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Anais 2º Simpósio de Geotecnologias no Pantanal, Corumbá, 7-11 novembro 2009,

Embrapa Informática Agropecuária/INPE, p.443-451.

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Uso de geotecnologias para avaliar a relação entre cobertura da terra e dinâmica de

nutrientes na água do reservatório Manso (MT)

Simoni Loverde-Oliveira1 Jeater Waldemar Maciel Correa Santos2

William Pietro de Souza3

1Universidade Federal de Mato Grosso - ICEN/CUR Estrada Rondonópolis-Guiratinga km 06 Rondonópolis, MT

[email protected]

2Universidade Federal de Mato Grosso - ICHS/CUR Estrada Rondonópolis-Guiratinga km 06 Rondonópolis, MT

[email protected]

3Universidade Federal de Mato Grosso - ICEN/CUR Estrada Rondonópolis-Guiratinga km 06 Rondonópolis, MT

[email protected]

Resumo. Este estudo teve como objetivo compreender a variação dos nutrientes nas águas do Reservatório de Manso nas fases de enchimento (Dez-99 a Dez-00) e estabilização (Jan-01 a Abr-2003), considerando-se o uso e ocupação do solo que havia na área antes da sua formação. Para tanto empregou-se recursos de geotecnologias para classificação de imagens e produção dos mapeamentos de uso e ocupação da terra e, análises estatísticas através de tratamentos de variância a partir de dados limnológicos coletados in situ. Como principais resultados verificou-se que, em dez-00 a lâmina d´água do reservatório já havia coberto 62,4% de área prevista para enchimento deixando submersa grande quantidade de vegetação que forneceu através da decomposição orgânica os nutrientes para a água. Considerando somente a área inundada neste período, verificou-se que cerca de 62 % desta era coberta por fitomassa oriunda de matas e cerrado, e mais 19% por pastagem. A decomposição da matéria orgânica inundada disponibilizou para a água inicialmente maior concentração de nitrogênio e fósforo, no entanto, a elevação nos valores não foi significativamente diferente a ponto de alterar o estado de oligotrofia (fósforo total) e mesotrofia (nitrogênio total) do lago, quando comparadas as fases de enchimento e estabilização. As concentrações de carbono orgânico dissolvido sofreram significativas elevações no enchimento, onde o material biológico atuou como fonte primária deste elemento. Nesta fase observou-se na estação MAN40 uma relação entre a cobertura da terra inundada (mata e cerrado) e o maior valor médio de carbono. Palavras-chave: geotecnologias, variação de nutrientes, qualidade da água, uso da terra, reservatório Manso.



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Abstract. This survey had as aim to comprehend the nutrients variation at the Manso reservor in the phases of filling in (from Dec-99 to Dec-00) and the establishment (from Jan-01 to Apr-2003), considering the use and occupation of the soil which there was in the area before its formation. So that it was used geotechnological resources for the classification of images and production of mapping in use and land occupation and, statistical analysis through variation treatment from limnological data collected in situ. As main results it was verified that, in Dec-00 the water laminem of the reservoir had already covered 62,4% of the previewed area for filling up leaving underground a big amount of vegetation that provided through the nutrient organic decomposition for the water. Considering just the flooding area in this period, it was verified that about 62 % of this area covered by photomaps coming from the woods and cerrado, and more 19% by grass. The decomposition of the organic mass flooded gave to the water at first bigger concentration of nitrogen and phosphorus, therefore, the values elevation was not meaningful different to such as extent to change the oligotrophy (total phosphorus) and mesotrophy (total nitrogen) from the reservoir, when compared to the filling up phases and establishment. The concentrations of organic carbon dissolved suffered meaningful elevations during the filling up, where the biological material acted as primary source of this element. In this phase it was observed at the MAN40 station a relation between the flooded land covering (wood and cerrado) and the biggest medium carbon value. Key-words: geotecnologies, nutrient variation, water quality, land use, Manso reservoir supply.

