Florestas e Produção de Água: caminham juntas? e Producao de Agua caminham... · A exaustão das águas Ok. Mas essa distribuição de água faz parte do ciclo hidrológico...um

Profa. Kelly Tonello

Florestas e Produção de Água: caminham juntas?

XI Simpósio Nacional de Recuperação de Áreas Degradadas Abril de 2017 , Curitiba, PR Foto: Rio Pelotas, RS

Dinâmica

- O quê temos para hoje: a crise da água?

- Hidrologia Florestal: Floresta - Água ?

- Processos Hidrológicos

- Mineração + Floresta- Solo - Água

- Hidrologia x Restauração Florestal

- Ecofisiologia Florestal

- Considerações

O quê temos para hoje: a crise da água?

- O acesso à lei limpa é um dos direitos humanos mais fundamentais. - Em todo o mundo, mais de um em cada seis pessoas ainda não têm acesso a água potável e aproximadamente 80% da população global vivem em áreas onde os recursos naturais são inseguros.



O quê temos para hoje: a crise da água


Ciclo Hidrológico

Globalmente, é um ciclo fechado. A

quantidade de água no planeta é a mesma desde os dinossauros...


A exaustão das águas

Ok. Mas essa distribuição de água faz parte do ciclo hidrológico...um

ciclo fechado globalmente. Só estamos passando por um momento

de crise que já vai melhorar...”não surta”! Não precisa economizar

água....


E para onde foi a água?


E para onde foi a água?

Vazamentos!?

Politicagem!?

...etc...etc... A agricultura usa muito!?

E isso tudo faz com que o reservatório

de água diminua e portanto, menos

água terei na torneira de minha casa!!!


HIDROLOGIA FLORESTAL

- A Hidrologia Florestal trata das relações Floresta-Água.

É o ramo da hidrologia que trata dos efeitos da floresta sobre o ciclo da água, incluindo os efeitos

sobre a erosão e a qualidade da água nas bacias hidrográficas;

Seu conhecimento: nortear as atividades florestais dentro de um programa de manejo integrado de

bacias hidrográficas;


- Ao final do século XI:

- A floresta funcionava como reguladora do escoamento dos rios: muitos

defensores e muitos oponentes, nenhum dos lados com informações suficientes para suportar suas posições;

- Tiveram início os primeiros estudos científicos sobre o assunto;

- Na Europa: experimentos voltados para a medição de variáveis (ou processos isolados) do ciclo da água dentro e fora de povoamentos florestais (método físico);

- Nos Estados Unidos: início de uma modalidade diferente de estudo do problema, referido como método hidrométrico, que basicamente procura medir os fluxos de massa da fase terrestre do ciclo da água em microbacias

experimentais..


Wagon-Wheel Gap, Estado do Colorado – USA, (HOYT &

TROXELL, 1932):

Duas microbacias (80 ha cada), adjacentes e florestadas, foram instrumentadas para a medição precisa da precipitação e do deflúvio. Durante um período inicial em que ambas as microbacias permaneceram inalteradas do ponto de vista da cobertura florestal, estes dois processos hidrológicos precipitação (P) e deflúvio (Q) foram medidos durante um certo número de anos, a fim de se obter uma equação de calibração de uma das microbacias em função da outra. Ao término deste período de calibração: X - Uma das microbacias sofreu o corte raso da floresta, enquanto que a outra permaneceu inalterada, como testemunha;

- Após o tratamento experimental, as medições se prolongaram em ambas as bacias por mais um determinado número de anos;

Wagon-Wheel Gap, Estado do Colorado – USA, (HOYT &

TROXELL, 1932):

- O corte raso da floresta resultou em: do deflúvio médio anual (Q) da microbacia tratada, ou seja, da sua produção de água;

- Aplicação em diversas áreas, inclusive em outros países;

- E é assim em todo lugar?

* Q é, na realidade, o produto integrado de pelo menos 5 variáveis da microbacia: solo, geologia, clima, fisiografia e vegetação.

...A verdade sobre a Relação Floresta - Água


- Por volta de 1950 todas as unidades do Serviço Florestal Americano possuíam um setor de microbacias experimentais.

Nos Estados Unidos: mais de 150 microbacias florestadas experimentais instaladas e até 1970 haviam sido publicados mais de 2000 trabalhos sobre estas pesquisas.

Vocês se recordam da

história da água de Nova York?

Rio Delaware, NY, www.visitthecatskills.com

No passado, as políticas baseavam-se no pressuposto de que, sob qualquer circunstância hidrológica e ecológica, a floresta é a melhor cobertura da terra para maximizar a produção de água, regular os fluxos sazonais e garantir a alta qualidade da água.

