compreendam, de maneira direta, um maior número de processos.

Em sistemas complexos como as microbacias hidrográficas, combinando processos naturais como precipitação, evapotranspiração, deflúvio superficial e subterrâneo com fatores relativos às atividades humanas tais como desmatamento, produção agrícola e construção de represas, é impossível uma representação completa de cada processo associado ao ciclo hidrológico, à erosão e à produção e destino dos sedimentos. Nesse sentido, é extremamente vantajosa a utilização de modelos que contemplem essa sucessão de estados ou mudanças simplificando uma realidade complexa por meio da utilização de alguns aspectos de maior importância envolvidos nos processos mencionados (BLACKIE; EELES, 1985 citado por GRIEBELER et al., 2001).

Simuladores têm sido desenvolvidos para representar esses processos naturais e antrópicos. Tais ferramentas vêm sendo utilizadas no entendimento de processos que são difíceis de mensurar e como forma de prever os efeitos das alterações no uso e na cobertura do solo (KITE; DROOGERS, 2000).

A maior limitação ao uso de simuladores complexos é a dificuldade em trabalhar a grande quantidade de dados que descrevem a heterogeneidade dos sistemas naturais. Sua utilização associada aos SIGs, com o desenvolvimento de bases de dados digitais, permite que os dados espaciais referentes a grandes áreas heterogêneas sejam divididos em pequenas unidades hidrologicamente homogêneas, sobre as quais os modelos são aplicados (MACHADO; VETTORAZZI, 2003).

Vários simuladores baseados em modelos matemáticos que retratam processos físicos – ANSWERS, AGNPS (AnnAGNPS), SHE, WEPP, GeoWEPP, SWRRB e SWAT – têm sido desenvolvidos e utilizados, no Brasil e ao redor do mundo, para prever o escoamento superficial, a erosão e o transporte de sedimentos e nutrientes de bacias hidrográficas agrícolas submetidas a diferentes manejos. Entre esses modelos, o Soil and Water Assessment Tool (SWAT) é o mais recente, utilizado com sucesso na simulação do escoamento, das cargas de sedimentos e da qualidade da água de bacias hidrográficas em regiões diversas ao redor do globo (TRIPATHI et al., 2003).

Garrido (2003), ao analisar diversos modelos de simulação hidrológica, concluiu que o SWAT mostrou-se o mais completo em termos de número de componentes simulados, representando uma vantagem do modelo, possibilitando a análise de cenários de diversas situações climáticas, uso do solo, aplicação de fertilizantes e pesticidas e implantação de reservatórios.

Soil and Water Assessment Tool (SWAT)

O SWAT (ARNOLD et al., 1998) é um simulador desenvolvido pelo Serviço de Pesquisa Agrícola (ARS) dos Estados Unidos, representado por vários modelos matemáticos fundamentados no conhecimento das características físicas de bacias hidrográficas agrícolas. Foi desenvolvido para prever o impacto das práticas de manejo do solo nos ambientes aquáticos superficiais e subterrâneos em bacias de drenagem complexas, em geral de grande extensão, com variação dos tipos de solos, do uso e das condições de manejo em longos períodos de tempo.

O SWAT é o resultado da incorporação de fatores de vários modelos desenvolvidos pelo ARS e uma evolução direta da junção dos simuladores Simulator for Water Resources in Rural Basins (SWRRB) (ARNOLD et al., 1990; WILLIAMS et al., 1985) com o Routing Outputs to Outlet (ROTO) (ARNOLD et al., 1995). Modelos específicos de simuladores conhecidos contribuíram para a elaboração do SWAT, como o Chemicals, Runoff, and Erosion from Agricultural Management Systems (CREAMS) (KNISEL, 1980), o Groundwater Loading Effects on Agricultural Management Systems (GLEAMS) (LEONARD et al., 1987), e o Erosion-Productivity Impact Calculator (EPIC) (WILLIAMS et al., 1984). Uma outra característica extremamente positiva do SWAT é que, após sua criação no início da década de 1990, o seu modelo tem sido continuamente aprimorado, resultando em novas versões do simulador: SWAT 94.2, SWAT 96.2, SWAT 98.1, SWAT 99.2, SWAT 2000 e, a mais recente, SWAT 2005. Além dessas modificações, foi desenvolvida também uma interface no Windows (Visual Basic) com o ArcView – ArcView versão 3.1 (com extensão ArcView Spatial Analyst v. 1.1). Ao utilizar a interface com o ArcView o simulador recebe o nome de ArcView Soil and Water Assessment Tool – AVSWAT 2000 (NEITSCH et al., 2002a).

O simulador apresenta os seguintes componentes: clima, ciclo hidrológico, nutrientes e pesticidas, erosão, cobertura do solo e crescimento de plantas, práticas de manejo, processos no canal principal e corpos d’água.

Estudos de casos integrando SIG, EUPS e AVSWAT 2000 para a avaliação de microbacias hidrográficas do Estado de São Paulo

Estudo de caso 1

Microbacia hidrográfica do rio Bonito (Descalvado, SP)

Palavras-chave: análise prospectiva, dejetos de granjas, poluição, simulação, SWAT, transporte de sedimentos.

Hipótese de simulação: Com base no processo de simulação, seria possível identificar regiões da microbacia cujos corpos hídricos estariam mais suscetíveis à contaminação por dejetos animais.

Caracterização da área de estudo

A microbacia do rio Bonito estende-se por uma área de 223 km² entre os municípios de Descalvado (200 km²) e Porto Ferreira (23 km²), região centro-leste do Estado de São Paulo e é delimitada pelas coordenadas (em UTM) de 226.200 a 244.000 e de 7.558.000 a 7.584.000 (Figura 2).

Figura 2. Localização geográfica da microbacia hidrográfica do rio Bonito.

Fonte: Fonseca (2002).

Em relação ao clima, de acordo com Fonseca (2002), com base no sistema internacional de Köeppen, a região pode ser considerada como sendo do tipo Cwa, ou seja, mesotérmico de inverno seco, onde as temperaturas médias anuais variam entre 18 °C e 22 °C.

Na microbacia, há a presença de sete unidades diferentes de solos: Gleissolos (3%), Neossolos Litólicos (3%), Argissolos (5%), Latossolo Vermelho mesoférrico (8%), Latossolo Vermelho eutroférrico (13%), Neossolos Quartzarênicos (23%) e Latossolo Amarelo (45%) (FONSECA, 2002).

Em relação à hidrografia, segundo Fonseca (2002), o rio Bonito tem extensão de 38,5 km. Está inserido na Área de Preservação Ambiental (APA) de Descalvado, SP.

Oliveira (1995), citado por Torezan (2000), identificou e classificou as formações vegetais remanescentes na APA de Descalvado, sendo as principais o Cerrado, a mata mesófila e a mata ciliar.

Torezan (2000) descreveu o uso dos solos da microbacia da seguinte maneira: pastagem (28%), cana-de-açúcar (30%), mata (11%), laranja (8%), Cerrado (6%), cerradão (5%), reflorestamento (4%), outras culturas (4%), área urbana (3%) e mineração (1%).

O tipo de uso predominante na bacia é a cultura de cana-de-açúcar, seguido de pastagens. As parcelas descritas como solo exposto e solo semiexposto são, na realidade, áreas em preparação para plantio de cana-de-açúcar.

Os processos erosivos, visíveis na microbacia, manifestaram-se em três tipos clássicos, conforme descreveram Pruski (1997) e Feres (2002):

Erosão laminar: caracterizada pela remoção de delgadas camadas da superfície do solo (Figura 3);

Figura 3. Evidências de erosão laminar na microbacia hidrográfica do rio Bonito.

Foto: Fernando Frachone Neves

Erosão em sulcos: facilmente perceptível por causa da formação de valas e sulcos irregulares, formados em virtude da concentração do escoamento superficial (Figura 4);

Figura 4. Evidências de erosão em sulcos na microbacia hidrográfica do rio Bonito.

Foto: Fernando Frachone Neves

Erosão em voçorocas: deslocamento de grande quantidade de solo, de modo a formar canais de grandes dimensões que impedem o trânsito de máquinas agrícolas e reduzem a área para o plantio (Figura 5).

Figura 5. Evidência de voçoroca na microbacia hidrográfica do rio Bonito.

Foto: Fernando Frachone Neves

Como principais consequências da erosão na microbacia, encontram-se o aumento da turbidez nos corpos hídricos, o assoreamento de várzeas, vales, calhas dos rios, represas e outras sistemas, e a perda de agroquímicos e outros tipos de fertilizantes diretamente aplicados ao solo, como dejetos animais, que atingem as águas superficiais pelo escoamento superficial e as águas subterrâneas pela lixiviação.

Em consequência, os custos com tratamento da água elevam-se. Há também riscos da ocorrência de eutrofização dos corpos d’água, aumento da demanda bioquímica de oxigênio, afetando de modo geral a qualidade da água na microbacia.

A exposição dos dejetos oriundos da avicultura – utilizados como fertilizantes do solo – ao transporte, via escoamento superficial ou lixiviação por meio do perfil do solo, intensificados por suscetibilidade a processos erosivos, torna-se uma fonte considerável de poluição aos recursos hídricos, sendo importante e de relevante avaliação.

O processo de simulação

A base cartográfica utilizada no estudo fez uso da carta topográfica elaborada pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) (1971), escala 1:50.000 no sistema de projeção UTM, correspondendo à folha de Descalvado (SF.23-V-C-IV). Mapas digitais de hidrografia, uso e cobertura do solo e tipos de solos, referentes à microbacia hidrográfica do rio Bonito (Descalvado, SP), foram obtidos a partir do trabalho de Moraes (2003).

O aplicativo utilizado para a geração e manipulação das imagens foi o ArcView 3.1 (com extensão ArcView Spatial Analyst v. 1.1).

Uso do simulador AVSWAT 2000 para estimativa de produção de sedimentos e impacto dos dejetos animais

Com a finalidade de estimar os processos erosivos, a produção de sedimentos e os impactos dos dejetos animais nos recursos hídricos, foi utilizado o modelo hidrossedimentológico presente no simulador Soil and Water Assessment Tool (SWAT) versão ArcView SWAT (AVSWAT 2000), integrada ao ArcView (NEITSCH et al., 2002a).

A manipulação do simulador envolveu uma sequência de etapas: a geração dos planos de informação e importação pelo ArcView, entrada de dados tabulares, fase de processamento e visualização dos resultados gerados. A descrição detalhada dessas etapas pode ser observada nos trabalhos de Neitsch et al. (2002a, 2002b) e Di Luzio et al. (2002).

Em relação à base de dados tabulares utilizada, os dados relacionados aos solos foram obtidos nos estudos de Calderano Filho et al. (1998), Oliveira (1999), Primavesi et al. (1999) e Dr. Francisco Lombardi Neto (informação verbal), com exceção para os dados referentes aos grupos hidrológicos dos solos, os quais foram baseados na classificação hidrológica dos solos para as condições brasileiras e também no enquadramento das atuais classes de solos do Estado de São Paulo, informações disponibilizadas no trabalho de Sartori (2004). A descrição dos solos identificados na microbacia hidrográfica do rio Bonito (Descalvado, SP) foi obtida no trabalho de Fonseca (2002).

Em relação ao clima, os dados utilizados foram referentes à estação climática da Embrapa Pecuária Sudeste – Fazenda Canchim (21°57’42’’ lat. S, 47°50’28’’ long. W, 860 m de altitude), localizada no Município de São Carlos.

Resultados das simulações para a microbacia hidrográfica do rio Bonito (MBHRB) com o modelo SWAT

As simulações de erosão realizadas para a microbacia expressam-se em valores médios de toneladas por hectare por ano, para cada ano do período de 1993 a 2004, apresentando-se na Tabela 1 e representadas pelas Figuras 6 e 7.

Tabela 1. Erosão média (t ha-1 ano-1) simulada para as 41 sub-bacias da MBHRB, no período de 1993 a 2004.

Sub-bacia

t ha-1 ano-1

Sub-bacia

t ha-1 ano-1

Sub-bacia

t ha-1 ano-1

1

10,171

16

14,852

31

16,264

2

7,065

17

10,650

32

0,679

3

5,007

18

18,609

33

7,370

4

8,251

19

7,112

34

23,300

5

22,027

20

27,291

35

36,175

6

37,684

21

84,940

36

3,081

7

9,403

22

9,466

37

2,952

8

3,679

23

26,638

38

7,716

9

17,327

24

11,120

39

6,772

10

104,085

25

5,697

40

14,494

11

15,428

26

28,690

41

13,693

12

2,604

27

20,447

13

9,711

28

3,295

14

14,270

29

38,474

15

13,738

30

8,605

Fonte: Neves (2005).

Figura 6. Mapa de erosão média (t ha-1 ano-1) simulada para as 41 sub-bacias da MBHRB, no período de 1993 a 2004.

Fonte: Neves (2005).

Figura 7. Erosão média (t ha-1 ano-1) simulada para as 41 sub-bacias da MBHRB, no período de 1993 a 2004.

Fonte: Neves (2005).

No período dos 12 anos de simulação, as dez sub-bacias com maior volume de sedimentos gerados foram, em ordem decrescente: 10, 21, 29, 6, 35, 26, 20, 23, 34 e 5, com uma média de 42,93 toneladas de sedimentos gerados por ano.

Na análise dos fatores que contribuíram para os resultados de erosão em cada sub-bacia, buscou-se evidenciar os fatores isolados para cada tipo de solo e o uso dos solos que foram mais suscetíveis à erosão.

Dessa forma, para todos os tipos de solos da microbacia, foi calculada a média da perda de solos, para o período de 1993 a 2004, a qual pode ser evidenciada pela Tabela 2.

Tabela 2. Média da perda de solo (t) simulada para cada tipo de solo da MBHRB para o período de 1993 a 2004.

Tipo de solo

Média da perda de solo (t ha-1 ano-1) simulada

Neossolo Litólico

101

Gleissolo

77

Argissolo

38

Neossolo Quartzarênico

15

Latossolo Amarelo

9

Latossolo Vermelho mesoférrico

7

Latossolo Vermelho eutroférrico

4

Fonte: Neves (2005).

Os resultados não discretizam o uso do solo (cobertura do solo), devendo ser interpretados à luz da quantidade de sedimentos gerados em determinado tipo de solo, não se considerando a cobertura.

O volume de sedimentos gerados em cada tipo de cobertura da microbacia, médias de erosão (t ha-1 ano-1) para o período dos 12 anos de simulação, são demonstrados na Tabela 3.

Tabela 3. Média da perda de solo (t ha-1 ano-1) simulada para cada uso do solo da MBHRB para o período de 1993 a 2004.

Uso do solo

Média da perda de solo (t ha-1 ano-1) simulada

Agricultura genérica

79,1

Pastagem

65,6

Área urbana

21,9

Cana-de-açúcar

6,6

Mata

4,0

Cerrado

3,0

Laranja

2,9

Reflorestamento

1,9

Fonte: Neves (2005).

Os resultados demonstraram que as práticas de agricultura genérica e pastagens, seguidas de cana-de-açúcar, foram as culturas onde houve maior ocorrência de geração de sedimentos.

A partir das análises dos resultados, ficou demonstrado que grande volume de sedimentos é aportado ao canal principal, elevando o risco à poluição dos recursos hídricos pelo carreamento de agroquímicos, fertilizantes e, principalmente, dejetos animais. Tendo em vista que se trata de uma microbacia cuja atividade principal é a avicultura, com produção de grande volume de dejetos que são utilizados como fertilizantes, há também grande preocupação do ponto de vista do aporte desses dejetos animais para os mananciais.

Além dos solutos e dos dejetos, de fontes diversas, que podem ser transportados em decorrência dos processos erosivos, há o iminente risco de assoreamento do canal principal do rio Bonito.

A análise de um único fator (solos com elevado potencial à erosão) não explicaria, isoladamente, os fenômenos simulados pelo modelo SWAT. O tipo de solo, associado ao uso e manejo, associados às variáveis climáticas, foram os fatores de maior relevância para os resultados obtidos na simulação das sub-bacias hidrográficas.

Um dos fatores que pode estar relacionado aos fenômenos erosivos observados na bacia, e aos resultados obtidos na simulação, é o uso intensivo do solo, sem a adoção de práticas conservacionistas, como o terraceamento ou plantio em nível. Esses fatores podem ser associados, ainda, à extensa área de Neossolo Quartzarênico (maior proporção de solo da bacia), que é muito frágil e suscetível à erosão.

A simples adoção de práticas conservacionistas poderia proporcionar a diminuição do escoamento superficial total, fator que acarretaria em sensível diminuição no aporte de sedimentos para o canal principal.

Outra ação interessante a ser adotada na bacia do rio Bonito, para melhor aproveitamento da área total, seria o manejo do solo com inclusão de rotação de culturas, fator denominado pelo modelo SWAT como agricultura genérica. Essa denominação serve para caracterizar regiões com utilização intensa de áreas agricultáveis, prática comumente utilizada nessa microbacia, ocorrendo produção em encostas de morros, rampas com acentuada declividade e até mesmo em área de preservação permanente.

Estudo de caso 2

Compartimento do Médio Mogi-Superior, SP

Palavras-chave: áreas alagáveis, ciclo hidrológico, erosão, EUPS, simulação, SWAT.

Hipótese de simulação: A aplicação dos modelos EUPS e SWAT pode compor um ferramental de simulação útil para trabalhos em escala de reconhecimento na previsão de processos erosivos e estimativa de parâmetros hidrológicos em microbacias hidrográficas não instrumentadas.

Caracterização da área de estudo

Em um compartimento da bacia hidrográfica do rio Mogi-Guaçu (Médio Mogi-Superior – Estado de São Paulo) foram delimitadas quatro microbacias hidrográficas localizadas entre as coordenadas Universal Transverso Mercator (UTM) 7.594.000 m e 7.618.000 m de latitude Sul, 195.000 m e 220.000 m de latitude Oeste, abrangendo os municípios de São Carlos, Luiz Antônio, Rincão, Santa Lúcia e Américo Brasiliense. As unidades de estudo e a localização geográfica podem ser visualizadas na Figura 8. O uso atual do solo das microbacias é demonstrado na Figura 9.

Figura 8. Localização das unidades de estudo no Estado de São Paulo. Microbacias hidrográficas inseridas nos municípios de São Carlos, Luiz Antônio, Rincão, Santa Lúcia e Américo Brasiliense.

Fonte: Minoti (2006).

Figura 9. Uso do solo da área de estudo.

Fonte: Minoti (2006).

Construção da base cartográfica

A construção da base cartográfica é a primeira e mais demorada etapa para o desenvolvimento de trabalhos em geoprocessamento.

Fez-se uso da carta topográfica elaborada pelo IBGE (1971), escala 1:50.000 no sistema de projeção UTM, correspondendo às folhas Porto Pulador, SP (SF.23-V-C-IV-1), e Luis Antônio, SP (SF.23-V-C-IV-2); mapa de solos – levantamento pedológico semidetalhado do Estado de São Paulo, Divisão de Solos do Instituto Agronômico de Campinas (IAC) (1982), escala 1:50.000, sistema de projeção UTM, mapa de solos da bacia do córrego do Jataí e áreas adjacentes, escala 1:25.000, da UFSCar (LORANDI et al., 1990).

Os aplicativos utilizados para a geração e manipulação das imagens foram os seguintes: SPRING 4.1, Idrisi32, e ArcView 3.1 (com extensão ArcView Spatial Analyst v. 1.1).

Complementando a base de dados digital, o levantamento de informações sobre o uso e a ocupação do solo foi realizado com a utilização de dados de sensoriamento remoto e de sistemas de informação geográfica. Foi utilizada uma imagem digital ETM+ do satélite Landsat-7, de 27 de abril de 2002, contendo as bandas 1, 2, 3, 4, 5, 6 (formatos 1 e 2), 7 e 8, abrangendo toda a região central do Estado de São Paulo, gentilmente cedida pelo Prof. Dr. Reinaldo Lorandi do Departamento de Engenharia Civil e Programa de Pós-Graduação em Engenharia Urbana da UFSCar. A interpretação da imagem ETM+-Landsat-7 foi realizada no IDRISI32.

Trabalhos de campo foram realizados para o reconhecimento das áreas de estudo e confirmação dos dados de uso do solo obtidos por imagens de satélite.

Uso da EUPS para estimativa de perda de solo por erosão hídrica

Com a finalidade de estimar a perda de solo por erosão hídrica foi utilizada a EUPS.

Segundo Bertoni e Lombardi Neto (1999), a equação de perda de solo, desenvolvida por Wischmeier e Smith (1965), é expressa da seguinte forma:

A = R.K.L.S.C.P

(1)

onde

A representa a perda de solo por erosão em unidade de área (t ha-1 ano-1)

R representa o fator chuva, erosividade (MJ mm ha-1 h-1)

K representa o fator de erodibilidade do solo (t h MJ-1 mm-1)

L representa o fator comprimento do declive

S representa o fator grau do declive

C representa o fator uso e manejo

P representa o fator prática conservacionista.

Os componentes da EUPS, os quais exprimem a ação dos principais fatores que afetam as perdas de solo, foram descritos de maneira detalhada por Bertoni e Lombardi Neto (1999).

O fator R, para as unidades hidrográficas estudadas, foi obtido pelo programa computacional Sistema para o cálculo da erosividade da chuva para o Estado de São Paulo, desenvolvido por Lombardi Neto et al. (1999).

O fator LS foi obtido utilizando-se método automatizado, o programa LS-USLE2D, Versão 4.1/2000.

Os demais fatores, K, C e P, específicos para a região de São Carlos, assim como os valores de tolerância de perda de solo, utilizados na determinação do Potencial de Risco de Erosão Laminar (PRE), foram fornecidos pelo Dr. Francisco Lombardi Neto (informação verbal).

As classes de A e PRE utilizadas, e respectivas faixas de amplitude (valores mínimos, máximos e número de classes a ser considerado), foram definidas por Marcomin (2002).

Simulação com a EUPS

Foi realizada a simulação da perda de solo por erosão hídrica (EUPS) em duas microbacias hidrográficas, e respectivas sub-bacias, localizadas na região de inundação e áreas alagáveis do rio Mogi-Guaçu (Figuras 10 e 11).

Figura 10. Bacias de drenagem abrangendo a região a montante das microbacias (sub-bacias de drenagem) e a área de inundação do rio Mogi-Guaçu.

Fonte: Minoti (2006).

Figura 11. Sub-bacias de drenagem, localizadas a montante das microbacias, não abrangendo a área de inundação do rio Mogi-Guaçu.

Fonte: Minoti (2006).

A bacia de drenagem de Luiz Antônio é inteiramente ocupada pela Estação Ecológica de Jataí (EEJ). A bacia de drenagem de São Carlos é ocupada por atividades agrícolas (cana-de-açúcar, citros e pastagem). Os resultados da simulação com a EUPS podem ser visualizados na Tabela 4.

Tabela 4. Resultados da simulação com a EUPS para as bacias de drenagem,
sub-bacias de drenagem e áreas alagáveis do rio Mogi-Guaçu, em t ano-1.

Bacia de drenagem de Luiz Antônio (Estação Ecológica de Jataí)

Bacia de drenagem de São Carlos (ocupação agrícola)

SBD Luiz Antônio

47 t ano-1

SBD São Carlos

5.158 t ano-1

Área de inundação
rio Mogi-Guaçu

1 t ano-1

Área de inundação
rio Mogi-Guaçu

63 t ano-1

Erosão total bacia

48 t ano-1

Erosão total bacia

5.221 t ano-1

Fonte: Minoti (2006).

Uma característica peculiar da bacia de drenagem de Luiz Antônio (BD-LA) refere-se à área da planície de inundação do rio Mogi-Guaçu. Nessa área são encontradas várias lagoas e, no período de maior precipitação, esse segmento é inundado, parcial ou totalmente.

Os sedimentos provenientes da parte alta da BD-LA, parte das 47 t de solos erodidos, pode estar causando impactos na parte baixa da bacia e nas lagoas existentes na planície de inundação do rio Mogi-Guaçu. Dessa forma, tanto a área de entorno da lagoa (parte baixa da bacia), como a parte alta dessa unidade de estudo podem estar contribuindo com sedimentos para as lagoas e para as demais áreas alagáveis desse rio.

A parte baixa da bacia de drenagem de São Carlos (BD-SC), assim como ocorre na BD-LA, é formada pela planície de inundação do rio Mogi-Guaçu. Esse segmento é parcial ou totalmente inundado na época da cheia do rio, recebendo, também, aporte de materiais particulados e sedimentos. Entretanto, foi observado que a erosão referente à parte baixa da BD-SC (63 t ano-1 em 649 ha) foi bem maior do que a verificada na parte baixa da BD-LA (1 t ano-1 em 340 ha). Além disso, houve diferença marcante das regiões a montante dessas bacias. As estimativas dos processos erosivos referentes à SBD-SC (5.158 t ano-1 em 1.526 ha) foram bem maiores do que as verificadas na parte baixa da BD-LA (47 t ano-1 em 620 ha).

Dessa forma, o uso agrícola da área a montante da BD-SC – área da sub-bacia de drenagem de São Carlos (SBD-SC) – e de algumas áreas na parte baixa da BD-SC faz com que o risco provocado pelas cargas de sedimentos geradas na área da bacia seja bem mais elevado na região agrícola (margem esquerda do rio Mogi-Guaçu) do que na região ocupada pela EEJ (margem direita do rio).

No entanto, pode-se dizer que os riscos ambientais da BD-SC, relacionados aos processos erosivos, não foram tão elevados em função dos baixos valores de declividade e de a maior parte da área ser caracterizada pela presença de latossolos. A média da estimativa de erosão para a BD-SC, 2,4 t ha-1 ano-1, encontra-se abaixo do limite de tolerância de perda de solo por erosão.

Apesar de não terem sido realizados experimentos no campo, em parcelas experimentais, para a quantificação da erosão, deve-se salientar que a aplicação da EUPS foi realizada com base em dados específicos para o Estado de São Paulo, e muitos deles relacionados à região estudada. Os resultados gerados, quando comparados com outros trabalhos realizados em microbacias do Estado de São Paulo, mostraram-se promissores e próximos do esperado. Os resultados confirmaram as expectativas pré-estudo de que os valores de erosão na área da EEJ seriam mais baixos.

Uso do simulador AVSWAT 2000 para estimativa de parâmetros do balanço hídrico

Com a finalidade de estimar parâmetros do balanço hídrico como evapotranspiração, infiltração de água no solo e escoamento superficial de água, assim como a produção de sedimentos, e elaborar cenários em função de diferentes usos do solo, foi utilizado o modelo hidrossedimentológico presente no simulador SWAT versão ArcView SWAT (AVSWAT 2000), integrada ao ArcView (NEITSCH et al., 2002a).

Em relação à base de dados tabulares utilizada, os dados relacionados aos solos foram obtidos nos estudos de Lorandi et al. (1991), Calderano Filho et al. (1998), Oliveira (1999), Primavesi et al. (1999) e Dr. Francisco Lombardi Neto (informação verbal), e os dados referentes aos grupos hidrológicos dos solos foram obtidos no trabalho de Sartori (2004).

Em relação ao clima, parte dos dados utilizados foi obtida na estação climática da Fazenda Cutrale (21°30’55” lat. S, e 47°46’12” long. W, 680 m de altitude), localizada no Município de Luiz Antônio, SP. Os dados foram referentes aos anos de 1999 a 2003, constituindo um total de cinco anos de dados contínuos. Foram utilizados também os dados da estação climática da Embrapa Pecuária Sudeste – Fazenda Canchim (21°57’42’’ lat. S, 47°50’28’’ long. W, 860 m de altitude), localizada no Município de São Carlos. Os dados utilizados, disponibilizados diretamente no site dessa Unidade (EMBRAPA, 2005), foram referentes aos anos de 1992 a 2004, constituindo um total de 13 anos de dados contínuos.

Nas Tabelas 5 e 6 são demonstrados os resultados obtidos pela aplicação do modelo SWAT nas microbacias hidrográficas do córrego Beija-Flor e do Ribeirão das Guabirobas, em função de diferentes cenários simulados. Foram gerados dados da produção total de sedimentos – média anual de sedimentos exportados para o rio Mogi-Guaçu – e da vazão total (Q) – média anual da vazão de água que é produzida nas microbacias e escoada para o rio Mogi-Guaçu. O modelo demonstrou versatilidade, possibilitando a elaboração de diferentes cenários ambientais de maneira relativamente rápida e, também, sensibilidade em função dos dados gerados pelas mudanças de cenários.

Tabela 5. Resultados da simulação com o SWAT, em relação à carga de sedimentos (t ano-1), em diferentes cenários de uso do solo, para a microbacia hidrográfica do córrego Beija-Flor e microbacia hidrográfica do Ribeirão das Guabirobas.

Microbacia hidrográfica do córrego
Beija-Flor (7.983 ha)

Microbacia hidrográfica do Ribeirão
das Guabirobas (5.145 ha)

Cenário

Sedimentos

Cenário

Sedimentos

Vegetação natural

72.110 t ano-1

Vegetação natural

323 t ano-1

Uso atual do solo

372.000 t ano-1

Uso atual do solo

54.530 t ano-1

Cana-de-açúcar

688.800 t ano-1

Cana-de-açúcar

88.980 t ano-1

Fonte: Minoti (2006).

Tabela 6. Resultados da simulação com o SWAT, em relação à vazão total – Q (m³ s-1) –, em diferentes cenários de uso do solo, para a microbacia hidrográfica do córrego Beija-Flor e microbacia hidrográfica do Ribeirão das Guabirobas.

Microbacia hidrográfica do córrego
Beija-Flor (7.983 ha)

Microbacia hidrográfica do Ribeirão
das Guabirobas (5.145 ha)

Cenário

Vazão total (Q)

Cenário

Vazão total (Q)

Vegetação natural

4,06 m³ s-1

Vegetação natural

1,53 m³ s-1

Uso atual

4,09 m³ s-1

Uso atual

1,54 m³ s-1

Cana-de-açúcar

4,08 m³ s-1

Cana-de-açúcar

1,55 m³ s-1

Fonte: Minoti (2006).

Na Figura 12 são demonstrados os resultados obtidos pela aplicação do modelo SWAT na microbacia hidrográfica do córrego Beija-Flor. São demonstrados os dados gerados por um dos cenários hipotéticos simulados, a ocupação integral da microbacia pela cultura de cana-de-açúcar. Deve-se observar que o relevo da MBH-BF, com cerca de 320 m de variação altimétrica e locais de elevada declividade, favorece o escoamento superficial. Isso ficou evidente nos resultados referentes ao cenário cana-de-açúcar. As sub-bacias da região a montante da microbacia, com maior variação de relevo, foram as subunidades com maior contribuição de sedimentos.

Figura 12. Resultados da simulação com o modelo SWAT para a microbacia hidrográfica do córrego Beija-Flor com cenário cana-de-açúcar (hipotético). Mapa de produção de sedimentos nas sub-bacias e gráfico com os resultados dos parâmetros hidrológicos.

Fonte: Minoti (2006).

Os resultados da aplicação do modelo SWAT na microbacia hidrográfica do Ribeirão das Guabirobas (Figura 13), em função da expectativa de erosão e produção de sedimentos, em diferentes cenários de uso do solo, demonstraram que, embora a região a montante da MBH-G apresente declividades elevadas, pode-se dizer que, de maneira contrária ao que ocorre na MBH-BF, o relevo da MBH-G não favorece o escoamento superficial. Essa característica foi constatada nos resultados referentes aos cenários de uso atual do solo e cana-de-açúcar. Em nenhuma dessas simulações, os valores de escoamento superficial foram muito elevados, repercutindo nos valores de erosão e produção de sedimentos.

Figura 13. Estimativas anuais de erosão e de produção de sedimento para a microbacia hidrográfica do Ribeirão das Guabirobas, resultantes da simulação SWAT para diferentes cenários de uso do solo: uso atual, uso cana-de-açúcar (hipotético) e uso floresta nativa (hipotético).

Fonte: Minoti (2006).

Neste estudo de caso, em função da base de dados cartográfica utilizada, da carência de dados relacionados às bacias (não instrumentadas), e das séries de dados regionais ou de literatura utilizados na simulação do SWAT, considerou-se que o estudo foi realizado em escala de reconhecimento, de primeira aproximação em relação à quantificação dos processos erosivos, à produção de sedimentos e à estimação de parâmetros do ciclo hidrológico.

Uma parte dos dados, que poderiam ser utilizados no refinamento das respostas geradas pelo modelo SWAT, inexistem na área de estudo. As variáveis hidrológicas, sedimentológicas e meteorológicas não são monitoradas nas microbacias estudadas.

Considerações finais

A utilização de métodos para a interpretação de informações referentes aos diversos usos do solo e de possíveis impactos que podem ocorrer nos recursos edafo-hídricos de uma bacia de drenagem é uma tarefa essencial que contribui para a compreensão das implicações de cada opção de manejo dos sistemas. Dessa forma, torna-se cada vez mais importante a realização de estudos intensivos em bacias hidrográficas para identificar áreas mais críticas.

Por essa razão, torna-se necessário gerar dados sobre a situação inicial de uma determinada área de estudo, de ambientes pouco estudados ou de onde não existam informações, e quantificar os processos, para que sejam diagnosticadas áreas com maior risco ambiental. A partir dos primeiros registros, pode-se realizar o monitoramento e a avaliação, como parte do planejamento, tendo como base os indicadores dos aspectos da realidade que foram inicialmente determinados. A melhoria da qualidade das informações relacionadas a uma determinada área poderá servir, de maneira mais eficaz, para a formulação de políticas públicas ou aos tomadores de decisão, sejam eles governantes, empresários, representantes do poder público ou da sociedade organizada.

A EUPS, apesar de algumas limitações intrínsecas ao modelo, mostrou ser uma valiosa ferramenta quando utilizada para fins de simulação e, consequentemente, de predição de erosão, tanto pela simplicidade do cálculo como pela disponibilidade dos dados de entrada para o Estado de São Paulo e pela facilidade de comparação dos resultados com inúmeros trabalhos realizados no estado e no País.

O gerenciamento ambiental e a implementação de manejo em bacias hidrográficas devem incluir, impreterivelmente, estudos quantitativos de expectativa de erosão hídrica superficial.

Em relação ao modelo SWAT, existem poucos trabalhos na literatura relacionados à aplicação do modelo no Brasil. Dessa forma, os trabalhos com esse modelo devem ser cada vez mais estimulados. Além disso, tendo em vista as mudanças climáticas regionais e globais, torna-se fundamental a quantificação dos processos relacionados ao ciclo hidrossedimentológico em ambientes carentes de estudos e, também, o acompanhamento das alterações em ambientes onde os processos são conhecidos.

Com base nos estudos de caso apresentados, fica demonstrada a grande potencialidade da modelagem hidrossedimentológica em obter uma melhor compreensão dos fenômenos ocorrentes em uma bacia hidrográfica.

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CAPÍTULO 8

AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DE RISCOS DE CONTAMINAÇÃO DE ÁGUAS SUPERFICIAIS E SUBTERRÂNEAS POR AGROTÓXICOS APLICADOS NA CULTURA DO MARACUJÁ-AMARELO NA MICROBACIA HIDROGRÁFICA DO IGARAPÉ CUMARU, ESTADO DO PARÁ

Maria Conceição Peres Young Pessoa

Ricardo de Oliveira Figueiredo

Anderson Soares Pereira

Eduardo Jorge Maklouf Carvalho

Marco Antonio Ferreira Gomes

Lilianne Maia Lima

Fábio Monteiro Cruz

Tarcísio Ewerton Rodrigues (in memoriam)

Introdução

Localizada no Município de Igarapé-Açu, no nordeste do Estado do Pará, a microbacia do Igarapé Cumaru, tributário do rio Maracanã, encontra-se na unidade geológica regional Pós-Barreiras, onde se localiza o aquífero sedimentar de mesmo nome (LIMA, 2003). Nesse local, Leão (2003) relatou a ocorrência de variação do nível estático do aquífero, entre 2000 e 2001, onde no período seco o aquífero livre sofreu variação de nível de 1,62 m a 7,32 m, enquanto no período chuvoso, de 1,24 m a 3,52 m. A baixa profundidade do aquífero livre, associada à predominância de solos de textura arenosa/média e de textura média, e de relevo plano e suave ondulado, sinaliza a vulnerabilidade natural das águas subterrâneas dessa bacia de drenagem (LIMA et al., 2007).

Atrelados aos baixos níveis de profundidades do aquífero, acrescentam-se os aspectos mundialmente evidenciados quanto à necessidade de conservação da qualidade da água para consumo humano frente às evidências, cada vez mais crescentes, de limitação futura desse recurso natural exposto às diversas fontes de contaminação antrópica.

A atividade agrícola exercida na microbacia do Igarapé Cumaru, onde se encontra o aquífero Pós-Barreira, torna-se mais um fator de risco de exposição do local aos perigos de contaminação das águas superficial e subterrânea por agrotóxicos, que podem, ainda, afetar a integridade desses frágeis ecossistemas aquáticos amazônicos em sua biodiversidade e funções biogeoquímicas.

Entre os cultivos existentes na área de influência desse aquífero, cita-se o maracujá-amarelo (Passiflora edulis Sims. f. flavicarpa Deg.), que vem sendo uma das atividades principais da agricultura familiar na antiga região agrícola da Amazônia conhecida como Zona Bragantina.

O maracujá-amarelo é uma planta trepadeira, perene e lenhosa, com crescimento rápido e sistema radicular pivotante pouco profundo, que é mais bem adaptada às regiões de clima quente (temperaturas médias entre 21 °C e 32 °C) (CORRÊA, 2004). Gonçalves e Naves (2005) sinalizam que a produtividade do maracujazeiro é muito afetada pela radiação solar, pelas baixas temperaturas – tanto do ar quanto do solo –, pelo número de horas de brilho solar, pelo estresse hídrico e pelas deficiências nutricionais. Benato et al. (2002) apontam que o maracujá está sujeito a uma rápida deterioração causada pelo murchamento e incidência de microrganismos patogênicos, que, aliado à falta de tecnologia adequada de manuseio e conservação, acarretam perdas significativas. Frente ao apresentado, o maracujá-amarelo também está exposto aos danos causados por pragas e doenças, assim como ao manejo inadequado de solo e irrigação, entre outros, que, além de limitarem a produção e a manutenção do produtor nesses cultivos, acabam expondo o ambiente de produção aos perigos decorrentes das formas de controle químico. Em se tratando da importância econômica do cultivo para o País, Gonçalves e Naves (2005) apontam que o Brasil é o maior produtor mundial de maracujá-amarelo, com uma produtividade variando de 5 t ha-1 ano-1 a 70 t ha-1 ano-1.

Segundo o IBGE (2003), a produção de maracujá no Município de Igarapé-Açu, no ano de 2003, totalizou 4.050 t em uma área de 450 ha, destacando-se esse município como o segundo maior município produtor do fruto no Pará. A cultura tem importância socioeconômica como fornecedora de renda de forma continua e oportunidade de ocupação de mão de obra, durante praticamente todo o ano; fatores que, atrelados às condições ambientais na microbacia do Igarapé Cumaru, a tornam atrativa também para a agricultura familiar. O preparo da área de plantio nessa região baseia-se na derrubada e queimada da vegetação de pousio – capoeiras que cobrem a maior parte das terras –, fato que potencializa a ocorrência de lixiviação de agrotóxicos nos solos agricultáveis (KATO et al., 2004; SOMMER et al., 2004; VIEIRA et al. 2003). Estudo conduzido por Amaral (2001), avaliando os riscos do uso de agrotóxicos na saúde das comunidades da microbacia do Cumaru, relata acentuado consumo desses produtos nos cultivos de pimenta-do-reino e maracujá. Desse modo, a exposição do ambiente local à utilização de agrotóxicos empregados no controle de pragas e doenças da cultura do maracujá-amarelo demanda a avaliação do risco de consequências negativas também para a qualidade da água.

Salientando a importância da avaliação do risco ambiental do uso de agrotóxicos, Pessoa et al. (2006) apresentaram informações do relatório do Programa de Análise de Resíduos de Agrotóxicos em Alimentos (Para) da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa) (UNICAMP, 2006) que relatam o gasto de aproximadamente US$ 4,2 bilhões em agrotóxicos no País em 2004. Acrescenta-se que o Brasil encontra-se entre os dez maiores consumidores desses produtos, que representam cerca de 70% do mercado mundial (UNICAMP, 2006). Pessoa et al. (2006) também relatam os trabalhos realizados ao longo dos últimos anos (CERDEIRA et al., 2002a, 2002b; 2005; CHAIM et al., 2002; 2004; FERRACINI et al., 2001; FILIZOLA et al., 2002; GOMES et al., 2002; PESSOA et al., 1998; 1999; 2003a, 2003b) que reportam o impacto ambiental negativo de práticas inadequadas do uso de agrotóxicos nos diferentes compartimentos do ambiente, bem como suas implicações para a saúde humana, desperdícios e problemas decorrentes da tecnologia de aplicação utilizada.

Em áreas expostas à aplicação de agrotóxicos cuja vulnerabilidade natural já aponta fragilidade, como aquelas localizadas na microbacia do Igarapé Cumaru onde os cultivos encontram-se em área de variação de nível do aquífero Pós-Barreiras, torna-se importante a identificação de produtos com maior prioridade de monitoramento local. A partir do conhecimento dos produtos utilizados no cultivo do maracujá-amarelo, podem-se estabelecer as relações existentes entre as quantidades e a frequência de uso, visando a avaliar os possíveis efeitos adversos na qualidade da água do aquífero.

Técnicas de simulação de sistemas vêm sendo utilizadas mundialmente para a avaliação da dinâmica de princípios ativos dos produtos aplicados, assim como no Brasil, em áreas de afloramento de aquíferos expostas aos cultivos agrícolas (PESSOA et al., 1997, 1998, 1999, 2003a, 2003b), tornando-se fortes aliadas na identificação do risco potencial à contaminação local.

Este capítulo apresenta uma avaliação, por simulação de sistemas, da dinâmica de agrotóxicos, aplicados em cultivos de maracujá-amarelo, no perfil vertical de três solos da microbacia do Igarapé Cumaru, a saber, Argissolo Amarelo distrófico típico textura média/argilosa, Argissolo Amarelo distrófico típico textura arenosa/média e Latossolo Amarelo distrófico típico textura média, com o intuito de identificar a tendência do potencial de contaminação de águas, por agrotóxicos, em função da variação do nível do aquífero Pós-Barreiras.

Material e métodos

Grande parte das informações utilizadas nessa avaliação, por simulação, foram obtidas no âmbito de quatro projetos de pesquisa, a saber:

a) Projeto Agrobacias Amazônicas – Bacias hidrográficas sob sistemas de produção agropecuária convencional e conservacionista na Amazônia: hidrologia, fluxos de nutrientes e carbono, e potencial de contaminação por agrotóxicos (Embrapa/SEG nº 02.02.5.32).

b) Água na Amazônia Oriental: relações entre uso da terra e conservação de recursos hídricos (MCT/CNPq/CT-Hidro – 502626/03-8).

c) Avaliação do impacto da atividade agrícola nos recursos hídricos em uma microbacia na Amazônia Oriental (MCT/CNPq/CT-Hidro – 505585/04-9).

d) Integração de abordagens do ambiente, uso da terra e dinâmica social na Amazônia: as relações homem-ambiente e o desafio da sustentabilidade (MCT/CNPq/Institutos do Milênio – 420199/05-5).

Área de estudo

A microbacia do Igarapé Cumaru está localizada entre as latitudes 1°10’40” e 1°16’6’’ SGr e as longitudes 47°31’34’’ e 47°35’15’’ WGr. Possui uma área de 4.121,50 ha a uma altitude de 65 m, no Município de Igarapé-Açu, a cerca de 100 km da cidade de Belém, capital do Estado do Pará.