1. Introdução

Os estudos sobre as variações limnológicas no reservatório do Manso são muito escassos (Soares et al., 2001; Cruz, 2002; Lopes, 2003; Umetsu, 2004; Figueiredo, 2007; Figueiredo & Bianchini-Jr, 2008) e carecem de um detalhamento confrontando a qualidade da água com os usos e a cobertura do solo tanto no reservatório quanto na bacia hidrográfica através de ferramentas de geotecnologia.

De acordo com Lima (2001) a área inundada pelo lago do reservatório de Manso era predominantemente coberta por vegetação de cerrado, principalmente do tipo savana arbórea aberta, intermeada por florestas de galeria. Já a ocupação do solo era predominante para pecuária extensiva e agricultura de subsistência.

A construção de represas sobre áreas florestadas, a exemplo do que ocorreu no reservatório de Manso, segundo Esteves (1988) tem gerado condições peculiares quanto à concentração e distribuição de oxigênio nesses ambientes, pois nessas represas, a fitomassa inundada, ao se decompor, consome grande parte do oxigênio dissolvido, gerando altos déficits, especialmente no hipolímnio.

A retirada da vegetação nativa tanto de áreas marginais como da área inundada pode resultar em modificações do balanço hidrológico e na disponibilidade de nutrientes nos corpos d’água da bacia. O entendimento de como os processos e os controles variam em função dos graus de cobertura e dos tipos fitofisionômicos, inclusive os de uso agrícola e pecuária são importantes para entender quais os fatores são responsáveis pelo mosaico estrutural e funcional dos ecossistemas aquáticos.

Deste modo, os recursos da geotecnologia vêm sendo usado como um instrumental de grande possibilidade nos estudos de monitoramento dos recursos hídricos e de qualidade das águas (Novo & Leite, 1996; Prado et al., 2003; Cabral, 2003; Santos & Dubreuil, 2009), principalmente no caso de grandes corpos hídricos como os reservatórios de hidrelétricas, uma vez que permite



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mapear tanto a cobertura do solo que havia nos locais que foram inundados por estes lagos artificiais, como a variação temporo-espacial da qualidade da água dos mesmos.

O reservatório de APM Manso, esta localizado no centro sul do Mato Grosso entre as coordenadas de 631.450-685.380X e 8.334.228- 8362.150Y (UTM), na bacia do rio Manso. Este por sua vez, pertence a Bacia do Alto Paraguai. O reservatório tem como principais formadores os rios Manso e Casca, cuja confluência permitiu a formação de um lago bifurcado onde as condições hidrogeoquímicas são distintas em cada um dos braços (Neto et. al., 1993). Estes dois rios são uns dos principais afluentes do rio Cuiabá que; por sua vez é um dos formadores da planície de inundação do Pantanal cujo funcionamento é dependente das variações do nível de água e reflete os usos a sua montante.

2. Objetivos

Este trabalho teve como objetivo compreender a variação dos nutrientes nas águas do Reservatório de Manso nas fases de enchimento e estabilização, considerando-se a posição de cada estação de amostragem e o uso e ocupação do solo que havia no local de cada um, antes da área ter sido inundada pelo reservatório.

3. Material e Métodos

Neste estudo buscou-se compreender a dinâmica dos nutrientes da água do reservatório de Manso através da análise qualitativa entre o uso e ocupação do solo existente nos locais onde hoje se localizam cada uma das estações de amostragem do reservatório de Manso; e verificar se existe influência da fitomassa que foi inundada, na dinâmica dos nutrientes da água através da análise limnológica dos dados coletados nas fases de enchimento e estabilização do lago.

Para mapear o uso e ocupação da terra na área que foi inundada pelo reservatório da APM Manso foram usadas três imagens Landsat5, correspondentes à órbita 226 ponto 070, resolução espacial de 30 metros, disponibilizadas no banco de imagens do INPE com sete bandas cada, para as seguintes datas: 12/09/1999 - antes do início da formação/enchimento do lago; 25/05/2000 - com o lago em formação; e 19/12/2000 com o lago já apresentando praticamente o tamanho verificado numa outra imagem Landsat do ano de 2007. Foram utilizadas duas bases vetoriais, sendo a primeira um polígono com limites definidos pela lâmina d’água da área inundada, pelo lago de Manso no mês de dezembro de 2002, o qual foi obtido da classificação de uma imagem Landsat 226/070; e a segunda base vetorial, trazendo a localização espacial das estações de amostragem dos dados limnológicos do reservatório de Manso. A primeira base vetorial foi adotada como o limite espacial dos mapas que foram produzidos para este estudo.

