Efeito da integração lavoura-pecuária-floresta em fase inicial sobre as perdas de solo, água e nutrientes no ecótono Cerrado-Amazônia / Short-term effect of a crop-livestock-forestry system on soil, water and nutrient loss in the Cerrado-Amazon ecotone

A erosão hídrica é um dos principais fatores da degradação dos solos, impactando seu potencial produtivo e capacidade de provisão de serviços ecossistêmicos. O ecótono Cerrado-Amazônia, no norte de Mato Grosso, Brasil, tem sofrido intensas modificações em seu uso e cobertura com impacto na erosão e degradação do solo. Apesar da importância ambiental e agropecuária da região, estudos sobre as perdas de água, solo e nutrientes são escassos. Neste trabalho, testamos a utilidade da integração lavoura-pecuária-floresta (ICLF) para a produção agrícola sustentável no ecótono Cerrado-Amazônia. Foi implantado um experimento de campo no norte de Mato Grosso para quantificar as perdas de solo, água, carbono e nitrogênio durante o período chuvoso de 2012-2013 em parcelas de integração lavoura-floresta (ICF), pastagem (PAST), plantação de eucalipto (EUC), plantio direto com sucessão de culturas (CS) e solo descoberto (BS). As perdas totais de água, solo, carbono e nitrogênio foram, em média, 96,7% maiores em BS, quando comparadas a ICF, EUC, PAST e CS. As perdas de água e solo foram significativamente menores na ICF comparado a CS. As perdas totais de carbono (4.3 - 428.2 kg ha-1) e nitrogênio (1.05 - 10.4 kg ha-1) diferiram significativamente. Os sistemas com um componente arbóreo (EUC e ICF) e PAST tiveram menores perdas de solo e nutrientes em comparação com CS. Nossos resultados demonstraram que ICLF pode evitar a perda de qualidade de solo, melhorando a sustentabilidade da agricultura no ecótono Cerrado-Amazônia. (AU)

Hydrological calibration and validation of the MGB-IPH model for water resource management in the upper Teles Pires River basin in the Amazon-Cerrado ecotone in Brazil / Calibração e validação do modelo MGB-IPH para gestão de recursos hídricos na bacia do alto Rio Teles Pires, ecótono Amazônia-Cerrado, Brasil

The upper Teles Pires River basin is located in the Brazilian agriculture frontier in the north of Mato Grosso state and has experienced significant changes in land use and cover, which can cause major changes in its hydrological dynamics. Climatic and hydrologic data are scarce in the region, which poses uncertainties in the decision-making process aiming at the sustainable management of water resources in this strategic area. The aim of this study was to evaluate the performance of the Large-Scale Distributed Hydrological Model (MGB-IPH) to assess water availability of the upper Teles Pires basin and support water resource management in the Amazon-Cerrado ecotone. The MGB-IPH model was calibrated and validated using data from three streamflow stations available in the basin. In order to verify the model performance, the Nash-Sutcliffe (NS) and the PBIAS statistical parameters were applied. Our results show that, by using the MGB-IPH model with generally available data, the maximum and minimum flow regimes can be successfully assessed in the upper Teles Pires basin. The continuity curves of daily flow simulated by the model showed a good fit with the observed flow. Overall, the results demonstrated the applicability of the MGB-IPH model for water resource assessment and management in the basin. (AU)

