RetençÃo de nutrientes pela vegetaçÃO



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RETENÇÃO DE NUTRIENTES PELA VEGETAÇÃO
Sub Projeto: Crescimento e Nutrição de Espécies Florestais na Revegetação de Áreas de Recarga Hídrica na Bacia do Rio Iraí.
Equipe Técnica:

Dr. Renato Marques

Dr. Bruno Reissman

M. Sc. Lígia Carla de Souza


OBJETIVOS ESPECÍFICOS

  • Selecionar espécies arbóreas promissoras para recomposição florística de áreas de recarga hídrica e revegetação de áreas degradadas;

  • Avaliar o crescimento e o estado nutricional de espécies arbóreas implantadas sobre situações hidrogeomorfológicas distintas;

  • Avaliar possíveis modificações físicas e químicas na camada superficial do solo, decorrentes da implantação das espécies arbóreas;

  • Criar subsídios para a revegetação de outras áreas do entorno da Represa do Iraí.


INTRODUÇÃO

A água é um recurso único, pois além de ser utilizado para diversos usos, possui a propriedade de atuar como substância indicadora dos resultados do manejo da terra pelo homem. A qualidade de um corpo d’água está ligada à geologia, ao tipo de solo, ao clima, ao tipo e quantidade de cobertura vegetal e ao grau e modalidade de atividade humana dentro de uma bacia hidrográfica.



O Brasil é um país detentor de uma grande diversidade biológica, encontrada nos diversos ecossistemas com suas numerosas formas de vida. Dentre estes ecossistemas, temos a Floresta Ombrófila Mista ou Floresta de Araucária. Esta formação florestal já ocupou no passado uma área de 175.000 Km2 na Região Sul do Brasil, restando atualmente 20.000 Km2 (Leite e Klein, 1990), sendo importante o conhecimento sobre a dinâmica e ciclos dessas comunidades para sua conservação.

Nos ecossistemas naturais, a deposição de nutrientes é realizada em três compartimentos: solo, biomassa e serapilheira. Os detritos acumulados sofrem mineralização, sendo os compostos resultantes deste processo assimilados pelas plantas para seu desenvolvimento ou contribuem para aumentar o nível de fertilidade superficial do solo.


REVISÃO BILIOGRÁFICA

Floresta Ombrófila Mista (FOM)

A Floresta Ombrófila Mista é também conhecida como Mata de Araucária pelo fato do pinheiro do paraná (Araucaria anguistifolia) constituir o andar superior da floresta. Antes da interferência antrópica esta formação ocorria nas regiões de clima subtropical, principalmente nos planaltos do Rio Grande do Sul, Santa Catarina e Paraná, e em maciços descontínuos, nas partes mais elevadas de São Paulo e Rio de Janeiro (Serras de Paranapiacaba, da Mantiqueira e da Bocaina). (http://www.ambiente.sp.gov.br/ppma/eco02.htm). Hoje o que se tem são apenas escassos remanescentes que representam uma amostra adequada desse tipo de vegetação para sua conservação a longo prazo.

A área ocupada originalmente pela FOM era cerca de 175.000 Km2 na Região Sul do Brasil, ocupando os mais diferentes tipos de relevos, solos, litologias e situações afastadas das influências marítimas. Atualmente restam apenas 20.000 Km2 (Leite e Klein, 1990). Segundo Rondon Neto et al (2002), a intensa exploração do pinheiro Araucaria angustifolia e imbuia (Ocotea porosa), além dos desmatamentos para a expansão da agricultura, foram as atividades que mais contribuíram para a redução das FOMs.

Apesar da Araucaria angustifolia dominar o estrato superior, a Floresta Mista apresenta um subosque bastante denso, com estratos médios e inferiores com grande diversidade de espécies que se regeneram neste ambiente, principalmente das famílias Myrtaceae e Lauracea. Em trabalho de análise florística em um fragmento de FOMM, em Criúva – RS, Rondon Neto et al (2002), observaram que as famílias Araucariaceae, Myrsinaceae, Euphorfiaceae, Anacardiaceae e Rutaceae foram as que apresentaram maior número de indivíduos amostrados. Ainda, segundo os mesmos autores, as cinco espécies que apresentaram maiores valores de importância foram, Sebastiania commersoniana,, Zanthoxylum rhoifolium e Myrsia sp.