Para produzir tais mapeamentos as imagens sofreram os seguintes tratamentos: correção geométrica via registro das mesmas ao sistema de projeção UTM-SAD69; georeferenciamento tipo “mapa a imagem” para o registro da imagem de 12/09/1999 a partir da rede de drenagem da bacia do rio Manso, obtida a partir da junção de 7 cartas planialtimétricas 1:100.000 produzidas pelo IBGE; georefenciamento tipo “imagem a imagem” para as imagens de 25 de maio e 19 de dezembro de 2000, usando como base a imagem de 12/09/1999; transformação de valores de tons de cinza para de reflectância; correção atmosférica pelo método subtração do valor do pixel mais escuro (Chavez, 1975); recorte das imagens para o enquadramento dentro dos limites da lâmina d’água do reservatório para dezembro de 2002; definição das áreas de amostragem em cada imagem para a classificação supervisionada usando o classificador de “distância mínima” e cinco classes de uso e ocupação da terra: água, mata, cerrado, pastagem e solo nu; criação e aplicação



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Figura 1. Evolução da área inundada do reservatório de Manso no período de set-99 a dez-00.

de uma máscara lógica usando a lâmina d’água do reservatório em dezembro de 2002, em cada um dos resultados da classificação das imagens; quantificação das áreas ocupadas por cada classe em cada imagem; produção dos mapas finais.

Os dados limnológicos coletados in situ foram analisados em termos de valores médios das variáveis nitrogênio total (NT), fósforo total (PT) e carbono orgânico dissolvido (COD) para os períodos de enchimento (dez-99 a dez-00) e estabilização (jan-01 a abr-03), e comparadas através de análise de variância unidirecional Anova, considerando como fator principal as fases e as estações de amostragem do reservatório. Na primeira fase foram realizadas 10 campanhas de coleta de dados e 13 na segunda (estabilização). Foram amostrados dois pontos da zona de transição flúvio-lacustre (estações Csc20 e Man20) e quatro no corpo central do reservatório (QLb20, Csc30, Man30 e Man40). Os dados limnológicos foram obtidos com sonda múltipla (YSI) ou através dos métodos descritos em APHA (1990).

A correlação entre o comportamento dos nutrientes e a cobertura do solo existente nestes pontos de amostragem antes do enchimento do reservatório foi realizada de modo qualitativo através de análise visual, utilizando-se para isso, uma figura que traz o mapa de uso e ocupação da terra na região do reservatório em dezembro de 2000. Os gráficos da variação dos nutrientes foram plotados ao lado de cada estação de amostragem.

4. Resultados e Discussão

4.1. Evolução da lâmina d’água do reservatório e a cobertura do solo inundado no período de setembro de 1999 à dezembro de 2000

Tomando-se como limite da área analisada a lâmina d’água do reservatório em dezembro de 2002 (327,67 km2), quando o mesmo já estava estabilizado, nota-se que a cobertura da terra na área inundada era composta, sobretudo pela vegetação de Cerrado (139 km2), que representava cerca de 42% do total (Figura 1; Tabela 1); e que a fitomassa existente nessa área, considerando-se a soma das classes mata e cerrado, chegava a cerca de 62 % da área inundada pelo reservatório.

Deve-se chamar atenção ainda, para a significativa área que era ocupada por pastagens (63,7 Km2) que representava 19% dessa área. Pelos dados percebe-se que o enchimento do reservatório foi bastante rápido, pois a lâmina d’água de seu



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Figura 2. Tipos de cobertura da terra nos pontos amostrais antes da formação do reservatório de Manso.

limite atual era de apenas 5,97 km2 em setembro de 1999, mas em dezembro de 2000 já chegava à 204,12 km2, representando cerca de 62,4% do tamanho do reservatório em dezembro de 2002 (Figura 1; Tabela 1).