Simulador utilizado

Para a avaliação da dinâmica dos princípios ativos – dos agrotóxicos mais utilizados no local – no perfil vertical do solo, foi utilizado o simulador Chemical Movement in Layered Soils (CMLS-94) (NOFZIGER; HORNSBY, 1994), versão 95.09.18. O simulador não permite a avaliação de efeitos de aplicações sucessivas do produto.

O período de simulação considerado foi de 1º de janeiro de 2003 a 31 de dezembro de 2005. Para efeito do resultado final, foram considerados os cenários obtidos nos três solos avaliados, considerado cada um dos cinco princípios ativos neles avaliados separadamente, resultando em cenários distintos avaliados.

Cultura do maracujá-amarelo – A cultura foi inserida na base de dados de cultura do simulador por meio da apresentação dos seus coeficientes culturais (Kc), apresentados na Tabela 1. Esses foram obtidos a partir de informações disponibilizadas por Corrêa (2004) e Silva (2005). Esse coeficiente é uma medida, adimensional, calculada entre a razão da evapotranspiração máxima da cultura e a evapotranspiração de referência. Para efeito das simulações realizadas foi considerada a data do plantio em 1º de janeiro de 2003 e a profundidade de raiz de 0,15 m.

Tabela 1. Coeficiente de cultura (Kc) do maracujá-amarelo.

Dia

Kc

70

0,40

130

0,58

150

0,80

270

1,18

320

0,78

Fonte: Corrêa (2004) e Silva (2005).

Solos – Os tipos de solos avaliados foram os Argissolo Amarelo distrófico típico textura média/argilosa, Argissolo Amarelo distrófico típico textura arenosa/média, e Latossolo Amarelo distrófico típico textura média. As características de cada tipo de solo foram obtidas pelo projeto Avaliação do impacto da atividade agrícola nos recursos hídricos em uma microbacia na Amazônia Oriental, financiado pelo CNPq no âmbito do Programa de fixação de recursos humanos/CT-Hidro, e encontram-se apresentadas na Tabela 2 (EMBRAPA, 2006). Essas informações foram inseridas na base de dados de solo do simulador, a partir da opção Soil, disponível em seu menu principal.

Tabela 2. Características dos tipos de solos utilizados nas simulações.

Profundidade do horizonte do solo (m)

Carbono orgânico
(%)

Densidade do solo

(g cm-3)

Capacidade de campo – umidade (%)

Ponto de murcha – umidade (%)

Saturação – umidade (%)

Argissolo Amarelo distrófico típico textura média/argilosa moderada

0,20

0,90

1,50

13,0

2,2

34,5

0,40

0,43

1,49

18,0

3,8

33,8

0,60

0,32

1,49

19,3

4,5

35,9

0,80

0,27

1,48

18,2

4,9

38,8

1,00

0,23

1,48

18,1

4,5

37,9

1,20

0,17

1,47

15,8

4,7

40,6

1,40

0,15

1,46

16,4

4,7

37,7

Argissolo Amarelo distrófico típico textura arenosa/média

0,20

0,65

1,46

10,9

1,4

35,7

0,40

0,44

1,46

14,4

2,6

31,2

0,60

0,38

1,46

15,9

3,8

33,0

0,80

0,28

1,46

14,8

4,0

33,4

1,00

0,24

1,45

14,3

4,0

41,4

1,20

0,23

1,45

14,2

4,1

40,0

1,40

0,23

1,45

15,0

4,1

38,4

Latossolo Amarelo distrófico típico textura média

0,20

0,68

1,47

10,6

2,0

48,9

0,40

0,45

1,45

11,0

3,3

39,1

0,60

0,35

1,40

10,1

3,4

41,1

0,80

0,24

1,38

9,9

3,4

40,1

1,00

0,26

1,37

8,7

3,7

39,4

1,20

0,25

1,36

9,8

3,2

36,2

1,40

0,19

1,35

10,3

3,2

39,2

Fonte: Projeto... (2006).

Dados meteorológicos – Dados médios diários de temperatura do ar, umidade relativa, velocidade do vento, precipitação pluviométrica e radiação solar líquida, correspondentes ao período de 2003 a 2005, foram obtidos por meio das estações climatológicas (automáticas e convencionais) da Embrapa Amazônia Oriental, localizadas na área de estudo. Temperaturas máxima, mínima e pluviosidade foram padronizadas diretamente em formato de dia juliano (período de 1º de janeiro de 2003 a 31 de dezembro de 2005), para atender as necessidades de entrada de dados exigida pelo simulador CMLS94, enquanto as demais informações necessárias foram estimadas conforme métodos descritos a seguir.

Estimativas da evapotranspiração potencial (ETo) e da evapotranspiração da cultura do maracujá-amarelo (ETc) – A ETo, em escala diária, foi estimada utilizando-se o método de Penman-Monteith (Padrão FAO), conforme apresentado por Smith (1991) e Pereira et al. (1997). Com os valores de ETo e coeficientes de cultura (Kc), foi estimada a ETc. Os valores de Kc foram obtidos a partir de informações disponibilizadas por Corrêa (2004) e Silva (2005).

Armazenamento de água nos solos – A capacidade máxima de armazenamento de água pelos solos (CAD) foi estimada empregando-se informações apresentadas na Tabela 2, considerando a profundidade efetiva do sistema radicular do maracujazeiro de 0,15 m.

Infiltração de água nos solos – Com os valores de ETc do maracujá-amarelo, de CAD e de precipitação pluviométrica, foram realizados Balanços Hídricos Sequenciais (BHS), em escala diária, conforme metodologia apresentada por Pereira et al. (1997), considerando o período de 1º de janeiro de 2003 (plantio da cultura) a 31 de dezembro de 2005. A infiltração de água nos solos foi obtida com os valores de excedentes hídricos obtidos nos BHS, correspondendo às quantidades de água que não puderam ser armazenadas nos solos e consumidas pela cultura do maracujá, contribuindo assim para a lixiviação e armazenamento do lençol freático.

Todas as informações obtidas pelas estimativas supracitadas foram padronizadas conforme especificado pelo manual do simulador CMLS-94, e dispostas em arquivo tipo texto em formato de dia juliano para o período simulado (1º de janeiro de 2003 a 31 de dezembro de 2005).

Agrotóxicos – Os produtos aplicados em maracujá-amarelo na microbacia do Igarapé Cumaru foram identificados em atividade de prospecção realizada por meio da aplicação de questionários aos agricultores familiares locais. Posteriormente, as características dos princípios ativos desses agrotóxicos, para efeito deste trabalho, foram levantadas em bases de dados internacionais e trabalhos nacionais, uma vez que os mesmos não se encontram determinados para os solos da região. Os princípios ativos considerados e suas respectivas características são apresentados na Tabela 3.

Tabela 3. Características dos agrotóxicos avaliados nas simulações.

Principio ativo

Classe toxicológica

% de uso na área

Dosagem (kg ha-1)

Koc

t½ solo (dias)

Fontes

2,4-D ácido

I

9,52

1,34

20

20

7

10

Extoxnet (2005)

OSU (2005)

Ware (1992)

Dimetoato

II

14,29

0,60

11

20

5

7

PAN Database (2005)

OSU (2005)

Ware (1992)

Carbendazim

III

4,76

0,38

400

120

OSU (2005)

Procloraz

I

4,76

0,60

500

120

OSU (2005)

Metamidofós

I

4,76

0,60

5

6

OSU (2005)

Ware (1992)

Resultados e discussão

Os resultados obtidos pelas simulações realizadas evidenciaram que:

2,4-D ácido – Este produto – ingrediente ativo (i.a.) – apresentou comportamento inicial semelhante em todos os solos avaliados, mantendo-se praticamente na superfície dos solos (profundidades próximas a 0,003 m e quantidades entre 2,0 x 10-1 kg ha-1 e 3,5 x 10-1 kg ha-1) até próximo aos 30 dias após a aplicação, quando se inicia a movimentação vertical e ultrapassa a zona de raiz da cultura em todos os solos em quantidades que variam de 7,4 x 10-2 kg ha-1 a 1,7 x 10-1 kg ha-1. Observou-se então uma movimentação maior no Argissolo Amarelo distrófico típico textura médio/argilosa (alcançando 0,22 m) que no Latossolo Amarelo distrófico típico e no Argissolo Amarelo distrófico típico textura arenosa/média (alcançando 0,16 m e 0,17 m, respectivamente). Aos 31 dias da aplicação o produto já se encontrava próximo a 0,35 m de profundidade (em quantidades variando entre 6,0 x 10-2 kg ha-1 e 1,5 x 10-1 kg ha-1) no Latossolo Amarelo distrófico típico e no Argissolo Amarelo distrófico típico textura arenosa/média, enquanto no Argissolo Amarelo distrófico típico textura médio/argilosa próximo a 0,26 m, na mesma faixa de variação de quantidades que a apresentada para os solos anteriores. Aos 48 dias da aplicação, 2,4-D ácido apresentou potencial de ser encontrado próximo a 2,2 m, em quantidades variando entre 4,7 x 10-2 kg ha-1 e 1,1 x 10-2 kg ha-1 nos argissolos estudados, enquanto no Latossolo Amarelo distrófico típico se iniciou um processo de descida mais acentuado, encontrando-se a 3,0 m, no mesmo intervalo de quantidades que os demais solos. A partir dos 72 dias da aplicação, o produto já poderia ser encontrado a 5,5 m no Latossolo Amarelo distrófico típico e próximo a 4,0 m nos argissolos, porém em quantidades na ordem de 10-4 kg ha-1 para todos os solos. A lixiviação manteve esse mesmo padrão até os 95 dias após a aplicação, quando o herbicida 2,4-D ácido apresentou potencial para ser encontrado por volta de 7,5 m no Latossolo Amarelo distrófico típico e em 5,5 m nos argissolos estudados, ainda em quantidades na ordem de 10-3 kg ha-1. Posteriormente, já não se justificaria mais monitoramentos locais em função da tendência das quantidades, ainda passíveis de estarem presentes.

Carbendazim – Até os 19 dias da aplicação, esse produto apresentou potencial de se manter na superfície dos solos estudados em quantidades de 3,6 x 10-1 kg ha-1, quando inicia lenta movimentação. Após um mês da aplicação, o carbendazim já apresentava potencial de movimentação mais acelerada no Latossolo Amarelo distrófico típico e no Argissolo Amarelo distrófico típico textura arenosa/média, quando comparada ao Argissolo Amarelo distrófico típico textura médio/argilosa, embora ainda mantendo-se em profundidades próximas à superfície (próximas a 0,025 m nos dois primeiros solos citados e de 0,016 m no terceiro). Ainda por volta dos 43 dias da aplicação, o carbendazim apresentou tendência de ser encontrado na profundidade próxima a 0,084 m em quantidades na ordem de 10-1 kg ha-1 em todos os solos. Próximo aos 51 dias após a aplicação, o produto ultrapassa a zona de raiz da cultura inicialmente nos Latossolo Amarelo distrófico típico e Argissolo Amarelo distrófico típico textura arenosa/média, em quantidade de 3,0 x 10-1 kg ha-1; no Argissolo Amarelo distrófico típico textura médio/argilosa, só a ultrapassa após 63 dias da aplicação (na quantidade de 2,8 x 10-1 kg ha-1). Aos dois meses da aplicação, o produto intensifica seu potencial de descida nos Argissolo Amarelo distrófico típico textura arenosa/média (0,18 m) e no Latossolo Amarelo distrófico típico (0,17 m), quando comparado ao outro argissolo estudado (0,12 m). Aos 63 dias após a aplicação, registra quantidades de 2,8 x 10-1 kg ha-1 para todos os solos, sendo que a maior profundidade foi encontrada em Latossolo Amarelo distrófico típico (0,21 m) e Argissolo Amarelo distrófico típico textura arenosa/média (0,22 m), seguido do Argissolo Amarelo distrófico típico textura médio/argilosa (0,15 m). Após um ano da aplicação, o carbendazim apresenta potencial para ser encontrado a 0,56 m em Latossolo Amarelo distrófico típico e Argissolo Amarelo distrófico típico textura arenosa/média e a 0,42 m em Argissolo Amarelo distrófico típico textura médio/argilosa, em quantidades próximas a 4,9 x 10-2 kg ha-1. Aos 241 dias apos a aplicação, carbendazim ainda apresenta potencial de estar presente em quantidades na ordem de 10-2 kg ha-1 em todos os solos, assim como de ser encontrado a 1,51 m no Latossolo Amarelo distrófico típico, a 1,4 m no Argissolo Amarelo distrófico típico textura arenosa/média e a 1,2 m no Argissolo Amarelo distrófico típico textura médio/argilosa. No segundo ano após a aplicação, o produto apresentou potencial para ser encontrado próximo aos 1,53 m em Latossolo Amarelo distrófico típico, 1,37 m em Argissolo Amarelo distrófico típico textura arenosa/média e a 1,22 m em Argissolo Amarelo distrófico típico textura média/argilosa; em quantidades de 6,4 x 10-3 kg ha-1 em todos os solos. Ao final do período simulado (31 de dezembro de 2005), mostra indicativo de que venha a atingir ao máximo 2,7 m de profundidade, porém com valores de 7,9 x 10-4 kg ha-1.

Procloraz – Permaneceu muito próximo à superfície (até 0,14 m) de todos os solos avaliados até 59 dias após a aplicação do produto, em quantidades de 4,3 x 10-1 kg ha-1. O produto apresentou variação quanto ao potencial de ultrapassar a zona de raiz da cultura, alcançando-a mais cedo no Argissolo Amarelo distrófico típico textura arenosa/média e no Latossolo Amarelo distrófico típico (aos 62 dias da aplicação do produto) que em Argissolo Amarelo distrófico típico textura médio/argilosa (aos 79 dias da aplicação). Após um ano do inicio da simulação, o produto ainda apresentou tendência de ser encontrado em profundidade próxima a 1 m em todos os solos avaliados, em quantidades ainda significativas (7,2 x 10-2 kg ha-1). Após dois anos da aplicação do produto procloraz, o mesmo ainda foi encontrado na quantidade de 9,6 x 10-3 kg ha-1 em profundidade próxima a 1 m em todos os solos avaliados. Ao final do período simulado, o procloraz apresentou potencial para ser encontrado a 2 m de profundidade no Latossolo Amarelo distrófico típico e próximo a 1,75 m nos argissolos estudados, na quantidade de 1,2 x 10-3 kg ha-1.

Metamidofós – Apresenta potencial de se manter extremamente próximo à superfície do solo até 19 dias após a aplicação (0,006 m em quantidades de 6,7 x 10-2 kg ha-1). Apesar de iniciar movimentação, ainda se mantém próximo à superfície até os 27 dias da aplicação em quantidades de 2,7 x 10-2 kg ha-1. O metamidofós ultrapassa a zona de raiz da cultura após 29 dias da aplicação, quando apresentou potencial de ser encontrado em profundidade ligeiramente maior no Latossolo Amarelo distrófico típico (0,32 m) que nos demais solos, a saber, no Argissolo Amarelo distrófico típico textura arenosa/média a 0,30 m e no Argissolo Amarelo distrófico típico textura médio/argilosa a 0,24 m; em quantidades na ordem de 10-2 kg ha-1. Aos 31 dias da aplicação, o produto intensifica a movimentação em Latossolo Amarelo distrófico típico (0,71 m) e em Argissolo Amarelo distrófico típico textura arenosa/média (0,56 m), quando comparada à movimentação do Argissolo Amarelo distrófico típico textura médio/argilosa (0,47 m). Aos 35 dias após a aplicação, o metamidofós já pode ser encontrado a 1,70 m no Latossolo Amarelo distrófico típico e a 1,25 m em Argissolo Amarelo distrófico típico textura arenosa/média, enquanto a 1,03 m no Argissolo Amarelo distrófico típico textura média/argilosa; em todos os casos, as quantidades estavam na ordem de 10-2 kg ha-1. Aos 48 dias da aplicação do produto, já é encontrado a 4,45 m em quantidade de 2,3 x 10-3 kg ha-1 no Latossolo Amarelo distrófico típico, e nas profundidades de 3,2 m de profundidade no Argissolo Amarelo distrófico típico textura arenosa/média e 2,9 m no Argissolo Amarelo distrófico típico textura média/argilosa. Ainda aos 53 dias da aplicação do metamidofós, o produto apresentou potencial de ser encontrado a 5,31 m em quantidade na ordem de 1,3 x 10-3 kg ha-1 no Latossolo Amarelo distrófico típico enquanto essa mesma quantidade foi encontrada a 3,76 m de profundidade no Argissolo Amarelo distrófico típico textura arenosa/média e a 3,42 m no Argissolo Amarelo distrófico típico textura média/argilosa. Aos 59 dias da aplicação, o metamidofós já pode ser encontrado a 6,0 m de profundidade no latossolo, 4,2 m no Argissolo Amarelo distrófico típico textura arenosa/média e aos 3,9 m no Argissolo Amarelo distrófico típico textura média/argilosa, todos em quantidades na ordem de 10-4 kg ha-1. Aos 75 dias da aplicação, o produto já pode ser encontrado a 8,3 m de profundidade no latossolo, a 5,8 m no argissolo textura arenosa/média e a 5,4 m no argissolo médio/argiloso em quantidades ainda na ordem de grandeza de 10-4 kg ha-1. Posteriormente, apesar de o simulador indicar lixiviação acentuada do produto, as quantidades remanescentes já não justificariam monitoramentos locais.

Dimetoato – Apresentou potencial mais acentuado de lixiviação no Latossolo Amarelo distrófico típico quando comparado com aqueles dos demais solos em discussão. Até os 19 dias da aplicação, o dimetoato apresentou comportamento semelhante nos três solos avaliados, permanecendo na superfície do solo (de 0,001 m a 0,004 m em quantidades de 9,0 x 10-2 kg ha-1 a 4,0 x 10-2 kg ha-1). O produto mostra potencial para ultrapassar a zona de raiz da cultura próximo aos 28 dias após a aplicação, em quantidades na ordem de 10-2 kg ha-1 em todos os solos em profundidades próximas, a saber, entre 0,17 m a 0,23 m no Argissolo Amarelo distrófico típico textura arenosa/média, entre 0,16 m a 0,23 m no Latossolo Amarelo distrófico típico e entre 0,18 m a 0,22 m no Argissolo Amarelo distrófico típico textura médio/argilosa. Entretanto, aos 31 dias da aplicação do produto, a movimentação vertical já se mostra mais diferenciada, onde no Latossolo Amarelo distrófico típico ela permanece entre 0,35 m a 0,52 m, no Argissolo Amarelo distrófico típico textura arenosa/média, entre 0,34 m a 0,45 m, e no Argissolo Amarelo distrófico típico textura médio/argilosa, entre 0,26 m a 0,37 m, com valores de quantidades variando na ordem de 10-3 kg ha-1 a 10-2 kg ha-1. Aos 45 dias da aplicação, a lixiviação no Latossolo Amarelo distrófico típico se intensifica (potencial para alcançar 3 m a 4 m em quantidades do produto na ordem de 10-3 kg ha-1), enquanto nos argissolos se mantêm muito próximas (entre 2 m e 2,5 m de profundidade para ambos em quantidades na ordem de 10-3 kg ha-1). Aos dois meses da aplicação, o dimetoato tem potencial para ser encontrado entre 4 m e 4,5 m no Latossolo Amarelo distrófico típico estudado, ainda em quantidade na ordem de 10-3 kg ha-1, enquanto nos argissolos entre 3 m e 4 m de profundidades, em quantidades na mesma ordem do latossolo (variando de 10-4 kg ha-1 a 10-3 kg ha-1). A partir dos 67 dias da aplicação do produto, não apresenta mais quantidades significativas para análises.

A partir dos resultados supracitados, pode-se afirmar que, de forma comparativa entre os três solos avaliados, observou-se em Latossolo Amarelo distrófico típico a maior tendência de movimentação vertical (lixiviação) de todos os produtos. Entretanto, foram encontrados nos primeiros meses, após a aplicação dos produtos, resultados equivalentes em Argissolo Amarelo distrófico típico textura arenosa/média. Explica-se esse comportamento em função da semelhança entre esses dois solos, reforçada por particularidades de suas características, tais como densidade aparente, carbono orgânico e capacidade de campo (Tabela 2), que ocasionam comportamento similar na dinâmica de água e solutos nesses solos; provavelmente semelhantes também na relação de macroporos/microporos.

É importante também considerar a influência dos meses mais chuvosos na área de estudo (Tabela 4).

Tabela 4. Precipitações pluviométricas mensais (em mm) registradas na área de estudo.

Meses

2002

2003

2004

2005

2006

Média mensal

Desvio-padrão da média mensal

Janeiro

425,4

237,8

331,4

153,6

260,3

281,7

91,6

Fevereiro

201,9

517,6

437,4

287,8

221,3

333,2

123,8

Março

347,4

543,2

443,4

406,0

527,7

453,5

73,7

Abril

327,8

501,4

476,0

427,6

300,0

406,6

79,8

Maio

333,8

287,2

240,2

359,4

402,4

324,6

56,3

Junho

261,2

123,2

248,6

152,8

154,2

188,0

55,9

Julho

178,8

158,0

228,6

193,6

128,0

177,4

33,8

Agosto

109,0

71,4

198,2

117,2

116,7

122,5

41,4

Setembro

35,2

108,2

135,8

25,6

73,5

75,7

42,0

Outubro

10,2

14,2

50,0

37,2

23,8

27,1

14,8

Novembro

9,0

1,2

11,2

7,8

100,6

26,0

37,5

Dezembro

101,0

97,6

56,7

196,8

12,2

92,9

61,2

Total anual

2.340,7

2.661,0

2.857,5

2.365,4

2.320,7

Fonte: dados modificados de dados disponibilizados pelo Laboratório de Climatologia da Embrapa Amazônia Oriental.

De fevereiro a maio as chuvas são muito abundantes, em geral ultrapassando valores mensais de 300 mm, favorecendo consequentemente uma maior lixiviação após a aplicação dos produtos e a ocorrência do nível freático mais superficial (a saber, de 1,24 m a 3,52 m).

Fundamentando-se nos produtos aplicados, assim como nas suas respectivas classes toxicológicas, porcentagens de uso na área estudada e mobilidade inicial observada, bem como na influência dos meses mais chuvosos, conclui-se que se justifica a realização de monitoramentos de água e solo local para todos os produtos aplicados, desde que realizados desde a aplicação até no máximo 2 meses após a aplicação dos produtos (exceto para o dimetoato, que deve ser monitorado até no máximo 1 mês após a aplicação – de classe toxicológica II e o de maior uso na região), dado o potencial de quantidades remanescentes ainda observadas especificamente nesse período com potencial de contaminação de água superficial por carreamento de solo via escoamento superficial. Grande atenção deve ser direcionada para o monitoramento local de água e solo para análise de resíduos laboratoriais de procloraz (classe toxicológica I) e carbendazim (classe toxicológica III) durante pelo menos 2 anos consecutivos após a aplicação dos produtos, uma vez que apresentaram potencial de permanecerem na superfície do solo com grande persistência.

Para avaliações de potenciais contaminações de lençóis subsuperficiais por lixiviação, recomenda-se atenção ao 2,4-D ácido (classe toxicológica I) até 2 meses após sua aplicação, em função do potencial de atingir no máximo 3 m de profundidade, e à metamidofós (classe toxicológica I), principalmente no Latossolo, até 35 dias após a aplicação, em função do potencial para atingir no máximo 2 m.

Nenhum dos produtos nos solos estudados apresentou potencial para contaminação de lençol profundo.

Apesar de Benato et al. (2002) apontarem a eficiência de procloraz como fungicida no controle de podridão pós-colheita do maracujá-amarelo, e de Lima et al. (2002) apontarem a possibilidade de uso de herbicidas pré-emergentes como o diurom, o bromacil e o DCPA no cultivo de maracujá, e de oxifluorfem, alaclor e atrazina + metolaclor em suas mudas, entre outros produtos também apresentados por Silva e Rabelo (2001) citado por Lima et al. (2002), assim como o uso de indutores químicos acibenzolar-S-metil (ASM), jasmonato metílico (JM) e ácido DL-beta-amino-n-butírico (BABA) no controle da antracnose em maracujá-amarelo apontado por Almeida e Coelho (2006), há que se atentar para a necessidade de uso de produtos registrados para o cultivo comercial. Conforme informações de indicações de uso de produtos para cultivos obtidas nos Sistema de Informações sobre agrotóxicos (SIA) citados nos sites da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa)1, e do Agrofit2 do Ministério da Agricultura, Abastecimento e Pecuária (Mapa), a cultura do maracujá possui os seguintes produtos indicados para uso: Bacillus thuringiensis, casugamicina, clorfenapir, cloridrato de cartape, difenoconazol, estreptomicina, fentiona, hidróxido de cobre, oxicloreto de cobre, oxitetraciclina, sulfato de cobre, tebuconazol, tiabendazol, trifloxistrobina e óxido cuproso. No Paraná, a restrição de uso é apontada pela Secretaria da Agricultura e do Abastecimento do Paraná (Seab-Agrotóxicos)3, onde para a cultura do maracujá são liberados somente alguns poucos produtos sem restrição e com restrição de uso à base de cloridrato de oxitetraciclina + sulfato de estreptomicina, difenoconazole, fentiona e Bacillus thuringiensis.

A pouca quantidade de opções de produtos liberados para o uso em cultivos comerciais no País certamente reforça o salientado por especialistas em estudo realizado para refletir circunstâncias nacionais e prioridades de desenvolvimento em códigos nacionais de boas práticas agrícolas4, quando apontam a inexistência total ou parcial de registros para uso de defensivos agrícolas em pequenos cultivos, sendo este o fator de maior entrave para a certificação de produtos como: caqui, figo, goiaba, banana, abacaxi, morango, maracujá, pêssego, dentre vários outros e estimula a prática de uso de produtos não autorizados. Os mesmos autores salientam que está em andamento pelo Mapa uma normativa para pequenas culturas5 ou minor crops, termo este que, segundo Schreiber (2010), refere-se a cultivos produzidos em menos de 300.000 acres ou a cultivos maiores (crescendo em mais de 300.000 acres) nos quais o padrão de uso de agrotóxicos é tão limitado que os rendimentos decorrentes das vendas esperadas serão menores que o custo de registro do agrotóxico. Ressalta-se, também, a existência da Instrução Normativa/SDC nº 003, de 15 de março de 2005, do Mapa, que apresenta considerações sobre aspectos de boas práticas agrícolas voltados à produção integrada de maracujá no Brasil.

Assim, deve ser mais bem investigado junto aos produtores na área de estudo o motivo da utilização de produtos não autorizados no cultivo de maracujá, como também fomentada a adoção de boas práticas concomitantemente às ações de educação ambiental. A priori, sabe-se que os pequenos agricultores da região adotam o uso do produto que o agricultor vizinho aplica ou que o ponto comercial local recomenda para utilização. Além disso, as aplicações não são realizadas com critérios técnicos para proteção do aplicador e eficiência da aplicação, ocorrendo por vezes um maior número de aplicações que o necessário (AMARAL, 2001). Trata-se da realidade local, que necessita de atenção pelos órgãos competentes. Há de se registrar, contudo, que essa prática de uso de produtos de forma indevida para algumas culturas é uma realidade nacional, conforme apontado por nota técnica dos resultados do programa de análise de resíduos de agrotóxicos em alimentos (Para) (ANVISA, 2008), que só poderá ser minimizada no contexto da adoção de boas práticas agrícolas (BPA) e de educação ambiental.

Ao exposto, acrescentam-se, a seguir, algumas considerações quanto aos produtos priorizados.

O fungicida procloraz é do grupo químico imidazolilcarboxiamida e apresenta classe toxicológica I – extremamente tóxica. Segundo a Anvisa (2009d), procloraz é recomendado para aplicação foliar em cebola, cenoura, cevada, melancia, rosa, tomate e trigo, assim como para aplicação na pós-colheita em manga e mamão.

O monitoramento do produto em ambiente brasileiro tem observado a presença de resíduos desse agrotóxico também em alimentos (COSTA et al., 2001; RISSATO; GALHIANE, 2006), o que tem motivado a determinação de métodos analíticos. Navickiene (2003) apresentou métodos analíticos para a determinação de resíduos do produto, enquanto Rissato e Galhiane (2006) apresentaram um método multirresíduo para detectar e quantificar agrotóxicos por extração clean-up. Não foram encontrados relatos resultantes de monitoramentos locais de água no ambiente brasileiro. Os resultados encontrados, entretanto, reforçam essa investigação para o período sinalizado.

O carbendazim ou carbamato de metil 2-benzimidazol (MBC) é um metabólito do fungicida benomil que, conforme Coutinho et al. (2006), é rapidamente convertido de benomil em solo e água com tempo de meia-vida de 2 a 19 horas. Pertence ao grupo químico benzimidazole e apresenta classe toxicológica III – medianamente tóxica. Apresenta translocação sistêmica e potencial tóxico para comunidade aquática e minhocas, conforme exposto por Coutinho et al. (2006). Os mesmos autores também reportaram que os resíduos de carbendazim são fortemente ligados ou incorporados à matéria orgânica do solo e, em virtude do seu uso intensivo, o produto tornou-se um poluente muito persistente no solo e na água, motivo pelo qual os resultados obtidos pelo presente trabalho são ainda mais reforçados no sentido de monitoramentos locais de água nos períodos salientados. Monteiro et al. (2007) relata que carbendazim apresenta boa absorção na região ultravioleta e a sua determinação por HPLC [cromatografia líquida de alta eficiência] é recomendada. Segundo a Anvisa (2009b), o carbendazim é autorizado para aplicações em sementes de algodão, arroz, feijão, milho e soja, assim como para aplicação foliar em algodão, citros, feijão, soja e trigo.

O herbicida 2,4-D apresenta classe toxicológica I – extremamente tóxico. Apesar da baixa persistência e mobilidade no solo, como evidenciadas para o herbicida 2,4-D, esse produto vem sendo encontrado em águas subterrâneas e em águas superficiais em alguns países da América do Norte6. Trabalhos desenvolvidos no Brasil vêm acompanhando a dinâmica do produto. Cerdeira et al. (2002b) apresentaram resultados obtidos para avaliação da dinâmica de 2,4-D em Latossolo Roxo e Latossolo Vermelho-Escuro utilizando simulação CMLS-94, na área de Ribeirão Preto, SP, onde, ao final do segundo ano simulado a lixiviação do produto, apresentava potencial para atingir profundidade de 60 cm, embora evidenciadas quantidades do produto em valores próximos ao zero absoluto. Os mesmos autores também apresentaram considerações relativas ao uso de métodos analíticos e protocolos, bem como análises de resíduos por HPLC, que, ao serem aplicadas às amostras coletadas de águas superficiais e subterrâneas (poços) da área investigada, não observaram presença de resíduo de 2,4-D. Cerdeira et al. (2005) também apresentaram resultados obtidos por simulação de 2,4-D, que indicaram que o produto possui baixa persistência nos solos simulados, bem como baixo potencial de lixiviação, permanecendo, ao final de três anos simulados, em profundidades inferiores a 1 m e em quantidades já muito próximas a zero absoluto. Os resultados obtidos também são consistentes com aqueles obtidos nesse trabalho. Segundo a Anvisa (2009a), o 2,4,D é autorizado para aplicações em pré e pós-emergência das plantas infestantes nas culturas de arroz, aveia, café, cana-de-açúcar, centeio, cevada, milho, pastagens, soja, sorgo e trigo.

O inseticida acaricida metamidofós é um organofosforado de classe toxicológica I. Segundo a Anvisa (2009c), o metamidofós é recomendado para aplicação foliar em algodão, amendoim, batata, feijão, soja, tomate rasteiro (industrial) e trigo. Sob condições apropriadas de uso, apesar de apresentar potencial para lixiviar no solo, o produto é rapidamente degradado para produtos não tóxicos ao ambiente e, portanto, também é considerado não persistente, embora tóxico para invertebrados aquáticos, peixes, abelhas, pássaros e mamíferos selvagens. Segundo Lima et al. (2001), o metamidofós foi introduzido no Brasil nos anos 1980 e seu uso na agricultura aumentou significativamente a partir da década de 1990, quando passou a ser aplicado em diferentes culturas vegetais. Esses autores também relataram os principais resultados do seu uso indiscriminado para a saúde humana em geral. Entre esses, citam-se envenenamento por inalação, intoxicações por contato e inibição da enzima acetilcolinesterase (e, em decorrência, do bom funcionamento do sistema nervoso), entre outros. Lima et al. (2003) apresentaram considerações quanto à aplicação de metamidofós em soja.

Acrescenta-se que a ferramenta computacional utilizada não foi desenvolvida de forma a permitir a avaliação do potencial do efeito acumulado de reaplicações sucessivas, motivo pela qual a mesma não foi investigada.

Conclusões

Considerando os resultados obtidos pelas simulações realizadas, as classes toxicológicas, as porcentagens de uso dos produtos na área e os fatores climáticos locais, evidenciou-se a necessidade de monitoramentos locais de água e solo para todos os produtos até dois meses da aplicação, para fins de contaminação de água superficial. Se a priorização de produtos for necessária, deve-se dar atenção ao procloraz e ao carbendazim, frente à persistência dos produtos por até dois anos após as aplicações, e por permanecerem em profundidades bem menores que os demais produtos considerados nesse período.

Para avaliações de potenciais contaminações de lençóis subsuperficiais por lixiviação, prioriza-se dar atenção ao 2,4-D ácido até 2 meses após sua aplicação, em função do potencial de atingir no máximo 3 m de profundidade, e ao metamidofós, principalmente até 35 dias após a aplicação, em função do potencial para atingir no máximo 2 m.

Todos os produtos (i.a.) apresentaram maior movimentação vertical em Latossolo Amarelo distrófico típico, embora, nos primeiros meses após a aplicação, a movimentação vertical (lixiviação) tenha sido semelhante àquela encontrada para Argissolo Amarelo distrófico típico textura arenosa/média.

Nenhum dos produtos, nos solos estudados, apresentou potencial para contaminação de lençol subterrâneo profundo.

Referências

ANVISA. Agência Nacional de Vigilância Sanitária. Índice monográfico: 2,4-D. Disponível em: <http://anvisa.gov.br/toxicologia/monografias/d027.pdf>. Acesso em: 22 mar. 2009a.

ANVISA. Agência Nacional de Vigilância Sanitária. Índice monográfico: carbendazim. Disponível em: <http://anvisa.gov.br/toxicologia/monografias/c24.pdf>. Acesso em: 22 mar. 2009b.

ANVISA. Agência Nacional de Vigilância Sanitária. Índice monográfico: metamidofós. Disponível em: <http://www.anvisa.gov.br/toxicologia/monografias/m10.pdf>. Acesso em: 22 mar. 2009c.

ANVISA. Agência Nacional de Vigilância Sanitária. Índice monográfico: procloraz. Disponível em: <http://anvisa.gov.br/toxicologia/monografias/p27.pdf>. Acesso em: 22 mar. 2009d.

ANVISA. Agência Nacional de Vigilância Sanitária. Programa de Análise de Resíduos de Agrotóxicos em Alimentos (PARÁ). Minuta de Nota Técnica para divulgação dos resultados do PARÁ. 2008. 9 p. Disponível em: <http://www.anvisa.gov.br/toxicologia/residuos/resultados_PARA.pdf>. Acesso em: 22 mar. 2008.

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CAPÍTULO 9

AVALIAÇÃO E MONITORAMENTO DA QUALIDADE DA ÁGUA SUBTERRÂNEA NO VALE DO RIO GURGUEIA, PIAUÍ

Aderson Soares de Andrade Júnior

Ênio Farias de França e Silva

Clarice Maria Leal

Introdução

Denominado de Vale dos Poços Jorrantes, o vale do rio Gurgueia, situado na região sul do Piauí, é famoso em todo o País como região de muita água e de qualidade. Entretanto, tal fato não justifica desperdícios e exploração irracional. O uso sustentável da água é primordial ao desenvolvimento dessa nova fronteira e a gestão integrada dos recursos hídricos da bacia hidrográfica é a única forma de conter impactos irreversíveis. Para uma gestão adequada, são necessárias informações relacionadas à quantidade e à qualidade das águas superficiais e subterrâneas.

Definida como uma nova fronteira de desenvolvimento do Piauí, a região sul do estado é caracterizada como de elevado potencial, embora, a carência de estudos no vale do rio Gurgueia imprima ao planejamento da região um caráter empírico com uma série de problemas e entraves que dificultam sobremaneira o alcance da viabilidade técnica e econômica das atividades.

Em atividades antrópicas, a sustentabilidade do uso da água se embasa em dois aspectos: a qualidade da água e a quantidade de água disponível. Tais informações são primordiais para direcionar a gestão dos recursos hídricos, controlando os impactos ao ambiente. Por isso, executou-se tal projeto, para se proceder à avaliação e ao monitoramento da qualidade de água superficial e subterrânea da região do vale do rio Gurgueia, no Piauí, para fins de consumo humano e irrigação.

A geologia da bacia hidrográfica do Gurgueia é predominantemente sedimentar, com uma parte relativamente pequena da bacia constituída por aflorações do embasamento cristalino. A ocorrência de aquíferos nessa bacia é representada pelos sedimentos clásticos, médios a grosseiros, às vezes conglomeráticos, que constituem os aquíferos Serra Grande, Cabeças, e Poti, no Piauí.

Já as formações Pimenteiras e Longá, constituídas por sedimentos clásticos finos ou pelíticos, caracterizam-se mais como confinantes das formações mais arenosas subjacentes (SEMAR, 2004). Essas características geológicas inferem aos aquíferos elevado potencial hidrológico a ser utilizado para irrigação, apresentando no vale do rio, 264 poços jorrantes que explotam água provenientes dos aquíferos Serra Grande e Cabeças, a uma vazão média de 30 m3 h-1.

A maior parte da rede hidrológica é formada por riachos intermitentes, sendo os principais afluentes do rio Gurgueia os rios Corrente, Paraim, Contrato e Curimatá, que se apresentam perenes, exceto em anos de grandes estiagens.

No vale do rio Gurgueia, o desperdício de água subterrânea é fato divulgado na imprensa, ou seja, é de conhecimento da população, nem por isso menos alarmante. Os poços jorrantes continuam sem aproveitamento ao longo do tempo com o uso racional da água, alguns vertendo água há décadas, diretamente na calha desse rio.

O que intriga é que essa água é de qualidade superior, seja para consumo humano, seja para irrigação ou para atividades industriais. O rebaixamento dos níveis potenciométricos pode ser facilmente detectado, comparando-se medidas atuais com determinações de pressão de alguns anos. Isso mostra que, em médio prazo, a disponibilidade desse recurso é esgotável.

Nesse contexto, a equipe de recursos hídricos da Embrapa Meio-Norte conduziu o projeto Avaliação e Monitoramento da Qualidade de Água no Vale do rio Gurgueia, no Piauí, financiado pelo CT-Hidro/CNPq, para investigar os parâmetros mais importantes e apresentar informações, bases de dados e sugestões capazes de auxiliar no planejamento das atividades antrópicas na região sul daquele estado.

Neste capítulo, apresentam-se os dados e avalia-se o comportamento dos principais parâmetros de qualidade de água superficial e subterrânea, os quais direcionam o uso da água para consumo humano e uso em irrigação. Devido ao grande volume de informações, será apresentada apenas parte dos dados coletados em 2 anos de execução do projeto. Esses dados serão disponibilizados na íntegra, numa base de dados na Internet, a ser hospedada na página da Embrapa Meio-Norte.

Caracterização da área de estudo

A área total da bacia hidrográfica do rio Gurgueia é de aproximadamente 48830 km², o que corresponde a cerca de 20% da área total do Piauí. Localiza-se entre as coordenadas 06°48’00” e 10°52’00” de latitude Sul e entre 43°16’00” e 45° 32’00” de longitude, a Oeste de Greenwich.

Na bacia do Gurgueia, encontram-se inseridos 28 municípios: Cristalândia do Piauí, Corrente, Sebastião Barros, Parnaguá, Júlio Borges, Avelino Lopes, Gilbués, Curimatá, São Gonçalo do Gurgueia, Riacho Frio, Redenção do Gurgueia, Morro Cabeça no Tempo, Bom Jesus, Santa Luz, Guaribas, Currais, Cristino Castro, Palmeira do Piauí, Alvorada do Gurgueia, Manoel Emídio, Colônia do Gurgueia, Bertolínia, Eliseu Martins, Canavieira, Sebastião Leal, Jerumenha, Canto do Buriti e Monte Alegre do Piauí (Figura 1).

Figura 1. Área do estudo e divisão política dos municípios inseridos na bacia hidrográfica do rio Gurgueia, PI.

Fonte: Silva et al. (2005).

Levantamento de campo

Preparação, calibração e testes dos equipamentos usados

Nos levantamentos a campo os equipamentos usados (sondas multiparâmetros e GPS) foram calibrados no Laboratório de Solo e Água (Figura 2A) e na Estação Meteorológica da Embrapa Meio-Norte, respectivamente.

Os altímetros dos GPSs foram recalibrados em referências de nível (RN) do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), em Bom Jesus, em Correntes e em Monte Alegre (Figura 2B).

Figura 2. Vista do laboratório e soluções de calibração da sonda multiparâmetro para determinação da qualidade de água (A) e calibração do altímetro de um GPS usado no trabalho (B).

Fotos: Ênio Farias de França e Silva

Levantamento de campo e análises

Cadastramento de inventário das fontes de água

Em formulários específicos, foram cadastradas e inventariadas para fontes subterrâneas e superficiais, 153 fontes de água na bacia hidrográfica do rio Gurgueia. As informações obtidas em campo – e registradas nos formulários – foram compiladas num banco de dados Access, para futura disponibilização em website.

As fontes de água cadastradas e inventariadas encontram-se espacializadas na bacia hidrográfica delimitada a partir de imagem de satélite e modelo de elevação digital (Figura 3).

Figura 3. Mapa da área de estudo com os pontos de coleta de água georreferenciados.

Fonte: Embrapa (2006).

Procedimentos de análises e metodologias de coleta

Análises físico-químicas em campo e laboratório

Figura 4. Análise físico-química da água com uso de sondas no rio Gurgueia.

Foto: Ênio Farias de França e Silva

As águas dos poços e tributários foram analisadas físico-quimicamente em campo (Figura 4), em tempo real, com sondas para determinação da qualidade, as quais possibilitam a determinação no local das seguintes variáveis):

• Condutividade elétrica.

• Salinidade.

• Sólidos totais dissolvidos.

• pH.

• Potencial redox.

• Oxigênio dissolvido.

• Clorofila.

• Turbidez.

• Temperatura.

• Concentração de nitrato.

• Concentração de amônio.

• Concentração de amônia.

• Concentração de cloreto.

Coletaram-se amostras de água, as quais foram acondicionadas em garrafas de plástico de 1 L e encaminhadas ao laboratório logo depois de feita a coleta. No Laboratório de Solos da Embrapa Meio-Norte, em Parnaíba, PI, foram determinadas as seguintes variáveis, de acordo com a metodologia recomendada pela Embrapa (1997):

• Carbonato.

• Bicarbonato.

• Cálcio.

• Magnésio.

• Sódio.

• Potássio.

A partir dessas variáveis, foi possível estimar algumas variáveis secundárias, como a relação de adsorção de sódio (RAS), a qual é de suma importância para avaliar a potencialidade do uso da água e os possíveis impactos, ou seja, o poder de sodificação do solo quando usada a técnica de irrigação.

Análises microbiológicas

Para se conhecer a qualidade microbiológica da água, foram quantificados os coliformes totais e fecais presentes nela. Por causa da ausência de laboratórios especializados na região – e pelas características dessa técnica que requer determinação em 24 horas após a coleta – usou-se uma metodologia desenvolvida numa parceria da Embrapa com a Alfatecnoquímica (EMBRAPA, 2003).

A referida metodologia consiste de fitas indicadoras, as quais permitem quantificar essas variáveis em campo, com praticidade, economia e rapidez. Esse tipo de fita é dotado de um meio de cultura e indicadores específicos que produzem coloração azul, para as colônias de coliformes fecais, e coloração vermelha, para os não fecais. A somatória de ambas as cores corresponde aos coliformes totais presentes.

