Carbono e nutrientes na biomassa aérea arbórea, vegetação sob coberto e solo
numa cronossequência de povoamentos de pinhal bravo
INTRODUÇÃO
Os povoamentos de pinheiro bravo (Pinus pinaster Ait.) ocupam em Portugal uma
área de cerca de 710 000 ha (área de povoamentos puros, mistos dominantes e
jovens actualizada a 2005/2006 pelo Inventário Flores-tal Nacional, disponível
em http://www.afn.min-agricultura.pt/portal/ifn/ifn-resultadospreliminares-
julho-2006), distribuindo-se sobretudo pelas regiões NUT II Centro (cerca de
400 000 ha) e Norte (192 000 ha). A sua ocorrência no litoral do País e, em
especial, nos sistemas dunares, reveste-se de grande significado ecológico, não
só pelas funções de estabilização destes sistemas, mas também por poderem
considerar-se como uma forma de restauro de um coberto presente naturalmente
nestas áreas durante e após a última glaciação (Aguiar et al., 2007). Nas dunas
terciárias e paleodunas podem mesmo constituir habitats classificados no âmbito
do Plano Sectorial da Rede Natura 2000 (designadamente os Habitats 2180 ' Dunas
arborizadas das regiões atlântica, continental e boreal e 2270 ' Dunas com
florestas de Pinus pinea ou Pinus pinaster subsp. atlantica; cf. Plano
Sectorial da Rede Natura 2000 ' Habitats Naturais, em http://www.icn.pt/
psrn2000/caract_habitat.htm#habitats_2).
Nas regiões NUT III do Baixo Vouga, Baixo Mondego e Pinhal Litoral, que
abrangem em larga medida a faixa arenosa ocupada por esta espécie na região
Centro, os pinhais de pinheiro bravo ocupam uma área de cerca de 130 000 ha,
localizando-se no litoral cerca de 48 000 ha de Matas Nacionais, às quais
corresponde uma área florestada, maioritariamente por pinheiro bravo, de
aproximadamente 30 000 ha (Rego, 2001). Apesar da importância deste sistema no
panorama florestal português, ao contrário do observado para outras espécies
(e.g. Eucalyptus globulus), são reduzidos e/ou de âmbito limitado os estudos
relativos aos povoamentos de pinheiro bravo no que respeita à acumulação e
distribuição de nutrientes da biomassa e à acumulação de carbono e nutrientes
no solo.
As plantações florestais exploradas intensivamente determinam a acumulação de
grandes quantidades de nutrientes na biomassa aérea e nas camadas orgânicas
durante a respectiva rotação, o que pode acarretar a transferência de elevadas
quantidades de nutrientes do solo (Fisher & Binkley, 2000; Spangenberg et
al., 1996) e afectar as características do mesmo (Madeira et al., 2007). As
plantações de eucalipto, as melhor estudadas em Portugal, são disso um bom
exemplo (Madeira et al., 2007), dada a exploração intensiva em regime de
talhadia (Jones et al., 1999; Shammas et al., 2003) e a elevada quantidade de
nutrientes alocada nos respectivos resíduos de abate e camadas orgânicas
(Madeira et al., 1995; Jones et al., 1999). Este padrão depende naturalmente
das espécies florestais e da intensidade e regime da respectiva exploração,
incluindo a duração da revolução e as perturbações inerentes à instalação e
exploração. Porém, não se conhecem os padrões referentes ao pinheiro bravo, que
tem crescimento muito mais lento e é explorado em alto fuste e com revoluções
muito mais longas (Correia & Oliveira, 2003), localizando-se as respectivas
plantações em solos frequentemente de textura muito grosseira e com baixa
disponibilidade em nutrientes; além disso, a massa das respectivas camadas
orgânicas, devido à lentidão da decomposição da folhada (Ribeiro et al. 2007),
pode ser muito elevada e acumular grandes quantidades de nutrientes.
Para fundamentar a gestão das áreas de povoamentos florestais e dos nutrientes
acumulados na respectiva biomassa e resíduos, com vista ao reforço da
produtividade e garantia da respectiva sustentabilidade, é crucial conhecer as
quantidades de nutrientes nas componentes do ecossistema (Smethurst &
Nambiar, 1990; Proe & Dutch, 1994; Spangenberg et al., 1996; Nzila et al.,
2002). Além disso, a remoção ou manutenção dos resíduos de abate é objecto de
polémica devido não só à relação entre a gestão dos resíduos e a qualidade do
solo e a sustentabilidade, mas também à necessidade urgente de novas formas de
energia que possam substituir os combustíveis fósseis (Cowie et al., 2006;
Stupak et al., 2007). Urge ainda conhecer a dinâmica da acumulação de carbono e
a sua distribuição nas componentes dos sistemas florestais para avaliar a
eficiência e evolução do respectivo sequestro (Lal et al., 1998).