Tabela 1 - Área ocupada pelos tipos fitofisionômicos e usos da terra na área inundada pelo reservatório de Manso, nos períodos pré e durante o enchimento do reservatório. Classificação 12/09/99 25/05/00 19/12/00

Água 5,97 177,83 204,13 Solo nu 56,20 17,91 18,92 Mata 62,70 50,28 36,22 Cerrado 139,09 45,07 44,87 Pastagem 63,71 36,58 23,54 Total (km2) 327,67 327,67 327,67

4.2. A cobertura da terra nos locais onde hoje se situam as estações de amostragem

O mapeamento do uso e ocupação da terra no local onde se formou o reservatório de Manso (Figura 1) permitiu verificar as coberturas da terra que predominavam nos locais onde hoje são realizadas as amostragens da água neste reservatório. Deste modo, verificou-se que no local onde hoje se situa a estação de coleta MAN20 predominava uma área de cerca de 26 km2 ocupada por pastagens na margem esquerda do rio Manso. Também havia neste local muitas áreas com matas ciliares e cerrado (cerca de 18 km2) devido ao fato deste rio ser bastante meândrico nesta região da bacia; no local da estação MAN30 predominava a ocupação do solo por pastagens (cerca de 24 km2) e algumas manchas de solo nu, porém não muito longe dela (a cerca de 5 km no sentido da foz do Manso), havia uma grande mancha de vegetação de cerrado; a estação MAN40 situa-se exatamente no ponto de confluência dos rios Manso e Casca, e por isso mesmo era coberta por muita vegetação de matas ciliares. Além disso, na margem esquerda do rio Manso, havia uma grande mancha de vegetação de cerrado (com cerca de 18 km2) que foi praticamente toda inundada pelo reservatório (Figura 1 e 2).

O lugar onde hoje se situa a estação



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CSC20 localiza-se numa região bastante meândrica do rio Casca (com curvas de quase 90º) havendo por isso predominância de mata ciliar nesta área que foi inundada. Contudo, a área inundada nesse setor do reservatório ocupou reduzida extensão além da calha do rio e, portanto a quantidade de fitomassa inundada foi muito pequena; a estação CSC30 está situada no ponto de confluência dos rios Casca e Quilombo. Desse modo, havia muita vegetação de mata ciliar e cerrado (cerca de 19 km2), e nas cercanias ocorria significativa presença de áreas ocupadas com pastagens (cerca de 24km2); e na região inundada onde hoje situa-se a estação QLB20 predominava a vegetação de cerrado e também matas ciliares (área com cerca de 15 km2), visto que esta estação também situa-se num ponto de confluência do rio Quilombo com um dos seus tributários (Figura 1 e 2).

4.3. Dinâmica dos nutrientes na água nas fases de enchimento e estabilização do reservatório de Manso

As concentrações de PT no enchimento, variaram de 30 µgL-1 (Csc 20) a 80 µgL-1 (Man20); na estabilização de 10 µgL-1 (QLb20) até 40 µgL-1 (Csc20 e 30). O NT variou no enchimento de 33 µgL-1 (Qlb20) a 69 µgL-1 (Csc30); e na estabilização 33 µgL-1 (Man20) a 56 µgL-1 (Csc20). O COD variou no enchimento de 3560 µgL-1 (Qlb20) até 6260 µgL-1 (Man40) e na estabilização de 2540 µgL-1 (Csc20) a 4100 µgL-1 (Man20), conforme a Figura 3.

Considerando todas as estações de amostragem, em média o nitrogênio teve maior concentração (52 µgL-1) no enchimento e menor (40 µgL-1 ) na fase de estabilização; e o PT caracterizou-se em média por valor similar no enchimento e estabilização (50 µgL-1). Assim, o fósforo e o nitrogênio total não apresentaram diferenças significativas para as fases do reservatório e nem para as estações climáticas (p<0,05). Embora as concentrações de NT e PT não tenham sido diferentes entre as estações climáticas ocorreu uma tendência a maiores valores na estação chuvosa do que na estação seca, pois, segundo Figueiredo (2007) as chuvas contribuem para o intemperismo das rochas na área de drenagem e favorecem o discreto aumento de fósforo ou a entrada deste elemento advindo dos usos agrícolas por fontes difusas.