A bacia do alto Rio Teles Pires está localizada na região de fronteira agrícola no norte de Mato Grosso, onde significativas mudanças no uso e cobertura do solo vem ocorrendo, o que, por sua vez, pode resultar em alterações importantes na dinâmica hidrológica da bacia. Dados climáticos e hidrológicos são escassos na bacia, o que gera dificuldades para a gestão sustentável dos recursos hídricos nesta região estratégica. No presente trabalho, avaliamos o desempenho do Modelo de Grandes Bacias (MGB-IPH) para a estimativa da disponibilidade hídrica da bacia do alto Teles Pires, visando o suporte à tomada de decisões para a gestão hídrica no ecótono Amazônia-Cerrado. O modelo MGB-IPH foi calibrado e validado utilizando séries históricas de três estações hidrométricas presentes na bacia. Para avaliação da qualidade do modelo, foram empregados os índices estatísticos de desempenho de Nash-Sutcliffe (NS) e a porcentagem BIAS (PBIAS). Com base nos resultados é possível afirmar que a utilização do modelo MGB-IPH possibilita a estimativa das vazões mínimas e máximas da bacia do alto Teles Pires de forma satisfatória. As curvas de continuidade das vazões diárias simuladas pelo modelo apresentaram um bom ajuste com os dados observados. Os resultados demonstram a aplicabilidade do modelo MGB-IPH como ferramenta de apoio à avaliação e gestão dos recursos hídricos na bacia.(AU)

Agricultural land use and cover change in the Cerrado/Amazon ecotone: A case study of the upper Teles Pires River basin / Mudança do uso e cobertura do solo na zona de transição entre os biomas Amazônia e Cerrado: Estudo de caso da bacia do alto Rio Teles Pires

ABSTRACT The upper Teles Pires River basin is a key hydrological resource for the state of Mato Grosso, but has suffered rapid land use and cover change. The basin includes areas of Cerrado biome, as well as transitional areas between the Amazon and Cerrado vegetation types, with intensive large-scale agriculture widely-spread throughout the region. The objective of this study was to explore the spatial and temporal dynamics of land use and cover change from 1986 to 2014 in the upper Teles Pires basin using remote sensing and GIS techniques. TM (Thematic Mapper) and TIRS (Thermal Infrared Sensor) sensor images aboard the Landsat 5 and Landsat 8, respectively, were employed for supervised classification using the "Classification Workflow" in ENVI 5.0. To evaluate classification accuracy, an error matrix was generated, and the Kappa, overall accuracy, errors of omission and commission, user accuracy and producer accuracy indexes calculated. The classes showing greatest variation across the study period were "Agriculture" and "Rainforest". Results indicated that deforested areas are often replaced by pasture and then by agriculture, while direct conversion of forest to agriculture occured less frequently. The indices with satisfactory accuracy levels included the Kappa and Global indices, which showed accuracy levels above 80% for all study years. In addition, the producer and user accuracy indices ranged from 59-100% and 68-100%, while the errors of omission and commission ranged from 0-32% and 0-40.6%, respectively.

RESUMO A bacia hidrográfica do alto Teles Pires é estratégica e de grande importância para o estado de Mato Grosso e vem sofrendo mudanças significativas em seu uso e ocupação do solo. A bacia está inserida no bioma Cerrado, bem como em áreas de transição entre os biomas Amazônia e Cerrado, com intensa atividade agropecuária em toda sua extensão. O objetivo do presente trabalho foi estudar a dinâmica espaço-temporal das mudanças do uso e ocupação do solo na bacia do alto Teles Pires entre 1986 a 2014. Para tanto, imagens do sensor TM (Thematic Mapper) e TIRS (Thermal Infrared Sensor) a bordo dos satélites Landsat 5 e Landsat 8, respectivamente, foram empregadas para uma classificação supervisionada utilizando o "Classification Workflow" disponível no software ENVI 5.0. Para avaliar a acurácia da classificação, uma matriz de erros foi gerada e os índices Kappa, exatidão Global e os erros de omissão, comissão, usuário e produtor foram calculados. As classes que apresentaram as maiores variações durante o período de estudo foram "Agricultura" e "Floresta". O estudo indicou que as áreas desmatadas são frequentemente substituidas por pastagem e, em seguida, por agricultura. Em contraste, áreas convertidas diretamente para agricultura são menos representativas. Os índices de acurácia apresentaram valores satisfatórios, com valores do índice Kappa e exatidão Global acima de 80% em todos os anos avaliados. Adicionalmente, os erros do produtor e usuário variaram entre 59-100% e 68-100%, ao passo que os erros de omissão e comissão variaram entre 0-32% e 0-40.6%, respectivamente.