Neste contexto, desenvolveu-se um estudo para avaliar a quantidade e
distribuição do C orgânico e de nutrientes nas componentes do ecossistema
pinhal bravo, considerando uma cronossequência abrangendo todo o período da
respectiva revolução. Para o efeito, escolheu-se para área de estudo o Pinhal
da Mata Nacional de Leiria, devido à especificidade dos respectivos solos
(arenosos e considerados pobres em nutrientes) e ao período da revolução aí
seguido ser muito longo (cerca de 80 anos; Suzana Gomes, com. pessoal). Foi
também objectivo deste estudo avaliar, por intermédio do conhecimento da
distribuição mencionada, o efeito da remoção do tronco comercial e dos resíduos
de abate, no final da revolução, no stock de nutrientes no solo.
METODOLOGIA
Área de estudo
O estudo decorreu na Mata Nacional de Leiria, mais propriamente em parcelas dos
talhões 329, 300, 164 e 279, cujos povoamentos apresentavam 14, 25, 42 e 83
anos de idade, respectivamente. A área onde actualmente se situam estes talhões
já se encontrava arborizada em 1841 (Silva & Batalha, 1859; Pinto, 1939).
A precipitação média anual varia entre 710 e 909 mm, respectivamente em S.
Pedro de Muel e Marinha Grande (INMG, 1991); a precipitação máxima mensal
ocorre no mês de Dezembro (113 e 133 mm, respectivamente), ao passo que o
período menos pluvioso tem lugar durante os meses de Julho a Setembro, com
precipitações mensais que variam entre 7,7 e 35,3 mm. A temperatura média anual
do ar é de 14,1-14,2 ºC, sendo a temperatura média mensal mais elevada nos
meses de Julho e Agosto (17,8 e 19,2 ºC, respectivamente em S. Pedro de Muel e
Marinha Grande) e a mais baixa no mês de Janeiro (9,9 ºC). A humidade relativa
do ar (às 18 horas) é elevada e também decresce de S. Pedro de Muel (84%) para
a Marinha Grande (77%).
As formações geológicas da área da Mata Nacional de Leiria são maioritariamente
modernas e correspondem essencialmente a dunas e areias de dunas (Morais, 1936;
Zbyszewski & Torre de Assunção, 1965). O relevo varia desde aplanado a
ondulado, em função do movimento e evolução das dunas. Os solos da Mata
Nacional de Leiria foram objecto de vários estudos, sobretudo de natureza
morfológica, tendo sido generalizadamente classificados como Podzóis ou Solos
Podzolizados (Azevedo, 1944; Cabrita, 1956; Oliveira, 1967; Cardoso et al.
1973). Porém, estudos mais recentes revelam que na realidade são os Arenossolos
(sensu WRB, 2006) os solos que aí predominam (Madeira et al., 2007).
Do ponto de vista biogeográfico a Mata de Leiria insere-se no Sector Divisório
Português e no Distrito Costeiro Português (Costa et al., 2002), sendo as
espécies Erica cinerea, Halimium alyssoides, Halimium ocymoides e
Pseudarrhenatherum longifolium consideradas como diferenciais da unidade
referida. A vegetação sob coberto na área da Mata de Leiria está representada
por inúmeras espécies herbáceas e arbustivas: Arbutus unedo, Erica umbellata,
Caluna vulgaris, Phyllirea angustifolia, Smilax áspera, Ulex australis subsp.
velwitchianus e Stauracanthos genistoides são espécies características dos
pinhais litorais (cf. bioindicadores dos Habitats respectivos, em http://
www.icn.pt/psrn2000/caract_habitat.htm#habitats_2), tendo-se também
identificado nos locais estudados as espécies Andryala integrifolia, Funaria
hygrometrica, Asphodelus lusitanicus, Holcus mollis, Briza maxima, Lithodora
prostrata, Cistus salvifolius, Cladonia sp., Rubia peregrina, Crepis
capillaris, Simethis planifolia, Cytisus grandiflorus, Daphne gnidium e Erica
arborea.
Amostragens
Biomassa aérea da vegetação arbórea
As determinações de biomassa foram efectuadas em parcelas com 40x40 m2de
povoamentos de pinheiro bravo da Mata Nacional de Leiria, da classe de
qualidade de 20 m (povoamentos com altura dominante de 20 metros aos 50 anos).
As parcelas foram sempre delimitadas em áreas aplanadas para garantir a
comparabilidade dos resultados. As determinações foram efectuadas antes do
desbaste, nas idades em que o modelo de silvicultura adoptado o recomenda.