A contabilização do número de colônias ocorre após um período de incubação de 24 horas a uma temperatura constante de 37 oC. A Figura 5 mostra o uso da fita em campo, bem como os resultados visuais após incubação numa estufa portátil, usada no levantamento.

Figura 5. Fitas bacteriológicas e estufa portátil para determinação quantitativa de coliforme total e fecal, em campo.

Fotos: Ênio Farias de França e Silva

Determinação dos níveis estáticos das águas subterrâneas

Determinaram-se os níveis estáticos a partir do uso de medidores de níveis freáticos, de 100 m de comprimento. Para se conhecer a superfície freática e verificar rebaixamentos por meio de medidas, no futuro, foram determinados os níveis estáticos (Figura 6A). Para os poços jorrantes, usaram-se manômetros tipo Bourbon, para determinar a pressão piezométrica (Figura 6B).

Figura 6. Determinação de níveis freáticos (A) e pressão piezométrica (B), durante o levantamento de campo.

Fotos: Ênio Farias de França e Silva

Contudo, algumas dificuldades foram observadas, como:

• Ocorrência de poços com profundidade superior a 100 m.

• Poços com tela interna, para não permitir que objetos estranhos atinjam a água no fundo do poço, contaminando-a.

• Poços obstruídos por vandalismo, por solapamento ou pela ausência de revestimento e características do solo.

Georreferenciamento das fontes pontuais de poluição

Foram georreferenciadas e inventariadas 42 fontes pontuais de poluição nos municípios. Dentre as fontes de poluição, estão cemitérios (Figura 7), lixões e lançamento de efluentes, subestação de energia elétrica, postos de combustíveis e postos de saúde.

Figura 7. Cemitério municipal de Cristino Castro, à margem direita do rio Gurgueia, PI.

Foto: Ênio Farias de França e Silva

A pequena quantidade de fontes pontuais não significa que não ocorram impactos ao meio ambiente. A falta de medidas mitigadoras está presente em todos os pontos inventariados.

Além disso, verificou-se que a maior parte dos pontos de poluição, correspondendo a mais da metade do total levantado, são cemitérios e lixões, onde inexistem medidas de controle ou técnica para evitar a contaminação do aquífero por necrochorume e chorume dos resíduos sólidos.

Esse problema é agravado porque os níveis estáticos encontram-se a profundidades muito próximas da superfície. Assim, torna-se urgente e obrigatória a implantação de programas de gestão de resíduos sólidos e a adequação dos cemitérios, de acordo com as normas apropriadas, assim como remediação das áreas já afetadas.

Observou-se, ainda, que a poluição ocorre de forma difusa. Como exemplos, podem-se citar: evacuação de dejetos humanos (fezes e urina) em ambiente natural e lançamento de efluentes a céu aberto. Apesar de difusas, essas poluições citadas são extremamente nocivas à saúde da população.

Quantidade de análises feitas

Após o término do trabalho de campo, as análises foram computadas e suas quantidades por município estudado podem ser observadas na Tabela 1, para água subterrânea. Nota-se que a quantidade de análises feitas não é a mesma da quantidade de fontes cadastradas. Esse fato só ocorreu quando o poço encontrava-se equipado e o sistema de bombeamento estava com defeito, não sendo possível a coleta de água nem de forma manual, por sondas de coleta ou ainda quando o poço encontrava-se obstruído.

Tabela 1. Quantidade de análises da água subterrânea feitas nos levantamentos de campo.

Período do Levantamento

Número de poços cadastrados

Número de poços amostrados

Número de amostras realizadas

Número de níveis potenciométricos determinados

Químicas

Microbiológicas

Período chuvoso

148

132

132

132

112

Período seco

153

143

143

143

120

Fonte: Embrapa (2006).

Qualidade da água subterrânea

As amostras de água foram coletadas durante 2 anos, em períodos seco e chuvosos em 105 poços tubulares georreferenciados. A escolha dos pontos amostrais foi preestabelecida a partir de uma base de dados proveniente do cadastro de poços da CPRM, na região (CPRM, 2005).

Observando-se os valores de condutividade elétrica das águas no banco de dados, foi feita uma análise de agrupamento, sendo definidos cinco grupos homogêneos e 21 pontos em cada grupo, de modo a espacializar a amostragem em toda a bacia hidrográfica.

Em tempo real, foram determinadas, em campo, as seguintes variáveis:

• Condutividade elétrica (CE) e pH por intermédio de uma sonda YSI modelo 9600.

• Em laboratório, foram determinados os seguintes íons: sódio (Na), cálcio (Ca), magnésio (Mg), cloreto (Cl), carbonato (CO3), bicarbonato (HCO3) e sulfato (SO4), de acordo com a metodologia proposta pela Embrapa (1997).

Com base na concentração desses íons, foram estimados os valores de carbonato de sódio residual (CSR) proposto por Eaton (1949) e a relação de adsorção de sódio (RAS) apresentada por Yaron (1973), modelos respectivamente apresentados nas equações 1 e 2:

CSR = (CO3 + HCO3) (Ca + Mg)

(1)

sendo, as concentrações de CO3, HCO3, Ca, Mg na água expressas em mmolc L-1.

(2)

sendo, as concentrações de Na, Ca e Mg na água expressas em mmolc L-1.

Num sistema de informações geográficas (SIG), foram elaborados mapas temáticos das varáveis analisadas, sendo usada a krigeagem como interpolador.

Nesses mapas, foram determinadas áreas com três classes de restrição de uso de água, denominadas de nenhuma restrição, moderada restrição e severa restrição. Os limites das classes são mostrados na Tabela 2.

Tabela 2. Classes de restrição de uso da água para irrigação, de acordo com a qualidade.

Variáveis

Classes de restrição de uso para irrigação

Nenhuma

Moderada

Severa

CE (dS m-1)

<0,7

0,7 a 3,0

>3,0

Na (mmolc L-1)

<3,0

>3,0

-

Ca + Mg (mmolc L-1)

<5,0

5,0 a 15,0

>15,0

CO3 (mmolc L-1)

<0,1

0,1 a 0,2

>0,2

HCO3(mmolc L-1)

<1,5

1,5 a 8,5

>8,5

Cl (mmolc L-1)

<3,0

>3,0

-

SO4 (mmolc L-1)

<10

10 a 30

>30

CSR (mmolc L-1)

<1,25

1,25 a 2,5

>2,5

Fonte: Ayers e Westcot (1985) e Yaron (1973).

A Tabela 3 mostra as classes de restrição de uso para irrigação com risco de sodificação do solo, combinando a RAS e a CE da água de irrigação, para evitar problemas de infiltração da água com posterior processo de sodificação do solo. Os limites das classes de restrição de uso para irrigação foram baseados nos valores determinados por Ayers e Westcot (1985).

Por meio de tabulação cruzada, foi gerado um mapa para indicar as áreas providas de águas subterrâneas com características combinadas de CE e RAS, possíveis de serem utilizadas.

Tabela 3. Classes de restrição de uso da água para irrigação de acordo com a qualidade, para evitar problemas de infiltração de água no solo e posterior processo de sodificação.

RAS (mmolc L-1)½

Classes de restrição de uso para irrigação

Nenhuma

Moderada

Severa

Condutividade elétrica (dS m-1)

0 a 3

>0,7

0,7 a 2,0

<2,0

3 a 6

>1,2

1,2 a 0,3

<0,3

6 a 12

>1,9

1,9 a 0,5

<0,5

12 a 20

>2,9

2,9 a 1,3

<1,3

20 a 40

>5,0

5,0 a 2,9

<2,9

Fonte: Ayers e Westcot (1985).

No Diagrama de Piper (Figura 8), pode-se verificar que as águas subterrâneas da bacia do rio Gurgueia apresentam-se predominantemente em dois grupos, sendo as amostras em maior número de águas cloretadas magnesianas, seguidas das bicarbonatadas magnesianas, que não ultrapassam 15% das amostras e algumas águas bicarbonatadas sódicas em menor número.

Figura 8. Diagrama de Piper para águas subterrâneas na bacia hidrográfica do rio Gurgueia, PI.

Fonte: Ênio Faria de França Silva.

Os valores de condutividade elétrica (CE) medidos nas amostras de água foram em média de 0,13 dS m-1, sendo que apenas uma amostra superou o valor de 0,70 dS m-1, sugerido por Ayers e Westcot (1985) como limite para classe de nenhum risco para uso da água na irrigação (Tabela 4).

Tabela 4. Parâmetros estatísticos para as variáveis de qualidade de água analisadas.

Variáveis

Mínimo

Máximo

Média

Desvio-padrão

pH

4,38

9,01

7,54

0,62

CE (dS m-1)

0,01

0,88

0,13

0,18

Ca (mmolc L-1)

0,02

2,92

0,54

0,63

Mg (mmolc L-1)

0,00

4,72

0,56

0,77

Na (mmolc L-1)

0,00

7,52

0,92

1,63

K (mmolc L-1)

0,00

1,17

0,18

0,18

HCO3 (mmolc L-1)

0,15

16,47

1,71

2,21

CO3 (mmolc L-1)

0,00

0,82

0,07

0,16

Cl (mmolc L-1)

0,04

21,27

1,21

2,11

SO4 (mmolc L-1)

0,00

2,5

0,1

0,36

RAS (mmolc L-1)½

0,00

21,70

1,51

3,99

CSR (mmolc L-1)

-1,06

5,58

0,56

1,17

Fonte: Silva et al. (2005).

Em apenas um poço, pode-se verificar que a água apresenta condutividade elétrica superior a 0,70 dS m-1, ou seja, valores de condutividade elétrica baixos que inferem limites da relação de adsorção de sódio (RAS), segundo Ayers e Westcot em 3 mmolc L-1. Dentre as amostras analisadas, sete delas apresentaram valores de RAS maiores que o valor sugerido, indicando riscos de sodificação do solo, se essas águas forem utilizadas para fins de irrigação (LEAL et al., 2006).

Os valores de concentração de HCO3 mostraram-se superiores ao limite para nenhuma restrição em 35% das amostras analisadas com valor médio de 1,71 mmolc L-1, que de acordo com Ayers e Westcot (1985) o limite seria de 1,5 mmolc L-1. Só numa amostra obteve-se concentração que classifica a água como de severa restrição.

Essa presença de bicarbonato infere, à água, um pH alcalino. A Figura 9 mostra maiores frequências entre pH de 7 a 9 e, a Figura 11, a distribuição espacial desse parâmetro na bacia hidrográfica.

Das amostras analisadas, 14 apresentaram concentração de carbonato de sódio residual acima de 1,25 mmolc L-1 e 7 amostras com valores superiores a 2,5 mmolc L-1, classificando essas amostras de água como de restrição moderada e severa para irrigação. Entretanto, 87% das amostras mostraram resultados inferiores aos 1,25 mmolc L-1, sugeridos por Ayers e Westcot (1985).

Figura 9. Histograma de frequências de condutividade elétrica e potencial hidrogeniônico para as amostras de água subterrânea da bacia do rio Gurgueia, PI.

Fonte: Silva et al. (2005).

Condutividade elétrica

A Figura 10 mostra a condutividade elétrica da água subterrânea na região de estudo. Em toda a bacia hidrográfica, os valores encontram-se abaixo de 0,7 dS m-1, sendo a maior salinidade encontrada entre 0,3 dS m-1
e 0,45 dS m-1 no sul da bacia, região sobre o embasamento cristalino, cobrindo integralmente os municípios de Cristalândia do Piauí e Sebastião Barros, e parcialmente os municípios de Júlio Borges, Parnaguá, Corrente e Avelino Lopes, com 83%, 50%, 41% e 5% da área, respectivamente.

Figura 10. Condutividade elétrica da água subterrânea na bacia hidrográfica do rio Gurgueia, PI.

Fonte: Embrapa (2006).

De acordo com Ayers e Westcot (1985), água com condutividade elétrica menor que 0,7 dS m-1 não oferece nenhuma restrição para uso na irrigação (LEAL et al., 2006).

Potencial hidrogeniônico – pH

Os valores de pH variaram de 5,3 a 7,9, distribuídos espacialmente na Figura 11. Ayers e Westcot (1985) afirmam que uma faixa normal de pH está compreendida entre valores de 6,5 a 8,4.

Figura 11. Potencial hidrogeniônico da água subterrânea na bacia hidrográfica do rio Gurgueia, PI.

Fonte: Embrapa (2006).

Contudo, Nakayama (1982) afirma que não existe restrição para águas com pH abaixo de 7, com restrição moderada para águas com pH entre 7 e 8, e com severa restrição para pH acima de 8, em relação à obstrução de emissores para irrigação localizada.

Os menores valores de pH encontram-se no centro da bacia hidrográfica, ou seja, no vale do rio. Tal fato deve-se, provavelmente, à profundidade de alguns poços existentes nessa região, as quais exploram camadas geológicas diferentes da maioria, no caso, o aquífero Serra Grande, de características hidrogeológicas discrepantes.

Concentração de sódio

A Figura 12 mostra a concentração de sódio com valores superiores ao preconizado por Ayers e Westcot (1985) apenas em três pontos isolados, localizados nos municípios de Cristalândia do Piauí e Bom Jesus, e entre os municípios de Canavieira e Bertolínia.

Figura 12. Concentração de sódio na água subterrânea na bacia hidrográfica do rio Gurgueia, PI.

Fonte: Embrapa (2006).

Esse fato indica a necessidade de observação na concentração de sódio nesses municípios. Caso a concentração de sódio seja superior a 3 mmolc L-1 não se recomenda a irrigação por aspersão, diante da possibilidade de toxidez, caso as folhas das plantas forem molhadas durante a aplicação de água.

Concentração de cálcio e de magnésio

Em toda a região do estudo, os valores encontrados para a concentração de cálcio+magnésio foi inferior a 5 mmolc L-1 (Figura 13), ou seja, segundo Ayers e Westcot (1985), esses valores não apresentam nenhuma restrição para o uso na irrigação.

Figura 13. Concentração de cálcio e magnésio na água subterrânea na bacia hidrográfica do rio Gurgueia, PI.

Fonte: Embrapa (2006).

Concentração de carbonato

A Figura 14 mostra as isolinhas de concentração de carbonato. Nela, observa-se que a maior parte da área de estudo não apresenta nenhuma restrição, o que é indicado pela cor amarela, enquanto os locais indicados pela cor rósea possuem moderada restrição de uso em consequência de risco de sodificação do solo. Holanda e Amorim (1997) relatam que o carbonato facilita a precipitação do Ca (cálcio) e do Mg (magnésio), elevando a RAS da água.

Figura 14. Concentração de carbonato na água subterrânea na bacia hidrográfica do rio Gurgueia, PI.

Fonte: Embrapa (2006).

Concentração de bicarbonato

A concentração de bicarbonato na água subterrânea infere risco de sodificação de forma moderada apenas nos municípios de Canavieira, Curimatá, Jerumenha, Parnaguá, Riacho Frio e Sebastião Leal, com 14%, 28%, 87%, 9%, 9% e 29% das áreas dos municípios, respectivamente, sendo que a maior parte da bacia hidrográfica é isenta desse risco.

O bicarbonato e o carbonato promovem a precipitação do cálcio e do magnésio, interferindo na RAS da água (Figura 15).

Figura 15. Classes de restrição do uso da água para irrigação visando evitar a sodificação do solo com base na concentração de bicarbonato na água subterrânea.

Fonte: Embrapa (2006).

Concentração de cloreto e de sulfatos

Em toda a bacia hidrográfica, os valores de concentração de cloreto e de sulfatos na água subterrânea são inferiores aos padrões estabelecidos por Ayers e Westcot (1985) para irrigação, não caracterizando nenhum risco de toxidez (Figuras 16 e 17).

Figura 16. Concentração de cloreto na água subterrânea na bacia hidrográfica do rio Gurgueia.

Fonte: Embrapa (2006).

Figura 17. Concentração de sulfato na água subterrânea na bacia hidrográfica do rio Gurgueia.

Fonte: Embrapa (2006).

Classes da restrição de uso da água para irrigação

A Figura 18 mostra as classes da restrição de uso da água para irrigação em relação ao carbonato de sódio residual (CSR). Nota-se que apenas áreas parciais em Gilbués e em Monte Alegre, com 54% e 37%, respectivamente, apresentam severa restrição, sendo que a maior parte da bacia hidrográfica não apresenta nenhuma restrição (SILVA et al., 2005).

Figura 18. Classes de restrição do uso da água subterrânea para irrigação com base no carbonato de sódio residual.

Fonte: Embrapa (2006).

A baixa condutividade elétrica não traz risco de salinização, mas águas com baixa salinidade podem provocar problemas de infiltração ocasionados por processos de sodificação do solo. Segundo Holanda e Amorim (1997), a análise conjunta da RAS, com a condutividade elétrica, permite demonstrar que quanto maior for a salinidade, menor será o risco de infiltração (Figura 19).

Figura 19. Classes de restrição do uso da água subterrânea para irrigação com base na relação de adsorção de sódio e condutividade elétrica.

Fonte: Embrapa (2006).

Observa-se ainda que o risco de sodificação na bacia hidrográfica é pertinente e que apenas os municípios de Cristalândia do Piauí e 5% e 7% dos municípios de Sebastião Barros e Corrente, respectivamente não apresentam nenhuma restrição. A maior parte da área apresenta-se como de moderada restrição para uso da água subterrânea para irrigação, sugerindo critérios técnicos para utilização da água subterrânea.

A Figura 19 mostra duas regiões com severa restrição para irrigação. Nessas regiões, só é possível usar a água para irrigação, caso o solo apresente textura predominantemente arenosa.

Na bacia hidrográfica do rio Gurgueia, a água subterrânea não oferece nenhum risco de salinização do solo (SILVA et al., 2006). Alguns parâmetros indicam risco de sodificação do solo, caso se utilize a água subterrânea para irrigação sem critérios técnicos. A utilização dessas águas deve ser feita com cautela, recomendando-se manejo adequado.

Nas regiões que apresentaram limitações quanto aos problemas de infiltração da água no solo, deve-se evitar a aplicação da água em solos com baixa permeabilidade e drenagem deficiente. Outros métodos de irrigação devem ser empregados nas áreas em que se constatou risco de toxicidade na irrigação por aspersão.

Construção do banco de dados

Os resultados de qualidade de água e de mapas temáticos permitiram a estruturação de uma base de dados para monitoramento e planejamento de gestão da bacia hidrográfica do rio Gurgueia, a ser apresentado on-line na rede mundial de computadores em site específico, o qual disponibilizará ainda diferentes informações sobre a região de estudo.

Na tabulação das informações para o banco de dados, tabelas com os resultados das análises feitas e demais dados coletados em campo foram elaborados no programa Access, sendo convertidas para arquivo em formato texto, e deste, por meio de aplicação desenvolvida numa linguagem de programação voltada para o desenvolvimento na Web.

Com o auxílio da linguagem PHP (Hypertext Preprocessor), as informações dos arquivos foram gravadas, diretamente, no banco de dados, o qual será disponibilizado no website da Embrapa Meio-Norte1.

O banco de dados usado para o armazenamento on-line das informações foi o MySQL, sistema de gerenciamento de banco de dados SQL Open Source. O sistema web, que está inserido dentro do site, possibilita consultas às informações disponíveis no banco de dados.

O banco de dados permite ao usuário obter informações de qualidade da água de cada poço analisado, características construtivas, hidrogeológicas e de posição geográfica; mapas temáticos relacionando a qualidade da água para múltiplos usos, em diferentes épocas sazonais; georreferenciamento das principais fontes pontuais de poluição e o inventário ambiental destas, por meio de um sistema de busca avançado (Figura 20).

Figura 20. Diagrama de funcionamento do banco de dados de qualidade de água subterrânea na bacia do rio Gurgueia.

Fonte: Embrapa (2006).

O usuário tem ainda acesso a informações gerais como: a delimitação da área de estudo destacando-se os municípios envolvidos, todas as etapas e procedimentos metodológicos usados em campo, o registro de todo o percurso realizado durante as coletas sob a forma de trilhas traçadas pelo GPS, além de poder conferir todos os trabalhos publicados pela equipe executora do projeto. O banco de dados visa a disponibilização das informações de forma facilitada ao público em geral. A Figura 21 mostra o design do website.

Figura 21. Página inicial do website de qualidade de água do vale do rio Gurgueia.

Fonte: Embrapa (2006).

Propostas para gestão sustentável

A implementação de um comitê gestor na região de estudo é emergencial e extremamente necessária. A intercomunicação natural da água superficial e subterrânea nessa região torna necessária uma preocupação integrada com ambas as fontes de água. Em decorrência das observações feitas e dos estudos apresentados, são propostas algumas medidas:

• Definição de prioridades para o uso da água.

• Definição dos tipos de ocupação e atividades nas áreas de recarga direta com potencial de contaminação.

• Gerenciamento da oferta e da demanda de água, com ações de conscientização da população.

• Controle dos poços existentes, evitando-se desperdícios na concessão de outorga de novos poços.

• Controle da distância entre poços, para evitar a formação de cones de depleção.

• Controle das perdas no processo de distribuição para a população.

• Uso combinado do recurso hídrico subterrâneo e superficial pela construção de adutoras até os centros de consumo em barramentos já existentes.

• Reuso das águas servidas após tratamento.

• Aumento da recarga por meio de medidas como poços de injeção, barragens subterrâneas e construção de represamento em área de recarga.

• Proteção dos poços e implementação do Perímetro Imediato de Proteção Sanitária (Pips), cuja área mínima é de 10 m x 10 m em torno do poço; outras zonas de proteção de poços como Perímetro de Alerta (PA); Zona Proximal de Restrição e Controle (ZPRC); e Zona Distal de Restrição e Controle (ZDRC).

• Programa de monitoramento por meio de uma rede de observação dos níveis potenciométricos.

• Programa integrado de adequação dos cemitérios e da destinação dos resíduos sólidos.

• Incentivo para pesquisa sobre águas subterrâneas e de alternativas visando a sustentabilidade das atividades na bacia hidrográfica do rio Gurgueia.

Considerações finais

Em relação aos aspectos físico-químicos e biológicos, a qualidade da água subterrânea apresenta heterogeneidade acentuada na área de estudo e o levantamento e apresentação na forma de mapas temáticos pode ser uma ferramenta importante na implementação de ações governamentais em projetos de desenvolvimento sustentável e para programas de melhoria da água para consumo humano.

A exploração da água subterrânea – sem critério e outorga – potencializa o rebaixamento do nível potenciométrico de forma acelerada, principalmente nos pontos de concentração de poços, que geram cones de depressão. Essa situação pode tornar economicamente inviável a exploração da água subterrânea e consequentemente as atividades antrópicas.

A carência de políticas públicas em relação ao gerenciamento de efluentes e destino final para os resíduos sólidos, além de projetos adequados para construção de cemitérios – principalmente sobre a área de recarga do aquífero Serra Grande – tem possibilitado pontos de contaminação da água subterrânea.

Referências

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CAPÍTULO 10

APLICAÇÃO DE MODELOS MATEMÁTICOS SCREENING PARA A SELEÇÃO DE AGROTÓXICOS DE MAIOR POTENCIAL DE LIXIVIAÇÃO EM ÁREAS DE RECARGA DO AQUÍFERO GUARANI

ESTUDOS DE CASO EM ALEGRETE, RS, E MINEIROS, GO

Maria Conceição Peres Young Pessoa

Vera Lucia Ferracini

Sonia Claudia Nascimento de Queiroz

Marco Antonio Ferreira Gomes

Isabel Cristina Sales Fontes Jardim

Introdução

Nos últimos anos, a preocupação nacional quanto ao impacto ambiental negativo do uso de agrotóxicos na qualidade das águas das bacias hidrográficas brasileiras vem sendo alvo de estudos no intuito de identificar alternativas para controle e minimização dos problemas já constatados (AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS, 2005; MENDONÇA; MARINHO, 2005; PESSOA; SCRAMIN, 2001).

O uso da terra sob a área de grande extensão do aquífero Guarani, em território brasileiro, mais precisamente nos estados de Goiás, Mato Grosso do Sul, Minas Gerais, São Paulo, Paraná e Santa Catarina, vem sendo alvo de preocupação para a qualidade da água subterrânea desse grande reservatório subterrâneo.

A recarga natural do aquífero dá-se graças à infiltração das águas das chuvas nas suas áreas de afloramento que, uma vez expostas às diferentes fontes de poluição, aumenta a fragilidade natural dessas áreas, o que exige ações locais voltadas à sua conservação.

Entre essas fontes potenciais de poluição, estão as áreas de atividades agrícolas nas regiões de recarga do aquífero Guarani, cuja exposição ao uso contínuo de agrotóxicos, aliada ao manejo inadequado dos recursos naturais desses agroecossistemas, eleva o risco de contaminação desses locais, os quais vêm sendo identificados como as principais causas de degradação ambiental ocorrida nas áreas de recarga desse aquífero.

Acrescenta-se que, nessas áreas, predominam os solos do tipo Neossolos Quartzarênicos, desenvolvidos a partir das formações Botucatu e Piramboia, que facilitam o transporte de agrotóxicos para as camadas mais profundas do solo, com potencial de risco para os lençóis subsuperficiais e subterrâneos.

As regiões de Alegrete, RS, e de Mineiros, GO, apresentam atividades agrícolas intensas sob área de recarga do aquífero Guarani. A região de Alegrete está localizada a sudoeste do Rio Grande do Sul, com economia local fundamentada na agricultura, na pecuária e na indústria.

Na atividade agrícola intensiva, predominam a lavoura de arroz irrigado e os rebanhos bovino e ovino. Os solos predominantes são os de tipo Neossolo Quartzarênico e Argissolo Vermelho, de textura média, enquanto a precipitação média anual é de 1.190 mm.

Situada na porção noroeste da bacia sedimentar do Paraná, a região de Mineiros, Go, apresenta solos tipicamente arenosos, classificados como Neossolo Quartzarênico, existindo também Latossolo Vermelho-Amarelo de textura média (20% a 30% de argila) (GOMES et al., 2001). Nessa região, ocorre grande diversidade de atividade agrícola com predomínio dos cultivos anuais de milho e soja, e de pecuária com pastagem.

O manejo inadequado dessas áreas, associado ao solo predominantemente arenoso, vem favorecendo a ocorrência de processos erosivos em diferentes graus de severidade (inclusive dos mais severos como o apresentado pelas voçorocas) e os desmatamentos das matas ciliares (GOMES et al., 2002) incidindo em sérias implicações na qualidade da água local. A pluviosidade média anual é de 1.863 mm.

Os agrotóxicos aplicados nas culturas dessas áreas de afloramento as expõem a maior risco de contaminação de águas superficiais e subterrâneas locais, favorecidas pela infiltração dos produtos aplicados na intensa atividade agrícola local por lixiviação e elevando também a tendência à contaminação de águas superficiais pelo carreamento de solos. Assim, é importante estabelecer prioridades para monitoramentos (PESSOA et al., 2005).

Diversas limitações, entre elas aquelas de ordem financeira, impedem o monitoramento local de todos os princípios ativos de produtos comerciais aplicados. Assim, torna-se imprescindível a identificação daqueles com maior potencial de transporte por lixiviação.

O uso de métodos matemáticos e de ferramentas computacionais que priorizem esses produtos, mediante informações físico-químicas já disponíveis de seus princípios ativos, vem sendo alternativas adotadas inclusive no exterior (PESSOA et al., 1997, 2005, 2007a, 2007b).

Para facilitar esse trabalho de identificação, o programa computacional Agroscre (PESSOA et al., 2004a, 2007b) vem sendo usado. Esse programa foi desenvolvido para possibilitar o uso simultâneo dos modelos matemáticos screening, mais usado internacionalmente na avaliação do potencial de transporte de agrotóxicos. São eles: o Índice de Gus (GUSTAFSON, 1989), o Método de Goss (GOSS, 1992) e o Método dos Critérios de Screening, usado pela Environmental Protection Agency– (EPA) (COHEN et al., 1995).

Algumas iniciativas brasileiras regionais apontam para a facilidade de uso desses métodos e os benefícios advindos de seus resultados (CRUZ, 2006; FERRACINI et al., 2001, 2004, 2005; LIMA, 2006).

Neste capítulo, estão inclusos os resultados obtidos quanto à priorização de monitoramento para princípios ativos de agrotóxicos usados nas áreas de Alegrete, RS, e de Mineiros, GO, por meio dos modelos matemáticos screening disponíveis no programa Agroscre (PESSOA at al., 2007b).

Material e Métodos

Programa Agroscre e os modelos matemáticos screening por ele avaliados

Para a seleção dos princípios ativos (p.a.) de maior prioridade de monitoramento, foi usado o programa computacional Agroscre1 (PESSOA et al., 2004, 2007b). Esse programa foi elaborado em linguagem Quick Basic 4.5, para facilitar a avaliação de p.a. de agrotóxicos pelos modelos matemáticos screening do Método de Goss (GOSS, 1992), pelo Índice de Gus (GUSTAFSON, 1989) e pelo Método dos Critérios de Screening da Environmental Protection Agency (USA-EPA) (COHEN et al., 1995).

O Método de Goss indica o potencial de transporte do p.a. associado a sedimento ou dissolvido em água, enquanto o Índice de Gus avalia o potencial de lixiviação dos p.a.

O Método de Cohen et al. (1995), usado pela USA-EPA, também avalia essas tendências de transporte, mas incorpora outras características para tornar-se ainda mais restritivo que os anteriores na priorização.

Geralmente, o Índice de Gus demanda o fornecimento de valores de coeficiente de adsorção ao carbono orgânico (Koc) e de meia vida (t ½ solo) do p.a. e fornece como resultado o valor de Gus para, posteriormente, classificá-lo numa das categorias definidas por faixas preestabelecidas, conforme atenção aos seguintes intervalos:

Gus ≤ 1,8 => não sofre lixiviação.

1,8 < GUS < 2,8 => faixa de transição.

Gus ≥ 2,8 => provável lixiviação.

Já o método proposto por Goss (1992), faz uso dos mesmos parâ-metros usados no cálculo do Índice de Gus, acrescido da informação de solubilidade em água do p.a. Esse método reúne um conjunto de cláusulas de regras, apresentadas nos intervalos matemáticos fornecidos a seguir, para classificar o produto em alto potencial, médio potencial e baixo potencial de transporte em água, associado a sedimento ou dissolvido.

O Método de Critérios Screening, de Cohen et al. (1995), usado pela Environmental Protection Agency (USA-EPA), demanda mais informações que aquelas descritas para os métodos anteriores, mas é muito mais restritivo quanto à apresentação da priorização.

Os princípios ativos que obedecerem as inequações do método, que demandam também informações da constante de Henry (KH), meia vida na água (t½ água) e as condições locais de campo que favorecem a percolação no solo (pluviosidade anual, presença de solo poroso e presença de aquífero não confinado), são classificados como aqueles que oferecem maior potencial de risco de transporte e tendência a contaminação, principalmente de águas.

A importância dos parâmetros necessários para aplicação dos métodos implementados no Agroscre foi salientada por Pessoa et al. (2007b), conforme apresentada a seguir:

• O Koc é o fator preditivo da biodisponibilidade do agrotóxico, uma vez que os produtos hidrofóbicos (insolúveis em água) podem ligarse reversivelmente ao conjunto de carbono orgânico. O valor Koc mede a tendência que um composto químico tem de sofrer partição entre a fase sólida e a solução do solo no sistema solo-água. Assim, como Koc mede a quantidade de carbono orgânico adsorvido ao solo, é útil para estimar:

a) A extensão em que um soluto orgânico sofrerá partição no solo quando a água movimentar-se através do seu perfil.

b) O grau em que os compostos químicos adsorverão na superfície do solo.

c) A partição durante o escoamento superficial.

d) A partição em sedimentos aquosos.

• A t½ – é útil para a comparação da persistência relativa de diferentes agrotóxicos no ambiente. Assim, são importantes para o entendimento do potencial impacto no solo ou na água.

• A solubilidade em água afeta o equilíbrio da partição pelo controle das concentrações no meio difuso ar/água, como também afeta as velocidades de processos de transferência como a evaporação do agrotóxico que está presente no solo ou na água para o ar, ou a absorção, pelo peixe, do produto que está presente na água. Assim, ela é um indicativo da facilidade do princípio ativo em lixiviar (BLANCO, 1979).

• A constante da Lei de Henry – é a relação da pressão parcial do soluto no ar em equilíbrio com a concentração na água – expressa em Pa.m3.mol-1 ou em atm.m3.mol-1 – e descreve a partição do agrotóxico entre o ar e a água, que é essencialmente um balanço das solubilidades do agrotóxico entre o ar e a água (SHIU et al., 1990; SUNTIO et al., 1988). A constante da Lei de Henry vai definir a tendência de um agrotóxico em volatilizar a solução para o ar, sendo que um alto valor para essa constante favorece a volatilização; os produtos que tenham baixo valor para essa constante podem persistir no solo ou na água.

O Agroscre permite a avaliação simultânea de um mesmo princípio ativo pelos três modelos screening supracitados, desde que apresentadas todas as informações solicitadas para cada método. Os dados mínimos para o programa apresentar resultado para pelo menos um dos modelos, o Índice de Gus, são Koc e t½ solo.

Princípios ativos avaliados

Para a região de Alegrete, RS, foram selecionados oito princípios ativos para avaliação, elencados de produtos comerciais, considerando-se aqueles de maior uso na região, a saber:

• Bispiribaque de sódio.

• Carbofuran.

• Clomazone.

• Fipronil.

• Glifosato.

• Molinato.

• Propanil.

• Quincloraque.

Os princípios ativos selecionados para a avaliação da região de Mineiros, GO, foram os sete, a seguir:

• Clorimuron-etil.

• Lactofen.

• Haloxifop-metil.

• Isoxaflutole.

• Nicosulfuron.

• Foramsulfuron.

• Iodosulfuron.

Os parâmetros físico-químicos desses princípios ativos, necessários para a avaliação pelos modelos matemáticos screening, disponibilizados no Agroscre, foram levantados em bases de dados de agrotóxicos disponibilizadas em literaturas científica nacional e estrangeira, e nas bases de pesticidas (CLIVE, 1994; EXTOXNET, 2001; NOFZIGER; HORNSBY, 1994; SHIU et al., 1990; SUNTIO et al., 1988; PAN DATABASE, 2004; SYRRES, DATABASE, 2004; WAUCHOPE et al., 1992).

Resultados e Discussão

Os seguintes resultados foram obtidos para os princípios ativos utilizados nas áreas de afloramento do aquífero Guarani, a seguir:

Alegrete, RS

Glifosato – Não apresenta potencial para lixiviação por Gus e EPA, mas apresenta, por Goss, alto potencial de transporte em sedimento e em água, quando t½ _solo ≥ 47 dias e t½ _água ≥ 12 dias.

Molinato – Geralmente apresentou tendência em faixa de transição, mas com valores de Gus muito próximos da faixa limite para lixiviação (quando t½ _solo ≥ 41 dias e t½ _água ≥ 1560 dias). Se investigado, deve ser priorizado o transporte do p.a. dissolvido em água.

Clomazone – Geralmente, fica em faixa de transição para Gus, com alguns valores próximos do limite de lixiviação, e médio potencial por Goss, para transporte dissolvido em água. O p.a. apresentou potencial de lixiviação quando t½_solo foi testado no limite superior de campo. Nesse caso, Goss sinalizou alto potencial para transporte dissolvido em água e médio potencial associado a sedimento.

Carbofuran – Potencial de lixiviação. Foram registrados valores altos para Gus, embora não tenham sido identificadas tendências pelo EPA. Por Goss, houve indicativos de alto potencial de transporte dissolvido em água e médio associado a sedimento.

Fipronil – Não apresenta potencial de lixiviação por Gus e pela EPA. Goss indica médio potencial para transporte dissolvido em água e baixo potencial associado a sedimento.

Quincloraque – Potencial de lixiviação. Foram identificadas tendências de lixiviação por Gus e transporte médio dissolvido em água por Goss, em areia. EPA não pode ser avaliado por falta de informação da constante de Henry.

Propanil – Não apresentou potencial de lixiviação. Foi constatado médio potencial para transporte dissolvido em água.

Bispiribaque de sódio – Não pode ser avaliado por falta de informações.

Assim, identificou-se a necessidade de dar alta prioridade para monitoramento de carbofuran, quincloraque e clomazone; média prioridade para molinato e baixa para propanil, fipronil e glifosato.

Mineiros, GO

Clorimuron-etil – Pontencial de lixiviação por Gus quando t½_solo ≥ 40 dias. Não pode ser avaliado por Goss e nem por EPA, em decorrência da ausência de valores para t1/2 agua, na literatura.

Lactofen – Não apresenta potencial de lixiviação pela EPA e nem por Gus, mas apresentou potencial médio de transporte associado a sedimento quando t½_solo ≥ 3 dias e t½_água ≥ 5 dias.

Haloxifop-metil – Não apresentou potencial de lixiviação pelos critérios EPA e nem por Gus, embora tenha apresentado alto potencial de transporte dissolvido em água e associado a sedimento por Goss. Esse último reforça indicativo de tendência de contaminação de águas superficiais.

Isoxaflutole – Apresentou potencial de lixiviação por Gus, médio potencial associado a sedimento, e alto potencial dissolvido em água por Goss. Não apresentou tendência de lixiviação pelo critério da EPA. Os resultados reforçam indicativos de tendências de lixiviação para água subterrânea e de contaminação de águas superficiais.

Nicosulfuron – Apresentou potencial de lixiviação por Gus e médio potencial de transporte dissolvido em água. Não apresentou tendências de lixiviação pelo critério da EPA.

Foramsulfuron – Apresentou tendências de lixiviação por Gus e alto potencial de transporte dissolvido em água. Também não apresentou lixiviação pelo critério da EPA.

Iodosulfuron – Permaneceu na faixa de transição para lixiviação segundo Gus e apresentou médio potencial de transporte dissolvido em água. Também não foram evidenciadas tendências de lixiviação pelo critério da EPA.

Assim, foi identificada alta prioridade de monitoramento para isoxaflutole, foramsulfuron, nicosulfuron e clorimuron-etil. Foi identificada média prioridade para iodosulfuron e haloxifop-metil (potencial de água superficial), enquanto lactofen apresentou baixa prioridade para monitoramento.

Considerações finais

O uso de Modelos Matemáticos Screening tem se mostrado útil à priorização de princípios ativos para estudos em campo, tendo em vista a tendência à lixiviação. O programa computacional Agroscre tem agilizado a aplicação de modelos screening amplamente usados e favorecendo a observação simultânea de seus resultados.

Foram apresentados estudos de casos considerando a aplicação do programa para as propriedades dos princípios ativos usados nas áreas de afloramento do aquífero Guarani localizadas em Alegrete, RS, e em Mineiros, GO.

Dos oito princípios ativos dos agrotóxicos amplamente aplicados na região de Alegrete, RS, constatou-se alta prioridade para monitoramento local de carbofuran, quincloraque e clomazone.

Entre os sete princípios ativos de agrotóxicos usados em Mineiros, GO, identificou-se prioridade alta para isoxaflutole, nicosulfuron, foramsulfuron e clorimuron-etil.

Referências

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CAPÍTULO 11

MANEJO DE BACIAS HIDROGRÁFICAS EM ÁREAS DE AFLORAMENTO DO AQUÍFERO GUARANI

SUBSÍDIO À GESTÃO DE RECURSOS HÍDRICOS SUBTERRÂNEOS

Marco Antonio Ferreira Gomes

Introdução

A bacia hidrográfica é compreendida como uma área ou porção de área definida topograficamente, delimitada pelos divisores de águas (linhas que unem os pontos de cotas mais elevadas), drenada por um curso d’água ou por um sistema interligado de cursos d’água, cuja vazão efluente é direcionada para uma única saída.

De maneira sustentável, seu manejo passa necessariamente pela adoção de procedimentos que atendam aos requisitos de educação, conscientização, proteção, conservação e adoção de práticas ou técnicas de baixo ou quase nulo impacto ambiental negativo, ou seja, que gere o mínimo de passivo no meio ambiente.

No contexto dessas práticas, está a agricultura, considerada a atividade que mais consome água entre as demais, motivo pelo qual exerce grande pressão sobre a bacia hidrográfica e suas subdivisões (sub-bacias e microbacias). Assim, o setor agrícola deve assumir o papel de maior interessado na conservação dos recursos hídricos.

O desafio está em aliar produtividade com sustentabilidade das bacias hidrográficas, visando não apenas conservar os recursos naturais nelas existentes, mas também proporcionar o aumento da disponibilidade de água para as gerações atual e futura.

Assim, torna-se imprescindível o manejo de bacias hidrográficas fundamentado nas técnicas ambientalmente mais equilibradas, a exemplo das Boas Práticas Agrícolas (BPAs), preconizadas pela Organização das Nações Unidas para a Agricultura e a Alimentação (FAO) e adotadas pela Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa).

Diante do exposto, o presente trabalho apresenta uma proposta de manejo de bacias hidrográficas, tendo por base os resultados de pesquisas obtidos em duas áreas denominadas de microbacia do Córrego do Espraiado, na região de Ribeirão Preto, SP, dentro do Domínio Pedomorfoagroclimático do Planalto Médio Paulista, e nascentes do rio Araguaia, numa
sub-bacia no Domínio das Nascentes ou Depressão do Araguaia, envolvendo parte dos de Goiás e de Mato Grosso (GOMES et al., 2002, 2006, 2008a).

Essas duas áreas encontram-se em porções de afloramento do aquífero Guarani, consideradas de alta vulnerabilidade natural, motivo pelo qual foram estudadas e que servem de modelo na avaliação de áreas semelhantes e de importância estratégica para a recarga de sistemas aquíferos, a exemplo do supracitado aquífero.

Caracterização das áreas de estudo

A primeira área refere-se à microbacia do Córrego do Espraiado, com cerca de 4.141 ha, localizada em parte dos municípios de Ribeirão Preto, SP, e de Cravinhos, SP, mais precisamente entre as coordenadas 21º05’ e 21º20’ de latitude Sul e 47º40’ e 47°50’ de longitude Oeste Gr. A altitude média é de 600 m e o relevo dominante é do tipo suave ondulado (EMBRAPA, 1999a).

O solo é predominantemente constituído por Latossolo Vermelho eutroférrico e distroférrico, classificados pelo sistema brasileiro mais antigo, como Latossolo Roxo dos tipos eutrófico e distrófico, em proporções semelhantes (MIKLÓS; GOMES, 1996).

Na porção mais jusante da área, onde ocorre a recarga direta do aquífero Guarani, predominam solos arenosos do tipo Latossolo Vermelho distrófico psamítico e Neossolo Quartzarênico (EMBRAPA, 1999b).

A vegetação original era constituída por Floresta Tropical a Subtropical Subcaducifólia. A geologia é constituída por dois litotipos distintos, sendo o primeiro de rochas basálticas da Formação Serra Geral na parte média e superior (montante) e arenitos da Formação Botucatu a jusante até a foz.

O clima regional é do tipo tropical de inverno seco de Savana (AW) segundo Köeppen. A temperatura média anual oscila entre 21 °C e 22 ºC. A precipitação anual varia entre 1.300 mm e 1.500 mm. Em relação à hidrogeologia regional, destaca-se o aquífero Guarani, com área de afloramento ou recarga direta de cerca de 16.000 km2.

A segunda área, denominada de nascentes do rio Araguaia, está localizada na região Centro-Oeste do Brasil, na porção Noroeste da Bacia Sedimentar do Paraná, sob as coordenadas 17º50’00” e 18º05’00” de latitude Sul e 52º50’00” e 53º15’00” de longitude Oeste.

Grande parte da área está sobre rochas sedimentares das Formações Botucatu e Piramboia, SP, além de derrames de basalto da Formação Serra Geral, pertencentes ao Grupo São Bento. Envolve uma área de aproximadamente 50.000 ha (EMBRAPA, 2008), considerando apenas a porção que se encontra sobre as Formações Botucatu e Piramboia.

