( PDF ) Caracterização hidrológica e biogeoquímica de microbacias: uma comparação entre Mata Atlântica e Pinus taeda L

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Universidade de São Paulo

Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”

Caracterização hidrológica e biogeoquímica de microbacias:

uma comparação entre Mata Atlântica e Pinus taeda L.

Maureen Voigtlaender

Dissertação apresentada para obtenção do título de

Mestre em Recursos Florestais, com opção em

Conservação de Ecossistemas Florestais

Piracicaba

2007

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Maureen Voigtlaender

Engenheiro Florestal

Caracterização hidrológica e biogeoquímica de microbacias:

uma comparação entre Mata Atlântica e Pinus taeda L.

Orientador:

Prof. Dr. WALTER DE PAULA LIMA

Dissertação apresentada para obtenção do título de Mestre em

Recursos Florestais, com opção em Conservação de Ecossistemas

Florestais

Piracicaba

2007

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Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)

DIVISÃO DE BIBLIOTECA E DOCUMENTAÇÃO - ESALQ/USP

Voigtlaender, Maureen

Caracterização hidrológica e biogeoquímica de microbacias: uma comparação entre

Mata Atlântica e Pinus taeda L. / Maureen Voigtlaender. - - Piracicaba, 2007.

74 p. : il.

Dissertação (Mestrado) - - Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, 2007.

Bibliografia.

1. Bacia hidrográfica 2. Biogeoquímica 3. Hidrologia 4. Mata Atlântica 5. Pinheiro

I. Título

CDD 634.9751

“Permitida a cópia total ou parcial deste documento, desde que citada a fonte – O autor”

Ofereço

Ao meu querido Fabiano Silvério Versiani,

pelo companheirismo, ajuda, carinho e amor.

Dedico

Aos meus pais Irenêu e Sônia Lúcia Voigtlaender,

professores na vida e na profissão, pelos exemplos

de vida, carinho, amor e por terem acreditado e me

incentivado neste trabalho.

Aos meus irmãos Bernard e Christoph, pelos

irmãos especiais que são e por todos os momentos

felizes em família.

AGRADECIMENTOS

Ao bondoso Deus, pela saúde, disposição e oportunidade.

À Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, Universidade de São Paulo e

Coordenação do Programa de Pós-Graduação em Recursos Florestais, pela oportunidade de

realização do mestrado.

Ao Professor Dr.Walter de Paula Lima, pela orientação, amizade e confiança no trabalho.

Ao Pesquisador do CIRAD-Forêt Jean-Paul Laclau, sempre prestativo, pelas valiosas

sugestões ao trabalho, pela orientação, paciência e amizade.

À empresa Klabin Papéis do Paraná, pelo apoio logístico e financeiro para o

desenvolvimento do trabalho.

À doutora e amiga Maria José Brito Zakia, pelos ensinamentos e pela amizade.

Aos grandes e eternos amigos Jackson Roberto Eleotério e Eliane Santos da Rocha

Eleotério pela amizade e conquista deste trabalho.

À madrinha Dagmar Guenther, que sempre esteve presente em todos os momentos da

minha família, pelo incentivo, conselhos, ajuda e amizade.

À doutora e “chefinha” Carla Daniela Câmara, pela paciência e amizade.

À CAPES e à ReMAM (IPEF) pela concessão da bolsa de estudos.

Aos integrantes da ReMAM Marco Aurélio Freitas Lopes e Fernando Frosini Ferraz pelo

incansável trabalho de “qualidade” e revisão dos dados hidrológicos.

À Engenheira Florestal da Klabin Papéis do Paraná, Ivone Satsuki Namikawa Fier, pela

amizade, compreensão e incentivo.

Ao técnico florestal da Klabin Papéis do Paraná, Sérgio Adão Filipaki, pela amizade,

incentivo, compreensão, incomodação, pelos exaustivos trabalhos de campo, pela coleta

infindável de água, pelo auxílio e acompanhamento constante do trabalho e pelos saudosos

jantares com a Família Filipaki.

À Ana Maria de Moura Jorge Santos, Eliane Ferreira Young Blood e Marli Bueno da Silva

pela infindável ajuda durante minha permanência na Klabin Papéis do Paraná.

Aos técnicos da Klabin Papéis do Paraná, Jamil Belinovski, Luiz Vicente Miranda,

Auriomar Alvares e Valdir Moura pelo auxílio e ajuda na coleta dos dados.

Aos ajudantes de trabalho da Klabin Papéis do Paraná, Alceu Barbora de Mello, Aparecido

Miranda, Berbiano Tuino, Dirlei Cardoso, Dorival Francisco, Donizete da Luz Bueno, João

Maria Oliveira Júnior, João Medalia Júnior, José Marcolino dos Santos (Dinho), Marcelino

Rodrigues Prado, Pedro Pinto Barbosa, Valdomiro da Silva, Valmir Oliveira da Silva e a todos

àqueles que contribuíram indiretamente para a realização do trabalho.

Às amigas de mestrado Cláudia Moster Barros, Carolina Rodrigues Fontana, Kátia Cristina

Bortoletto, pela amizade e oportunos conselhos.

À amiga Vânia Korman, fiel amiga e pelos valiosos conselhos durante o trabalho.

À secretária Paula Menghini, pela amizade, paciência, dedicação, ajuda em todos os

momentos do mestrado.

Ao Laboratório de Ecologia Aplicada, em especial à Alba Valéria Masetto, Daniele

Gonçalves e Moira Queiroz de Souza pelo auxílio e realização das análises.

Aos professores do curso de Pós-Graduação do Departamento de Ciências Florestais, pelos

ensinamentos que contribuíram para a minha formação acadêmica.

A todos que de alguma forma contribuíram para execução deste trabalho.

“Jamais considere seus estudos como uma obrigação, mas como uma oportunidade invejável

para aprender a conhecer a influência libertadora da beleza do Reino do Espírito, para seu

próprio prazer pessoal e para proveito da comunidade à qual seu futuro trabalho pertencer”.

ALBERT EINSTEIN

SUMÁRIO

RESUMO ........................................................................................................................................ 8

ABSTRACT.................................................................................................................................... 9

1 INTRODUÇÃO.......................................................................................................................... 10

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA................................................................................................... 12

2.1 A caracterização hidrológica em microbacias......................................................................... 12

2.2 A ciclagem de nutrientes ......................................................................................................... 14

2.3 O estoque de nutrientes nas florestas....................................................................................... 17

2.4 Implicações para o manejo florestal........................................................................................ 20

3 MATERIAL E MÉTODOS........................................................................................................ 24

3.1 Área de estudo......................................................................................................................... 24

3.2 Caracterização das microbacias Colônia (Pinus) e Mortandade (Mata Atlântica).................. 25

3.2.1 Microbacia Colônia (Pinus) ................................................................................................. 25

3.2.2 Microbacia Mortandade (Mata Atlântica)............................................................................ 27

3.2.3 Caracterização do solo.......................................................................................................... 29

3.3 Caracterização da dinâmica hidrológica.................................................................................. 31

3.3.1 Medições de precipitação e vazão........................................................................................ 31

3.3.2 Determinação do ano hídrico e balanço hídrico................................................................... 34

3.4 Estimativa da biomassa aérea e mineralomassa estocada ....................................................... 35

3.5 Estimativa da produção de folhedo e acúmulo de serapilheira ............................................... 36

3.6 Estimativa do estoque de nutrientes no solo............................................................................ 38

3.7 Estimativa do balanço geoquímico nas microbacias............................................................... 38

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................................................................................... 39

4.1 Dinâmica hidrológica das microbacias.................................................................................... 39

4.2 Estoque de nutrientes nos compartimentos das microbacias................................................... 45

4.3 Acúmulo de biomassa e incorporação dos nutrientes para Pinus taeda.................................. 51

4.4 Balanço geoquímico nas microbacias Colônia (Pinus) e Mortandade (Mata Atlântica) ........ 53

5 CONCLUSÕES.......................................................................................................................... 55

REFERÊNCIAS............................................................................................................................ 56

APÊNDICES................................................................................................................................. 64

ANEXOS....................................................................................................................................... 67

RESUMO

Caracterização hidrológica e biogeoquímica de microbacias:

uma comparação entre Mata Atlântica e Pinus taeda L.

No Estado do Paraná, o setor industrial de papel e celulose possui aproximadamente 200

mil hectares de área reflorestada com Pinus. A crescente demanda vem impulsionando a

implantação de novas áreas, sendo imprescindível a otimização do uso da área que se apresenta

como o fato central da sustentabilidade. Neste contexto, não somente o que diz respeito à

produtividade propriamente dita, mas aspectos relativos à qualidade ambiental, como os recursos

hídricos e a conservação do solo são importantes para a conservação do ecossistema. Esse

trabalho teve como objetivo principal caracterizar a dinâmica hidrológica e a biogeoquímica de

duas microbacias, cobertas respectivamente, por Mata Atlântica e Pinus taeda L. As microbacias

localizadas na região centro-leste do Estado do Paraná, no Município de Telêmaco Borba, foram

selecionadas com a finalidade de realizar medições de precipitação e vazão, durante o período de

agosto de 2005 a julho de 2006, e principalmente quantificar o balanço dos nutrientes. De acordo

com os resultados, concluiu-se que as duas microbacias apresentaram características semelhantes

para a dinâmica hidrológica, para as propriedades do solo e, principalmente para o balanço

geoquímico dos nutrientes. Portanto, essas constatações apóiam a hipótese para futuras

comparações entre as duas microbacias e permitem inferir que prováveis mudanças que possam

ocorrer poderão ser atribuídas às práticas do manejo florestal.

Palavras-chave: Microbacias; Caracterização hidrológica; Biogeoquímica; Mata Atlântica;

Pinus taeda L.

ABSTRACT

Hydrological biogeochemical characterization of small catchments:

a comparison between Rainforest and Pinus taeda L.

In the State of Paraná, Brasil, the pulp and paper industry holds about 200 thousand

hectares of Pine plantatios. An increasing demand has been stimulating the implantation of new

areas and this fact requires the optimization of land use practices, that which is itself a central fact

for sustainability. In this context, not only from the perspective of the productivity, itself, but also

in regards to environmental aspects, such as water resources and the conservation of the soil,

which are important for the conservation of the ecosystem. The main objective, of this work was

to characterize the hydrological and biogeochemical dynamics of two small catchments, covered

wither Rainforest and Pinus taeda L. plantation. The catchments, located in the center east region

of the Paraná State, in the municipality of Telêmaco Borba, were selected with the purpose of

water balance calculation through continuous measurement of precipitation and streamflow,

during the period of August of 2005 until July of 2006, and, mainly, the estimation of the

catchment nutrients budget. The results showed that the two catchments presented similar

characteristics in hydrological dynamics, as well an in soil properties and, mainly, in the

geochemical nutrients budgets. Therefore, these evidences support the hypothesis for future

comparisons between the two catchments and allow inferring that probable changes that can

occur might be attributed to the practical forest management in one of them.

Keywords: Small catchments; Hydrological characterization; Biogeochemistry; Rainforest;

Pinus taeda L.

1 INTRODUÇÃO

Nos Estados do sul do Brasil o gênero mais cultivado é o Pinus, sendo os principais

reflorestamentos representados pelas espécies de Pinus taeda e Pinus elliottii (REISSMANN;

WISNIEWSKI, 2000), servindo como base para a produção de celulose, sua matéria-prima

também é destinada à fabricação de chapas, placas e móveis (CARON NETO, 2001).

Particularmente, o Estado do Paraná detém a maior área de florestas plantadas do gênero, com

aproximadamente 33% de área plantada do Brasil (SBS, 2003).

As atividades florestais geralmente são responsáveis por diversos impactos ao

ecossistema, oriundos de manejos mal conduzidos, afetando assim o seu equilíbrio. As florestas,

quando em equilíbrio, apresentam uma grande estabilidade no ecossistema, uma vez que os

nutrientes introduzidos pela chuva e pelo intemperismo geológico estão em equilíbrio com os

nutrientes perdidos para os rios e o lençol freático (POGGIANI, 1981; JORDAN, 1982).

Contudo, para florestas ditas “de rápido crescimento” como é o caso do Pinus e do

Eucalyptus no Brasil, a retirada da biomassa florestal, de forma sistemática e por cortes rasos,

causa desequilíbrio nutricional no ecossistema (POGGIANI, 1985), uma vez que essas florestas

ocupam áreas que apresentam baixa fertilidade natural. Não obstante, é necessário entender que,

em termos de consumo de água, as plantações florestais consomem mais que florestas naturais ou

vegetação de menor porte (SWANK; DOUGLAS, 1975).

Como conseqüências, as plantações florestais necessitam de um monitoramento

contínuo para que se garanta a sustentabilidade ecológica e econômica a médio e longo prazo. A

microbacia, como a menor unidade natural da paisagem, exerce uma troca contínua de energia

com o meio (WALLING, 1980) e possibilita o estudo, de forma integrada, do funcionamento do

ecossistema (LIMA; ZAKIA, 1998).

Com base nesse contexto, as microbacias experimentais da Fazenda Monte Alegre,

localizadas na região centro-leste do Estado do Paraná estão inseridas em um Programa

Cooperativo de Monitoramento estabelecido pelo Instituto de Pesquisas e Estudos Florestais

(IPEF) em parceria com a Klabin Florestal Paraná, vinculadas à Rede de Monitoramento

Ambiental em Microbacias (ReMAM).