A verdade sobre a Relação Floresta - Água

Seguindo este pressuposto, a conservação (ou extensão) da cobertura florestal nas bacias hidrográficas a

montante foi considerada a medida mais eficaz para aumentar a disponibilidade de água para fins agrícolas,

industriais e domésticos, bem como para prevenir inundações em áreas a jusante.

Pesquisa em hidrologia florestal durante os anos 80 e 90 (Bruijnzeel, 2004, Calder, 2005, 2007, Van Dijk e Keenan, 2007) sugere um quadro muito diferente.

Embora confirmado o papel da floresta: - à montante para garantir a produção de água de alta qualidade, as generalizações anteriores sobre os benefícios da floresta para os fluxos anuais e sazonais a jusante variavam...


Em especial nos ecossistemas áridos ou semi-áridos, as florestas não são a melhor cobertura da terra para aumentar a produção de água a jusante.

Foto: http://www.iicabr.iica.org.br

Fato: O ecossistema florestal é um usuário de água: interceptação e transpiração.

Como as florestas naturais e as florestas estabelecidas pelo homem usam mais água do que a maior parte da cobertura vegetal (incluindo agricultura e forragem), não há dúvida de que a remoção da floresta (mesmo parcial) aumenta a produção de água a jusante.

Mas é sempre assim?

cartacampinas.com.br

A Destruição da floresta pode ter afetado o delicado

mecanismo das chuvas.

Até que ponto o equilíbrio pode suportar alterações?

Caminhando para a relação Floresta-Água

Custo para transposição

entre Represas do

Jaguari (Paraíba do

Sul), Atibainha, e

Sistema Cantareira é

estimada em R$

830,5 milhões

http://sao-paulo.estadao.com.br/noticias/geral,sob-ameaca-cantareira-precisa-de-30-milhoes-de-arvores-ao-custo-de-r-195-mi,1637582

Caminhando para a relação Floresta-Água


Microescala: Processos Básicos da Hidrologia Florestal

Vegetação desempenha função

reguladora no contexto do balanço

hídrico de uma microbacia:

Captação e distribuição da água da

chuva

Regulação do escoamento de água pelo

solo

Reduz impacto das gotas de chuva sob o

solo, reduzindo processos erosivos

Suprimento de água para a recarga de

aquíferos e corpos superficiais

Umidade do solo, matéria orgânica,

agregação, microorganismos

(ARCOVA e CICCO, 1997; ARCOVA et. al., 2003; PORPORATO; RODRIGEZ-ITURBE, 2002; SCHWÄRZEL et al., 2012).

As florestas desempenham um papel crucial no ciclo

hidrológico:

- Influenciam a quantidade de água disponível e

regulam as águas superficiais e subterrâneas,

mantendo a alta qualidade da água.

- Contribuem para a redução dos riscos relacionados

com deslizamentos de terra, alimentos locais e secas

e ajudam a prevenir a desertificação e a salinização.

- As bacias florestais fornecem uma elevada

proporção da água doce acessível do mundo para as

necessidades domésticas, agrícolas, industriais e

ecológicas, tanto nas zonas a montante como a

jusante.


The relationship between forests and water has been of interest to scientists for many years. It is common knowledge that forests influence the hydrological cycle And that, Accordingly, they have An effect on water resources both quantitatively and qualitatively.

(Food and Agriculture Organization of the United Nations - FAO, Rome, 2013)


“...os efeitos do plantio de árvores em

terras degradadas permanecem

inexplorados...(Ellison et al., 2017)”

“... Yet relevant studies from the tropics

are scarce, and the impacts of

intermediate tree cover remain

unexplored. (Ilested et al., 2016)”

“The Forests and Water: a Five-year Action Plan”, lançado em Durban - 14th World Forestry Congress em 2015. Necessidade de interação: ciência, políticas e práticas relacionadas com a integração floresta-água.


Restauração ecológica: “ciência, prática e arte de assistir e manejar a recuperação da integridade ecológica dos ecossistemas, incluindo um nível mínimo de biodiversidade e de variabilidade na estrutura e funcionamento dos processos ecológicos, considerando-se seus valores ecológicos, econômicos e sociais (SER, 2004).”

visão ecossistêmica

alta complexidade das interações biológicas entre as espécies e das relações das espécies com os fatores abióticos do meio

enfoque prático ainda é um grande desafio

recuperação ambiental é quase que exclusivo no componente biológico desses ecossistemas degradados

Mineração de Calcáreo, Salto de Pirapora, SP. Fonte: Google Earth

5

0

Caracterização da qualidade edáfica dos substratos nas pilhas de estéril de diferentes idades em processo de restauração passiva

Lima, 2017

Questões: É possível a recuperação dos solos de pilhas de estéril por meio da restauração passiva? Há relação entre o desenvolvimento da vegetação e as características do solo?

