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Revista Brasileira de Ciência do Solo

On-line version ISSN 1806-9657

Rev. Bras. Ciênc. Solo vol.23 no.2 Viçosa Apr./June 1999

http://dx.doi.org/10.1590/S0100-06831999000200023 

SEÇÃO VI - MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA

 

Detecção de solos erodidos pela avaliação de dados espectrais

 

Detection of soil erosion by spectral reflectance

 

 

J. A. M. DemattêI; D. FochtII

IProfessor Doutor do Departamento de Solos e Nutrição de Plantas, Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", ESALQ/USP. Caixa Postal 9, CEP 13418-900 Piracicaba (SP). E-mail: jamdemat@carpa.ciagri.usp.br
IIPós-Graduanda do curso de Solos e Nutrição de Plantas, ESALQ/USP. E-mail: dfocht@carpa.ciagri.usp.br

 

 


RESUMO

O objetivo do presente trabalho foi avaliar a eficiência da reflectância espectral na discriminação e diagnóstico de diferentes níveis de erosão. Para tanto, quatro perfis de solos (Latossolo Vermelho-Amarelo, Terra Roxa Estruturada latossólica, Cambissolo de basalto e Vertissolo), localizados numa toposseqüência na região de Piracicaba, São Paulo, Brasil, foram submetidos à avaliação de atributos químicos, físicos e mineralógicos para verificar sua influência na reflectância. Os dados espectrais foram coletados, utilizando espectrorradiômetro no intervalo de 400 a 2.500 nm, em laboratório. O processo erosivo dos solos foi considerado de acordo com as profundidades de coleta de amostras no perfil, sendo: 0-5, 10-20, 40-60 e 60-80 cm, correspondentes à erosão nula (testemunha), erosão ligeira, erosão moderada e erosão severa, respectivamente. Com os dados espectrais obtidos em laboratório, foram também simuladas respostas do TM-LANDSAT-5, relacionando-os com os atributos do solo e os níveis de erosão. Na medida em que aumentou o grau de erosão, ocorreram alterações, principalmente no teor de matéria orgânica, provocando modificações no caráter espectral. Quanto mais erodido foi o solo, maior a intensidade da curva espectral entre 600 e 2.400 nm. As bandas de absorção devidas aos óxidos de ferro (850 nm), água (1.400 e 1.900 nm) e caulinita (2.200 nm), por sua vez, apresentaram-se mais intensas nos solos erodidos. Os dados espectrais do LANDSAT mostraram-se menos detalhados e, por conseqüência, menos eficientes na detecção dos níveis de erosão. Apesar disso, as bandas 3, 4, 5 e 7 discriminaram os solos não erodidos dos erodidos por meio da intensidade e tendência das curvas.

Termos de indexação: sensoriamento remoto, erosão, radiometria.


SUMMARY

The objective of this work was to evaluate the efficiency of spectral reflectance in the detection of different erosion levels present in soils. Four soils, corresponding to a Red-Yellow Latosol (Oxisol), Latosolic Terra Roxa Estruturada (Ultisol), Cambisol (Inceptisol) and Vertisol, located in a toposequence in Piracicaba, São Paulo, Brazil, were evaluated for their chemical, physical and mineralogical attributes. The spectral reflectance was measured between 400 and 2,500 nm using an Infra Red Intelligent Spectroradiometer. Each soil was collected according to the depth-increments 0-5, 10-20, 40-60, 60-80 cm, which were considered as no erosion (control), slight erosion, moderate erosion and severe erosion, respectively. Spectral data obtained under laboratory conditions, which simulated data from the TM-LANDSAT-5 satelite, were then correlated with the soil erosion process. As the degree of simulated erosion increased, alterations in the soils occurred, mainly with the organic matter content, causing modifications in the spectral characteristics. The more eroded the soil, the higher was the spectral reflectance intensity between 600 and 2,400 nm. The absorption bands, due to iron oxides (850 nm), water (1,400 and 1,900 nm) and kaolinite (2,200 nm), were more intense in the eroded soils. Spectral data from LANDSAT were less detailed, for discriminating erosion levels in soils and, consequently, less efficient. Even under these conditions, bands 3, 4, 5 and 7 discriminated the non eroded soils from the eroded ones.

