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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE CIÊNCIAS RURAIS
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA FLORESTAL
DEPOSIÇÃO ATMOSFÉRICA E AS INTERAÇÕES DOS PRINCIPAIS ÍONS COM A COPA EM UMA
PLANTAÇÃO DE EUCALIPTO
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
Mirian Lago Valente
Santa Maria, RS, Brasil 2010
2
DEPOSIÇÃO ATMOSFÉRICA E AS INTERAÇÕES DOS
PRINCIPAIS ÍONS COM A COPA EM UMA PLANTAÇÃO DE
EUCALIPTO
por
Mirian Lago Valente
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Graduação em Engenharia Florestal da Universidade Federal de Santa
Maria (UFSM, RS), como requisito parcial para obtenção do grau de Engenheiro Florestal.
Orientador: Prof. Dr. nat. techn. Mauro Valdir Schumacher
Santa Maria, RS, Brasil
2010
3
Universidade Federal de Santa Maria Centro de Ciências Rurais
Curso de Graduação em Engenharia Florestal
A Comissão Examinadora, abaixo assinada, aprova o Trabalho de Conclusão de Curso
DEPOSIÇÃO ATMOSFÉRICA E AS INTERAÇÕES DOS PRINCIPAIS ÍONS COM A COPA EM UMA PLANTAÇÃO DE EUCALIPTO
elaborada por
Mirian Lago Valente
como requisito parcial para obtenção do grau de Engenheiro Florestal
COMISSÃO EXAMINADORA:
Mauro Valdir Schumacher, Dr. nat. techn. (Presidente/Orientador)
Márcio Viera, Eng. Ftal. (UFSM)
Robson Schaff Corrêa, MSc. (UFSM)
Santa Maria, 10 de janeiro de 2010.
4
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus pelo dom da vida.
À empresa CMPC Celulose Riograndense, pelo auxílio financeiro oferecido e
aos pesquisadores Norton Borges Junior e Elias Frank de Araujo pelo auxílio
logístico para a realização deste trabalho.
À Empresa SERTEF, nas pessoas dos Srs. Cassiano Santos Bauer, Christian
Velho Machado, Rodrigo Neumann, dentre outros, pelas realizações das coletas de
campo.
Ao meu orientador e à banca avaliadora pela ajuda sempre quando foi
necessário, incentivo, carinho e paciência.
Aos meus pais Josè e Tânia, por serem exemplos de vida, dedicação e amor.
Ao meu irmão Ricardo, pela compreensão.
Aos amigos e colegas do Laboratório de Ecologia Florestal Eduardo Londero,
Edenilson Liberalesso, Denise Szymczak, Luana Dessbesell, Gabriel Piovesan,
Vicente Guilherme Lopes muito obrigada pela ajuda e, principalmente, pelo
companheirismo e amizade de todos.
5
RESUMO
Trabalho de Conclusão de Curso
Curso de Graduação em Engenharia Florestal
Universidade Federal de Santa Maria
DEPOSIÇÃO ATMOSFÉRICA E AS INTERAÇÕES DOS PRINCIPAIS ÍONS COM A COPA EM UMA PLANTAÇÃO DE EUCALIPTO
Autora: Mirian Lago Valente Orientador: Mauro Valdir Schumacher
Local e data: Santa Maria, 10 de janeiro de 2010.
Objetivou-se avaliar a interceptação da água da chuva pelas copas das
árvores, os teores e quantidades de K, Ca, Mg e Na e verificar as interações dos
íons na água ao atravessar a copa das árvores em um povoamento de um híbrido
de Eucalipto (8,5 anos), localizado em Eldorado do Sul-RS. Para a avaliação da
precipitação global (PG) foram instalados 4 funis coletores de água da chuva. Já a
precipitação interna (PI) foi avaliada a partir de 12 funis coletores instalados
sistematicamente na área de estudo. De janeiro a dezembro de 2008, realizaram-se
amostragens quinzenais para posterior análise dos elementos: K, Ca, Mg e Na. A
interceptação média foi de 13%. Os teores médios observados na PG foram de,
respectivamente, 1,98; 0,49; 1,64 e 0,42 mg L-1 (Na, K, Ca e Mg) e de 3,03; 2,34; 1,5
e 0,66 mg L-1 (Na, K, Ca e Mg) na PI. As quantidades foram de, respectivamente,
34,30; 8,20; 31,76 e 6,24 kg ha-1 ano-1 (Na, K, Ca e Mg) na PG e de 43,37; 28,72;
21,07 e 6,32 kg ha-1 ano-1 (Na, K, Ca e Mg), respectivamente, na PI. Constata-se a
importância que a vegetação apresenta no processo de ciclagem de nutrientes, uma
vez que a interação da água da chuva com a copa das árvores aumentou os teores
de K, Mg e Na (377; 57 e 53% em relação aos teores observados na PG), com
exceção do Ca. Estes aumentos demonstram a influência que a vegetação
apresenta como captadora de partículas atmosféricas.
Palavras-chave: Deposição atmosférica; interação copa; precipitação; ciclagem de
nutrientes; sustentabilidade.
6
ABSTRACT
Trabalho de Conclusão de Curso
Curso de Graduação em Engenharia Florestal
Universidade Federal de Santa Maria
ATMOSPHERIC DEPOSITION AND INTERACTIONS FROM MAIN IONS WITH EUCALYPTUS PLANTATION CANOPY
Author: Mirian Lago Valente Advisor: Prof. Dr. nat. techn. Mauro Valdir Schumacher
Place and date: Santa Maria, 10 de janeiro de 2010.