Assim, as amostragens efectuaram-se imediatamente antes dos desbastes aos 14,
25 e 42 anos, e durante o corte final, aos 83 anos. Estimou-se a biomassa no
momento do inventário (antes do desbaste), a biomassa exportada pelo des-baste
e a biomassa restante após o desbaste. Determinou-se a concentração de
nutrientes no lenho, casca, ramos (do último ano, do penúltimo ano e restante
parte dos ramos), agulhas (do último ano, do penúltimo ano e restantes agulhas)
e frutos (do último ano, do penúltimo ano e restantes frutos)
Para avaliação da biomassa seleccionaramse as árvores de acordo com as classes
de DAP e de altura total previamente definidas, utilizando-se uma suta e um
hipsómetro de grande sensibilidade. Foi abatida pelo menos uma árvore por
classe de diâmetro, obtendose a respectiva biomassa por amostragem directa. As
árvores seleccionadas (identificadas por um anel de tinta fluorescente a 1,30m
de altura e numeradas) eram isentas de malformações de fuste e copa e estavam
em bom estado fitossanitário. Após o abate determinaram-se os seguintes
parâmetros: alturas, medidas com fita métrica, total da árvore, do início da
copa (primeiro ramo vivo), do início da bicada (aos 7 cm de diâmetro), do cepo
e da face inferior de corte das amostras do tronco (rodelas), diâmetro do cepo
(todas as medições de diâmetro foram efectuadas sobre casca e sempre nos
sentidos Norte-Sul e Este-Oeste, sendo mais tarde efectuada a sua média
quadrática), sobre casca e sobre pau (por diferença para a espessura da
casca, determinada em dois pontos com medidor de espessura de casca), diâmetro
do tronco a 1,30 m, sobre casca e sobre pau, diâmetro do tronco de 2 em 2 m
de altura, a partir de 1,30 m até aos 7 cm (bicada), sobre casca e sobre pau
(1,30 m, 3,30 m, 5,30 m, etc...), número de verticílos (andares de ramos) e
número de ramos por verticílo.
Colheram-se (e pesaram-se, se necessário) amostras das componentes da biomassa
da árvore ao longo do tronco da mesma e, em cada verticílo, foi seleccionado o
ramo que apresentava maior verticalidade (o mesmo método foi usado para a
bicada). Nesse ramo separaram-se as seguintes componentes: crescimentos do
presente ano, crescimentos do ano anterior e restante material. A primeira
fracção colhida foi a correspondente ao crescimento do ano em que se efectuou a
amostragem. Os materiais foram seccionados com tesoura de poda e embalados em
sa-cos de plásticos. Precedeu-se de igual modo para o crescimento do ano
anterior e para o restante material. Esta última fracção, devido à sua elevada
quantidade, foi pesada no local, colhendo-se uma sub-amostra de 10 kg, que foi
acondicionada em sacos de plástico. Procedimento semelhante foi seguido para a
bicada. A colheita de amostras do tronco da árvore (vulgo rodelas) efectuou-se
em três pontos ao longo do tronco: na base (ou no cepo), a meio da árvore e
imediatamente acima do último toro com aproveitamento. As rodelas tinham uma
espessura mínima de 3 cm em todo o seu perímetro e foram acondicionadas em
sacos de plástico. No laboratório obtiveram-se os pesos secos a 85 ºC de todos
os componentes da biomassa arbórea.
Biomassa da vegetação sob coberto
A avaliação da biomassa da vegetação espontânea (matos) foi efectuada em 15
locais (1x1m2), distribuídos aleatoriamente em cada uma das parcelas de estudo
(as mesmas utilizadas para o estudo da biomassa arbórea). A vegetação herbácea
e arbustiva localizada dentro do quadrado de 1x1 m2foi cortada junto à
superfície do solo e colocada em saco de plástico. No laboratório pesou-se o
conteúdo do saco e retirou-se uma amostra de 200 g para obtenção do peso seco a
85ºC. Após secagem, o material foi moído num moinho centrífugo, reduzindo-se a
dimensões inferiores a 0,5 mm.
Camadas orgânicas
A massa das camadas orgânicas de cada uma das parcelas objecto de estudo foi
avaliada a partir de amostragens em 15 locais (1x1 m2) aleatoriamente
distribuídos, igualmente nas mesmas áreas em que se amostrou a biomassa da
vegetação espontânea. O material de cada local de amostragem foi seco a 85 ºC
até peso constante. Do material seco foi retirada uma subamostra representativa
e que foi moída num moinho centrífugo, sendo reduzida a partículas <0,5 mm.
Camadas minerais do solo
As camadas minerais do solo de cada parcela de estudo consideradas foram
amostradas também em 15 locais (os mesmos em que se amostrou as camadas
orgânicas), até à profundidade de 1 m. As amostragens incluíram amostras não
disturbadas (para determinação da massa volúmica aparente) e disturbadas (para
determinação de características químicas do solo). As amostragens incidiram
sobre as profundidades de 0-10, 10-20, 20-40, 40-60, 60-80 e 80-100 cm. Esta
amostragem não seguiu naturalmente a diferenciação do perfil do solo, dado que
foi efectuada com fins meramente quantitativos.
As amostras disturbadas foram secas a 45ºC e depois crivadas num crivo com
malha de 2mm.
Metodologia analítica
O teor de cinza nos materiais orgânicos foi determinado pela incineração de 1 g
de amostra a 450 ºC, durante 6 horas. O teor de N total foi obtido pelo método
de Kjeldahl. Considerou-se que o teor de C orgânico desses materiais era de
50%. O P, Ca, Mg e K foram extraídos a partir da cinza por digestão nitro-
perclórica. A determinação do P efectuou-se por colorimetria (Watanabe &
Olsen, 1965), tendo os demais elementos sido determinados por
espectrofotometria de absorção atómica (EAA).
