Effect of landscape fragmentation and social aspects on sediment contribution in the uncovered River Basin

Tese (doutorado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Florestal, 2022.A perda de solo é um problema socioambiental mundial decorrente das mudanças do uso da terra nas últimas décadas com tendências de aumento assumindo cenários futuros de mudanças climáticas, que compromete os recursos naturais essenciais para a segurança alimentar e sobrevivência humana. Neste sentido, os modelos de perda de solos auxiliam no gerenciamento integrado fornecendo conhecimento das áreas vulneráveis à perda de solo, aporte de sedimentos e possíveis causas da erosão do solo. No bioma Cerrado, uma das principais causas da perda de solos é a conversão da cobertura da terra para fins agrícolas e urbanização. A perda da cobertura vegetal original contribui para o aumento da fragmentação da paisagem, reduzindo e isolando habitats naturais, com efeitos no potencial de erosão dos solos. As mudanças do uso da terra são processos dinâmicos e dependentes da atuação direta do homem e, portanto, refletem os aspectos sociais e econômicos que ocorrem em nível local. O presente estudo incluiu uma análise da paisagem e de fatores ambientais e socioeconômicos que afetam os recursos hídricos do sistema produtor de água da bacia do Rio Descoberto, no Distrito Federal, Brasil. Os resultados indicam que as classes de formações Savânicas e Campestres e Florestas Plantadas, apresentaram um processo de fragmentação com manchas transitórias, a classe Agrícola e Formações Florestais estavam em expansão com manchas transitórias e a classe de uso Urbano estava em expansão sem apresentar manchas transitórias. O uso agrícola foi predominante na paisagem da área de estudo em detrimento, principalmente, das Formações Savânicas e Campestres. Os resultados da análise de componente principal indicam que as métricas da paisagem avaliadas foram reduzidas em quatro fatores principais que representam as métricas de Agregação, Subdivisão e isolamento, Composição e Configuração e Riqueza e grau de interdispersão. A componente que avalia a Subdivisão e o Isolamento da paisagem apresentou maior relação direta com o aporte de sedimento (R2=0,43,P<0,01). O modelo InVest SDR calibrado para 31 anos, indicou uma tendência à diminuição do aporte de sedimentos na área de estudo. Entretanto, testes de Mann-Kendall e Pettit detectaram tendências significativas de diminuição de vazões e precipitação na área. O resultado do modelo Logit demonstrou, a 1% de significância, que as variáveis Subdivisão e o Isolamento da paisagem, Escolaridade das pessoas e Erodibilidade do solo, contribuíram para explicar o aporte de sedimentos na bacia do rio Descoberto. Nas sub-bacias estudadas com elevados níveis de Subdivisão e Isolamento na paisagem, a probabilidade de aumento no aporte de sedimentos foi 6,32 vezes maior do que as que apresentam menor fragmentação da paisagem. O modelo de regressão Logit geograficamente ponderado foi o mais apropriado para avaliar esse fenômeno, uma vez que propiciou melhor ajuste aos dados da amostra, pois foi sensível aos aspectos de variabilidade espacial. As informações geradas são bases técnico-científicas para políticas públicas e outros estudos para o controle da fragmentação da paisagem, erosão dos solos e monitoramento dos recursos hídricos na área de estudo.Soil losses are a global socio-environmental issue because of land use and land cover changes in recent decades, with potential increasing trends assuming those future scenarios of global climate changes, threatening natural resources for food security and human survival. Based on it, soil loss models can support integrated management of water and soil resources, providing useful information of soil loss vulnerability, sedimentation, and potential causes of soil erosion. The conversion of land cover into agricultural and urbanization lands is the main cause of soil loss in the Cerrado biome. The process of converting native vegetation into anthropogenic land uses contributes to the increase of landscape fragmentation, reducing and isolating natural habitats, and increasing soil erosion. Land use changes are dynamic processes affected by anthropogenic activities and, therefore, reflect those social and economic aspects that occur at local level. This study included the analysis of the landscape and environmental and socioeconomic factors that may affect the water resources and the water producing system of the Descoberto River basin, spatially located in the central region of Brazil. This study results indicate an increasing fragmentation process of patches of Savanna and Shrub native vegetation, Planted Forests, Agricultural lands, Forest Formations, and urban lands. The agricultural lands were predominant in the landscape of the study area, showing increasing trends, mostly expanded over native vegetations of Savannah and Shrub Formations. The results of the Principal Component Analysis (PCA) indicate that the landscape metrics decreased in four main components measuring Aggregation, Subdivision and Isolation, Composition and Configuration and Richness, and the degree of interdispersion. The Subdivision and landscape isolation metrics showed a higher relationship with intake sediments (R2=0.43,P