Effect of conversion of native vegetation on agricultural areas on biophysical variables in the transition region of Cerrado-Amazonia

Daniela Roberta Borella, Flávia Regina Pereira Santos, Thiago de Oliveira Faria, Marcelo Sacardi Biudes, Nadja Gomes Machado

Abstract


The objective of this work was to evaluate the effect of the conversion of native vegetation on agricultural areas based on Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), surface albedo (α), brightness temperature (Tb) and net radiation (Rn) in Cerrado-Amazon transition area with Landsat images 8. The classes of land use studied were: Native forest (FN), Irrigated area (AI) and Not irrigated (AN) with agronomic crops in scenes 331 of 2015, 094 and 206 of 2016 of a farm in the North Center of the state of Mato Grosso. From the information obtained from the images together with the Automatic Smile Meteorological Station (EMA) - MT, was calculated the net radiation. The conversion of native forest to agricultural areas in the Cerrado-Amazon transition region exerts an increase in the surface albedo and the brightness temperature values and a decrease in the NDVI, consequently the reduction of the values of the net radiation. The mean values of NDVI, α, Tb and Rn found in the FN (0,86, 0,16, 24,44 °C and 598,80 W m²), AI (0,79, 0,22, 24,90 °C and 549,74 W m²) and AN (0,53; 0,28, 28,78 °C and 486,48 W m²) evidences the effect of the conversion of native vegetation in agricultural areas based on biophysical indices.

Keywords


Remote sensing; Vegetation index; Net radiation

References


ALLEN RG, TASUMI M, TREZZA, R. Satellite-Based energy balance for mapping evapotraspiration with internalized calibration (METRIC) – Model. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 2007;133(4):380-394. DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9437

BASTIAANSSEN WGM. Sebal based sensible and latent heat fluxes in the irrigated Gediz Basin, Turkey. Journal of Hidrology. 2000;229(1-2):87-100. DOI: https://doi.org/10.1016/S0022-1694(99)00202-4

BEZERRA BG. Balanço de energia e evapotranspiração em áreas com diferentes tipos de cobertura de solo no cariri cearense através do algoritmo SEBAL [dissertation]. Campina Grande/PB: Mestrado em Agrometeorologia/Universidade Federal de Campina Grande; 2006. 127p.

BIUDES MS, NOGUEIRA JS, DALMAGRO HJ, MACHADO NG, DANELICHEN VHM, SOUZA MC. Mudança no microclima provocada pela conversão de uma floresta de cambará em pastagem no Norte do Pantanal. Revista de Ciências Agro-Ambientais. 2012;10(1):61-68.

BIUDES MS, VOULITIS GL, MACHADO NG, DE ARRUDA PHZ, NEVES GAR, LOBO FA, NEALE CMU, NOGUEIRA JS. Patterns of energy exchange for tropical ecosystems across a climate gradiente in Mato Grosso, Brazil. Agricultural and Forest Meteorology. 2015;202:112-124. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.agrformet.2014.12.008.

CONAB, Companhia Nacional de Abastecimento. Acompanhamento da safra brasileira de grãos. Brasília - DF, 2017, 160p.

DI PACE FTD, SILVA BB, SILVA VPR, SILVA STA. Mapeamento do saldo de radiação com imagens Landsat 5 e modelo de elevação digital. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Campina Grande. 2008;12(4):385-392. DOI: http://dx.doi.org/10.1590/S1415- 43662008000400009

DUARTE HF, DIAS NL, MAGGIOTTO SR. Assessing daytime downward longwave radiation estimates for clear and cloudy skies in Southern Brazil. Agricultural and Forest Meteorology. 2006;139:171-181. DOI:10.1016/j.agrformet.2006.06.008

EFRON B, TIBSHIRANI RJ. An introduction to the bootstrap. New York: Chapman & Hall, 1993, 443p.

FACHIM E, GUARIM VLMS. Conservação da biodiversidade: espécies da flora de Mato Grosso. Revista Acta Botânica Brazílica. 1995;9(2):281-287.

FAUSTO MA, ANGELINI LP, MARQUES HO, FILHO AS, MACHADO NG, BIUDES MS. Impacto da alteração do uso do solo no saldo de radiação no Cerrado do sul de Mato Grosso. Revista Ambiente Água. 2016;11(2):350-361. DOI:10.4136/ambi-agua.1843

FAUSTO MA, MACHADO NG, NOGUEIRA JS, BIUDES MS. Net radiation estimated by remote sensing in Cerrado areas in the Upper Paraguay River Basin. Journal of Applied Remote Sensing. 2014;8(1):1-17. DOI: 10.1117/1.JRS.8.083541

GIAMBELLUCA TW, HÖLSCHER D, BASTOS TX, FRAZÃO RR, NULLET MA, ZIEGLER AD. Observations of albedo and radiation balance over postforest land surfaces in the eastern Amazon basin. Journal of Climate. 1997;10(5):919-928.