O Programa Cooperativo de Monitoramento tem como principal objetivo monitorar os

impactos ambientais do manejo, possibilitando a identificação de indicadores hidrológicos para o

manejo florestal sustentável (LIMA; ZAKIA, 2006). Diante de tais circunstâncias, esse estudo

tem como objetivo caracterizar a dinâmica hidrológica e a biogeoquímica de duas microbacias

cobertas, respectivamente, por Mata Atlântica e Pinus taeda. Os objetivos específicos foram:

a. Estimar o balanço hídrico das microbacias Colônia (Pinus taeda) e Mortandade

(Mata Atlântica) através das medições de precipitação e vazão;

b. Caracterizar o solo nas duas microbacias;

c. Estimar o acúmulo de biomassa aérea e a incorporação de N, P, K, Ca e Mg para o

Pinus taeda na microbacia Colônia (Pinus);

d. Estimar o balanço geoquímico nas duas microbacias para um ano hídrico.

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 A caracterização hidrológica em microbacias

Os primeiros estudos em microbacias iniciaram-se com Hoyt; Troxell (1932) em

“Wagon Whell Gap”, seguidamente em “Hubbard Brook” (LIKENS et al., 1977) e “Coweeta”

(SWANK; CROSSLEY JR., 1988), fundamentados principalmente em relacionar os efeitos da

cobertura florestal, do reflorestamento e da substituição da vegetação sobre a produção e

qualidade da água, bem como sobre o ciclo dos nutrientes.

A microbacia pode ser definida como a menor unidade da paisagem para o estudo dos

processos hidrológicos (WALLING, 1980; MOLDAN; CERNY, 1994), uma vez que exerce uma

contínua troca de energia com o meio, permitindo estudos quantitativos, de forma integrada, do

funcionamento do ecossistema (LIMA; ZAKIA, 1998). Uma forma abrangente e integrada de

avaliação dos efeitos hidrológicos das plantações florestais é através da estimativa do balanço

hídrico na escala da microbacia (SCARDUA, 1994).

Cicco (1985) apud Moster et al. (2003) salienta que o ano hídrico é caracterizado

quando a capacidade de armazenamento de água na bacia hidrográfica é mínima, sendo assim

determinado a partir do mês de início da estação chuvosa ao final da estação seca. Desta forma, o

balanço hídrico pode ser estimado através da equação simplificada, que considera a variação de

armazenamento de água no solo próxima a zero. A equação simplificada do balanço hídrico pode

ser escrita por ET = P – Q, onde ET representa a evapotranspiração anual (mm), P a precipitação

(mm) e Q o deflúvio (mm).

Os estudos em microbacias podem ser classificados através da correlação entre várias

bacias, através de bacias individuais, pelo método da autocalibração e através de bacias pareadas

(McCULLOCH; ROBINSON, 1993). O método de bacias pareadas consiste em relacionar duas

microbacias semelhantes em termos de declividade, solo, área, clima e vegetação, tomando-se

como uma das microbacias referência (testemunha), enquanto a outra, submetida a atividades

silviculturais (BROWN et al., 2005).

Swank e Douglas (1975), estudando o efeito da cobertura florestal sobre a produção de

água, verificaram que a substituição de uma floresta natural por uma floresta plantada de Pinus

strobus reduziu aproximadamente 94 mm a produção de água quando a floresta atingiu a idade de

10 anos. Brooks et al. (1991), Whitehead e Robinson (1993) e Tamm (1995) desenvolveram

estudos em microbacias pareadas e concluíram que a remoção das florestas gerou um aumento no

deflúvio, enquanto, áreas reflorestadas causaram um declínio na produção de água.

Tabela 1 – Balanço hídrico em microbacias contendo diferentes coberturas florestais no Brasil

Localização Vegetação Precipitação (mm) Deflúvio (mm) ET (mm)

Agudos – SP

(1)

P. elliottii 1055 138 917

Cunha – SP

(2)

Mata Atlântica 2013 1473 540

Cunha – SP

(2)

Mata Atlântica 2159 1555 604

Santa Branca – SP

(3)

E. saligna 1329 145 1184

Itatinga – SP

(4)

E. saligna 1838 622 1216

Santa Branca – SP

(5)

E. saligna 1280 220 1060

Santa Branca – SP

(5)

E. saligna 1280 711 569

Arapoti – PR

(6)

P. taeda 1533 144 1389

Arapoti – PR

(6)

P. taeda 1308 296 1012

Nota:

(1)

Oliveira (1989),

(2)

Arcova et al. (1998),

(3)

Vital et al. (1999),

(4)

Câmara; Lima (1998),

(5)

Ranzini; Lima (2002),

(6)

Oki (2002)

No Brasil, estudos desenvolvidos em microbacias experimentais também confirmaram

evidências semelhantes relacionadas ao efeito da cobertura florestal sobre o consumo de água,

conforme apresentado na Tabela 1. Oliveira (1989), estudou a produção e a qualidade da água em

bacias contendo diferentes coberturas vegetais, na região de Agudos – SP. Em uma das bacias,

reflorestada com Pinus elliottii de 17 anos, o autor observou uma redução na produção de água na

ordem de 50% em relação ao ano anterior de medição.

Scott e Lesch (1997), na África do Sul, também estudando microbacias pareadas,

observaram que houve uma redução de 30% do deflúvio a partir do terceiro ano após a

substituição da vegetação de campos naturais por Eucalyptus grandis e por Pinus patula. Vital et

al. (1999), na região do Vale do Paraíba – SP, observaram em duas microbacias reflorestadas

com Eucalyptus saligna, aos 7 anos de idade, que durante o crescimento da floresta houve uma

gradativa diminuição na produção de água, sendo que um ano após o corte raso da floresta, um

aumento no deflúvio.

Em floresta de Mata Atlântica, Arcova et al. (1998), avaliaram o balanço hídrico em

duas microbacias no Parque Estadual da Serra do Mar, em Cunha – SP e verificaram que durante

o período de 6 anos de monitoramento, a floresta secundária de Mata Atlântica apresentou-se

conservativa em termos de consumo de água. Contudo, os autores salientam que estudos mais

específicos sobre o processo de evapotranspiração da Mata Atlântica, na região de Cunha – SP

precisam ser realizados, devido à entrada adicional de água proveniente da interação das florestas

com as características da região.

Em Itatinga – SP, estudos realizados em um reflorestamento de Eucalyptus saligna, com

idade de 50 anos, em sua quarta rebrota e há 16 anos sem intervenções silviculturais, mostraram

que após o primeiro ano do corte raso houve um aumento de 94 mm no deflúvio anual em relação

à média dos 6 anos antecedentes ao corte (CÂMARA; LIMA, 1998). Ranzini e Lima (2002)

avaliaram o comportamento hidrológico de duas microbacias reflorestadas com Eucalyptus, no

Vale do Paraíba – SP e observaram uma evapotranspiração média de 83% e 44%,

respectivamente. Porém, um vazamento pela parede frontal e lateral do vertedor de uma das

microbacias pode ter superestimado a evapotranspiração correspondente a 83%. Já Oki (2002),

no Estado do Paraná, estudando duas microbacias reflorestadas com Pinus taeda aos 26 anos de

idade, verificou que apesar da baixa precipitação, logo após o primeiro ano do corte raso da

floresta, em uma das microbacias, houve um aumento no deflúvio, em relação à microbacia

testemunha.

2.2 A ciclagem de nutrientes

Os nutrientes movimentam-se basicamente através de três ciclos: o ciclo geoquímico

(caracterizado pela transferência dos nutrientes entre o ecossistema e seus componentes

externos), o ciclo biogeoquímico (caracterizado pela movimentação dos nutrientes entre solo-

vegetação) e o ciclo bioquímico (caracterizado pela redistribuição interna da planta) (SWITZER;

NELSON, 1972; PRITCHETT; FISHER, 1987).

Florestas naturais ou plantadas, quando bem manejadas, têm sua produtividade mantida

através da eficiência dos processos de ciclagem de nutrientes (POGGIANI, 1985). Os processos

naturais associados às entradas e perdas de nutrientes como o nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio,

magnésio e enxofre, determinam a disponibilidade desses elementos que são necessários em

concentrações adequadas para o crescimento das plantas (WARING; SCHLESINGER, 1985).

A floresta, quando em equilíbrio, reduz ao mínimo a saída dos nutrientes do

ecossistema, através da interação solo-floresta, permitindo que o solo mantenha níveis de

fertilidade ao longo do tempo. Desta forma, a floresta apresenta uma grande estabilidade, em

termos de nutrientes que são introduzidos no sistema, através da chuva e intemperização do solo,

com os nutrientes que são perdidos para os rios e o lençol freático (LIKENS et al., 1977;

POGGIANI, 1981).

Todavia, a floresta pode apresentar inúmeras respostas, quando sua estrutura, função e

mecanismos regulatórios são perturbados, visto que estão relacionados à sensibilidade e à própria

complexidade do sistema. Neste caso, a serapilheira, como indispensável ao processo de

homeostase da floresta, funciona como elemento regulador, através da estocagem de energia e

nutrientes durante o início da fase de crescimento da floresta (BORMANN; LIKENS, 1979).

As práticas silviculturais, de um modo geral, interferem no ciclo dos nutrientes

causando modificações (POGGIANI, 1985), principalmente em florestas de rápido crescimento,

sendo que a sustentabilidade estará diretamente relacionada, além de outros fatores, ao balanço

nutricional a médio e longo prazo.

As principais fontes de entrada de nutrientes nos ecossistemas são os aportes

atmosféricos, que incluem a precipitação, a deposição de poeira, deposição oculta e deposição

orográfica, como também a intemperização das rochas minerais e a adubação (BRUIJNZEEL,

1991; RANGER; TURPAULT, 1999). Em termos de saída de nutrientes, a perda pode estar

associada aos processos de erosão e lixiviação profunda, ao fogo e principalmente à exportação

maciça de biomassa através da colheita florestal (POGGIANI; SCHUMACHER, 1997).

Tabela 2 – Entrada de nutrientes via precipitação (P) e saída via deflúvio (Q), com o respectivo balanço (B), em

microbacias cobertas com diferentes coberturas florestais no Brasil

N P K Ca Mg

Vegetação

P Q B P Q B P Q B P Q B P Q B

P. elliottii

(1)

3,2 0,2

3,0

.. .. .. 3,0 0,2

2,8

2,0 0,5

1,5

0,9 0,1

0,8

Mata Atlântica

(2)

11,0 15,8

-4,8

.. .. .. 5,1 7,1

-2,0

4,6 12,3

-7,7

0,9 4,4

-3,5

E. saligna

(3)

9,7 0,8

8,9

.. .. .. 3,9 2,9

1,0

5,3 3,8

1,5

1,3 0,9

0,4

E. saligna

(3)

9,7 1,5

8,2

.. .. .. 4,9 3,8

1,1

9,6 5,1

4,5

2,8 1,1

1,7

E. saligna

(4)

.. .. .. .. .. .. 2,7 1,0

1,7

3,5 4,1

-0,6

1,6 2,3

-0,7

E. saligna

(5)

22,4 1,3

21,1

0,7 0,05

0,65

5,6 4,0

1,6

2,6 4,1

-1,5

0,6 1,5

-0,9

E. saligna

(5)

22,4 2,4

20,0

0,7 0,10

0,60

5,6 9,8

-4,2

2,6 6,3

-3,7

0,6 3,5

-2,9

P. taeda

(6)

3,8 0,09

3,7

0,3 0,04

0,26

8,6 1,6

7,0

19,2 3,6

15,6

1,8 1,4

0,4

P. taeda

(6)

3,8 0,10

3,7

0,3 0,03

0,27

8,6 1,1

7,5

19,2 3,8

15,4

1,8 1,1

0,7

Nota: sinal convencional utilizado: .. dado numérico não disponível;

(1)

Oliveira (1989),

(2)

Arcova et al. (1993),

(3)

Vital et al. (1999),

(4)

Câmara et al. (2000),

(5)

Ranzini; Lima (2002),

(6)

Oki (2002)

No Brasil, os estudos em microbacias (Tabela 2) mostram uma grande variação na

entrada de nutrientes via precipitação e saída via deflúvio. Observa-se que, poucos estudos

estimaram um balanço de nutrientes em florestas nativas. Arcova et al. (1993), estudando o

balanço de nutrientes em uma bacia recoberta com Mata Atlântica no Parque Estadual da Serra

do Mar, em Cunha – SP verificaram um balanço negativo para todos os nutrientes.

Vital et al. (1999), em reflorestamento de Eucalyptus saligna, na região do Vale do

Paraíba – SP verificaram um balanço positivo para todos os nutrientes. Ranzini e Lima (2002)

avaliaram o comportamento hidrológico, o balanço de nutrientes e a perda de solo em duas

microbacias reflorestadas com Eucalyptus no Vale do Paraíba – SP. Observaram que após os dois

primeiros anos do plantio, as entradas de nitrogênio e fósforo via precipitação foram bastante

significativas nas microbacias, em termos de balanço de nutrientes. Contudo, observaram um

balanço negativo para os nutrientes K, Ca e Mg.

Nos ecossistemas florestais, os nutrientes são constantemente ciclados entre a biomassa

e o solo, sendo que o processo de ciclagem depende das propriedades físico-químicas dos

nutrientes e da sua função fisiológica, mas principalmente, do ciclo hidrológico que mantém os

processos de lixiviação do solo e da biomassa, da disponibilidade no solo e da taxa de

intemperismo, sendo o balanço de nutrientes do ecossistema a interação desses vários processos

do meio (FLINN et al., 1979).

2.3 O estoque de nutrientes nas florestas

Segundo Poggiani e Schumacher (2000), a quantidade de nutrientes em um ecossistema

florestal é representada pelos nutrientes encontrados nos diferentes compartimentos da árvore

(folhas, casca, galho e lenho), vegetação do sub-bosque, serapilheira e solo. Nos compartimentos

das árvores, as concentrações de nutrientes variam de uma espécie para outra, das condições do

solo, do clima e da idade da floresta (POGGIANI et al., 1983; PRITCHETT; FISHER, 1987).

