Aplicação dos modelos PESERA e MEDALUS para avaliação dos riscos de erosão do
solo e de desertificação da bacia hidrográfica do Vale do Gaio
INTRODUÇÃO
As ameaças a que os solos europeus podem estar sujeitos, identificadas na Soil
Communication COM (2002) 179 e no documento Thematic Strategy for Soil
Protection COM (2006) 231, são a erosão, declínio da matéria orgânica,
contaminação, compactação, impermeabilização, declínio da biodiversidade,
salinização, cheias e deslizamentos de terras. Huber et al.(2007)
seleccionaram um conjunto de metodologias e indicadores quantitativos,
definindo limites toleráveis para cada uma daquelas ameaças, com excepção das
cheias e inclusão da desertificação resultante da combinação de algumas
daquelas ameaças em condições climáticas áridas ou subáridas.
No sul de Portugal, uma região onde o equilíbrio entre o meio natural e a
actividade humana é bastante sensível, a erosão hídrica e a desertificação
merecem particular atenção. A erosão do solo é considerada uma ameaça quando a
sua taxa é superior à taxa de formação do solo, e é acelerada, devido à
actividade humana, podendo conduzir à deterioração/perda de uma ou mais funções
do solo. Vários estudos apontam taxas médias de erosão dos solos europeus entre
as 10 e as 20 t/ha/ano. Contudo, Huber et al.(2007) definiram como toleráveis,
as perdas de solo de apenas 1 a 2 t/ha/ano. A medição da taxa de erosão do solo
é sempre limitada a um número restrito de locais que incluem zonas de risco
moderado a alto e representativos de zonas agro-ecológicas. A taxa de erosão
do solo varia muito no tempo e no espaço, o que dificulta o escalonamento
desses resultados para áreas maiores e depende da extrapolação dos dados para
zonas onde as medições não foram realizadas. A erosão do solo pode
alternativamente ser estimada através de outras ferramentas, nomeadamente, de
modelos de erosão. Os mais comuns baseiam-se na Equação Universal da Perda de
Solo ' USLE (Wischmeier & Smith, 1978) ou na Equação Universal da Perda
de Solo Revista ' RUSLE (Renard et al.,1997). Mais recentemente, Kirkby et al.
(2004) desenvolveram o modelo Pan-European Soil Erosion Risk Assessment(PESERA)
que estima a perda de sedimento a partir do escoamento de água. Huber et al.
(2007) seleccionaram este modelo como um dos métodos mais apropriados para
estimar o risco de erosão hídrica do solo por permitir comparar resultados
entre as regiões da Europa.
A desertificação, por sua vez, está directamente associada à degradação do
solo, água, vegetação e outros recursos. Corresponde à degradação da terra,
nas zonas áridas, semi-áridas e sub-húmidas secas, em resultado da influência
de vários factores, incluindo as variações climáticas e as actividades humanas
(UNCCD, artigo 1, 1994). A desertificação está portanto directamente associada
à erosão do solo, mas também ao declínio da matéria orgânica, salinização do
solo e declínio da biodiversidade. Vários programas têm sido orientados visando
a definição de áreas ambientalmente sensíveis à desertificação. Destacamos a
metodologia MEDALUS (Kosmas et al., 1999), testada em regiões da Grécia,
Itália, Espanha e Portugal e o programa DISMED que permitiu elaborar uma carta
da susceptibilidade à desertificação em Portugal (Rosário, 2004).
Huber et al.(2007) seleccionaram a metodologia MEDALUS como apropriada para
comparar as áreas em risco de desertificação ao nível das diferentes regiões da
Europa, sendo o indicador dado em termos de área ambientalmente sensível à
desertificação.
Este trabalho teve como objectivo testar as metodologias e indicadores
definidos por Huber et al.(2007) para os riscos de erosão e desertificação na
bacia hidrográfica do Vale do Gaio (Alentejo). Para o risco de perda do solo
por erosão hídrica foi definido o modelo PESERA (Kirkby et al.2004). Para as
áreas em risco de desertificação foi selecionada a metodologia MEDALUS (Kosmas
et al., 1999).