GOMES LCF, SANTOS CAC, ALMEIDA HA. Balanço de Energia à Superfície para a Cidade de Patos-PB Usando Técnicas de Sensoriamento Remoto (Surface Energy Balance for the Patos City-PB Using Remote Sensing Techniques). Revista Brasileira de Geografia Física. 2013;6(1):15-28.

INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA [Internet]. Mapa Exploratório de Solos do Mato Grosso, 2009. Disponível em: . Acesso em: 09 de novembro de 2016.

IBGE, Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Levantamento sistemático da produção agrícola: pesquisa mensal de previsão e acompanhamento das safras agrícolas no ano civil. Rio de Janeiro – RJ, 2017, 83p.

LIRA V, SILVA BB, NETO JD, FARIAS MSS, BEZERRA MVC, FRANCO ES, CENTENO CRM. Análise espectral de índice de vegetação em área irrigada com cana-de-açúcar. Engenharia Ambiental. 2009;6(1):113-120.

MACHADO CC, SILVA BB, ALBUQUERQUE MB, GALVÍNCIO JD. Estimativa do balanço de energia utilizando imagens TM – Landsat 5 e o algoritmo Sebal no litoral sul de Pernambuco. Revista Brasileira de Meteorologia. 2014;29(1):p. 55-67.

MARINHO HMA, CANDIDO LM, CANDIDO AS, DALTRO O, JAUDI LMR, CAMARGO EJ, YOSHIDA PS. Análise econômica da evolução do agronegócio em Mato Grosso no período de 1990 a 2010. Revista Faipe. 2016;6(1):13-24.

MARTINS AL, da CUNHA CR, PEREIRA VMR, DANELICHEN VHM, MACHADO NG, LOBO FA, de MUSIS CR, BIUDES MS. Mudanças em índices biofísicos devido à alteração da cobertura do solo em área nativa de Cerrado em Mato Grosso. Revista Ciência e Natura, Santa Maria. 2015;37(4):152-159. DOI: http://dx.doi.org/105902/2179460X16145

NEEFF T, GRAÇA PMA, DUTRA LV, FREITAS CC. Carbon budget estimation in Central Amazonia: Successional forest modeling from remote sensing data. Remote Sensing of Environment. 2005;94:508–522. DOI:10.1016/j.rse.2004.12.002.

PAIVA CM. Estimativa do Balanço de Energia e da Temperatura da superfície via satélite NOAA-AVHRR [thesis]. Rio de Janeiro/RJ: Doutorado em Ciências em Engenharia Civil/Universidade Federal Do Rio De Janeiro – UFRJ, 2005. 218p.

PALÁCIOS RS, PRADO M.J, BIUDES MS, CARRILHO SBP, TOCANTINS I. Determinação do saldo de radiação em plantação de milho com imagens Landsat-5 TM. Boletim de Geografia. 2015;33(1):41-52. DOI: 10.4025/bolgeogr.v33i1.23134

PAVÃO VM, QUERINO CAS, BENEDITTI CA, PAVÃO LL, QUERINO JKAS, MACHADO NG, BIUDES MS. Variação espacial e temporal do saldo de radiação superficial em uma área do sul do Amazonas, Brasil. Revista Ra’e Ga. 2016;37:333-352. DOI: http://dx.doi.org/10.5380/raega.v37i0.42469

PEREIRA AB, VRISMAN AL, GALVANI E. Estimativa da Radiação solar global diária em função do potencial de energia solar na superfície do solo. Scientia Agrícola. 2002;59(2):211-216.

RISSO J, RIZZI R, RUDORFF BFT, ADAMI M, SHIMABUKURO YE, FORMAGGIO AR, EPIPHANIO RDV. Índices de vegetação Modis aplicados na discriminação de áreas de soja. Pesquisa Agropecuária Brasileira. 2012;47(9):1317-1326.

SANTOS CAC, NASCIMENTO RL, RAO TVR. Net radiation estimation under pasture and forest in Rondônia, Brazil, with TM Landsat 5 images. Atmosfera. 2011;24(4):435-446.

SANTOS FAC, SANTOS CAC, ARAÚJO AL, BRAGA AC. Alterações no Balanço Radiativo em Áreas de Pastagem e Floresta Obtidas por Meio de Imagens Orbitais MODIS. Revista Brasileira de Geografia Física. 2013;6(5);1023-1036.

SANTOS JEO, NICOLETE DAP, FILGUEIRAS R, LEDA VC, ZIMBACK CRL. Imagens do landsat-8 no mapeamento de superfícies em área irrigada. Irriga e Inovagri. 2015;1(2):30-36.