Apesar da concentração dos nutrientes ser maior nas folhas e galhos (BURGER; RICHTER,

1991) geralmente, a seqüência do estoque de nutrientes acumulados na biomassa apresenta a

seguinte ordem decrescente: folha > casca > galho > lenho (SCHUMACHER; POGGIANI 1993,

BELLOTE; SILVA, 2000).

Para o gênero Pinus, a concentração dos nutrientes nos compartimentos das árvores

pode variar entre as espécies, bem como dentro de cada espécie numa mesma idade

(WATERLOO, 1994), sendo o acúmulo máximo entre 10 e 15 anos (WELLS; JORGENSEN,

1975). Segundo Gonçalves (1995), a ordem dos nutrientes mais acumulados em Pinus é N > K >

Ca > Mg > P e para Eucalyptus Ca > N > K > Mg > P, com uma quantidade de nutrientes

exportados muito maiores para as espécies de Eucalyptus relativamente às de Pinus, para os

nutrientes K, Ca e Mg.

Contudo, pode haver uma inversão na concentração dos nutrientes, K e Ca,

provavelmente associada à mobilidade do K, encontrado em maior concentração nas folhas, com

maior mobilidade dos órgãos mais velhos para os mais jovens, não ocorrendo o mesmo com o Ca

(MALAVOLTA, 1980). Laclau et al. (2003) estudando plantios de Eucalyptus no Congo,

verificaram que a retranslocação de nutrientes no lenho durante o crescimento das árvores foi

contínuo para N e Ca após 9 anos. Contudo, P, K, e Mg foram pouco incorporados na biomassa

até o fim da rotação.

Castro et al. (1980) avaliaram a distribuição da biomassa e dos nutrientes em 3 talhões

de Pinus oocarpa, com 8, 14 e 18 anos de idade, em Agudos – SP. Verificaram que a biomassa se

distribuiu da seguinte forma: 14% na copa, 13% na casca e 73% no lenho, embora a distribuição

dos nutrientes correspondesse a 37% na copa, 15 % na casca e 48% no lenho. La Torraca et al.

(1984) em estudo sobre recrutamento e exportação de nutrientes de Pinus elliottii var. elliottii aos

24 anos, na região de Agudos – SP, observaram que a ordem de retirada total de macronutrientes

seguia a ordem de N > K > Mg > Ca = S > P.

Já Oki (2002), através da avaliação da biomassa e dos nutrientes para um plantio de

Pinus taeda com 26 anos de idade, verificou que o lenho apresentava 75% da biomassa aérea,

sendo 16%, 6,0% e 3,0% da biomassa, respectivamente verificado para galhos, acículas e casca.

Sendo a ordem de retirada dos nutrientes pela exploração do tronco N > Ca > Mg > K > P.

Valeri (1988), em Telêmaco Borba – PR avaliou a quantidade de biomassa e nutrientes

nos diversos compartimentos de Pinus taeda, aos 10 anos e verificou as seguintes quantidades

totais de macronutrientes: 655 kg ha

-1

de N, 49 kg ha

-1

de P, 174 kg ha

-1

de K e 218 kg ha

-1

de Ca.

Moro (2005) estudando a exportação de nutrientes em plantios de Pinus taeda, baseado em

volume estimado pelo sistema SISPINUS, observou que os nutrientes exportados pela casca e

pelo lenho apresentaram a seguinte ordem de exportação: N > Ca > K > Mg > P.

Já os nutrientes transferidos através da deposição da serapilheira são geralmente

reutilizados para o crescimento da própria floresta (POGGIANI, 1981), sendo este o principal

caminho de transferência do carbono, do nitrogênio, do fósforo e do cálcio ao solo. Todavia, o

potássio é transferido principalmente pela precipitação interna na floresta.

Cunha et al. (1993), em estudo sobre a dinâmica de nutrientes em Floresta Estacional

Decidual, em diversas áreas do Rio Grande do Sul, observaram que a produção anual de

serapilheira foi de 7,76 t ha

-1

, com deposição anual no solo de 206 kg ha

-1

de N, 11,2 kg ha

-1

de P,

37,8 kg ha

-1

de K, 269,2 kg ha

-1

de Ca e 29,9 kg ha

-1

de Mg.

Bray e Gorham (1964) observaram que geralmente há uma relação entre a quantidade

de serapilheira depositada anualmente e a idade das árvores. Em geral, o aumento da deposição

da serapilheira é observado até a idade em que as árvores atingem a maturidade ou fecham suas

copas, ocorrendo posteriormente um ligeiro decréscimo ou estabilização, sendo que a deposição

ocorre por influência de diversos fatores, como o clima, o solo, as características genéticas da

espécie, a idade e a densidade do plantio (JORGENSEN, 1980).

Reissmann e Wisniewski (2000) salientam que para o Pinus, os fluxos de entrada, saída

e armazenamento de nutrientes na serapilheira devem ser estudados e considerados nas decisões

do manejo florestal, uma vez que esses fluxos são importantes para o atendimento da demanda

nutricional das árvores.

Tabela 3 – Quantidade de serapilheira acumulada (t ha

-1

) e macronutrientes (kg ha

-1

) para plantios de P. taeda, em

várias idades

Idade (anos) Quantidade N P K Ca Mg Referência

7 7,6 61,8 4,8 8,6 41,8 8,2 Valeri (1988)

10 19,7 161,5 10,7 9,2 61,3 9,7 Valeri (1988)

14 24,3 185,0 13,4 8,4 87,5 14,2 Valeri (1988)

15 43,3 285,3 25,5 18,2 67,5 17,0 Trevisan (1992)

15 83,9 826,3 42,5 35,2 66,4 18,1 Trevisan (1992)

15 64,4 725,0 42,2 22,2 64,0 8,9 Trevisan (1992)

19 37,4 292,5 10,4 14,8 86,1 12,1 Lopes; Garrido (1983)

24 14,0 106,1 5,0 11,8 86,9 14,2 Haag et al. (1978)

Fonte: Adaptado de Reissmann e Wisniewski (2000)

De acordo com os vários estudos sobre a produção de serapilheira de Pinus, Reissmann

e Wisniewski (2000) observaram que grandes quantidades são acumuladas sobre o solo,

formando horizontes muito espessos. Este acúmulo é atribuído, geralmente, à dificuldade de

decomposição do material, ficando armazenadas grandes quantidade de nutrientes,

principalmente de N, P e Ca, agravando os problemas nutricionais em área de pouca fertilidade

dos solos (Tabela 3).

Todavia, a produção de biomassa, também é fortemente dependente da disponibilidade

potencial de nutrientes do solo. Segundo Gonçalves (1990) a camada de solo de 0 – 20 cm

apresenta teores de nutrientes mais relacionados com o crescimento das árvores, sendo essa

camada onde ocorrem mais intensivamente os processos de absorção de nutrientes pelas raízes.

Pritchett e Fisher (1987) consideram que estabelecer uma amostragem representativa em

áreas florestais é extremamente difícil, uma vez que faltam informações quanto à profundidade

de amostragem mais correta. Gonçalves (1995), também relata que, embora as análises de solo

tenham apresentado métodos práticos e viáveis de avaliação da fertilidade, existem dificuldades

quanto à interpretação desses resultados. Para o gênero Pinus, ainda encontram-se poucas

informações sobre as exigências nutricionais, tampouco informações sobre curvas de calibração

de nutrientes.

2.4 Implicações para o manejo florestal

O manejo florestal, sob um contexto histórico esteve sempre relacionado a aspectos

silviculturais e biológicos das florestas. Contudo, com a expansão das áreas florestais o manejo

começou a estabelecer e englobar diversos parâmetros, através de estudos e técnicas analíticas

para auxílio e escolha de alternativas de manejo. Assim, o manejo florestal integra todos os

fatores biológicos, sociais e econômicos que afetam as decisões sobre a floresta, havendo uma

inter-relação entre os fatores (LEUSCHNER, 1984).

O conceito de manejo florestal, pelas suas múltiplas dimensões e escalas, deve ser

avaliado essencialmente dentro de cada escala da paisagem. O primeiro nível do manejo de

florestas plantadas refere-se à escolha adequada das espécies, no que diz respeito a sua adequação

às condições de solo e clima, bem como da interação com o meio. Ao passo que, o próximo nível

caracteriza-se pela própria unidade de manejo, em termos de indicadores para avaliação da

sustentabilidade do solo, da água, as microbacias, da biodiversidade entre outros componentes da

paisagem. Na seqüência, a microbacia representa a escala da água, como sendo um dos recursos

mais importantes da sustentabilidade. Nessa escala, o monitoramento apresenta-se adequado para

a obtenção de respostas das práticas de manejo, relacionados principalmente a hidrologia e a

manutenção da capacidade produtiva do solo ao longo do tempo. Ao final, seguindo-se para

escalas da ordem da paisagem, da região e da própria manutenção da biosfera (LIMA; ZAKIA,

2006).

Sob a ótica do manejo florestal, portanto, o solo e a água são considerados como os

recursos mais importantes para a sustentabilidade. De acordo com Barros et al. (2000), o manejo

florestal requer o entendimento do balanço nutricional, dependendo principalmente das

estimativas dos fluxos de entrada e saída de nutrientes. Nesse sentido, a produtividade florestal

nem sempre se apresenta como uma forma de avaliação da manutenção da produtividade do solo,

uma vez que depende principalmente dos efeitos associados às práticas de manejo e as técnicas

silviculturais empregadas.

Segundo Reissmann e Wisniewski (2000), as espécies do gênero Pinus demonstram

uma capacidade extraordinária de gerenciamento dos recursos nutricionais em solos de baixa

fertilidade, apresentando rápido crescimento sem manifestar sintomas visuais de deficiência.

Contudo, sob esse ponto de vista, tais aspectos reforçaram a expectativa de que plantios com a

espécie dispensariam grandes cuidados com a fertilização.

No entanto, estudos têm demonstrado que o Pinus responde menos à adubação que o

Eucalyptus. Para espécies do gênero Pinus, os melhores resultados foram obtidos na aplicação de

fósforo, potássio e cálcio, magnésio na forma de calcário, observando-se que o nitrogênio se

apresentou prejudicial ao desenvolvimento das árvores (HAAG, 1983). Reissmann et al. (1990),

em estudo realizado na região de Ponta Grossa e Telêmaco Borba, no Estado do Paraná, verificou

que o Pinus taeda apresentou mais sensibilidade às propriedades do solo e mais exigência em

nutrientes quando comparado ao Pinus elliottii.

Balloni, Jacob e Simões (1978), em experimentos de adubação de P. elliottii e P. taeda

já haviam verificado respostas positivas para a adubação fosfatada, mas ausência de resposta aos

demais nutrientes. Muniz et al. apud Carvalho et al. (1983) verificaram que para as espécies de

Pinus elliottii e Pinus taeda, aos 7 anos de idade, a adubação nitrogenada foi prejudicial ao

crescimento das plantas, devido ao alto teor de matéria orgânica do solo. Sobretudo, para o

Pinus taeda, a adubação fosfatada apresentou um efeito linear no crescimento das plantas.

Laso Garicoits (1990), constatou que o crescimento do P. taeda foi fortemente afetado

mediante limitações de disponibilidades de P, K, Mg e Zn, destacando como mais limitantes K e

Zn. Vogel (2003), verificou que houve resposta positiva para o P e K, demonstrando a

importância desses nutrientes no crescimento inicial do P. taeda. Já em condições de solos

arenosos e de baixa fertilidade o P. taeda apresentou resposta positiva à aplicação de K, Mg e B

(SILVA et al., 2003).

Vogel et al. (2005), estudaram o efeito de diferentes doses de N, P e K no crescimento

inicial de plantas de Pinus taeda, aos 19 meses de idade e verificaram que o P apresentou

resposta linear e quadrática significativa no crescimento inicial, com máximo ganho de volume

cilíndrico, nas doses de 64 e 87 kg ha

-1

, respectivamente de P

e K

Bizon (2005), estudou diferentes sítios de produtividade do Pinus taeda, no sul do

Estado de São Paulo e noroeste do Estado do Paraná, com o objetivo principal de avaliar a

sustentabilidade nutricional desses plantios, através da entrada e saída de nutrientes. Através de

estimativas de produção e do estoque de nutrientes para o ciclo de 25 anos, simulou vários

cenários de manejo, utilizando métodos de colheita (remoção do lenho ou total da árvore),

manejo de resíduos (cultivo mínimo e queima) e de erosão (nula ou perdendo 2 cm por rotação),

necessários para zerar o estoque do sistema solo-floresta. Os resultados mostraram que, através

da análise do número de ciclos, o nitrogênio foi o único elemento que não apresentou nenhum

balanço positivo, independentemente do cenário de manejo. Verificando também que a ordem de

risco de limitação nutricional observada foi de N > P > Mg > K > Ca, através do número de

balanços positivos e ciclos médios de balanços negativos.

Não obstante, para o manejo florestal também é importante se conhecer a relação

existente entre o consumo de água dos reflorestamentos e seus respectivos incrementos

volumétricos. Lima (1996) afirma que a fase inicial de crescimento corresponde ao período em

que as plantações de Eucalyptus, assim como de outras espécies, demandam as maiores

quantidades de água. Portanto, a eficiência do uso da água da floresta corresponde à taxa de

biomassa produzida por unidade de água evapotranspirada (SANDS; MULLIGAN, 1990).

