Evolução Temporal do Carbono Armazenado em Povoamentos Florestais Jovens:
Efeito da Intensidade de Preparação do Terreno
1 - Introdução
Desde que foi reconhecido que as florestas são parte integrante do ciclo de
carbono, tem-se prestado mais atenção à sua gestão, uma vez que esta tem
grandes implicações na concentração de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera
(HARMON e MARKS, 2002). A capacidade de retenção e armazenamento de carbono (C)
pelas florestas, é de tal forma importante para o ciclo global do carbono, que
estão consideradas pelo Protocolo de Quioto como sumidouros de carbono e podem
ser contabilizadas para cumprir as metas estabelecidas, no Protocolo, para o
período 2008-2012. Em termos globais, as florestas são o reservatório de
carbono mais importante na biosfera terrestre, devido à sua capacidade de
acumular grandes quantidades de CO2, quer na biomassa vegetal, quer na matéria
orgânica do solo (CORREIA, 2006; GONZÁLEZ e GALLARDO, 2007).
O carbono presente nos ecossistemas terrestres distribui-se normalmente por
quatro compartimentos principais: a biomassa aérea, os sistemas radiculares, o
horizonte orgânico e o carbono orgânico do solo (ACEÑOLAZA et al., 2007). O
carbono orgânico contido no solo é o principal componente do ciclo do carbono,
constituindo assim, a maior reserva de carbono terrestre (GONZÁLEZ e GALLARDO,
2007). É conhecido, que a nível global, os solos podem armazenar cerca de duas
a três vezes o equivalente ao carbono contido na vegetação e de forma mais
estável, podendo mesmo exceder o da atmosfera e o da biomassa dos ecossistemas
terrestres, considerados conjuntamente (MADEIRA et al., 2004; ABRIL e NOÉ,
2007; CERRI et al., 2007; GONZÁLEZ e GALLARDO, 2007). Existem no entanto,
vários fatores que influenciam a capacidade de armazenamento de carbono pelo
ecossistema, como sendo as espécies florestais presentes, as características do
solo e do clima, e não menos importante, as técnicas de gestão utilizadas
(GONZÁLEZ e GALLARDO, 2007). De facto, as características do solo e a gestão
aplicada são fatores chave, para a produtividade florestal e para a consequente
acumulação de carbono no sistema.
As perturbações causadas sobretudo pelas técnicas de preparação do terreno,
aplicadas quando da instalação dos povoamentos florestais e em fases
posteriores, na exploração dos povoamentos, podem intervir de forma negativa na
capacidade de acumulação de carbono no solo. O sistema de gestão das plantações
florestais é determinante na qualidade do solo, fator de entre os que afetam a
produtividade florestal é o mais facilmente modificado pelos sistemas de gestão
(FABIÃO et al., 2007).
As técnicas de preparação de terreno implicam a rutura dos agregados do solo e
aceleram a oxidação da matéria orgânica, com o aumento do processo erosivo.
Geralmente na bibliografia vem descrito, que numa fase inicial (10-20 anos),
ocorre uma rápida perda de carbono orgânico, estabilizando lentamente,
atingindo um equilíbrio passados 50-60 anos (GALANTINI e IGLESIAS, 2007). Parte
do aumento do CO2atmosférico, nos últimos 150 anos, tem sido atribuída à
oxidação da matéria orgânica do solo, no entanto, o emprego de técnicas
apropriadas de gestão do solo permitiriam voltar a retirar esse carbono da
atmosfera (CERRI et al., 2007; GALANTINI e IGLESIAS, 2007). Por este motivo e
pela capacidade que os solos têm no armazenamento de carbono, tornam-se cada
vez mais importantes os estudos que permitam avaliar as variações de carbono no
solo.
Pelos motivos e interesse já apresentados, este trabalho pretende avaliar o
armazenamento de carbono em jovens povoamentos florestais, 7 anos após a sua
instalação, e comparar os resultados com os obtidos 2 anos após a sua
instalação, de modo a analisar a evolução e recuperação do sistema.