This study had as objective to evaluate rainfall interception through tree
canopies, levels and quantities of K, Ca, Mg and Na and verify ions interactions in
water when it goes through the canopies in a hybrid Eucalyptus stand (8,5 years),
located in Eldorado do Sul-RS. To evaluate global precipitation (GP), four rain
gauges were installed; and internal precipitation (IP) was evaluated based on 12 rain
gauges systematically installed in the studied area. From January to December,
2008, biweekly samplings were done and later the elements: K, Ca, Mg and Na were
analyzed. Average interception was 13%. The average levels observed in GP were
respectively, 1,98; 0,49; 1,64 and 0,42 mg L-1 (Na, K, Ca and Mg) and in IP, 3,03;
2,34; 1,5 and 0,66 mg L-1 (Na, K, Ca and Mg) na PI. Quantities were, respectively,
34,30; 8,20; 31,76 and 6,24 kg ha-1 year-1 (Na, K, Ca and Mg) in GP and 43,37;
28,72; 21,07 and 6,32 kg ha-1 year-1 (Na, K, Ca and Mg), respectively, in IP. It is
remarkable the vegetation importance in nutrients cycling process, once that
interaction with rainfall and tree canopies increased the levels of K, Mg and Na (377;
57 and 53% when related with the levels observed in GP, excepted for Ca. These
increases show the influence that vegetation shows as a scavenging of atmospheric
particles.
Key-words: atmospheric deposition, canopy interaction, rainfall, nutrients cycling,
sustainability.
7
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 - Localização do município de Eldorado do Sul, RS.. ............................. 16
FIGURA 2 - Localização da área experimental em um povoamento do híbrido de
eucalipto, no município de Eldorado do Sul, RS (Fonte: Google Earth, 2009). . 17
FIGURA 3 - Aspecto do funil coletor de água da chuva instalado na área de campo,
adjacente a área de estudo. .............................................................................. 19
FIGURA 4 - Aspecto do funil coletor de água da chuva instalado no interior do
povoamento de eucalipto. ................................................................................. 19
FIGURA 5 – Precipitação interna, global (mm) e interceptação (%) na área
experimental em Eldorado do Sul, RS. .............................................................. 21
FIGURA 6 - Variação da precipitação interna e dos teores dos nutrientes............... 24
FIGURA 7 – Entrada total de nutrientes via precipitação pluviométrica interna (PI) e
global (PG) em kg ha-1 ano-1. ............................................................................ 27
8
LISTA DE TABELAS
TABELA 1 – Teores dos elementos na água da PG (campo) e PI (eucalipto). ........ 23
TABELA 2 – Correlação de Pearson entre o Na, K, Ca e Mg e precipitação interna
(PI). .................................................................................................................... 26
TABELA 3 – Correlação de Pearson entre o Na, K, Ca e Mg e precipitação global
(PG). .................................................................................................................. 27
TABELA 4 – Quantidades de K nas áreas de estudo via precipitação e adubação. 28
9
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO --------------------------------------------------------------------------------------- 10
2 REVISÃO DE LITERATURA --------------------------------------------------------------------- 12
3 MATERIAL E MÉTODOS ------------------------------------------------------------------------- 16
3.1 CARACTERÍSTICAS DA ÁREA DE ESTUDO ------------------------------------------------------ 16
3.2 O CLIMA --------------------------------------------------------------------------------------------- 17
3.3 O SOLO --------------------------------------------------------------------------------------------- 17
3.4 METODOLOGIA ESPECÍFICA ---------------------------------------------------------------------- 18
3.4.1 Funis coletores de água da chuva -------------------------------------------------- 18
3.4.2 Análises químicas ----------------------------------------------------------------------- 20
3.4.3 Análise estatística, teores e quantificação da entrada de nutrientes ------ 20
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ----------------------------------------------------------------- 21
4.1 PRECIPITAÇÃO PLUVIOMÉTRICA EXTERNA, INTERCEPTAÇÃO PELA VEGETAÇÃO E
PRECIPITAÇÃO INTERNA --------------------------------------------------------------------------------- 21
5 CONCLUSÕES --------------------------------------------------------------------------------------- 29
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ----------------------------------------------------------- 30
10
1 INTRODUÇÃO
As florestas plantadas, além de seu papel econômico, apresentam benefícios
ecológicos muito importantes, pois diminuem a pressão sobre as florestas naturais,
proporcionando a sustentabilidade na produção florestal e preservação ambiental.
Porém, a busca da sustentabilidade dos plantios florestais requer estudos sobre a
espécie cultivada, manejo, ciclagem de nutrientes e outros fatores que influenciam
no desenvolvimento da planta.
As deposições atmosféricas constituem um dos principais mecanismos da
ciclagem e redistribuição dos vários elementos químicos em ecossistemas florestais,
este aporte constitui um processo importante da ciclagem biogeoquímica de
nutrientes. A importância do retorno de nutrientes por meio da água de chuva tem
sido pesquisado por diversos autores (KELLMAN et al., 1982; ARCOVA et al., 1985;
LOPES, 2001; CARVALHO JÚNIOR, 2004; RODRIGUES et al., 2007; SCHEER,
2009).