Index terms: remote sensing, soil erosion, radiometry.


 

 

Texto completo disponível apenas em PDF.

Full text available only in PDF format.

 

 

AGRADECIMENTO

À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo - FAPESP, pelo apoio na aquisição do sistema sensor IRIS (Infra Red Intelligent Spectroradiometer), processo no 1995/6259-6 sem o qual não seria possível a realização desta pesquisa.

 

LITERATURA CITADA

AL-ABBAS, A.H.; SWAIN, P.H. & BAUMGARDNER, M.F. Relating organic matter and clay content to multispectral radiance of soils. Soil Sci., 114:477-485, 1972.         [ Links ]

ALMEIDA, F.F.M.; HASUI, Y.; PONÇANO, W.L.; DANTAS, A.S.L.; CARNEIRO, C.D.R.; MELLO, M.S. & BIATRICHI, C.A. Mapa geológico do estado de São Paulo. São Paulo, Instituto de Pesquisa Técnica, 1981. 126p. (Monografia, 6)        [ Links ]

BAUMGARDNER, M.F.; KRISTOF, S.J.; JOANNSEN, C.J. & ZACHARY, A.L. Effects of organic matter on the multiespectral properties of soils. Proc. Ind. Acad. Sci., 79:413-422, 1970.         [ Links ]

BERTOLINI, D.; LOMBARDI NETO, F. & DRUGOWICH, M.I. Programa Estadual de Bacias Hidrográficas. Secretaria da Agricultura e Abastecimento do Estado de São Paulo. Campinas: CATI (impresso especial), 1993. 17p.         [ Links ]

BERTONI, J. & LOMBARDI NETO, F. Conservação do solo. São Paulo. Ícone, 1990. 355p.         [ Links ]

BOBER, M.L. & McBRIDE, R.A. Use of digital image analysis and GIS to assess regional compaction risk. Photog. Eng. & Rem. Sens., 62:1397-1404, 1996.         [ Links ]

BRASIL. Ministério da Agricultura. Serviço. Serviço Nacional de Pesquisa Agronômica. Levantamento de reconhecimento de solos do estado de São Paulo. Rio de Janeiro, 1960. 634p. (Boletim Técnico, 12)        [ Links ]

CAMARGO, O.A.; MONIZ, A.C.; JORGE, J.A. & VALADARES, J.M. Métodos de análise química, mineralógica e física de solos do IAC. Campinas, IAC, 1986, 94p. (IAC Boletim Técnico, 106)        [ Links ]

CAMARGO, M.N.; KLANT, E.S. & KAUFMAN, J.H. Classificação de solos usada em levantamentos pedológicos no Brasil. Separata do B. Inf., Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, 12:11-33, 1987.         [ Links ]

COURAULT, D. & GIRARD, M.C. Relationships between the soils composition and their spectral signature. In: ISSS SYMPOSIUM OF THE WORKING GROUP REMOTE SENSING, 5., Budapest, Hungary, 1978. Proceedings. Budapest, 1988. 178-185p.         [ Links ]

DEDECEK, R.A. Efeito das perdas e deposições de camadas de solo na produtividade de um latossolo vermelho escuro do cerrado. R. Bras. Ci. do Solo, 11:323-328, 1987.         [ Links ]

DEMATTÊ, J.A.M. Relações entre dados espectrais e características físicas, químicas e mineralógicas de solos desenvolvidos de rochas eruptivas. Piracicaba, Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiróz. 1995. 265p. (Tese de Doutorado)        [ Links ]

DEMATTÊ, J.A.M. & LEITE, A.T.A.B. Efeito da matéria orgânica e ferro nos dados espectrais de solos arenosos e argilosos da região de Bauru, SP. In: SIMPÓSIO DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA, 6., Piracicaba, 1998. Resumos. São Paulo, Universidade de São Paulo, 1998. v.1, p.516.         [ Links ]