Na região de Nova Prata – RS, Nascimento, Longhi e Brena (2001), observaram que as espécies Matayba elaeagnoides, Zanthoxylum kleinii, Myrciaria delicatula, Lithraea brasiliensis,Erythrozylum deciduum, Araucaria angustifolia, Blephorocalyx salicifolius, Cupania vernalis e Myrcia obtecta foram as que apresentaram os maiores valores de importância na floresta, somando em conjunto 59,6% do valor de importância total da floresta.

Área de Recarga Hídrica

Segundo Souza & Fernandes (2000), a paisagem de uma bacia hidrográfica pode ser dividida em três zonas hidrogeodinâmicas: zonas de recarga, zonas de erosão e zonas de sedimentação. As zonas de recarga são normalmente áreas com solos profundos e permeáveis, com relevo suave, sendo fundamentais para o abastecimento dos lençóis freáticos. Essas áreas devem ser mantidas, dentro do possível, sob vegetação nativa, uma vez que as mesmas exercem uma grande influência sobre a redistribuição da água da chuva, sendo que qualquer modificação da cobertura florestal, resultante de intervenção do homem ou conseqüência de seu desenvolvimento natural, afeta a quantidade e qualidade da água que chega ao solo e ao lençol freático. Quando tais áreas são utilizadas para atividades agropecuárias, a função de recarga pode ser prejudicada pela impermeabilização resultante da compactação dos solos. Além disso, a utilização de agroquímicos de baixa retenção pelo solo pode contaminar o lençol pelas águas que infiltram no solo.


Ciclagem de nutrientes

Os ciclos biogeoquímicos em florestas integram a movimentação global dos elementos químicos que ocorrem na biosfera, sendo que parte destes elementos químicos são reconhecidos como nutrientes e circulam na natureza através dos ciclos gasoso e sedimentar (Odum, 1965).



Para Poggiani & Schumacher (2000), refere-se às trocas químicas entre solo e as plantas (reciclagem), em um primeiro estágio através da absorção pelo sistema radicular seguida por sua distribuição entre os diversos componentes da planta. Em um segundo estágio, transfere os nutrientes absorvidos ao solo através da deposição da serapilheira, lixiviação das folhas, dos ramos e troncos e pela ação das chuvas, além da herbivoria e disseminação de frutos e sementes.

A ciclagem de nutrientes em florestas pode ser analisada através da compartimentação da biomassa acumulada nos diferentes estratos e a quantificação das taxas de nutrientes que se movimentam entre seus compartimentos, podendo serem considerados como compartimentos da floresta a biomassa aérea das árvores, a manta florestal (serapilheira), a biomassa das raízes, o solo entre outros (Poggiani & Schumacher, 2000).

Durante a fase inicial do desenvolvimento de uma floresta, uma grande parte dos nutrientes é destinado para a produção de biomassa da copa. A medida em que aumenta a competição entre os indivíduos, a produção relativa do tronco aumenta e a da folhas e ramos diminui gradativamente (Otto, 1994 opud Caldeira, Schumacher e Santos, 2000). Portanto, a ciclagem de nutrientes em florestas nativas é um processo de grande importância para o equilíbrio ecológico de florestas naturais e de plantações florestais de espécies nativas (Poggiani e Schumacher, 2000).

A quantidade total de nutrientes presentes na parte aérea é o somatório dos elementos presentes nos galhos, folhas, casca e tronco, sendo que cada um dos compartimentos tem uma determinada concentração de nutrientes, dependo da função fisiológica que desempenha.

Independentemente do tipo de floresta, natural ou implantada, nos estágios iniciais de crescimento, a maior parte dos nutrientes está presente nas folhas. À medida que a idade das folhas aumenta, o peso seco e o teor dos nutrientes variam. Contudo, o teor de alguns elementos nas folhas aumenta enquanto que de outros diminuem, pois há uma redistribuição de determinados nutrientes de órgãos senescentes para regiões de crescimento das árvores (Caldeira 2003).

Ainda segundo Caldeira (2003), além da idade das folhas, que afeta a distribuição de determinados nutrientes móveis para outros órgãos como folhas novas, órgãos de reserva, frutos e regiões de crescimento, outro fator que pode influenciar o teor de nutrientes na biomassa das árvores são as diferentes espécies, sendo que as coníferas tendem a ter a maior proporção de biomassa foliar em relação ao teor total (20 a 25%) que as folhosas decíduas (8 a 10%).