Huber e Trecaman (2004) estudaram na região centro sul do Chile, a eficiência do uso

da água de plantios de Pinus radiata, entre 11 e 15 anos de idade, sob diferentes práticas de

manejo. Verificaram que a quantidade de água necessária para produzir um m

de volume de

madeira, variou entre 241 e 717 m

, principalmente influenciados pela densidade dos plantios,

pela temperatura e pelas características do solo.

Stape et al. (2004) estudaram na região noroeste do Brasil, durante 2 anos, a eficiência

do uso da água de um plantio clonal de 3,4 anos de Eucalyptus grandis x urophylla, em solo

arenoso.Verificaram que a eficiência do uso da água na parcela controle aumentou nos anos

normal e chuvoso, respectivamente 1,8 e 3,3 kg de madeira/m

de água, sendo que na parcela

irrigada a eficiência do uso da água aumentou em 75% no ano normal e 18% no ano chuvoso.

Portanto, concluíram que a eficiência do uso da água tende a ser maior com a maior

disponibilidade de água.

3 MATERIAL E MÉTODOS

3.1 Área de estudo

O estudo foi realizado nas microbacias Mortandade (Mata Atlântica) e Colônia (Pinus)

localizadas na parte central da Fazenda Monte Alegre (Figura 1), pertencente à Klabin Florestal

Paraná. A Fazenda situa-se entre as latitudes 24º02’02” e 24º27’48” e as longitudes 50º17’ e

50º55’, Município de Telêmaco Borba, região centro-leste do Estado do Paraná, a 250 km de

distância de Curitiba, em uma altitude média de 885 metros. As microbacias estão inseridas na

bacia do Rio Tibagi, principal afluente do Rio Paranapanema, com uma rede hidrográfica de 65

afluentes maiores, compondo a região de captação da grande bacia do Rio Paraná.

Figura 1 – Localização das microbacias Colônia (Pinus) e Mortandade (Mata Atlântica) na parte central da Fazenda

Monte Alegre, distantes em linha reta aproximadamente 4900 metros

A Klabin Florestal Paraná possui uma área total de 220 mil hectares, sendo 120 mil de

floresta plantada e 85 mil hectares de Área de Preservação Permanente (APP) e Reserva Legal

(RL). O Pinus taeda é a espécie mais plantada, com 66 mil hectares (54,9%), em seguida com

Eucalyptus spp. com 34 mil (29,1%), Pinus elliottii com 10 mil (8,7%) e 9 mil (7,3%) com outras

espécies (BLOOD, 2005).

O clima, segundo a classificação de Köppen é do tipo Cfa/Cfb, caracterizado como

subtropical transicional para o temperado, úmido mesotérmico, sem estação seca definida. Os

verões são quentes e tendem à concentração de chuvas e, no inverno, as geadas ocorrem com

pouca freqüência. A temperatura média anual é de 19,3 ºC, com temperatura de 22,2 ºC no mês

mais quente (janeiro a fevereiro) e temperatura de 15,6 ºC no mês mais frio (junho e julho). A

precipitação média anual é de 1500 mm, com um excedente hídrico de 767 mm (BLOOD, 2005).

3.2 Caracterização das microbacias Colônia (Pinus) e Mortandade (Mata Atlântica)

3.2.1 Microbacia Colônia (Pinus)

As atividades na microbacia se iniciaram em 1958. Contudo, antes desse período a área

havia sido ocupada por uma “colônia” de moradores motivo pelo qual a microbacia recebeu este

nome. O primeiro plantio foi em 11,6 ha de Eucalyptus spp. em área originalmente de campo,

sendo que em 1963 um incêndio de grandes proporções na região, atingiu a Fazenda Monte

Alegre destruindo aproximadamente 3 ha de área plantada na microbacia. No ano de 1964 foram

plantados mais 15 ha com Pinus elliottii var. elliottii e em 1974, em área originalmente ocupada

por floresta foram plantados 54 ha com Pinus taeda.

A microbacia Colônia (Pinus) com 135,81 ha, atualmente está reflorestada com 70% de

Pinus taeda, com idade de 4 e 8 anos, 8% com Eucalyptus grandis e 22% ocupados com Área de

Preservação Permanente (ANEXO A). O preparo do solo na área do plantio consistiu no

rebaixamento das galhadas e no enleiramento da vegetação, sem a realização da queima dos

resíduos.

A adubação foi realizada pós-plantio somente nos talhões de E. grandis (13 anos) e

P. taeda (8 anos) com a aplicação de 5 t ha

-1

de cinzas de biomassa, composta por 0,05% de N,

0,35% de P, 3,8% de K, 14% de Ca e 2,6% de Mg oriundas das caldeiras da fábrica. No talhão de

E. grandis já foram realizados 2 desbastes, atualmente restando 220 árvores ha

-1

e no P. taeda de

8 anos foram realizadas 3 desramas, conforme apresentado na Tabela 4.

Tabela 4 – Informações sobre o plantio e tratos silviculturais na microbacia Colônia (Pinus)

Talhão

Plantio

(anos)

Área

(ha)

Espaçamento

(m)

Desrama (ano) Desbaste (ano) Uso anterior do solo

86 1992 11,6 2,5 x 2,5 .. 1997, 2001 Eucalyptus spp.

88 1997 15,1 2,5 x 3,0 2001, 2003, 2005 .. Pinus elliottii var. elliottii

135 2001 22,6 3,0 x 2,0 .. .. Pinus taeda

136 A 2001 13,9 3,0 x 2,0 .. .. Pinus taeda

137 B 2001 17,5 3,0 x 2,0 .. .. Pinus taeda

Nota: sinal convencional utilizado: .. não se aplica dado numérico; Talhão 86: Eucalyptus grandis; Talhões 88, 135,

136 A, 137 B: Pinus taeda

O manejo silvicultural empregado para o Pinus é o alto fuste. A condução do

reflorestamento consiste na realização de 4 desbastes, respectivamente aos 7, 10, 13 e 16 anos de

idade. A primeira desrama é realizada na idade dos 3 aos 4 anos, com 50% da altura total, a

segunda dos 5 aos 6 anos (4,5 metros) e dos 7 aos 9 anos, até a altura de 6 metros. Plantios com

finalidade para serraria são desbastados aos 9 e 14 anos, com o corte final aos 20 anos de idade e

para celulose o corte final realiza-se aos 14 anos (BLOOD, 2005).

O Eucalyptus é conduzido por talhadia. Os plantios destinados para serraria são

desbastados apenas aos 4 e 7 anos, com o corte raso aos 20 anos de idade, sendo que para

celulose, esses desbastes são realizados, respectivamente aos 6, 13 e 21 anos. A desrama ocorre

de 20 a 30 meses até 5 metros de altura e, posteriormente, dos 48 aos 60 meses, de 8 até 9 metros

de altura (BLOOD, 2005).

Na Tabela 5, são apresentadas as características dendrométricas do P. taeda e do

E. grandis, com base no inventário realizado na microbacia Colônia (Pinus) em junho de 2005. O

volume total por hectare foi calculado pela equação volumétrica desenvolvida pela empresa para

P. taeda (Equação 1) e E. grandis (Equação 2).

))ln(.270715,1)ln(.203391,2713717,11exp( HDVol

−= (Eq. 1)

))ln(.135186,1)ln(.885760,1406874,10exp( HDVol

−=

(Eq. 2)

Onde:

=Vol

volume da árvore com casca (m

)

D= DAP da árvore (cm)

= altura total da árvore (m)

Tabela 5 – Características dendrométricas de DAP (diâmetro a altura do peito), H (altura total), G (área basal) e

volume com casca dos talhões da microbacia Colônia (Pinus)

Idade Área DAP H G Volume

Talhão

(anos) (ha)

Árvores/ha

(cm) (m) (m

-1

) (m

-1

)

86 13 11,6 222 26,9 (4,0) 34,3 (3,3) 12,9 (0,070) 190,2 (1,2)

88 8 15,1 1141 18,6 (4,7) 13,2 (2,4) 33,0 (0,027) 186,4 (0,233)

135 4 22,6 905 7,9 (2,1) 5,5 (1,1) 4,7 (0,004) 7,5 (0,009)

136 A 4 13,9 1017 7,1 (1,8) 4,9 (1,1) 4,3 (0,005) 5,8 (0,010)

137 B 4 17,5 1163 7,9 (2,2) 5,4 (1,2) 6,2 (0,005) 9,7 (0,012)

Nota: Talhão 86: Eucalyptus grandis; Talhões 88, 135, 136 A, 137 B: Pinus taeda. Desvio-padrão apresentado entre

parêntesis

3.2.2 Microbacia Mortandade (Mata Atlântica)

A microbacia Mortandade com uma área total de 36,71 ha é coberta com uma vegetação

caracterizada pela transição entre a Floresta Ombrófila Mista e a Floresta Estacional

Semidecidual, bioma Mata Atlântica (IBGE, 2004). A ocorrência de

Araucaria angustifolia

limita-se perto dos 800 metros de altitude e espécies típicas da Floresta Estacional Semidecidual

passam a ser observadas como a

Aspidosperma polyneuron (peroba-rosa) (TOREZAN, 2002).

A microbacia está inserida dentro do Parque Ecológico, que abrange uma área de 11

mil ha da Fazenda Monte Alegre. Para o inventário das espécies florestais na microbacia foram

abertos 3 transectos com a instalação de 26 parcelas circulares de 8 metros de raio, mantendo-se

uma distância fixa de 25 metros entre parcelas, totalizando 0,5 ha amostrados (ANEXO B).

Todos os indivíduos com DAP (diâmetro a altura do peito) maior que 5 cm foram amostrados e a

altura total estimada com a ajuda do aparelho VERTEX III.

A Tabela 6 apresenta as características dendrométricos do inventário das espécies

florestais realizado parcialmente na área da microbacia Mortandade (Mata Atlântica).

Tabela 6 – Características dendrométricos de DAP (diâmetro a altura do peito), H (altura total), G (área basal) e

volume com casca das espécies florestais da microbacia Mortandade (Mata Atlântica)

Transecto/Parcela Nº indivíduos

DAP (cm) H (m)

G (m

-1

)

T1/P1 23 17 (16,5) 13,7 (7,6) 48,8 (4,2)

T1/P2 10 26 (16,7) 21,9 (11,4) 36,0 (4,3)

T1/P3 5 26 (9,6) 17,7 (2,7) 14,3 (1,9)

T1/P4 7 16 (7,9) 14,0 (4,4) 8,9 (1,0)

T1/P5 7 19 (11,4) 17,8 (6,7) 12,5 (2,0)

T1/P6 10 17 (11,4) 15,7 (8,1) 15,4 (1,8)

T1/P7 13 19 (16,2) 14,6 (4,4) 30,6 (3,2)

T1/P8 13 20 (31,0) 11,8 (10,9) 65,4 (12,1)

T1/P9 13 29 (20,9) 17,7 (8,1) 64,1 (6,8)

T1/P10 8 27 (27,0) 17,6 (8,4) 42,6 (8,8)

T1/P11 9 44 (32,7) 22,3 (10,4) 101,0 (18,0)

T2/P1 23 15 (11,1) 12,9 (5,6) 30,7 (2,1)

T2/P2 9 23 (14,0) 16,7 (5,9) 24,7 (3,5)

T2/P3 9 25 (14,4) 16,0 (6,0) 28,3 (3,4)

T2/P4 17 23 (17,9) 14,4 (5,9) 56,3 (4,9)

T2/P5 11 14 (10,2) 12,0 (7,4) 12,7 (1,2)

T2/P6 14 16 (5,1) 15,8 (4,7) 14,9 (1,1)

T2/P7 10 20 (13,6) 15,2 (4,1) 22,6 (2,3)

T2/P8 9 36 (35,5) 19,2 (10,2) 84,9 (9,4)

T3/P1 9 22 (16,6) 15,7 (8,5) 26,1 (4,2)

T3/P2 7 27 (17,5) 17,1 (5,0) 26,5 (4,3)

T3/P3 21 22 (16,4) 16,3 (7,3) 61,3 (4,4)

T3/P4 12 19 (26,4) 15,0 (11,1) 46,2 (11,1)

T3/P5 8 20 (12,5) 17,6 (7,4) 16,8 (2,5)

T3/P6 8 29 (24,9) 19,4 (10,0) 42,5 (9,2)

T3/P7 5 21 (16,2) 16,9 (6,5) 12,9 (2,8)

Média 11 (5,0) 22,7 (6,7) 16,3 (2,6) 36,4 (24,0)

Nota: Desvio-padrão apresentado entre parêntesis

Devido ao próprio processo de ocupação do solo no Estado do Paraná, aliado à

exploração madeireira ocorrida no início do Século XX (SCHUCHOVSKI, 2003) e ao incêndio

florestal ocorrido na Década de 60, a cobertura vegetal natural está na fase de sucessão

secundária, conforme inventário das espécies florestais realizado parcialmente na área (Tabela 6).

Observou-se nas áreas mais declivosas e de difícil acesso árvores remanescentes da vegetação

primária, como uma

Araucaria angustifolia com mais de 40 metros e um DAP de 112 cm.

O levantamento florístico foi parcialmente realizado em 3 áreas de 200 m

eqüidistantes entre si, representando a situação a partir das chamadas “matas de planalto” em

sentido às “matas ciliares”, totalizando 600 m

. O material botânico foi identificado no

Departamento de Ciências Biológicas da Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”,

Universidade de São Paulo e, posteriormente, incorporado ao Herbário da Klabin Papéis do

Paraná. Foram identificados 90 indivíduos, entre árvores e arbustos, distribuídos em 19 espécies,

6 gêneros e 16 famílias, das quais se destacaram Meliaceae, Lauraceae, Monimiaceae, Moraceae,

Myrtaceae e Fabaceae (ANEXO C).