As metodologias utilizadas na caracterização das camadas minerais dos solos são
as descritas em Póvoas & Barral (1992). O pH foi determinado numa suspensão
de solo em H2O e em KCl 1M (razão 1:2,5) por intermédio de um potenciómetro
Metrohm 605. O C orgânico foi determinado por via húmida pelo método descrito
por De Leenheer & Van Hoven (1958). O teor de N total foi obtido pelo
método de Kjeldahl. As bases de troca foram extraídas por uma solução de
acetato de amónio 1M, ajustada a pH 7,0, e determinadas por EAA. O P e o K
extraíveis foram obtidos pelo método de Egnér-Riehm, sendo o P determinado por
colorimetria e o K por EAA.
Cálculos e métodos estatísticos
O cálculo da biomassa arbórea (e respectivas componentes) por hectare foi
extrapolado a partir das árvores medidas e da distribuição do povoamento por
classes de diâmetro. A biomassa de cada árvore de cada classe de diâmetro foi
extrapolada para as árvores da mesma classe. A biomassa total por hectare foi,
assim, obtida pelo somatório da biomassa das árvores pertencentes a cada classe
de diâmetro. Quantificou-se também a quantidade de nutrientes por unidade de
área (ha) a partir da massa das componentes do ecossistema e da respectiva
concentração de nutrientes. Foram estabelecidas correlações entre as
concentrações de carbono e nutrientes do solo e a idade dos povoamentos.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Biomassa e mineralomassa arbórea da parte aérea
O número de árvores apresentou um forte decréscimo com o avanço da idade dos
povoamentos, mas a biomassa da parte aérea aumentou sucessivamente com a idade
dos mesmos (Quadro 1). No termo da revolução (abate), aos 83 anos, não obstante
o reduzido número de árvores e a ligeira redução da área basal, a biomassa
aérea total era mais do dobro da estimada no povoamento com 42 anos de idade
(Quadro 1).
Quadro_1
' Idade, densidade (DEN), índice de qualidade (SI), altura dominante (HD),
área basal (G), biomassa aérea total (BA) (peso seco a 85ºC) e nutrientes
acumulados na biomassa dos povoamentos de pinheiro bravo dos talhões 329, 300,
164 e 279, imediatamente antes do desbaste (talhões 329, 300 e 164) e do corte
final (talhão 279).
No final da revolução, cerca de 78 % da biomassa da parte aérea correspondia ao
lenho (tronco comercial sem casca), enquanto aos ramos correspondia uma
percentagem de 11 % e as agulhas correspondiam apenas a 2,8% da biomassa total
(Quadro_3). A biomassa arbórea aérea (assim como a quantidade de carbono) no
termo da revolução era da ordem de grandeza da estimada para a primeira rotação
de plantações de eucalipto, com idades compreendidas entre os 4 e os 20 anos
(Fabião, 1986; Madeira, 2007).
A diferença observada para a biomassa, ao longo da idade dos povoamentos,
também foi constatada para os nutrientes considerados. Com efeito, a quantidade
de N (424,8 kg ha-1) e de Ca (673,1 kg ha-1) era mais do dobro no final da
revolução, comparativamente à determinada para um período de 42 anos. As
diferenças observadas para o Mg, K e P foram ainda mais acentuadas (Quadro 1).
A quantidade de nutrientes foi também semelhante à estimada para plantações de
eucalipto (Cortez, 1996).
A quantidade de nutrientes na biomassa removida pelos desbastes representou
cerca de 25% da quantidade de nutrientes existente na biomassa no final da
revolução (Quadros 1 e 2). Trata-se pois de quantidade não negligenciável,
indicando a necessidade de ponderar sobre as consequências de manutenção do
material de desbaste na estação, no que toca à sustentabilidade do sistema.
Quadro 2 ' Quantidade (kg ha-1) de nutrientes existentes no material dos
desbastes efectuados no povoamento de P. pinaster com 14, 25 e 42 anos de
idade,
No final da revolução, a quantidade de carbono alocada no tronco (140,9 t ha-1)
era quase 80% do total acumulado na biomassa aérea (Quadro 3), como aliás
sucede para a generalidade das espécies florestais (Fisher & Binkley,
2000); a proporção respeitante às agulhas, casca e ramos era apenas de 2,8, 5,1
e 11,3%, respectivamente. A quantidade de nutrientes acumulada nas agulhas era
inferior à observada para a folhagem de muitas outras espécies, nomeadamente
folhosas (e.g. E. globulus; Madeira et al., 2007), e bastante inferior à
existente no lenho e nos ramos. A casca, ao contrário do constatado para outras
espécies florestais do País (caso do E. globulus; Cortez, 1996) apresentava uma
quantidade insignificante de nutrientes, com particular relevância para o Ca.
Quadro_3
' Quantidade de C (t ha-1) e de N, P, Mg e Mn (kg ha'1) nas componentes da
biomassa da parte aérea do povoamentos de P. pinaster com 83 anos de idade. A
percentagem de nutrientes em cada componente está indicada entre parêntesis.
