@PhDThesis{Medeiros:2016:DiErEx,
author = "Medeiros, Grasiela de Oliveira Rodrigues",
title = "Diagn{\'o}stico da eros{\~a}o e a expans{\~a}o da cultura da
cana-de-a{\c{c}}{\'u}car no Estado de S{\~a}o Paulo",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2016",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2016-05-13",
keywords = "sistema terrestre, conserva{\c{c}}{\~a}o, mudan{\c{c}}as
clim{\'a}ticas, eros{\~a}o, cana-de-a{\c{c}}{\'u}car, earth
system, conservation, climate change, erosion, sugarcane.",
abstract = "O solo {\'e} um componente chave para o funcionamento do Sistema
Terrestre e encontra-se na superf{\'{\i}}cie do planeta onde
d{\~a}o-se as interfaces entre a atmosfera, Pedosfera, biosfera e
litosfera. No entanto, este recurso vem sofrendo press{\~o}es
antr{\'o}picas que conduzem ao aumento das {\'a}reas degradadas
e, consequentemente, abandonadas em regi{\~o}es anteriormente
produtivas. Esta pesquisa de car{\'a}ter multidisciplinar teve
como objetivo avaliar a expans{\~a}o da
cana-de-a{\c{c}}{\'u}car para o Estado de S{\~a}o Paulo
considerando proje{\c{c}}{\~o}es clim{\'a}ticas e a
degrada{\c{c}}{\~a}o do solo por eros{\~a}o. Sendo assim, a
primeira fase metodol{\'o}gica abordou a estimava das taxas de
perda de solo para o Estado de S{\~a}o Paulo utilizando a
Equa{\c{c}}{\~a}o Universal da Perda de Solo (USLE), modelo
amplamente utilizados em estudos de conserva{\c{c}}{\~a}o do
solo. A partir desta estimativa foi calculado o {\'{\I}}ndice do
Tempo de Vida do Solo, uma ferramenta diagn{\'o}stica capaz de
avaliar o n{\'{\i}}vel de degrada{\c{c}}{\~a}o dos solos em
fun{\c{c}}{\~a}o das taxas estimadas de eros{\~a}o
h{\'{\i}}drica e de renova{\c{c}}{\~a}o dos solos. De acordo
com esta metodologia, foram consideradas duas abordagens: i) a
primeira determinou o tempo remanescente para que o perfil do
solum (horizontes A+B) fosse degradado at{\'e} atingir uma
profundidade cr{\'{\i}}tica de 1 m; ii) a segunda, in{\'e}dita,
considerou o tempo remanescente para que a camada superficial de
0,25 m do solo, rica em nutrientes, fosse perdida por eros{\~a}o.
Os resultados dessas etapas mostraram que a taxa m{\'e}dia
estimada de perda de solo {\'e} de 30 Mg ha\$^{-1}\$
ano\$^{-1}\$ e que 59\% da {\'a}rea do estado apresentaram
taxas estimadas de perda de solo acima de 12 Mg ha\$^{-1}\$
ano\$^{-1}\$, limite de toler{\^a}ncia m{\'e}dio considerado
na literatura. Os resultados tamb{\'e}m mostraram que as taxas
m{\'e}dias de perda de solo encontradas para as {\'a}reas
utilizadas para o plantio de culturas anuais, semi-perenes e
perenes foi de, respectivamente, 118 Mg ha\$^{-1}\$
ano\$^{-1}\$ , 78 Mg ha\$^{-1}\$ ano\$^{-1}\$ e 38 Mg
ha\$^{-1}\$ ano\$^{-1}\$ . Assim, de forma geral, esta fase do
estudo permitiu concluir que o Estado de S{\~a}o Paulo requer
aten{\c{c}}{\~a}o com rela{\c{c}}{\~a}o a
conserva{\c{c}}{\~a}o dos seus solos principalmente no que diz
respeito aos usos agr{\'{\i}}colas. A segunda fase
metodol{\'o}gica consistiu na cria{\c{c}}{\~a}o de um modelo de
expans{\~a}o da cana-de-a{\c{c}}{\'u}car capaz de simular a
expans{\~a}o da {\'a}rea cultivada com
cana-de-a{\c{c}}{\'u}car para o Estado de S{\~a}o Paulo
utilizando o arcabou{\c{c}}o de modelagem LuccME, desenvolvido no
Centro de Ci{\^e}ncia do Sistema Terrestre (CCST) do Instituto
Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Foram realizadas
simula{\c{c}}{\~o}es para o per{\'{\i}}odo de 2005-2010,
valida{\c{c}}{\~a}o para o ano de 2012 e proje{\c{c}}{\~o}es
para o ano de 2050. As proje{\c{c}}{\~o}es consideraram os dados
simulados de temperatura do ar e precipita{\c{c}}{\~a}o do RCP
4.5 e 8.5 gerados pelo modelo \emph{Hadley Centre Global
Environment Model}, version 2-Earth System (HadGEM2-ES) do
\emph{Coupled Model Intercomparison Project Phase 5} (CMIP5) que
indicaram aumento da temperatura do ar e precipita{\c{c}}{\~a}o
para os cen{\'a}rios analisados; al{\'e}m de dados de
produtividade futura da cana-de-a{\c{c}}{\'u}car estimados via
Modelo Integrado de Processos Superficiais (INLAND). Estas
simula{\c{c}}{\~o}es de produtividade, por sua vez, tamb{\'e}m
consideraram as proje{\c{c}}{\~o}es clim{\'a}ticas RCP 4.5 e
8.5 e indicaram maior aumento de produtividade para RCP 8.5. Os
resultados do modelo de expans{\~a}o da
cana-de-a{\c{c}}{\'u}car indicaram um acerto de 68,89\% em
compara{\c{c}}{\~a}o dos dados simulados com os dados mapeados
via projeto CANASAT para o mesmo ano. Estes resultados, comparados
aos resultados da primeira fase do trabalho
(degrada{\c{c}}{\~a}o do solo por eros{\~a}o) apontaram que em
2050 a expans{\~a}o da cana-de-a{\c{c}}{\'u}car no estado de
S{\~a}o Paulo prevista neste trabalho considerando-se as
previs{\~o}es clim{\'a}ticas RCP 4.5 acarretar{\'a} em
preju{\'{\i}}zos no que diz respeito {\`a}
degrada{\c{c}}{\~a}o do solo, uma vez que, se direcionar{\'a}
para regi{\~o}es suscept{\'{\i}}veis {\`a} eros{\~a}o.