DEMATTÊ, J.A.M.; AMADOR, A. & NANNI, M.R. Avaliação espectral de amostras de solos e argilo-minerais em função de diferentes níveis de hidratação. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE SENSORIAMENTO REMOTO, 9., Santos, 1998. Resumos. Santos, 1998. CD-ROM.         [ Links ]

DEMATTÊ, J.L.I.; GARCIA, G.L. & PROCHNOW, L.I. Variações induzidas de atributos químicos e sua influência na reflectância espectral de três solos do estado do Paraná. R. Bras. Ci. Solo, 3:479-490, 1998.         [ Links ]

DEMATTÊ, J.A.M. & GARCIA, G.J. Alteration of soil properties through a weathering sequence as evaluated by spectral reflectance. Soil Sci. Soc. Am. J., 63:237-342, 1999.         [ Links ]

DEMATTÊ, J.L.I. & MARCONI, A. A drenagem na mineralogia dos solos desenvolvidos de diabásio em Piracicaba (SP). R. Bras. Ci. Solo, 15:1-8, 1991.         [ Links ]

EPIPHANIO, J.C.N.; FORMAGGIO, A.R.; VALERIANO, M.M. & OLIVEIRA, J.B. Comportamento espectral de solos do Estado de São Paulo. São José dos Campos, Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, 1992. 131p.         [ Links ]

FORMAGGIO, A.R.; EPIPHÂNIO, J.C.; VALERIANO, M.M. & OLIVEIRA, J.B. Comportamento espectral (450-2450 nm) de solos tropicais de São Paulo. R. Bras. Ci. Solo, 20:467-474, 1996.         [ Links ]

FRANÇA, G.V. & DEMATTÊ, J.A.M. Parâmetros da rede de drenagem de solos da região de Iracemápolis (SP). An. ESALQ, 47:541-555, 1990.         [ Links ]

GROVE, C.I.; HOOK, S.J. & PAYLOR, E.D. Laboratory reflectance spectra of 160 minerals, 0.4 to 2.5 micrometers. Washington, NASA, National Aeronautics and Space Administration, 1992, 355p. (Jet Propulsion Laboratory Publication, febuary 1992)        [ Links ]

GUYOT, G.; GU, X.F.; WEISS, M. & BARET, F. Du signal satellitaire à la réflectance au sol: Problémes direct et inverse. Photo Interp., 2:119-137, 1996.         [ Links ]

JACKSON, M.L. Soil chemical analysis; advanced course. Madison, Wisconsin University, 1969. 895p.         [ Links ]

KIEHL, E.J. Fertilizantes orgânicos. São Paulo, Ceres, 1985. 492p.         [ Links ]

LAL, R. Soil erosion problem on Alfisols in western Nigeria and their control. I badan, Inst. Tropical Agr., 1976. 208p. (Monograph, 1)        [ Links ]

LATZ, R.A.; WEISMILLER, G.E.; van SCOTOC & BAUNGARDNER, M.F. Characteristic variations in spectral reflectance of selected eroded alfisols. Soil Sci. Soc. Am. J., 45:1130-1134, 1984.         [ Links ]

LEMOS, R.C. & SANTOS, R.D. Manual de descrição e coleta de solo no campo. 3.ed. Campinas, Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, 1996. 84p.         [ Links ]

LINDBERG, J.D. & SNYDER, D.G. Diffuse reflectance spectra of several clay minerals. Am. Miner., 57:485-493, 1972.         [ Links ]

LOMBARDI NETO, F. Erosão no estado de São Paulo. NOTESALQ, 17: p.1, 1997        [ Links ]

MADEIRA NETTO, J.S. Spectral reflectance properties of soils. Photo Interp., 2:59-72, 1996.         [ Links ]