Para tal avaliou-se o carbono armazenado:
- na biomassa das espécies florestais;
- na biomassa da vegetação herbácea e horizonte orgânico;
- nas amostras de solo a várias profundidades.
2 - Material e métodos
2.1 - Campo Experimental: localização
O presente trabalho desenvolveu-se nos blocos I e III do campo experimental
instalado entre novembro de 2001 e março de 2002, em Lamas de Podence, concelho
de Macedo de Cavaleiros, distrito de Bragança, com as coordenadas geográficas
41o35' N e 6o57' W. O campo está situado entre os 670 e os 701 m de altitude,
com relevo que varia de ondulado suave a ondulado, localizando-se o bloco I na
parte mais elevada do campo experimental, numa área sedimentar, aplanada, com
declive médio de 6% e o bloco III, numa zona de encosta com declive de 12%
(FONSECA, 2005). A litologia deriva de materiais quartzosos e xistentos, com
predominância do xisto no bloco III e quartzo com sedimentos areno-argilosos no
bloco I. A temperatura média anual é de 12,3ºC e a precipitação média anual é
de 758,3 mm, com uma distribuição sazonal tipicamente mediterrânea (IM, 2012).
Na área do campo experimental, os solos originais integram-se nas associações
de unidades Leptossolos dístricos órticos de xistos (bloco III) e Cambissolos
dístricos crómicos de sedimentos detríticos não consolidados (bloco I)
(AGROCONSULTORES e COBA, 1991).
2.2 - Técnicas de preparação do terreno ensaiadas
Este trabalho desenvolveu-se nos blocos I e III onde se repetem 5 técnicas de
preparação do terreno (tratamentos) com diferentes graus de intensidade de
mobilização e armação do terreno: (TSMO - Testemunha sem mobilização; SRVC -Sem
ripagem prévia, com armação do terreno em vala e cômoro por lavoura profunda,
até cerca de 90 cm, com duas passagens; RLVC - Ripagem localizada profunda, até
cerca de 70 cm, com armação do terreno em vala e cômoro por lavoura profunda,
até cerca de 90 cm, com duas passagens; RCVC -Ripagem contínua profunda, até
cerca de 70 cm, com armação do terreno em vala e cômoro por lavoura profunda,
até cerca de 90 cm, com duas passagens). As parcelas experimentais apresentam
dimensões de 375 m2cada (25 x 15 m) perfazendo uma área experimental de cerca
de 1 hectare, onde foram plantadas as espécies Pseudotsuga menziesii (PM) e
Castanea sativa (CS), num compasso de 4 x 2 m (4 m entre linhas e 2 m entre
plantas na linha), com 12 plantas cada (24 PM e 24 CS).
2.3 - Avaliação da massa de carbono no sistema
Para a avaliação do armazenamento de carbono no sistema foi determinada a
biomassa das espécies florestais, analisadas amostras de vegetação herbácea
(VH), de horizonte orgânico (HO) e de solo a várias profundidades. A biomassa
das espécies florestais foi dividida em 5 componentes - tronco, ramos, raminhos
(ramos do ano), folhas e raízes -e estimada através de equações estabelecidas
com base nos dados de biomassa e parâmetros dendrométricos avaliados em 2004
(FONSECA, 2005) (Quadro_1). A biomassa aérea e radical das espécies florestais
foi determinada a partir de 16 árvores (8 PMe 8 CS) em tratamentos de
intensidade de mobilização intermédia (RLVC) e intensiva (RCLC), selecionadas
de acordo com a altura média das árvores de cada espécie na parcela, com a
restrição de não existirem falhas à volta da árvore a observar. De modo a
tornar possível a comparação dos dados obtidos nos anos 2004 e 2009, para ambos
os anos estimou-se a biomassa a partir das equações aqui apresentadas e
converteu-se a biomassa em carbono, assumindo que 50% da biomassa é carbono,
como aliás é frequentemente aceite por vários autores (LACLAU, 2003; NUNES e
LOPES, 2009).