ABSTRACT: The soil is a key component for the functioning of the
Earth system and lies on the surface of the planet at the
interfaces of the atmosphere, pedosphere, biosphere and
lithosphere. However, this resource is affected by human pressures
leading to an increase in degraded areas which eventually, become
lost for agricultural purposes. This multidisciplinary research
aimed to evaluate the expansion of sugarcane in the State of
S{\~a}o Paulo, Brazil, considering climate projections and soil
degradation resulting from erosion. Thus, the first methodological
phase of this study established estimates of soil loss rates for
the State of S{\~a}o Paulo by the Universal Soil Loss Equation
(USLE), a model widely used in soil conservation studies. From
this estimate, the Soil Lifetime Index was calculated, a
diagnostic tool to assess the land degradation level, defined by
the estimated erosion and soil renewal rates. This methodology was
applied in two steps: i) first, we estimated the remaining time of
degradation of the solum profile (horizons A + B) until reaching a
critical depth of 1 m; ii) second, the remaining time for erosion
loss of the nutrient-rich soil surface layer of 0.25 m. The
results of these steps showed that the average estimated soil loss
rate was 30 Mg ha\$^{-1}\$ yr\$^{-1}\$ and that the estimated
soil loss rates exceeded the average tolerance limit, found in the
literature, of 12 Mg ha\$^{-1}\$ yr-1, in 59\% of the area.
Thus, in this part of the study, the conclusion was drawn that
measures must be taken for the entire state of Sao Paulo in
relation to soil conservation, especially with regard to
agricultural management. The second methodological stage consisted
in creating a model of sugarcane expansion to simulate the
expansion of sugarcane fields in the State of S{\~a}o Paulo using
LuccME, a modeling framework developed at the Center for Earth
System Science (CCST), the National Institute for Space Research
(INPE). Simulations were performed from 2005 to 2010, validation
in 2012, resulting in projections for 2050. The data used were
simulated air temperature and precipitation data of the
Representative Concentration Pathway (RCP 4.5 and 8.5 from
projections generated by the Hadley Centre Global Environment
Model, version 2-Earth System (HadGEM2-ES) of the Coupled Model
Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5). These projections
indicated an increase in air temperature and precipitation for the
scenarios analyzed, as well as higher sugarcane yields in the
future or future sugarcane yields, estimated by the Integrated
Model of Surface Processes (INLAND). The climate projections RCP
4.5 and 8.5 were also considered in the simulations and both
indicated yield increases, especially for 8.5 RCP. The results of
the sugarcane expansion model showed a peak or an extreme result
of 68.89\% compared with the CANASAT project for the same year.
These results, compared to the results of the first phase of the
work (soil degradation by erosion), indicated that by 2050, under
the climate predictions of RCP 4.5, sugarcane expansion in the
state of S{\~a}o Paulo will result in losses with regard to soil
degradation, since the sugarcane fields will most likely have
reached erosion-susceptible regions.",
committee = "Ometto, Jean Pierre Henry Balbaud (presidente) and Giarolla,
Ang{\'e}lica (orientadora) and Oliveira, Gilvan Sampaio de
(orientador) and Renn{\'o}, Camilo Daleles and Marinho, Mara de
Andrade and Marin, Fabio Ricardo",
copyholder = "SID/SCD",
englishtitle = "Erosion diagnosis and sugarcane expansion in S{\~a}o Paulo
State",
language = "pt",
pages = "277",
ibi = "8JMKD3MGP3W34P/3LUS58L",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34P/3LUS58L",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "27 abr. 2024"
}