SECRETARIA DE PLANEJAMENTO DO ESTADO DE MATO GROSSO. Mapa A001. Mapa de Solos do Estado de Mato Grosso. Zoneamento socioeconômico ecológico, PRODEAGRO. 2001. Disponível em:< http://201.49.164.155/~seplandownloads/index.php/component/jdownloads/finish/1390-mapas-tematicos-1500-pdf/2562-a001-mapa-de-solos-do-estado-de-mato-grosso?Itemid=0>. Acesso em: 09 de novembro de 2016.

SILVA BBD, BRAGA AC, BRAGA CC, OLIVEIRA LMM, MONTENEGRO SMGL, BARBOSA JUNIOR B. Procedures for calculation of the albedo with OLI-Landsat 8 images: Application to the Brazilian semi-arid. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental. 2016;20(1):3-8. DOI: http://dx.doi.org/10.1590/1807-1929/agriambi.v20n1p3-8

SILVA BB, BRAGA AC, BRAGA CC. Balanço de radiação no perímetro irrigado São Gonçalo-PB mediante imagens orbitais. Revista Caatinga. 2011;24(3):145-152.

SILVA BB, LOPES GM, AZEVEDO PV. Balanço de radiação em áreas irrigadas utilizando imagens Landsat 5-TM. Revista Brasileira de Meteorologia2005;20(2):243-252.

SILVA BB, MONENEGRO SMGL, SILVA VPR, ROCHA HR, GALVÍNCIO JD, OLIVEIRA LMM. Determination of instantaneous and daily net radiation from TM – Landsat 5data in a subtropical watershed. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2015;135:42-49. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.jastp.2015.09.020

SILVA LC, CUNHA JM, MACHADO NG, CAMPOS MCC, BIUDES MS. Estimativa do balanço de radiação por sensoriamento remoto de diferentes usos de solo no sudoeste da Amazônia brasileira. Sociedade e Natureza. 2015;27(2):341-356. DOI: http://dx.doi.org/10.1590/1982-451320150211

SILVA MRN, GONÇALVES ACA, da SILVA JUNIOR A, NANNI MR, FACCO CU, CEZAR E, da SILVA AA. NDVI Response to Water Stress in Different Phenological Stages in Culture Bean. Journal of Agronomy. 2016;15(1):1-10. DOI: 10.3923/ja.2016.1.10

SIYAL AA, SIYAL AG, MAHAR RB. Spatial and temporal dynamics of Pai forest vegetation in Pakistan assessed by RS and GIS. Journal of Forestry Research. 2017;28:593- 603. DOI: 10.1007/s11676-016-0327-x.

SOUZA AP, CASAVECCHIA BH, STANGERLIN DM. Avaliação dos riscos de ocorrência de incêndios florestais nas regiões Norte e Noroeste da Amazônia Matogrossense. Scientia Plena. 2012;8(5):1-14.

SOUZA AP, MOTA LL, ZAMADEI T, MARTIM CC, ALMEIDA FT, PAULINO J. Classificação climática e balanço hídrico climatológico no estado de Mato Grosso. Nativa Pesquisas Agrárias e Ambientais. 2013;1(1):34-43. DOI: http://dx.doi.org/10.14583/2318-7670.v01n01a07

TARTARI R, MACHADO NG, ANJOS MR, CUNHA JM, MUSIS CR, NOGUEIRA JS, BIUDES MS. Análise de índices biofísicos a partir de imagens TM Landsat 5 em paisagem heterogênea no Sudoeste da Amazônia. Revista Ambiente Água. 2015;10(4):943-953. DOI:10.4136/ambi-agua.1663

TEIXEIRA AHC, LEIVAS JF, ANDRADE RG, HERNANDEZ FBT, MOMESSO FRA. Modelling radiation and energy balances with Landsat 8 images under different thermohydrological conditions in the Brazilian semi-arid region. SPIE Remote Sensing - International Society for Optics and Photonics. 2015;9637(1). DOI: 10.1117/12.2195044

VERMOTE E, JUSTICE C, CLAVERIE M, FRANCH B. Preliminary analysis of the performance of the Landsat 8/OLI land surface reflectance product. Remote Sensing of Environment. 2016;185:46–56. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.rse.2016.04.008

YUE W, XU J, TAN W, XU L. The relationship between land surface temperature and NDVI with remote sensing: application to Shanghai Landsat 7 ETM + data. International Journal of Remote Sensing. 2007;28(5):3205–3226. DOI: 10.1080/01431160500306906




DOI: http://dx.doi.org/10.5902/2179460X29208

Refbacks

  • There are currently no refbacks.