As amostras de vegetação herbácea e de horizonte orgânico foram colhidas numa
área de 0,49 m2, nos mesmos locais onde posteriormente se efetuou a colheita
das amostras de solo. Nos tratamentos com armação do terreno em vala e cômoro
(SRVC, RLVC e RCVC), foram selecionados de forma aleatória 5 locais na linha de
plantação e 5 na entre linha por tratamento e bloco. Seguiu-se a colheita da
vegetação herbácea e do horizonte orgânico, quando presentes. Nos tratamentos
TSMO e RCLC, devido à homogeneidade das parcelas, foram apenas colhidas 5
amostras de vegetação herbácea e 5 de horizonte orgânico, por tratamento e
bloco.
A biomassa da vegetação herbácea foi dividida em biomassa aérea e biomassa das
raízes, a parte aérea foi colhida no terreno e a respetiva concentração de
carbono foi obtida a partir de análises laboratoriais das amostras. A biomassa
das raízes foi quantificada com base na relação parte aérea / parte subterrânea
determinada a partir dos dados de 2004 obtendo-se um rácio de 0,23 para o
cálculo e assumindo, da mesma forma, que 50% da biomassa é C.
Nos mesmos locais onde se colheu a vegetação herbácea e o horizonte orgânico,
procedeu-se à colheita de amostras de solo nas profundidades 0-5, 5-15, 15-30 e
30-60 cm, da mesma forma nos tratamentos com armação do terreno em vala e
cômoro (SRVC, RLVC e RCVC), as colheitas foram efetuadas em 10 locais (5 na
linha de plantação e 5 na entre linha de plantação) por tratamento e bloco, nas
diferentes profundidades.
Nos tratamentos TSMO e RCLC, dada a homogeneidade das parcelas, as recolhas de
campo apenas foram efetuadas em 5 locais, por tratamento e bloco, para as
profundidades definidas.
Na determinação da massa de carbono (MC) do solo por unidade de área (kg m-2)
utilizou-se a seguinte equação:
Na determinação da quantidade total de carbono nos solos dos tratamentos com
armação do terreno em vala e cômoro, ponderou-se com as percentagens de área,
representativas da linha de plantação (LP) e entre linha (EL).
2.4 - Metodologia analítica das amostras
As análises físicas foram efetuadas no Laboratório de Solos da ESAB.
As análises químicas foram realizadas no Laboratório de Solos da UTAD, de modo
a seguir a mesma metodologia das análises já efetuadas no trabalho desenvolvido
em 2004 (FONSECA, 2005).
O carbono orgânico foi determinado em analisador elementar de carbono, por
combustão a 1100oC e deteção por NIRD, em uso no Laboratório de Solos da UTAD.
O teor de carbono da biomassa vegetal e dos resíduos do horizonte orgânico foi
determinado através da incineração de 1g amostra submetida a 450ºC, durante 6
horas.
O tratamento estatístico dos dados foi realizado com base em análises de
variância e testes de comparação múltipla de médias (Tukey, 5%). Nesta análise
utilizaram-se como fatores os tratamentos e os anos.
3 - Resultados e discussão
3.1 - Armazenamento de carbono nas espécies florestais
A quantidade de carbono armazenada na biomassa das espécies florestais
(biomassa aérea e subterrânea) em 2009 é superior para a espécie Pseudotsuga
menziesii (PM), a qual não apresenta diferenças significativas entre o
tratamento SRVC (mobilização moderada do solo) e o tratamento RCLC (mobilização
intensiva do solo). A espécie Castanea sativa (CS) mostra valores
significativamente superiores para o tratamento de mobilização de maior
intensidade (RCLC). Por comparação dos resultados obtidos em 2004 e 2009
verifica-se que ocorreu um incremento significativo de carbono, tanto para a
espécie PMcomo para a espécie CS, o que é mais visível no tratamento RCLC
(Figura_1).
A seleção das espécies florestais a instalar é um aspeto importante a ter em
consideração, principalmente quando os povoamentos são instalados com o
objetivo de sequestrar carbono (SILVER et al., 2000). Árvores com um
crescimento mais rápido, como é o caso da espécie PM, poderão acumular maior
quantidade de carbono em igual período de tempo se comparadas com outras de
crescimento mais lento.
