Nome do Projeto
CUSTOS AMBIENTAIS E ECONÔMICOS DA DINÂMICA DE USO DA TERRA VINCULADA ÀS COMMODITIES AGRÍCOLAS NA SERRA DOS TAPES/RS: ANÁLISE A PARTIR DOS SERVIÇOS ECOSSISTÊMICOS PRESTADOS PELOS CAMPOS NATIVOS ALTERADOS E FRAGMENTADOS
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
01/03/2024 - 29/02/2028
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Ciências Humanas
Resumo
O crescimento populacional em áreas urbanas cria diferentes demandas por recursos naturais como energia, água, madeira e alimentos, necessitando do pleno funcionamento dos serviços ecossistêmico, especialmente daqueles provenientes de áreas próximas a centros urbanos. Neste sentido, há a necessidade de políticas que garantam a sustentabilidade socioeconômica e ambiental. Assim, a compreensão da dinâmica dos usos da terra e de seus impactos sobre o pleno funcionamento do meio ambiente é essencial para que a proposição de medidas de gestão dos espaços seja sustentável e pertinente à realidade de cada paisagem, considerando a diversidade de paisagens existentes no Brasil. Logo, um adequado planejamento e gestão das terras deve priorizar a conservação das áreas mais frágeis tanto em termos bióticos como abióticos bem como primar pela estabilidade e manutenção de todas as funcionalidades de cada meio, proporcionando a conectividade na paisagem e o equilíbrio pedogeomorfogenético. Apesar da existência de um aparato jurídico ambiental, tem-se observado no Brasil, a expansão das áreas plantadas com soja em áreas anteriores ocupadas por vegetação nativa, sendo tal expansão e dinâmica provenientes do mercado internacional de commodities agrícolas, ocasionando redução de habitats e da biodiversidade, perdas intoleráveis de solo e redução da qualidade e quantidade de água disponível para o abastecimento de centros urbanos, gerando custos econômicos e ambientais que podem tornar insustentáveis a continuidade de tais práticas. Diante do exposto, o objetivo da presente proposta é o de avaliar os custos ambientais e econômicos da dinâmica de uso da terra vinculada às commodities agrícolas na serra dos Tapes/RS (Canguçu, Pelotas, Arroio do Padre, Turuçu e São Lourenço do Sul) avaliando tais custos a partir dos serviços ecossistêmicos prestados pelos campos nativos alterados e fragmentados. Serão realizadas as seguintes etapas: revisão bibliográfica e aquisição de produtos cartográficos e de dados socioeconômicos; análise da dinâmica dos usos da terra; análise da dinâmica de fragmentação e de conectividade na paisagem; estimativa de perdas de solo para cada cenário e de perdas em ambiente natural; Aquisição dos valores de tolerância de perdas; Quantificação dos estoques de carbono nos solos em campos nativos e em áreas com uso modificado para produção de commodities; Aquisição dos estoques de carbono na biomassa verde nativa e em áreas modificadas; análise dos custos ambientais e econômicos da produção de commodities agrícolas na área de estudo; Integração dos resultados; Proposição de planos de manejo e de um adequado uso da terra para as áreas degradadas; Simulação de cenários futuros visando a avaliação dos impactos das ações propostas. Pretende-se ter maior compreensão acerca das consequências das dinâmicas das commodities agrícolas em áreas potencialmente frágeis, contribuindo assim para a proposição de um zoneamento visando a sustentabilidade ambiental na área de estudo, a conservação do bioma Pampa e o cumprimento da legislação ambiental vigente.