A Formação Botucatu, de origem eólica e de idade jurássica, é constituída por arenitos avermelhados, finos a médios, quartzosos e friáveis. Sotoposta a esta e em contato concordante, existem os arenitos esbranquiçados, amarelos e avermelhados da Formação Piramboia de idade triássica (Schobbenhaus et al., 1984).

Os solos desenvolvidos diretamente a partir dessas duas formações são tipicamente arenosos, classificados como Neossolos Quartzarênicos. Existem também Latossolos Vermelhos (EMBRAPA, 1999a) de textura média (20% a 30% de argila).

Ambos são friáveis a muito friáveis (EMBRAPA, 2001). O relevo das nascentes do rio Araguaia é diversificado, constituído por planaltos e chapadas, com altitude média de 850 m, com escarpas retilíneas entalhando o Latossolo Vermelho argiloso.

Nas áreas mais acometidas pelos processos erosivos, a altitude está em torno de 750 m e o relevo é do tipo suave ondulado a ondulado, com declividade média em torno de 6%, resultante da dissecação ocorrida sobre os arenitos da Formação Botucatu (PROJETO RADAMBRASIL, 1983).

Na área de pesquisa, o clima atuante pode ser classificado como tropical úmido, com estação seca de 3 a 4 meses. Os totais pluviométricos da região oscilam entre 1.200 mm e 2.000 mm no Posto Meteorológico Mosteiro dos Beneditinos, na cidade de Mineiros, GO, e de 1.600 mm a 3.100 mm, no Posto Meteorológico da Fazenda Graúna, Município de Alto Taquari, MT.

Essa variação pluviométrica está ligada à posição dos postos meteorológicos em relação ao relevo de planaltos e chapadas. O clima da área tem como principal característica o contraste entre a estação chuvosa, de outubro a março, e a estação seca, de maio a agosto.

Os dados pluviométricos da região mostram que, nos períodos chuvosos, normalmente a pluviosidade ultrapassa 1000 mm, sendo que o período de dezembro a fevereiro concentra 70% do total das chuvas. A temperatura média anual está em torno dos 20 oC, as mínimas raramente são menores que 15 oC, enquanto as máximas ultrapassam facilmente os 25 oC.

Levantamentos de campo

Microbacia do Córrego do Espraiado

Cobertura vegetal original

A cobertura vegetal original era composta por mata tropical a subtropical subcaducifólia, sob o domínio dos biomas Mata Atlântica e Cerrado, encraves de Cerrado e ecótonos, áreas de contato principalmente entre a Savana e a Floresta Estacional Semidecidual (IBGE, 1991).

Uso atual

A atividade agrícola na microbacia do Córrego do Espraiado, SP, com o cultivo de cana-de-açúcar, remonta à década de 1970, quando então teve início a expansão da atividade sucroalcoleira no País.

No entanto, só a partir da década de 1990, houve alguma preocupação em se conhecer melhor as características dessas áreas no Estado de São Paulo e, em particular, aquelas que exibiam certa fragilidade, principalmente em relação aos riscos de contaminação do lençol freático.

Assim, Carrieri e Bastos Filho (1994) conduziram estudos na microbacia do Córrego do Espraiado, em Ribeirão Preto, SP, por meio dos quais fizeram um diagnóstico e descrição dos sistemas de produção então vigentes.

Foi formulada uma análise do questionário do Programa Estadual de Microbacias Hidrográficas (PEMH), desenvolvido pelo Instituto de Economia Agrícola (IEA) e pela Coordenadoria de Assistência Técnica Integral (Cati), para auxiliar na elaboração de um plano diretor da microbacia, a partir do qual foram levantadas as informações mostradas na Tabela 1.

Tabela 1. Relação das propriedades, área total e principais explorações da microbacia do Córrego do Espraiado, em Ribeirão Preto, SP.

Fazenda

Área (ha)

Atividade

Figueirinha

480

Cana, pasto, café e milho

Santa Terezinha I

72

Pasto e cana

Haras Ribeirão

17

Pasto

Painal

168

Pasto e cana

Figueira do Arante

246

Pasto, cana e milho

Haras Las Vegas

91,9

Pasto e cana

Santa Terezinha II

16,9

Cana, milho e confinamento

Painal

229,9

Cana

São Joaquim

242

Cana

Usina Santa Maria (7 UPs)

2.566,1

Cana, irrigação e confinamento

Área total

4.130,8

UPs – Unidades de produção.

Fonte: Carrieri e Bastos Filho (1994) e Embrapa (1999a).

A partir de 1998, com a atualização dessas informações, com os primeiros trabalhos conduzidos nessa microbacia, pela Embrapa Meio Ambiente, e concluídos no primeiro semestre de 2006, a nova configuração de uso agrícola, por propriedade rural, ficou definida conforme mostra a Tabela 2.

Tabela 2. Relação das propriedades, área total e principais explorações da microbacia do Córrego do Espraiado, em Ribeirão Preto, SP, em 2006.

Fazenda

Área (ha)

Atividade

Figueirinha

450

Cana

30

Pasto

Santa Terezinha I

72

Cana

Santa Terezinha II

16,9

Confinamento

Haras Ribeirão

17

Pasto

Santa Helena (antiga Painal)

168

Cana e confinamento

Val Paraíso (antiga Figueira do Arante)

246

Cana

Haras Las Vegas

71,9

Cana

20,0

Pasto

Carbisa (antiga Painal)

229,9

Cana

São Joaquim

242

Cana

Usina Santa Maria (7 UPs)

2.566,1

Cana, irrigação e confinamento

Área total

4.130,8

UPs – Unidade de produção.

Fonte: Embrapa (2006).

Nesse período, observou-se um aumento da atividade de cana-de-açúcar sobre as demais, tornando o ambiente mais exposto ao desequilíbrio sob o ponto de vista ambiental, já que se configura uma característica de predomínio do sistema de monocultivo.

Geologia

A geologia da área é constituída por dois litotipos distintos:

• Rochas basálticas da Formação Serra Geral, presentes nas bordas e nos locais mais elevados.

• Rochas areníticas da Formação Botucatu, nas partes mais baixas ou sotopostas à Formação Serra Geral, ocupando respectivamente 70% e 30% da superfície do terreno (IPT, 1994).

Abaixo dessas camadas de solo, ocorre a Formação Botucatu, a qual constitui o aquífero Guarani e, pela natureza arenosa dos solos, existe uma conexão hidráulica entre a superfície do terreno, as camadas do solo e o referido aquífero.

Solos

Os solos representativos das áreas de recarga, incluindo aqueles circunvizinhos, são constituídos, dominantemente, por Latossolo Vermelho eutroférrico (LVef) e Latossolo Vermelho distroférrico (LVdf), classificados pelo sistema brasileiro mais antigo, como Latossolos Roxos dos tipos eutrófico e distrófico, em proporções semelhantes (MIKLÓS; GOMES, 1996).

Estudos conduzidos por Gomes et al., (2002), promoveram a caracterização da vulnerabilidade natural das áreas de recarga, a partir dos tipos de solos existentes; nessa caracterização, ficou evidente que os solos mais arenosos são mais vulneráveis, com destaque para os Neossolos Quartzarênicos distróficos (RQd) e álico (RQa); e Latossolos Vermelhos distróficos (LVd) e álico (LVa), ambos de textura média.

Relevo

O relevo apresenta predomínio nas classes de declividade de 3% a 8% (relevo suave ondulado). Nas fotografias aéreas, na escala 1: 25.000, identificou-se, nos canaviais, a predominância de áreas com terraços e o cultivo em nível destinado ao controle da erosão.

Nota: não foi observado qualquer sinal de erosão linear, além de sinais de assoreamento dos cursos d’água, em especial na microbacia do Córrego do Espraiado, em Ribeirão Preto, SP, uma das áreas piloto.

A partir dos dados do CPRM (Serviço Geológico do Brasil) de poços do aquífero Guarani, na área do projeto, foi possível, usando-se o software Surfer 8, construir um gráfico com a altitude da área e outro com o nível estático do aquífero, para o cotejo entre a topografia externa e a topografia do já citado aquífero Guarani.

Vulnerabilidade natural

A suscetibilidade da área de recarga à infiltração de solutos é elevada, considerando que o predomínio de solos arenosos constitui-se em fator determinante dessa condição. Estudos de condutividade hidráulica, conduzidos por Gomes et al. (1996, 2002), revelaram valores elevados para os dois solos representativos das áreas de recarga.

A condição de vulnerabilidade natural é traduzida pela combinação de vários parâmetros de solo, como granulometria, profundidade do lençol freático e taxa de infiltração de água/condutividade hidráulica do solo.

Essas informações permitiram concluir que a condição de potencial de infiltração de água no solo, classificado como alto, indica uma condição ambiental de vulnerabilidade alta frente a uma carga contaminante, o que pode ser indicativo de um cenário favorável à contaminação do lençol freático.

Para a condição de potencial de escoamento alto/médio, a vulnerabilidade do lençol freático passa a ser baixa, uma vez que o contaminante tende a se escoar superficialmente, tornando o solo e o lençol freático menos expostos à condição de contaminação (GOMES et al., 2008b).

Aptidão agrícola

A avaliação da aptidão agrícola das terras foi feita com base no sistema proposto por Ramalho Filho e Beek (1995), considerando o sistema de produção agrícola intensivo predominante na microbacia, ajustado para a vulnerabilidade das áreas de recarga do aquífero e a metodologia de emprego de Sistema de Informação Geográfica (SIG) proposta por Lopes-Assad et al. (1998).

Foi adotada a simbologia correspondente às classes de aptidão agrícola das terras (boa, regular, restrita e inapta) em relação aos tipos de uso (lavoura, pastagem plantada, silvicultura e pastagem natural) nos níveis de manejo A, B e C, conforme mostra a Tabela 3.

Tabela 3. Simbologia correspondente às classes de aptidão agrícola das terras.

Classe de aptidão agrícola

Tipo de uso

Lavoura

Pastagem plantada

Silvicultura

Pastagem natural

Nível de manejo

Nível de manejo B

Nível de manejo B

Nível de manejo A

A

B

C

Boa

A

B

C

P

S

N

Regular

A

B

C

P

S

N

Restrita

(a)

(b)

(c)

(p)

(s)

(n)

Inapta

–

–

–

–

–

–

Fonte: Ramalho Filho e Beek (1995).

Assim, com a adoção dos grupos de aptidão agrícola (1, 2, 3, 4, 5 e 6), a classificação da aptidão dos solos foi definida conforme consta na descrição mostrada na Tabela 4, pela relação que estabelece com as classes de solos.

Tabela 4. Simbolização dos subgrupos de aptidão agrícola das terras, de acordo com os grupos e as classes de solos.

Subgrupo

Caracterização

1Bc

Terras com aptidão boa para lavouras no nível de manejo B e regular no nível de manejo C

2(b)c

Terras com aptidão restrita para lavouras no nível de manejo B e regular no nível de manejo C

2bc

Terras com aptidão regular para lavouras nos níveis de manejo B e C

2b(c)

Terras com aptidão agrícola regular para lavouras no nível de manejo B e restrita no nível de manejo C

5(n

Terras com aptidão agrícola restrita para pastagem natural

6ff

Terras sem aptidão ao uso agrícola, com fortíssima restrição agroambiental, indicadas para preservação da fauna e da flora

6FF

Terras sem aptidão ao uso agrícola, protegidas por lei, indicadas para preservação da fauna e da flora

Perfil socioeconômico

O perfil socioeconômico dos produtores localizados na microbacia do Córrego do Espraiado, incluindo-se também os agregados e suas famílias, foi elaborado no período 200–2005, por meio de questionários específicos, cujo conjunto de perguntas teve como objetivo principal identificar a percepção das pessoas em relação ao meio ambiente e estabelecer uma relação de importância entre seu trabalho (no caso rural-agrícola/agropecuário) e a proteção ambiental.

Cerca de 51 pessoas, com idade igual ou superior a 16 anos, foram entrevistadas e/ou analisadas, sendo que desse universo, só 8 pessoas (trabalhadores rurais) apresentaram uma percepção razoável da necessidade de interação e equilíbrio entre as atividades agrícolas e o meio ambiente.

O restante, ou sejam, 43 pessoas entrevistadas exibiram uma percepção muito baixa da importância de uma relação de equilíbrio entre as atividades agrícolas e o meio ambiente, ou seja, de produzir sem degradar ou destruir os recursos naturais – solo, água e planta.

A Tabela 5 mostra esse cenário e indica a necessidade de medidas em curto prazo, que possam mudar atitudes e comportamentos, sob pena de agravamento dos problemas ambientais nessa microbacia.

Tabela 5. Perfil socioeconômico e ambiental dos produtores rurais/agregados da microbacia do Córrego do Espraiado, em Ribeirão Preto, SP.

Propriedade/produtor

Pessoas (quantidade)

Escolaridade média

Renda individual (R$/mês)

Importância do meio ambiente1

Percepção individual das relações agricultura e meio ambiente2

Fazenda São José (sede)

8

Segundo grau completo

600,00

Razoável

Razoável

3

Primeiro grau incompleto

Pouca

Muito baixa

2

Primeiro grau incompleto

Pouca

Muito baixa

3

–

0,00

Nenhuma

Nula

Fazenda São José (agregado I)

5

Primeiro grau incompleto

600,00

Pouca

Muito baixa

Fazenda São José (agregado II)

4

Primeiro grau incompleto

600,00

Pouca

Muito baixa

Fazenda Carbisa

6

Primeiro grau incompleto

650,00

Pouca

Muito baixa

Fazenda Santa Helena

4

Primeiro grau incompleto

500,00

Pouca

Muito baixa

Fazenda Val Paraíso

4

Primeiro grau incompleto

550,00

Pouca

Muito baixa

Fazenda Santa Teresinha

5

Primeiro grau incompleto

600,00

Pouca a nenhuma

Muito baixa

Fazenda Haras

6

Segundo grau incompleto

500,00

Razoável

Baixa a razoável

1 A importância do meio ambiente foi classificada como a) Nenhuma – não tem qualquer noção sobre meio ambiente; b) Pouca – tem uma noção mínima sobre meio ambiente; c) Razoável – tem alguma noção sobre o meio ambiente; d) Considerável – tem boa noção sobre a importância do meio ambiente.

2 A percepção foi aqui classificada em: a) Nula – total desconhecimento sobre o assunto; b) Muito baixa – noção rudimentar sobre o assunto; c) Baixa – noção restrita sobre o assunto; d) Razoável – entendimento razoável sobre o assunto; e) Boa – possui algum entendimento sobre o assunto e f) Elevada – bom entendimento sobre o assunto.

Fonte: Embrapa (2006).

Mesmo as oito pessoas que apresentaram percepção razoável da importância das relações harmônicas entre agricultura e meio ambiente ainda têm dificuldades de enxergar como viabilizar, na prática, essas relações, o que remete a um cenário preocupante, principalmente quando se analisa essa área sob o ponto de vista da sustentabilidade. Como conceber essa área ou microbacia daqui a algumas décadas?

Diante do exposto e pelas informações obtidas (Tabela 6), aliadas a outras de caráter ambiental, contidas no escopo desse relatório, têm-se os elementos e/ou as informações necessários para a elaboração de uma proposta de gestão com visão sustentável, para a microbacia do Córrego do Espraiado, em Ribeirão Preto, SP.

Tabela 6. Proposta de manejo agroambiental a partir da integração aptidão agrícola versus vulnerabilidade natural dos solos das nascentes do rio Araguaia, em Goiás e em Tocantins.

Material de origem (geologia)

Classe de solo

Aptidão agrícola(1) (níveis de manejo B e C)

Vulnerabilidade(2)

Manejo agroambiental

Basaltos (Fm Serra Geral) + arenitos da Formação Bauru

Latossolos Vermelhos distróficos típicos (LVd)

1bC

Muito Baixa/Baixa

Áreas adequadas para cultivo anual com adoção do sistema de controle biológico de pragas e doenças (cbpd) Recomenda-se cultivo com alternância ou rotação de espécies leguminosas e gramíneas Ca(cbpd) + (Rc)

Podem ser usadas também para culturas semiperenes (Csp) e culturas perenes (Cp). Recomenda-se, nesses casos, um controle rígido dos defensivos agrícolas utilizados

Basaltos (Fm Serra Geral) + arenitos e calcários da Formação Bauru

Latossolos Vermelhos ácricos típicos (LVw)

2(b)c

Muito Baixa/Baixa

Basaltos (Fm Serra Geral) + Arenitos da Formação Botucatu

Latossolos Vermelho- Amarelos distróficos psamíticos (LVAdq)

2bc

Média/Alta

Áreas adequadas para cultivo anual com adoção do sistema de controle biológico de pragas e doenças Ca (cbpd), integrado com pastagem plantada (Pp) ou sistema integrado lavoura/pecuária (Ilp), além de outros que minimizem a entrada de insumos agrícolas.

Basaltos (Fm Serra Geral)

Plintossolos Pétricos concrecionários distróficos (FFcd)

6FF

Nula/Muito Baixa

Áreas frágeis, protegidas por lei, que devem ser indicadas para proteção da fauna e flora. Enquadram-se nessa categoria, as Áreas de Preservação Permanente – (APP)
(ex: mata ciliar, nascentes, escarpas, dentre outras)

Arenito (Fm Botucatu)

Neossolos Flúvicos psamíticos (RUq)

Alta/Muito Alta

Arenito (Fm Botucatu)

Neossolos Quartzarênicos (RQoa/d)

5(n)

Alta

Áreas adequadas para cobertura de vegetação natural de porte médio (típicos do ambiente intermediário das vertentes) integrada com pastagem natural – (APP)+ (Pn)

(1) 1bC – Grupo 1, terras com aptidão agrícola regular para lavouras no nível de manejo B e boa no nível de manejo C; 2(b)c – Grupo 2, terras com aptidão restrita para lavouras no nível de manejo B e regular no nível C; 2bc – Grupo 2, terras com aptidão agrícola regular para lavouras nos níveis de manejo B e C; 6 FF – Grupo 6, terras sem aptidão ao uso agrícola, protegidas por lei, indicadas para preservação da fauna e flora; 5(n) – Grupo 5, terras com aptidão agrícola restrita para pastagem natural.

(2) Nula (0% exposição ao risco de contaminação do lençol freático ou o nível de base do curso d’água); Muito baixa (0% a 10%); Baixa (10% – 20%); Média (20% – 40%); Alta (40% – 60%); Muito alta (> 60%).

Fonte: Embrapa (2006).

Sub-bacia das nascentes do rio Araguaia

Cobertura vegetal original

A cobertura vegetal original, cerca de 30% de toda a área estudada, é composta por campos limpos e sujos, Cerrado ralo, Cerrado denso e vegetação de áreas úmidas.

A percentagem das formações mapeadas, considerando o percentual de 30% citado acima e equivalente a 15.000 ha, tem como destaque a Savana Arborizada (Cerrado fechado e Cerrado aberto) que corresponde a 46% de toda a cobertura vegetal natural, seguida de Campo (32%), Cerradão (14%) e Floresta-de-galeria (8%), conforme Embrapa (2008).

Uso atual

O uso predominante da área, cerca de 70% de toda sua extensão, é com agricultura e pastagem. A primeira é pautada na agricultura de grãos de soja e de milho e, em menor escala, na pecuária de corte, sobre pastagem cultivada, principalmente do gênero Brachiaria.

Com relação às pastagens cultivadas, foram identificadas a classe de pastagem cultivada limpa e pastagem cultivada suja, sendo esta última referente às pastagens em formação, com leiras ou com a presença de arbustos.

Por sua vez, geralmente o plantio de grãos se inicia com as chuvas e pode ocorrer entre outubro e dezembro, com a colheita entre fevereiro e março. Na parte referente a Goiás, as principais culturas são, em ordem decrescente, soja, milho e algodão; já na parte correspondente a Mato Grosso, as principais culturas são, em ordem decrescente, soja, milho e algodão, sendo este último com cultivo mais intensivo a partir de 2003.

Existe, também, o plantio da safrinha, que geralmente ocorre entre março e abril, e com a colheita entre julho e agosto. Na parte referente a Goiás, as principais culturas são, em ordem decrescente, milho-safrinha, sorgo, trigo, aveia e girassol. Às vezes, é plantado milheto, para servir de palha de cobertura para plantio direto.

Pode vir depois da safrinha ou mesmo concomitante a ela, integrada com o gado. Já na parte referente a Mato Grosso, as principais culturas são, em ordem decrescente, milho-safrinha, trigo-safrinha, sorgo e milheto, para servir de palha (EMBRAPA, 2008).

Geologia

A geologia da região é constituída, principalmente, pelas rochas do Grupo São Bento, pertencente à Bacia Sedimentar do Paraná, onde são descritas as seguintes sequências:

• Formação Piramboia – Sedimentos de arenito fino parcialmente argilosos de cores creme-avermelhados, com níveis de concreção de sílex, siltitos e argilitos.

• Formação Botucatu – Pacote de arenito de coloração rósea e avermelhada, fino ou muito fino, bem selecionado e de origem eólica, com estratificações cruzadas de pequeno e médio porte.

• Formação Serra Geral – Derrame de basaltos de coloração creme-amarronzada, cinza-escura a esverdeados, predominantemente afaníticas, amidaloides, com presença de trapes e intertrapes areníticos, diques e soleiras de diabásio granular de coloração cinza-escura e esverdeados.

Solos

Na região das nascentes do rio Araguaia, os solos existentes caracterizam-se pelas ocorrências de:

• Latossolos Vermelhos ácricos típicos – LVw1, a moderado, textura argilosa, fase Cerrado Tropical Subcaducifólio, relevo suave a suave ondulado.

• Latossolos Vermelhos ácricos típicos – LVw2, a moderado, textura argilosa, fase Cerrado Tropical Subcaducifólio, relevo suave a suave ondulado.

• Latossolos Vermelhos distróficos típicos – LVd , a moderado, textura argilosa.

• Latossolos Vermelho-Amarelos distróficos psamíticos – LVAdq, a moderado, textura média.

• Plintossolo Pétrico concrecionário distófico – típico, a moderado, textura média, fase Cerrado Tropical Subcaducifólio, relevo ondulado a forte ondulado.

• Neossolo Quartzarênico órtico – típico, a moderado, textura média, fase Cerrado Tropical Subcaducifólio, relevo suave ondulado.

• Neossolos Flúvicos psamíticos típicos – Ruq.

• Cambissolo Háplico tb distrófico – plíntico a moderado, textura argilosa fase Cerrado sentido restrito, com relevo ondulado.

Relevo

O relevo é dominante e do tipo suave a suave ondulado, com declividade média em torno de 5%. Informações obtidas de levantamentos planialtimétricos e de curvas de nível da área indicam a existência de quatro compartimentos ou ambientes com relevos distintos, conforme descrição a seguir:

1) Área de chapadão – Sua baixa declividade contribui para a ocorrência predominante de solo argilo-arenoso espesso; esses dois aspectos atuam como fatores restritivos à instalação de processos de erosão mais agressivos.

Nessa área, o uso agrícola contempla parcialmente procedimentos e práticas de boa técnica de manejo agrícola que minimizem os impactos decorrentes de sua ocupação. Apresenta declividade entre 1% e 3%.

2) Área da depressão ou nascentes do rio Araguaia – Região de média a baixa declividade, com ocorrência predominante de sedimentos arenosos friáveis da Formação Botucatu e solos psamíticos espessos. Desenvolve amplas vertentes com perfis alongados, vales de ravinas secas, formando microbacias de captação de águas pluviais, apresentando relativo controle de eixos estruturais.

O uso agrícola dessa área é intensivo, com inadequação de uso dos solos de acordo com sua capacidade; há utilização parcial de terraços em nível, muitas vezes alocados de forma inadequada; existem também áreas sem curvas de nível.

Não raro, o uso do solo estende-se até muito próximo à calha dos rios. Tal situação tem favorecido a alteração da dinâmica superficial e provocado o desenvolvimento de diversos processos. A declividade dessa área está entre 3% e 12%.

Impactos:

• Formação e desenvolvimento de processos erosivos por processo laminar, sulcos e desenvolvimento de voçorocas que atingem grandes proporções atingindo 40 m a 50 m de profundidade e 3 km de extensão. Associa-se a vales de ravinas secas e linhas estruturais de direção NNE.

• Movimentação de grande quantidade de material particulado em direção ao vales dos rios.

• Assoreamento de canais e vales a jusante dessas áreas de vale de ravina seca e voçorocas.

3) Área de escarpa – Área de alta declividade acima de 30%, desenvolvida sobre rochas variadas, arenitos e argilitos da Formação Bauru, Botucatu, capeadas por espesso solo laterítico, e camadas de cascalheiras de concreções lateríticas, camadas descontínuas concreções lateríticas ferruginosa, arenitos silicificados compactos, arenitos ferruginosos duros e compactos.

Essa área distribui-se como uma faixa contínua e irregular, às vezes avançando sobre a área da depressão do rio Araguaia.

Geralmente, esse compartimento tem preservado a vegetação natural, a qual foi removida em vários pontos, para instalação de estradas e para retirada de cascalhos como material de empréstimo para revestimento de estradas.

Impactos:

• Erosão em sulcos nas regiões desmatadas e erosão laminar pouco intensa de forma generalizada.

• Queda de blocos em área de rochas mais compactas e fraturadas, escorregamentos e voçorocas em regiões da borda onde se expõe o solo latossólico do chapadão.

4) Área plana de fundo de vale – Área de baixa declividade < 5%, distribui-se no entorno e às margens dos principais cursos d`água, principalmente ao longo do rio Araguaia. É representado por solos aluvionares, com textura do tipo argilo-arenosos e orgânicos.

Apresenta-se com sua vegetação natural parcialmente preservada, particularmente matas ciliares. Embora essa área esteja inserida na depressão, apresenta certa particularidade, com valores de declividade muito baixos, a exemplo das áreas de chapadão.

Impacto:

• Assoreamento de vales, principalmente no rio Araguaia, jusante das principais voçorocas já em desenvolvimento nas fazendas Olho D’água, Dallas, Babilônia e outras.

Avaliação da taxa ou velocidade de infiltração de água no solo (VIB)

A taxa ou velocidade de infiltração de água no solo (VIB) foi aqui avaliada para dar subsídio à determinação da vulnerabilidade natural do solo, necessária aos estudos de risco ambiental, sobretudo de produtos potencialmente contaminantes do lençol freático, principalmente quando envolve solos tipicamente arenosos.

Foi feita uma amostragem representativa dos principais solos da área objeto de estudo; o número reduzido de pontos foi devido à limitação, em campo, quando se trabalha com anéis duplos. O método adotado foi o do infiltrômetro duplo-anel de carga constante que permite maior controle da infiltração vertical, evitando perdas laterais. Em cada ponto, foi feito teste, com duração de 90 minutos.

Para se obter maior representatividade de toda a área, buscou-se uma relação entre os valores obtidos de VIB dos solos dos pontos (P87, P96, P154, P159, P175, P309, P326, P390, P403, P404, P408, P409, P413, P422, P446, P450, P465, 474 e P513), representativos dos solos de maior ocorrência na área de estudo, comparando seus teores de argila, silte e areia com aqueles de outros 100 pontos amostrados, selecionados a partir do levantamento de solos.

Para efeito de comparação dos valores obtidos, foi considerada a camada de 0 cm a 20 cm e de 60 cm a 80 cm de profundidade, conforme mostram dados contidos nas Tabelas 7 e 8.

Tabela 7. Dados reais de VIB, escala relativa de valores de VIB e de textura do Neossolo Quatzarênico (RQo) das nascentes do rio Araguaia, em Goiás e em Mato Grosso.

Ponto/Solo

Profundidade

(cm)

VIB

(mm h-1)

Valores relativos VIB

Argila

Silte

Areia

(g kg-1)

P87 (RQo)

0 – 20

52,24

Muito alto

35

20

945

60 – 80

46,13

Muito alto

60

10

930

P96 (RQo)

0 – 20

48,03

Alto

45

25

930

60 – 80

42,25

Alto

60

20

920

P159 (RQo)

0 – 20

50,12

Alto

40

25

935

60 – 80

45,82

Alto

50

15

935

P175 (RQo)

0 – 20

53,33

Alto

45

25

930

60 – 80

47,22

Alto

55

20

925

P390 (RQo)

0 – 20

49,88

Alto

35

25

940

60 – 80

41,34

Alto

60

10

930

P408 (RQo)

0 – 20

55,19

Alto

30

30

940

60 – 80

48,36

Alto

50

15

935

P450 (RQo)

0 – 20

56,10

Alto

35

25

940

60 – 80

44,87

Alto

45

15

940

P465 (RQo)

0 – 20

45,18

Alto

95

25

880

60 – 80

42,57

Alto

85

10

905

P474 (RQo)

0 – 20

56,91

Alto

45

30

925

60 – 80

50, 32

Alto

65

15

920

P513 (RQo)

0 – 20

49, 33

Alto

75

35

890

60 – 80

38, 62

Alto

85

15

900

P87 – RQo (Neossolo Quartzarênico órtico típico). Coordenadas: 277788 e 8013909; P96 – RQo (Neossolo Quartzarênico órtico típico) Coordenadas: 276000 e 8015000; P159 – RQo (Neossolo Quartzarênico órtico típico) Coordenadas: 278106 e 8021194; P175 – RQo (Neossolo Quartzarênico órtico típico) Coordenadas: 272000 e 8023000; P390 – RQo (Neossolo Quartzarênico órtico típico) Coordenadas: 273500 e 8018500; P408 – RQo (Neossolo Quartzarênico órtico típico) Coordenadas: 275500 e 8020500; P450 – RQo (Neossolo Quartzarênico órtico típico) Coordenadas: 272500 e 8024500; P465 – RQo (Neossolo Quartzarênico órtico típico) Coordenadas: 277500 e 8025500; P474 – RQo (Neossolo Quartzarênico órtico típico) Coordenadas: 271500 e 8026500; P513 – RQo (Neossolo Quartzarênico órtico típico) Coordenadas: 275500 e 8029500.

Fonte: Embrapa (2008).

A Tabela 7 mostra que o Neossolo Quartzarênico órtico (RQo) apresenta VIB muito alto, condição que o predispõe a contribuir no incremento da vulnerabilidade na área de sua abrangência. Já no caso do Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico psamítico (LVAdq), essa predisposição não é tão acentuada (Tabela 8).

Tabela 8. Dados de VIB e textura do LVAdq e LVW (P446).

Ponto/Solo

Profundidade

(cm)

VIB

(mm h-1)

Valores relativos VIB

Argila

Silte

Areia

(g kg-1)

P154 (LVAdq)

0 – 20

23,15

Médio

175

35

790

60 – 80

20,56

Médio

160

55

795

P309 (LVAdq)

0 – 20

27,03

Médio

195

45

760

60 – 80

26,12

Médio

170

50

780

P326 (LVAdq)

0 – 20

18,12

Médio

195

55

750

60 – 80

17,38

Médio

170

40

790

P403 (LVAdq)

0 – 20

20,33

Médio

200

35

765

60 – 80

19,74

Médio

180

50

770

P404 (LVAdq)

0 – 20

19,88

Médio

195

40

765

60 – 80

19,04

Médio

175

5

780

P409 (LVAdq)

0 – 20

22,56

Médio

190

45

765

60 – 80

20,16

Médio

165

40

795

P413 (LVAdq)

0 – 20

19,88

Médio

190

35

775

60 – 80

15,06

Médio

170

45

785

P422 (LVAdq)

0 – 20

22,56

Médio

200

30

770

60 – 80

18, 17

Médio

160

45

785

P446 (LVW)

0 – 20

47,10

Médio

674

173

153

60 – 80

45, 43

Médio

650

155

195

P513 (RQo)

0 – 20

49, 33

Alto

75

35

890

60 – 80

38, 62

Alto

85

15

900

P154 – LVAdq (Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico psamítico), Coordenadas: 271000 e 8021000; P309 – LVAdq (Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico psamítico), Coordenadas: 275636 e 8011500; P326 – LVAdq (Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico psamítico), Coordenadas: 271500 e 8013500; P403 – LVAdq (Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico psamítico), Coordenadas: 278500 e 8019500; P404 – LVAdq (Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico psamítico) Coordenadas: 279500 e 8019500; P409 – LVAdq (Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico psamítico) Coordenadas: 277500 e 8020500; P413 – LVAdq (Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico psamítico) Coordenadas:270500 e 80500; P422 – LVAdq (Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico psamítico) Coordenadas: 281500 e 8021500; P446 – LVW (Latossolo Vermelho ácrico típico), Coordenadas: 282500 e 8023500.

Fonte: Embrapa (2008).

A partir dos resultados obtidos acima, a taxa de infiltração foi estimada para a área de estudo, tomando-se por base cerca de 100 pontos de solos amostrados (RQo e LVdq, analisados e ordenados pela classificação taxonômica do Sistema Brasileiro de Classificação de Solos (SBCS – 1998).

Potenciais de escoamento/infiltração da água versus declividade do terreno

A relação matricial entre as classes de taxa de infiltração básica (VIB) de declividade resultou na classificação dos potenciais de infiltração e de escoamento superficial da água no solo.

As Tabelas 9 e 10 mostram que os potenciais de infiltração e de escoamento da água mantêm relação inversa entre si:

Tabela 9. Pontencial de infiltração em relação à VIB e à declividade do solo.

Velocidade infiltração água (VIB)

Declividade do solo

Baixa (<3%)

Suave (3% a 8%)

Acentuado (> 8% < 20%)

Baixa

Médio

Baixo

Baixo

Média

Alto

Médio

Baixo

Alta

Alto

Alto

Médio

Fonte: Embrapa (2008).

Tabela 10. Potencial de escoamento superficial em relação à declividade e à velocidade de infiltração de água no solo.

Velocidade infiltração água (VIB)

Declividade do solo

Baixa (<3%)

Suave (3% a 8%)

Acentuado (> 8% < 20%)

Fonte: Embrapa (2008).

Baixa

Médio

Alto

Alto

Média

Baixo

Médio

Alto

Alta

Baixo

Baixo

Médio

A Tabela 10 mostra que a velocidade de infiltração de água, classificada como alta, e a declividade da área classificada como baixa, por exemplo, indicam condições favoráveis a um potencial de escoamento baixo; tal condição remete então, necessariamente, a uma condição de potencial de lixiviação alto.

Profundidade do lençol freático a partir de poços localizados dentro e nas proximidades das áreas de afloramento

Nesse estudo, para efeito de avaliação da vulnerabilidade natural das áreas de recarga do aquífero Guarani, foram consideradas as condições de lençol freático ou zona saturada denominadas de:

• Pouco profundo (até 45 m).

• Profundo (45 m a 100 m).

• Muito profundo (> 100 m).

Considerando que os aquíferos freáticos ou as porções não confinadas ocorrem, com frequência, a partir de 45 m de profundidade.

Nota: a profundidade média na região objeto deste trabalho é 45 cm.

Os estudos de campo – na área das nascentes do rio Araguaia – permitiram o levantamento dos seguintes poços, conforme descrição a seguir:

1) Poços muito profundos

a) Fazenda Rio Grande (Três Irmãos), Município de Mineiros, GO:

Proprietário: Celso Fries

Poço tubular profundo: 133 m de profundidade, com 10 m de lâmina d’água (mês de março); => nível estático localizado a 123 m de profundidade.

Vazão: 11 m3 h-1

Coordenadas: 17° 01.014’S e 53° 02.221’O

Altitude: 921 m

b) Fazenda Holândia (sede), Município de Mineiros, GO:

Proprietário: João Pedro Michels

Poço tubular profundo: 149 m de profundidade, com 15 m de lâmina d’água (mês de março); => nível estático localizado a 134 m de profundidade.

Vazão: 9 m3 h-1

Coordenadas: 18° 03.135’S e 53° 03.816’O

Altitude: 947 m

c) Fazenda Holândia (subsede), Município de Alto Taquari, MT:

Proprietário: Edgar Michels

Poço tubular profundo: 136 m de profundidade, com 10 m de lâmina d’água (mês de março); => nível estático localizado a 126 m de profundidade.

Vazão: 7 m3 h-1

Coordenadas: 17° 59.166’S e 53° 06.558’O

Altitude: 893 m

d) Fazenda Encanto do Araguaia, Município de Alto Taquari, MT:

Proprietário: José Mathias

Poço tubular profundo: 140 m de profundidade, com 13 m de lâmina d’água (mês de março); => nível estático localizado a 127 m de profundidade.

Vazão: 10 m3 h-1

Coordenadas: 17° 58.818’S e 53° 06.575’O

Altitude: 882 m

e) Fazenda Graúna, Município de Alto Taquari, MT:

Proprietário: Sociedade Anônima

Poço tubular profundo: 155 m de profundidade, com 19 m de lâmina d’água (mês de março); => nível estático localizado a 136 m de profundidade.

Vazão: 15 m3 h-1

Coordenadas: 17° 55.854’ S e 53° 13.054’O

Altitude: 931 m

f) Fazenda Gonzalez, Município de Alto Taquari, MT:

Proprietário: Irmãos Gonzalez

Poço tubular profundo: 100 m de profundidade, com 35 m

de lâmina d’água (mês de março); => nível estático localizado a 65 m

de profundidade.

Vazão: 8 m3 h-1

Coordenadas: 17° 58.74’ S e 53° 09.105’O.

Altitude: 856 m.

g) Fazenda Jacuba, Município de Mineiros, GO:

Proprietário: Sociedade Anônima

Poço tubular profundo: 122 m de profundidade, com 16 m de lâmina d’água (mês de março); => nível estático localizado a 106 m de profundidade.

Vazão: >5 m3 h-1

Coordenadas: 17° 52.259’S e 53° 10.050’O

Altitude: 881m

h) Fazenda Treze Pontos, Município de Alto Taquari, MT:

Proprietário: Sociedade Anônima

Poço tubular profundo: 138 m de profundidade, com 13 m de lâmina d’água (mês de março); => nível estático localizado a 125 m de profundidade.

Vazão: >5 m3 h-1

Coordenadas: 17° 52.259’S e 53° 10.050’O

Altitude: 879 m

2) Poços profundos

a) Fazenda Olho D’água I, Município de Alto Taquari, MT:

Proprietário: Sociedade Anônima

Poço tubular profundo: 64 m de profundidade, com 49 m de lâmina d’água (mês de março); => nível estático localizado a 15 m de profundidade.

Vazão: 16 m3 h-1

Coordenadas: 17° 53.456’S e 53° 10.013’O

Altitude: 831 m

b) Fazenda Olho D’água II, Município de Alto Taquari, MT:

Proprietário: Sociedade Anônima

Poço tubular profundo: 61 m de profundidade, com 52 m de lâmina d’água (mês de março); => nível estático localizado a 9 m de profundidade.

Vazão: 14 m3 h-1

Coordenadas: 17° 54.291’S e 53° 08.026’O

Altitude: 823 m

c) Fazenda Vale do Araxá, Município de Alto Taquari, MT:

Proprietário: Sociedade Anônima

Poço tubular profundo: 90 m de profundidade, com 80 m de lâmina d’água (mês de março); => nível estático localizado a 10 m de profundidade.

Vazão: 6 m3 h-1

Coordenadas: 17° 53.131’S e 53° 10.607’O

Altitude: 827 m

3) Poços pouco profundos

Esses poços foram considerados para efeito de monitoramento de agrotóxicos (herbicidas imazetapir e clorimuron etil usados em soja e nicossulfuron e atrazina usados em milho). As coletas tiveram início em março de 2004, com frequência trimestral programada até dezembro de 2006.

Foram selecionadas três propriedades rurais em função do uso intensivo desses produtos, de seu potencial de lixiviação e da proximidade das áreas cultivadas com os cursos d’água (afluentes do rio Araguaia), conforme descritos a seguir:

a) Fazenda Graúna, Município de Alto Taquari, MT:

Poço 1 – Coordenadas: 17°94.414S e 53°13.561W; Profundidade: 1 m.

Poço 2 – Coordenadas: 17°94.413S e 53°13.563W; Profundidade: 2 m.

Poço 3 – Coordenadas: 17°94.412S e 53°13.566W; Profundidade: 3 m.

b) Fazenda Holândia, Município de Alto Taquari, MT:

Poço 1 – Coordenadas: 18°00.838S e 53.06.929W; Profundidade: 1 m.

Poço 2 – Coordenadas: 18°00.836S e 53.06.920W; Profundidade: 2 m.

Poço 3 – Coordenadas: 18°00.843S e 53.06.935W; Profundidade: 3 m.

c) Fazenda Três Irmãos, Município de Mineiros, GO:

Poço 1 – Coordenadas: 17°83.969S e 53°09.247W; Profundidade: 1 m.

Poço 2 – Coordenadas: 17°83.971S e 53°09.250W; Profundidade: 2 m.

Poço 3 – Coordenadas: 17°83.973S e 53°09.254W; Profundidade: 3 m.

Pluviometria

Na região de Mineiros, GO, o clima que atua abrangendo as nascentes do rio Araguaia pode ser classificado como tropical úmido, com estação seca de 3 a 4 meses. Os totais pluviométricos dessa região oscilam entre 1.200 mm e 2.000 mm na cidade (Mosteiro dos Beneditinos), podendo chegar em alguns anos excepcionais a mais de 3.000 mm (Fazenda Graúna, Município de Alto Taquari, MT), dependendo da posição em relação ao relevo de planaltos e chapadas.

A temperatura média anual está em torno dos 20 oC, as mínimas raramente são menores que 15 oC, enquanto as máximas ultrapassam facilmente os 25 oC.

O clima da área tem como principal característica o contraste entre a estação chuvosa (outubro a março), e a estação seca (maio a agosto). Os dados pluviométricos da região mostram que, nos períodos chuvosos, normalmente a pluviosidade ultrapassa 1.000 mm, sendo que em janeiro e em fevereiro, concentram 70% do total.

Nota: é comum não chover nos meses de junho, julho ou agosto, ou mesmo em 2 desses meses consecutivos.

Apesar da sequência de dados pluviométricos ser bastante curta (17 anos), pode-se observar que há um certo ritmo na maior ou menor quantidade de chuva caída, que oscila entre máximos e mínimos, com periodicidade de aproximadamente 4 anos, conforme dados contidos na Tabela 11.

Tabela 11. Dados climáticos mensais e balanço hídrico da região das nascentes do rio Araguaia, em Mato Grosso e em Goiás, considerando a média de 17 anos (1988–2005).

Meses

Temperatura média (ºC)

Temperatura mínima (ºC)

Temperatura máxima (ºC)

Precipitação (mm)

Balanço hídrico (mm)

Janeiro

26.3

21.4

31.2

241.3

120.8

Fevereiro

26.3

21.3

31.4

205.6

101.7

Março

26.4

21.0

31.9

162.8

56.4

Abril

25.7

19.7

31.6

85.4

-1.8

Maio

23.7

17.4

30.1

66.3

-7.7

Junho

22.9

16.0

29.8

43.5

-37.6

Julho

23.0

15.7

30.4

33.4

-51.4

Agosto

25.0

17.3

32.7

37.0

-78.7

Setembro

26.5

19.8

33.3

80.9

-65.3

Outubro

26.4

20.4

32.3

136.1

-3.5

Novembro

26.3

20.8

31.8

166.9

26.8

Dezembro

26.2

21.4

30.9

218.2

106.4

Fonte: Embrapa (2008).

A análise rapresentada na Tabela 12 mostra que esses solos exibem valores mais elevados de vulnerabilidade natural, principalmente em relação aos Latossolos Vermelho-Amarelos distróficos psamíticos – LVAdq e Neossolos Quartzarênicos órticos – RQo (representativos das áreas de recarga do aquífero Guarani) na região das nascentes do rio Araguaia.

Tabela 12. Classificação da vulnerabilidade natural em função da integração de dados de velocidade de infiltração básica de água (VIB), declividade do terreno, potenciais de infiltração/escoamento de água no solo, profundidade do lençol freático e índice pluviométrico da região das nascentes do rio Araguaia, em Goiás e em Mato Grosso.