Nos tratamentos aqui em apreciação, a proporção biomassa aérea / biomassa
radical em 2009 segue a mesma tendência de evolução comparativamente a 2004
(biomassa aérea cerca de 2 a 3 vezes superior à biomassa radical), embora a
biomassa radical armazene carbono por períodos de tempo mais longos (FONSECA,
2005). Na espécie CSesta proporção é maior do que na espécie PM.
No que respeita aos componentes aéreos, observa-se maiores quantidades de
carbono nas folhas (com cerca de 40% do total do carbono), em relação aos
restantes componentes isolados (tronco, ramos e raminhos) nas duas espécies, e
um aumento dos valores acumulados em relação a 2004.
3.2 - Armazenamento de carbono na vegetação herbácea
O armazenamento de carbono na vegetação herbácea diminuiu em relação a 2004,
para todos os tratamentos, o que poderá ser explicado através da formação de um
horizonte orgânico, que dificultou o crescimento da vegetação herbácea e que em
2004 não estava presente (Figura_2).
O contributo da parte aérea e das raízes da vegetação herbácea é pouco
expressivo, na ordem dos 0,69% do total do carbono armazenado no sistema.
ORDÓÑEZ et al. (2008) refere para vegetação herbácea desenvolvida em
povoamentos florestais no México, proporções da parte aérea / parte subterrânea
idênticas às encontradas neste estudo. De facto, o crescimento da vegetação
herbácea pode ser condicionado pela presença de espécies arbóreas, neste caso
as espécies florestais PM e CS, que à medida que vão crescendo, vão dando
origem a um horizonte orgânico formado pela folhada e outras partes vegetais da
árvore. Pode-se dizer que de uma maneira geral, o padrão normal na vida dos
povoamentos florestais com boa ocupação do espaço aéreo, será o de criar cada
vez mais ensombramento à medida que as árvores se vão desenvolvendo, o que
determinará um menor desenvolvimento da vegetação em subcoberto (MADEIRA et
al., 2002).
3.3 - Armazenamento de carbono no horizonte orgânico
A formação de um horizonte orgânico é de uma importância primordial na dinâmica
do carbono nos ecossistemas florestais, quer como fonte de matéria orgânica,
quer como reservatório de nutrientes a longo prazo (CRUZADO et al., 2007).
Como era expetável, de 2004 a 2009 formou-se um horizonte orgânico à superfície
do solo, o qual acrescentou carbono ao sistema. O tratamento de mobilização
mais intensiva (RCLC) e o tratamento de mobilização moderada (SRVC) são os que
apresentam valores de carbono mais elevados no compartimento em apreciação
(Figura_3). Esta constatação poderá em parte ser explicada pela maior
acumulação de biomassa nas espécies neste tratamento, o que equivalerá a maior
produção de resíduos orgânicos.
Quando se analisa a acumulação de carbono no conjunto vegetação herbácea e
horizonte orgânico no ano 2009, verifica-se que em relação ao ano 2004, ocorreu
um acréscimo de carbono no sistema (Figura_3).
3.4 - Armazenamento de carbono nos horizontes minerais do solo
De um modo geral, no ano 2009 observa-se uma redução da acumulação de carbono
em todas as classes de profundidade e em todos os tratamentos, comparativamente
ao solo original (TSMO) e aos valores registados em 2004. Amineralização da
matéria orgânica e as trocas gasosas com a atmosfera processam-se mais
rapidamente nas camadas superficiais, sendo nas profundidades 0-5 e 5-15 cm
onde se observam os teores mais baixos de carbono. Mais de 62% do carbono
situa-se nas camadas mais profundas (15-60 cm), atingindo o tratamento RCLC
nesse intervalo de profundidade, cerca de 65% do total de carbono armazenado no
solo (Figura_4).
Apesar de não se verificarem diferenças significativas entre os teores de
carbono armazenados no solo entre os anos 2004 e 2009, estes tendem a ser mais
baixos no ano 2009 em todos os tratamentos. Até aos 30 cm de profundidade, o
tratamento de mobilização mais intensiva (RCLC), apresenta quantidades de
carbono mais baixas comparativamente aos restantes tratamentos. Ao contrário,
na camada mais profunda (30-60 cm), a quantidade de carbono armazenada é
sistematicamente mais elevada para o tratamento referido.