Objetivo Geral

Considerando a expansão e dinâmica das commodities agrícolas, a presença de um clima subtropical úmido e a ocorrência de áreas naturalmente frágeis, a hipótese da presente proposta é de que os lucros obtidos com as commodities agrícolas são inferiores, no médio e longo prazo, aos custos ambientais e econômicos desta prática e que a adoção de princípios de Geoecologia de paisagem no aumento da conectividade da paisagem e de práticas de manejo e conservação dos solos aliadas a execução da legislação ambiental vigente resultarão em ganhos ambientais e econômicos em cenários futuros. É válido ressaltar que essa hipótese considera as áreas de relevante importância ecológica e naturalmente frágeis aos processos de degradação (solos rasos e relevo declivoso presentes em partes da Serra dos Tapes/RS). Busca-se assim responder às seguintes questões:
1. Como é a dinâmica da estrutura da paisagem e dos usos e coberturas da terra provenientes das commodities agrícolas na área de estudo?
2. Os locais que apresentam degradação dos solos são coincidentes com as áreas em que se verifica usos voltados às comodities agrícolas e áreas que deveriam estar protegidas legalmente?
3. Quais os custos ambientais e econômicos das dinâmicas de uso de terra relacionadas às commodities agrícolas na área de estudo?
4. É possível conciliar o uso da terra com commodities agrícolas e ao mesmo tempo manter paisagens conectadas e protegidas em termos da aplicação da legislação ambiental, podendo as propriedades serem rentáveis aos respectivos proprietários e sustentáveis?
Diante das premissas que integram esta proposta, tem-se que o objetivo da presente proposta é o de avaliar e quantificar os impactos ambientais provenientes da expansão de commodities agrícolas e propor medidas de zoneamento ambiental compatíveis com o processo de formação territorial da Serra dos Tapes.
Diante do objetivo geral, seguem os objetivos específicos:
1. Avaliar a estrutura da paisagem e a dinâmica dos usos da terra nos últimos 50 anos;
2. Identificar as áreas degradadas em relação ao uso intenso da terra e quantificar as perdas de solos;
3. Junto às áreas degradadas e/ou com intensa dinâmica de uso das terras, analisar os impactos ambientais em relação aos custos econômicos e ambientais das perdas de solo considerando a função de regulação da formação de solos;
4. Junto às áreas degradadas, analisar os impactos ambientais em relação aos custos econômicos e ambientais relacionados aos estoques de carbono no solo e na vegetação acima do solo. Será considerado todo o período avaliado bem como os processos de fragmentação da paisagem e os impactos on-site. Serão utilizadas técnicas de campo e técnicas de quantificação dos estoques de carbono por dados espectrais (imagens de satélite e drone);
5. Propor medidas de uso e manejo da terra visando a maior conectividade da paisagem, a adequação a legislação vigente e as boas práticas de manejo e conservação do solo;
6. Realizar o prognóstico das atividades de recuperação e manejo propostas considerando a valoração ecológica (formação dos solos e estoque de carbono) em cenários futuros.