Esta autora inferiu que é difícil estabelecer para as formas nitrogenadas quais fatores são reguladores da dinâmica deste nutriente ou a sua principal fonte de origem para o reservatório de Manso.A maior disponibilidade de material em decomposição proveniente da mata, cerrado e pastagem (da área do reservatório) promoveram aumento nas concentrações desses elementos do enchimento à estabilização, entretanto não foram suficientes para provocar mudanças significativas no grau de trofia do reservatório, segundo o índice trófico de Nurberg (1996). O reservatório foi classificado como oligotrófico para os valores médios de fósforo em ambas a fases. Vale ressaltar que na estabilização, as maiores concentrações de fósforo (100 µgL-1) ocorreram na estação Qlb20 onde antes inundação localizava-se numa área brejosa, e sabe-se que estes locais possuem grande quantidade de matéria orgânica. Com relação ao nitrogênio a água de todas as estações foram classificadas como mesotrófica independente da fase ou da quantidade de material biológico em decomposição.

Para Figueiredo (2007), as reduzidas concentrações de fosfatados e nitrogenados tem relação com os aspectos da bacia, tais como matéria orgânica predominantemente refrataria de difícil decomposição e em baixas quantidades, elevado fluxo d´água que transporta rapidamente os nutrientes para a jusante e devido ao fato que as fontes de origem antrópica são ainda pouco representativas levando em conta a bacia de drenagem.



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Figura 3. Variação dos nutrientes na água, segundo as estações amostrais na fase de enchimento do reservatório de Manso.



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O COD apresentou diferença significativa entre as fases do reservatório e entre as estações

climáticas (p<0,05). O carbono orgânico em média foi maior no enchimento com 4600 µgL-1 e menor na estabilização (3170 µgL-1). No final do enchimento aproximadamente 60% da área coberta por vegetação estava submergida no lago e especialmente na primeira fase de operação do reservatório estavam fornecendo principalmente carbono de origem autóctone para os processos fotossintéticos na coluna d´água. Estes dados corroboram com Figueiredo & Bianchini-Jr (2008) que atribuiu as máximas concentrações de carbono no enchimento à decomposição de matéria orgânica.

5. Conclusões

Em dez-00 a lâmina d´água do reservatório já havia coberto 62,4% de área prevista para enchimento deixando submersa a vegetação que forneceu através da decomposição orgânica os nutrientes para a água. Considerando somente a área inundada neste período, verificou-se que cerca de 62 % desta era coberta por fitomassa de matas e cerrado, e mais 19% por pastagem. A análise das imagens possibilitou verificar e até quantificar o uso e ocupação da terra no período pré-enchimento do reservatório nos pontos onde atualmente localizam-se as estações de amostragem. O uso da geotecnologia permitiu verificar que o enchimento do reservatório determinou a cobertura de áreas anteriormente compostas por mata, cerrado e pastagens, as quais a partir da decomposição da matéria orgânica disponibilizaram para a água, inicialmente maiores concentrações de nitrogênio e fósforo, no entanto, as elevações nos valores não foram significativamente diferentes a ponto de alterar o estado de oligotrofia (PT) e mesotrofia (NT) do lago, quando comparadas as fases de enchimento e estabilização. As concentrações de carbono orgânico dissolvido sofreram significativas elevações principalmente na fase de enchimento, onde o material biológico atuou como fonte primária deste elemento no reservatório de Manso. Nesta fase foi possível observar na estação MAN40 uma relação entre a cobertura da terra inundada (áreas de mata e cerrado) e o maior valor médio deste nutriente.

6. Agradecimentos

A equipe agradece a Daniela Figueiredo e a FURNAS por ter cedido o banco de dados limnológicos do Reservatório de Manso, ao Instituto de Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) por ter fornecido gratuitamente as imagens de satélite, e ao CNPq por ter concedido bolsa de iniciação científica.

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