Contudo, é importante ressaltar que levantamentos mais específicos de inventário

fitossociológico e florístico das espécies florestais abrangendo toda a área da microbacia

Mortandade (Mata Atlântica) deverão ser realizados com o propósito de avaliar melhor as

condições gerais da cobertura vegetal.

3.2.3 Caracterização do solo

A formação geológica das microbacias Colônia (

Pinus) e Mortandade (Mata Atlântica)

pertence à Formação Itararé, composta por sedimentos depositados em condições muito

complexas, no Período Carbonífero e Permiano da Era Paleozóica (MAACK, 1948). Localizada

no Segundo Planalto Paranaense ou Planalto Ponta Grossa, próximo à borda leste da Bacia

Sedimentar, entre 600 e 1000 metros, a formação é constituída por rochas sedimentares glaciais,

destacando-se os tilitos, arenitos fluvioglaciais e menos comuns, siltitos, varvitos, argilitos e

folhelhos.

O levantamento de reconhecimento semi-detalhado dos solos da Fazenda Monte Alegre

realizado em 1992 classificou como predominantes os Latossolos Vermelhos Escuros (LE) em

57% da área da microbacia Colônia (

Pinus), observando-se a presença de Cambissolos (C) e

Argissolos próximos aos canais, como mostrado na Figura 2. O Latossolo Vermelho Escuro (LE)

apresenta textura muito argilosa no horizonte “A” moderado, com relevo variando de suave

ondulado a ondulado, muito profundo com seqüência de horizonte A-Bw-C, o Cambissolo (C)

com textura franco arenosa no horizonte “A” moderado, álico e relevo ondulado e o Argissolo

com textura franco argilosa no horizonte “A” moderado, álico e relevo ondulado (BLOOD,

2005).

Na microbacia Mortandade (Mata Atlântica) o solo é predominantemente Neossolo

litólico (LI), com textura franca no horizonte “A” proeminente, álico, relevo ondulado e

profundidade menor que 50 cm (Figura 2).

Figura 2 – Mapa de solos das microbacias Colônia (Pinus) e Mortandade (Mata Atlântica)

As amostragens de solo nas microbacias Colônia (

Pinus) e Mortandade (Mata Atlântica)

foram realizadas em junho de 2006 nas profundidades de 0 – 20, 20 – 60 e 60 – 100 cm, em 18

parcelas da microbacia Colônia (

Pinus) e 14 parcelas da microbacia Mortandade (Mata

Atlântica). Em cada parcela foram retiradas amostras de solo em 5 pontos e homogeneizadas para

que se obtivesse uma amostra composta da parcela. Deste modo, cada parcela obteve 3 amostras

compostas, as quais corresponderam as 3 profundidades amostradas.

As amostras foram pesadas e secas em estufa a 45 ºC até peso constante, sendo

peneiradas em tela de malha de 2 mm e encaminhadas ao Laboratório de Ecologia Aplicada do

Departamento de Ciências Florestais, da Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”. As

análises química e granulométrica foram determinadas segundo metodologia descrita por Raij

(2001).

O pH foi determinado pelo método potenciométrico, a matéria orgânica por

colorimetria, fósforo, potássio, cálcio e magnésio por espectrofotometria. Na análise

granulométrica foram determinados os teores de areia total, silte e argila. A variabilidade do solo

entre as microbacias foi calculada através do teste “t” com nível de significância a 5%.

3.3 Caracterização da dinâmica hidrológica

3.3.1 Medições de precipitação e vazão

As características morfométricas das microbacias Colônia (

Pinus) e Mortandade (Mata

Atlântica) são apresentadas na Tabela 7.

Tabela 7 – Características morfométricas das microbacias Colônia (Pinus) e Mortandade (Mata Atlântica)

Características morfométricas Colônia (Pinus) Mortandade (Mata Atlântica)

Área (ha) 135,81 36,71

Perímetro (m) 4567 2242

Orientação SE – NO L – O

Fator de forma (Kf) 0,84 1,10

Densidade de drenagem (Dd) 1,58 1,77

Índice de circularidade (Ic) 0,82 0,92

Coeficiente de compacidade (Kc) 0,94 1,71

Razão de elongação (Re) 1,03 1,18

Comprimento do canal principal (m) 1274 578

Comprimento do canal secundário (m) 2146 650

Ordem da microbacia (Strahler, 1957) 2ª 2ª

Fonte: Base de dados da ReMAM (2005)

As microbacias Mortandade (Mata Atlântica) e Colônia (

Pinus) foram instrumentadas

em março de 2004, com a instalação das estações linimétrica e pluviométrica (Figuras 3 e 4).

Para o estudo foram realizadas medições de precipitação e vazão durante o período de agosto de

2005 a julho de 2006, correspondente a um ano hídrico.

O cálculo da vazão para a microbacia Mortandade foi realizado através das seguintes equações

para o vertedor composto (triangular truncado + retangular de parede delgada), conforme

Tabela 8.

Tabela 8 – Equações para o cálculo da vazão (m

-1

) para a cota h (m) da microbacia Mortandade (Mata Atlântica)

Secção Equação para cálculo da vazão h

)1361,036,498,15747,6173(001,0

+−+= HHHQd

240,0050,0

≤

≤ H

)626,9088,2747,34837,974(001,0

−++−= HHHQd

461,0241,0

≤

≤ H

Vertedor

desassoreado

)42,7058,4345104804,2571(001,0

+−+−= HHHQd

15,1461,0

≤

≤ H

Figura 3 – Estação linimétrica da microbacia Mortandade – Mata Atlântica. A = vertedor composto;

B = Plataforma de sedimentação; C Tanque principal de sedimentação e tranqüilizador do fluxo;

D = Régua linimétrica; E = Cilíndro de abrigo do linígrafo; F = Caixa do datalogger;

G = Pluviômetro para coleta de água; H = Pluviógrafo; I = Painel solar

Para as vazões abaixo do limite crítico de 0,05 metros (Equação 4) foi utilizada a

seguinte formulação conceitual (Bos, 1976):

50.2

)

(

50.0

tan)2( hgCeQ

(Eq. 4)

Onde:

Q = vazão (m

/s)

= coeficiente de vazão (adimensional), estimado a partir das dimensões do vertedor

= aceleração da gravidade

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

tan

= ângulo do vertedor triangular (no caso 150º)

h = altura (m)

Figura 4 – Estação linimétrica da microbacia Colônia – eflorestamento de Pinus taeda. A = vertedor triangular;

B = Plataforma de sedimentação; C = Tanque principal de sedimentação e tranqüilizador do fluxo;

D = Régua linimétrica; E = Cilíndro de abrigo do linígrafo; F = Caixa do datalogger

Para a microbacia Colônia (

Pinus), o cálculo da vazão foi realizado através das

seguintes equações para o vertedor triangular de crista curta (Tabela 9):

Tabela 9 – Equações para o cálculo da vazão (m

-1

) para a cota h (m) da microbacia Colônia (Pinus)

Secção Equação para cálculo da vazão h

)0366,01822,716,6051,3547(001,0

+−+= HHHQ

317,0030,0

≤

≤ H

Vertedor triangular

de crista curta

)1,41722796,26232,4078(001,0

−+−= HHHQ

317,0

As medições de vazão foram realizadas através da aplicação das equações

(Tabelas 8 e 9) a partir da leitura da cota, pelo linigráfo, localizado sobre o poço tranqüilizador

acoplado ao tanque principal. As medições da precipitação foram registradas por um pluviógrafo

instalado próximo à estação linimétrica, sendo os registros de cota e precipitação armazenados

em sistema digital (datalogger), planilha eletrônica, arquivo extensão (.dat) em intervalos de 10

minutos, descarregados quinzenalmente.

Nas estações linimétricas e pluviométricas foram coletadas amostras de água do

deflúvio e da precipitação, quinzenalmente, para determinação da concentração de nutrientes. As

amostras coletadas foram conservadas a +4 ºC e encaminhadas ao Laboratório de Ecologia

Aplicada do Departamento de Ciências Florestais, da Escola Superior de Agricultura “Luiz de

Queiroz”.

As concentrações de nitrato, fósforo, potássio, cálcio e magnésio foram determinadas de

acordo com métodos padronizados pela American Public Health Association (1975). O potássio,

o cálcio e o magnésio foram determinados por espectrofotometria, o nitrato através do método da

brucina e o fósforo por colorimetria. O fluxo de nutrientes do deflúvio e da precipitação foi

determinado multiplicando-se a concentração de nutrientes pelos seus respectivos volumes

quinzenais.

3.3.2 Determinação do ano hídrico e balanço hídrico

O ano hídrico foi determinado segundo Moster et al. (2003), com base no Balanço

hídrico normal mensal para a região de Telêmaco Borba – PR calculado pelo método de

Thornthwaite; Mather (1955), com dados climatológicos de 1971 a 1996 (SENTELHAS et al.,

1999). A partir da determinação do ano hídrico, utilizou-se a equação simplificada do balanço

hídrico, pelo método do balanço de massa, considerando-se a variação de armazenamento de

água no solo como um valor próximo à zero.

A equação simplificada do balanço hídrico das microbacias para o período de um ano

hídrico é apresentada na Equação 3. Para efeito de comparação do balanço hídrico entre as

microbacias e verificação dos dados da precipitação mensal foi determinada a curva de dupla

massa.

QPET

−

(Eq.3)

Onde:

T = evapotranspiração (mm)

P = precipitação (mm)

= deflúvio (mm)

3.4 Estimativa da biomassa aérea e mineralomassa estocada

Os métodos utilizados para a quantificação da biomassa e mineralomassa na microbacia

Colônia (

Pinus) foram adaptados de Laclau et al. (2000). A biomassa aérea e a mineralomassa

foram estimadas a partir da amostragem de 30 árvores, 10 árvores para cada idade de 4 e 8 anos

Pinus taeda e 13 anos do Eucalyptus grandis, observando-se que as mesmas não estivessem

mortas, bifurcadas, quebradas ou inclinadas pelo vento, com base em classes de área basal

determinadas através do inventário florestal realizado em junho de 2005 (ANEXO D).

As árvores selecionadas foram derrubadas, sendo separados os compartimentos de

folhas/acículas, galhos, casca e lenho. O lenho para

Pinus taeda foi seccionado a cada 2 metros e

para

Eucalyptus grandis a cada 3 metros. O diâmetro, a altura e as pesagens foram todas

mensuradas no campo (APÊNDICE A). Amostras dos compartimentos foram separadas para a

determinação da umidade e para análise química, em sacos de papel, devidamente etiquetadas e

levadas para secagem em estufa à temperatura de 65 ºC até peso constante e o material moído em

moinho tipo Willey, com malha 10 mesh.

Após processadas, as amostras foram encaminhadas ao Laboratório de Ecologia

Aplicada do Departamento de Ciências Florestais, da Escola Superior de Agricultura “Luiz de

Queiroz”, para determinação das concentrações de nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio, magnésio

e enxofre, segundo metodologia de Malavolta et al. (1997). O nitrogênio foi determinado pelo

método de Kjedahl, o fósforo e o enxofre por colorimetria e os elementos potássio, cálcio e

magnésio por espectrofotometria.

Para a análise de regressão foi elaborada uma tabela com a biomassa e a concentração

dos nutrientes para cada compartimento, espécie e idade, com os respectivos valores de DAP e

altura. A análise foi realizada com o software SAS (Statistical Analysis System) versão 9.0,

sendo testados modelos lineares com procedimento “

Stepwise”. As variáveis independentes do

modelo foram diâmetro a altura do peito (DAP) e altura (H) e as dependentes, a biomassa e a

quantidade dos nutrientes no compartimento.

Os modelos foram selecionados com base nos ajustes dos coeficientes de

determinação

)(

, erro do quadrado médio e representação gráfica da distribuição dos resíduos.

As variáveis inseridas nos modelos têm significância a 10% e foram ponderadas pelo inverso do

DAP

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

DAP

O acúmulo da biomassa aérea foi estimado a partir da diferença do incremento corrente

da biomassa em cada compartimento e a incorporação dos nutrientes estimado através do

acúmulo da biomassa de cada compartimento multiplicado pela respectiva concentração de

nutrientes, a partir da amostragem das 10 árvores para o período de 2005 a 2006.

3.5 Estimativa da produção de folhedo e acúmulo de serapilheira

Na microbacia Mortandade (Mata Atlântica) a estimativa da produção do folhedo foi

realizada nas 3 parcelas de 200 m

do inventário florístico, eqüidistantes entre si, representando a

situação a partir das chamadas “matas de planalto” em direção às “matas ciliares”. Em cada

parcela foram distribuídos aleatoriamente 10 coletores de madeira de 0,25 m

, com fundo de tela

de náilon de 1 mm

e 20 cm de altura, totalizando 30 coletores. Na microbacia Colônia (Pinus)

foram instalados 5 coletores de madeira (Figura 5), em 3 parcelas representando situações

distintas do plantio, totalizando 15 coletores.

As coletas do folhedo foram realizadas mensalmente, durante o período de março de

2005 a fevereiro de 2006.

Figura 5 – Esquema representativo da disposição dos coletores na microbacia Colônia (Pinus)

As amostras coletadas mensalmente foram acondicionadas em sacos de papel,

devidamente etiquetados, levados à secagem em estufa a 65 ºC até peso constante, pesadas em

balança eletrônica, moídas em moinho tipo Willey, malha 10 mesh e homogeneizadas, para

serem determinadas as concentrações de nutrientes.