Assim, no caso dos povoamentos de pinheiro bravo, a exportação de nutrientes do
sistema está em correspondência sobretudo com a remoção do lenho (a componente
económica mais valiosa) e dos ramos; a manutenção destes no sistema significa a
retenção de proporção apreciável de nutrientes acumulados na biomassa,
nomeadamente no que respeita ao fósforo. O Ca está sobretudo alocado no tronco
(62,3%), ao passo que o P se encontra sobretudo nos ramos (58,3%). O N, Mg e K
encontravam-se distribuídos em proporção aproximada entre o tronco e os ramos.
Biomassa e nutrientes na vegetação sob coberto
A biomassa da parte aérea da vegetação sob coberto foi bastante apreciável no
povoamento mais jovem (8,6 t ha-1), isto é aos 14 anos, mas tendeu a decrescer
nos povoamentos mais velhos (4,5-5,4 t ha-1, respectivamente aos 42 e 83 anos),
apesar do decréscimo da densidade das árvores (Quadro 4). A mesma tendência
foi, aliás, também verificada para qualquer dos nutrientes considerados. A
biomassa observada ao longo da revolução foi muito mais elevada do que a
determinada no final da primeira e segunda rotação (respectivamente aos 13 e 11
anos) em plantações de eucalipto (Carneiro et al., 2007, 2008) em condições
ecológicas similares, nas quais se atingiram valores médios respectivamente de
1,04 e 1,84 t ha-1.
Quadro_4
' Biomassa aérea (peso seco a 85ºC) e quantidade de nutrientes da vegetação
sob coberto dos povoamentos com 14, 25 e 42 anos, antes de efectuados os
respectivos desbastes, e com 83 anos, antes do corte final.
Deve no entanto referir-se que o padrão de variação da biomassa sob coberto ao
longo da vida do povoamento foi a normal em povoamentos com boa ocupação do
espaço aéreo, com um máximo na fase precoce do seu desenvolvimento, enquanto o
índice de área foliar das árvores é sub-óptimo, e novo acréscimo na fase final,
com menor densidade das árvores e, consequentemente, menor área foliar. As
diferenças observadas em relação às plantações de eucalipto podem atribuir-se
ao ritmo de crescimento mais rápido destas (Carneiro et al., 2009) e,
eventualmente, a uma menor eficiência das agulhas de pinheiro na intercepção da
radiação, quando comparadas com as folhas mais largas dos eucaliptos. Em
pinhais de Pinus elliotti da Florida, Gholz & Fisher (1982) assinalaram
também máximos de biomassa da vegetação sob coberto em idade mais tardia do
povoamento do que se tem observado em Portugal para plantações de eucalipto,
nas quais a vegetação espontânea atinge geralmente a maior biomassa antes dos 3
anos, com valores máximos da ordem das 4-5 t ha-1e decréscimo posterior (Fabião
et al., 2002; Carneiro et al., 2009).
Massa e nutrientes das camadas orgânicas
A massa (material isento de cinza) das camadas orgânicas no solo dos
povoamentos estudados aumentou claramente com a idade, variando de 9,3 t ha-1,
aos 14 anos, para 30,8 t ha-1no final da revolução. Essa tendência foi
contrariada, porém, pelas determinações no povoamento com 42 anos; tal facto
deverá estar em correspondência com acções de remoção dos materiais orgânicos
da superfície do solo, o que urge averiguar para uma mais correcta
interpretação dos dados (Quadro 5).
Quadro 5 ' Quantidade (média ± 1 desvio padrão) de biomassa e de N, P, Mg, Ca e
K nos horizontes orgânicos de povoamentos de P. pinaster com 14, 25, 42 e 83
anos, antes de efectuados os respectivos desbastes ou o corte final.
A massa das camadas orgânicas aos 14 anos (8,6±3,0 t ha-1) era mais baixa do
que a observada em plantações de eucalipto, tanto na primeira como na segunda
rotação (Madeira et al., 1995; Cortez, 1996; Jones et al., 1999; Azevedo, 2000;
Magalhães, 2000), isto é, até aos 11-12 anos de idade, o que está em
correspondência com a maior rapidez de crescimento desta segunda espécie. A
massa observada no final da revolução (83 anos) era muito mais elevada (30,8 t
ha-1), enquadrando-se no intervalo (23,5'52,4 t ha-1) relatado para outros
povoamentos de pinheiro bravo, no País, com 56-60 anos (Cortez, 1996; Martins
et al., 2007).
A quantidade de nutrientes nas camadas orgânicas, como já foi referido para a
massa destas, também aumentou com a idade, atingindo, no termo da revolução,
quantidades bastante importantes, como no caso do N (218 kg ha-1) e do Ca (223
kg ha-1); também neste caso a tendência foi contrariada no povoamento com 42
anos de idade (Quadro 5). Não obstante a elevada duração da revolução nos
pinhais estudados, a quantidade de nutrientes acumulada nas respectivas camadas
orgânicas era da ordem de grandeza ou inferior à determinada nas camadas
orgânicas das aludidas plantações de eucalipto; aliás, a grande diferença
respeita ao Ca, cuja quantidade era claramente inferior à determinada nas
camadas orgânicas no final da primeira rotação de plantações de eucalipto
(Jones et al., 1999; Madeira et al., 2007).