Classe de Solo

VIB

Potencial Infiltração de água

Potencial escoamento de água

Decliv.Terreno(1)

Profundi-dade lençol freático ou zona saturada(2)

Índice Pluviométrico

Vulnerabilidade

LVAdq

Alta a muito Alta

Médio/Alto

Médio/Baixo

Suave a suave ondulado

Profundo

> 1.800 mm

Média/Alta

RQo

Muito Alta

Alto

Baixo

Suave

Pouco profundo

Alta

LVdq – Latossolos Vermelho-Amarelos distróficos psamíticos; RQo – Neossolo Quartzarênico; VIB – Muito Alta (> 50 mm/h); alta (30 – 50 mm/h); média (15 mm/h – 30 mm/h); baixa (< 15 mm/h).

(1) Suave – até 3%; suave ondulado – 3% a 5%.

(2) Profundo (> 45 m); pouco profundo (< 45 m).

Fonte: Embrapa (2008).

Isso significa que, quando expostos a determinada carga com potencial de contaminação, como agrotóxicos, por exemplo, podem oferecer alguns riscos de contaminação ao aquífero ou ao lençol freático.

Vulnerabilidade natural

Neste trabalho, a avaliação da vulnerabilidade foi feita levando-se em consideração a integração dos dados da taxa de infiltração básica (VIB), em substituição à condutividade hidráulica, com aqueles referentes:

• Ao potencial de infiltração de água no solo.

• Ao potencial de escoamento da água.

• À declividade do terreno.

• À profundidade do lençol freático.

• Ao índice pluviométrico, conforme consta na Tabela 11.

Os valores obtidos foram submetidos a tratamento estatístico, para validação do método com envolvimento das variáveis textura, estrutura, estabilidade de agregados e profundidade do solo.

Assim, foram atribuídos valores numéricos aos níveis de cada variável, como:

• Textura argilosa = 2,0

• Textura areno-argilosa = 1,0

• Textura arenosa = 0

Com os dados definidos numericamente, foi feita análise fatorial discriminada, de acordo com Judez (1988), para verificar se o parâmetro condutividade hidráulica poderia ser obtido apenas com quatro variáveis citadas.

O método propõe classe alta, média e baixa de taxa de infiltração para cada classe de solo, conforme sua proximidade ao centro de cada nível. A classificação de condutividade hidráulica, obtida pelas estimativas de densidade Kernel com amplitudes desiguais (SAS... 1988), coincidiu com a classificação feita preliminarmente, proporcionando consistência aos resultados obtidos, seguindo os mesmos procedimentos adotados por Gomes et al. (1996).

Em seguida, foram estabelecidas as classes de declividade do terreno, com adoção de três níveis principais e seus respectivos valores percentuais, conforme Lemos e Santos (1982):

a) Baixa (< 3%).

b) Suave (3% a 8%).

c) Acentuada (8% a 20%).

Nota: nessa avaliação, valores acima de 20% de declividade foram descartados, pois se referem às áreas com forte restrição agrícola.

Aptidão agrícola

Na avaliação da aptidão agrícola dos solos, foi adotado o Sistema de Avaliação da Aptidão Agrícola das Terras (RAMALHO FILHO et al., 1995), ajustado para a vulnerabilidade das áreas de recarga do aquífero Guarani. As terras da área de abrangência do Complexo de Nascentes do rio Araguaia são marcadas por uma grande vulnerabilidade em termos ambientais, o que exige uma adequação na avaliação da aptidão agrícola das terras, conforme Gomes et al. (2006).

Os Latossolos Vermelhos da área estudada possuem aptidão regular no nível de manejo B, o qual considera o emprego limitado de tecnologias, principalmente na forma de insumos e de máquinas. Considerando-se o nível de manejo C, que permite a redução das limitações de fertilidade com uso de fertilizantes e se apoia em sistemas de manejo mecanizados, a aptidão desses solos pode ser considerada boa.

Cabe salientar que os Latossolos Vermelhos ácricos exigem um manejo criterioso da fertilidade do solo, pois possuem forte tendência à adsorção de fosfato e outros ânions. Em termos de vulnerabilidade ambiental, esses solos podem ser considerados como de vulnerabilidade baixa a muito baixa, visto que são muito profundos e situam-se em posições de topo de chapada.

Esses latossolos são adequados para cultivo anual com adoção do sistema de controle biológico de pragas e doenças. Por isso, recomenda-se cultivo com alternância ou rotação de espécies leguminosas e gramíneas.

Por sua vez, em função da textura arenosa, os Latossolos Vermelho-Amarelos psamíticos são de vulnerabilidade média a alta, e possuem aptidão regular no nível de manejo C e restrita no nível de manejo B.

São solos adequados para pastagem plantada, com sistema de rotação de pastos e uso frequente de adubo verde, e se adaptam também para integração com agricultura de baixa entrada de insumos.

Por suas características edáficas e em função das posições que ocupam na paisagem, os Plintossolos Pétricos e os Neossolos Flúvicos não devem ser usados na agricultura e são classificados, pelo Sistema de Avaliação da Aptidão Agrícola das Terras (RAMALHO FILHO et al., 1995), como inaptos. A vulnerabilidade desses solos varia de muito baixa, nos Plintossolos, a muito alta, nos Neossolos Flúvicos.

Os Cambissolos Háplicos, que ocupam relevos acidentados na transição de Latossolos das áreas de chapada para Latossolos das áreas de depressão, possuem aptidão variada, conforme a declividade. Essa aptidão pode variar de regular para pastagem a inapta, sem alcançar aptidão para culturas.

Nota: a vulnerabilidade desses solos também pode variar de moderada a alta, em função da textura, que é variável, e da declividade.

Finalmente, os Neossolos Quartzarênicos, que ocupam amplas áreas no Complexo de Nascentes do rio Araguaia, possuem aptidão agrícola regular para pastagem. Seu uso para agricultura é bastante limitado, porque a textura arenosa não permite a retenção de água em quantidades suficientes para atender as demandas das plantas cultivadas, nem a retenção de insumos aplicados.

Como esses solos desempenham uma função importante na recarga direta do aquífero, por sua elevada permeabilidade, seu uso agrícola deve ser restrito a pastagens, pois suas propriedades favorecem a lixiviação de produtos químicos e os tornam muito suscetíveis à erosão.

A vulnerabilidade dos Neossolos Quartzarênicos é alta. Eles são adequados para cobertura de vegetação natural permanente de porte médio (típico do ambiente intermediário das vertentes), integrada com pastagem plantada.

Na classificação de aptidão agrícola, os solos da região das nascentes do rio Araguaia foram inseridos nos seguintes grupos, conforme descrição a seguir, e correlacionados com as classes de solos, de acordo com a Tabela 6.

1bC – Grupo 1 – Terras com aptidão agrícola regular para lavouras no nível de manejo B, boa no nível de manejo C.

2(b)c – Grupo 2 – Terras com aptidão restrita para lavouras no nível de manejo B, e regular no nível C.

2bc – Grupo 2 – Terras com aptidão agrícola regular nos níveis de manejo B e C.

6 FF – Grupo 6 – Terras sem aptidão ao uso agrícola, protegidas por lei, indicadas para preservação da fauna e da flora.

5(n) – Grupo 5 – Terras com aptidão agrícola restrita para pastagem natural.

Perfil socioeconômico

Nos dados apresentados a seguir, constam informações referentes aos proprietários rurais da região das nascentes do rio Araguaia, suas propriedades como local de residência, escolaridade, origem, tipos de atividades agropecuárias desenvolvidas, bem como a percepção ambiental destes.

As referidas propriedades estão localizadas em Mato Grosso e em Goiás, assim distribuídas:

Em Goiás, 75% (16 propriedades), e em Mato Grosso, 25% (7 propriedades). A grande maioria dos proprietários reside em Mineiros, GO, com 75% (16) sendo o restante 25% (7) moradores de Alto Taquari, MT, dois (2) e cidades distantes da região inclusive outros estados, cinco (5) proprietários.

O nível de escolaridade dos proprietários está dividido em 20% (4 proprietários) somente primário, 30% (6 proprietários) primeiro grau completo, 15% (3 proprietários), 35% (7 proprietários) com nível superior, ficando 3 proprietários sem resposta.

A origem desses produtores teve grande influência no avanço dos sulistas, que ocorreu principalmente nas décadas de 1970 e de 1980, perfazendo 64% (15) oriundos do Rio Grande do Sul, 23% (5) do Estado de São Paulo, 5% (1) do Paraná, 5% (1) de Mato Grosso do Sul e 5% (1) de Mato Grosso, onde 77% (17) estão na região há mais de 25 anos, 5% (1) entre 20 e 25 anos, 13% (3) entre 15 e 20 anos, e apenas 5% (1) a menos de 5 anos.

Um detalhe importante dessa ocupação é que todos os que vieram do Rio Grande do Sul têm a agricultura como atividade principal (75%), ficando somente a pecuária pelos ocupantes dos outros estados (25%). A tradição de se cultivar a terra com agricultura faz parte de 77% (17) dos proprietários, ficando os 23% restantes (6) com outras atividades (PAULA, 2007).

Quanto ao nível organizacional, cerca de 72% (17) participam de alguma forma de organização, destacando-se principalmente a Associação dos Produtores de Grãos de Mineiros (APGM), com 14 associados, e o Sindicato Rural com 10 associados, mostrando bom nível de organização. Somente 27% (6) não participam de nenhuma forma de organização, destacando-se, nessa classe, os pecuaristas (100%).

Com relação à administração das atividades agropecuárias, destaca-se a agricultura, com um grande nível de controle, pois 87% (14) fazem custos de produção (somente 2 não fazem); em contrapartida, a pecuária mostra baixo nível de controle com 100% (6) dos produtores não fazendo custo de produção.

Na agricultura, 82% (18 de 22) têm um técnico responsável pelo controle da atividade, sendo que na pecuária, somente 27% (6 e 22) têm profissional responsável por esse controle.

As culturas estão assim distribuídas:

• Milho é plantado por 17% (5) das propriedades em safra normal, com área média de 300 ha, com produtividade de 7.200 kg ha-1.

• Soja é plantada por 61% (17) das fazendas com área média de 1.120 ha, com produtividade de 3.480 kg ha-1.

• Algodão é plantado por 7% (2) das propriedades, com produtividade de 2.600 kg ha-1.

• A safrinha é praticada por 53% (15) dos produtores, em que são cultivados milho, milheto, sorgo, trigo, aveia e outros.

• Áreas de pastagem estão presentes em 67% (19) das fazendas, com área média de 510 ha e rebanho de 420 cab/propriedade, mostrando grande participação na área explorada.

Conforme os dados citados, pode-se notar que a agricultura tem o perfil empresarial, de alto nível tecnológico e de produtividade excelente, como mostram as médias levantadas. Os dados da Companhia Nacional de Abastecimento (CONAB, 2006), mostram que, no Brasil, a média de produtividade na safra 2004–2005 para o milho, a safra normal foi de 3.026 kg ha-1 e para a soja, 2.208 kg ha-1.

A pecuária é uma atividade presente em boa parte das fazendas, mas com nível tecnológico ainda baixo, como podemos ver na lotação animal, onde se tem 0,7 UA/ha (420 cab/510 ha), muito próximo da média na região do Cerrado, que é de 0,6 UA/ha (FELTRAN-BARBIERI, 2004).

A infraestrutura das fazendas é vista pelos produtores da seguinte forma: as estradas rurais são problemáticas na opinião de 42% (8) dos que opinaram a respeito, estando os maiores problemas na área pertencente a Mato Grosso e onde a pecuária é a principal atividade; o lixo é enterrado por 77% (17) dos entrevistados e queimado por 50% (11) destes, sendo que apenas 14% (3) faz a reciclagem dentro do possível, sendo que, nesse caso, as propriedades poderiam ter mais de uma alternativa.

As embalagens de agrotóxicos são devolvidas nas centrais de recebimento de Mineiros, GO, e em Alto Taquari, MT, só aquelas que não têm obrigatoriedade (como as de uso veterinário) são enterradas por 30% dos proprietários (7).

A preocupação com a área legal de reserva está distribuída da seguinte forma: 91% (20) dos produtores têm reserva legal, sendo 95% (19) na propriedade e 5% (1) fora destas, ficando somente 9% (2), que não têm reserva. A averbação foi confirmada por 60% (12) dos produtores, ficando 15% (3) que não averbou e 25% (5) não foi obtida informação correta (não sabia).

Quando questionados quanto à existência de áreas degradadas em sua propriedade, foi respondido por 50% (11) dos entrevistados que havia certa forma de degradação, tanto pelos agricultores como pelos pecuaristas. Isso pode indicar que mais de 50% pode estar em processo de degradação, pois existe certa resistência do produtor a responder esse questionamento.

A percepção da importância da preservação dos recursos naturais pode ser levantada quando da resposta por 86% (19) dos entrevistados acharem ótima ou boa a preocupação em definir manejos adequados para se preservar as áreas das nascentes do rio Araguaia, onde 95% (21) se dispuseram a colaborar quando solicitados.

Houve, também, respostas relativamente pessimistas, onde 23% (5) dos entrevistados não acreditam em obter respostas às suas necessidades, pois segundo eles, muitos projetos já foram iniciados e poucos levaram respostas práticas aos produtores, ou seja, o produto final não foi divulgado aos maiores interessados, os próprios agricultores.

Resultados e proposta de manejo

Os resultados obtidos estão expressos nas Tabelas 13 e 14 e nas Figuras 1 e 2, respectivamente, e expressam uma proposta de manejo alternativo que se pode denominar de agroambiental para as áreas do Estado de São Paulo (microbacia do Córrego do Espraiado) e de Goiás e de Mato Grosso (nascentes do rio Araguaia).

Tabela 13. Proposta de manejo agroambiental a partir da integração aptidão agrícola versus vulnerabilidade natural dos solos da microbacia do Córrego Espraiado, na região de Ribeirão Preto, SP.

Material de origem (geologia)

Classe de solo

Aptidão agrícola(1) (níveis de manejo B e C)

Vulnerabilidade(2)

Manejo agroambiental

Basaltos
(Fm Serra Geral)

Latossolos Vermelhos eutroférricos (LVef)

1Bc

Baixa/Média

Áreas adequadas para cultivo anual, com adoção do sistema de controle biológico de pragas e doenças (cbpd). Recomenda-se cultivo com alternância ou rotação de espécies leguminosas e gramíneas – Ca(cbpd) + (Rc)

Podem ser usadas, também, para culturas semiperenes – (Csp) e culturas perenes – (Cp). Nesses casos, recomenda-se um controle rígido dos defensivos agrícolas aplicados

Latossolos Vermelhos acriférricos (LVwf)

2(b)c

Latossolos Vermelhos distroférricos (LVdf)

2bc

Basaltos (Fm Serra Geral) + Arenitos (Formação Botucatu) em menor proporção

Latossolos Vermelho- Amarelos distróficos/álicos argilosos

(LVAdb/ab)

Basaltos (Fm Serra Geral) + Arenitos (Formação Botucatu) em proporções semelhantes

Latossolos Vermelhos distróficos/álicos psamíticos

(LVdq/aq)

Média/Alta

Áreas adequadas para cultivo anual com adoção do sistema de controle biológico de pragas e doenças Ca (cbpd) integrado com pastagem plantada (Pp) ou sistema integrado lavoura/pecuária (Ilp), além de outros que minimizem a entrada de insumos agrícolas

Basaltos (Fm Serra Geral)

Nitossolos Vermelhos eutroférricos (NVef)

2b(c)

Muito Baixa/Baixa

Áreas adequadas para atividades de olericultura e agricultura de
subsistência – (Ol) + (As)

Basaltos
(Fm Serra Geral)

Neossolos Litólicos eutróficos/distróficos(RLe/d)

6ff

Nula/Muito Baixa

Áreas frágeis, adequadas para cobertura de vegetação natural, devido às fortíssimas restrições ao uso agrícolas impostas pelo solo e relevo. Nesse caso, devem ser indicadas para a preservação da fauna e flora (APP)

Material detrito-laterítico retrabalhado (TQdl)

Gleissolos háplicos (Gxa/d)

6FF

Alta/Muito Alta

Áreas frágeis, protegidas por lei, que devem ser indicadas para proteção da fauna e da flora. Enquadram-se nessa categoria, as Áreas de Preservação Permanente – (APP) (ex: mata ciliar, nascentes, escarpas, dentre outras)

Arenito(Fm Botucatu)

Neossolo Quartzarênico (RQoa/d)

5(n)

Alta

Áreas adequadas para cobertura de vegetação natural de porte médio (típicos do ambiente intermediário das vertentes) integrada com pastagem natural –
(APP)+(Pn)

(1) 1Bc. Grupo1, terras com aptidão boa para lavouras no nível de manejo B e regular no nível de manejo C; 2(b)c – Grupo 2, terras com aptidão restrita para lavouras no nível de manejo B e regular no nível de manejo C; 2bc . Grupo 2, terras com aptidão regular para lavouras nos níveis de manejo B e C; 2b(c) - Grupo 2, terras com aptidão agrícola regular para lavouras no nível de manejo B e restrita no nível de manejo C; 5(n) – Grupo 5, terras com aptidão agrícola restrita para pastagem natural; 6ff, Grupo 6, terras sem aptidão ao uso agrícola, com fortíssima restrição agro-ambiental, indicadas para preservação da fauna e flora; 6FF – Grupo 6, terras sem aptidão ao uso agrícola, protegidas por lei, indicadas para preservação da fauna e flora.

(2) Nula (0% exposição ao risco de contaminação do lençol freático ou o nível de base do curso d’água); muito baixa (0 a 10%); baixa (10% – 20%); média
(20% – 40%); alta (40% – 60%); muito alta (> 60%).

Fonte: Embrapa (2008).

Tabela 14. Proposta de manejo agroambiental a partir da integração aptidão agrícola versus vulnerabilidade natural dos solos das nascentes do rio Araguaia em Goiás e em Tocantins.

Material de origem (geologia)

Classe de solo

Aptidão agrícola(1) (níveis de manejo B e C)

Vulnerabilidade(2)

Manejo agroambiental

Basaltos(Fm Serra Geral) + arenitos da Formação Bauru

Latossolos Vermelhos distróficos típicos (LVd)

1bC

Muito Baixa/Baixa

Áreas adequadas para cultivo anual com adoção do sistema de controle biológico de pragas e doenças (cbpd). Recomenda-se cultivo com alternância ou rotação de espécies leguminosas e gramíneas Ca(cbpd) + (Rc)

Podem ser usadas, também, para culturas semi-perenes (Csp) e culturas perenes (Cp). Nesses casos, recomenda-se um controle rígido dos defensivos agrícolas utilizados

Basaltos (Fm Serra Geral) + arenitos e calcários da Formação Bauru

Latossolos Vermelhos ácricos típicos (LVw)

2(b)c

Basaltos (Fm Serra Geral) + Arenitos da Formação Botucatu.

Latossolos Vermelho- Amarelos distróficos psamíticos (LVAdq)

2bc

Média/Alta

Áreas adequadas para cultivo anual com adoção do sistema de controle biológico de pragas e doenças Ca (cbpd), integrado com pastagem plantada (Pp) ou sistema integrado lavoura/pecuária (Ilp), além de outros que minimizem a entrada de insumos agrícolas

Basaltos
(Fm Serra Geral)

Plintossolos Pétricos concrecionários distróficos (FFcd)

6FF

Nula/Muito Baixa

Áreas frágeis, protegidas por lei, que devem ser indicadas para proteção da fauna e flora. Enquadram-se nessa categoria, as Áreas de Preservação Permanente – (APP) (ex: mata ciliar, nascentes, escarpas, dentre outras)

Alta/Muito Alta

Arenito
(Fm Botucatu)

Neossolos Flúvicos psamíticos (RUq)

Arenito
(Fm Botucatu)

Neossolos Quartzarênicos (RQoa/d)

5(n)

Alta

Áreas adequadas para cobertura de vegetação natural de porte médio (típicos do ambiente intermediário das vertentes) integrada com pastagem natural –
(APP)+(Pn)

(1) 1bC – Grupo 1, terras com aptidão agrícola regular para lavouras no nível de manejo B e boa no nível de manejo C; 2(b)c - Grupo 2, terras com aptidão restrita para lavouras no nível de manejo B e regular no nível C; 2bc - Grupo 2, terras com aptidão agrícola regular para lavouras nos níveis de manejo B e C; 6 FF– Grupo 6, terras sem aptidão ao uso agrícola, protegidas por lei, indicadas para preservação da fauna e flora; 5(n)- Grupo 5, terras com aptidão agrícola restrita para pastagem natural.

(2) Nula (0% exposição ao risco de contaminação do lençol freático ou o nível de base do curso d’água); muito baixa (0% a 10 % ); baixa (10% – 20%); média (20% – 40%); alta (40% – 60%); muito alta ( > 60%)

Fonte: Embrapa (2008).

Considerações finais

A proposta de manejo agroambiental para as bacias e sub-bacias hidrográficas, localizadas em áreas de recarga direta do aquífero Guarani, em território brasileiro, tem por objetivo dar subsídios a diversas ações voltadas para a sustentabilidade de áreas frágeis ou de alta vulnerabilidade natural.

As Figuras 1 e 2 permitem uma visualização espacial da bacia, com suporte de informações necessárias para o uso racional de áreas com essas características, servindo de subsídios para a elaboração de um documento orientador, com vistas à formulação de políticas públicas para áreas frágeis, dentro de um conjunto de medidas que inclui as chamadas Boas Práticas Agrícolas (BPAs).

Figura 1. Proposta de manejo agroambiental para a microbacia do Córrego do Espraiado, municípios de Ribeirão Preto e de Cravinhos, SP.

Fonte: Embrapa (2006).

Figura 2. Manejo agroambiental nas nascentes do rio Araguaia.

Fonte: Embrapa (2006).

Nesse contexto, a presente proposta visa também contribuir com o programa de Zoneamento Ecológico-Econômico do Ministério do Meio Ambiente, dentro do escopo de racionalização da ocupação do espaço territorial e do re-direcionamento das atividades, convergindo assim para uma proposta de manejo com visão sustentável.

Em síntese, espera-se que este trabalho possa contribuir com o processo de gestão sustentável de áreas de recarga direta ou de afloramento de aquíferos sedimentares, tendo o aquífero Guarani como exemplo.

Referências

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CAPÍTULO 12

EDUCAÇÃO AMBIENTAL INTEGRADA

INFRAESTRUTURA AMBIENTAL E DESENVOLVIMENTO AGRÍCOLA SUSTENTÁVEL

Odo Primavesi

Rachel Gueller Souza

Valéria Sucena Hammes

Introdução

O Brasil possui atualmente a maior área agricultável do mundo. É o país que pode ser o celeiro do planeta. Possui a maior parte da biodiversidade do mundo, podendo ser o maior centro ecoturístico da Terra. A biodiversidade brasileira pode ser fonte de grandes soluções medicinais e nutricionais para a humanidade. A floresta tropical brasileira é uma das mais importantes para regular o clima mundial, incluindo o Brasil, já que de 25% a 45% das chuvas que caem nas regiões Sul e Sudeste são formadas sobre a mata amazônica. Apresenta uma das maiores disponibilidades de água doce superficial do mundo. No Brasil se localiza a maior parte das áreas de recarga de um dos maiores aquíferos de água doce do mundo, o aquífero Guarani. A agricultura brasileira é vista como a grande salvação do mundo, como um grande poço de biocombustíveis (álcool, biodiesel e outros), substituindo o petróleo. Sua economia é a décima maior do mundo e está sendo salva pelo agronegócio, com grande desenvolvimento na produção de commodities.

Porém, o Brasil está sendo impedido de se desenvolver mais rapidamente pela infraestrutura deficiente: armazéns, vias de escoamento, portos, leis trabalhistas, impostos, exclusão social, falta de educação de melhor nível e de capacitação profissional, além do descaso em relação ao meio ambiente, mais especificamente as estruturas naturais que possibilitam os serviços ambientais essenciais à vida e à produção.

E todo esse futuro promissor do Brasil pode estar sendo obscurecido e fatalmente destruído pelo desmonte sem sentido e inconsequente da infraestrutura ambiental criada pela natureza para permitir vida com qualidade à espécie humana. E isso de modo acelerado, desrespeitando frontalmente a legislação ambiental, por falta de sensibilização, de entendimento adequado da função dessa infraestrutura vital. O alicerce da vida e da capacidade de suporte e de produção sobre o continente. Estão desmontando o alicerce de modo sorrateiro, esperando que a “casa”, a agricultura e as cidades, continue de pé. Legislação ambiental? Entendimento? Água residente sumindo pela redução do ciclo da água (a água fica menos tempo no local de queda das chuvas, e volta mais rápido para o oceano), solo permeável sofrendo impermeabilização (que expulsa as águas das chuvas de volta para o mar), áreas verdes permanentes (florestas – vaporizadores e umidificadores ambientais) simplesmente destruídas para repor solos agrícolas impermeabilizados ou erodidos, e mesoclima adequado sendo alterado, tornando-se mais seco e com maiores amplitudes térmicas (no Saara a temperatura varia de 0 °C a 50 °C durante o dia; na Amazônia, varia entre 18 °C e 32 °C, com média de 26,5 °C), e mais quente. Verifica-se que para a legislação criminal existe sensibilização, porque todo mundo parece entender o que é um atentado contra a vida, mas a legislação ambiental é vista como simples imposição supérflua, pois não existe entendimento adequado sobre a essencialidade do ambiente para a vida.

Ações de educação ambiental proliferam em todo mundo, e com muita intensidade no Brasil. Procuram sensibilizar a população a mudar sua atitude para com o ambiente. No que isso beneficia as pessoas? O que se ganha com isso? Algum abatimento nos impostos? Ou é mais alguma ideia maluca de gente que não tem nada o que fazer, como esses ecólogos, para atrapalhar a vida das pessoas? Ou mesmo inviabilizar alguma pequena propriedade? Antes precisavam encher a panela do povo que passa fome. No que isso beneficia o agronegócio brasileiro? Plantar árvore é muito caro e inutiliza a área das propriedades.

Este capítulo procura esclarecer esse ponto vital. Procura, ainda, enfatizar, de forma clara e lógica, os princípios ecológicos imutáveis que dão suporte a todas as práticas agrícolas ambientalmente corretas, eficientes e que também dão suporte à legislação ambiental que, por sua vez, procura garantir a infraestrutura ambiental necessária à viabilização de condições de vida humana sobre o continente, dar qualidade de vida à população, dar vida longa ao agronegócio e ao ecoturismo brasileiro, vocação maior do Brasil, principalmente num cenário mundial com seu ambiente em processo acelerado de degradação: exclusão social, violência, poluição, envenenamento, erosão, salinização, aridização, desertificação, mudanças climáticas. Ademais, falta de água residente (água armazenada no solo), o nutriente-chave para garantir a vida, as produções dos alimentos, as panelas cheias, o agronegócio e o ecoturismo prósperos.

Em estudo realizado pelo engenheiro sanitarista Liebmann em 1978 sobre a causa de desaparecimento de diversas civilizações antigas, foram identificados três fatores que estavam relacionados ao ambiente degradado, considerando que as civilizações ocorrem em cidades, em confinamentos humanos: acabou a água limpa para atender à população, por causa da destruição das matas e do ciclo longo da água (a água das chuvas escoava logo de volta ao oceano, às vezes na forma de enchentes), diminuiu a disponibilidade de alimento para todos, por causa da degradação dos solos, e faltou saneamento básico, sendo todo o lixo e o esgoto lançados nas ruas, provocando, por exemplo, a morte de 13 milhões de pessoas pela peste negra, na Europa.

Atualmente identifica-se o agravamento globalizado do desmatamento e da destruição dos solos, e uma produção fora do comum de resíduos sólidos (domésticos, industriais, hospitalares, veterinários, agrícolas – como as embalagens de agrotóxicos), líquidos (esgotos domésticos, industriais, agropecuários), gasosos (sulfurosos, por exemplo, vindos do enxofre que as usinas de açúcar usam, e nitrosos, que geram chuvas ácidas, gases de efeito estufa, CFCs e similares que destroem a camada de ozônio, etc.) e radiativos (luz, em especial durante a noite inteira, o que pode prejudicar a reprodução de espécies que necessitam de noites longas, calor, e materiais radioativos, como no caso do césio em Goiânia, GO), e biológicos, prejudicando a qualidade da água, dos solos, do ar e a saúde e capacidade reprodutiva vegetal, animal e humana. Nos dias atuais verifica-se a intensificação de uma resultante de agressões ambientais anteriormente citadas (destruição de florestas e solos, emissões de gases de efeito estufa, produção de calor, irradiação de calor, reflexões de calor – superfícies secas absorvem radiação solar de ondas curtas e, após esta ativar as moléculas dessa superfície, é gerada radiação de ondas longas, infravermelha, de calor e que é irradiada para a atmosfera): aquecimento global e as mudanças climáticas, que são caracterizadas por temperaturas mais elevadas, amplitudes térmicas maiores e uma série de fenômenos associados. Assim, temos mais furacões e ciclones mais fortes; chuvas atrasadas e irregulares; chuvas mais concentradas e erosivas; enchentes mais frequentes e maiores; períodos maiores de seca; ondas de frio no verão e ondas de calor no inverno; frentes frias que antes levavam de 5 a 7 dias para chegar hoje podem chegar em 2 dias, prejudicando o regime de chuvas (chuvas mais curtas e intensas seguidas de veranicos maiores); por causa das maiores temperaturas nos períodos secos, a umidade relativa do ar diminui mais, secando mais as plantas (folhas murchas não fazem fotossíntese, deixam de produzir, resultando em prejuízo), aumentando os riscos de incêndios; e com ventos mais fortes o ambiente se resseca mais rápido e os incêndios são espalhados mais rapidamente; entre outros fenômenos. As mudanças climáticas têm como causas o aumento da irradiação de calor (necessário saber o que irradia mais calor, um muro com ou sem cobertura de plantas, uma calçada de cimento ou de grama, uma terra compactada ou uma terra coberta de folhas ou grama), em virtude da urbanização e da exposição direta do solo ao sol; o aumento da produção de calor na atmosfera (combustão de materiais orgânicos, como nas queimadas); o aumento na retenção de calor na baixa atmosfera, por causa do espessamento da camada de efeito estufa resultante da enorme emissão de resíduos gasosos, os gases de efeito estufa (que funcionam como um cobertor que retém calor, que retém mais calor quando mais grosso for, e esse cobertor engrossa com produção contínua de gases de efeito estufa, e afina quanto mais árvores se plantar e quanto mais algas marinhas puderem se desenvolver, se não houver destruição dos mares); a redução dramática de áreas verdes permanentes (que atuam como vaporizadoras e hidrotermorreguladoras; a água transpirada retira calor do ar, por isso áreas vegetadas ou aquelas que se encontram à sombra de árvores têm mais água disponível no solo para transpirar); e a impermeabilização do solo (que impede a reposição de água do lençol freático, que fornece a água para as áreas verdes e as árvores poderem transpirar, umidificar a atmosfera e reduzir o calor). Verifica-se também outro impacto ambiental nocivo, que é o da exclusão social. O nosso próximo também faz parte de nosso ambiente. Não são somente as araras-azuis ou os micos-leões-dourados, são os humanos que fazem parte de nosso ambiente mais próximo. Não é uma “invenção doida” de ecologistas, é a realidade. Por isso, não tem sentido pensarmos somente no nosso futuro e bem-estar sem considerar os “excluídos” que nos rodeiam. Não adianta consertar o mundo e deixar a própria espécie à mercê da destruição. É preciso conhecer as leis da natureza, entendê-las e exercer a cidadania no sentido de desenvolver benefícios coletivos. Concentrar terras (atividades agrícolas) ou atividades industriais ou comerciais, reduzir postos de trabalho, substituir por máquinas e robôs, deixar só os mais eficientes. Tudo isso torna a sociedade atual insustentável. Além disso, prevê-se um horizonte de no máximo 20 anos para grandes mudanças ambientais que sejam muito restritivas (danosas à saúde, mortais) para a vida humana; se nada for feito para frear as atividades depredadoras (de desperdício, de desmonte do alicerce ambiental; tem-se muito, muita floresta, muita água superficial e subterrânea, muita terra, mas um dia começa a faltar, e a gente não consegue parar de desperdiçar, já virou costume, modo de vida, “status”) da infraestrutura ambiental vital, se não nos sensibilizarmos e principalmente mobilizarmos as comunidades locais e globais, envolvendo os segmentos detentores do poder de decisão política e econômica como dirigentes industriais, comerciais e outros. Se não houver uma educação ambiental sensibilizadora, motivadora e abrangente. E quando nós, os consumidores, não nos conscientizamos e continuamos a comprar produtos “baratinhos”, gerados às custas da degradação ambiental, de mão de obra escrava, de burla às leis, de falta de pagamento de impostos, de contrabando, e que prejudicam nossos empregos, nossos trabalhos, nossa comunidade, em médio e longo prazo. As respostas da natureza contra a agressão irracional ocorrerão na forma de “chicotadas”: de rajadas ou jatos de ventos fortes, de trombas d’água, de raios, de incêndios localizados, de enchentes localizadas, de secas prolongadas localizadas, de secções, de apagões, de ondas de frio e de ondas de calor, com falta de água limpa, falta de alimentos, de surtos de aparecimento de doenças consideradas sob controle, de surtos de surgimento de doenças novas, e outros. O primeiro ensaio de mortandade humana relacionado às mudanças climáticas ocorreu em Paris, em 2003, com mais de 10 mil óbitos, uma “chicotada” na forma de uma onda de calor cinco graus Celsius superior à media, durante 15 dias consecutivos. Urge a necessidade de sensibilizar toda a população urbana e rural sobre a necessidade de se salvaguardar na íntegra a infraestrutura natural (manter o solo permeável, reter toda a água da chuva o maior tempo possível, manter vegetação arbórea permanente diversificada num mínimo de 20% a 30% próximo ao paralelo 20, e até 80% na região equatorial) garantindo a vida sobre o continente, incluindo de forma harmônica as cidades, as lavouras, as florestas nativas e as plantadas, as criações geradoras de alimentos, e a inclusão social.

A legislação ambiental procura garantir essa infraestrutura ambiental que, após a conscientização e o entendimento das normas ecológicas da natureza (que são normas de segurança para garantir a vida e a produção), pode ser ampliada para um nível de equilíbrio superior, em benefício da produtividade agrícola e da qualidade de vida humana. Infelizmente, é vista como entrave ao desenvolvimento, talvez por falta de conhecimento da base ecológica sobre a qual foi estruturada. A educação ambiental deverá procurar esclarecer esse ponto, tornando a percepção dessa legislação menos impositiva e mais educativa e lógica. É mais fácil entender a lei quando ela nos pune por termos assassinado alguém, ou maltratado nossos filhos. Realmente, no caso da preservação ambiental, fica mais difícil – e tentaremos explicar aqui o porquê de isso constituir crime contra a humanidade, contra nós e nossa família – corroer e destruir o alicerce ambiental. Quando há a destruição do patrimônio ambiental, teremos como consequência um ajuste para menos dos equilíbrios dos componentes naturais, resultando em condenação ao enfraquecimento e mesmo extinção, inicialmente das espécies mais sensíveis, e por fim de todas as espécies. Enfraquecimento pela escassez de água e de alimentos, ou perda nutricional destes. E extinção causada pelo desequilíbrio na teia alimentar. Essa situação de degradação associada a outros fatores socioeconômicos, como desemprego, falta de oportunidades e impossibilidade de suprir as necessidades básicas humanas, pode gerar desequilíbrio emocional, aumentando o índice de alcoolismo, uso de drogas, roubos, violências e suicídios.

Desenvolvimento – o que isso significa realmente? Não digam que é o propalado desenvolvimento socioeconômico atual, que não passa dessa “regressão ecológica” promovida, de forma global, com o desmonte sistemático, predatório e perdulário do ecossistema que garante a vida. Sustentável? Qual o horizonte mínimo considerado para que haja sustentabilidade? Dois anos, para depois retalhar o empreendimento, a empresa, e vender as partes com grande lucro? Dez anos, para daí se abandonar o solo degradado e derrubar mais mata, se houver? E se não houver? Três gerações? Quatro a cinco mil anos, como a produtividade dos solos na China, até alguns anos atrás?

O texto a seguir procura trazer de forma dinâmica e ilustrativa a interação dos elementos da natureza, para facilitar a compreensão.

Como se formou esta maravilha chamada natureza?

Para se poder avaliar o que deve ou não ser feito, o que constitui infraestrutura ambiental para a manutenção da vida sobre o continente, necessita-se observar a natureza, em sua totalidade, considerando-se as inter-relações existentes entre os sete elementos da natureza: energia (luz solar, calor), água (no solo e no ar), ar (oxigênio, gás carbônico), solo, flora (base da cadeia alimentar), fauna e os seres humanos.

Independentemente da vontade humana, com ou sem uso de tecnologia sofisticada, as normas e diretrizes da natureza são imutáveis, incorruptíveis. São normas de segurança para a vida. Por exemplo, a lei da gravidade que causa a queda de pessoas que não se equilibram direito, resultando em fraturas, também é responsável por desmoronamentos de barrancos desprotegidos, pela queda de prédios mal-construídos, pelas enchentes em locais com ocorrência de solos impermeabilizados, pela erosão e pelas destruições e mortes consequentes. E traz somente dois benefícios maiores: provoca a queda de chuvas, e nos segura sobre a Terra. Porém, se essa lei pudesse ser revogada, o Universo colapsaria. Esse exemplo mostra que nós deveremos aprender a respeitar as leis da natureza e aprender a enxergar os benefícios mesmos das leis que parecem brutais, que poderemos obter se praticarmos ações mais adequadas de manejo desses sete elementos. E essas ações em regiões tropicais por vezes são diferentes das de regiões de clima temperado, onde os processos ocorrem mais lentamente.

Para relembrar, a vida surgiu nas águas, e somente pôde se preparar para colonizar os continentes após o desenvolvimento do processo chamado fotossíntese, armazenando a energia do sol com fixação de gás carbônico (CO2), sequestro de carbono, produzindo oxigênio (O2) e posteriormente o ozônio (O3), com o qual se constituiu um escudo protetor da superfície terrestre contra a radiação ultravioleta biocida. Mas quando a natureza tentou colonizar o continente somente encontrou rochas, que representavam o ambiente natural primário. Rochas impermeáveis. Rochas quentes sob o sol de verão. A amplitude térmica era grande. As brisas e ventos eram constantes, e intensificavam à medida que as rochas iam aquecendo, formando as térmicas, aquelas massas de ar quente que sobem e que os urubus ou os praticantes de asa-delta ou de planadores usam para planar, e que iam sendo substituídas por massas de ar mais frias, formando as brisas e os ventos. As rochas aquecendo geravam massa de ar que sobem (as mesmas que formam redemoinhos – massas de ar a 80 km h-1 – ou tornados e ciclones, se forem mais fortes – massas de ar ascendente a mais de 400 km h-1), que aumentavam o efeito de sustentação e impediam a precipitação de nuvens geradoras de chuviscos ou chuvas de verão leves. Essas térmicas espantam as chuvas fracas e bem distribuídas. Essas massas de ar quente atraem tempestades e raios. Assim, as chuvas tropicais de verão eram intensas (as chuvas acompanhadas de frentes frias são mais mansas). Os raios eram ininterruptos. A água das chuvas, ao cair sobre a rocha, escoava imediatamente de volta aos canais de drenagem e em menos de uma semana estava voltando ao oceano. Não havia solo, nem lençol freático. Nem cadeia alimentar. Nem biodiversidade. O ciclo da água era curto. Havia água no momento da chuva. Mas pouco tempo depois estava tudo seco. Era impossível manter seres vivos sem água. A natureza então teve como primeira estratégia fazer de tudo para reter a água das chuvas. Como? Construindo o solo. Sim, esse grande e maravilhoso armazém natural de água. Tornando a rocha porosa, tipo esponja, permeável à água, para armazenar água das chuvas. A rocha foi quebrada por ação da variação de temperatura e a água penetrava nas fendas, alterando quimicamente os constituintes minerais, como o ferro. E a natureza também realizou a associação (vejam, não competição; mas sim a associação, o cooperativismo) de algas (primeiro representante da flora sobre o continente), com fungos (que são microrganismos), chamadas líquen, dupla dinâmica pioneira da flora incumbida de acelerar o processo de formação dos solos e iniciar a colonização das rochas, e iniciar a cadeia alimentar sobre o continente. Sua cor era prateado-branquicenta, de elevado albedo ou refletividade da radiação solar, a fim de reduzir o aquecimento do substrato. Foi um trabalho árduo dos elementos energia, água, ar e flora para criar o elemento solo. E a fauna e os humanos? Ainda não existiam. Primeiro havia necessidade de estabelecer bem o primeiro elo da cadeia alimentar: a flora (para quem trabalha com pecuária, lembre-se disso: primeiro garantir a forragem farta e com qualidade, depois procurar por animais herbívoros mais produtivos). Assim, o solo, solo permeável (solo esponja; não interessava solo pedra ou rocha, solo duro, solo compactado, solo impermeabilizado), foi sendo construído, nos trópicos, a uma velocidade de 2 mm por ano (leva-se 500 anos para produzir 1 m de solo em condições ótimas) para que a água das chuvas pudesse ser retida, chamada água residente (água que “mora no local”: no solo, na serapilheira e na vegetação), e permitir o estabelecimento de plantas superiores, mais desenvolvidas, mais produtivas, que conseguem armazenar mais carbono e energia, e são mais exigentes em água e temperaturas amenas que os liquens. Os liquens, agarrados às rochas já enfraquecidas pela ação do calor e da água temporária das chuvas (não havia água residente), auxiliaram na produção do primeiro complexo organomineral do solo, a primeira argila ativa do solo, protegida pelo seu corpo de coloração prateada; cor que é grande refletora de luz e calor, permitindo que a temperatura sobre aquele solo primordial fosse menor e, com isso, que a água permanecesse por mais tempo no local, permitindo absorção mais facilmente. A maioria das plantas encontra dificuldade em absorver água e nutrientes em condições de temperaturas acima de 33 °C na região das raízes (irrigar plantas com água quente não ajuda, pode prejudicar). As primeiras partículas de solo eram protegidas a todo custo contra a erosão e o aquecimento, e também contra a compactação pelas pesadas gotas de chuva. Os liquens as protegiam com seu corpo. Surgia o primeiro representante visível da base da cadeia alimentar sobre o continente: os vegetais acumuladores de energia (a flora), a partir da fotossíntese. Ocorria o primeiro passo para alongar o ciclo da água sobre o continente. Conforme o solo permeável ia sendo formado, aprofundando, com condições de reter mais água das chuvas – água residente –, permitiu a formação do primeiro lençol freático, reservatório de água acessível para as plantas, e formador das nascentes e cursos de água permanentes (também abastecem os poços caipiras de 3 m a 20 m de profundidade), e dessa forma os vegetais superiores tiveram possibilidade de se estabelecer; entre estes, as gramíneas. O solo permeável também é necessário para recarregar os aquíferos. Conforme o solo permeável ia aprofundando, em um ritmo intenso (2 mm por ano), ia retendo mais água, permitia o estabelecimento de plantas mais exigentes em água. Plantas com raízes mais profundas. Raízes que na prática representam os “intestinos” por onde as plantas absorvem água e nutrientes, e também os “pulmões” por onde elas absorvem oxigênio (em um vaso ou um campo que acumula água fácil, se houver muita água nas raízes, sem ar, as folhas murcham; elas liberam oxigênio pelas folhas durante a fotossíntese). E as plantas procuravam proteger o solo permeável, com sua parte aérea, suas copas ou cobertura viva, e também com restos vegetais velhos e mortos, a serapilheira ou cobertura morta, e mantinham o solo permeável com o desenvolvimento das raízes, diversificado conforme ia aumentando o número de espécies de plantas, e a atividade de fauna invertebrada associada, como minhocas. Ao observar o solo protegido de um ambiente natural clímax, representado pela mata (e que surge em nossa mente quando se fala em preservar a natureza), verifica-se uma camada de material orgânico não decomposto, como as folhas secas, seguido por camada desse material com certo grau de fragmentação, e uma camada com início de degradação biológica, predominantemente por fungos (bolores, orelhas-de-pau em cima de troncos e galhos) quando a acidez do solo for baixa, e logo abaixo, pasmem, um intenso emaranhado de raízes e de radicelas e só depois aparece o solo transpassado por raízes. O solo permeável é muito bem protegido (tripla camada: copas ou parte aérea das plantas, restos vegetais e raízes superficiais), para poder exercer de modo adequado sua função ambiental maior, que é a de armazenar e filtrar água residente (água que “mora” no lugar, água útil). A camada de material orgânico fica na superfície, e quanto menos degradada (menos estabilizada biologicamente), mais afastado do solo. Seria um indicativo para a agricultura orgânica eficiente? Usar os adubos orgânicos e restos vegetais na superfície da terra em vez de enterrá-los. Se enterrar e depois usar irrigação, e houver encharcamento (faltar oxigênio para os microrganismos respirarem durante a reciclagem do material orgânico), o material orgânico, ao degradar, em lugar de gás carbônico (fixado na fotossíntese), vai liberar muito gás metano (CH4) e outras sustâncias que podem prejudicar a saúde da planta, que assim vai crescer e produzir menos.