Caracterização da cobertura

0,15 a

43,16 a

53,08 a

11,17 a

0,4 a

11,25 b

76,67 b

19,08 b

4,66 a

2,22 b

40,42 c

100 c

16,36 b

3,91 a 2,63 b

0

20

40

60

80

100

120

Regenerantes

(%)

Serapilheira

(%)

Herbáceas

(%)

Gramíneas

(%)

Serapilheira

(cm)

Área I

Área II

AR

Melo et al. (2007) relatam que até os 7 anos de implantação, a

vegetação regenerante em geral é incipiente.

De acordo com Piña-Rodrigues et al. (1989), valores

abaixo de 50% de cobertura de serapilheira são cenários

considerados como indesejáveis.

Para Lima et al. (2009) as espécies herbáceas

apresentam preferências por ambientes com maior

luminosidade.

Segundo Campos et al. (2003) as gramíneas

possuem uma grande quantidade de raízes, que

se desenvolvem rapidamente, melhorando as

características físicas, como porosidade,

descompactação, aeração entre outros.


143

126

576

24

179

59

0 100 200 300 400 500 600

Piper amalago

Nectandra megapotamica

Leucaena leucocephala

Piper dilatatum

Leucaena leucocephala

Trema micrantha

AR

Áre

a II

Áre

a I

Espécies mais representativas

Características da vegetação


Fixação de nitrogênio Rápido crescimento Boa alternativa para RAD


Lima, 2017

Caracterização física

3 a

16,25 a

28,3 a

0,51 b

52,9 b

3,4 b

0,22 b

86,39 c

4,76 b

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

RSP (MPa) US (%) IRL (%)

Área I

Área II

AR

Segundo Grant e Lanfond (1993), valores na faixa de 1,5 a 3,0 MPa são restritivos ao crescimento radicular.

Na mineração, a condição do solo pode se tornar tão grave que a vegetação nativa dificilmente floresce, o que força o uso de espécies exóticas agressivas que fornecem boa cobertura do solo (ACTION et al., 2011).

Nas pilhas de estéril, > nº de indivíduos favoreceu condições de sombreamento e umidade do solo

Lorenzon; Dias; Tonello, (2015) a floresta contribui para o processo de infiltração de água no solo, já que a cobertura florestal intercepta a água da chuva, diminui sua velocidade e mantém a umidade do solo.

• Os resultados da caracterização da vegetação nas pilhas de estéril indicaram que, a presença da vegetação, por meio da restauração passiva, contribuiu para a melhoria da qualidade edáfica dos substratos.

• As características de cobertura e físicas dos substratos das pilhas de estéril estão se assemelhando ao solo do fragmento florestal nativo adjacente à cava de mineração.

• Os resultados da curva granulométrica mostraram que a Área II está mais próxima à AR, o que evidencia o desenvolvimento e intemperização dos substratos das pilhas de estéril conforme o passar dos anos.

• Para ambientes degradados como os depósitos de estéril, a presença da L. leucocephala está contribuindo para a melhoria das características de cobertura, físicas e químicas dos substratos ao longo do tempo.


Lima, 2017

Inclusão de parâmetros hidrológicos na avaliação da restauração florestal

Bessi, 2017

Escoamento pelo tronco Chuva Umidade do solo

Resistência à penetração

Infiltração

Caracterizar o comportamento de parâmetros hidrológicos em áreas florestais em diferentes estágios de restauração por condução da regeneração natural.

Monitorar a repartição

de chuva em áreas florestais em diferentes estágios de restauração

por condução da regeneração natural.

Caracterizar três áreas com diferentes idades em condução da regeneração

natural, visando a compreensão da

diversidade e estrutura da comunidade vegetal.

Associar os parâmetros hidrológicos e de estrutura vegetal ao longo do desenvolvimento de cada idade e

responder o seguinte questionamento: Com o

desenvolvimento da restauração florestal há melhoria das condições

hídricas do solo?


Bessi, 2017

B A C

Parcelas de condução de regeneração natural aos (A) 4 anos, (B) 10 anos e (C) 43 anos de idade com equipamentos instalados. RPPN Águas Perenes, Brotas, SP, 2015.


Bessi, 2017


Pi = 100% Pi = 96% Pi = 87%

Et = 0,01% Et = 0,19% Et = 1,15%

> Res. à penetração < Vel. de infiltração de água

Atuam de maneira

positiva para a melhoria da

qualidade física do solo

Consequência: Manutenção hídrica do solo – Recarga.