Massa volúmica e teor de carbono e nutrientes nas camadas minerais
Algumas das características relevantes dos solos das áreas de estudo estão
indicadas no Quadro 6. Os valores dos parâmetros respectivos indicam uma forte
variação com a idade dos povoamentos.
Quadro_6 ' Valores de pH(H2O), massa volúmica (MV) e teores de C e N (g kg-1),
valores da razão C/N, concentração debases de troca (cmolc kg-1) e respectiva
soma das bases (SB), e de P e K extractáveis (µg g-1) e, no solo, às
profundidades de 0-10, 10-20, 20-40, 40-60, 60-80 e 80-100 cm, de povoamentos
de P. pinaster com 14, 25, 42 e 83 anos de idade,. Os valores são média ± 1
desvio padrão, n=15.
A massa volúmica aparente entre 20 e 100 cm de profundidade apresentou valores
elevados e semelhantes nos vários povoamentos considerados. Porém, os valores
na profundidade de 0-10 cm foram muito inferiores aos determinados nas camadas
subjacentes e, além disso, diminuíram com a idade dos povoamentos, decrescendo
de 1,33 g cm-3, no povoamento com 14 anos, para 0,88 g cm-3no de 83 anos, o que
está em correspondência com o acréscimo dos teores de C orgânico (Quadro 6).
Contudo no povoamento com 42 anos de idade verificou-se um desvio a essa
tendência, quiçá dependente de possíveis perturbações já referidas a propósito
das camadas orgânicas.
O teor de C orgânico na camada 0-10 cm aumentou significativamente com a idade
dos povoamentos (r=0,9856; p<0,05), atingindo no respectivo termo da
explorabilidade os valores mais elevados; esta tendência indica que o teor do
solo em C orgânico e nutrientes é tanto mais elevado quanto maior for a
longevidade dos povoamentos. Este padrão significativo não se verificou no caso
do N (p=0,1044); aliás, o respectivo teor no povoamento com 42 anos era menor
do que no de 25 anos, o que parece corroborar a ocorrência de perturbações, já
referidas a propósito das camadas orgânicas que, aliás, têm reflexo na
respectiva razão C/N, que era mais elevada do que nos outros casos.
Os teores das bases de troca (Ca, Mg, K e Na), como relatado para o C orgânico,
também apresentaram um forte acréscimo ao longo da cronossequência estudada,
sobretudo até à profundidade de 20 cm. Os respectivos teores, na camada 0-10
cm, apresentaram uma forte correlação positiva com a idade dos povoamentos
(r=0,9900; p<0,01; r=0,9883, p<0,05; r=0,9918, p<0,01; r=0,9541, p<0,05,
respectivamente para o Ca, Mg, K e Na). O teor da soma de bases de troca na
camada superficial do solo (0-10 cm) aumentou consistentemente com a idade dos
povoamentos (sobretudo entre os 42 e 83 anos), sendo cerca de onze vezes maior
aos 83 do que aos 14 anos (Quadro_6). O teor de qualquer das bases de troca
apresentou o mesmo padrão de variação, mas esta foi um pouco mais acentuada no
caso do K e do Na do que no do Ca. A variação mencionada reduziu-se fortemente
na camada seguinte (10-20 cm) e esbateu-se nas restantes.
Porém, os valores de pH nas camadas minerais do solo do povoamento com 14 anos
eram mais elevados do que os determinados nos povoamentos com 25 e 42 anos, em
qualquer das camadas consideradas. Tal diferença poderá atribuir-se à
acumulação de matéria orgânica nos segundos, cuja acidez não terá sido
compensada pela acumulação de bases de troca. A diferença já não era tão
acentuada no final da revolução (83 anos), provavelmente devido à grande
acumulação de bases de troca que, entretanto, ocorreu na segunda metade da
revolução.
Os teores de K e P extraíveis na camada superficial também apresentaram uma
forte correlação positiva com a idade dos povoamentos (respectivamente
r=0,9636, p<0,05; r=0,9846, p<0,05), seguindo o padrão observado para o C
orgânico e as bases de troca.
Quantidade de carbono e nutrientes
As camadas minerais do solo, até à profundidade de 100 cm, continham no final
da revolução 10,8 kg C m-2, o que representa mais do dobro do determinado no
povoamento com 14 anos (Figura 1), corroborando a tendência de acumulação de
carbono na biomassa e na matéria orgânica do solo dos sistemas florestais até à
respectiva exploração (Lal et al., 1998). Porém, a razão entre o C do solo e o
da biomassa variou com a idade dos povoamentos, sendo no final da revolução de
0,76, ao pas-so que nas outras idades consideradas variou entre 1,48 e 1,59. O
acréscimo de C orgânico até 20 cm de profundidade ocorreu até aos 42 anos, mas
continuou até aos 83 anos para a profundidade até 100 cm. O acréscimo de C no
solo pode atribuir-se à folhada acumulada superficialmente e, sobretudo, às
raízes finas das árvores e da vegetação sob coberto, que são consideradas
determinantes na acumulação de C orgânico nas camadas minerais do solo (Ågren
et al., 1980; Harris et al., 1980; Fogel,1983; Persson, 1983; Santantonio &
Hermann, 1985). Esse padrão está em consonância com os fortes acréscimos
observados em plantações jovens de eucalipto, sobre solos semelhantes, em
resultado da maior quantidade e turnover de biomassa radical correspondente às
raízes finas (Katterer et al., 1995; Madeira et al., 2002).
