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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.11.2014.tde-21032014-112043
Document
Author
Full name
Akenya Freire de Alkimim
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2014
Supervisor
Committee
Sparovek, Gerd (President)
Clarke, Keith
Cooper, Miguel
Cunha, Marcelo Pereira da
Vasques, Gustavo de Mattos
Title in English
Multicriteria decision analysis applied to the spatial allocation of crops as a planning support system for agricultural expansion in Brazil
Keywords in English
Agricultural expansion
AHP
GIS
Land use planning
Logistics
MCDA
Pasture
Abstract in English
The history of the advancement of the agricultural frontier in Brazil has been closely related to environmental losses. Although environmental losses are sometimes inevitable in the context of agricultural expansion, they should always be minimized. This study seeks to avoid the past pattern of development by proposing a more sustainable way of expanding agriculture. The research tests whether it is possible to expand the cultivation of food and fuel crops in Brazil without compromising natural ecosystems. Brazil has a great agricultural potential considering the significant amount of lands that is suitable for agriculture with a favorable climate and topography. To supply the domestic agricultural market and for Brazil to take on a global food and biofuel export leadership position, actions should be taken to plan for this potential sustainable expansion. This planning would be an alternative means of advancing the agricultural frontier, as opposed to the deforestation previously practiced. A way to accomplish a sustainable pattern of agricultural development could be by the identification of suitable areas to support the expansion without further loss of forestlands. Pasture is a type of land use that occupies large areas in Brazil, and pastures are considered strategic resources for the effectiveness of the proposed expansion, given that they represent areas that have already been deforested and offer some type of existing infrastructure. In addition, from the current biophysical potential production - pasture based beef cattle - may be underused. The goal of this dissertation is to develop a spatial allocation model based on a multicriteria decision making and geographic information systems (GIS) using land suitability analysis to support decision makers with geospatial information about where potential areas for sugarcane and soybean expansion are located in Brazil. The multicriteria decision analysis (MCDA) consists of physical land suitability, infrastructure and socioeconomic data integration to identify suitable pasturelands for crop allocation. To enhance the reliability of the model, a team of specialists in the agricultural crops was selected to establish the criteria priorities in the model for the analysis process. The combination of their judgments gives an overall priority that feeds the multicriteria model. "What if" scenarios were also built to show how changes in the criteria priority weights would modify the spatial distribution of suitability classes in relation to the main model. The results yield maps that represent the distribution of suitability classes for sugarcane and soybean expansion. Pasturelands become more or less suitable for sugarcane or soybean allocation according to shifts in the influence of each criterion in the model. The designed models show results that may assist policymakers with geospatial information about priority areas where investments and efforts should be directed for sustainable agricultural expansion in Brazil.
Title in Portuguese
Análise de decisão multicritério aplicada à alocação espacial de culturas como um sistema de apoio ao planejamento da expansão agrícola no Brasil
Keywords in Portuguese
AHP
Expansão agrícola
Logística
MCDA
Pastagens
Planejamento do uso da terra
SIG
Abstract in Portuguese
A história do avanço da fronteira agrícola no Brasil tem sido intrinsecamente relacionada ao desmatamento. Embora perdas ambientais sejam, por vezes, inevitáveis no contexto de uma expansão agrícola, elas devem ser reduzidas sempre que possível. Tentando não seguir um padrão de desenvolvimento feito à custa de desmatamentos, e pensando numa forma mais sustentável de expansão da agricultura, nós avaliamos nesse estudo a possibilidade de expansão agrícola, para produção de alimentos e de biocombustíveis, sem o comprometimento do ecossistema natural existente no país. O Brasil tem um grande potencial agrícola atribuído à significativa quantidade de solos aptos para agricultura com clima e topografia favoráveis. Para abastecer o mercado agrícola nacional e assumir uma posição de liderança global na exportação de alimentos e biocombustíveis, ações devem ser tomadas pelo Brasil para o planejamento desse potencial de expansão. Esse planejamento seria um modelo alternativo para o avanço da fronteira agrícola, oposto aos padrões de avanço anteriores diretamente relacionados ao desmatamento. Uma forma de conseguir um padrão de desenvolvimento sustentável poderia ser pela identificação de terras agrícolas aptas à essa expansão sem estimular maiores perdas de florestas. As pastagens ocupam grandes áreas no Brasil e são consideradas recursos estratégicos para a eficácia dessa expansão, uma vez que representam áreas que já foram desmatadas e oferecem algum tipo de infraestrutura. Dado o atual potencial biofísico de produção, estima-se que as áreas de pastagem destinadas à pecuária bovina podem estar sendo subutilizadas. O objetivo desse trabalho é desenvolver um modelo de alocação espacial fundamentado numa análise de decisão multicritério e SIG com base na aptidão agrícola das terras, de forma a fornecer informações geoespaciais estratégicas aos tomadores de decisão sobre a localização das áreas potenciais para a expansão da cana-de-açúcar e soja no Brasil. A análise de decisão multicritério (MCDA) consiste na integração de dados edafoclimáticos, de infraestrutura e socioeconômicos para a identificação das áreas de pastagens aptas para a alocação dessas culturas. Para aumentar a confiabilidade do modelo, uma equipe de especialistas em cana-deaçúcar e soja foi selecionada para julgar a prioridade das variáveis no processo de análise. A combinação dos julgamentos fornece uma prioridade geral das variáveis, as quais alimentam o modelo. "E se" cenários foram também elaborados para mostrar como as mudanças nos pesos dos critérios modificariam a distribuição espacial das classes de aptidão com relação ao modelo principal. Os resultados são exibidos através de mapas que representam a distribuição das classes de aptidão agrícola para a alocação dos cultivos da cana-de-açúcar e soja. As pastagens tornam-se tanto mais adequadas para a alocação da cana ou soja de acordo com as mudanças na influência de cada critério no modelo. Os modelos projetados mostram resultados favoráveis que podem ajudar os tomadores de decisão com informações geoespaciais que identificam áreas prioritárias onde investimentos e esforços deveriam ser direcionados para estimular a expansão agrícola sustentável no Brasil.
 
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Publishing Date
2014-03-28
 
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