Os avanços do conhecimento sobre a ciclagem de nutrientes em plantios florestais, sejam eles puros ou mistos, são fundamentais para o estabelecimento de práticas de manejo adequadas. Na maioria dos plantios “adultos”, o ciclo biológico (bioquímico e biogeoquímico) proporciona quase a totalidade das necessidades anuais de elementos para seu desenvolvimento.
MATERIAIS E MÉTODOS

Vegetação arbórea



Espécies utilizadas

As espécies selecionadas para este estudo encontram-se na tabela abaixo. A aquisição de mudas foi através de viveiros florestais.

Tabela 1. Espécies selecionadas que serem implantadas no experimento 1 da Barragem do Iraí.


Nome comum

Nome científico

Classificação ecológica

Aroeira

Schinus terebinthifolius

P

Branquilho

Sebastiana commersoniana

S

Canjerana

Cabralea canjerana

S

Capororoca
Rapanea guianensis

P

Craveiro

Pimenta pseudocaryophyllus

P

Imbuia

Ocotea porosa

S

Podocarpus

Podocarpus lamberti

S

Vacum

Allophylus edulis

P

P- pioneira; S- secundária

O arranjo utilizado foi o modelo de plantio com alternância de espécies pioneiras e secundárias na linha, no espaçamento 2,5 x 1m, totalizando seis linhas. O experimento foi instalado em quatro blocos, com quatro parcelas compostas por 60 plantas, totalizando dezesseis parcelas mistas, nas duas situações: área úmida e área seca. No total são 3 tratamentos para cada uma das áreas, sendo os dois primeiros compostos por combinação de espécies arbóreas e um terceiro que consiste em área de revegetação expontânea.


Tabela 2. Espécies selecionadas que serem implantadas no experimento 2 da Barragem do Iraí.

Nome comum

Nome científico

Classificação ecológica


Aleluia

Senna multijuga

P

Araça

Psidium cattleianum

S

Açoita cavalo

Luehea divaricata

S

Araucária
Araucaria angustifolia

P

Bracatinga

Mimosa scabrella

P

Branquilho

Sebastiana commersoniana

P

Dedaleiro

Lafoensia pacari

S

Erva mate

Ilex paraguariensis

S

Guaçatunga

Casearia sylvestris

P

Imbuía

Ocotea porosa

S

Ipê amarelo

Tabebuia alba

S

Tarumã

Vitex megapotamica

P

P- pioneira; S- secundária
O arranjo utilizado para este segundo experimento também foi o modelo de plantio com alternância de espécies pioneiras e secundárias na linha, entretanto, o espaçamento foi de 2,5 x 2m, com 5 linhas. Os blocos foram em número de 6, com 6 parcelas compostas por 60 plantas, implantados em uma área intermediária, entre a área úmida e a área seca. No total são 3 tratamentos para cada bloco, sendo os dois primeiros compostos por combinação de espécies arbóreas e um terceiro que consiste em área de revegetação expontânea.
Avalições

Serão avaliados a altura de diâmetro das espécies, além do estado nutricional das mesmas (N, P, K, Ca, Mg, Al, Cu, Fe, Mn e Zn).


Coleta de material

Visando caracterizar a composição química das folhas maduras das espécies estudadas, serão selecionados alguns indivíduos nas parcelas de estudo. A coleta será realizada no período outonal, mês de maio, quando as folhas recém maduras geralmente se encontram no auge da maturidade fisiológica. Os ramos e folhas serão acomodadas em sacos plásticos devidamente identificados e colocados em caixas refrigeradas até chegarem ao laboratório.

No laboratório, para obtenção das folhas maduras serão destacadas as folhas da porção mediana do ramo, logo após o ápice e um pouco antes da base, evitando a coleta de folhas muito jovens ou velhas.
Estimativa de volume e produção de biomassa

As folhas encontram-se na parte aérea das árvores, e para se fazer uma estimativa de volume e produção de biomassa, seria necessário derrubar a árvore para se ter o material. Entretanto, neste trabalho, será utilizada como material a serapilheira, considerando-se que a mesma seja constituída por material depositado pela árvore anualmente.