O estudo da composição química da água oriunda da precipitação após a sua
interceptação com o dossel das florestas, fornece informações importantes sobre a
qualidade da água que interage com estes ecossistemas.
Essa interação provoca enriquecimento nutricional da água. A partir da
interceptação da água da chuva com o dossel do povoamento, o qual funciona como
uma grande fonte de nutrientes, ocorrendo significativo aumento na ciclagem de
nutrientes, colaborando para o aumento da fertilidade do sítio florestal. Cabe
ressaltar, que, através dessas informações, é possível desenvolver práticas de
manejo nos sítios, a fim de proporcionar maior sustentabilidade na produção
florestal.
A compreensão do ciclo dos nutrientes (velocidade de fluxo, entradas e
perdas, interação solo-planta, distribuição nos componentes da parte aérea e do
sistema radicular ao longo do tempo) é fundamental para a definição de tecnologias
de manejo florestal, particularmente na definição de dose, método e época de
aplicação de fertilizantes (GONÇALVES, et al., 2000).
Diante deste contexto, objetivou-se avaliar a interceptação da água da chuva
pelas copas das árvores, bem como os teores e as quantidades de K, Ca, Mg e Na
presentes nas precipitações interna e global e verificar as interações dos principais
11
íons na água ao atravessar a copa das árvores em um povoamento de um híbrido
de Eucalipto.
12
2 REVISÃO DE LITERATURA
O gênero Eucalyptus tem sido muito utilizado em programas de florestamento
e reflorestamento por diversas empresas do setor florestal. Isto está atrelado ao
rápido crescimento e fácil adaptação que as espécies deste gênero apresentam.
Diversos estudos sobre hidrologia florestal têm sido realizados em povoamentos
comerciais com eucalipto de modo a proporcionar informações silviculturais em prol
do manejo destes povoamentos (LIMA, 1996; SCHUMACHER e HOPPE, 1998).
A água é a substância mais abundante e uma das mais importantes na
superfície da Terra, pela sua essencialidade para a existência da vida nas suas
diferentes formas. A mesma é fundamental para a manutenção da integridade
funcional de moléculas biológicas, células, tecidos e organismos. Ecologicamente, a
água é de importância vital. Como a temperatura, a água é fator determinante para a
distribuição das plantas na superfície da Terra (MARENCO e LOPES, 2005).
Segundo Oleriano e Dias (2007), a água não se perde no sistema. Ela sempre
é renovada através do chamado ciclo hidrológico. O ciclo hidrológico consiste no
intercâmbio das águas dos rios, lagos e oceanos, envolvendo ainda a atmosfera e o
solo.
O dossel das florestas tropicais serve como uma barreira contra a
precipitação que atinge o solo. A interceptação da precipitação pode ocorrer dentre
as diferentes formas: interceptação pela copa, escorrimento pelo tronco, precipitação
direta e interceptação pela serapilheira (litter). Estes processos causam a redução
da quantidade de precipitação e a redistribuição da precipitação em direção a solo
(CHANG, 2006). A água da precipitação é uma das principais fontes de nutrientes e
íons para ecossistemas aquáticos e terrestres (LEWIS JUNIOR, 1981).
A água da chuva, após entrar em contato com o dossel da floresta, tem suas características físico-químicas alteradas pela lixiviação de metabólitos dos tecidos das folhas, troncos e ramos e também pela lavagem de partículas provenientes da deposição seca que acumulam após o período de estiagem, sendo que as espécies folhosas sofrem maior lixiviação do que as coníferas (OKI, 2002, p. 22).
Em ecossistemas florestais, ao interagir com a copa das árvores, a água da
chuva arrasta quantidades apreciáveis de nutrientes, fenômeno esse referido como
lavagem (CAMARGO, 1968). Este processo desempenha papel significativo na
13
ciclagem de nutrientes em ecossistemas florestais e tem sido quantitativamente
estudado em vários países e em vários tipos de florestas (LIMA e BARBIN, 1975).
Diversos trabalhos sobre a composição química atmosférica têm sido
publicados no hemisfério norte, em contrapartida, existe poucos trabalhos sobre a
composição química das águas da chuva em países tropicais (LARA et al., 2001).
A atmosfera é uma fonte de nutrientes para as plantas. A chuva e a neve
contêm substâncias dissolvidas e particuladas, incluindo importantes quantidades de
nitrogênio e outros nutrientes para o crescimento da floresta. As superfícies dos
galhos e folhas, principalmente as pilosas, agem como eficientes filtros de partículas
e gases atmosféricos, retendo nutrientes que são absorvidos pelas folhas ou
escorrem, junto com a água, para o solo. A maior parte do nitrogênio, enxofre e cloro
presente em ecossistemas florestais são provenientes da atmosfera (HAAG, 1985).
O enriquecimento da precipitação interna é resultado da interação da água da
chuva com a vegetação, o qual está atribuído à dissolução e lavagem de materiais
atmosféricos depositados no dossel florestal, ou através das trocas entre a
precipitação e elementos das partes internas da planta (TUKEY JUNIOR, 1970),
este processo é considerado um dos mais importantes meios de entrada de
nutrientes no ecossistema (HAAG, 1985; ARCOVA e CICCO, 1987).