A natureza procurava acumular o máximo de energia do sol por metro quadrado de superfície de terra para garantir o máximo de vida e de produção de biomassa vegetal e animal associada, um exemplo de cadeia alimentar intensa e forte. Dessa maneira, foi acionada a estratégia da diversidade biológica (ou biodiversidade), que permite uma convivência pacífica de indivíduos com diferentes necessidades e produção de rejeitos e exsudatos (secreções) num mesmo habitat. Secreções (como saliva, muco, remela e pus) e dejetos (como fezes, urina e sangramentos) ou rejeitos (tecidos mortos, restos vegetais e animais – também de humanos), estes que, quando acumulados, podem prejudicar o próprio indivíduo que os produziu ou seus semelhantes ao redor, se não houver outras espécies de organismos no local que se alimentem deles e os degradem ou reciclem antes. A reciclagem é uma atividade de limpeza e purificação muito importante na natureza. Parece que o ser humano também está aprendendo lentamente que precisa reciclar seu lixo (sólido, líquido, gasoso, radiativo e biológico); do contrário, vai ser asfixiado ou contaminado por ele.

Existe um grupo de organismos na cadeia alimentar especializados no processo de purificação, tais como fungos (podem ser grandes como orelhas-de-pau) e bactérias, invertebrados como formigas, cupins, caracóis, lagartas e larvas de insetos, e até animais maiores podem aí ser classificados, quando comem carniças, como urubus, hienas e outros. Eles decompõem indivíduos da flora e da fauna que estejam mortos, doentes ou fracos. Isso não sugere algum evento importante na atividade agrícola? O surgimento da “polícia sanitária”, que muitos chamam de pragas e doenças? Elas não atacam de forma a gerar danos econômicos, quando as plantas e criações parecem vigorosas, saudáveis? Se elas aparecerem de forma intensa é porque algo está indo mal com a saúde das plantações e criações. E quanto mais intenso o ataque, mais grave a situação do “paciente” e seu ambiente, do qual participa o ser humano. O uso de venenos para matar essa “polícia sanitária” não elimina a causa. Os manejos nutricional e ambiental, incluindo aí o sanitário, são mais corretos e aconselháveis para produzir alimentos saudáveis.

Ainda voltando para esclarecer a importância da biodiversidade, de formas e funções: já imaginaram uma cidade só de engenheiros civis? Só de pedreiros? Só de professores? Sem padeiro, encanador, eletricista, médico, farmacêutico, leiteiro, cozinheiro, enfermeira, dona de casa, estudantes? Vocês já conheceram cidades que morreram quando acabou a era das ferrovias, a corrida do ouro, a era do café, a era do algodão, de atividades especializadas, de monocultivos, sem biodiversidade na produção agrícola, sem diversidade nas atividades gerais e no comércio, o que resulta em comércio dependente de um só produto? Isso não é sustentável. Sustentabilidade depende de diversidade de estruturas e de processos ou serviços, de biodiversidade.

Posteriormente, a natureza criou as árvores, que permitiam a localização das copas vivas a diferentes alturas, e que conseguiam armazenar grandes quantidades de energia solar e gás carbônico em seus troncos, grandes reservatórios de energia para o ecossistema, além de permitir maior diversificação de habitats (locais de trabalho e de vida, específicos, fornecendo condições ótimas de luz, temperatura, umidade, oxigênio, minerais e substâncias orgânicas para determinadas espécies vegetais e animais, os ecótipos), pelo aparecimento de novos habitats emergentes (mais amenos e confortáveis), com geração de diversos gradientes de entrada de luz solar ou de sombra e de umidade relativa do ar, e de diversas substâncias exsudadas pelas plantas. Árvores com sistema radicular profundo conseguiam retirar água de lençóis freáticos mais profundos, permanecendo verdes e vaporizando (transpirando) água no ar, regulando assim a umidade e a temperatura do ambiente, mesmo nos períodos secos do ano. O ciclo da água tornou-se longo, fazendo com que a água das chuvas levasse meses para voltar ao oceano, num ciclo continuado: chuvas, infiltração, transpiração, chuvas, infiltração, transpiração... Só para lembrar, até 50% das chuvas na Amazônia são de água residente. Essa mesma Amazônia fornece de 25% a 45% das águas das chuvas para as regiões Sul, Sudeste e Centro-Oeste, processo que se pode observar nos noticiários de TV, quando apresentam as imagens de satélite da dança das nuvens sobre a América do Sul e o Brasil.

Com o aumento da superfície de rochas cobertas por solo permeável e vegetação permanente foram reduzidas as massas de ar quente ascendentes (que sobem, gerando térmicas), e reduziu-se a resistência, ou apareceu um “vácuo” (buraco no ar, ou área sem ou com baixa capacidade de sustentação para pequenos aviões, pássaros, e nuvens, e que fica mais nítido nas horas mais quentes do dia), para a precipitação de nuvens geradoras de chuviscos e de chuvas de verão mais leves, menos erosivas (provocam menos erosão do solo), e que infiltram mais facilmente nos solos permeáveis. Aumentava a água residente. Tornavam-se menos frequentes os temporais tropicais, e, se ocorressem, o solo estava protegido, e as plantas prontas para reter grande parte da água, antes de esta chegar ao solo. Reduziram também os grandes “ladrões” de água, as brisas e ventos locais e regionais gerados durante a ocupação horizontal, por massas de ar frio, do espaço deixado pelas massas de ar quente ascendentes. O clima local ficou mais ameno e estável para a vida saudável ao longo do ano. Reduziram-se as queimadas espontâneas, pois com o aumento da umidade relativa do ar, a redução dos ventos e da necessidade de formação de nuvens pesadas contribuiu para a diminuição do número de raios e, com isso, o perigo de fogo era menor, ou se alastrava menos intensamente.

Junto com a diversidade vegetal surgia a diversidade animal, a fauna nas mais diversas escalas, associações e habitats, e assim iam se formando as diversas cadeias alimentares: vegetais – herbívoros (comem plantas), carnívoros (comem carne), onívoros (comem de tudo) e decompositores (recicladores); e as teias alimentares complexas resultantes da interação das diferentes cadeias alimentares. Na natureza o processo de reciclagem de lixo orgânico é vital e completa, não deixava nada para depois. O ambiente era mantido limpo de lixo prejudicial. Todos os resíduos orgânicos naturais eram decompostos para futura utilização pela cadeia alimentar. Surgiram as florestas com elevada diversidade biológica, com enorme oferta de alimentos vegetais e animais, de água limpa, e de ambiente (mesoclima = clima local) agradável para a vida do homem. Estava constituído o ambiente natural clímax, as florestas. A natureza conseguiu com maestria desenvolver um ambiente inóspito para a vida em ambiente altamente hospitaleiro para a espécie humana. Esse tipo de desenvolvimento constitui o referencial para o verdadeiro desenvolvimento. E os ambientes naturais primário e clímax constituem os referenciais mais importantes para o desenvolvimento tecnológico e de técnicas agrícolas realmente desenvolvimentistas. Não se pode de maneira alguma realizar manejos ambientais que gerem características de ambiente primário (solo impermeável, seco e quente), permitindo-se assim a vida de um maior número de espécies e indivíduos por unidade de superfície, em especial porque conseguia conservar mais água residente, e reduzir suas perdas ao reduzir a temperatura ambiente (o contrário do aumento do efeito estufa). Em resumo, o desenvolvimento de um local ocorre quando aumenta a água residente em solo permeável, protegido por cobertura vegetal permanente diversificada, com seus restos vegetais e sua atividade radicular diversificada. O mesmo mecanismo que a natureza aciona na recuperação de uma área agrícola degradada, colocada em pousio durante 4 a 8 anos, para a formação de capoeira. A infraestrutura ambiental é constituída, assim, pelo tripé fundamentado na água que “mora no solo” (residente, que alimenta nascentes e poços, não enchentes), solo “esponja” (permeável) e áreas verdes arborizadas (vegetação permanente diversificada), resultando em mesoclima atenuado (temperatura e umidade relativa do ar propícias ao bem-estar do maior número de espécies vivas, vegetais e animais). Por exemplo, ao se transformar uma área verde de um lote urbano em área construída ou um cimentado, regride-se ecologicamente para um ambiente com características de natural primário, rochoso, ou seja, destrói-se quatro dias de criação, de infraestruturas e de serviços ecossistêmicos que garantem a qualidade de vida e a capacidade de produção do ambiente.

A fixação do excesso de CO2 – gás carbônico – na atmosfera original, tanto por meio de transformação (precipitação) e armazenamento na forma de carbonatos ou rochas carbonatadas – como as rochas calcárias e mármores, ou os carbonatos das águas marinhas, e outras formas –, como a dos vegetais transformados, que atualmente conhecemos como minas de carvão e poços de petróleo, permitiu que a camada de efeito estufa, que protegia a superfície da terra contra o esfriamento noturno, ficasse menos espessa, retendo menos calor, reduzindo o desconforto para a vida de espécies mais sensíveis, e diminuindo a necessidade de vaporizar (evapotranspirar) água para retirar calor do ar da atmosfera. Assim, reduziu a demanda da atmosfera por água, sobrando mais água no solo e na vegetação, além de permitir o armazenamento de muita água doce em forma mais leve, o gelo, nas geleiras, nas grandes altitudes e nos polos, exercendo menos pressão sobre as placas tectônicas (verdadeiras “pranchas de surfe” com as quais os continentes se movimentam sobre o magma) e destas sobre o magma, propiciando menor atividade vulcânica terrestre e submarina, e menos acomodações terrestres ou terremotos. O armazenamento dessa água na forma de geleiras em altitudes permite o fornecimento de água para plantas e animais nos locais áridos do alto das montanhas, e, pelo escoamento lento e gradativo de água, forma cursos de água também em regiões desérticas do globo. As geleiras dos Andes alimentam cursos de água tanto de regiões desérticas da Argentina (a cidade de Mendoza vive de água de degelo, e as árvores ali plantadas, e irrigadas com essa água, vaporizam água no ar da cidade, permitindo uma qualidade de vida melhor para a população, melhorando a umidade relativa do ar), do Chile e do Peru, como também da bacia amazônica, rica em chuvas. A redução da concentração de CO2 permitiu também que as lâminas foliares dos vegetais, antes pequenas, pudessem expandir-se, permitindo a captura de mais energia solar pelas plantas. E também que espécies mais lentas em seu desenvolvimento, como as árvores, pudessem persistir sem problemas, por exemplo, sem serem incomodadas ou prejudicadas ou mesmo destruídas por lianas ou cipós. Os cipós têm seu desenvolvimento estimulado quando aumenta o gás carbônico no ar, e precisam ser controlados em matas de regiões com solos profundos e que passam por período seco (matas mesófilas semidecíduas ou decíduas); isso porque os cipós conseguem buscar água em profundidade, e têm velocidade de desenvolvimento maior que a da maioria das árvores.

A biodiversidade tornou-se maior, em especial na região tropical com suas temperaturas mais elevadas, em regiões onde ocorrem solos de baixa a média fertilidade química natural e baixa capacidade de retenção de água, de modo que essa variabilidade pode ser alterada pela presença de materiais orgânicos, e pela profundidade dos solos e pelo lençol freático. Dessa maneira, encontra-se enorme diversidade de habitats (moradias, ou cantos para ficar) do meio abiótico gerado pela interação entre fertilidade do solo, matéria orgânica, temperatura do solo, cargas elétricas permanentes, capacidade de retenção de água, profundidade do lençol freático, altitude e outros fatores. E a diversidade de espécies, incluindo as árvores, gera outra série (quantidade) de habitats emergentes para o estabelecimento de novas espécies vegetais. Essa elevada biodiversidade da flora gera uma equivalente de fauna herbívora e carnívora, cuja função é manter o equilíbrio de populações vegetais e animais, ou seja, de predadores ou inimigos naturais, eliminando os indivíduos mais fracos e velhos (processo normal de fortalecimento da cadeia alimentar, e que pode parecer cruel), deixando em paz os indivíduos mais vigorosos e adaptados às condições oferecidas pelo ambiente. Selecionando aqueles que conseguem expressar de forma adequada seu programa genético de defesa, de produção e de reprodução. Muitos vegetais possuem mecanismos de defesa química de forma localizada e de precisão, gerando as fitoalexinas (substâncias químicas de defesa) em alta concentração somente nos tecidos afetados. É um verdadeiro controle de precisão, que a agricultura de precisão procura imitar para reduzir os impactos ambientais nocivos.

Deve-se dar destaque ao fato de que solos em clima temperado, em geral, são mais jovens, mais férteis, mais rasos (a velocidade de formação de solos nos climas temperados é muito mais lenta que nas regiões tropicais), com lençol freático mais superficial, além de possuírem elevada concentração de cargas elétricas permanentes (“cabides”) para reter cátions (nutrientes como cálcio e potássio), com maior capacidade de armazenamento de água, e muitas vezes com problemas de drenagem. Nas regiões onde ocorre congelamento do solo no inverno, há necessidade de revolver o solo, para acelerar seu aquecimento e degelo e, assim, aumentar o período agricultável de, por exemplo, 90 para 110 dias. Nos trópicos, em que a lixiviação em geral é maior (exceto nas regiões secas) que a evaporação, os solos podem ser mais profundos, lixiviados, pobres quimicamente, com boa drenagem, lençol freático mais profundo, com baixa capacidade de armazenamento de água disponível, e poucas cargas elétricas permanentes. Nesse caso, a análise das características químicas do solo na camada de 0 cm a 20 cm pode não refletir a capacidade de suporte biológico de um local, como no caso de grandes áreas de solos arenosos pobres da Amazônia. Nesses casos, o teor de material orgânico e a atividade biológica associada têm papel determinante, e um local que possui elevada biodiversidade vegetal e micro e mesobiota associada é detentor potencial de maior capacidade de suporte biológico. Uma análise química de nutrientes imobilizados pela biomassa microbiana, pelas raízes, pelas coroas e pelos restos vegetais, cuidadosamente retirados no preparo rotineiro de uma amostra de terra, necessitaria ser considerada, para prever a capacidade de produção do local. E como a água constitui dos nutrientes mais importantes, e que pode ser retirada de profundidades abaixo de 100 cm, quando não houver limitações físicas (compactações), químicas (alto teor de alumínio trocável – que geralmente ocorre em ambiente com deficiência múltipla de nutrientes essenciais –, falta de nutrientes como cálcio e boro, presença de resíduos de herbicidas) ou biológicas (em virtude da falta de inimigos naturais ou de condições nutricionais, ampliando o dano causado pela presença de nematoides em solos arenosos, e que constituem verdadeiras “lombrigas” dos “intestinos” das plantas, a presença de larvas de insetos como os corós, a presença de cupins, a presença de fungos e bactérias que atacam plantas que sofrem com restrição de oxigênio para suas raízes por causa do encharcamento ou da compactação do solo, e outros, todos eles reduzindo ou destruindo as raízes das plantas, seus “intestinos” e “pulmões”) ao desenvolvimento das raízes, deveria ser considerada a profundidade do solo e sua capacidade em armazenar e disponibilizar água. Por exemplo, solos com horizonte B textural (seria uma camada de argila, mais impermeável, como aquela que os trabalhadores das olarias e cerâmicas usam para fabricar tijolos e telhas) em 80 cm a 100 cm, mesmo tendo fertilidade química menor, podem gerar produções agrícolas maiores que solos mais férteis e profundos, porém com menos água disponível, potencializada pelo agravamento da temperatura, quando o solo não é protegido da radiação solar direta.

Um outro ponto a lembrar é que solos de clima temperado são geralmente mais férteis e têm lençol freático (de água residente) em geral mais superficial, tendo maior teor de argila com elevada atividade elétrica (grande concentração de cargas negativas permanentes que atuam como “cabides” para segurar os nutrientes essenciais das plantas que têm carga positiva, como o cálcio, o magnésio, o potássio, o amônio, o cobre, o zinco, o ferro, o manganês), exibem superfície específica de contato maior (pois tem maior conteúdo de argila, partículas pequenas como as da poeira, que de areia, partículas maiores), não apresentam essa grande variabilidade de habitats abióticos como nas regiões tropicais, levando ao desenvolvimento de ecossistemas com poucas espécies vegetais, ou mesmo bosques de uma só espécie, e que não se autointoxicam por seus exsudatos, por causa da grande superfície específica das argilas (estas adsorvem as substâncias tóxicas da mesma maneira que o carvão ativado para combater gases no trato digestivo, ou as raízes de aguapé usadas no tratamento de água que contém muitas substâncias orgânicas e minerais tóxicas), ou a mesma argila que os animais da selva amazônica – como araras e macacos – vão procurar e ingerir para não se intoxicar com substâncias de certas frutas de que se alimentam, e da baixa atividade metabólica das plantas em ambientes frios, de desenvolvimento muito lento. O calor já estimula o crescimento e desenvolvimento das plantas, desde que encontrem água. Mas o calor em excesso faz mal. A fotossíntese pode ser prejudicada com temperaturas acima de 37 °C, em espécies tropicais.

Nos trópicos, verifica-se que as árvores, normalmente excelentes vaporizadores e umidificadores do ar, e que assim retiram calor do ar e geram sombras frescas, podem produzir sombra mais quente quando não encontram água suficiente no solo para ser transpirada, como em praças urbanas com solo impermeabilizado, impedindo a reposição de água do lençol freático. Em regiões com seca prolongada, como no Cerrado, as árvores com sistema radicular mais superficial, em situação crítica, descartam as folhas (plantas decíduas), como observado em reservas de matas mesófilas semidecíduas. Verificou-se que em situações muito adversas com relação à água disponível e temperaturas elevadas, como no Saara, árvores exóticas (não nativas) de desenvolvimento rápido, atuando como barreiras quebra-ventos, reduzindo a movimentação da areia quente das dunas e lançando sombra sobre o solo, além de condensar água sobre a superfície foliar durante as horas frias da noite e que era evaporada ao longo do dia, permitiu o aparecimento de plantas nativas. Repararam nas funções realizadas pelas árvores? A função quebra-ventos? É importante para reduzir a perda de água de pastagens e de lavouras. E para reduzir o tempo em que as folhas ficam murchas nas horas quentes do dia, sem fazer fotossíntese, sem produzir? A função sombra? Sombra tão essencial para a eficiência de sistemas de produção intensiva de animais, como de bovinos de leite e de carne.

Agricultura no ambiente brasileiro

A agricultura praticada pelos indígenas ocorria de forma itinerante, na qual, após a abertura de uma pequena área de mata, e após a limpeza com uso de fogo, ocorria plantio de espécies vegetais úteis, como mandioca, sobre as melhores manchas de solo da região. Havia solo “gordo” e o “bafo do mato”, ou seja, havia fertilidade no solo e o ar era mais úmido e quente, sem ventos. Tão logo o solo perdia a fertilidade, a “gordura”, era abandonado, para ser recuperado pela capoeira (protegido da chuva e do sol diretos, enriquecido com matéria orgânica, permeabilizado), após a qual novamente podia ser utilizado para atividades agrícolas. No Brasil, a matéria orgânica do solo é a chave do sucesso de qualquer produção agropecuária ou ecossistema natural, pois dela depende de 50% a 90% da fertilidade do solo e a energia para a biota útil do solo. Em muitas regiões do Brasil, mesmo altamente tecnificada, essa agricultura itinerante lamentavelmente ainda é praticada, e em grande extensão: abandona-se a área degradada e derrubam-se novas áreas de mata, até acabarem. Aí, com todos os solos degradados, sem capacidade para produzir alimentos e água de nascentes e poços, qual seria a solução? Não se pode chegar a esse ponto. Para evitar isso, existe a educação ambiental, para que todos se conscientizem das leis da natureza, dos processos naturais que precisam ser copiados e atendidos, e todos colaborem para garantir o sustento em alimento e água da comunidade de uma região, e da nação. A infraestrutura ambiental que possibilita serviços ecossistêmicos essenciais (umidificação do ar, estabilização da temperatura, facilitação de chuvas, polinização, controle de pragas e outros) necessita ser preservada para garantir a vida futura, e a produtividade de água e de alimentos.

Com a vinda dos europeus, a agricultura no Brasil seguiu dois modelos distintos, à semelhança dos EUA, além da pecuária extensiva que abria e ocupava grandes espaços geográficos do Nordeste ao Sul do País. Em ambos os países, nas regiões com colonização do tipo povoamento – cujo foco era o bem-estar da família e da comunidade –, foi desenvolvida uma agricultura diversificada, em que ocorria agregação de valor por conta da conservação de alimentos para os períodos de entressafra. Só o sal era comprado fora. Tudo era produzido no local. Associadas a essa produção diversificada, desenvolveram-se diversas atividades artesanais de produção de ferramentas e de máquinas, e de comércio diversificado do excedente, com posterior desenvolvimento de atividades industriais intensas, e atividades educacionais (profissionalizante, musical, religiosa, cultural, artes manuais, línguas e jardinagem), e de capacitação da mão de obra para a demanda do momento e de lazer. Essas regiões desenvolveram de forma mais sustentável e com total inclusão social. O dinheiro era simples elemento facilitador de trocas. Garantiram primeiro os alimentos, a água e a energia para suas famílias e comunidades. Atualmente, grande parte das grandes cidades agrícolas não produz 5% de seus alimentos, importam de outras regiões. Será isso uma política correta, sustentável? Quanto se gasta de combustível fóssil para o transporte? Houve, porém, também as regiões em que foi realizada a colonização do tipo exploração, cujo foco era somente ganhar dinheiro com extensas áreas de monocultivos, conduzidos por mão de obra escrava, em que se geravam produtos agrícolas (geralmente não alimentos), sem valor agregado, para a exportação. Nessas regiões ocorreram curtos períodos áureos quanto ao aspecto econômico, seguidos por períodos de miséria. Não houve desenvolvimento sustentável nessas regiões, com elevada exclusão social, baixa escolaridade e capacitação tecnológica.

As práticas agrícolas utilizadas eram aquelas importadas de clima temperado, aceleradas pelas práticas indígenas na abertura de novas áreas, em que se usava o fogo. Era retirada totalmente a cobertura vegetal permanente (os elementos vaporizadores hidrotermorreguladores ambientais), e em seguida queimavam-se os restos vegetais e a serapilheira (produção de calor e emissão do gás de efeito estufa CO2), protetores dos solos permeáveis. Inicialmente, os solos utilizados para atividades agrícolas eram aqueles naturalmente mais férteis. Em geral, logo após a derrubada, apareciam novas nascentes no local. Nascentes de água que antes era ciclada pelas árvores e que garantiam o mesoclima mais úmido e fresco e os chuviscos. Agora, sem as árvores, essa água residente em excesso escoava definitivamente para fora do local. O solo era revolvido, com o argumento da necessidade de enterrio da vegetação espontânea (invasoras), que são adaptadas ao local. Esse revolvimento oxidava e reduzia o teor de matéria orgânica dos originais 3,5% a 4,0% para menos de 2,0% (na forma de emissão de enormes quantidades de CO2), e mais rapidamente quando era utilizado calcário (outra fonte de CO2, do carbonato, de carbono fóssil como o do petróleo e do carvão mineral) para corrigir a acidez do solo (é parecido com o que se faz quando se tem azia no estomago – não adianta ter um banquete na mesa, não estaremos bem enquanto não tomarmos um antiácido; o estômago nas plantas é aquela camada fina de terra em torno das raízes, onde os nutrientes são solubilizados), e que acelerava esse processo de oxidação. As culturas eram mantidas no limpo, de modo que o solo era exposto continuamente à ação do sol e das chuvas tropicais intensas, de ação compactadora, até as culturas conseguirem a cobertura completa pela área foliar. De acordo com o estado e o grau de agregação das partículas sólidas do solo, logo era formada uma crosta superficial, de terra compactada. Formava-se uma barreira contra a infiltração de água das chuvas, que deveriam renovar os estoques do lençol freático. A água, sem poder infiltrar, agora direcionada para um ciclo mais curto, escoava rapidamente pela rede de drenagem da bacia hidrográfica, geralmente com o carreamento de partículas sólidas ou erosão (podendo formar as voçorocas), e que iria assorear o primeiro corpo d’água que encontrasse: lagoa, açude ou córrego, reduzindo sua capacidade armazenadora de água, por exemplo, para abastecimento e irrigação, e mesmo sua capacidade de navegação e de geração de energia hidroelétrica. Dependendo da declividade do terreno, não havia faixa de mata ciliar que pudesse reter essas partículas sólidas. Era simplesmente assoreada também, e o excedente era lançado nos corpos d’água. E se o volume de água escoada era grande, provocava enchentes. Enchentes que, com a ampliação das áreas agrícolas na área de captação de água da bacia hidrográfica, arrastavam barragens, pontes, casas e bairros, e inundavam pequenas cidades. O solo exposto aquecido a mais de 33 °C impedia que a atividade radicular ocorresse na superfície, em contato com oxigênio do ar, deixando de realizar a descompactação da superfície do solo. Enquanto o solo era um tipo de Latossolo (solos vermelhos, ricos em ferro) com elevado estado e grau de agregação das partículas sólidas (solo encaroçado), o processo de degradação demorava alguns anos. Porém, quando, com a expansão da fronteira agrícola para solos pobres e mais frágeis estruturalmente como os solos mais arenosos do Cerrado, como aqueles com até 25% de argila, mesmo coberto por exuberante cerradão transformado em lavoura, a degradação do solo, com direito a encrostamentos e voçorocas, ocorria em menos de 7 meses, contra os 50 anos necessários em região de clima temperado.

O primeiro plantador de soja na região de Rio Brilhante, GO, contou que inicialmente sua soja permanecia com as folhas túrgidas (não murchavam), mesmo nas horas mais quentes do dia, e a vazão dos cursos de água era constante ao longo do ano. Com a gradual substituição da vegetação de Cerrado, que protegia o solo permeável e umedecia o ar, por mais lavouras de soja pelos vizinhos, transformando a matriz florestal (considera-se o efeito de entorno) em que sua lavoura estava inserida, com serviços ecossistêmicos mais atuantes, em matriz agrícola com serviços ecossistêmicos menos atuantes em função de sistema radicular mais superficial das lavouras, sua soja iniciou a mostrar folhas murchas nas horas mais quentes do dia, iniciando com meia hora, uma hora e finalmente três horas por dia, justamente no período de maior disponibilidade de radiação solar fotossinteticamente ativa. As plantas paravam de acumular energia do sol (fotossintetizar), por falta de água. Falta de água no ar e no solo. E essa falta de água agravava com solo quente, com mais de 33 °C. Solo desprotegido da ação do sol. As brisas e os ventos fracos que apareciam após as 9h30 com a ampliação das lavouras com solo exposto e de fácil aquecimento, e sem as plantas transpiradoras e umidificadoras de ar do Cerrado, roubavam mais água do ambiente – prejuízo. A vazão dos cursos d’água começou a variar, sendo muito maior no período das chuvas e muito menor no da seca. Os períodos de veranico aumentavam. As brisas aumentavam. O calor aumentava. Um tipo de aquecimento local. A umidade relativa do ar caía. O solo exposto no verão, sem cobertura vegetal viva ou morta, começava a gerar térmicas na forma visível de redemoinhos, “filhotes de tornados”. E conforme a área agrícola ia expandindo, formando um mar de lavoura, sem nenhuma barreira quebra-ventos, sem nenhum bosque umidificador, ampliava-se a superfície produtora dessas massas de ar quente ascendentes, e as chuvas de verão, inicialmente mais frequentes e leves, começaram a se tornar mais concentradas e erosivas, difíceis de serem absorvidas pelo solo encrostado, impermeabilizado. Essa situação se agravou quando, em lavouras de cultivo convencional, deixou-se de usar o cultivador (o cultivador quebrava o encrostamento e permitia a maior acesso de oxigênio para as raízes, o que não ocorre quando se usa a capina química – uso de herbicidas). No Sistema Plantio Direto na palha, os resíduos vegetais devem proteger o solo contra a compactação superficial. Nesse contraste de matas e lavouras, surgiu o dito popular de que áreas de mata e até mesmo de Cerrado “atraíam” chuvas. É de conhecimento geral, porém, que as áreas de mata, menos refletoras de calor e não produtoras de térmicas, permitem a queda de chuva de verão de nuvens mais fracas. Contudo, verifica-se também que grandes clareiras (para estabelecer lavouras ou pastagens ou mineração a céu aberto) dentro de uma área de floresta (matriz florestal) geram mais calor, e “sugam” umidade da floresta no entorno, formando nuvens carregadas que geram pancadas de chuvas erosivas e difíceis de infiltrarem no solo, escoando e ressecando a área, inclusive de beira de floresta, à semelhança do efeito das “ilhas de calor” nas grandes cidades. São mecanismos que a natureza utiliza para tentar reduzir o calor gerado pelas áreas degradadas. Alguém poderia perguntar: o que são áreas degradadas? São todas aquelas em que os serviços ecossistêmicos são reduzidos ou desligados. Sintomas? Começa-se com a prática de deixar o solo sem ocupação e cobertura vegetal e a formação de crosta superficial. Erosão e voçorocas são sintomas avançados de degradação. Quando o solo deixa de ser permeável e deixa de armazenar a água da chuva, junto com a vegetação que intercepta parte dela, e quando a água da chuva é impedida de repor o estoque de água do lençol freático e do aqüífero, ela está degradada. O simples solo pisado, sem proteção, mesmo estando debaixo de uma mangueira, mas cujas folhas foram varridas e queimadas, é sinal de degradação. Uma área com solo de primeira, permeável, mas coberto com camada de asfalto ou de calçada com material de primeira ou com construção de alto luxo, ecologicamente é área degradada, pois não consegue realizar os serviços ecossistêmicos essenciais à vida e à produção.

Por outro lado, há informações de que a ampliação da fronteira agrícola com manutenção de faixas da vegetação nativa resultou em produtividades superiores às que seriam obtidas se toda a área fosse cultivada. As faixas de vegetação nativa constituíam áreas com solo permeável, permitindo a reposição do nível do lençol freático com água das chuvas, áreas com vaporizadores hidrotermorreguladores, que aumentavam a umidade relativa do ar e assim reduziam as temperaturas muito elevadas; essas faixas ainda atuavam com barreiras quebra-ventos, e também como refúgios para polinizadores e para inimigos naturais (predadores) de parasitas e de patógenos vegetais, fatores que no conjunto beneficiavam a cultura de valor econômico. Dessa forma, sugere-se a manutenção das faixas agricultáveis de 100 m, intercaladas por faixas de no mínimo 30 m de espécies arbóreas (podendo ser frutíferas, ou algumas espécies nativas para formar corredores biológicos, ou, ainda, outras árvores de valor econômico como seringueira e até mesmo árvores para madeira ou lenha, mas que não sejam colhidas em toda a faixa de uma só vez). Não é área perdida, é área utilizada de forma inteligente e que permite o aumento da biodiversidade. A natureza retribui em dobro ou triplo. As faixas ou mesmo bosques de árvores, realizando os serviços ecossistêmicos, são como estruturas de uma casa ou edifício. Quanto mais verticalizado ou intensivo for o uso do terreno, mais reforçado deve ser essa estrutura de colunas de concreto e de paredes nos lotes urbanizados, e com árvores nos lotes rurais. Não é área perdida, é área essencial para o uso da terra, e a maior eficiência dos insumos utilizados.

Com a redução das áreas verdes e a queima dos restos vegetais, com a ampliação de solo exposto ao sol e às chuvas e sua impermeabilização, seu ressecamento e seu aquecimento, bem como com a redução da diversidade biológica natural e agrícola, começou a aumentar a presença de indivíduos mais resistentes e oportunistas para essas situações de estresse para as plantas; entre tais indivíduos estão os chamados parasitas e patógenos e também as plantas ecótipo, antigamente chamadas de invasoras ou plantas daninhas, adaptadas às condições do local numa espécie de ação da natureza na tentativa de recuperar o ecossistema natural original (as capoeiras se formam assim), resultando em abundância em água e fartura em alimentos. Eram combatidas inicialmente com métodos físicos ou químicos naturais. Conforme ia aumentando a produtividade, por conta do uso mais intenso de adubos minerais, as ferramentas de defesa da cultura principal foram substituídas gradativamente por produtos químicos, aplicados inicialmente de forma corretiva e, posteriormente, até de forma preventiva sobre a área total. E por conta da equipe de venda dos produtos, que precisavam fechar cotas de vendas, os agricultores eram induzidos a utilizar mais venenos do que o necessário: quanto maior o número de aplicações, melhor para a cultura ou, ainda, a pressão para que aproveitassem o preço, pois logo haveria aumento, era o que se difundia extraoficialmente. Porém, plantas debilitadas nutricionalmente por falta de oxigênio e de água muitas vezes podiam sofrer colapso (enfraquecer mais, amarelar e mesmo secar) por excesso de substâncias potencialmente tóxicas no seu metabolismo: efeito de trofobiose (planta fica mais doente por excesso de “remédios” aplicados sem controle e de qualquer maneira; como acontece com muita gente, que recupera a saúde quando para de tomar os medicamentos). Em sistemas de produção mais inteligentes, que seguem as normas da natureza e procuram conservar ou potencializar os processos ou serviços ambientais, como boa prática para se obter boas produções, como em plantios de pínus (e eucalipto), muitas empresas reflorestadoras estão deixando plantas nativas viverem para que formem um microclima que permita o desenvolvimento de inimigos naturais para o pulgão do pínus; ou também para que as formigas deem uma folga para o pínus e passem a “almoçá-las” no lugar dele. Em cafezais ou pomares de laranja, deixa-se o mato se desenvolver (inclusive estimulando seu desenvolvimento com adubação, como no caso do capim-braquiária) para cobrir e proteger o solo contra o impacto da chuva e o calor do sol, ciclar nutrientes e produzir material orgânico de cobertura para a época seca.

Com a modernização e tecnificação da agricultura, que reduz o contato do agricultor com a terra, em cima das grandes máquinas, que passavam rápidos dia e noite pela lavoura a perder de vista, visando à otimização administrativa do uso das máquinas e das frentes de colheita, ampliou-se ainda mais a continuidade das áreas agrícolas, sem considerar a infraestrutura ambiental e dos serviços ambientais essenciais necessários para o sucesso da atividade (solos permeáveis protegidos de chuva e insolação direta, barreiras quebra-ventos, refúgios para predadores e polinizadores e bosques vaporizadores para estabilização de temperatura e manutenção de umidade do ar). As máquinas preparadoras do solo geram superfícies impermeabilizadas entre 5 cm (grades niveladoras) e 20 cm (grades aradoras e arados de disco) de profundidade, sobre as quais normalmente acumulam as partículas de argila que são arrastadas em profundidade pela água infiltrante, formando camadas adensadas. Além da crosta que se forma na superfície (às vezes são três camadas de impedimento para a entrada no solo de água das chuvas e da irrigação). Quando se arranca uma planta de algodão, de soja ou de guaxuma que vegeta nesse solo, verifica-se que a raiz não cresce reta, mas cheia de curvas e entortamentos e, em caso extremo, formando um “L” quando a barreira física é muito intensa. Mais uma barreira para evitar a reposição do lençol freático, e também para que as raízes não se desenvolvam em profundidade. As raízes ficam confinadas entre duas camadas (crosta e 5 cm ou crosta e 15 cm a 20 cm), podendo sofrer encharcamento, falta de oxigênio e calor acima do desejável para a absorção de água e de nutrientes. A matéria orgânica enterrada (não se deve enterrar, deve-se deixar na superfície) e decomposta em condições de anaerobismo, em lugar de CO2, gera gás metano (CH4 ou gás-dos-pântanos ou gás-de-peido, inflamável; gás de efeito estufa 25 vezes mais potente em reter calorias que o CO2). O metano e outras substâncias orgânicas geradas tornam-se prejudiciais para o desenvolvimento normal da planta. A planta começa a apresentar problemas metabólicos e nutricionais, com acúmulo de nitrato, aminoácidos solúveis e açúcares redutores. Suas folhas e brotos novos tornam-se um meio de cultivo excelente (prato cheio de um “sopão” nutritivo) para nutrir indivíduos herbívoros do ecossistema, potenciais patógenos e parasitas que, estando bem nutridos, aumentam sua taxa de crescimento e de desenvolvimento, sua prolificidade, e reduzem sua idade de maturidade sexual, gerando um surto de ataque de pragas ou doenças por vezes com danos econômicos: na realidade, constitui um simples sinal ecológico de que a planta atacada não está encontrando condições adequadas para subsistir e expressar seu potencial genético de produção e defesa, sendo agravado pelo fato de não haver inimigos naturais (predadores) em quantidades suficientes para seu controle. Do ponto de vista ecológico, a planta atacada precisava ser decomposta ou reciclada para dar lugar a outros indivíduos mais adaptados ao local. Inicia-se o período de intoxicações e mortes, inclusive dos seres humanos, no ambiente agrícola, e a poluição do solo, da água, do ar e dos alimentos. Bem como a geração de embalagens de produtos químicos. Os eventos crescentes de ocorrências danosas de populações parasitas (pragas) e patógenas (doenças) sinalizam graves distúrbios na infraestrutura ambiental (e na consequente redução de serviços ecossistêmicos essenciais) e na falta de adequação da espécie plantada a esse ambiente que garantiria, assim, produção agrícola mais eficiente, sustentável e competitiva, tendo como premissa o uso racional de insumos, e que poderia resultar em menor perigo de contaminação ambiental. A biodiversidade seria uma ferramenta-chave para contornar o problema.

Com uso mais intenso de adubos minerais, confinados entre duas camadas impermeáveis na superfície do solo quente e ressecado, aumenta-se a salinidade e reduz-se o volume do sistema radicular, o qual pode se tornar insuficiente para atender à demanda da parte aérea produtiva por água. Irrigação foi a grande solução imediatista. Mas onde está a água superficial? Em muitos lugares o sistema de irrigação não pode mais depender da água superficial, com vazão muito variável, ou com os corpos de água assoreados. Precisa-se buscar água do aquífero, também finito, e com muitas de suas áreas de recarga impermeabilizadas ou que estão sob o uso de agrotóxicos, ou, ainda, que estão ocupadas por construções em áreas urbanas com suas fossas e lixões. A recarga dos aquíferos, através da rocha, dependendo da espessura da rocha e de sua fragmentação, pode levar de 30 a 500 anos. Nas áreas de recarga afloradas, a reposição é imediata, se o solo não estiver impermeabilizado. Em muitos casos a irrigação trouxe resultados surpreendentes: com o encrostamento superficial do solo, a água logo escorria superficialmente, exigindo redução do tempo de rega e aumento de sua frequência de aplicação. E mais – em solo muito adensado, com porcentagem de macroporos muito menor que 10%, a água de irrigação provocava falta de oxigênio para as raízes e murchamento das folhas das culturas. Aumentavam os períodos de anaerobiose (falta de ar) do solo; os adubos nitrogenados incorporados ao solo, se fossem verdes (adubos verdes, leguminosas), orgânicos (dejetos animais, compostos) ou minerais (adubos químicos), sofriam denitrificação, com geração de óxido nitroso (N2O), gás de efeito estufa 250 vezes mais potente para refletir de volta a radiação calorífica, infravermelha ou de ondas longas do que o CO2. Por um lado, a irrigação realizada em solo protegido por restos vegetais, de natureza mais permeável, pode promover a lixiviação também de nitrato, quando a densidade de plantas e raízes na área for pequena e superficial para recuperar esse nutriente (a biodiversidade contorna o problema). Mas, por outro lado, a proteção do solo com restos vegetais permite reduzir a necessidade de irrigação e de energia gasta para acionar as bombas em até metade.

Notícias recentes informam algo que já se esperava há tempos, por questão de lógica. Com a ampliação das atividades agrícolas, sem respeitar a manutenção de uma infraestrutura ambiental e dos serviços ambientais essenciais, derrubando toda a vegetação permanente arbórea em vastas áreas, impermeabilizando o solo, sem permitir a reposição da água do lençol freático – fonte de água das nascentes –, as nascentes de grandes rios nacionais que dependem da área de captação do Cerrado começam a reduzir sua vazão, quase secando. Muitos cursos d’água na realidade já foram assoreados e mortos pelo Brasil afora: Nordeste, Sudeste e agora Centro-Oeste, com o caso mais difundido do Pantanal. Embora as chuvas anuais continuem sendo as mesmas, a água residente vem diminuindo assustadoramente. A água residente, que a natureza procura manter com todos os seus esforços, pois dela depende a produção eficiente de biomassa vegetal (também das lavouras e das forragens para as criações), constitui elo primário da cadeia alimentar da qual o ser humano faz parte e depende direta ou indiretamente. Da água depende a vida; dela depende a produtividade pastoril, florestal e agrícola, com preços competitivos no mercado; depende também a qualidade do clima local (mesoclima). Da água depende, ainda, a manutenção dos remanescentes de ecossistemas naturais destinados ao ecoturismo. Dela depende o sucesso do comércio. Dela depende o sucesso do sistema econômico. Espera-se que essa euforia do agronegócio com práticas de manejo inconsequentes, que não respeitam as leis da natureza (muito mais rigorosas que as leis ambientais criadas pelo homem), não seja o prenúncio da grande catástrofe. Sem águas superficiais e nem subterrâneas, sem produção agrícola e sem ecoturismo, o Brasil teria o que para exportar? Na Austrália, onde os solos agricultáveis estão sofrendo salinização, existe incentivo à revegetação de áreas e reinstalação da fauna silvestre, como também incentivo ao ecoturismo, mais lucrativo que a produção de commodities agrícolas sem valor agregado para fins de exportação, ou geração de divisas, sem qualidade de vida para as comunidades e a nação. O Estado do Rio Grande do Sul é um exemplo de manejo agrícola a ser repensado. É um dos três estados sulistas que possui melhor distribuição de chuvas no território brasileiro. Mas mesmo assim, os eventos de enchentes e de seca grave vêm aumentando em frequência e intensidade. Por que, se o regime de chuvas é o melhor do País? O mesmo vem ocorrendo também no Estado de Santa Catarina.