Justificativa

O crescimento populacional em áreas urbanas cria diferentes demandas por recursos
naturais como energia, água, madeira e alimentos, necessitando do pleno funcionamento dos
serviços ecossistêmico, especialmente daqueles provenientes de áreas próximas a centros
urbanos. Neste sentido, há a necessidade de políticas que garantam a sustentabilidade
socioeconômica e ambiental. Assim, a compreensão da dinâmica dos usos da terra e de seus
impactos sobre o pleno funcionamento do meio ambiente é essencial para que a proposição
de medidas de gestão dos espaços seja sustentável e pertinente à realidade de cada paisagem,
considerando a diversidade de paisagens existentes no Brasil (SCHLINDWEIN et al., 2007).
Logo, um adequado planejamento e gestão das terras deve priorizar a conservação das áreas
mais frágeis tanto em termos bióticos como abióticos bem como primar pela estabilidade e
manutenção de todas as funcionalidades de cada meio, proporcionando a conectividade na
paisagem e o equilíbrio pedogeomorfogenético (MUCHAILH et al., 2010).
O solo, juntamente com o ar e a água são os recursos naturais abióticos essenciais
para a manutenção da vida, sendo que os solos são necessários em diversas relações de
biodiversidade, bem como para manutenção de todos os ecossistemas terrestres (VAN
OOST et al., 2007, GARCÍA-RUIZ et al., 2015, GOLUBOVIĆ, 2022). “É por meio do solo
que ocorre o desenvolvimento da estrutura vegetal e, assim, o fornecimento de energia e
matéria para os demais seres vivos das teias alimentares terrestres” (VEZZANI, 2015, p.
673). Solos em boas condições favorecem a preservação da qualidade da água, a manutenção
de hábitats e a produção de alimentos (MC BRATNEY et al., 2014). Também Bardgett e
Van Der Putten (2014) afirmam que a biodiversidade do solo representa um dos maiores
reservatórios da diversidade biológica sobre a Terra visto que a riqueza de espécies de micro,
meso e macroorganismos viventes no solo possuem elevada contribuição na estruturação da
diversidade biológica da parte aérea da comunidade vegetal bem como para o funcionamento
dos ecossistemas terrestres (VEZZANI, 2015).
No entanto, a dinâmica intensa e não planejada dos usos da terra altera as condições
físico-naturais dos solos resultando, em alguns casos, em processos de degradação e
abandono de terras agrícolas. A cada ano, cerca de 75 bilhões de toneladas de solo são
erodidos de ecossistemas terrestres do mundo (DURAN ZUAZO e RODRIGUEZ
PLEGUEZUELO, 2008). No Brasil, estima-se que a cada ano são perdidos em torno de 600
milhões de toneladas de solo agricultável. Assim, conforme Pimentel (2006), as atuais taxas
de erosão verificadas em todo o globo são insustentáveis, visto que há tendência de um
aumento significativo das perdas de solo no próximo século. Esse aumento é devido às
mudanças no uso da terra especialmente vinculadas ao mercado de commodities e nas
características das precipitações. Neste contexto, a elevação das temperaturas nas
superfícies, devido a modificação no clima global, deve ocasionar alterações nos regimes
pluviométricos, com o aumento da quantidade e da intensidade das chuvas (NEARING et
al., 2005). Martinelli e Filoso (2007) e Corrêa (2016) afirmam que existem evidências
científicas de processos de degradação do solo em culturas anuais no Brasil sendo que as
mudanças climáticas em curso podem intensificar tais processos.
Dentre as principais consequências da erosão, tem-se a redução da produtividade, o
aumento dos gastos com reposição de nutrientes, a contaminação de corpos d’água e o
abandono de áreas agrícolas e consequente desmatamento de novas áreas (DECHEN et al.,
2015; GOLUBOVIĆ, 2022; MONTGOMERY, 2007; GARCÍA-RUIZ et al., 2015).
Ademais, a erosão dos solos altera as condições para o desenvolvimento da estrutura vegetal
interferindo na provisão de energia para as cadeias alimentares terrestres além de contribuir
para a degradação biológica dos solos com a redução de matéria orgânica e dos estoques de
Carbono além de redução da diversidade e das atividades da fauna do solo (COOPER, 2008).
Essa mesma dinâmica de uso da terra, intensifica a fragmentação das paisagens, com
a redução da vegetação original, resultando em paisagens compostas por manchas de formas,
tamanhos e graus de isolamento variáveis (HADDAD et al., 2015). Conforme Tabarelli e
Gascon (2005), a fragmentação de paisagens é considerava como a maior ameaça para a
biodiversidade, a qual ocasiona o isolamento das formações e populações remanescentes, a
intensificação das competições, as alterações nos fluxos gênicos, as extinções de espécies
além das alterações da estrutura e qualidade de habitats com consequente perda de
biodiversidade e alteração da disponibilidade dos serviços ecossistêmicos (METZGER,
1998; PRIMACK; RODRIGUES, 2001). A fragmentação das paisagens também promove
outros efeitos deletérios, como a degradação e erosão dos solos, redução de recursos
extrativistas e alterações nos regimes hidrológicos locais, além de efeitos observados a longo
prazo e em escala global como as alterações nos balanços de gases de efeito estufa (FROHN
et al., 1996; ANDREN, 1994).
Os estudos sobre os impactos da fragmentação das paisagens na biodiversidade
possuem como principal referencial teórico a Teoria de Biogeografia de Ilhas
(MACARTHUR e WILSON, 1967). Essa teoria é usada visando prever a quantidade de
espécies que ocupam determinados fragmentados de vegetação nativa, considerando
aspectos como tamanho, forma e distância dos fragmentos anteriormente conectados
(GASCON et. al., 2001). Portanto a aplicação desta teoria em paisagens fragmentadas
possibilita a compreensão do grau de conectividade das paisagens bem como a proposição
de medidas mitigadoras como corredores ecológicos, os quais, sendo estruturas lineares que
ligam fragmentos nativos anteriormente conectados, podem mitigar os efeitos da
fragmentação e isolamento de populações (SOULÉ et al, 1991).
Assim, a manutenção de ambientes conectados em uma paisagem e a prática de usos
da terra adequados e sustentáveis são essenciais para manter a integridade ecológica, abiótica
e as necessidades humanas básicas por várias gerações (FORMAN, 1995). Neste sentido,
áreas potencialmente frágeis e que estejam em zonas de pressão antrópica podem ser
analisadas e geridas considerando a geoecologia de paisagens e a identificação de usos
inadequados da terra podem ser feitos a partir de modelagens em ambiente SIG considerando
as limitações naturais da paisagem.
Portanto, as informações sobre a redução de produtividade, perdas de nutrientes e
reposição através de fertilizantes em áreas agrícolas quando apresentadas de forma clara e
acessível, especialmente em relação aos custos econômicos, podem conscientizar os
produtores rurais e o poder público local quanto a busca por produções sustentáveis
DECHEN et al., 2015; GOLUBOVIĆ, 2022; MONTGOMERY, 2007). Ademais, a
indicação dos custos ambientais em se tratando do tempo necessário para a recuperação das
camadas pedológicas/áreas agrícolas e a valoração de bens e serviços ambientais prestados
pelos ecossistemas aos seres humanos avaliados em termos econômicos (MEA, 2005;
HÄYÄ et al., 2015) resultam na maior compressão acerca dos reais impactos ambientais e
do proveito e/ou dano do comércio de commodities agrícolas. Por fim, a compreensão da
dinâmica dos usos e coberturas da terra e dos processos de fragmentação das paisagens é
essencial para a proposição de medidas mitigadoras e de planejamento e gestão de áreas.
Para a extração e monitoramento de dados ambientais espacializados bem como para
a realização de um planejamento dos usos das terras, o Sensoriamento Remoto desponta
como importante ferramenta para a aquisição de informações e realização de diagnósticos
das áreas de forma rápida e menos onerosa (GARCIA, 1982; NOVO, 2010; JENSEN, 2009).
Neste sentido, a análise das dinâmicas dos usos da terra relacionada às commodities agrícolas
é possibilitada a partir do uso de produtos de sensoriamento remoto obtidos desde a década
de 80. Ainda em relação às ferramentas, os modelos implementados em ambiente de Sistema
de Informação Geográfica (SIG) permitem a integração e manipulação de vários dados
geoespaciais e a construção de modelos temporais que possibilitam a caracterização da
fragmentação da paisagem a partir da quantificação de extensão e distribuição dos diferentes
tipos de fragmentos além da realização de modelagens para prever os impactos antrópicos
sobre o meio abiótico (ROSA, 1992; FARIA, 2011). Neste contexto, tem-se o
desenvolvimento da Geoecologia da Paisagem a qual possibilitou a operacionalização de
ferramentas apropriadas para quantificar a estrutura de paisagem. No Brasil, considerando a
aplicação de Geoecologia de Paisagens, destacam-se os trabalhos realizados por Jacintho
(2003); Nascimento (2011); Faria (2011); Schaadt (2015); Chaves (2016); De Sousa Dantas,
Mayara et al (2017); Oliveira (2019) e Scussel (2020). Tais trabalhos conseguiram avaliar a
estrutura das paisagens através da geoecologia de paisagens e propor medidas eficazes de
recuperação ambiental de remanescentes florestais nativos.