O aumento do teor de nutrientes na água da chuva, após a interação com a
vegetação, resulta de duas origens: lixiviação dos metabólitos lábeis dos tecidos das
folhas e lavagem das partículas captadas pela vegetação (LIMA, 1986).
Os nutrientes são depositados através de aerossóis ou poeira sobre as copas
das árvores; alguns são absorvidos e outros liberados pelo dossel florestal e levados
até o solo através da precipitação efetiva (interna + escoamento pelo tronco); parte é
absorvida pela vegetação e parte atravessa o perfil do solo e é exportada da bacia
hidrográfica através das águas de drenagem (McDOWELL, 1998).
Após a interação com as copas das árvores, pelo processo de interceptação,
a água da chuva é redistribuída em dois processos: precipitação interna e
escoamento pelo tronco. A concentração de nutrientes nos dois processos varia de
espécie para espécie (KAUL e BILLINGS, 1965 e EATON et al., 1973 apud LIMA,
1985).
A ciclagem de nutrientes em ecossistemas florestais segue os seguintes
processos: entrada da atmosfera em forma de poeira ou elementos solubilizados na
água da chuva; absorção dos elementos pela planta, especialmente através da raiz;
14
transporte dos elementos dentro da planta; retorno dos elementos para o solo em
forma sólida como tecidos orgânicos ou serapilheira e em forma líquida através da
lixiviação da copa e escorrimento pelo tronco; deslocamento dos elementos em
forma solúvel no perfil do solo e lixiviação dos elementos para o lençol freático ou
perda por volatização (BLUM, 1978).
Durante o processo de ciclagem, ocorrem transferências de nutrientes de um
compartimento da planta para outro, o qual é constituído por três sistemas: planta,
animal e solo (VITAL, 2007). Segundo o autor, as fontes de entrada dos nutrientes
no ecossistema podem ocorrer através das seguintes formas: intemperismo ou
decomposição da rocha-mãe do solo; poeira levada pelo vento; água de chuva (que
leva tanto elementos contidos no ar como elementos contidos nas cascas das
árvores e que são levados pela água que escorre); fixação natural de nitrogênio por
leguminosas de sub-bosque; fixação e disponibilização do fósforo pelas micorrizas e
adubação. Já, para as saídas dos nutrientes no sítio florestal, o autor supracitado
menciona que pode ocorrer via exportação a partir da colheita da madeira;
escoamento das águas de chuva; erosão e perdas de sedimentos (argila e material
orgânico em decomposição) e queimadas. Assim, segundo ele, o balanço dos bioelementos minerais do solo dependerão das entradas e das saídas de nutrientes
no ecossistema.
Carvalho Júnior (2004) em um estudo realizado sobre a composição química
da água da chuva, verificou que íons de origem marinha, tais como Cl-, Na+, Mg+,
SO4- e K+ podem ser transferidos pelas tempestades oceânicas na forma de “spray”.
O mesmo autor também menciona que os sedimentos finos, normalmente
originados em vastas regiões desérticas, são transportados a grandes distâncias,
constituindo-se em fontes de minerais terrestres com Ca e Si. Vulcões em erupção
lançam grande quantidade de poeira e gases na atmosfera. As interações entre a
biosfera e atmosfera também exercem forte controle na química atmosférica, já que
os organismos vivos atuam fortemente nas trocas gasosas de C, S, e N.
A transferência direta de compostos químicos juntamente com precipitação é
apenas um dos mecanismos de deposição atmosférica. Nuvens e neblina
normalmente contêm alta concentração de solutos e a deposição acontece quando
ocorre condensação nas superfícies expostas, tais como a vegetação e o solo. A
presença de umidade não é, entretanto, pré-requisito para a deposição atmosférica
de compostos químicos, pois a deposição seca (“dry deposition”) de poeira e de
15
gases é um fenômeno que ocorre naturalmente pela ação da gravidade ou pelo
impacto resultante da ação do vento.
Switzer e Nelson (1972) mencionam que a ciclagem de nutrientes nos
ecossistemas florestais pode ser caracterizada de três formas: ciclo geoquímico,
bioquímico e biogeoquímico. O ciclo geoquímico envolve a transferência de
elementos químicos para dentro e para fora do ecossistema. O ciclo bioquímico
envolve a translocação de nutrientes armazenados em tecidos velhos para tecidos
novos da planta, sendo de grande importância para a manutenção de nutrientes de
maior mobilidade dentro da planta, como N, P, K e Mg, enquanto que o ciclo
biogeoquímico caracteriza-se pelas trocas químicas entre o solo e a planta,
envolvendo absorção e distribuição de nutrientes na planta, lixiviação pela chuva,
desfolhação por herbívoros e decomposição da serapilheira.
Embora a intemperização de minerais primários ser considerada a maior fonte
para a formação do estoque de nutrientes em ecossistemas terrestres, em muitos
ambientes tropicais, com solos mais antigos, onde remanescem poucos minerais
não intemperizados na profundidade das raízes, o fluxo de elementos químicos via
atmosfera, torna-se a maior fonte de nutrientes (KELLMAN et al., 1982 e
SCHRUMPF et al., 2006 apud SCHEER, 2009).
Câmara et al. (2006) mencionam que a escolha de variáveis referentes a
qualidade da água permite a associação entre as atividades de manejo florestal e da
qualidade da água de uma microbacia. Assim, a interpretação dos resultados destas
variáveis assume grande importância na aplicação do planejamento de atividades
florestais. Os mesmos autores também alegam que desenvolver um método que
avalie as alterações que ocorrem nos valores das variáveis físicas e químicas de
qualidade da água após as operações de manejo poderá ser em função dessas
operações ou de fatores naturais.
