Characterization of soil and water quality use and occupation based on geoprocessing technologies applications

A necessidade de conservaÃÃo dos recursos hÃdricos, aliada à demanda crescente por alimentos, tem despertado o interesse de muitos pesquisadores que contribuem com a agricultura, devido ao conhecimento das caracterÃsticas e realidades ambientais, em busca do desenvolvimento sustentÃvel. Assim, o objetivo do presente trabalho consiste na caracterizaÃÃo do uso e ocupaÃÃo do solo e da qualidade da Ãgua com a utilizaÃÃo de tÃcnicas ligadas ao Geoprocessamento. Foram analisados parÃmetros fÃsicos como turbidez e temperatura; os quÃmicos: pH, condutividade elÃtrica, bicarbonato, cloro, fosfato e nitrato e o parÃmetro biolÃgico referiu-se aos coliformes termotolerantes, em dois perÃodos anuais distintos de precipitaÃÃo (1 e 2). Com base nos levantamentos de campo, por meio do georreferenciamento dos pontos de amostragem e dos perÃmetros das propriedades rurais e levantamentos dos dados de uso e ocupaÃÃo do solo, obtiveram-se informaÃÃes sobre a qualidade da Ãgua utilizada para irrigaÃÃo e o atual uso do solo, com destaque para as Ãreas de preservaÃÃo permanente. Foram utilizadas imagens disponibilizadas no site Google Earth para o mapeamento do uso e ocupaÃÃo do solo. A determinaÃÃo das Ãreas de influÃncia foi obtida a partir da aplicaÃÃo da tÃcnica de polÃgonos de Thiessen. Os dados resultantes do mapeamento do uso e ocupaÃÃo do solo e a qualidade da Ãgua de irrigaÃÃo nos dois perÃodos de precipitaÃÃo foram submetidos Ãs anÃlises estatÃsticas pelas tÃcnicas de AnÃlise de Componentes Principais, AnÃlise de CorrespondÃncia Destendenciada e AnÃlise de CorrespondÃncia CanÃnica para verificar a relaÃÃo do uso e ocupaÃÃo do solo sobre a qualidade da Ãgua. A interpretaÃÃo da imagem do Google Earth com o software ArcGIS 9.3 possibilitou a elaboraÃÃo do mapa de uso e ocupaÃÃo do solo em quatro classes: Ãreas com culturas temporÃrias; culturas permanentes; Ãrea urbana e mata. A tÃcnica dos polÃgonos de Thiessen permitiu o reconhecimento das Ãreas de influÃncia sobre cada ponto de captaÃÃo da Ãgua de irrigaÃÃo e a identificaÃÃo das classes de uso do solo nos polÃgonos representativos dos pontos em que houve restriÃÃo ao uso da Ãgua de irrigaÃÃo nos parÃmetros fosfato e coliformes termotolerantes. A tÃcnica de AnÃlise dos Componentes Principais dos dados quÃmicos, fÃsicos e biolÃgicos da Ãgua explicou 53,27% da variaÃÃo na qualidade da Ãgua entre as propriedades amostradas. Dentre os parÃmetros analisados, verificou-se que o Nitrato, os Coliformes Termotolerantes, a temperatura, a condutividade elÃtrica e o bicarbonato foram os parÃmetros que melhor explicaram a variaÃÃo espacial da qualidade da Ãgua e apresentaram as maiores correlaÃÃes com o eixo principal. A relaÃÃo do uso e ocupaÃÃo do solo e dos parÃmetros de qualidade da Ãgua pela AnÃlise de CorrespondÃncia CanÃnica permitiu identificar dois eixos de variaÃÃo significativos para explicar a variaÃÃo na qualidade da Ãgua. No primeiro eixo, foram identificados os maiores valores de condutividade elÃtrica, nitrato, bicarbonato e fosfato no perÃodo 2 e no perÃodo 1, bem como as variÃveis temperatura e coliformes termotolerantes. O segundo eixo esteve positivamente relacionado com as Ãreas de preservaÃÃo permanente e de reflorestamento, com influÃncia positiva sobre a turbidez e a condutividade elÃtrica. A restriÃÃo ao uso da Ãgua de irrigaÃÃo nos parÃmetros fosfato e coliformes termotolerantes esteve relacionada ao desenvolvimento das atividades agropecuÃrias.the interest of many researchers who have studied the characteristics and environmental realities of agriculture in order to improve its sustainable development. Thus, this trial aimed at characterizing the use and occupation of soil and water quality according to the GIS techniques. Physical parameters as turbidity, temperature were analyzed as well as chemical ones: pH, electrical conductivity, bicarbonate, chloride, phosphate and nitrate and biological parameters as thermotolerant coliform in two annual distinct raining periods (1 and 2). Based on field surveys, by georeferencing of sampling points, farms perimeters and survey data concerning soil use and occupation, some information was recorded on water quality for irrigation and the area management, especially the permanent preservation areas. Google Earth program provided the images used to map soil use and occupation. The determination of influence areas was obtained according to Thiessen polygons technique. The data obtained from the mapping of soil use as well as water quality for irrigation in periods 1 and 2 were statistically analyzed by techniques of Principal Component Analysis, Detrended Correspondence Analysis and Canonical Correspondence Analysis to record the relation of soil use and occupation on water quality. The interpretation of satellite imagery from Google Earth with ArcGIS 9.3 software allowed a map drawing regarding soil use and occupation in four categories: areas with temporary crops, permanent crops, urban areas and forests. Thiessen polygons technique allowed the recognition of influence areas on each point of irrigation water catchment and identification of soil use categories in representing polygons of the points where there were restrictions to use irrigation water according to phosphate and thermotolerant coliform parameters. The Principal Component Analysis of chemical, physical and biological parameters data of water explained 53.27% variation of water quality among the sampled properties. Among the analyzed parameters, it was observed that nitrate, thermotolerant coliform, temperature, electrical conductivity and bicarbonate were the ones that best explained the spatial variation of water quality, with the highest correlations with the major axis. The relation among soil use and occupation and water quality parameters by canonical correspondence analysis identified two significant axes of variation in order to explain variation in water quality. In the first axis, the highest values of electrical conductivity, nitrate, bicarbonate and phosphate were identified in period 2 and period 1 as well as variables as temperature and thermotolerant coliform. The second axis was positively related to the permanent preservation areas and reforestation, with some positive influence on turbidity and electrical conductivity. The restriction on irrigation water use based on parameters as phosphate and thermotolerant coliform was associated to the development of agricultural activities