Educação ambiental para a sustentabilidade do ambiente agrícola

A educação ambiental, termo surgido nos anos 1970, visava a sensibilizar a população humana sobre a necessidade de se proteger o “meio ambiente” para garantir um desenvolvimento sustentável para a geração atual e as futuras. Ao se analisar o que essa terminologia realmente significa, verificou-se que, embora “meio” seja sinônimo de ambiente, os primeiros ativistas ambientais eram os biólogos e ecólogos, defendendo os ambientes naturais clímax, os ecossistemas naturais, a biodiversidade para a qual se dava algum valor econômico. Posteriormente, os engenheiros sanitaristas levantaram as vozes em alerta para os problemas da produção excessiva de resíduos sólidos, líquidos (esgotos) e gasosos nos ambientes urbanizados, sugerindo o procedimento 3R (Reduzir, Reutilizar e Reciclar) para os lixos sólidos, e o tratamento de esgotos domésticos e industriais, bem como o controle das fumaças e gases que afetavam o sistema respiratório da população e os gases que originavam as chuvas ácidas: a poluição de água, ar, solo e alimentos. Chuvas ácidas estas que, matando a cobertura vegetal de encostas, como as de Cubatão, podem resultar em deslizamentos de encostas. Mas considerando que no Brasil não amazônico restam em torno de 5% de remanescentes ambientes naturais clímax dos ecossistemas originais, e que, com os ambientes urbanizados, não fechavam 30% do território, sobrando mais de 70% de ambientes agrícolas, 60% dos quais são pastagens exclusivas, a maior parte manejada de forma extensiva, cobrindo uma área de 190 milhões de hectares (contra 11 milhões na Índia, com quase o mesmo rebanho bovino, mas que possui 162 milhões de hectares em lavouras, contra 70 milhões no Brasil), 70% das quais apresentando algum grau de degradação e abandono, de modo a continuar exercendo pressão para a incorporação de novas áreas de ambientes naturais clímax, ou florestas. Verificou-se que nesse ambiente agrícola os engenheiros-agrônomos já praticavam a educação ambiental nos idos dos anos 1950, nas grandes campanhas de conservação de solo e de água (atualmente deve ser incluída a conservação de árvores). Práticas vegetativas e mecânicas, procurando reduzir ao máximo as perdas de águas pluviais, alimentando o lençol freático, de modo que a área se constituísse em produtora de água de nascentes (água residente), e não de enchentes. Com direito a quebra-ventos, refúgio para insetos polinizadores, predadores de pragas e doenças, bosques umidificadores, e sombras para os animais. O programa de bacias hidrográficas visava a procedimentos de conservação de água, solo e árvores de forma mais planejada e integrada, lamentavelmente muito bem executado apenas no Estado do Paraná.

Ao visitar um estabelecimento agrícola localizado em uma bacia hidrográfica, verifica-se que ocorre a necessidade de manejo não somente do “meio” ambiente, mas de três ambientes integrados pela rede de drenagem e pelos corpos d’água:

1) O ambiente natural clímax, representado pelas reservas legais, as matas ciliares, e outras áreas de proteção permanente, e possivelmente até um ambiente natural primário (local de afloramento de rochas). O ambiente natural primário, rochoso, e que deveria ser considerado como referência para as características ambientais que não desejamos, faz lembrar o que realmente significa desenvolvimento, e qual seria o resultado de atividades caracterizadas por regressão ecológica (troca de características do ambiente natural clímax para o ambiente natural primário), como a impermeabilização, o adensamento ou a compactação de solos, tornando-os duros como pedra, ou permitindo sua decapitação, o que resulta no afloramento da rocha matriz (como o “crescimento” de pedras, em lavouras estabelecidas em locais de grande declividade).

2) O ambiente urbanizado, caracterizado pela sede da propriedade, as estradas asfaltadas, a colônia, a agroindústria, os confinamentos, as salas de ordenha, as oficinas, a serraria e outras instalações, com produção de lixo e esgotos, e ocorrência de grandes superfícies irradiadoras de calor.

3) O ambiente agrícola, gerador de renda, com as lavouras, reflorestamentos e pastagens, e com uso de insumos, como adubos, água, agrotóxicos, quimioterápicos, e produção de lixo veterinário, descarte de embalagens de agrotóxicos, produção de gases de efeito estufa (CO2, CH4, N2O) nas queimadas, tombamentos (aração) de solo, calagens, criação de ruminantes (metano ruminal), enterrio de material orgânico e de adubos nitrogenados, em solos com drenagem deficiente, nos períodos de chuva ou sob irrigação.

Com respeito ao termo desenvolvimento sustentável, verifica-se que o desenvolvimento realizado atualmente em grande escala representa genericamente uma clara regressão ecológica. E por uma questão muito simples: ainda não foi definida a proporção dos componentes econômico, social e ambiental que devem resultar em ações sustentáveis. Qual deveria ser essa proporção? Um terço para cada componente? Atualmente vivencia-se a predominância do aspecto econômico (99,9%) às custas do componente social e do ambiental. Conservação ou recuperação ambiental custa, e reduziria os ganhos fáceis e a capacidade competitiva em curto prazo, quando comparado com a produção depredadora de ambiente e do trabalho humano. Atividades agrícolas extrativistas predadoras se enquadram melhor em uma demanda por lucro fácil e rápido. Mas e a sustentabilidade? Essa visão realmente parece ser troglodita ou fundamentalista, e por isso não é aceitável para muitos técnicos especializados em produção agrícola. Porém, todo industrial sabe que necessita parar sua indústria para atividades de manutenção. E de manutenção também de seu galpão, que protege e condiciona o ambiente que envolve as máquinas sofisticadas e robotizadas, que geram a renda. Não é o galpão que gera a renda. Mas ele protege os equipamentos, e seus operadores, que geram a renda com eficiência. O galpão constitui uma infraestrutura importante para o bom funcionamento dos equipamentos de produção e dos especialistas que os operam, contra calor, poeira, chuvas intensas, baixa umidade relativa do ar, etc. Assim a infraestrutura ambiental é o alicerce para a produtividade agrícola ótima e duradoura, e necessita ser conservada ou recuperada. Estudos realizados no projeto Paraná-Rural, dos anos 1990, mostraram que as regiões socioeconômicas superiores coincidiam com ambientes mais conservados e com maior potencial produtivo, além de população mais educada, capacitada, que entende o que deve ser feito. Assim, se considerarmos duas opções ambientais, o centro do Saara ou da mata amazônica, qual se escolheria para passar as férias junto com elevada soma em dinheiro durante 30 dias? Certamente em nenhum dos casos o dinheiro serviria para alguma coisa. Assim, surge um novo enfoque para o termo sustentabilidade: o de ações que visam à qualidade de vida da população, potencialmente consumidora, alicerçada em um ambiente com elevada qualidade ou disponibilidade de infraestrutura ambiental garantida e com serviços ambientais essenciais funcionando, resultando na interação de ambos, com qualidade, automaticamente num aspecto econômico altamente favorável. Ou seja, em qual dos ambientes o resultado econômico deverá ser elevado: no ambiente natural primário ou no que foi degradado para tal, ou num ambiente natural clímax? Assim, sugere-se que o componente ambiental seja contemplado com prioridade de 50–60%, o social (parte do ambiental) com 30–40%, e o econômico com 10%, para que a sustentabilidade das atividades agrícolas seja realmente garantida, assim como a das comunidades que dela vivem. Para curiosidade, a preocupação com a sustentabilidade surgiu primeiramente na área de silvicultura na região da Saxônia (Alemanha) em 1442. O termo foi cunhado e impresso pela primeira vez em 1660 na Alemanha e independentemente em 1666 no Japão, também um país que havia devastado suas florestas, talvez de forma mais racional – pois visava a algum uso da madeira – do que o que está ocorrendo no Brasil na atualidade. Aqui se devasta simplesmente para valorizar a terra, e a madeira de lei vira gás de efeito estufa, tornando nosso país o quarto maior poluidor do mundo. O corte de florestas foi muito radical para atender à demanda por madeira das minas de sal-gema (no Japão a grande demandante foi a construção civil) e começou a faltar madeira para outras atividades. E lá uma muda de árvore só dá corte com 120 anos (duas gerações). O que se faz nesse espaço de tempo? Sem madeira, sem renda, sem trabalho, e nem qualidade ambiental, porque áreas desprovidas de florestas, mesmo em clima temperado, sofriam com processos intensos de erosão e de enchentes, com impactos sobre a qualidade de vida. Então desenvolveram protocolos de produção de madeira para que houvesse renda anual, trabalho anual e conservação dos recursos naturais e qualidade de vida, para a geração atual e futura. Isso significa sustentabilidade no verdadeiro sentido. E considera um espaço de tempo de no mínimo 120 anos.

Deve-se deixar claro que existem normas (fundamentos ecológicos) a serem seguidas, como aquelas que a natureza usa para desenvolver um ambiente produtivo e cheio de vida, e que a legislação ambiental procura resguardar de certa forma, e que exigem um esforço conjunto e integrado de todos, e em escala nacional, para garantir uma matriz ambiental (efeito de entorno) com qualidade adequada para a vida e a produção. De todos os sete elementos da natureza: energia, água, ar, solo, flora, fauna e homem. Cada qual realizando sua função. Sem falhar, para não prejudicar os outros e o equilíbrio final do conjunto, o que significaria prejudicar a si mesmo, já que, queira ou não, o homem faz parte do conjunto. E, o mais importante, cada ser humano deveria ser guardião da integridade da infraestrutura ambiental e dos serviços ambientais essenciais, para que seus esforços possam render muitos frutos, e para que nossos descendentes tenham condições de vida e de trabalho como nós tivemos.

Com base nessas premissas, vislumbra-se claramente o que a educação ambiental deve priorizar para o desenvolvimento rural, quanto a técnicas agrícolas sugeridas ou difundidas. O leitor já deve ter vislumbrado as soluções, estão evidentes. Esse mesmo tema poderá ser transmitido para a população urbana, para que ela seja sensibilizada de que o desenvolvimento de um ambiente rural saudável é garantia para a sustentabilidade do ambiente urbano adjacente, para que não lhe falte alimentos, água e energia. Verificou-se que a escala de manejo da propriedade rural, com seus ambientes naturais, urbanizado e agrícola, pode ser considerada semelhante ao de uma residência urbana (ambiente urbano) com quintal, contendo pomar ou árvores (ambiente natural clímax) e horta (ambiente agrícola-lavoura), e jardim, com gramado (ambiente agrícola-pastagem). A produção de lixos e esgotos, a necessidade de controle de parasitas e enfermidades e o uso de venenos (das plantas, dos animais, ou para combater baratas, pernilongos e moscas; em lugar de se usar o chinelo ou o mata-moscas, ocasião em que se faria exercício físico e ajudaria a manter o corpo em forma), a emissão de gases e fumaça pela queimada de folhas secas (ou churrascadas), a impermeabilização do solo (por cimentado, asfaltamento ou pisoteio da terra), o aquecimento do ar quando se reduz a área verde e se amplia a área cimentada, o chão batido ou as paredes refletoras de calor, a redução da umidade relativa do ar (reduz com o aumento da temperatura, e mais ainda se não houver plantas que ao transpirar umidificam o ar), a necessidade de uso de condicionador de ar, com gastos de energia, e gastos de água para baixar o pó e a fuligem visíveis no cimentado, o escoamento de água das chuvas para a rua por causa da impermeabilização do solo (chão batido ou cimentado), provocando enchentes na baixada, e como essa água que escorre não vai repor a água do lençol freático e vai faltar na seca, agravando-a, e outros. A eliminação das áreas verdes aumenta o calor e reduz a umidade relativa do ar. A infraestrutura ambiental para qualidade de vida seria a mesma, facilitando a argumentação de conscientização para um manejo ambiental de forma correta, utilizando elementos de referência domésticos.

Como levar essas práticas ambientais para os agricultores e os técnicos com educação ambiental integrada?

Os agricultores devem ser sensibilizados, estimulados e motivados a se mobilizarem e a se organizarem, de preferência no nível de bacia hidrográfica, no sentido de conhecerem a função de cada elemento natural (compartimentos ambientais), a interdependência entre eles e a necessidade de preservá-los de forma integrada, pois a destruição de um deles colocará em risco os outros, como num mecanismo de relógio, ou como na mecânica de um veículo. E também sobre a importância da participação de cada agricultor e técnico de extensão na recuperação e preservação ambiental, pois o ser humano consciente é quem pode reverter o processo de destruição de todas as espécies, de destruição da criação e da vida, cuja administração foi originalmente confiada a nós.

Mobilizando-os a agirem em suas lavouras, pastagens, reflorestamentos, criações, pomares, hortas, tanques de pesca, enfim, em tudo que fazem no seu dia a dia, tendo em mente o perfeito equilíbrio existente na natureza ou com o mesmo espírito (de parceria, cooperação, ajuda mútua, conservação, preservação, recuperação) encontrado entre a luz e o calor do sol, o ar, a água, o solo, a vegetação e os animais, e principalmente entre eles mesmos e todos os demais segmentos da sociedade. O ambiente é um só, tanto para o presidente da República como para os pedintes de rua. Quando enxergarmos isso e o impacto que essas diferenças sociais causam, diminuiremos essas diferenças e com certeza refaremos o ambiente. Ao plantarmos uma semente de milho, alface, pinhão, jatobá, pínus ou eucalipto, ao criarmos capivara, galinha ou peixe, ao fazermos uma pastagem para gado, búfalo ou cavalo, ao instalarmos e recuperarmos uma área de mineração de granito, ao construirmos uma estrada ou uma barragem, ao edificarmos uma cidade, ao recuperarmos uma área de floresta ciliar degradada, teremos que estar simultaneamente conservando água, purificando o ar, protegendo, conservando e recuperando o solo, garantindo os trânsitos de espécies (fluxos gênicos) vegetais e animais de um lugar a outro (estabelecendo as matas ciliares e os corredores ecológicos entre as reservas legais), fazendo dos seres humanos grandes aliados do ambiente e, dessa forma, de si mesmos. Com esse pensamento, sentimento e ação, estaremos real e efetivamente fazendo educação ambiental integrada e vivendo de modo integrado com um ambiente de qualidade, gerando qualidade de vida.

Os seres humanos devem resgatar em si uma maneira de atuar no ambiente como um todo, comunitário (não individualista), de forma a não quebrar os ciclos naturais. O homem do campo deve passar a ter mais orgulho do que faz, pois sua atividade correta e produtiva permite o bem-estar e sobrevivência de si mesmo, de sua família, da comunidade e das cidades.

Atualmente estamos encurtando o ciclo da água pela destruição dos solos e das matas, estamos sobrecarregando o ciclo do carbono que está acusando uma tendência para a liberação exagerada de carbono (CO2, gás de efeito estufa, gerado nas queimadas de restos de cultura, de pastagens e de florestas, queima de combustíveis, aração do solo, uso de calcário) para a atmosfera, com muito pouca fixação pela fotossíntese, pela produção de plantas e árvores; estamos destruindo os solos (compactando e erodindo), cuja taxa de perda é maior que a taxa de formação (gênese); estamos destruindo os refúgios de insetos polinizadores (vitais para a produção de diversas culturas) e de inimigos naturais de pragas e doenças; estamos alterando o clima local e global, que se torna mais quente e seco; e com tudo isso estamos reduzindo a capacidade de suporte ou de produção dos solos, o que resulta em baixa eficiência dos insumos utilizados. Até mesmo da irrigação. Pelo exposto acima, acredita-se que deu para entender onde está o problema, e o que deve ser feito para evitar todos esses problemas. A solução está na reconstrução e manutenção da infraestrutura ambiental e dos serviços ambientais essenciais, e que inclui a inclusão social.

Em primeiro lugar deve-se repassar e fazer entender os princípios ecológicos que garantem a produção ótima de biomassa vegetal. Conservar água residente (aumentando o ciclo da água), manter solo permeável, protegido por vegetação permanente diversificada (melhorando o ciclo do carbono). Esse é o segredo. Essa diversificação pode reduzir quando se uniformiza a fertilidade do solo por meio do aporte de adubos. E isso pode prejudicar a ocorrência de uma diversidade maior de inimigos naturais e a possibilidade de maior produção de biomassa vegetal por unidade de área.

Assim, todas as práticas mecânicas de conservação de água e solo são recomendáveis. E, veja, antes de se pensar em instalar algum sistema de irrigação, alguns manejos ambientais necessitariam ser realizados para otimizar o resultado dos insumos. Isso porque o processo da irrigação agrícola constitui o maior consumidor de água no mundo, e no Brasil pode chegar a 60% do consumo total.

Com a degradação do solo e do mesoclima, aumenta-se a demanda por água e reduz-se a oferta. Assim, antes de se planejar o estabelecimento de um sistema de irrigação, deveriam ser tomadas diversas práticas agrícolas de manejo ambiental que aumentem o armazenamento e reduzam as perdas de água das chuvas: a) cobertura morta pode reduzir o gasto de água e de energia elétrica em até 50%; b) os quebra-ventos podem reduzir a perda de água por intensificação da evapotranspiração por brisas e ventos em até 70%, ou, em certos casos, o equivalente a 700 mm de chuva c) eliminar barreiras ao desenvolvimento radicular em profundidade – como compactações, toxidez de alumínio, salinidade, falta de cálcio e/ou de boro, insetos, patógenos e efeito de herbicidas – permitirá às raízes encontrar água em maior profundidade e aumentar a proporção de raízes para atender a área foliar transpirante, permitirá à planta passar mais facilmente por veranicos e períodos secos, em solos profundos; d) aumentar material orgânico no solo, melhorando a capacidade de armazenamento; e) impedir o aquecimento do solo de modo que as raízes realizem a extração da água do solo mesmo no ponto de murcha permanente (com água quente a planta não consegue extrair água; utilizando cobertura morta ou restos de cultura ou de invasoras na época seca do ano, ou viva, que pode ser de invasoras ou culturas intercalares, na época das chuvas); f) nutrir as plantas de forma equilibrada aumenta a eficiência de uso de água; g) plantar de forma estratégica faixas vegetadas e/ou bosques hidrotermorreguladores, para ampliar a umidade relativa do ar; h) realizar práticas de conservação de água, com permeabilização do solo e sua proteção, para permitir a infiltração e a reposição do lençol freático. Somente com todas essas práticas planejadas e executadas a irrigação terá sucesso e grande retorno econômico. Você teve alguma experiência que confirma isso? Então, acredite e faça! Realize a recuperação e conservação da propriedade a partir das áreas melhores, mais conservadas. Comece com pequenas áreas para aprender a dominar o processo. Você consegue visualizar, então, que é preciso de camada grossa de restos de cultura para o Sistema Plantio Direto ter sucesso? No mínimo 6 t ha-1 e no máximo de 10 t ha-1 a 12 t ha-1 de matéria seca de alguma gramínea. Que a rotação de culturas é importante? Que a aração e a queimada devem ser reduzidas ao máximo ou evitadas, de preferência? Que precisa plantar árvores, em linha ou em faixas ou em bosques? Que precisa evitar os ventos? Que precisa evitar que a terra esquente?

Saibam que as plantas também se alimentam de minerais, e que, nos sistemas de produção, um dos alimentos mais importantes é o nitrogênio. Portanto, para recuperar áreas degradadas é aconselhável utilizar leguminosas fixadoras de nitrogênio do ar, de preferência arbóreas (inoculadas com rizóbios e micorrizas, e adubadas com um pouco de fósforo e cálcio + magnésio), que se encarregam de fixar o carbono. Sem nitrogênio nenhuma planta fixa carbono (CO2). Seria assim: deve-se pensar num corretor de acidez, um “antiácido” na forma de carbonato (calcário, filler, ostras moídas, cascas de ovo), silicato, óxido (cal virgem), hidróxido (cal apagada). Feito isso, vem o N (nitrogênio; adubos verdes, adubos orgânicos, urina de animais, adubos nitrogenados, fezes de animais, como o salitre do Chile, e outros; seria o “bife”, o “peixe”, a “caça”), o P (fósforo – do fosfato, não o do palito, que deve ser evitado; rocha fosfatada, farinha de ossos, adubos fosfatados, fosfato bicálcico; seria o “feijão”), o K (potássio; cinzas em geral, adubo potássico como cloreto ou sulfato de potássio; seria o “arroz”), o Ca (cálcio; calcário, farinha de ossos, casca de ovos; o “leite”), o Mg (magnésio; calcários dolomíticos; seriam as “folhas verdes”), os sais minerais e as vitaminas (sal, sal mineral, micronutrientes – cobre, zinco, ferro, manganês, cobalto, selênio, iodo, e outros; seriam as “frutas, verduras, nozes e castanhas”), o material orgânico (para dar funcionalidade ao trato digestivo; seriam as “fibras”), e outros.

Com essa lista de premissas pode-se avaliar se atividades como calagem ou uso de boro seriam suficientes; ou se o Sistema Plantio Direto na palha está adequado ou necessita ser complementado pelo componente arbóreo para reduzir a ação de ventos, e para aumentar a umidade relativa do ar; se a integração lavoura-pecuária e o manejo rotacionado intensivo de pastagens da forma como são difundidos são suficientes ou necessitam de ajustes regionais e locais. Ou se há necessidade de se aliar todos esses sistemas num híbrido com o componente arbóreo, gerando sistemas agroflorestais ou silvipastoris.

De forma complementar ao que a legislação ambiental e florestal exige, para conservar as áreas de preservação permanente, verifica-se, pelo exposto anteriormente, que deveria haver um estabelecimento estratégico complementar de espécies arbóreas, para resultar em serviços ambientais de umidificação do ar, de redução de temperatura e de maior conservação de água, oferta de sombra, e de refúgio de polinizadores e de inimigos naturais de parasitas e patógenos, a fim de beneficiar as lavouras e as criações, e aumentar a eficiência dos insumos externos utilizados. E devemos ressaltar a maior eficiência de um dos importantes insumos nesse contexto todo: o ser humano. E do vínculo que existe entre os elementos naturais, que fazem dessa parceria a mola mestra para a manutenção da existência da vida, em suas mais diferentes formas e belezas, no planeta. O ser humano deveria repensar sua posição e participação nessa parceria. Se este estiver integrado ao ambiente, entender as normas e os processos que regem a natureza e a importância da mesma, perceberá os resultados em produtividade do sistema de produção ao longo de um ano, em qualidade da produção, ao ver que seus esforços geram resultados concretos (renda), notará que sua eficiência e sua satisfação serão triplicadas. A tecnologia, sem considerar as normas da natureza, leva ao fracasso, resulta em famílias de agricultores que passam fome porque não conseguiram ganhar dinheiro para comprar comida. Quando as normas estabelecidas pela própria natureza são respeitadas, a resposta se dá naturalmente (a produção de plantas e animais ocorre em solo permeável e arejado, rico em material orgânico originado de uma cobertura vegetal diversificada, e com o lençol freático abastecido com água das chuvas), e o uso da tecnologia de forma organizada, racional e controlada em geral trará grandes resultados, em especial quando se necessita compensar pouca terra por maiores produtividades.

Além dos conhecimentos ecológicos, o agricultor deve se capacitar em contabilidade, controlando entradas e gastos, controlando os índices técnicos, ou seja, saber quanto realmente produziu por área, quanto gastou de materiais e horas de máquina, e quanto tempo trabalhou, não aproximadamente. Deve saber descartar coisas e atividades que não tragam resultados positivos. Assim, deve descartar animais que não estão produzindo por aqueles que produzem e respondem em produção pelo melhor trato; deve desfazer-se dos entulhos e ferros-velhos, e com isso financiar, entre outras coisas, análises de solo para poder controlar melhor a necessidade de corretivo e de adubos, mesmo os orgânicos. O produtor deve, ainda, associar-se com outros companheiros para realizar atividades em mutirão, compras e vendas em conjunto. Devem procurar junto às associações de classe e prefeituras por um local em que possam vender seus produtos diretamente aos consumidores, e com isso fortalecer a infraestrutura municipal de produção de alimentos e de água. De água? Sim, solos permeáveis, que permitem a reposição e a recarga de água dos lençóis freáticos que vão alimentar as nascentes e os poços, são considerados atividades de produção de água. Quando a água escoa superficialmente porque o solo estava impermeabilizado, mesmo que somente por uma fina crosta de terra, provocando enchentes, essa água não vai atender, não vai estar ali, armazenada, na época da seca. Solo impermeabilizado só traz prejuízos.

Na Embrapa Pecuária Sudeste (outras Unidades da Embrapa têm seus métodos de sucesso específicos que podem encaixar e viabilizar seus projetos), existe um projeto de inclusão social de produtores familiares com 1 ha a 50 ha de terras, promovendo sistemas intensivos de produção de leite, utilizando pastagens de forrageiras tropicais. Esses produtores, ao serem capacitados administrativa e tecnicamente e se associarem e receberem orientação do extensionista, se veem que seu trabalho agora mais organizado e orientado traz retornos econômicos, ficam exultantes, atraindo até a volta dos filhos, que foram à cidade procurar seu futuro longe do “paraíso de urubus”, longe das propriedades em que os homens e animais mais morrem que produzem, as produções mais empobrecem que enriquecem. Pessoas que estavam no umbral da exclusão, que viviam exclusivamente de bicos na cidade, voltam a ser incluídos economicamente, aumentando sua autoestima como vencedores e como modelos de sistemas de produção eficientes e ambientalmente benéficos. Os pilares desse sucesso são: capacitação do agricultor para atender às normas da natureza e fazer seu caixa (entradas e saídas), fazer anotação de seus índices agronômicos e zootécnicos, fazendo capital inicial com ação de 5S (seleção/utilização, organização, limpeza, saúde, autodisciplina) em sua propriedade, em seus pertences, eliminando animais improdutivos, entulhos e ferros-velhos, melhorando sua capacitação técnica, com sensibilização em visitas de campo, e vontade de trabalhar. Muita vontade de trabalhar, muita vontade de vencer, muita confiança em si, na família, no extensionista e na natureza. Ao melhorar o solo, melhora também a conservação da água, refazendo matas ciliares e plantando bosques de sombra e de vaporização de água, quebra-ventos, preservando a fauna, etc. Um fator importante para obter sucesso na questão ambiental é observar a natureza, aprender com ela, aprender a como restabelecer a infraestrutura ambiental e os serviços ambientais essenciais. Por exemplo: a natureza recicla e reutiliza tudo o que produz, e não acumula lixo. Restabelecer a infraestrutura ambiental para o ambiente produzir, assim como a natureza nos ensina, quando recupera áreas degradadas, improdutivas. Com que ferramentas? Puxem da memória, ou observem melhor a natureza. E boa sorte! Existem pessoas que podem ajudá-los nesse intento, nos órgãos de pesquisa como a Embrapa, nos órgãos de pesquisa estaduais, nos serviços de extensão, nas propriedades rurais que já realizaram as pazes com a natureza e que se tornaram guardiãs de todos os ambientes integrados.

Considerações finais

Jamais se deve desistir de promover mudanças no plano socioeconômico, político e ambiental que possam melhorar a qualidade de vida no planeta, e, consequentemente, a sua.

Deve-se investir na educação ambiental, pois educar ambientalmente é mover o ser humano a reciclar idéias e conceitos, adotando novos valores ou resgatando alguns já esquecidos, e assumir uma postura respeitosa, participativa e ambientalmente correta perante a vida.

Literatura recomendada

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CAPÍTULO 13

REDUÇÃO DE IMPACTOS AMBIENTAIS CAUSADOS PELA DISPOSIÇÃO INADEQUADA DE RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS (RSU) A PARTIR DE UMA PROPOSTA DE ATIVIDADE DE EDUCAÇÃO AMBIENTAL

Arlete Fantuzzi Gomes

Introdução

Estima-se que a população mundial, que atualmente conta com mais de 6 bilhões de habitantes, esteja produzindo, em média, cerca de 0,5 a 1,0 kg de resíduos sólidos urbanos (RSU)/lixo domiciliar por dia; tal fato constitui-se num problema crescente a ser enfrentado pelas cidades (MOTA, 1997). Esse cenário exige um desafio a ser enfrentado pelos municípios, para assegurar a sustentabilidade e a melhoria da qualidade de vida da população.

No Brasil, o problema é polêmico e complexo, pois a maioria dos mais de 5 mil municípios existentes não possui um sistema adequado de disposição de resíduos sólidos urbanos; de fato, existem apenas poucos aterros controlados, sendo a maioria lixões a céu aberto, onde tais resíduos são jogados em qualquer lugar, inclusive dentro e nas proximidades dos cursos d’água (VALENTE; GROSSI, 1999).

Nos últimos 20 anos, o Brasil mudou muito seu tipo de lixo. O lixo atual é diferente em quantidade, em qualidade, em volume e em composição. Naturalmente, a industrialização traz consigo materiais a serem descartados; assim, o aumento do consumo cada vez mais atrelado ao crescimento populacional, gera também o lixo a ser descartado (GRIPPI, 2001).

Com a disposição inadequada do lixo, problemas como doenças, vetores de doenças, poluição do solo e dos mananciais, poluição do ar, odor desagradável e graves problemas sociais são gerados dentre muitos outros (BIANCHINI, 1998).

Nesse contexto, a Educação Ambiental pode contribuir muito para minimizar os problemas gerados pela disposição inadequada desses resíduos. O esclarecimento dos cidadãos sobre a complexidade do problema é importante para que venham a se tornar aliados no processo de transformação das cidades em cenários sustentáveis.

Atualmente, a questão sobre os resíduos sólidos domiciliares deve ser pensada sob todas as óticas, mas, levando-se em consideração a interrelação existente entre elas. A cadeia do gerenciamento dos resíduos sólidos domiciliares só deve ser vista dessa forma se, durante seu planejamento, as diversas variáveis que o compõem forem pensadas, pesadas e analisadas, não se esquecendo de que esse espaço se move, se organiza e se reorganiza sob a dinâmica das novas necessidades mercadológicas que surgem a cada momento (SANTOS, 2004).

O presente trabalho tem como objetivo geral propor a redução de impactos ambientais negativos a partir de ações de mudança de comportamento dos alunos da rede pública de Jaguariúna, SP, tendo como instrumento os fundamentos básicos de Educação Ambiental. Tem como objetivos específicos:

• Sensibilizar o aluno em relação à questão da disposição/destinação final dos resíduos sólidos urbanos que, normalmente, são mal equacionado.

• Estimular o aluno a analisar e refletir sobre a disposição final e suas implicações nos contextos ambiental, social, cultural e econômico.

• Propor alternativas educacionais para redução na geração de resíduos sólidos urbanos.

Resíduos sólidos urbanos (RSU)/lixo

Considerações gerais

A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) (2004) conceitua os resíduos sólidos urbanos (RSU), comumente denominados de lixo, como sendo restos ou resíduos das atividades humanas, considerados inúteis, indesejáveis ou descartáveis por seus geradores. Normalmente, esses resíduos apresentam-se sob estado sólido, semissólido ou semilíquido (com conteúdo líquido insuficiente para que possa fluir livremente).

Lelis (1998) observa que o conceito proposto com relação à inutilidade é relativo: objetos e materiais, que são descartados por determinadas pessoas, podem ser reaproveitados por outras. Do mesmo modo, certos resíduos, que em pequenas quantidades não apresentam valor, quando ocorrem em volume considerável, podem passar a ter significado econômico.

Atualmente, em decorrência de fatores como a necessidade de conscientização em relação à questão ambiental, a promulgação de leis ambientais mais severas e a necessidade de economizar energia e água, principalmente, além de outros recursos, a definição do que vem a ser lixo tem sido repensada pela sociedade. Assim, Pereira Neto (1996) definiu lixo urbano como sendo uma massa heterogênea de resíduos sólidos das diversas atividades humanas, os quais podem ser reciclados e parcialmente utilizados, gerando, entre outros benefícios, proteção à saúde pública e economia de energia e de recursos naturais.

Geração de resíduos sólidos urbanos (RSU)/lixo no Brasil

No Brasil, a geração de resíduos sólidos urbanos (RSU)/lixo é expressiva. Segundo o IBGE (2002), a quantidade diária coletada está na ordem de 228.413 t. Ao se comparar essa quantidade com dados obtidos em levantamentos anteriores, percebe-se que a quantidade de lixo gerada vem aumentando progressivamente.

Entre outros fatores, isso pode ser associado ao aumento do grau de industrialização, à alteração qualitativa da composição dos resíduos sólidos urbanos (RSU)/lixo – com a incorporação de novos produtos, a intensificação na produção de materiais descartáveis e a falta de uma política específica para o setor – a qual vise estimular a minimização na geração (por meio de campanhas educativas), o reaproveitamento e a reciclagem de resíduos.

Fatores que afetam a geração de resíduos

Em determinada localidade, há diversos fatores que afetam a geração de lixo, tanto em nível quantitativo quanto qualitativo. Os principais fatores são:

• Número de habitantes (população).

• Características socioeconômicas (poder aquisitivo).

• Grau de urbanização e de industrialização.

• Hábitos e costumes da população.

• Nível educacional.

• Período econômico.

• Existência de programas institucionais que estimulem a minimização e a reutilização.

• Tipo de coleta (comum, seletiva, diferenciada, PEV, etc.).

Nota: deve-se considerar, também, a influência de fatores como clima e a sazonalidade na geração de resíduos.

Impactos ambientais causados por resíduos sólidos urbanos (RSU)

A resolução 001/86, do Conselho Nacional do Meio Ambiente (atribuições que lhe confere o artigo 48 do Decreto nº 88.351, de 1º de junho de 1983, em seu artigo 1º define impacto ambiental da seguinte maneira:

[...] considera-se impacto ambiental qualquer alteração das propriedades físicas, químicas e biológicas do meio ambiente, causada por qualquer forma de matéria ou energia resultante das atividades humanas que, direta ou indiretamente, afetam: I – a saúde, a segurança e o bem estar da população; II – as atividades sociais e econômicas; III – a biota; IV – as condições estéticas e sanitárias do meio ambiente; V – a qualidade dos recursos naturais. (CONAMA, 1986)

Tendo em vista essa definição de impacto ambiental e as diversas alterações que potencialmente o resíduo/lixo pode acarretar nas diferentes propriedades do ambiente, constatamos em Berrios (1986, 1997) que,

[...] o manejo ideal dos resíduos no Brasil ainda está longe de ser alcançado.
(BERRIOS, 1986, p. 121)

[...] e que a imensa maioria dos municípios coloca os resíduos em locais a céu aberto, desrespeitando as normas de proteção ambiental... lançam diretamente o lixo em rios, mangues, lagos ou oceano por considerar estas áreas de baixo valor comercial ou sem utilidade prática ... métodos que ... são os mais agressivos em termos (sic) ambientais. (BERRIOS, 1986, p. 121)

Soluções técnicas para o aproveitamento dos resíduos sólidos urbanos (RSU)/lixo

Como já foi mencionado, o aumento da produção de resíduos/lixo tem sido fator de preocupação de pesquisadores e de alguns governos, em diversas partes do mundo.

A bibliografia consultada aponta que, no Brasil, desde o final da década de 1970, por influência dos movimentos ecológicos europeus, a questão da disposição final e do tratamento do resíduo/lixo passou a ser também preocupação de ecologistas brasileiros, visando tanto a requalificação do espaço urbano quanto a preservação dos recursos naturais nas áreas não urbanas.

Sem desconsiderar as motivações que favorecem o modelo de produção e consumo, os critérios para descarte de objetos, sob a forma de resíduo/lixo, estabeleceram-se à medida que a carga potencial poluidora, representada pela destinação do resíduo/lixo sobre o solo, não era conhecida oficialmente.

Talvez isso explique o fato de os depósitos de resíduo/lixo, do tipo lixão, aterros controlados ou sanitários, ao longo do tempo, em muitas cidades, terem ocupado porções de terra de grande beleza cênica, fertilidade e riqueza biológica, sem que essas circunstâncias fossem percebidas e consideradas.

Observa-se que, nem mesmo o argumento empregado por D’Almeida e Vilhena (2000), de que pequenas melhorias, consistentemente mantidas por vários anos seguidos, são os mais prováveis de conduzir ao sucesso que tentativas de obtê-lo em um único grande salto tecnológico tenha sensibilizado os administradores municipais para a problemática ora discutida. Para os autores, a melhor maneira de se gerenciar esse setor, com a finalidade de conciliar os aspectos sanitários e econômicos, é promover uma combinação e articulação das técnicas disponíveis, de acordo com as situações locais.

Em contrapartida, também é possível considerar que a falta de inserção da dimensão ambiental nas políticas do Setor Público ou sua concepção enviesada seja o motivo determinante do motivo que levam os órgãos governamentais a tornarem-se cúmplices na ocorrência de tais fenômenos que, depois de instalados, tornam-se os mais complexos e onerosos aos contribuintes.

Coleta seletiva de resíduos sólidos urbanos (RSU)/lixo

A prática da coleta seletiva não é nova. O que há de novo é relacioná-la com a questão ambiental. Scarlato e Pontin (1992) lembram que:

Há muitas décadas já presenciávamos a prática seletiva de lixo. Indivíduos coletores, de forma primária, por meio de pequenos veículos, muitos deles de tração humana e animal, recolhiam junto ao lixo das residências e de fábricas, objetos de lata, papéis e vidros, sendo os mesmos posteriormente vendidos para empresas voltadas para esse tipo de comércio. (SCARLATO; PONTIN, 1992, p. 57)

Apesar de ser parte integrante do processo de reciclagem, a coleta seletiva de lixo refere-se apenas ao recolhimento do lixo de forma diferenciada.

D’Almeida e Vilhena (2000) definem a coleta seletiva de lixo como “um sistema de recolhimento de materiais recicláveis, como papéis, plásticos, vidros, metais e orgânicos, previamente separados na fonte geradora”. Posteriormente, esses materiais são vendidos às indústrias recicladoras ou aos sucateiros.

Em termos operacionais, antes de se iniciar qualquer projeto público ou privado, que envolva a coleta e a reciclagem de lixo, é importante observar:

• A existência de um esquema de escoamento para os materiais que serão recuperados através da venda ou por meio de doação.

• Acesso à tecnologia e disponibilidade de espaço e mão de obra para efetuar a coleta, separação e reciclagem.

• Divulgação e predisposição da população para participar do programa de reciclagem.

A coleta seletiva pode ser institucionalizada ou informal. No primeiro caso, ela é feita tanto pelo Poder Público, quanto pela iniciativa privada e pode ser feita em sistema de entrega voluntária ou domiciliar (porta a porta).

A entrega voluntária faz-se, habitualmente, em Postos de Entrega Voluntária (PEVs). Os PEVs costumam ser caçambas, contêineres, tambores, cestos, entre outros, confeccionados em diferentes tipos de materiais (metal, plástico, fibra de vidro, lona, etc.), tamanho e capacidade volumétrica, devidamente identificados, para receber materiais previamente selecionados pela população.

Geralmente, os PEVs são instalados em locais públicos (praças, escolas, clubes, supermercados, etc.), onde exista grande afluxo de pessoas com fácil acesso, inclusive para automóveis.

Quanto às cores dos PEVs, aqui no Brasil elas estão regulamentadas. O Conselho Nacional do Meio Ambiente (Conama), órgão ligado ao Ministério do Meio Ambiente (MMA), através da Resolução 275 de 25 de abril de 2001, estabeleceu um código de cores para os diferentes tipos de resíduos para identificação dos recipientes e transportadores usados na coleta seletiva (Tabela 1).

Tabela 1. Conama – Resolução 275 de 25 de abril de 2001 – Código de cores para identificação de coletores e transportadores usados em coleta seletiva.

Azul

Papel/papelão

Vermelho

Plástico

Verde

Vidro

Amarelo

Metal

Preto

Madeira

Laranja

Resíduos Perigosos

Branco

Resíduos ambulatoriais e de serviços de saúde

Roxo

Resíduos radioativos

Marrom

Resíduos orgânicos

Cinza

Resíduo geral não reciclável ou misturado, ou contaminado não passível de separação

Fonte: Brasil (2003).

No caso da coleta seletiva domiciliar (porta a porta), os veículos circulam recolhendo o lixo nas residências como na coleta convencional.

Existem ainda programas de coleta seletiva e reciclagem, financiados por organizações não governamentais, associações de bairros, condomínios fechados, grandes empresas, entre outros. E, em alguns casos, o programa de reciclagem assume mais um efeito de marketing do que realmente a preocupação com a causa ambiental.

O outro tipo de coleta, a informal, tradicionalmente feita por catadores de rua, atualmente tem enfrentado a concorrência de aposentados, donas-de-casa, escolares e tantos mais quantos as intempéries sociais e financeiras, nos últimos tempos, têm produzido neste País.

Tratamento dos resíduos sólidos urbanos (RSU)/lixo

O tratamento dos resíduos sólidos urbanos é a etapa que precede a disposição final e tem por objetivo aproveitar o material que está sendo descartado, reduzir seu volume e/ou torná-lo inerte ao ambiente e a saúde humana.

Contudo, para que o tratamento dos resíduos sólidos urbanos tenha sucesso, é preciso que a coleta, particularmente a seletiva, seja eficaz para facilitar o trabalho de reaproveitamento desse material. Por sua vez, os métodos e tecnologias existentes no tratamento são aplicados conforme as características dos resíduos ou a disponibilidade de recursos de cada gerador.

Na Tabela 2, são expostas as formas de tratamento e disposição final dos resíduos em alguns países cuja característica principal é o elevado desenvolvimento econômico e social.

Tabela 2. Tratamento e disposição final de resíduos sólidos municipais em diversos países (em % do peso total).

País

Aterramento

Incineração

Reciclagem

Compostagem

Produção de lixo (kg/hab./ano)

Grécia

94

1

5

–

296

Itália

90

6

4

–

352

Reino Unido

90

8

2

–

562

Espanha

76

4

10

10

409

Estados Unidos

60

14

23

3

826

Áustria

55

12

16

17

321

Holanda

50

17

33

–

416

Alemanha

47

19

34

–

430

França

44

41

6

9

473

Suécia

36

49

10

5

350

Luxemburgo

20

65

15

–

540

Japão

18

62

16

4

389

Suíça

14

47

39

–

632

Fonte: D’Almeida e Vilhena (2000).

Conforme mostra a Tabela 2, a prática do aterramento predomina na maior parte dos países analisados, embora o tratamento por incineração também seja bastante empregado, principalmente nos países com grandes limitações de espaço territorial.

A Tabela 3 mostra uma relação entre área territorial, população e produção de lixo em três países desenvolvidos, cujas extensões territoriais pequenas – e com alto índice demográfico – constituem fatores limitantes severos para a disposição final dos resíduos sólidos urbanos.

Tabela 3. Relação entre área territorial, população e produção de lixo no Japão, Suíça e Luxemburgo.

País

Área territorial

(km²)

População

(milhões)

Densidade demográfica

(hab/km²)

Renda per capita

(US$)

Geração de lixo

(kg/hab./dia)

Japão

377.750

127.144

336,58

33.550(7)(1)

1,06

Suíça

41.288

7.228

175,06

37.930(3)(1)

1,73

Luxemburgo

2.586

444

171,69

38.830(2)(1)

1,47

(1) Ranking do World Bank em relação a renda per capita de outras economias do mundo.

Fonte: Santos (2004).

Os indicadores da Tabela 3 mostram que, para os três países em questão, o gerenciamento do lixo torna-se crucial, à medida que as elevadas densidades demográficas se refletem em carência de espaço urbano e, por conseguinte, na elevação dos preços dos imóveis. Além disso, pode significar sérias dificuldades, por parte do Poder Público municipal, para se conseguir novas áreas para disposição final do lixo, devido à oposição dos moradores ao local escolhido.

Para as autoridades sanitárias desses países, outro fator preocupante quanto à geração de resíduos domiciliares, está justamente no elevado poder aquisitivo de suas respectivas populações, que se traduz por elevado poder de consumo e por uma elevada produção per capita de lixo. São esses fatores que justificam o amplo uso de incineração, por diversos países, apesar de toda a polêmica que ronda sob essa forma de tratamento do lixo.

Além da incineração, as outras formas de tratamento, comumente aplicadas aos resíduos sólidos urbanos, são a compostagem e a reciclagem. A Tabela 4 mostra as principais vantagens e desvantagens de cada método de tratamento.

Tabela 4. Métodos de tratamento de lixo.