MATERIAL E MÉTODOS
O modelo PESERA (Pan-European Soil Erosion Risk Assessment)
O modelo PESERA (Pan-European Soil Erosion Risk Assessment), desenvolvido por
Kirkby et al.(2004), é um modelo que per-mite estimar as perdas de solo por
erosão hídrica (t/ha/ano) com maior ou menor detalhe conforme o grau de
precisão da informação introduzida. O modelo baseia-se na partição dos valores
de precipitação nas componentes resultantes: escorrimento superficial;
evapotranspiração e variações do armazenamento de água no solo. A transpiração
é usada para criar um crescimento genérico das plantas em função do uso do
solo, numa base mensal. A decomposição da matéria orgânica é modelada
principalmente a partir dos dados da temperatura e tem também em consideração
o teor de humidade, tipo de cobertura e uso do solo. O limite da infiltração a
partir do qual ocorre escorrimento superficial depende do coberto vegetal, do
teor em matéria orgânica e propriedades do solo, variando ao longo dos anos. A
distribuição da precipitação diária é ajustada, para cada mês, a uma
distribuição Gama, a partir da qual se estima o escorrimento superficial e o
transporte de sedimentos (proporcional à soma do quadrado do escorrimento). A
erosão total é por fim calculada a partir da erodibilidade do solo, derivada
das propriedades do solo, do quadrado do escoamento superficial, e do declive
do terreno. A erosão total é calculada na base da vertente de modo a estimar a
perda de solo que consequentemente irá ser arrastada para as linhas de água. No
Quadro 1 apresenta-se a informação mínima necessária para correr o modelo
PESERA.
Quadro 1 'Dados de entrada para o modelo PESERA (Irvine & Kosmas, 2003).
A metodologia MEDALUS (Mediterranean Desertification and Land Use)
A metodologia MEDALUS (Mediterranean Desertification and Land Use),
desenvolvida por Kosmas et al. (1999), permite estimar as áreas ambientalmente
sensíveis à desertificação (ESAs), em km2ou %, a partir de uma análise
multifactorial dos índices de qualidade do solo (SQI), do clima (CQI), da
vegetação (VQI) e de utilização do solo (MQI). Esses índices são calculados a
partir de diversos parâmetros, que são divididos em classes distintas consoante
a sua maior ou menor capacidade de protecção do solo. Os índices são calculados
a partir das seguintes expressões:
SQI = (textura × rocha mãe × fragmentos rochosos × profundidade × declive ×
drenagem)1/6 (1)
CQI = (precipitação × índice de aridez × orientação da vertente)1/
3 (2)
VQI = (risco de fogo ×protecção contra erosão × resistência à seca × cobertura
vegetal)1/4 (3)
MQI = (intensidade uso do solo × políticas de protecção)1/
2 (4)
onde as diferentes classes do SQI variam entre <1,13, 1,13-1,45, e >1,46,
correspondendo a solos de alta, moderada e baixa qualidade, respectivamente.
As classes do CQI variam entre <1,15, 1,15-1,81, e >1,81, correspondendo a
climas de alta, moderada e baixa qualidade, respectivamente. As classes do VQI
variam entre 1-1,6, 1,7-3,7, e 3,8-16, correspondendo a vegetação de alta,
moderada e baixa qualidade, respectivamente. As classes do MQI variam entre 1-
1,25, 1,26-1,5, e >1,51, correspondendo a uma gestão do solo de alta, moderada
e baixa qualidade, respectivamente.