Para Poggiani (1992), as entradas dos nutrientes nos ecossistemas podem
ser constituídas pelo arraste de elementos pela precipitação, deposição de poeira,
intemperismo do solo, fixação do CO2 através da atividade fotossintética,
fertilizações, etc. As saídas podem ser através de processos de lixiviação e erosão,
desnitrificação, decomposição, queimada, remoção da biomassa, entre outras.
16
3 MATERIAL E MÉTODOS
3.1 Características da área de estudo
O presente estudo foi realizado na área experimental do Horto Florestal Terra
Dura, com 41 ha, pertencente à Empresa CMPC Celulose Riograndense, no
município de Eldorado do Sul-RS (Figuras 1 e 2), apresentando as coordenadas
geográficas centrais de: 30°10’31.21” de latitude Sul e 51°36’17.85” de longitude
Oeste. Situado em uma altitude média de 154 m em relação ao nível médio dos
mares. O povoamento foi implantado durante o mês de julho de 2001.
Figura 1 - Localização do município de Eldorado do Sul, RS.
17
Figura 2 - Localização da área experimental em um povoamento do híbrido de Eucalipto, no
município de Eldorado do Sul, RS (Fonte: Google Earth, 2009).
3.2 O clima
Na região, segundo as considerações de Köppen, o clima é classificado como
Cfa, subtropical úmido, com a temperatura média do mês mais frio de 9,2 °C e do
mês mais quente de 24,6 ºC. O total anual de chuvas é de 1.400 mm, não ocorrendo
estiagens, com a chuva no mês mais seco sendo superior a 80 mm (MORENO,
1961).
3.3 O solo
A área apresenta solo do tipo Argissolo Vermelho Distrófico abrúptico, o qual
apresenta textura argilosa cascalhenta; moderada média blocos subangulares;
macia, muito friável, plástica, pegajosa; transição plana e gradual até a profundidade
de 30 cm, quanto a análise química constatou-se uma média de 11,5, 39, 28 e 14,4
mg L-1 de Na, K, Ca e Mg. Já na partição analisada entre 30 e 80 cm de
profundidade, apresenta textura muito argilosa; forte média blocos angulares;
cerosidade moderada e comum; dura, firme, plástica e pegajosa; transição plana e
18
gradual, quanto a análise química constatou-se uma média de 9,6, 44, 4 e 13,2 mg
L-1 de Na, K, Ca e Mg (CURI et al., 2009).
O preparo de solo foi realizado através de escarificação até 40 cm de
profundidade, com escarificador de 3 hastes. Como adubação, aplicou-se 300 kg ha-
1 de fosfato reativo no sulco e 100 g planta-1 de N-P2O5-K2O 06:30:06 (plantio). Como
cobertura, foram aplicados 150 g planta-1 de N-P2O5-K2O 15:05:30 aos 03 e aos 12
meses de idade das plantas.
3.4 Metodologia específica
3.4.1 Amostragem de água da chuva
A avaliação das entradas dos nutrientes via precipitação foi possível a partir
da instalação de funis coletores de água da chuva no interior do povoamento e na
área de clareira (campo), área próxima ao plantio de Eucalipto.
Para a estimativa da precipitação global (PG), foram instalados 4 funis de
polipropileno coletores de água da chuva na área de campo, com 20 cm de diâmetro
interno cada, os quais têm por finalidade,coletar e armazenar a água da chuva que
ocorre na área de clareira. Na borda dos coletores, encontram-se anexadas agulhas
com o objetivo de repelir os pássaros, onde muitas vezes utilizam os funis como
poleiros, o que pode contaminar a água nos funis (Figura 3).
19
Figura 3 - Aspecto do funil coletor de água da chuva instalado na área de campo, adjacente a
área de estudo.
Já para a avaliação da precipitação interna (PI), ou seja, da água coletada no
interior do povoamento de Eucalipto, foram instaladas 4 parcelas de 20 x 20 m, onde
foram alocados 3 funis coletores (20 cm de diâmetro cada) por parcela, sendo um
dos funis instalado na linha de plantio, outro entre as linhas de plantio e o outro na
diagonal entre as linhas, logo totalizando 12 funis coletores. Na Figura 4, verifica-se
o aspecto de um funil coletor no interior do povoamento.
Figura 4 - Aspecto do funil coletor de água da chuva instalado no interior do povoamento de
Eucalipto.
20
As coletas foram efetuadas quinzenalmente, durante os meses de janeiro a
dezembro de 2008, sendo parte do conteúdo coletado e armazenado em recipientes
plásticos com capacidade de 0,5 litros cada. Após, os funis e recipientes coletores
da água da chuva foram lavados com água destilada e as amostras de água foram
congeladas. Mensalmente as amostras eram enviadas para o Laboratório de
Ecologia Florestal do Departamento de Ciências Florestais da UFSM para posterior
análise química dos teores de Na, K, Ca e Mg.
3.4.2 Análises químicas
As amostras de água da chuva foram analisadas segundo a metodologia
descrita por APHA - Standars methods for the examination of water and wastewater
(1998), onde como pré-tratamento, as amostras passaram por filtração simples
(poros de 0,45 µm) sendo, posteriormente, avaliados através da cromatografia
iônica, onde os cátions foram identificados por meio de colunas de cátions.