4 anos 10 anos 43 anos

Bessi, 2017


Ilstedt, U., Bargués Tobella, A., Bazié, H.R., Bayala, J., Verbeeten, E., Nyberg, G., Sanou, J. ., Benegas, L., Murdiyarso, D., Laudon, H., Sheil, D., Malmer, A., 2016. Intermediate tree cover can maximize groundwater recharge in the seasonally dry tropics. Sci. Rep. 6, 21930.

* As arvores nativas e exóticas possuem o mesmo mecanismo fisiológico para se desenvolver. * Captam água por meio das raízes e a devolvem para a atmosfera na forma de vapor pela transpiração. * Esse ciclo da água é necessário para que ocorra a fotossíntese.

O Funcionamento de uma árvore

Como ocorre o processo de

transpiração?

“Diferença de potencial hídrico no sistema

solo-planta-atmosfera”

Condições climáticas

Fonte: http://www.simbiotica.org/transporteplanta.htm

Yw (solo) -0.1 MPa Yw (raiz) -0.5 MPa

Yw (tronco) -0.6 MPa

Yw -0.8 MPa

Yw (atmosfera) -95 MPa

Sistema solo-planta-atmosfera

O Fluxo de Água Verde

Manejo Ecofisiológico de Florestas Plantadas

• Busca identificar as interações entre o genótipo, manejo e fatores ambientais com vista à produtividade;

• Compreender os processos que governam o crescimento, de modo a permitir o manejo das florestas em sintonia com o uso dos recursos naturais;

• Várias são as variáveis que participam desse processo.

Universidade Estadual de Campinas Faculdade de Engenharia Agrícola

Adaptado de CIB (2008) e ABRAF (2009)

Stape & Lima, 2007

http://www.feagri.unicamp.br/

Escala Vaso Escala Parcela Escala B. hidrográfica

Tonello, 2005

...Florestas e Produção de água: caminham juntas?

A partir de que momento do desenvolvimento da

floresta, há contribuição para a manutenção hídrica

do solo? Recarga de Solo?

Tudo depende do Planejamento!

E a produção de água: Depende só da floresta?

Críticas: pesquisas investem em florestas de rápido crescimento. E as nativas? O consumo de água pelas espécies

florestais não é o mesmo ao longo de seu o desenvolvimento

Grupo de Pesquisa sobre Hidrologia em Ecossistemas Florestais

(Hidrolef)

Profa. Dra. Kelly Cristina Tonello

[email protected]

Hidrolef

Muito Obrigada!

Referências

• ARCOVA, F. C. S.; CICCO, V.; ROCHA, P. A. B. Precipitação efetiva e interceptação das chuvas por floresta de mata atlântica em microbacia experimental em Cunha – São Paulo. Revista Árvore, Viçosa-MG, v.27, n.2, 2003, p.257-262.

• ARCOVA, F.C.S.; CICCO, V. Características do deflúvio de duas microbacias hidrográficas no Laboratório de Hidrologia Florestal Walter Emmerich, Cunha – SP. Revista Instituto Florestal de São Paulo, v.9, n.2, 1997, p.153-170.

• BESSI, D. Inclusão de parâmetros hidrológicos na avaliação da restauração florestal. Dissertação (Mestrado). Universidade Federal de São Calos, campus Sorocaba. 93f. 2017.

• ELLISON, D. et al. Trees, forests and water: Cool insights for a hot world. Global Environmental Change, 43 (2017) 51–61.

• FAO, 2013. Forests and Water: International Momentum and action. 75p.

• FAO, 2015. Forest and Water - A Five-Year Action Plan. FAO, Rome.

• ILSTEDT, U., BARGUÉS TOBELLA, A., BAZIÉ, H.R., BAYALA, J., VERBEETEN, E., NYBERG, G., SANOU, J. ., BENEGAS, L., MURDIYARSO, D., LAUDON, H., SHEIL, D., MALMER, A., 2016. Intermediate tree cover can maximize groundwater recharge in the seasonally dry tropics. Sci. Rep. 6, 21930.

• LIMA, M.T. Regeneração natural nas pilhas de estéril em mineração de calcário, Salto de Pirapora, SP. Dissertação (Mestrado). Universidade Federal de São Calos, campus Sorocaba. 104f. 2017.

• SCHWÄRZEL, K.; EBERMANN, S.; SCHALLING, N. Evidence of doublefunneling effect of beech trees by visualization of flow pathways using dye tracer. Journal of Hydrology, 2012. v.170-471, p.184-192.

• TONELLO, K.C. Comportamento Ecofisiológico de Eucalyptus sp. Tese (Doutorado). Feagri/Unicamp. 2005.

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