Figura 1' Quantidade de C orgânico (t ha-1) e de N, P extraível e de Ca, Mg e K
(kg ha '1) extraíveis nas camadas minerais do solo, até 20 e 100 cm de
profundidade, de povoamentos de pinheiro bravo com 14, 25, 42 e 83 anos de
idade.
O acréscimo de N no solo não foi tão gradual como o do C orgânico e observou-se
sobretudo entre os 14 e os 25 anos (Figura 1), até à profundidade de 20 cm. Não
obstante a acumulação de matéria orgânica, a variação da acumulação de N entre
os 25 e os 83 anos foi muito reduzida, sugerindo fortes limitações do sistema
em N, o que, aliás, está em correspondência com acréscimo da razão C/N daquela
(Quadro_6). De facto, as fontes de N durante a revolução foram apenas a
deposição atmosférica e a eventual fixação simbiótica do N atmosférico; a
primeira deverá ser muito reduzida, como observado noutras áreas próximas ao
litoral (Bispo, 2002).
As quantidades das bases de troca, bem como do K extraível pelo método de
Egnér-Rihem, também aumentaram com a idade dos povoamentos, sugerindo um forte
efeito do ciclo de nutrientes da vegetação arbórea e do sub-coberto na
acumulação de nutrientes nas camadas minerais do solo. Ao invés do observado
para o C orgânico e o N, o acréscimo das bases de troca ocorreu ao longo da
revolução tanto até 20 cm como até 100 cm de profundidade. Tal acréscimo deverá
atribuir-se à alteração dos minerais das diversas camadas minerais do solo, a
que se deverá somar o efeito dos inputs da atmosfera. O grande acréscimo da
quantidade de Ca deverá estar influenciado pelo elevado teor deste elemento
relatado para as raízes finas (diâmetro menor do que 2 mm) de pinheiro bravo,
em povoamentos instalados sobre solos semelhantes (Ribeiro e Madeira, 1994).
A quantidade de P extraível até 100 cm de profunfidade, pelo contrário,
diminuiu com a idade dos povoamentos, sugerindo a transferência, durante o
período da revolução, de grande parte da pequena quantidade de P disponível no
solo para a biomassa aérea e as camadas orgânicas. O aumento da proporção de P
extraível acumulada no solo até 20 cm de profundidade, de cerca de 10% aos 14
anos para cerca de 50%, no final da revolução, corrobora essa transferência.
As variações mencionadas para a quantidade da matéria orgânica e dos vários
elementos minerais ao longo da revolução sugere que, aquando da exploração dos
povoamentos de pinhal bravo, ocorrerá um forte decréscimo de matéria orgânica e
nutrientes. Este padrão não pode ser explicado meramente pela remoção da
biomassa e dos resíduos de abate, pois as diferenças das quantidades de
nutrientes na biomasa e resíduos orgânicos entre os povoamentos mais jovens e
os que se encontram no termo da explorabilidade são muito menores do que as
estimadas para os horizontes minerais do solo. Tal facto deverá estar em
correspondência com as perturbações inerentes à exploração dos povoamentos
(remoção de biomassa, camadas orgânicas, perturbação das camadas superficiais
do solo) e sobretudo com a forte modificação das condições de temperatura do
solo, o que, como tem sido relatado, tem forte impacte nas condições de
mineralização da matéria orgânica e na mobilidade de nutrientes (Fisher &
Binkley, 2000); aliás, a textura grosseira (arenosa) do solo ' que se traduz
por fraca protecção da MO do solo e reduzida capacidade de retenção de
nutrientes ' constitui um factor facilitador dessa tendência.
Distribuição do C e nutrientes nas componentes do ecossistema
A distribuição de C orgânico e nutrientes sofre variações com a idade dos
povoamentos. Porém, neste estudo apenas se considera a distribuição no termo da
explorabilidade, dado a mesma dar indicações orientadoras fundamentais para a
salvaguarda de recursos da estação e para delinear os sistemas de gestão
visando a sustentabilidade do ecossistema.
No final da revolução a biomassa aérea continha maior proporção de C orgânico
(52,8%) do que o conjunto da vegetação espontânea (1,0%), camadas orgânicas
(5,7%) e camadas minerais do solo (40,5%) até um metro de profundidade (Figura
2). De acordo com as observações de Madeira et al. (2002) para plantações de
eucalipto, a proporção alocada nas camadas minerais do solo seria seguramente
maior se a biomassa subterrânea (a única componente que, de facto, não foi
medida no presente estudo) fosse considerada. De facto, se assumirmos que a
biomassa arbórea subterrânea atinge 20% da total, como é geralmente considerado
(Keith et al., 1997), então a proporção de C orgânico no solo aumentaria para
47,5%; se considerarmos ainda o C das camadas orgânicas, então subiria para
52,6%. Esta percentagem é ligeiramente superior à relatada por Madeira et al.