3.4.3 Análise estatística, teores e quantificação da entrada de nutrientes
Após as análises químicas, os dados foram armazenados em planilha
apropriada, tabulados e submetidos a uma análise de correlação de Pearson. As
análises estatísticas foram realizadas por meio do software Genes (CRUZ, 2001).
Os teores médios foram calculados realizando-se médias aritméticas com
base nos laudos das análises químicas. A partir dos laudos das amostras de água
coletada nas diferentes áreas estudadas e juntamente com o volume das
precipitações ocorrida no período, foi possível quantificar os nutrientes nas
respectivas precipitações.
21
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Precipitação global (PG), precipitação interna (PI) e interceptação pela
vegetação
A PG foi de 1.767 mm, enquanto que para a PI foi de 1.538 mm. A
precipitação global média mensal correspondeu a 150 mm; sendo a menor
precipitação observada no mês de março (51 mm) e a maior observada no mês de
junho (307 mm). Já a média mensal para a precipitação interna correspondeu a 132
mm, sendo que a menor e maior precipitação correspondeu a 42 e 264 mm,
respectivamente para os meses de março e junho (Figura 5).
Figura 5 – Precipitação Interna, Global (mm) e Interceptação (%) na área experimental em
Eldorado do Sul, RS.
A interceptação média correspondeu a 13% durante o período observado,
com mínima e máxima de 9 e 19%, respectivamente. Este valor é semelhante aos
encontrados na literatura.
22
Valente et al. (1997), em um estudo realizado em Portugal, com Eucalyptus
globulus e Pinus pinaster, verificou uma perda de interceptação maior para o pinus
(17% da precipitação global) do que na floresta com eucalipto (11% da precipitação
global). Lima (1976) verificou cerca de 12,2% de interceptação em um plantio de
eucalipto, valores próximos ao encontrado no presente estudo.
Almeida e Soares (2003) apud Vital (2007) fizeram um comparativo entre a
dinâmica da água em florestas de eucalipto e em Floresta Ombrófla Densa (mata
atlântica), do total de chuvas incidente sobre o povoamento de eucalipto cerca de
11% da precipitação foi interceptada pela copa, enquanto que na Mata Atlântica, cerca de 24% da precipitação foi interceptada pelas folhas, evaporaram-se para a atmosfera.
Doley (1981) e Tsykin e Laurenson (1982) apud Lima (1996), em
experimentos com Tectona grandis e Eucalyptus obliqua observaram valores para a
interceptação de 36 e 18%, respectivamente.
David (2002) constatou em um experimento, na região de Évora, em Portugal,
uma interceptação de 21,7% para Quercus rotundifolia, onde, segundo a autora,
este valor é compatível com os valores obtidos em plantios de Pinus pinaster e
Eucalyptus globulus foram de 26,6 e 17,9%, respectivamente.
Lima e Nicolielo (1983) em estudos no Cerradão, verificaram valores em torno
de 27% para a interceptação. Arcova et al. (2003) em um estudo realizado na
Floresta Atlântica, encontrou 18,3%. Enquanto.
Estudos realizados em floresta de terra firme na Amazônia brasileira,
constataram valores para a interceptação na faixa de 12,9 a 25,8% (FERREIRA et
al., 2005).
Shiklomanov e Krestovsky (1988, apud CHANG, 2006) afirmam que a perda
por interceptação anual em uma floresta é de aproximadamente de 15 a 30% da
precipitação total, dependendo da espécie, características do povoamento e da
precipitação. Estudos têm mostrado que a perda por interceptação com espécies de
Pseudotsuga sp. e Picea abies, na Rússia, variaram entre 40 e 60%.
Os valores de interceptação encontrados no presente estudo (13%) podem
ser considerados baixos, quando comparado com alguns estudos de outras
espécies e formações florestais. Isso pode ser justificado pela pequena área basal,
ou seja, por não apresentar um dossel totalmente contínuo e por não haver a
presença de dois ou mais estratos arbóreos.
23
Em relação aos teores, com exceção do Ca, verificou-se o aumento dos
teores médios nas amostras da PI, após a interação da água da chuva com o dossel
das árvores (Tabela 1). Isso evidencia os processos de lixiviação dos elementos
presentes nas estruturas da planta, bem como a lavagem dos nutrientes via
deposição atmosférica, os quais se acumulam nos diferentes compartimentos da
planta.
Tabela 1 – Teores dos elementos na água da PG (Campo) e PI (Eucalipto).
Elemento Teores (mg L-1) Global Interna %*
Sódio Máximo 3,42 4,60 Mínimo 0,50 0,65 Média 1,98 3,03 53,03
Potássio Máximo 1,05 5,01 Mínimo 0,10 1,04 Média 0,49 2,34 377,55
Cálcio Máximo 3,77 3,67 Mínimo 0,12 0,53 Média 1,64 1,50 -8,54
Magnésio Máximo 1,03 2,27 Mínimo 0,15 0,10 Média 0,42 0,66 57,14
* Diferença entre os teores médios da PG e PI.