Em comparação com os valores de 2004, pode verificar-se que a quantidade de
carbono presente no solo original (TSMO) teve um ligeiro acréscimo no tempo,
principalmente nas camadas mais profundas (15-30 e 30-60 cm) (Figura_4).
Relativamente aos restantes tratamentos, independentemente da intensidade da
mobilização, os teores de carbono no solo de 2004 para 2009, diminuíram em
todas as profundidades, excetuando no tratamento RCLC, em que houve um ligeiro
aumento na profundidade 0-5 cm, o que poderá atribuir-se à acumulação de
folhada, mas sobretudo à formação de raízes finas das árvores e da vegetação
herbácea, que são determinantes na acumulação de carbono nas camadas minerais
do solo (MADEIRA et al., 2009).
O decréscimo do teor de carbono no solo, após a instalação dos povoamentos, é
frequentemente atribuído à preparação do terreno. Neste sentido quanto mais
intensa for a perturbação mecânica causada no solo, maior será o impacto no
decréscimo do carbono, por aceleração na decomposição da matéria orgânica e
aumento das perdas por erosão hídrica (TURNER e LAMBERT, 2000).
3.5 - Armazenamento total de carbono no sistema
Globalmente observa-se uma redução do armazenamento de carbono de 2004 para
2009, com exceção do tratamento TSMO (solo original) (Figura_5). O carbono
armazenado na biomassa das espécies florestais registou um aumento em todos os
tratamentos, com especial relevância no tratamento de mobilização mais
intensiva (RCLC), devido como já foi referido, ao grande desenvolvimento das
árvores. Também se registaram ganhos relacionados com a formação de um
horizonte orgânico, através da deposição da folhada e outros resíduos
provenientes das árvores e da vegetação herbácea. No que respeita à vegetação
herbácea e ao solo, verificou-se o inverso, ou seja a tendência foi para
diminuir no tempo (Figura_5).
Os resultados apresentados na Figura_5 mostram que em 2009, à semelhança de
2004, mais de 87% do carbono armazenado no sistema encontra-se no solo,
atingindo valores superiores a 95% no solo original (TSMO). Desta forma, o solo
foi o compartimento que mais contribuiu para a redução do total de carbono
armazenado no sistema. Em comparação com o solo original (TSMO), as maiores
perdas de carbono foram registadas no tratamento de mobilização mais intensiva
(RCLC), apesar dos ganhos de carbono correspondentes às espécies florestais e
ao horizonte orgânico. PONCE-HERNÁNDEZ (1999) refere que ao contrário da
maioria dos ecossistemas tropicais onde o armazenamento de carbono é processado
principalmente na biomassa, nos sistemas temperados e frios o solo constitui o
principal reservatório.
4 - Conclusões
Os resultados mostram que apesar dos contributos do horizonte orgânico e da
biomassa das espécies florestais, globalmente verificou-se uma redução no teor
total de carbono armazenado no sistema, em relação a 2004 e comparado com a
situação de solo original (TSMO), tanto mais acentuada quanto mais intensiva
foi a mobilização do solo. Esta redução deve-se essencialmente às perturbações
causadas no solo pelas técnicas de preparação do terreno, sendo no tratamento
de mobilização mais intensiva (RCLC), onde se verificou a maior redução nos
teores totais de carbono por unidade de área.
À semelhança de 2004 também os tratamentos de mobilização intermédia (SRVC e
RLVC), foram os que apresentaram menores perdas totais de carbono no tempo.
As conclusões deste trabalho permitem colocar em evidência que as perturbações
causadas no solo pelas técnicas de preparação do terreno, refletemse ao longo
do tempo e não apenas no momento da instalação dos povoamentos. Poderá levar
alguns anos até que o sistema consiga encontrar novamente o equilíbrio, pois
decorridos sete anos ainda continua a verificar-se uma redução na quantidade de
carbono no solo.