Metodologia

1. Revisão Bibliográfica e aquisição de produtos cartográficos e de dados socioeconômicos
Será realizado o levantamento bibliográfico em busca de artigos, dissertações, teses e livros. As palavras-chave utilizadas serão: Sensoriamento remoto, conectividade, fragmentação, Ecologia de Paisagens, Geoecologia de Paisagens, custos ambientais, commodities agrícolas, erosão hídrica, dinâmica do uso e cobertura da terra, custos da erosão, serviços ecossistêmicos, valoração ecológica, estoque de carbono no solo. Também será realizada uma busca junto aos trabalhos realizados na área de estudo visando adquirir mapeamentos e/ou informes relacionados às características pedológicas, geológicas, geomorfológicas, recursos hídricos superficiais e subsuperficiais, vegetação e flora terrestre e de uso e cobertura das terras.
Todos os dados cartográficos adquiridos serão digitalizados e organizados em ambiente SIG considerando o Sistema Universal Transversa de Mercator e o Datum SIRGAS (2000).
Junto às instituições públicas e privadas serão levantados dados quantitativos sobre a produção agrícola municipal ao longo dos últimos 50 anos. Serão consideradas informações sobre as principais commodities agrícolas existentes na área de estudo, como a fumicultura e a soja, bem como os valores de rentabilidade líquida, área plantada e produção.