Tratamento

Vantagens

Desvantagens

Térmico

(Incineração)

Redução drástica de massa e volume a ser descartado (redução média de 70% para a massa e 90% para o volume de resíduos

Redução do impacto ambiental

Desintoxicação e esterilização dos resíduos

Apropriado para lixo hospitalar e outros resíduos classificados como perigosos pela ABNT/10004 (1987)

Recuperação de energia: vapor de água e/ou termoeletricidade

Custo elevado (instalação e operação)

Exigência de pessoal qualificado para garantir a qualidade da operação

Presença de materiais nos resíduos que geram compostos tóxicos e corrosivos, exigindo a instalação de sistema de limpeza dos gases

Pode-se tornar fonte de poluição atmosférica

A heterogeneidade dos resíduos pode trazer sérios problemas ao incinerador

Compostagem
(Matéria orgânica)

Redução de cerca de 50% do lixo destinado ao aterro

Aproveitamento agrícola da matéria orgânica e reciclagem de nutrientes

Processo ambientalmente seguro

Eliminação de patógenos

Relativa às outras técnicas, baixa taxa (velocidade) de processamento

Emissão de gases malcheirosos para a atmosfera, principalmente, próximo ao local da usina de compostagem

Reciclagem

Redução do volume de resíduos a serem aterrados

Reaproveitamento de vários materiais

Obrigatoriamente, há uma classificação do lixo, podendo esta se constituir numa fonte de renda

Quando observam apenas o caráter econômico da reciclagem, alguns autores alegam que esta pode causar prejuízos às prefeituras

Fonte: D’almeida e Vilhena (2000).

No Brasil, atenção maior é dada ao tratamento dos resíduos considerados como Classes I e II, pelas normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). Em outros países, como na Alemanha, por exemplo, a partir de 2005, os resíduos não podem mais ser dispostos em aterros sanitários, sem nenhum tipo de tratamento prévio (SANTOS, 2004).

Além das formas de tratamento expostas no quadro anterior, existem outros tipos de técnicas e tecnologias usadas no tratamento dos resíduos sólidos. Alguns exemplos são o uso de microondas para esterilização de resíduos sólidos de saúde (RSS) e o “tratamento mecânico-biológico” aplicado à fração orgânica do lixo.

O funcionamento do sistema de microondas envolve primeiro a trituração dos resíduos, onde ocorre a redução do volume em cerca de 80%, depois a injeção de vapor a altas temperaturas (cerca de 130 ºC) e, por fim, a esterilização por aquecimento por emissões de microondas, cujas temperaturas oscilam entre 95 ºC e 100 ºC, durante 30 minutos.

Existem opiniões concordantes e discordantes quanto ao uso do sistema de microondas para tratar os resíduos infectados. Os que concordam, o comparam com a incineração e apontam como principal vantagem o fato desse sistema não emitir gases na atmosfera, os quais poderão conter altos teores de toxicidade, como as dioxinas e furanos.

Apontam, também, a marcante diferença de temperatura em que os dois sistemas trabalham: enquanto o forno de microondas trabalha com temperaturas na faixa de 95 ºC a 100 ºC, o incinerador requer temperaturas bem mais elevadas, oscilando entre 800 ºC e 1.200 ºC.

As opiniões discordantes ou preocupantes têm foco direcionado aos elementos viróticos resistentes a temperaturas superiores a 100 ºC e lançam dúvidas se estes “não poderão gerar problemas futuros à população”, visto que, depois de tratados com microondas, os resíduos são depositados nos aterros sanitários (D’ALMEIDA; VILHENA, 2000).

O tratamento mecânico-biológico tem por objetivo reduzir massa e volume da matéria orgânica por decomposição preliminar. Inicialmente, os resíduos orgânicos são separados e triturados; em seguida, são colocados em células-reatoras, dotadas de equipamentos de engenharia, onde permanecerão por cerca de 2 anos, ao final dos quais serão encaminhadas ao aterro sanitário.

A exemplo de outras formas de tratamento, essa também gera polêmica. Enquanto na Alemanha esse método é visto como algo simples – existem no país cerca de 40 unidades ao custo de 100 euros a tonelada de material tratado – aqui no Brasil, D’Almeida e Vilhena (2000) consideram que essa alternativa demanda tecnologia de processo relativamente complexa e controle rigoroso em todas as suas fases, necessitando de equipe especializada para sua operação.

Complexo para uns, simples para outros. Nesse caso, talvez a complexidade a que se referem D’almeida e Vilhena (2000) esteja mais relacionada à realidade brasileira, pois falta de recursos e disponibilidade de mão de obra qualificada são situações frequentes no gerenciamento, não apenas dos resíduos, mas da máquina pública, vista no seu todo.

Disposição final dos resíduos sólidos urbanos (RSU)/lixo

A disposição final corresponde à etapa na qual resíduos, tratados ou não, são depositados no lixão, aterro controlado ou aterro sanitário, conforme as definições da Tabela 5.

Tabela 5. Meios de disposição dos resíduos sólidos domiciliares.

Lixão ou vazadouro

Forma inadequada de disposição final de resíduos sólidos municipais que se caracteriza pela simples descarga sobre o solo, sem medidas de proteção ao meio ambiente ou à saúde pública. O mesmo que descarga a céu aberto ou vazadouro

Aterro controlado

Técnica de confinamento, no solo, de resíduos sólidos municipais, usando alguns princípios de engenharia, cobrindo-os com uma camada de material inerte após cada jornada de trabalho. Essa forma de disposição produz poluição, pois geralmente o local não dispõe de impermeabilização de base (comprometendo a qualidade das águas subterrâneas), nem de sistemas de tratamento do percolado ou do biogás gerado

Aterro sanitário

Processo usado para disposição de resíduos urbanos no solo, particularmente o lixo domiciliar, mediante confinamento em camadas cobertas com material inerte, geralmente solo, e fundamentado em critérios de engenharia e de normas operacionais específicas para evitar danos ou riscos à saúde pública e minimizar impactos ambientais

Fonte: D’Almeida e Vilhena (2000).

Uma simples leitura das definições já demonstra que o lixão é uma prática totalmente condenável de se dispor o lixo urbano, uma vez que acaba por se tornar um meio de desenvolvimento de vetores e surgimento de doenças, geração de maus odores e fonte de contaminação e/ou poluição do solo, do ar e das águas superficiais e subterrâneas.

Outro problema bastante agravante – ligado à existência desses depósitos a céu aberto – encontra-se no âmbito social e aponta para a presença de catadores (homens, mulheres, adolescentes e crianças) nos lixões em busca de restos de comida ou qualquer material que possa ser vendido. Isso ocorre, principalmente, em países subdesenvolvidos – e particularmente – no Brasil.

Nesses locais, frequentemente as pessoas estão expostas a acidentes que podem ser provocados por objetos cortantes, movimentação de caminhões e máquinas, combustão de gases inflamáveis, ou, ainda, correrem o sério risco de contrair doenças provocadas por organismos patogênicos, por inalação de gases tóxicos ou por ingestão de alimentos deteriorados.

O aterro controlado apresenta-se como alternativa ao lixão, uma vez que consegue atenuar os riscos à saúde pública e ao meio ambiente. No entanto, não os elimina e, no final das contas, optar por essa alternativa é “jogar uma pá de terra sobre o problema”.

Quanto ao aterro sanitário, quando observadas as técnicas de engenharia necessárias, permite o controle da poluição do solo e das águas superficiais e subterrâneas; da poluição do ar e emanações de gases malcheirosos, além de minimizar o risco de propagação de doenças e atenuar a poluição visual por meio do paisagismo arquitetônico.

Dentre as orientações técnicas exigidas para o funcionamento e operacionalização de um aterro, estão:

• Sistema de impermeabilização da base.

• Sistema de coleta e tratamento de líquidos percolados.

• Sistema de detecção de vazamentos pelo aparato de impermeabilização.

• Sistema de drenagem de gases.

• Poços de monitoramento do aquífero.

• Disponibilidade de solo para cobertura de resíduos (CASTILHO JUNIOR, 2003).

Outros fatores, como os demográficos ou os imobiliários, também são levados em conta na fase de preseleção de uma futura área para disposição final de resíduos. A Tabela 6 mostra alguns desses critérios.

Tabela 6. Critérios para priorização de áreas para instalação de aterro sanitário.

Dados necessários

Classificação de áreas

Adequada

Possível

Não recomendada

Vida útil

Maior que 10 anos

Menor que 10 anos

(A critério do órgão ambiental)

Distância do centro atendido

5 km a 20 km

Menor que 5 km

Maior que 20 km

Zoneamento ambiental

Áreas sem restrições no zoneamento ambiental

Unidades de conservação ambiental e correlatas

Zoneamento urbano

Vetor de crescimento mínimo

Vetor de crescimento mínimo

Vetor de crescimento principal

Densidade populacional

Baixa

Média

Alta

Uso e ocupação do solo

Áreas devolutas ou pouco utilizadas

Ocupação intensa

Valor da terra

Baixo

Médio

Alto

Oposição da população de entidades ambientais e não governamentais

Mínima

Regular

Oposição severa

Declividade do terreno (em percentagem)

3 ≤ declividade ≤ 20

20 ≤ declividade ≤ 30

Declividade < 3

Declividade < 30

Distância dos cursos d’água (córregos, nascentes, etc.)

Maior que 200 m

Menor que 200 m, com aprovação do órgão ambiental responsável

Fonte: D’Almeida e Vilhena (2000) e Santos (2004).

Contudo, os aterros sanitários exigem seriedade e assiduidade da administração pública quanto à observância das técnicas necessárias ao seu correto funcionamento e monitoramento. Caso contrário, esses aterros podem se transformar em verdadeiros vazadouros de lixo e de dinheiro público também, sem, no entanto, resolver os vários problemas já relatados anteriormente.

Para enfrentar problemas desse tipo, a Companhia de Tecnologia e Saneamento Ambiental do Estado (Cetesb), órgão responsável pelo licenciamento e fiscalização dos aterros em todo o território paulista, elabora, anualmente, o Inventário Estadual de Resíduos Sólidos Domiciliares (CETESB, 2005), cujo objetivo é diagnosticar as condições técnicas das instalações finais do lixo domiciliar municipal.

Por meio do Índice de Qualidade de Aterros de Resíduos (IQR) e do Índice de Qualidade de Usinas de Compostagem (ICQ), os locais de deposição de resíduos são avaliados em três aspectos básicos:

• Localização.

• Infraestrutura.

• Condições operacionais.

Conforme suas condições em adequados, posteriormente, são classificados, controlados e inadequados, recebendo uma pontuação de 0 a 10 pontos (Tabela 7), de acordo com o que foi visto, observado e analisado pelos técnicos do órgão (CETESB, 2005).

Tabela 7. Enquadramento das instalações de destinação final de resíduos sólidos domiciliares em função dos valores de IQR e IQC.

IQC/IQR

Enquadramento

0,0 – 6,0

Condições inadequadas

6,1 – 8,0

Condições controladas

8,1 – 10,0

Condições adequadas

Com base nessa metodologia de avaliação, a situação para disposição dos resíduos sólidos domiciliares, em diversos municípios paulistas no período compreendido entre 2001 e 2005, é mostrada na Tabela 8.

Tabela 8. Situação do Estado de São Paulo quanto ao número de municípios e seu enquadramento no IQR.

Condições de enquadramento

2001

2002

2003

2004

2005

Número de municípios

%

Número de municípios

%

Número de municípios

%

Número de municípios

%

Número de municípios

%

Inadequadas

234

36,4

191

29,8

179

27,8

191

29,6

152

23,6

Controladas

156

24,3

158

24,5

196

30,3

201

31,2

180

27,9

Adequadas

253

39,3

295

45,7

270

41,9

253

39,2

313

48,5

Total

643

100

645

100

645

100

645

100

645

100

Fonte: Cetesb (2005).

A diferença em relação ao número total de municípios referentes a 2001 e 2002, vistos na tabela acima, deveu-se ao fato de que, nessas ocasiões, alguns municípios dispunham seus resíduos domiciliares fora do Estado de São Paulo.

Ressalta-se que uma redução da disposição do lixo em condições inadequadas, como visto na Tabela 8, não se deve exclusivamente à tomada de consciência dos prefeitos paulistas sobre os danos causados à saúde e ao meio ambiente pela disposição errada do lixo, mas trata-se, antes de tudo, de mecanismos impostos pela Cetesb, como a exigência de Licenciamento Ambiental (LA) e a assinatura do Termo de Compromisso de Ajustamento de Conduta (TAC), para que as prefeituras se adaptem às normas ambientais vigentes.

O TAC é um documento público assinado entre a Cetesb e as prefeituras. Ele propõe à administração municipal, procedimentos, visando sua regularização ou encerramento com a implantação de uma nova solução definitiva para as usinas de compostagem, aterros e lixões. Trata-se de um Termo de Execução Extrajudicial, cuja força maior reside no fato de que os prazos estabelecidos no documento não podem ultrapassar o mandato do respectivo prefeito que o assinou.

Educação Ambiental

Contextualização da Educação Ambiental

Nas últimas décadas, tem se intensificado as preocupações inerentes à temática ambiental e, concomitantemente, às iniciativas dos diversos setores da sociedade para o desenvolvimento de atividades, projetos e ações similares com o intuito de educar as comunidades e sensibilizá-las sobre as questões ambientais, além de mobilizá-las para a adoção de atitudes benéficas ou positivas que contribuam para o equilíbrio ambiental. A seguir, relata-se, um breve histórico da preocupação do ser humano com as questões ambientais desde o final da década de 60 até os dias atuais.

O livro Primavera Silenciosa, lançado em 1962, pela jornalista Rachel Carson, considerado um clássico na história do movimento ambientalista mundial, alertava para a crescente perda da qualidade de vida produzida pelo uso indiscriminado e excessivo dos produtos químicos e os efeitos dessa utilização sobre os recursos ambientais.

Em 1968, foi promovida, em Roma, uma reunião de cientistas dos países desenvolvidos, para discutir o consumo, as reservas de recursos naturais não renováveis e o crescimento da população mundial até meados do século 21.

As conclusões do Clube de Roma deixam clara a necessidade urgente de se buscar meios para a conservação dos recursos naturais e controlar o crescimento da população, além de se investir numa mudança radical na mentalidade de consumo e procriação. Seus participantes observaram que o homem deve examinar a si próprio, seus objetivos e valores. O ponto essencial da questão não é somente a sobrevivência da espécie humana, mas, ainda mais, sua possibilidade de sobreviver sem cair num estado inútil de existência.

Dessa reunião foi publicado o livro Limites do Crescimento que foi durante muitos anos referência internacional às políticas e projetos a longo termo e também alvo de muitas críticas, principalmente de intelectuais latino-americanos que liam, nas entrelinhas, a indicação de que para se conservar o padrão de consumo dos países industrializados, era necessário controlar o crescimento da população nos países pobres.

O Clube de Roma colocou o problema ambiental em nível planetário e, como consequência, em 1972, a Organizações das Nações Unidas (ONU), promoveu em Estocolmo, Suécia, a Primeira Conferência Mundial de Meio Ambiente Humano.

A conferência de Estocolmo é considerada o marco inicial das discussões sobre Educação Ambiental em nível mundial. Nessa conferência, foi concebido o Plano de Ação Mundial, e em particular, recomenda-se que deveria ser estabelecido um programa internacional de Educação Ambiental como elemento crítico para o combate à crise ambiental do mundo.

Uma resolução importante da Conferência de Estocolmo foi a de que se deve educar o cidadão para a solução dos problemas ambientais. Podemos, então, considerar que aí surge o que se convencionou chamar de Educação Ambiental. A Organização das Nações Unidas para a Educação, Ciência e Cultura (Unesco), órgão da ONU responsável pela divulgação e pela realização dessa nova perspectiva educativa, promove seminários regionais em todos os continentes, procurando estabelecer seus fundamentos filosóficos e pedagógicos.

Em 1975, foi promovida em Belgrado, então Iugoslávia, uma reunião entre especialistas das áreas de Educação, Biologia, Geografia, entre outras, quando foram definidos e publicados os objetivos da Educação Ambiental, no que se convencionou chamar A Carta de Belgrado, a qual preconizou o lançamento de um programa mundial desse segmento educacional.

Em 1977, em Tbilisi, na Geórgia, ex-União das Repúblicas Socialistas Soviéticas (URSS), foi promovida a primeira Conferência Mundial de Educação Ambiental. À época, a então URSS vivia o início da Perestroika e da Glasnost, e temas como desarmamento, acordos de paz entre URSS e Estados Unidos, democracia e liberdade de opinião permeavam as discussões presentes.

Nesse mesmo período, a primeira ministra norueguesa, Gro-Brundtland, patrocinou reuniões em várias cidades do mundo, inclusive em São Paulo, SP, Brasil, para se discutir os problemas ambientais e as soluções encontradas após a Conferência de Estocolmo. As conclusões foram publicadas em vários idiomas.

O livro Nosso Futuro Comum (Our Common Future), também conhecido por Relatório Brundtland, fornece subsídios temáticos para a ECO 92. É a partir desse livro que o conceito de desenvolvimento sustentável torna-se mais conhecido. Aí também se enfatiza a importância da Educação Ambiental na solução dos problemas sociais, ambientais, econômicos e políticos.

Nos 20 anos que separam as conferências mundiais de Estocolmo e a do Rio de Janeiro, houve uma considerável mudança na concepção de meio ambiente. Na primeira, se pensava na relação homem e natureza; e, na segunda, o enfoque é pautado pela ideia de desenvolvimento econômico.

Essa mudança se fará sentir nos discursos, projetos e práticas que se autodefinem como sendo Educação Ambiental, mostrando sua criatividade e ingenuidade, oportunismo e confusão teórica, conceitual e política.

A Conferência das Nações Unidas Sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento, a Eco 92, ocorrida em junho de 1992, no Rio de Janeiro, RJ, outro marco da história ambientalista mundial, lançou os desafios fundamentais para as políticas dos governos e das nações deste milênio.

Durante a Eco 92, como ficou conhecida a Conferência do Rio, foi elaborado o Tratado de Educação Ambiental para Sociedades Sustentáveis e Responsabilidade Global, de caráter não oficial, celebrado por diversas organizações da sociedade civil, as quais reconhecem a Educação Ambiental como um processo dinâmico, em permanente construção.

Esse documento determina que a Educação Ambiental deve propiciar a reflexão, o debate e sua própria modificação; reconhece ainda que essa modalidade de educação para uma sustentabilidade equitativa é um processo de aprendizagem permanente, baseado no respeito a todas as formas de vida.

A Eco 92 estabelece uma proposta de ação para as próximas décadas, denominada Agenda 21. Esse documento procura assegurar o acesso ao ensino básico, conforme recomendações da Conferência de Educação Ambiental (TBILISI, 1977) e da Conferência Mundial sobre Ensino para Todos: Satisfação das Necessidades Básicas de Aprendizagem em Jomtien, Tailândia, 1990.

De acordo com os preceitos da Agenda 21, deve-se promover, com a colaboração apropriada das organizações não governamentais, inclusive as organizações de mulheres e de populações indígenas, todo tipo de programas de educação de adultos para incentivar a educação permanente sobre meio ambiente e desenvolvimento, centrando-se nos problemas locais.

As indústrias devem estimular as escolas técnicas a incluírem o desenvolvimento sustentável em seus programas de ensino e treinamento. Nas universidades, os programas de pós-graduação devem contemplar cursos especialmente concebidos para capacitar os responsáveis pelas decisões que visem o desenvolvimento sustentável.

Em cumprimento às recomendações da Agenda 21 e os preceitos constitucionais, no Brasil, é aprovado o Programa Nacional de Educação Ambiental (Pronea), que prevê ações nos âmbitos de Educação Ambiental formal e informal.

O Ministério da Educação (MEC), o Ministério do Meio Ambiente (BRASIL, 1999) e o Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis (Ibama) desenvolvem diversas ações para consolidar a Educação Ambiental no Brasil. No MEC, são aprovados novos parâmetros curriculares que incluem essa modalidade educacional como tema transversal em todas as disciplinas.

Proposta de Educação Ambiental para redução/minimização de impactos ambientais gerados pelos resíduos sólidos urbanos (RSU)/lixo

Metodologia de aplicação de práticas de Educação Ambiental

Para ser efetiva, uma proposta de Educação Ambiental deve promover simultaneamente, o desenvolvimento de conhecimento, de atitudes e de habilidades necessários à preservação e à melhoria da qualidade ambiental.

Usa-se como laboratório, o metabolismo urbano e seus recursos naturais e físicos, iniciando pela escola, expandindo-se pela circunvizinhança e sucessivamente até a cidade, a região, o país, o continente e o planeta.
A aprendizagem será mais efetiva se a atividade estiver adaptada às situações da vida real da cidade, ou do meio em que vivem aluno e professor.

Reportando a Ferrara, (1999),

Há muitos métodos possíveis para se transmitir Educação Ambiental. O mais adequado é aquele em que cada professor(a) cria o seu e que este vá ao encontro das características de seus alunos. Na metodologia utilizada, residem os aspectos que caracterizam a criatividade do professor diante dos desafios que encontra cotidianamente. (FERRARA, 1999, p. 123)

As aulas expositivas não são muito recomendadas na aplicação da Educação Ambiental, mas podem ser muito importantes quando bem preparadas e quando deixam espaço para questionamentos por parte dos estudantes.

Uma aula expositiva bem ministrada, mesmo considerada tradicional, ainda é muito melhor do que as aulas modernas, em que o professor se fantasia tentando conquistar sua simpatia, impedindo assim que o aluno entre em contato com ideias, conhecimentos, experiência e comportamento de uma geração que não é a sua.

De acordo com Herman, (2002), para se promover Educação Ambiental, podem-se usar os seguintes métodos:

Método passivo – Quando só o professor fala e os alunos ouvem ou assistem passivamente calados, isto é, sem interagir.

Método ativo – Quando há certa participação dos alunos, ou seja, quando estes fazem experiências sobre o tema em questão.

Método descritivo – Quando os alunos aprendem definições e conceitos, descrevendo o que eles observaram. Por exemplo, após uma excursão, eles serão capazes de relatar sobre fatos ocorridos e de descrever lugares visitados.

Método analítico – Quando os alunos complementam sua descrição com dados e informações, e respondem a uma série de questões sobre o tema.

A Educação Ambiental aqui proposta visa a participação do cidadão na solução dos problemas ambientais, com metodologias que permitem ao aluno questionar dados e ideias sobre um determinado tema, propor soluções e apresentá-las.

Nota: esse é um método ativo ou participativo e mais amplo em relação à definição dada acima.

Com o método ativo, o estudante participa das atividades, desenvolve progressivamente seu conhecimento e comportamento em relação ao tema, de acordo com sua idade e capacidade. O método ativo pressupõe que o processo pedagógico seja aberto, democrático e que haja diálogo entre os alunos, entre eles, e os professores e a administração da escola, com a comunidade em que vive e com a sociedade civil em geral.

Normalmente, ele é empregado quando professores de diferentes disciplinas promovem atividades comuns sobre um mesmo tema. Assim, têm-se diferentes interpretações sobre o assunto em pauta e prováveis contribuições específicas de cada disciplina.

“História de vida” é uma metodologia originada da antropologia e que se aplica muito bem em Educação Ambiental. Consiste no levantamento, pelos estudantes, de histórias relacionadas sobre um tema ambiental, vividas por eles mesmos, por familiares, vizinhos, amigos. Este é, também, um método que permite aos alunos empregar a criatividade e expressar as representações de conceitos científicos, e dos problemas ambientais em discussão.

A Pedagogia de Projetos é um método que envolve toda a escola, inclusive os pais de alunos no estudo de um tema específico. Ele permite que cada disciplina desenvolva o tema proposto sob sua ótica. Os pais participam contribuindo com sua experiência e conhecimento sobre o tema. Os alunos se dedicam a explorar particularidades que lhes interessam, num mesmo ano letivo.

A Pedagogia de Projetos é uma metodologia que geralmente sintetiza todas as outras abordadas. Como foi observado, a Educação Ambiental tem estimulado uma nova concepção de se fazer educação, a qual se manifesta nos seus objetivos, conteúdos e metodologias (ver Cronograma de Atividades à pagina 397).

Fundamentos da proposta de Educação Ambiental

A proposta aqui apresentada é fundamentada nos pressupostos definidos nos tratados internacionais como participação, interdisciplinaridade, caráter político e visão holística, cidadania local e planetária, e justiça social.

Tema: resíduos sólidos

Título proposto: Cuidando do Nosso Lixo

Áreas envolvidas: Ciências, Geografia, História, Matemática e
Língua Portuguesa.

Período: 1 ano letivo

Nível de ensino: fundamental

Objetivos gerais

A presente proposta tem por objetivos precípuos reduzir a quantidade de resíduos gerados pelos estudantes, professores e funcionários de uma escola e na comunidade em geral, e ainda dar o devido tratamento aos resíduos gerados por processos de seleção, segregação, reaproveitamento e compostagem, mitigando o impacto destes sobre o ambiente e suavizando o efeito da ação antrópica. Pretende criar, também, uma mentalidade na população escolar, favorável à preservação do patrimônio natural, por meio de atividades educativas e ambientais.

Deseja ainda levantar alternativas econômicas para cidadãos desfavorecidos, a partir de segregação de algumas categorias de resíduos com valor econômico agregado, retornando estes materiais ao processo produtivo, com geração de renda para os envolvidos.

Objetivos específicos

Os objetivos específicos são:

• Determinar a produção total, em massa, dos resíduos sólidos da cidade, classificando e quantificando estes nas categorias definidas pelo Conselho Nacional de Meio Ambiente (Conama), com base na Resolução 275, de 25 de abril de 2001.

• Verificar a destinação final dos resíduos sólidos da cidade, em cada uma das suas diferentes parcelas.

• Analisar essa destinação final dos resíduos sólidos, verificando sua adequação sob o contexto ambiental, social, cultural e econômico.

• Levantar alternativas diferenciadas para os resíduos sólidos do município, as quais criem condições socioambientais melhores, seja para destinação final como descarte, seja para retorno ao processo produtivo, seja para redução da carga total gerada.

• Determinar o valor econômico agregado a cada uma das diferentes categorias de resíduos sólidos produzidos no seu município, calculando o desperdício total em pecúnia.

• Relacionar o desperdício pecuniário dos resíduos sólidos com a falta de emprego e calcular a quantidade de salários mínimos jogados fora pela cidade, junto com seu lixo.

• Definir alternativas de geração de renda e emprego, com o lixo de sua cidade.

• Pesquisar a ação do Poder Público sobre o lixo, nos seus aspectos ambiental, social, econômico e cultural.

• Propor alternativas educacionais e operacionais para reduzir o lixo gerado em sua escola e nas residências de alunos e professores, para aquela parcela persistente após o esgotamento de todos os esforços de redução do resíduo gerado.

Procedimentos e estratégias dos componentes curriculares

Ciências

• Debates relacionados aos problemas ambientais existentes na comunidade local opinando de forma clara e construtiva.

• Reflexão sobre a questão do lixo como gerador de poluição e sobre Fonte de Atividade Produtiva.

• Realização de oficinas de reciclagem e reaproveitamento (papéis e outros resíduos).

• Elaboração de textos e cartazes sobre a problemática mundial relacionada ao lixo.

• Exposição de material produzido pelos alunos (textos, desenhos, cartazes e produtos da oficina de reciclagem e reaproveitamento) para a família e pessoas do bairro.

• Pesquisa sobre os diferentes tipos de resíduos produzidos pelo ser humano.

• Leitura, debate e interpretação de textos sobre o tema do projeto.

• Elaboração de propostas com alternativas que minimizem os problemas relacionados a resíduos sólidos urbanos (RSU)/lixo.

Geografia

• Estudo do mapa do município.

• Pesquisa sobre a temática do lixo no seu contexto sociogeográfico.

• Entrevista com trabalhadores da coleta de lixo do aterro sanitário e com vizinhos desse mesmo aterro.

História

• Apresentação do projeto: Cuidando do nosso lixo.

• Produção textual do projeto.

• Análise das questões apontadas pelos alunos.

• Montagens de painéis e minipainéis sobre o projeto.

• Escolha do nome do personagem que será criado como mascote do projeto.

• Debate sobre o tema Nosso Lixo.

• Pesquisa sobre industrialização e meio ambiente.

• Montagem de uma peça teatral enfatizando a problemática do lixo e o papel da sociedade em transformar essa realidade.

• Pesquisa sobre as indústrias da cidade e a preocupação destas na preservação do meio ambiente.

• Exibição do filme Ilha das Flores, de Jorge Furtado.

Matemática

• Tabulação de dados das pesquisas feitas nas famílias dos alunos.

• Construção de gráficos de setores e de barras para ilustrar os resultados obtidos nas pesquisas conduzidas.

Língua Portuguesa

• Pesquisa em diversos meios (internet, jornais, revistas, periódicos, anexos e livros) referente ao tratamento dado ao lixo.

• Debate a partir das pesquisas feitas.

• Comparação entre o que foi pesquisado e o que é vivenciado.

• Listagem de sugestões que podem minimizar essa situação.

• Estudo da linguística, aplicada aos textos acima citados.

• Produção em grupo de reportagens, propagandas, poemas, histórias em quadrinhos, receitas e narrativas.

• Montagem de um pequeno jornal contendo os textos produzidos, que será distribuído aos familiares e moradores do bairro.

Atividades de Educação Ambiental

Coordenador do projeto

• Aulas expositivas sobre resíduos sólidos urbanos (RSUs), incluindo definição, classificação, formas de redução, tratamento e disposição final, bem como alternativas existentes na região para combater a problemática gerada por esses resíduos.

• Pesquisa socioeconômica das famílias dos alunos da escola, com pesagem e classificação do resíduo produzido, diariamente, por cada família.

• Pesquisa, com pesagem e classificação, do resíduo produzido, diariamente, na escola.

• Caminhada pelas ruas do bairro, e próximas à escola, com ensaio fotográfico e avaliação dos resíduos dispostos inadequadamente

• Entrevista com o secretário de Obras e Serviços do município e com o presidente do Conselho de Meio Ambiente sobre resíduos sólidos urbanos (RSU)/lixo, definindo quantidade e qualidade dos resíduos do município.

• Pesquisa e produção de alternativas econômicas para os resíduos sólidos da região.

• Determinação da carga poluidora dos resíduos do município, avaliando seus impactos socioeconômicos, culturais e ambientais.

• Análise das causas dos problemas relacionados com o lixo, no município, com abordagens sociais, econômicas, culturais e ambientais.

Procedimentos comuns a todas as disciplinas

• Visita a aterros sanitários, centros de triagens de resíduos sólidos e lixões.

Cronograma de Atividades

Atividade

Subatividade

Responsável

Parceiros

Acompanhamento

Período

Produção do material educativo

Debate sobre o texto

Criação da arte

Distribuição na comunidade

Professor de Língua Portuguesa

Professor de Artes

Professor de Ciências

Conselho de Meio Ambiente

Relatório mensal ao coordenador pedagógico

Mar./Maio

Ensaio fotográfico

Fotografar o bairro, o aterro sanitário visitado, o Centro de Triagem de Lixo, as matas e os rios

Professor de Ciências

Professor de Artes

Professor de Geografia

Conselho de Meio Ambiente

Vigilância Santitária

Registro fotográfico ao coordenador pedagógico

Mar./Jun.

Implantação da coleta seletiva

Compra das lixeiras

Reunião com cozinheiras e pessoal da limpeza

Debate com alunos

Instalação do Posto de Entrega Voluntária

Professor de Língua Portuguesa e de Ciências

Nutricionista

Chefe de cozinha e funcionários

Funcionários da limpeza

Coordenador pedagógico

Notas de compras

Registro fotográfico e atas das reuniões para a direção
da escola

Maio/Jun.

Educação Ambiental

Procedimentos
das disciplinas

Todos

Professores e funcionários

Relatórios ordinários das disciplinas ao coordenador pedagógico

Ao longo do ano

Instalação da composteira

Segregação de resíduos na cozinha

Funcionário de serviços gerais

Jardineiros

Cozinheiras

Funcionários da limpeza

Registro fotográfico ao coordenador pedagógico

Maio

Implantação da coleta seletiva

Inauguração do Posto de Entrega Voluntária

Retirada periódica
dos resíduos

Escola

Prefeitura municipal

Secretaria de Meio Ambiente

Secretaria Municipal
de Obras e Serviços

Relatório bimestral ao coordenador pedagógico

Jul.

• Palestras com representantes de aterros sanitários credenciados para tal atividade.

• Produção de material educativo (folder) sobre resíduos sólidos urbanos (RSU)/lixo, direcionado à comunidade onde a escola está inserida.

Produções dos alunos e produtos finais do projeto

• Material educativo (folder) sobre resíduos sólidos urbanos.

• Ensaio fotográfico sobre resíduos sólidos urbanos, contendo fotografias antes, durante e depois da instalação do projeto, com tomadas da escola e do bairro, e exposição simultânea na prefeitura.

• Implantação da coleta seletiva na escola.

• Criação de uma mentalidade favorável, na comunidade escolar, aos processos de redução, seleção e tratamento de resíduos sólidos urbanos (RSU)/lixo, tanto na escola quanto no bairro e na comunidade em geral.

Avaliação

A avaliação e o acompanhamento do projeto serão promovidos por meio de instrumentos qualitativos e quantitativos, em cada componente curricular, com as seguintes ferramentas:

• Relatório mensal ao coordenador.

• Registro fotográfico do coordenador pedagógico.

• Notas de compras, registro fotográfico e atas das reuniões para a direção da escola.

Criação de um instrumento de avaliação da percepção do indivíduo sobre os problemas ambientais, sociais, econômicos e culturais do lixo, de percepção das alternativas para a resolução desses problemas e de aplicação dessas alternativas pelo indivíduo.

Entrevista com os atores do projeto em pelo menos três momentos: antes do início do projeto; durante o andamento do projeto; e ao final do projeto, com amostragem representativa da população envolvida, usando-se os mesmos indivíduos e o mesmo instrumento citado na letra “d” desse item, nas três etapas da pesquisa.

Instrumento de avaliação

Questionário sobre as atividades dos participantes

Esse questionário faz parte de uma pesquisa sobre as atividades que você acabou de participar. Sua participação é muito importante para que a pesquisa se realize. Não existem respostas certas ou erradas; o importante é registrar sua opinião sobre o projeto Cuidando do Nosso Lixo. Obrigado, por sua participação.

Resultados e discussões

Após a aplicação do questionário, adotam-se duas formas para apresentação e análise dos resultados:

• Selecionam-se as questões objetivas – que permitem a tabulação dos dados – para a construção de gráficos relacionados às respostas, as quais apresentam as porcentagens de cada alternativa respondida.

• Neste questionário, as questões 1, 2, 3, 6, 12, 13, 14, 15, 16 e 17 poderão apresentar dados quantitativos significativos para a discussão pelos estudantes e comparações com os números de outras escolas e de outros municípios da região.

• As questões 4, 5, 7, 8, 9, 10, 11 e 18 são dissertativas e serão lidas pelo aplicador do questionário e após considerar quais são as respostas satisfatórias, estas serão sintetizadas numa relação, verificando-se assim, o nível de conhecimento sobre os assuntos abordados durante a execução do projeto.

A interpretação dessas respostas mostrará se o estudante compreendeu a proposta do projeto, o que pode levar à conclusão sobre a importância e a abrangência deste para a comunidade escolar, pois as discussões dos resultados e a apresentação dos gráficos e quadro de respostas serão feitas por todos.

Após a aplicação do questionário, as respostas apresentadas poderão desencadear outras propostas de trabalho, porque os dados levantados pelo grupo, como problemas ambientais no entorno da escola e no município, são importantes para discussão e tomadas de decisões que possibilitem mudanças de postura e resolução dos problemas.

Aplicação da proposta de Educação Ambiental na Rede Pública Municipal de Ensino de Jaguariúna, SP

A aplicação prática da proposta, com duração de 3,5 horas por série escolar – e fundamentada no questionário apresentado – teve início no segundo semestre de 2004 e envolveu estudantes do ensino fundamental (primeira à oitava série) da Rede Publica Municipal da cidade de Jaguariúna, SP, por meio do Centro de Educação Municipal Ambiental (Cema).

A Tabela 9 mostra a quantidade de estudantes por série que visitou essa instituição até o final de 2007, em Jaguariúna, SP.

Tabela 9. Número de estudantes do ensino fundamental que participaram do programa de Educação Ambiental sobre redução de lixo no Centro de Educação Municipal Ambiental (Cema), em Jaguariúna, SP, no segundo semestre de 2004 e em 2005–2007.

Ano

Ensino Fundamental

Primeira série

Segunda série

Terceira

série

Quarta

série

Quinta série

Sexta

série

Sétima série

Oitava série

2004

642

522

529

525

–

–

–

–

2005

592

682

631

618

379

216

195

206

2006

707

606

598

584

449

310

224

155

2007

489

694

463

445

428

440

286

119

Total

2.430

2.504

2.221

2.172

1.256

996

705

480

Fonte: Cema (2008).

Percepção e assimilação da proposta

A percepção e a assimilação da proposta de redução de resíduos sólidos urbanos (RSU)/lixo foram avaliadas seguindo apenas as instruções contidas no item Instrumento de avaliação. Não foi considerada aqui a aplicação multidisciplinar, uma vez que nesse nível os resultados só podem ser obtidos após 1 ano de período letivo regular, com acompanhamento diário em sala de aula.

Resultados obtidos

Os resultados obtidos foram estabelecidos para diferentes níveis de percepção e assimilação de forma qualitativa, denominados de baixo, médio e alto, e que servem de referencial de orientação e de subsídio para continuidade e direcionamento do tema junto às escolas da rede pública do Município de Jaguariúna, SP.

O nível baixo foi estabelecido para percepção e assimilação da informação inferior a 30% do conteúdo exposto; o nível médio, para assimilação e percepção entre 30% e 60%; e o nível alto, para percepção e assimilação acima de 60%.

A Tabela 10 mostra a síntese dos resultados, em percentagem, considerando o segundo semestre de 2004 e o período 2005–2007.

Tabela 10. Nível percentual de percepção e assimilação das informações sobre resíduos sólidos urbanos (RSU)/lixo, obtidas no Centro de Educação Municipal Ambiental (Cema), de Jaguariúna, SP, considerando todas as séries do ensino fundamental (e de quinta à oitava) no segundo semestre de 2004 e em 2005–2007.

Ano

Primeira à quarta série

Quinta à oitava série

Baixo

Médio

Alto

Baixo

Médio

Alto

2004

70%

25%

5%

–

–

–

2005

50%

39%

11%

51%

40%

9%

2006

35%

48%

17%

35%

51%

14%

2007

28%

50%

22%

27%

55%

18%

Fonte: Cema (2008).

É importante enfatizar que mais de 95% dos estudantes de uma determinada série deu continuidade às séries subsequentes, condição que favoreceu uma boa sequência no processo de aprendizagem sobre o tema.

Por exemplo, o estudante que cumpriu uma carga de 3,5 horas no primeiro ano (2004) do ensino fundamental, o fez também no segundo (2005), no terceiro (2006), e no quarto (2007), totalizando 14 horas de informação sobre o tema.

Em termos percentuais de percepção e de assimilação, fica evidente o progresso nas séries subsequentes, com a identificação, de um nível baixo de 70% no primeiro ano para 28% no quarto ano, e de um nível alto de 5% no primeiro ano para 22% no quarto ano, considerando-se os alunos de primeira à quarta série.

Para os estudantes de quinta à oitava série, a evolução foi também evidente, com 51% de nível de percepção e assimilação denominada baixo no primeiro ano de visita, para 27% desse mesmo nível no terceiro ano de visita. O nível denominado alto duplicou no período de 3 anos.

Considerações finais

Essa proposta de Educação Ambiental induz o estudante a pensar e a agir com princípios ecologicamente corretos, tendo os resíduos sólidos urbanos (RSU)/lixo como tema principal.

Por sua transversalidade, a abordagem desse tema – em todas as disciplinas do ensino fundamental – faz com que o estudante fixe e internalize os conceitos fundamentais, reproduzindo-os com eficiência junto ao meio em que vive, começando pela escola onde estuda, e estendendo aos familiares, amigos e vizinhos, numa rede que busca o envolvimento de toda a comunidade.

Mesmo com carga restrita em relação à proposta original, a avaliação feita pelo Centro de Educação Municipal Ambiental (Cema), de Jaguariúna, SP, revelou avanço de conhecimento e de percepção pelo estudante em relação ao tema abordado no período 2004–2007 (primeira à quarta série) e no período 2005–2007 (quinta à oitava série).

Se aplicada em todos os níveis do ensino fundamental (da primeira à oitava série) e do ensino médio (da primeira à terceira série), seguindo-se os parâmetros curriculares com carga horária compatível com o conteúdo, essa proposta pode apresentar resultados altamente positivos, com grande percepção e sensibilização do estudante sobre diversas questões de ordem ambiental.

Referências

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CETESB. Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental. Inventário estadual de resíduos sólidos domiciliares: relatório de 2005. São Paulo: Cetesb, 2005. Disponível em: <http://www.cetesb.sp.gov.br/solo/solo_geral.asp>. Acesso em: 15 set. 2006.

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CONAMA. Conselho Nacional do Meio Ambiente. Resolução 001/86, de 23 de janeiro de 1986. Estabelece as definições, as responsabilidades, os critérios básicos e as diretrizes gerais para uso e implementação da Avaliação de Impacto Ambiental como um dos instrumentos da Política Nacional do Meio Ambiente. Brasília, DF: Ministério do Meio Ambiente. 1986. 5 p.

D’ALMEIDA, M. L. O.; VILHENA, A. Lixo municipal: manual de gerenciamento integrado. 2. ed. São Paulo: IPT/CEMPRE, 2000.

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MOTA, S. Introdução à engenharia ambiental. Porto Alegre: ABES, 1997. 103 p.

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VALENTE, J. P. S.; GROSSI, M. G. L. Educação ambiental: lixo domiciliar. Brasília, DF: Ministério do Trabalho: Fundacentro: Unesco, 1999.

Notas

CAPÍTULO 3

1 Irrigação de precisão de baixa pressão.

2 Irrigação de baixa pressão aplicada diretamente sobre o dossel da cultura.

CAPÍTULO 4

1 a) Disponível em: <http://eco.wiz.uni-kassel.de/model_db/models.html>.

 b) Disponível em: <http://smig.usgs.gov/cgi-bin/SMIC/browse_models>.

 c) Disponível em: <http://www.gypsymoth.ento.vt.edu/~sharov/popechome/refernce.html>.

 d) Disponível em: <http://www.usbr.gov/pmts/rivers/hmi/invlist99.htm>.

CAPÍTULO 5

1 Shell é um termo técnico da área de informática que especifica um programa com linguagem específica que serve de interface (intermediador) entre o usuário e o computador.

2 P = fósforo, K = potássio, T = capacidade de troca catiônica potencial do solo, e V = saturação por bases.

CAPÍTULO 6

1 Disponível em: <http/:www.agritempo.gov.br>.

2 Disponível em: <http://satelite.cptec.inpe.br>.

3 Disponível em: <http://www.cpa.unicamp.br>.

4 Disponível em: < http://www.cptec.inpe.br>.

5 Disponível em: <http://www.inmet.gov.br>.

CAPÍTULO 8

1 Disponível em: <http://www4.anvisa.gov.br/agrosia/asp/default.asp>.

2 Disponível em: <http://extranet.agricultura.gov.br/agrofit_cons/principal_agrofit_cons>.

3 Disponível em: <http://celepar07web.pr.gov.br/agrotoxicos/pesquisa.asp>.

4 Disponível em: <http://www.unctad.org/trade_env/test1/meetings/inmetro2/CaseStudyBrazil.pdf>

5 Disponível em: <http://www.ibraf.org.br/x_files/revista13.pdf>.

6 Disponível em: <http://extoxnet.orst.edu/pips/24-D.htm>.

CAPÍTULO 9

1 Disponível em: <http://www.cpamn.embrapa.br>.

CAPÍTULO 10

1 Disponível em: <http://radio.cnpma.embrapa.br/public/public_pdf21.php3?tipo=do&id=114>