As concentrações apresentaram a seguinte magnitude: Na>Ca>K>Mg e
Na>K>Ca>Mg, respectivamente, para PG e PI. Após a interação da água da chuva
com o dossel das árvores, o aumento nos teores dos nutrientes correspondeu a 378;
57 e 53% para os elementos K, Mg e Na, respectivamente, com exceção do Ca.
Rodrigues e Miranda (1992) em um plantio de cacaueiros Catongo,
sombreados parcialmente com Erythrina fusca, no Estado da Bahia, verificaram
acréscimos nos teores de K, Mg, Ca e Na na precipitação interna, os quais
corresponderam a 530, 492, 298 e 24%, respectivamente, em relação aos teores
observados nas amostras da precipitação global.
Dezzeo e Chacón (2006), para três tipos florestais na Venezuela,
encontraram valores de contribuição da precipitação interna em torno de 80, 31 e
15%, respectivamente, para os elementos K, Mg e Ca.
24
O elevado aumento do potássio na precipitação interna se deve à interação
da água da chuva com as copas das árvores (lixiviação). Pois esse elemento é
facilmente lixiviado, por encontrar-se livre dentro da planta, não fazendo parte de
nenhum composto orgânico, e por apresentar grande mobilidade. O potássio lavado
das copas é novamente incorporado à planta, através da absorção das raízes finas
da mesma, e volta a circular no sistema (BERTÉ et al. 2005).
Diversos estudos indicam como padrão o enriquecimento da água da chuva
após passagem da mesma pelo dossel florestal (LIMA, 1986; ARCOVA e CICCO,
1987; LOPES, 2001; LIU et al., 2002; SCHEER, 2006; ZHANG, et al. 2006;
SCHEER, 2009).
O aumento dos teores também foi observado em um experimento realizado
na Floresta Atlântica na Planície Litorânea do Estado do Paraná, no qual se verificou
uma entrada dos elementos minerais via precipitação interna igual a Na>K>Ca>Mg
(PROTIL, 2006).
Pehl e Ray (1984) e Lima (1985), encontraram maiores concentrações de
nutrientes na água das primeiras chuvas da estação, ou seja, após um longo período
de estiagem, em três tipos de florestas do leste do Texas: magnólia, floresta mista
(pinheiro e eucalipto) e plantação de pinus; e em plantações de pinheiros tropicais e
cerradão, respectivamente. Este comportamento é semelhante ao verificado nesse
estudo (Figura 6).
Figura 6 - Variação da precipitação interna e dos teores dos nutrientes.
25
O K apresentou o maior (5,01 mg L-1) e o menor (1,04 mg L-1) teor para os
meses de novembro e outubro, respectivamente, sendo as respectivas precipitações
de 48 e 218 mm.
O teor médio de Ca na precipitação interna foi de 1,50 mg L-1, sendo a menor
ocorrida no mês de junho (0,53 mg L-1) e a maior, no mês de novembro (3,67 mg L-
1), sendo as precipitações de 264 e 48 mm, respectivamente.
O teor médio de Mg na precipitação interna foi de 0,66 mg L-1, sendo maior
em novembro (2,27 mg L-1) e menor em junho (0,10 mg L-1), onde as precipitações
iguais a 48 e 264 mm, respectivamente. Cabe ressaltar que durante o mês de julho
não foi detectado magnésio nas amostras de pluviosidade.
O menor teor de Na ocorreu em outubro de 2008 (0,56 mg L-1), sendo este o
período que apresentou o segundo maior volume de chuva (218 mm), enquanto que
o maior teor foi observado no mês de fevereiro (4,60 mg L-1) para 76,58 mm de
chuva.
Segundo Allen et al. (1968), Meguro et al. (1979) e Arcova et al. (1993), no
período com menores precipitações há um acúmulo de partículas em suspensão na
atmosfera, justificando o aumento no período que apresentou menores índices
pluviométricos.
Verifica-se que de um modo geral, que os menores valores de concentração
ocorreram, principalmente, nos meses de junho a outubro. Neste período as chuvas
foram freqüentes e relativamente elevadas, valores superiores a 100 mm,
proporcionando a diluição de aerossóis oriundos da atmosfera.
Edwards (1982) e Cornu et al. (1998) sugerem que as principais fontes para o
aumento de nutrientes, principalmente do Ca, na precipitação interna, é a lavagem
de exsudados da vegetação e à decomposição de ramos e galhos ainda nas
copas das árvores. Já para Walling (1980) menciona a possível fonte do elemento
Ca, via precipitação global, seja através da poeira proveniente dos solos da região.
Mello e Motta (1987) relatam que os principais elementos químicos
encontrados na água da chuva, em suas formas iônicas são: sódio (Na+), cálcio
(Ca2+), magnésio (Mg2+), potássio (K+), cloreto (Cl-), sulfato (SO42-), amônio (NH4
+) e
nitrato (NO3-), tendo, os seis primeiros, origem predominantemente marinha, sendo
que o atrito do vento com a superfície do mar faz com que os borrifos d’água sejam
lançados na atmosfera, formando os chamados aerossóis de origem marinha.
26
Esta relação das fontes dos respectivos íons com a proximidade da região de
estudo com o mar é verificado em diversas literaturas (ARCOVA et al., 1985;
MIGLIAVACCA et al., 2005; SÁ, 2005; CALIL, 2008).