2 Análise da dinâmica dos usos da terra
Com o suporte de produtos do projeto MapBiomas e demais produtos de Sensoriamento Remoto, documentos cartográficos coletados e de sistemas de informação Geográfica, serão analisadas as dinâmicas dos usos e coberturas da terra nos últimos 50 anos. Serão considerados 5 cenários, sendo as décadas de 1985, 1995, 2005, 2015, 2025.

3 Análise da dinâmica de fragmentação e de conectividade na paisagem.
As métricas de paisagem são índices utilizados para caracterizar a complexidade das paisagens. Na literatura existem muitas métricas para descrever o padrão espacial de paisagens, porém as medidas primárias para descrever a dinâmica da fragmentação florestal são: tamanho, forma, densidade, tipo de vizinhança e histórico das perturbações (COUTO, 2004). Assim, serão adquiridas, para cada cenário e em ambiente SIG, as seguintes métricas de paisagem: métricas de área, métricas de densidade e tamanho, métricas de forma, métricas de borda, métricas de proximidade e de área central (LANG e BLASCHKE, 2007) e fragmentação direcional (LEAL, 2016).

4 Estimativa de perdas de solo para cada cenário e de perdas em ambiente natural
Serão obtidas as perdas anuais de solos para cada cenário avaliado (1985, 1995, 2005, 2015, 2025). Para a avaliação da erosão hídrica, será utilizada Equação Universal de Perdas de solo (EUPS) (WISCHMEIER e SMITH, 1978):
A = R.K.L.S.C.P (1)
Onde:
A = é a perda de solo por ano (ton.ha-1.ano-1);
R = erosividade da chuva (MJ.mm. ha-1.h-1.ano-1) (LOMBARDI e MOLDENHAUER, 1992);
K= erodibilidade do solo (t.h.MJ-1.mm-1) (DENARDIN, 1990);
L = extensão de vertente (m) (DESMET e GOVERS, 1991);
S = declividade (%) (BERTONI e LOMBARDI NETO, 2010);
C = uso da terra / cobertura vegetal/manejo (adimensional) (DONZELI et al., 1992);
P = práticas de conservação (adimensional) (DONZELI et al.; 1992).
Será realizado um mapeamento digital de solos a partir de técnicas de Geoprocessamento e considerando a proposta de McBratney et al. (2003). Serão utilizadas amostragem de campo para determinar a distribuição espacial das propriedades do solo, sendo estas medidas em laboratório (análises químicas e físicas).

5 Aquisição dos valores de tolerância de perdas
A tolerância de perdas de solo é a quantidade limítrofe de solo que pode ser removida pela erosão hídrica, sem que afete os níveis iniciais de fertilidade e produtividade, por um longo período (BERTONI e LOMBARDI NETO, 2010). Visando comparar as perdas de solos obtidas com os limites de perdas toleráveis de cada unidade pedológica será utilizado o método proposto por Bertol e Almeida (2000).

6 Análise dos custos ambientais e econômicos da produção de commodities agrícolas na área de estudo
Para as áreas que apresentarem perdas superiores aos limites toleráveis, será realizado um levantamento dos custos econômicos e ambientais de produção das áreas agrícolas identificadas nos mapas de uso e cobertura da terra.
Em relação aos custos econômicos associados às perdas de solos, serão obtidas, para cada cenário, as seguintes variáveis: preço dos fertilizantes; rendimentos observados; idade da cultura; área ocupada; preço dos produtos recebidos pelo produtor. Tais dados serão levantados junto às instituições e demais entidades públicas e privadas do setor. Para os cálculos, será utilizado o método do custo de reposição de nutrientes e tendo como base estudos realizados por Ortiz Lopez (1997), Marques e Pazzianotto (2004) e Chaves (2010).
Já para a avaliação dos custos ambientais, serão comparadas as taxas de formação dos solos presentes em trabalhos realizados na área de estudo com as taxas de perdas de solo obtidas pela aplicação da EUPS.
Para os procedimentos de valoração de bens e serviços ambientais será utilizada a metodologia de transferência de benefícios utilizando como base os estudos apresentados por Groot et al. (2012) e Felix e Fontgalla (2021). Será obtida a valoração de bens e serviços ambientais para cada cenário avaliado.