(2002) para plantações de eucaliptos com seis anos de idade e instaladas em
solos semelhantes (50,9%) e por Fabião et al. (1987) para eucaliptais com 12
anos de idade (51,8%); além disso, é ligeiramente inferior à percentagem
relatada por Malhi et al. (1999) para sistemas florestais de regiões temperadas
(56%).
Figura 2' Distribuição do carbono e dos principais nutrientes nos componentes
do sistema pinhal bravo, no termo da respectiva revolução, no Pinhal de Leiria.
O N, pelo contrário, estava na sua maior parte alocado nas camadas minerais do
solo (83,3%), sendo bastante reduzida a proporção nos resíduos de abate (10,2%)
e nas camadas orgânicas (5,2%), seguindo o padrão observado para as plantações
de eucalipto (Magalhães, 2000) e de outras espécies (Fisher & Binkley,
2000).
O Ca apresentou um padrão de distribuição semelhante ao azoto (79, 6% alocado
nas camadas minerais do solo). O Mg e o K, por seu turno, ocorreram em maior
expressão nos resíduos de abate (14,6 e 17,9 % respectivamente) do que no lenho
(11,3 e 10,4 %, respectivamente); porém, ainda assim, foi nas camadas minerais
do solo que se encontrou a maior proporção (63,4 e 64,0 %, respectivamente)
desses nutrientes.
Ao contrário dos nutrientes anteriores, o P sob forma extraível encontrou-se no
solo em proporção semelhante (36,8%, Figura 2) à que ocorreu nos resíduos de
abate (36,6%); uma proporção apreciável ocorreu no lenho (8,7%), mas ainda
assim inferior à observada nas camadas orgânicas (13,9%). Em suma, no sistema
em estudo, a retenção dos resíduos de abate e das camadas orgânicas na estação
é crucial para minimizar as perdas de P disponível e reduzir o recurso à
aplicação de fertilizantes.
A remoção de nutrientes da estação, no final da revolução, através do lenho
(Quadro_1) corresponde, exceptuando o Ca, a uma taxa anual inferior aos inputs
da atmosfera estimados em áreas próximas do litoral (Bispo, 2002). Aliás, ao
contrário do observado para as plantações de eucalipto (Madeira et al., 2007),
a remoção do lenho e da totalidade dos resíduos de abate acarreta uma
exportação que é da ordem de grandeza ou ligeiramente superior a esses inputs.
Assim, tendo em consideração também as entradas devidas à alteração dos
minerais do solo, expressas pelos acréscimos de bases com o decorrer da
revolução (Quadro_4), os resultados do presente estudo sugerem que a remoção
dos resíduos de abate não acarretará perdas sensíveis de nutrientes disponíveis
no sistema.
Contudo, a remoção da biomassa deve ser equacionada no contexto de um sistema
em que, como já foi sublinhado, ocorrem grandes perdas de carbono e de
nutrientes devido à perturbação decorrente da exploração florestal, perdas
essas facilitadas pelas características do solo. Além disso, se a duração da
revolução for reduzida e aumentada a produtividade (Correia & Oliveira,
2003) ocorrerão desequilíbrios entre as entradas anuais e as necessidades das
plantas, nomeadamente no caso do P. Em tal cenário, as consequências sobre o
stock de nutrientes do solo serão mais acentuadas, sendo a apropriada gestão
dos resíduos de abate e dos nutrientes do solo fundamental para garantir a
qualidade do solo e a sustentabilidade do sistema.
CONCLUSÕES
No final da revolução dos povoamentos de pinheiro bravo, a biomassa
correspondente às agulhas era muito baixa em comparação com a correspondente ao
tronco e ramos (cerca de 94%). O lenho e os ramos constituem o grande
reservatório de nutrientes na biomassa; a quantidade acumulada nos segundos é
de ordem de grandeza ou superior à acumulada no lenho. A quantidade de
nutrientes acumulada nas camadas orgânicas e vegetação espontânea é da ordem de
grandeza da determinada tanto no lenho, como nos ramos. Verificou-se um elevado
acréscimo da quantidade de C orgânico e nutrientes acumulados tanto na biomassa
como no solo, sobretudo na segunda metade do período da revolução. A acumulação
de N e Mg no solo ocorreu em grande parte até 20 cm de profundidade, enquanto a
de C orgânico e Ca teve mais expressão nas camadas restantes. O solo (incluindo
as camadas orgânicas) constitui o principal reservatório de nutrientes
disponíveis, dependendo, por isso, da sua gestão a fertilidade e a
sustentabilidade do sistema; a retenção dos resíduos de abate (sobretudo os
ramos) constitui um factor adicional a esses objectivos.