Silva Filho et al. (1986); Arcova et al. (1993), as variações nos teores da água
da chuva ao longo dos meses, estão relacionadas com a quantidade, intensidade e
distribuição das precipitações, da mesma forma quanto a variação nas trajetórias de
massas de ar e as quanto a contribuição das diferentes fontes injetoras de íons na
atmosfera.
Os elementos Ca e Mg apresentaram correlação direta e significativa (Tabela
2). O Na, K, e a PI (precipitação interna) abrangeram valores baixos de correlação
com os demais elementos. Essa forte correlação observada para o Ca e Mg, maior
que 0,8, provavelmente indica possuírem fontes semelhantes ou comportamentos
similares na região de estudo.
Tabela 2 – Correlação de Pearson entre o Na, K, Ca e Mg e precipitação interna (PI).
Na K Ca Mg PI (mm) Na 1,00 --- --- --- --- K 0,52 1,00 --- --- ---
Ca -0,28 0,04 1,00 --- --- Mg -0,14 -0,31 0,83** 1,00 ---
PI (mm) -0,07 -0,03 0,23 -0,21 1,00 ** Correlação é significativa ao nível de 1%; n = 12.
Ao contrário do que alguns trabalhos da literatura evidenciam (ZHANG et al.,
2006; BALIEIRO, 2007), não ocorreu correlação entre os teores de potássio e a
precipitação interna.
Zhang et al. (2006) verificou correlação positiva entre a precipitação e os íons
Ca2+, Mg2+ e K+, indicando que a lixiviação da copa por estes íons contribuiu para o
fluxo dos nutrientes via precipitação. Scheer (2006) verificou fortes correlações
negativas para os teores de K e Mg em relação a precipitação interna.
As correlações foram significativas entre os elementos K e Mg e entre o Ca e
o Mg. Já a correlação para a precipitação global e o elemento K foi inversamente
proporcional (Tabela 3).
27
Tabela 3 – Correlação de Pearson entre o Na, K, Ca e Mg e precipitação global (PG).
Na K Ca Mg PG (mm) Na 1,00 --- --- --- --- K 0,49 1,00 --- --- ---
Ca -0,36 0,50 1,00 --- --- Mg 0,16 0,91** 0,80** 1,00 ---
PG (mm) -0,18 -0,63* -0,25 -0,46 1,00 ** Correlação é significativa ao nível de 1%; * Correlação é significativa ao nível de 5%; n = 12.
O aporte total de nutrientes foi de 34,30; 8,20; 31,76 e 6,24 kg ha-1 ano-1, para
o Na, K, Ca e Mg, respectivamente, na área de campo. Já para a área do plantio de
eucalipto o aporte foi de 43,37; 28,72; 21,07 e 6,32 kg ha-1 ano-1, para os elementos
Na, K, Ca e Mg (Figura 7).
Figura 7 – Entrada total de nutrientes via precipitação pluviométrica interna (PI) e global (PG)
em kg ha-1 ano-1.
As quantidades de nutrientes aportadas em um experimento realizado com
eucalipto no município de Seropédica, Rio de Janeiro, foi de 63,36; 7,62; 5,68 e
23,47 kg ha-1, para os elementos K, Ca, Mg e Na, respectivamente, para a
precipitação interna (BALIEIRO et al., 2007).
28
Calil (2008) verificou um aporte total, via precipitação global, igual a 39,08;
14,12; 17,55 e 2,09 kg ha-1 ano-1, para o Na, Ca, K e Mg, respectivamente, no
município de Candiota, RS.
Scheer (2009), observou um aporte anual de 52 de K, 5 de Ca e 2,9 kg ha-1
de Mg em área de capoeira e 29; 4,2; 2 e 92 kg ha-1, em área de Floresta Ombrófila
Densa, para os elementos K, Ca, Mg e Na, respectivamente. Este aporte foi
verificado durante o período mais quente e chuvoso.
Na Tabela 4, encontra-se as quantidades de K oriundo das precipitações e do
K presente na formulação do adubo que foi aplicado durante a implantação do
hibrido.
Tabela 4 – Quantidades de K nas áreas de estudo via precipitação e adubação. K (kg ha-1)
Local Precipitação Adubação
Campo 8,2* -
Eucalipto 28,7* 132
*Valores estimados para 1 ano.
Comparando os aportes de K via precipitações, com a adubação realizada na
área do plantio no primeiro ano de plantio, pode-se dizer que o valor verificado na
PG (8,2 kg ha-1) correspondeu a 6,2% da adubação aplicada, enquanto que, na PI
esta porcentagem correspondeu a 21,7%.
Assim, verifica-se, na área do povoamento que o K é um grande contribuinte
para a fertilização na área de estudo, uma vez que é um dos elementos que mais
participa da ciclagem de nutrientes. Este K apresenta como fontes de origem: a
adubação, o processo de intemperização dos minerais do solo, a deposição
atmosférica, bem como, do próprio K+ presente nas estruturas das plantas.
29
5 CONCLUSÕES
A interação da água da chuva com a copa do eucalipto aumentou os teores
dos nutrientes, com exceção ao Ca;
A precipitação pluviométrica funciona como um veículo de arraste de
elementos da atmosfera, juntamente com a interação da água com o dossel das
árvores constitui uma importante fonte de entrada de nutrientes no povoamento de
eucalipto;
Através da quantificação dos nutrientes aportados no sítio florestal é possível
desenvolver técnicas de manejo e adubação, visando a sustentabilidade do meio.
30
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