7 Análise dos estoques de carbono no solo e na vegetação acima do solo.
Serão selecionados pontos amostrais onde verificar-se-á intensa dinâmica dos usos da terra e uso atual com comodities agrícolas. Também serão selecionados pontos onde ao longo dos últimos 50 anos, não houve alteração do uso da terra, sendo estes mantidos com cobertura florestal nativa.
Serão estimados os estoques de carbono no solo bem como os valores de Biomassa e estoques de carbono na vegetação acima do solo. Para tanto serão utilizadas técnicas de campo bem como técnicas de Sensoriamento Remoto através do uso de imagens de satélite e levantamento com Veículo Aéreo não tripulado (VANTs). Serão utilizadas metodologias propostas por Groot et al. (2012), Felix e Fontgalla (2021), Fidalgo et al (2007), Parron et al (2015) e Oliveira (2014), BELLOLI (2019).

8 Integração dos resultados e proposições de Zoneamento Ambiental
Será realizada a integração de todos os resultados visando identificar, a médio e longo prazo, os custos e/ou lucros e a sustentabilidade do cultivo de commodities agrícolas na área de estudo. Para tanto serão comparados os dados de lucro líquido obtido pelos produtores agrícolas com os dados provenientes das custas de reposição de nutrientes, com o tempo de recuperação dos solos degradados e com a valoração de bens e serviços ambientais.
Considerando a legislação ambiental vigente (BRASIL, 2000; 2012) e os dados presentes no SICAR (2024), serão adquiridas, via Geoprocessamento, as áreas a serem recuperadas/protegidas ou conservadas. Assim, serão selecionadas as áreas já destinadas para Reservas Legais, as APPs não presentes em áreas rurais consolidadas e demais áreas provenientes de UCs inseridas na área de estudo (se for o caso). A partir da aquisição destes produtos e considerando a técnica do caminho de menor custo (CMC) que identifica o melhor caminho com base em atritos pré-definidos tomando como referência uma origem e um destino (CERQUEIRA, 2016; MORAES, 2019), serão delineados corredores ecológicos.
A avaliação da integralidade dos corredores ecológicos propostos será realizada considerando o cenário de uso e cobertura da terra de 2025. Após, considerando o diagnóstico da integralidade dos corredores ecológicos propostos bem como a identificação de áreas não favoráveis ao uso agrícola com commodities devido às altas taxas de perdas de solos, serão propostas medidas de recuperação e manejo destas áreas.

9 Simulação de cenários futuros
Em ambiente SIG, será realizado o prognóstico das atividades de recuperação e manejo propostas considerando a valoração ecológica em cenários futuros. Para tanto serão considerados os cenários de 10 e 20 anos após a aplicação das medidas previstas nesta proposta.

Indicadores, Metas e Resultados

Pretende-se obter informações que, ao serem apresentadas de uma forma mais simples (monetária), sejam importantes na formação de opiniões de produtores, pesquisadores e governantes quanto a tomada de decisões que envolvam o uso e manejo da terra.
Considerando que a área de estudo possui recursos hídricos necessários ao abastecimento urbano de Pelotas, pretende-se reunir informações que possam ser usadas para a proposição de um plano de manejo bem como pelas prefeituras locais para a tomada de decisões considerando as fragilidades locais e a necessidade de preservação e conservação dos recursos abióticos e bióticos existentes.
Os resultados desta pesquisa serão disseminados a partir da produção de artigos em revistas Nacionais e Internacionais (Qualis A e B). Também serão difundidos através de participação em reuniões de grupos de estudo e de pesquisa e em eventos (nacionais e internacionais), visitas acadêmicas, palestras e no auxílio à organização de eventos e seminários acadêmicos.

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