As áreas ambientalmente sensíveis à desertificação (ESAs) são depois calculadas
a partir da seguinte equação:
ESAI = (SQI × CQI × VQI × MQI)1/
4 (5)
As ESAs são, no final, divididas em zonas Críticas à desertificação C3 (>1,53),
C2 (1,42-1,53) e C1 (1,38-1,41), Frágeis F3 (1,33-1,37), F2 (1,27-1,32) e F1
(1,23-1,26), Potenciais P (1,17-1,22) e Não Ameaçadas N (<1,17) pela
desertificação. As áreas Críticas à desertificação (C3, C2 e C1) correspondem
a áreas já bastante degradadas devido a uma incorrecta utilização no passado,
constituindo uma ameaça para o ambiente das áreas envolventes. As áreas Frágeis
à desertificação (F3, F2 e F1) correspondem a áreas onde qualquer alteração no
delicado equilíbrio entre o meio natural e as actividades humanas pode conduzir
o ecossistema no sentido da desertificação. As áreas Potenciais (P)
correspondem a áreas ameaçadas pela desertificação em face de uma significativa
alteração climática, se uma particular combinação de usos do solo for
implementada e onde impactos externos podem produzir graves problemas. Esta
situação inclui também as terras que são. As áreas não afectadas pela
desertificação (N) correspondem a áreas com solos profundos ou muito profundos,
quase planos, bem drenados, com textura grosseira ou mais fina, sob condições
climáticas semi-áridas ou mais húmidas, independentemente do coberto vegetal.
A bacia hidrográfica do Vale do Gaio
A bacia hidrográfica do Vale do Gaio (Figura 1), com cerca de 513 km2, está
localizada na região do Alentejo, inserindo-se na bacia do Sado. O relevo da
bacia é suavemente ondulado, típico da peneplanície alentejana, apresentando
declives inferiores a 6% em 96% da área. A altitude da zona varia entre os 39 e
os 418 m. A altitude, o declive e exposição das vertentes da bacia hidrográfica
foram definidos através de um modelo digital do terreno com uma malha de 250 ×
250 m.
Figura 1 'Localização da bacia hidrográfica de Vale do Gaio.
Os grupos de solos de referência dominantes na bacia de Vale do Gaio são os
Cambissolos e Luvissolos (FAO, 2006). Existem também Regossolos, Fluvissolos,
Vertissolos e Leptossolos mas em menor percentagem. A identificação dos solos
foi feita com base nas cartas de solo 1:25000. Como essas cartas descrevem
apenas as unidades cartográficas e não têm uma base de dados analítica
associada, os solos foram caracterizados com base na informação existente para
perfis representativos destes solos (Serviço de Reconhecimento e de Ordenamento
Agrário, 1973; Ramos et al., 2007), de modo a satisfazer os requisitos
necessários para aplicar as metodologias de Kirkby et al.(2004) e Kosmas et al.
(1999). Com base nesta informação: (i) os solos em 13% da área foram
caracterizados como pouco profundos (15-30 cm), 48% com solos com profundidade
moderada (30-75 cm) e 36% como tendo solos profundos; (ii) A textura à
superfície foi classificada como grosseira em 79% da área; (iii) a capacidade
de água utilizável apresentou níveis baixos (<50 mm) em 10 % da área, médios
(50-100 mm) em 39% da área, altos (100-150 mm) em 37% da área e muito altos
(>150 mm) em 14% da área; (iv) Os Luvissolos foram considerados como tendo
problemas de drenagem. A drenagem foi ainda definida com base na informação
das fases mal drenadas, existente nas cartas de solo (1:25000); (v) A
pedregosidade foi também definida com base nas cartas de solo, em função da
informação sobre pedregosidade e afloramentos rochosos.
O material originário foi definido a partir da carta geológica (1:50000) dos
Serviços Geológicos de Portugal. O material dominante é o granito, existindo
também em menor percentagem, xistos, arenitos e materiais não consolidados.
O uso do solo foi definido com base na carta Corine Land Cover 2001. O sistema
de montado e os sistemas agrícolas de sequeiro são os principais usos do solo.