As concentrações de nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio e magnésio foram

determinadas de acordo com o método descrito por Malavolta et al. (1997), no Laboratório de

Ecologia Aplicada do Departamento de Ciências Florestais, da Escola Superior de Agricultura

“Luiz de Queiroz”. O nitrogênio foi determinado pelo método de Kjedahl, o fósforo por

colorimetria e os elementos potássio, cálcio e magnésio por espectrofotometria. A quantidade de

nutrientes no folhedo foi determinada multiplicando-se o peso seco do material pelas suas

respectivas concentrações de nutrientes.

A serapilheira foi quantificada nas duas microbacias em março de 2005 e fevereiro de

2006, utilizando-se um quadrado de madeira de 0,25 m

onde se coletou todo o material vegetal

em seu interior. As amostras foram coletadas em 15 parcelas da microbacia Colônia (Pinus),

sendo amostrados 5 pontos sobre o solo e na microbacia Mortandade (Mata Atlântica) foram

coletadas 10 amostras nas 3 parcelas de 200 m

do inventário florístico, totalizando 30 amostras

2,5

3,0

1,0

1,5

O acondicionamento e os demais procedimentos seguiram a metodologia aplicada para

o folhedo. Os nutrientes liberados pela decomposição da serapilheira foram estimados através da

Equação 5 (Ranger; Colin-Belgrand, 1996). A absorção de nutrientes do solo pelas árvores foi

determinada através da soma dos nutrientes permanentemente imobilizados na árvore (galho +

casca + lenho) e dos nutrientes transferidos pela deposição do folhedo.

2211

SQSDs

−

(Eq. 5)

Onde:

=Ds decomposição da serapilheira

S nutrientes acumulados na serapilheira do primeiro ano (kg ha

-1

)

−21

Q variação da transferência de nutrientes pelo folhedo (kg ha

-1

ano

-1

)

S nutrientes acumulados na serapilheira do segundo ano (kg ha

-1

)

3.6 Estimativa do estoque de nutrientes no solo

O estoque total dos nutrientes P, K, Ca e Mg disponíveis no solo (kg ha

-1

) das

microbacias Colônia (

Pinus) e Mortandade (Mata Atlântica) foram determinados multiplicando-

se a concentração do nutriente pela respectiva profundidade e em função disso estimado por

hectare. O N total foi estimado a partir da matéria orgânica, sendo considerado somente 10%

disponível às plantas, uma vez que as demais formas encontram-se indisponíveis (parte de

frações muito estáveis) (GONÇALVES et al., 2001).

3.7 Estimativa do balanço geoquímico nas microbacias

O balanço geoquímico das microbacias Colônia (

Pinus) e Mortandade (Mata Atlântica)

foi estimado pela diferença entre o fluxo de entrada de nutrientes via precipitação (kg ha

-1

) e o

fluxo de saída de nutrientes pelo deflúvio (kg ha

-1

) para um ano hídrico.

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1 Dinâmica hidrológica das microbacias

Com base no Balanço hídrico normal mensal de Thornthwaite; Mather (1955), o ano

hídrico para a região do Município de Telêmaco Borba - PR corresponde ao período de agosto a

julho. A curva de dupla massa evidenciou que os dados registrados da precipitação diária

acumulada foram altamente consistentes para efeito de comparação entre as duas microbacias

(Figura 6).

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

Precipitação diária acumulada da microbacia Mortandade (mm)

Precipitação diária acumulada da microbacia Colônia (mm)

Colônia Linear (Colônia)

Figura 6 – Curva de dupla massa da precipitação diária das microbacias Colônia (Pinus) e Mortandade

(Mata Atlântica) para o período de um ano hídrico (agosto de 2005 a julho de 2006)

A precipitação total registrada para um ano hídrico (agosto de 2005 a julho de 2006) nas

microbacias Colônia (

Pinus) e Mortandade (Mata Atlântica) foi de 1192 mm e 1218 mm,

respectivamente. A distribuição mensal das chuvas demonstrou que os meses de outubro de 2005

e janeiro de 2006 apresentaram os maiores valores de precipitação, respondendo a 46% da

precipitação total, ao passo que o período de abril a maio de 2006 apresentou-se como o mais

seco. As precipitações das microbacias registraram valores semelhantes aos da Estação

Meteorológica Lagoa, localizada a 3020 m da microbacia Colônia (

Pinus) e 6360 m da

microbacia Mortandade (Mata Atlântica) (Figura 7).

100

150

200

250

300

ago-05 set-05 out-05 nov-05 dez-05 jan-06 fev-06 mar-06 abr-06 mai-06 jun-06 jul-06

Precipitação (mm/mês)

Colônia (Pinus)

Mortandade (Mata Atlântica)

Estação da Lagoa

Média histórica (1971-2006)

Figura 7 – Precipitações das microbacias Colônia (Pinus) e Mortandade (Mata Atlântica) e da Estação

Meteorológica Lagoa para um ano hídrico (agosto de 2005 a julho de 2006) e a média histórica de

1971 a 1996

As precipitações para um ano hídrico (agosto de 2005 a julho de 2006) demonstraram

que as chuvas foram atípicas comparadas à média histórica de 25 anos (SENTELHAS et al,

1999) para a região de Telêmaco Borba – PR. Em outubro de 2005 e janeiro de 2006, as

precipitações foram, respectivamente, em média 46% e 28% superiores à média histórica,

observando-se que no mês de maio de 2006 houve uma diminuição de 97%. O ano hídrico

(agosto de 2005 a julho de 2006) registrou um decréscimo de 300 mm de chuva comparado à

média anual para a região.

Nas Figuras 8 e 9 observa-se que as duas microbacias apresentaram um padrão

semelhante de resposta à precipitação. A vazão média verificada na microbacia Colônia (

Pinus)

para um ano hídrico (agosto de 2005 a julho de 2006) foi de 6,0 l/s, com um pico máximo de

70,9 l/s ocorrido dia 05 de outubro de 2005 e mínimo de 0,9 l/s em 25 de julho de 2006.

100

120

1-ago-05

15-ago-05

29-ago-05

12-set-05

26-set-05

10-out-05

24-out-05

7-nov-05

21-nov-05

5-dez-05

19-dez-05

2-jan-06

16-jan-06

30-jan-06

13-fev-06

27-fev-06

13-mar-06

27-mar-06

10-abr-06

24-abr-06

8-mai-06

22-mai-06

5-jun-06

19-jun-06

3-jul-06

17-jul-06

31-jul-06

P (mm)

Q (mm)

precipitação (mm) Deflúvio (mm)

Figura 8 – Hidrograma da microbacia Colônia (Pinus) para um ano hídrico (agosto de 2005 a julho de 2006)

Na microbacia Mortandade (Mata Atlântica) a vazão média foi de 2,6 l/s, com um

pico máximo de vazão de 47,3 l/s e mínimo de 0,5 l/s, para um ano hídrico (agosto de 2005 a

julho de 2006), eventos ocorridas nas mesmas datas da microbacia Colônia (

Pinus).

100

120

1-ago-05

15-ago-05

29-ago-05

12-set-05

26-set-05

10-out-05

24-out-05

7-nov-05

21-nov-05

5-dez-05

19-dez-05

2-jan-06

16-jan-06

30-jan-06

13-fev-06

27-fev-06

13-mar-06

27-mar-06

10-abr-06

24-abr-06

8-mai-06

22-mai-06

5-jun-06

19-jun-06

3-jul-06

17-jul-06

31-jul-06

P (mm)

Q (mm)

precipitação (mm) Deflúvio (mm)

Figura 9 – Hidrograma da microbacia Mortandade (Mata Atlântica) para um ano hídrico (agosto de 2005 a

julho de 2006)

ago-05 set-05 out-05 nov-05 dez-05 jan-06 fev-06 mar-06 abr-06 mai-06 jun-06 jul-06

Deflúvio (mm mês

-1

)

Colônia (Pinus)

Mortandade (Mata Atlântica)

Figura 10 – Deflúvio das microbacias Colônia (Pinus) e Mortandade (Mata Atlântica) para um ano hídrico (agosto

de 2005 a julho de 2006)

Observa-se que o deflúvio para um ano hídrico na microbacia Mortandade (36,7 ha) de

Mata Atlântica foi de 224 mm e para a microbacia Colônia (135,8 ha), com reflorestamento de

Pinus taeda de 140 mm (Figura 10). O Balanço hídrico de massa das microbacias para um ano

hídrico é apresentado na Tabela 10.

Tabela 10 – Balanço hídrico de massa para as microbacias Colônia (Pinus) e Mortandade (Mata Atlântica)

Ano hídrico

Microbacia

(agosto-julho)

P (mm) Q (mm) ET (mm)

Colônia 2005-2006 1192 140 1052 (88%)

Mortandade 2005-2006 1218 224 994 (81%)

A evapotranspiração estimada foi de 88% e 81%, respectivamente para as microbacias

Colônia (

Pinus) e Mortandade (Mata Atlântica). O maior consumo de água verificado na

microbacia Colônia (

Pinus), relativamente ao da microbacia Mortandade (Mata Atlântica) foi de

58 mm, durante um ano hídrico (agosto de 2005 a julho de 2006).

A hipótese para o consumo de água semelhante entre as duas microbacias justifica-se

pela fase de crescimento juvenil do

Pinus taeda, que ainda está consumindo pouca água, com

tendência a aumentar à medida que o

Pinus atingir a maturidade (SWANK; DOUGLAS, 1975;

WHITEHEAD; ROBINSON, 1993; TAMM, 1995; LIMA, 1996; SCOTT; LESCH, 1997;

VITAL et al., 1999). As características dendrométricas para

P. taeda aos 4 e 8 anos e E .grandis

aos 13 anos na microbacia Colônia (

Pinus) são apresentadas na Tabela 11.

Tabela 11 – Características dendrométricas de DAP (diâmetro a altura do peito), H (altura), Área basal, número de

árvores, volume com casca e biomassa do lenho para P. taeda e E. grandis para o período de 2005 a

2006 na microbacia Colônia (Pinus)

Variáveis P.taeda (4 anos) P. taeda (5 anos)

Árvores (ha) 1028 1028

DAP (cm) 7,6 (2,0) 11,1 (2,5)

H (m) 5,3 (1,1) 6,6 (1,2)

Área basal (m

-1

) 5,1 (0,005) 10,5 (0,009)

Volume (m

-1

) 7,7 (0,010) 21,6 (0,026)

Biomassa do lenho (t ha

-1

) 9,0 14,5

P. taeda (8 anos) P. taeda (9 anos)

Árvores (ha) 1141 1141

DAP (cm) 18,6 (4,7) 20,0 (5,2)

H (m) 13,2 (2,4) 15,3 (2,7)

Área basal (m

-1

) 33,0 (0,027) 38,2 (0,033)

Volume (m

-1

) 186,4 (0,233) 263,3 (0,335)

Biomassa do lenho (t ha

-1

) 59,3 79,3

E. grandis (13 anos) E. grandis (14 anos)

Árvores (ha) 222 222

DAP (cm) 26,9 (4,0) 28,6 (4,4)

H (m) 34,3 (3,3) 37,1 (3,8)

Área basal (m

-1

) 12,8 (0,070) 14,6 (0,083)

Volume (m

-1

) 190,2 (1,2) 234,9 (1,5)

Biomassa do lenho (t ha

-1

) 84,6 104,2

Nota: Desvio-padrão apresentado entre parêntesis

Apesar do consumo de água do Pinus taeda apresentar-se semelhante ao verificado pela

vegetação da Mata Atlântica, em fase de sucessão secundária, observou-se um incremento

volumétrico de 180% para o

P. taeda de 4 para 5 anos, ao passo que o P. taeda de 8 para 9 anos e

E. grandis de 13 para 14 anos apresentaram, respectivamente 41% e 23%. Conforme observado

por Huber e Trecaman (2004) e Stape et al. (2004), as plantações florestais requerem uma grande

quantidade de água para o seu crescimento.

O acompanhamento visual do crescimento do plantio de P. taeda de 4 para 5 anos na

microbacia Colônia (

Pinus) pode ser observado nas Figuras 11(a) e 11(b).

(a)

(b)

Figura 11 – Vista parcial do plantio de P. taeda (a) aos 4 anos e (b) aos 5 anos de idade na microbacia Colônia

(Pinus)

4.2 Estoque de nutrientes nos compartimentos das microbacias

Para efeito da análise dos parâmetros biogeoquímicos, estudos mais detalhadas foram

realizadas em amostras pontuais nas duas microbacias, em termos da textura e principalmente da

fertilidade do solo, no que diz respeito ao conteúdo de nutrientes no perfil.

Com relação à textura (Tabela 12), silte e argila variaram significativamente entre os

solos das microbacias, com maior teor de silte (35%) na microbacia Mortandade (Mata

Atlântica), refletindo maior presença de minerais primários e intemperizáveis e um maior teor de

argila (37%) na microbacia Colônia (

Pinus). Porém, as diferenças observadas nas frações finas do

solo (silte e argila) se compensam e os teores de areia total são idênticos nas duas microbacias.

Tabela 12 – Características da textura do solo nas microbacias Colônia (Pinus) e Mortandade (Mata Atlântica)

Profundidade Areia total Silte Argila

Microbacia

cm %

Colônia (Pinus) 0-20 44

20* 37*

20-60 39

19* 43*

60-100 35

19* 45*

Mortandade (Mata Atlântica) 0-20 43

35* 22*

20-60 42

32* 27*

60-100 36

33* 31*

* Diferença significativa ao nível de 5% para uma camada entre o solo da microbacia Colônia e o solo da

microbacia Mortandade;

diferença não-significativa

O teor médio de nutrientes encontrado nos solos das microbacias Colônia (Pinus) e

Mortandade (Mata Atlântica) são apresentados na Tabela 13. Através da análise de variância

verificou-se que os únicos parâmetros que não apresentam diferença significativa ao nível de 5%

nas microbacias foram P, Ca, SB e V. Os demais parâmetros diferiram significativamente pelo

teste “t”em uma das profundidades.