MATHEWS, H.L. ; CUNNINGHAM, R.L.; CIPRA, J.E. & WEST, T.R. Aplication of multiespectral remote sensing to soil survey in southeastern Pennsylvania. Soil Sci. Soc. Am. Proc., 37:88-93, 1973.         [ Links ]

NICODEMUS, F.E.; RICHMOND, J.C.; HSIA, J.J.; GINS BERG, I.W. & LIMPERIS, T. Geometrical considerations and nomenclature for reflectance. Washington, D.C., U. S. Department of Commerce, 1977. 52p. (NBS Monograph, 160)        [ Links ]

PALYLYK, C.L.; CROWN, P.H. & SAUCHYN, D.J. Temporal monitoring of agricultural soil erosion risk through integrated Landsat and GIS. In: CANADIAN SYMPOSIUM REMOTE SENSING, 14., Calgary, 1991. Proceedings. Alberta, Calgary, 1991. p.108-111.         [ Links ]

PANDOLFO, C.M. Correção da acidez e melhoria da fertilidade do solo. In: MANUAL de uso, manejo e conservação do solo e da água: Projeto de recuperação, conservação e manejo dos recursos naturais em microbacias hidrográficas. 2ed. R., Florianópolis, EPAGRI, 1994. p.149-163.         [ Links ]

PAZAR, S.E. Spectral characterization of iron oxide and organic matter in eroded soils. Purdue University, West Lafayette, IN. 1983. (Tese de Mestrado)        [ Links ]

PENTEADO, M.M. A bacia de sedimentação de Rio Claro, Estado de São Paulo. Geographica, 5:38-61, 1969.         [ Links ]

RAIJ, B. van., J.A. QUAGGIO, H. CANTARELLA, M.E.; FERREIRA, A.S.; LOPES, C.O. & BATAGLIA. Análise química do solo para fins de fertilidade. Campinas, Fundação Cargill, 1987. 170p.         [ Links ]

RANIERI, S.B.L. Avaliação de métodos e escalas de trabalho para determinação de risco de erosão em bacia hidrográfica utilizando sistema de informações geográficas (SIG). São Carlos, Universidade de São Paulo, 1996. 128p. (Tese de Mestrado)        [ Links ]

SEUBERT, C.E.; BAUMGARDNER, M.R.; WEISMILLER, R.A. & KIRSCHNER, F.R. Mapping and estimating areal extent of severely eroded soils of selected sites in northern Indiana. In: MACHINE PROCESSING OF REMOTELY SENSED DATA SYMP. West Lafayette, Purdue University, 1979. 170p.         [ Links ]

SPAROVEK, G.; TERAMOTO, E.R., TORETA, D.M.; ROCHELES, T.C.A. & SHAYER, E.P.M. Erosão simulada e a produtividade da cultura do milho. Rev. Bras. Ci. do Solo, , 15:363-369, 1991.         [ Links ]

SPAROVEK, G.; van LIER, Q.J.; ALOISI, R.R. & TORRADO, P.V. Previsão do rendimento de uma cultura em solos de Piracicaba em função da erosão. R. Bras. Ci. Solo, 17:465-470, 1993.         [ Links ]

STONER, E.R.; BAUMGARDNER, M.R.; BIEHL, L.L. & ROBINSON, B.F. Atlas of soil reflectance properties. West Lafayette, Purdue University, 1980. 75p.         [ Links ]

STONER, E.R. & BAUMGARDNER, M.F. Characteristic variations in reflectance of surface soils. Soil Sci. Soc. Am. J., 45:1161-1165, 1981.         [ Links ]

VITORELLO, I. & GALVÃO, L.S. Spectral properties of geologic materials in the 400 to 2.500 nm range: review for applications to mineral exploration and lithologic mapping. Photo Interp., 2:77-99, 1996.         [ Links ]

WEISMILLER, R.A. & KAMINSKY, S.A. Aplication of remote-sensing technology to soil survey reseach. J. Soil Water Conser., 33:287-289, 1978.         [ Links ]

 

 

Recebido para publicação em dezembro de 1997
Aprovado em dezembro de 1998

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