Composição química dos tecidos vegetais

As análises serão realizadas no laboratório de Biogeoquímica da UFPR. Para a caracterização da composição química das folhas da serapilheira e das folhas maduras será realizado a determinação de N, P, K, Ca, Mg, Al, Na, Cu, Fe, Zn e Mn. O material coletado será digerido em Mufla a 500ºC e solubilizado em HCl 10%, com exceção do N que será digerido em meio ácido (método Kjeldahl). As determinações de K, Ca, Mg, Al, Na, Cu, Fe, Mn e Zn serão realizadas em espectrofotômetro de absorção atômica 2380 Perkin-Elmer, sendo K e Na determinados por emissão atômica. O P será determinado por colorimetria com vandato-molibdato de amônio (cor amarela), sendo a leitura feita em espectofotômetro UV/VIS 554 Perkim-Elmer.


Estimativa de mobilização

A estimativa da mobilização de nutrientes das folhas senescentes para as folhas em crescimento, foi baseada no estudo realizado por RANGER, MARQUES E COLIN-BELGRAND (1997), o qual utilizou o seguinte cálculo:



M = (CNFM) – (CNS) – (QNSIFV)

Onde:


M = mobilidade

CNFM = concentração de nutrientes das folhas maduras;

CNS = concentração de nutrientes na serapilheira e

QNSIFV = quantidades de nutrientes na solução de imersão das folhas verdes.


RESULTADOS E DISCUSSÕES

Com relação às características do solo, foram feitas amostragens preliminares de solo para caracterização da fertilidade e da granulometria nas áreas de plantio. Os resultados analíticos (Tabela 3) mostram que tanto na área seca (LATOSSOLO) como na área úmida (ORGANOSSOLO) os solos apresentam boa disponibilidade de nutrientes, relacionada à aplicação de fertilizantes quando da utilização agrícola. Estes resultados sugerem que estes solos devem permanecer protegidos contra a erosão, a qual poderia carrear nutrientes para os cursos d’água e contribuir para a eutrofização das águas da represa.

As futuras avaliações para caracterizar os solos serão feitas de maneira mais detalhada nas diferentes parcelas de estudo, o que permitirá o monitoramento das mudanças promovidas pela implantação da vegetação. O monitoramento da composição química da solução do solo sob as áreas do experimento também está prevista, o que permitirá uma avaliação mais precisa da qualidade da água de infiltração no solo.
Tabela 3. Resultado da análise de solo composta para as duas situações estudadas.





p H

CaCl2



Al+3

H+Al

Ca+2+Mg+2

Ca+2

K+2

T

P

mg/dm3



C

g/dm2



p H

SMP


V

%


cmol/dm3

Área seca

4,95

0,15

4,80

7,7

4,55

0,085

12,585

3,15

35,0

6,05

61,61

Área úmida

4,70

0,60

6,20

7,40

4,80

0,06

13,66

3,7

36,5

5,70

54,61

Vegetação arbórea

Devido ao atraso no cronograma de implantação do experimento no campo (inicialmente relacionado à dificuldade no preparo da área para plantio e posteriormente devido à chegada do frio) as mudas só foram plantadas na primavera de 2003, não havendo, portanto ainda tempo hábil para proceder as avaliações de crescimento ou estado nutricional das plantas. Entretanto, abaixo segue a seguir, tabelas com valores estimados para teores médios de N, P, Ca, Mg e S para folhas (Tabela 4) e fuste (Tabela 5), valores estimados de retorno de nutrientes para o solo através das folhas (Tabela 6) e estimativa de imobilização de nutrientes no fuste (Tabela 7), tendo como referência trabalho realizado por Caldeira (2003), em uma Floresta Ombrófila Mista, na região de General Carneiro, PR.
Tabela 4. Teores médios de N, P, K, Ca, Mg e S para folhas (g.Kg-1)

E S P É C I E S

F O L H A S


N

P

K

Ca

Mg

S

Allophyllus edulis

28,79

(M)


1,94 (A)

10,17 (M)

10,09 (M)

5,57 (A)

3,20 (A)

Ocotea porosa

24,00 (M)

1,01 (M)

9,95 (M)

6,67 (M)

1,41 (B)

2,18 (M)

Schinus terebinthifolius

26,46 (M)