Os menores valores de pH foram encontrados na microbacia Mortandade (Mata

Atlântica) apresentando diferença significativa na profundidade de 60-100 cm. Solos com pH

menor que 4,3 (EMBRAPA, 1999), são solos considerados extremamente ácidos, sendo que os

valores encontrados na microbacia Colônia (

Pinus) estão dentro dos limites aceitáveis de

crescimento para o P.taeda, não influenciado de forma negativa o crescimento da espécie

(RIGATTO, 2002).

Tabela 13 – Características da fertilidade do solo nas microbacias Colônia (Pinus) e Mortandade (Mata Atlântica)

Profundidade

pH P M.O. K Ca Mg SB T V

Microbacia

cm CaCl

mg dm

-3

g dm

-3

mmol

-3

Colônia 0-20 4,2

27* 0,7* 15,6

3,8 * 20

101* 19

20-60 4,2

18*

0,4* 9,0

2,4

60-100 4,4 *

12*

0,5* 6,3

2,3 * 9

59 * 16

Mortandade 0-20 4,1

18* 1,5* 11,7

4,4 * 15

84 * 20

20-60 4,1

12*

1,5* 9,3

7,2

100

60-100 4,0 *

1,3* 7,8

7,4* 17

127* 14

* Diferença significativa ao nível de 5% para uma camada entre o solo da microbacia Colônia e o solo da microbacia

Mortandade;

diferença não-significativa

Para a matéria orgânica os maiores teores foram observados na profundidade de 0-20

cm, na microbacia Colônia (

Pinus) 27 g dm

-3

, sendo que nas 3 profundidades amostradas houve

diferença significativa entre as duas microbacias. Essa maior quantidade de matéria orgânica

pode ser atribuída à dificuldade de decomposição do material e às condições ambientais

desfavoráveis do meio, inibindo o processo de decomposição. Um outro fator explicando a

diferença de matéria orgânica poderia ser relacionado diretamente ao teor de argila superior no

solo da microbacia Colônia (

Pinus), uma vez que a argila funciona como um agente estabilizante

da matéria orgânica, reduzindo sua velocidade de mineralização (SÁNCHEZ, 1981, FELLER;

BEARE, 1997). Até 100 cm de profundidade, as maiores concentrações foram encontradas na

microbacia Colônia (

Pinus) com 113,3 t ha

-1

, sendo na microbacia Mortandade (Mata Atlântica)

observado 75,6 t ha

-1

As concentrações de K e Mg foram significativamente menores na maioria das camadas

do solo da microbacia Colônia (

Pinus), o que pode ser atribuído à forte exigência nutricional do

Pinus taeda durante o crescimento juvenil (REISSMANN; WISNIEWSKI, 2000). Contudo, as

concentrações médias variaram entre 0,4 a 7,4 mmol

-3

para esses elementos nas duas

microbacias. O Ca não apresentou diferença significativamente entre as microbacias. A maior

concentração de Ca foi de 15,6 mmol

-3

na microbacia Colônia (Pinus), diminuindo sua

concentração em profundidade.

De modo geral, os solos das microbacias Colônia (Pinus) e Mortandade (Mata

Atlântica) possuem baixa fertilidade. Na microbacia Colônia (

Pinus) o estoque de nutrientes no

possui em média 614 kg ha

-1

de N, 35 kg ha

-1

de P, 173 kg ha

-1

de K, 1147 kg ha

-1

de Ca e 308

kg ha

-1

de Mg (Tabela 14). Dentre os nutrientes avaliados, o P foi o nutriente mais limitante e o

Ca o mais abundante. Porém, as maiores variações foram para os nutrientes N, K e Mg entre as

duas microbacias.

Tabela 14 – Estoque de biomassa e serapilheira (t ha

-1

) e nutrientes (kg ha

-1

) nos diferentes compartimentos das

Microbacias Colônia (Pinus) e Mortandade (Mata Atlântica) (N mineralizável e P, K, Ca e Mg trocáveis

até 100 cm de profundidade no solo)

P. taeda (4 anos) P. taeda

(8 anos)

Compartimento

Biomassa N P K Ca Mg Biomassa N P K Ca Mg

Acícula 4,6 76,8 5,0 21,1 18,0 3,6 15,2 195,8 12,0 67,0 32,4 13,4

Galho 1,6 23,0 1,8 6,3 6,6 1,6 10,2 39,3 5,2 11,2 15,8 4,6

Casca 3,8 7,4 0,5 3,5 3,9 0,3 12,2 41,2 1,0 7,5 3,5 2,2

Lenho 9,0 30,3 9,5 11,2 6,0 1,4 59,3 160,9 27,7 42,8 35,1 10,9

TOTAL 19,0 137,5 16,9 42,1 34,4 6,9 96,9 437,2 45,9 128,5 86,8 31,1

Serapilheira - - - - - -

23,9 208,0 7,6 12,8 86,1 22,6

Solo

0-20 .. 336 9 79 832 123 .. 268 11 41 191 24

20-60 .. 214 13 93 929 162 .. 233 19 61 307 39

60-100 .. 154 12 88 635 438 .. 135 14 37 176 27

TOTAL 704 34 260 2396 723 636 44 139 674 90

E. grandis (13 anos) Mata Atlântica

Compartimento

Biomassa N P K Ca Mg Biomassa N P K Ca Mg

Folha 4,1 62,4 3,9 22,1 19,7 6,4 ... ... ... ... ... ...

Galho 6,6 21,2 1,3 8,7 11,1 33,7 ... ... ... ... ... ...

Casca 6,6 25,3 2,6 28,5 96,9 10,9 ... ... ... ... ... ...

Lenho 84,6 146,6 13,5 33,5 23,2 7,9 ... ... ... ... ... ...

TOTAL 101,9 255,5 21,3 92,8 151,0 58,9

... ... ... ... ... ...

Serapilheira ... ... ... ... ... ...

12,3 242,1 7,9 20,7 156,2 24,2

Solo

0-20 .. 230 6 41 91 50 .. 205 11 117 375 108

20-60 .. 169 11 46 173 28 .. 137 18 235 941 349

60-100 .. 102 11 36 107 34 .. 98 9 199 624 360

TOTAL 501 28 123 371 112 440 38 551 1940 817

Nota: sinal convencional utilizado: - dado numérico igual a zero não resultante de arredondamento; .. não se aplica

dado numérico; ... dado numérico não determinado

Com relação ao estoque de nutrientes na biomassa aérea, estimado a partir dos modelos

desenvolvidos para cada compartimento da árvore (ANEXO E), o maior estoque foi verificado

para

Eucalyptus grandis com 101,9 t ha

-1

, seguido de 96,5 t ha

-1

e 19,0 t ha

-1

, respectivamente,

para

Pinus taeda de 8 e 4 anos de idade.

A ordem dos nutrientes mais acumulados no

P. taeda foi N > K > Ca > P > Mg,

corroborando com a mesma seqüência verificada por Gonçalves (1995). Porém, diferiu da

seqüência encontrada por Valeri (1988), Moro (2005) e Oki (2002), que verificaram uma

alteração na posição apenas para os nutrientes K e Ca, provavelmente devido à maior mobilidade

do K (MALAVOLTA, 1980; LACLAU et al., 2003).

A distribuição relativa da biomassa e dos nutrientes nos diferentes compartimentos das

árvores de

P. taeda aos 4 e 8 anos e E. grandis aos 13 anos é apresentada na Figura 12. Observa-

se que a proporção de matéria seca no lenho entre as idades de 4 e 8 anos do

P. taeda,

respectivamente, representou 40% e 60% da matéria seca total. Enquanto que para o

E. grandis

aos 13 anos, a matéria seca do lenho representou 80% do total de matéria seca produzida. Castro

et al. (1980) verificaram para

Pinus oocarpa com diferentes idades que a biomassa se distribuiu

14% na copa, 13% na casca e 73% no lenho. Já Oki (2002) observou para

Pinus taeda com 26

anos de idade, uma distribuição da biomassa aérea em 22% na copa, 3% na casca e 75% no

lenho. Com relação à distribuição relativa dos nutrientes, a copa (acículas + galho) apresentou em

média 80% e 60% de todos os nutrientes para as idades de 4 e 8 anos do

P. taeda, exceto para P

que apresentou-se 60% no tronco (casca + lenho). Para o

E. grandis aos 13 anos, o tronco

(casca + lenho) apresentou 80% do Ca, comparativamente aos demais nutrientes.

Quanto à serapilheira acumulada no

Pinus taeda aos 8 anos de idade na microbacia

Colônia (

Pinus) observou-se que a quantidade acumulada foi 2 vezes superior ao encontrado para

a Mata Atlântica na microbacia Mortandade. A deposição de acículas para o período de um ano

Pinus taeda aos 8 anos foi de 9,5 t ha

-1

, apresentando-se dentro do intervalo encontrado para

outros plantios de

P. taeda. Contudo, o resultado foi 2 vezes superior ao verificado para um

plantio de 7 anos (REISSMANN; WISNIEWSKI, 2000), o que pode ser justificado pela

influência de diversos fatores (JORGENSEN, 1980).

100

4 anos 8 anos 13 anos

Biomassa

Porcenta

(

)

Acícula

Galho

Casca

Lenho

100

4 anos 8 anos 13 anos

Nitrogênio

Porcenta

(

)

100

4 anos 8 anos 13 anos

Fósforo

Porcenta

(

)

100

4 anos 8 anos 13 anos

Potássio

Porcenta

(

)

100

4 anos 8 anos 13 anos

Cálcio

Porcenta

(

)

100

4 anos 8 anos 13 anos

Magnésio

Porcenta

(

)

Figura 12 – Distribuição relativa de biomassa aérea estocada e dos nutrientes N, P, K, Ca e Mg nos diferentes

compartimentos das árvores de P. taeda (4 e 8 anos) e E. grandis (13 anos), na microbacia Colônia (Pinus)

Tabela 15 – Dinâmica da matéria seca, dos nutrientes acumulados na serapilheira e da liberação dos nutrientes

(kg ha

-1

) para o período de 2005 a 2006 na Mata Atlântica da microbacia Mortandade e no Pinus taeda

de 8 anos da microbacia Colônia (Pinus)

Matéria seca N P K Ca Mg

Mata Atlântica

Serapilheira (ano 1) 12100 222,3 8,3 18,3 169,5 21,5

Serapilheira (ano 2) 12400 261,9 7,4 23,1 142,8 26,9

Folhedo (1-2) 7300 140,4 5,0 31,7 84,1 17,5

Liberado

7000 100,8 5,9 26,9 110,8 12,1

Pinus taeda (8 anos)

Serapilheira (ano 1) 19000 194,1 7,4 9,6 65,4 17,9

Serapilheira (ano 2) 27300 221,9 7,7 15,9 106,8 27,2

Folhedo (1-2) 9500 72,8 3,5 11,0 44,2 7,9

Liberado

1200 45 3,2 4,7 2,8 -1,4

Observa-se que N e Ca foram os nutrientes mais acumulados na serapilheira tanto na

Mata Atlântica como no Pinus taeda de 8 anos. A quantidade dos nutrientes N, P, K, Ca e Mg

liberados durante um ano no

Pinus taeda foram muito inferiores aos valores verificados na Mata

Atlântica, principalmente para N e Ca. Com base no estoque de nutrientes da serapilheira do

Pinus taeda de 8 anos foram liberados somente 21% de N e 3% de Ca, sendo que na Mata

Atlântica foram liberados, respectivamente 41% e 70%. No

Pinus taeda ligeiramente observou-se

uma imobilização de Mg na serapilheira.

Já a quantidade de matéria seca na serapilheira do

Pinus taeda no segundo ano

aumentou 44% ao passo que na Mata Atlântica o acúmulo foi de apenas 2%. De acordo com

Reissmann e Wisniewski (2000), grandes quantidades de serapilheira foram observadas sobre o

solo em diversos estudos realizados em plantios de

Pinus taeda, formando horizontes muito

espessos, devido à dificuldade de decomposição do material o que pode ser explicada pelo alto

teor de argila encontrado no solo da microbacia Colônia (

Pinus) (SÁNCHEZ, 1981, FELLER;

BEARE, 1997). Conseqüentemente, grandes quantidades de nutrientes estão armazenadas na

serapilheira, podendo desencadear futuros problemas nutricionais e afetar o crescimento do

Pinus

taeda. Portanto, o baixo retorno dos nutrientes ao solo no plantio de Pinus taeda de 8 anos

precisará ser considerado nas práticas do manejo.

4.3 Acúmulo de biomassa e incorporação dos nutrientes para Pinus taeda

Com relação à biomassa aérea observou-se que a maior quantidade de matéria seca

acumulada foi no lenho, em seguida para acículas, galhos e casca. Entre as duas idades de 4 e 8

anos, o acúmulo na copa (acícula + galho) foi semelhante, em média 9 t ha

-1

. Contudo, o acúmulo

de massa seca no tronco (casca + lenho) foi 3,5 vezes superior aos 8 anos de idade (Figura 13).

456789

Idade (anos)

Massa seca (kg ha

-1

)

Acícula

Galho

Casca

Lenho

Figura 13 – Dinâmica do acúmulo de biomassa aérea nos diversos compartimentos de Pinus taeda nas idades de 4

para 5 anos e 8 para 9 anos na microbacia Colônia (Pinus)

A proporção de matéria seca acumulada na copa (acícula + galho) representou 60% da

massa seca aérea aos 4 anos, enquanto que aos 8 anos essa proporção diminuiu para 30%. Isso se

explica porque nessa fase o acúmulo de massa seca no tronco (casca + lenho) ocorre em maior

proporção, sendo que a formação da copa já está em fase de relativa estabilidade. A incorporação

dos nutrientes N, P, K, Ca e Mg na biomassa são apresentados na Figura 14.