O sistema de Montado, composto por sobreiros (Quercus suber) e azinheiras
(Quercus rotundifolia), ocupam cerca de 34% da área da bacia, localizando-se
principalmente nas zonas Oeste e Sudeste. Os sistemas agrícolas de sequeiro,
podendo estar associados ao sistema de montado, ocupam cerca de 48% da área,
localizando-se nas zonas mais central e Nordeste da bacia hidrográfica. Dentro
da área da bacia localizam-se também as áreas urbanas de Évora e de Viana do
Alentejo. Podem-se ainda encontrar algumas áreas de regadio, mas com pouca
expressão.
Os dados meteorológicos, dado o reduzido tamanho da bacia hidrográfica, foram
extraídos unicamente da estação meteorológica de Vale do Gaio (38,25 ºN; -8,29
ºW, WGS84) da rede do Instituto Nacional daÁgua (snirh.pt). O clima pode ser
classificado como Csa (Köppen) ou C2B'2s2a' (Thornthwaite). Os dados da
precipitação diária e mensal e da temperatura média mensal referem-se ao
período 1979-2006. A evapotranspiração de referência mensal foi calculada para
o período de 2001-2006. O índice de aridez de Bagnouls-Gaussen para a região é
de 132.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Estimativa da perda do solo por erosão hídrica
A estimativa da perda do solo por erosão hídrica para a bacia de Vale do Gaio é
apresentada na Figura 2. A respectiva percentagem de área de cada classe de
risco de erosão hídrica é indicada no Quadro 2.
Figura 2 'Estimativa da perda de solo com o modelo PESERA para a bacia de Vale
do Gaio.
Quadro 2 'Classes de perda de solo do modelo PESERA para a bacia de Vale do
Gaio.
Segundo o modelo PESERA, 32,1% da área apresenta um risco de erosão hídrica
<0,5 t/ha/ano. Estas áreas estão localizadas essencialmente, nas zonas Oeste e
Sudeste da bacia hidrográfica, correspondendo às áreas onde o solo é ocupado
por Montado de sobro e azinho, mesmo apesar de algumas dessas áreas
apresentarem declives relativamente mais acentuados. O sistema de Montado,
apesar de poder ser sujeito a agricultura e pastoreio extensivos sob as copas
das árvores, é reconhecidamente um sistema que confere grande protecção ao solo
contra a erosão, uma vez que o solo encontra-se coberto com vegetação na maior
parte do ano. As áreas que apresentam maior risco de erosão localizam-se
sobretudo na zona central e nordeste da bacia, correspondendo às zonas de
agricultura mais intensiva, quer de sequeiro, quer de regadio. As classes de
risco de erosão hídrica dominantes são as perdas entre 510 e 10-20 t/ha/ano,
correspondendo a 23,3 e 16,9%, respectivamente. As mobilizações do solo para a
instalação das culturas de Inverno, geralmente concordantes com o início das
chuvas, originando maiores arrastamentos de solo com o escorrimento superficial
das águas de chuva, ajudam a explicar os maiores valores de perda de solo
estimados com o modelo PESERA para estas áreas. É de referir ainda que 60% da
área da bacia de Vale do Gaio apresenta estimativas de risco de erosão hídrica
acima das 2 t/ha/ano, definido por Huber et al.(2007), como limite tolerável
para a erosão do solo.
Áreas ambientalmente sensíveis à Desertificação
Na Figura 3 apresentam-se os índices de qualidade do solo (SQI), clima (CQI),
vegetação (VQI) e utilização do solo (MQI). De acordo com a metodologia
MEDALUS, o SQI indica solos de qualidade moderada e alta, em 82,4 e 16,7% da
área, respectivamente. Em função do CQI, o clima é classificado como de
qualidade moderada em 74% da área, e de qualidade baixa quando a vertente
apresenta uma exposição Sul (25,9%). A vegetação existente é caracterizada
(VQI) como sendo de boa qualidade em 89% da área, uma vez que plantas como os
sobreiros e azinheiras são resistentes à seca e ao fogo, estão dispersas pela
paisa-gem e conferem um elevado grau de protecção ao solo contra a erosão. Na
restante área, a vegetação foi caracterizada como de moderada qualidade. Quanto
à utilização do solo (MQI), 81,4% da área da bacia é representada como de
qualidade moderada, sendo 18,6% considerada de mau uso, atendendo ao declive
desses locais.