1,13 (M)

9,91 (M)

7,50 (M)

1,81 (M)

2,07 (M)

Sebastiania commersoniana

27,78 (M)

1,63 (M)

8,95 (M)

9,70 (M)

4,40 (M)

0,52 (B)

Fonte: Caldeira (2003)

A- alto M- médio B- baixo


Tabela 5: Teores médios de N, P, K, Ca, Mg e S para madeira do fuste (g.Kg-1)

E S P É C I E S

F U S T E


N

P

K

Ca

Mg

S

Allophyllus edulis


5,16

0,56

5,47

5,70

1,37

0,55

Ocotea porosa

5,86

0,18

6,61

1,27

0,10

1,90

Schinus sp

3,97

0,26

5,35

6,33

0,57

1,07

Sebastiania sp

6,24

0,82

5,24

1,40

1,06

0,39

Fonte: Caldeira (2003)
Tabela 6: Estimativa do retorno de nutrientes ao solo (5.000Kg/ha/ano)

E S P É C I E S

F O L H A S


N

P

K

Ca

Mg

S

Allophyllus edulis

144

7

51

50

28

16

Ocotea porosa

120

5

50

33

7

11

Schinus sp

132

6

50

37

9

10

Sebastiania sp

139

8

45

48

22

3

Fonte: Caldeira (2003)
Tabela 7: Estimativa de nutrientes imobilizado no lenho

E S P É C I E S

F U S T E


N

P

K

Ca

Mg

S

Allophyllus edulis

51,6

5,60

54,7

57,0

13,7

5,50

Ocotea porosa

29.3

0,90

33.05

6,35

0,50

9,50

Schinus terebinthifolius

39,7

2,60

53,5

63,3

5,70

10,7

Sebastiania commersoniana

62,4

8,20

52,4

14,0

10,6

3,90

Fonte: Caldeira (2003)


APLICABILIDADE PRÁTICA

A presença da vegetação arbórea irá contribuir para a retenção de nutrientes que poderiam ser carreados para os cursos d’água, o que provavelmente resultaria na eutrofização das águas da represa, além de proteger o solo contra a erosão.

Ainda, o presente trabalho irá gerar informações sobre espécies para futuros trabalhos de recomposição florística na referida área.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

CALDEIRA, M. V. W. Biomassa, Serapilheira Acumulada Nutrientes em uma Floresta Ombrófila Mista Montana em General Carneiro, Paraná. 2003. Tese (Doutorado em Ciências Florestais) – Universidade Federal do Paraná, Curitiba.
CALDEIRA, M. V. W.; SCHUMACHER, M. V. & SANTOS, E. M. dos. Quantificação da biomassa aérea em um povoamento de Acacia mearnsii de Wild. Congresso Florestal Estadual do Rio Grande do Sul 8o . Nova Prata, 2000. p. 300-306.

LEITE, P. F. & KLEIN, R. M. Vegetação. In: Geografia do Brasil: Região Sul. Rio de Janeiro, 1990. P. 113-150.

NASCIMENTO, A. R. T.; LONGHI, S. J. & BRENA, D. A. Estrutura e padrões de Distribuição Espacial de Espécies Arbóreas de uma amostra de Floresta Ombrófila Mista em Nova Prata, RS. Ciência Florestal. Santa Maria (RS). V. 11, n. 1, p. 105-119.

POGGIANI, F & SCHUMACHER, M. Ciclagem de nutrientes em florestas nativas. In: Nutrição e Fertilização Florestal. GONÇALVES, J. L. de M. & BENEDETII, V. (editores). Piracicaba: IPEF, 2000. 427p. : il



RODON NETO, R. M.; WATZLAWICK, L. F.; CALDEIRA, M. V. W. & SCHOENINGER, E. R. Análise Florística e Estrutural de um Fragmento de Floresta Ombrófila Mista Montana, situado em Criúva, RS – Brasil. Ciência Florestal. Santa Maria (RS). V. 12, n. 1, p. 29-37.

SOUZA, E. R; FERNANDES, M. R. Sub-bacias hidrográficas: unidades básicas para o planejamento e a gestão sustentáveis das atividades rurais. Informe Agropecuário, Belo Horizonte. V. 21, n. 207, p.15-20, nov/dez. 2000.



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