Figura_3'Mapas dos índices de qualidade do solo (SQI), clima (CQI), vegetação
(VQI) e utilização do solo (MQI).
Na Figura 4 apresentam-se as áreas ambientalmente sensíveis à desertificação,
de acordo com a metodologia MEDALUS. No Quadro 3 apresentam-se as percentagens
correspondentes a cada uma dessas áreas. As áreas Críticas à desertificação
(C1, C2 e C3) ocupam cerca de 26% da área total da bacia. Estas áreas estão
localizadas essencialmente, nas vertentes expostas a Sul, mas também em áreas
a Sul e Nordeste da bacia, definidas com um uso do solo mais intensivo. É
certo que uma melhoria das técnicas agrícolas poderá diminuir o risco de
desertificação em algumas dessas áreas. As áreas Frágeis à desertificação (F1,
F2 e F3) ocupam a maior área na bacia do Vale do Gaio (68%). A classe F1 está
mais representada nas zonas a Oeste e Sudeste da bacia onde domina o sistema de
Montado. A classe F3, próxima da classe Crítica, prevalece mais no centro e
Nordeste da bacia hidrográfica, em áreas onde a agricultura é mais intensiva.
Estas áreas Frágeis à desertificação são muito sensíveis ao uso do solo, clima
e vegetação. Quaisquer mudanças provocadas pela perda de vegetação,
nomeadamente devido a incêndios ou períodos de secas, e pelo aumento da erosão
do solo poderão favorecer a desertificação da terra e reclassificar estas
zonas Frágeis como Críticas.
Figura 4 'Áreas ambientalmente sensíveis à desertificação na bacia de Vale do
Gaio
Quadro 3 'Áreas (%) ambientalmente sensíveis à desertificação (ESAs).
De referir que as áreas Críticas à desertificação obtidas para a bacia do Vale
do Gaio (26%) são inferiores às obtidas por Roxo et al. (1999) para o concelho
de Mértola (36%). Em contrapartida, observa-se uma maior percentagem de áreas
Frágeis à desertificação na bacia do Vale do Gaio (68%), em relação àquele
concelho (47%).
CONCLUSÕES
O modelo PESERA, que estima a perda de solo, e a metodologia MEDALUS,
quepermite avaliar as Áreas Ambientalmente Sensíveis à Desertificação (ESAs),
apresentam resultados concordantes. As zonas onde o risco de erosão é maior
correspondem às zonas que apresentaram maiores riscos de desertificação.
Considerando o valor de 2 t/ha/ano como limite tolerável para a erosão do solo,
verificamos que 60% da área da bacia hidrográfica de Vale do Gaio apresenta
estimativas de perda de solo superiores aquele valor. Quanto à classificação
das ESAs, constata-se que 26% da área classifica-se como Crítica, ou seja,
inclui áreas já bastante degradadas devido a um uso incorrecto no passado, e
68% da área é classificada como Frágil, isto é, onde qualquer alteração no
delicado equilíbrio entre o meio natural e as actividades humanas poderá
conduzir o ecossistema no sentido da desertificação.
A aplicação do modelo PESERA e da metodologia MEDALUS são exequíveis apesar de
alguns dos dados de entrada terem sido extrapolados e os resultados obtidos
carecerem de validação devido à inexistência de dados experimentais.
Apresentam, no entanto, a vantagem de permitirem uma fácil comparação de
resultados entre diferentes regiões, quer de Portugal quer da Europa. Seria
útil proceder a campanhas de monitorização da erosão do solo, de modo a melhor
fundamentar os resultados obtidos, tal como se procede na Grécia e em Espanha
onde estas metodologias têm sido validadas com dados de campo.