Observa-se entre as idades de 4 e 8 anos, que o acúmulo de massa seca aérea foi 2 vezes

superior aos 8 anos, porém a incorporação de N para

Pinus taeda foi de 127 kg ha

-1

e 108 kg ha

-1

respectivamente. O mesmo pode ser observado para os nutrientes P e Ca que apresentaram um

acúmulo reduzido na biomassa, respectivamente de 13 e 38 kg ha

-1

para 12 e 41 kg ha

-1

. Contudo,

K e Mg apresentaram uma incorporação gradativa com o acúmulo de massa seca aérea entre as

idades de 4 e 8 anos, respectivamente de 38 e 6 kg ha

-1

para 41 e 10 kg ha

-1

120

160

200

456789

Idade (anos)

P, K, Ca e Mg acumulado (kg ha

-1

)

100

200

300

400

500

600

N acumulado (kg ha

-1

)

Figura 14 – Dinâmica da incorporação dos nutrientes N, P, K, Ca e Mg na biomassa aérea de Pinus taeda nas idades

de 4 para 5 anos e 8 para 9 anos na microbacia Colônia (Pinus)

A demanda de nutrientes durante 12 meses de crescimento (8 aos 9 anos) para o

Pinus

taeda de N foi suprido 40% pela liberação dos nutrientes da serapilheira, sendo para P, K, Ca e

Mg, respectivamente 23, 15, 4 e 2%. Em média, os nutrientes liberados pela serapilheira

atenderam somente 17% da demanda nutricional das árvores (Tabela 16), certamente uma das

hipóteses pode ser em virtude da retenção de nutrientes na serapilheira.

Tabela 16 – Quantidades de nutrientes imobilizados (casca + galho + lenho), liberados sobre o solo e absorvidos

pelas árvores de Pinus taeda, em 12 meses de crescimento (8 aos 9 anos) na microbacia

Colônia (Pinus)

Imobilizado na árvore Liberado da serapilheira Absorvido pela árvore

Nutriente

kg ha

-1

ano

-1

N 42 45 114,8

P 10 3,2 13,5

K 19 4,7 30,0

Ca 15 2,8 59,2

Mg 5 0,3 14,6

As informações sobre o decréscimo no acúmulo de N, P e Ca provavelmente justificam-

se pela retenção dos nutrientes em grandes quantidades na serapilheira. Embora poucos estudos

sobre adubação tenham sido desenvolvidos até o momento para o

Pinus foram obtidas respostas

positivas, principalmente para a adubação fosfatada, bem como para a aplicação de K e Mg

(BALLONI; JACOB; SIMÕES, 1978; MUNIZ et al. apud

CARVALHO et al., 1983;SILVA

et al., 2003; VOGEL, 2003; VOGEL et al., 2005). Já adubações com aplicação de N mostraram-

se prejudiciais ao crescimento das árvores (HAAG, 1983; VOGEL et al., 2005), principalmente

em solos com alto teor de matéria orgânica (MUNIZ et al. apud CARVALHO et al., 1983).

Portanto, o entendimento da demanda nutricional para

Pinus mostra-se novamente de

grande valia para que as práticas de manejo possam ser adequadas, principalmente sobre os

períodos de maior exigência nutricional e sobre as quantidades de nutrientes absorvidas pelas

árvores nas suas diversas fases de desenvolvimento. O que sugere que a médio e longo prazos

seja necessária a adubação em virtude da alta retenção de nutrientes na serapilheira, agravando os

problemas nutricionais em solos de baixa fertilidade.

4.4 Balanço geoquímico nas microbacias Colônia (Pinus) e Mortandade (Mata Atlântica)

A Tabela 17 apresenta o balanço geoquímico para o período de um ano hídrico (agosto

de 2005 a julho de 2006) para as microbacias Colônia (

Pinus) e Mortandade (Mata Atlântica). De

acordo com os eventos de chuva durante o período, a entrada de N ocorrida no dia 05 de outubro

de 2005 representou aproximadamente 20% da entrada total de N.

Tabela 17 – Balanço geoquímico dos nutrientes (kg ha

-1

ano

-1

) nas microbacias Colônia (Pinus) e

mortandade (Mata Atlântica) para um ano hídrico (agosto de 2005 a julho de 2006)

Microbacia Mortandade Microbacia Colônia

N P K Ca Mg N P K Ca Mg

ENTRADA

Precipitação 10,7 0,40 3,7 3,3 1,0 10,7 0,40 3,7 3,3 1,0

SAÍDA

Deflúvio 2,7 0,1 3,7 4,9 2,5 1,3 0,05 2,1 4,5 2,0

BALANÇO 8,0 0,30 0,0 -1,6 -1,5 9,4 0,35 1,6 -1,2 -1,0

De forma geral, a entrada de N foi semelhante aos valores encontrados por diversos

estudos em microbacias no Brasil (ARCOVA et al., 1993; VITAL et al., 1999; CÂMARA et al.,

2000; RANZINI; LIMA, 2002). Contudo, o N foi 3 vezes superior aos valores encontrados por

Oliveira (1989) e Oki (2002). Os valores verificados para os nutrientes P, K e Mg são

semelhantes às entradas observadas em diferentes regiões do Brasil. Já o Ca foi 5 vezes inferior

ao encontrado por Oki (2002) de 19,2 kg ha

-1

. No entanto, Laclau et al. (2003) observaram, por

exemplo, que as deposições secas (gases e aerossóis) são subestimadas com a utilização do

coletor de precipitação utilizado no presente trabalho, comparado às deposições secas verificadas

nas copas das árvores.

Na microbacia Mortandade (Mata Atlântica) a saída dos nutrientes N, P, K, Ca e Mg

pelo deflúvio durante um ano hídrico (agosto de 2005 a julho de 2006) foram bem inferiores aos

valores encontrados por Arcova et al. (1993) também para uma microbacia coberta por Mata

Atlântica. Já a saída dos nutrientes pelo deflúvio na microbacia Colônia (

Pinus) foi semelhante ao

verificado por diversos estudos em outras microbacias (OLIVEIRA, 1989; VITAL et al., 1999;

CÂMARA et al., 2000; RANZINI; LIMA, 2002; OKI (2002).

Com base no balanço geoquímico das microbacias Colônia (

Pinus) e Mortandade (Mata

Atlâtnica) para um ano hídrico (agosto de 2005 a julho de 2006) observou-se um fluxo positivo

para os nutrientes N, P e K e negativo para Ca e Mg, apresentando um balanço semelhante entre

as duas microbacias. Já Arcova et al. (1993) verificaram que o balanço de nutrientes para uma

microbacia coberta com Mata Atlântica apresentou-se negativo para todos os nutrientes. Oliveira

(1989) e Oki (2002) verificaram para plantios com

Pinus um balanço positivo para todos os

nutrientes. Contudo, Ranzini e Lima (2002) observaram um balanço negativo para K, Ca e Mg.

Vale ressaltar, no entanto, que o funcionamento da microbacia é muito complexo. O

balanço geoquímico apresentou apenas uma tendência geral do fluxo dos nutrientes, uma vez que

foi verificado através do fluxo biogeoquímico que uma parte de um plantio da microbacia

Colônia (

Pinus), apresentou uma maior demanda de nutrientes pelas árvores em relação ao que

foi disponibilizado pela decomposição da serapilheira.

5 CONCLUSÕES

Embora as microbacias Colônia (

Pinus) e Mortandade (Mata Atlântica) possuam

diferentes áreas de drenagem, os resultados permitem as seguintes conclusões:

Na microbacia Colônia (Pinus) a evapotranspiração foi maior comparado à

microbacia Mortandade (Mata Atlântica). Contudo, considerando-se a precisão da

estimativa da evapotranspiração, o consumo de água pelo

Pinus taeda foi

relativamente mínimo comparado à Mata Atlântica que se apresenta em fase de

sucessão secundária. Conseqüentemente, o consumo de água verificado entre as

duas microbacias foi semelhante.

As duas microbacias apresentaram diferentes tipos de solo, principalmente entre as

frações finas de silte e argila, embora observadas essas diferenças entre os solos, as

duas microbacias são passivas de comparação.

A decomposição da serapilheira e a liberação dos nutrientes foi maior na Mata

Atlântica comparado ao plantio de

Pinus taeda de 8 anos. Esse fato é influenciado

principalmente pela natural resistência à decomposição das acículas, onde grandes

quantidades de nutrientes ficam retidas no material.

O balanço geoquímico dos nutrientes entre as duas microbacias foi semelhante para

N, P, K, Ca e Mg.

Portanto, as microbacias Colônia (

Pinus) e Mortandade (Mata Atlântica) foram

semelhantes com relação à dinâmica hidrológica, ao consumo de água, às propriedades químicas

do solo e principalmente no balanço geoquímico dos nutrientes. Assim, essas verificações

permitem comparações entre as duas microbacias, apoiando a hipótese de que futuras diferenças

na hidrologia e na biogeoquímica poderão ser atribuídas ao manejo florestal. Do ponto de vista

das práticas de manejo, é importante salientar que a compreensão dos processos internos dos

nutrientes, em relação à sua liberação, modificação e transformação deverão ser mais estudados a

fim de se entender o funcionamento das microbacias.

REFERÊNCIAS

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APÊNDICES

APÊNDICE A – Equipe de trabalho na avaliação da biomassa de Pinus e Eucalyptus, na microbacia Colônia em

julho de 2005, Klabin, Telêmaco Borba-PR. Da esquerda para a direita (foto 1): Walmir, Sr.

Joaquim, Donisete, Serginho, Dorival, Odirlei e Alceu. Da esquerda para a direita (foto 2):

Serginho, Odirlei, Berbiano, Nelson, Donisete, Sr. Dorival e Alceu

(continua)

(conclusão)

ANEXOS

ANEXO A – Mapa de localização das parcelas de inventário e amostragens de solo e biomassa aérea na microbacia

Colônia (Pinus)

ANEXO B – Mapa de localização das parcelas do inventário florístico, florestal e amostragem de solo da

microbacia Mortandade (Mata Atlântica)

ANEXO C – Relação das espécies identificadas nas 3 áreas do levantamento florístico na microbacia

Mortandade (Mata Atlântica)

(continua)

Parcela 1 Família/Espécie Nome vulgar

APOCYNACEAE

1 Rauvolfi sellowii Casco de anta

EUPHORBIACEAE

2 Croton floribundus Capixingui

3 Croton floribundus Capixingui

4 Alchornea glandulosa Tapia

FABACEAE

5 Machaerium nyetitans Rabo de bugio

6 Machaerium nyetitans Rabo de bugio

LAURACEAE

7 Nectandra megarotomica Canela

8 Nectandra megarotomica Canela

9 Nectandra megarotomica Canela

10 Nectandra megarotomica Canela

11 Nectandra megarotomica Canela

12 Aspidosperma polyneuron Peroba rosa

MELIACEAE

13 Guarea macrophylla Canudo de pito

14 Trichilia sp. Guatambú

15 Trichilia sp. Louro

16 Trichilia sp. Louro

17 Trichilia sp. Louro

18 Trichilia sp. Louro

19 Trichilia sp. Louro

MYRSINACEAE

20 Rapanea sp. Pororoca

MYRTACEAE

21 Myrcia rostrata Cambuí

MONIMIACEAE

22 Mollinedia triflona Fruta de veado

23 Mollinedia triflona Fruta de veado

24 Mollinedia triflona Fruta de veado

25 Mollinedia triflona Fruta de veado

26 Mollinedia triflona Fruta de veado

MORACEAE

27 Sorocea bonplandii Caxi

28 Sorocea bonplandii Caxi

29 Sorocea bonplandii Caxi

30 Sorocea bonplandii Caxi

31 Sorocea bonplandii Caxi

32 Sorocea bonplandii Caxi

33 Sorocea bonplandii Caxi

34 Sorocea bonplandii Caxi

SOLANACEAE

35 Cestrum sp. Café de bugre

(continuação)

Parcela 1 Família/Espécie Nome vulgar

RUBIACEAE

36 Coutanea contracta Leiteiro

37 Coutanea contracta Leiteiro

Parcela 2 Família/Espécie Nome vulgar

FABACEAE

1 Inga vera Ingá banana

2 Parapiptadenia rigida Gorocaia

3 Parapiptadenia rigida Gorocaia

LAURACEAE

4 Nectandra megarotomica Canela

5 Nectandra megarotomica Canela

6 Nectandra megarotomica Canela

7 Nectandra megarotomica Canela

8 Não identificada Canela 1

9 Não identificada Canela 1

10 Aspidosperma polyneuron Peroba rosa

LOGANACEAE

11 Strychnos sp. Leiteiro duro

MELIACEAE

12 Trichilia sp. Louro

13 Trichilia sp. Louro

14 Trichilia sp. Louro

15 Trichilia sp. Louro

16 Cedrela fissilis Cedro

17 Trichilia sp. Guatambú

18 Trichilia elegans Pururuca

19 Trichilia elegans Pururuca

20 Trichilia catigua Sem nome

21 Trichilia sp. Guatambú

22 Trichilia sp. Guatambú

23 Trichilia sp. Guatambú

24 Trichilia sp. Guatambú

25 Trichilia sp. Guatambú

26 Trichilia sp. Guatambú

27 Trichilia sp. Guatambú

28 Não identificado Guatambú branco

29 Não identificado Guatambú branco

MONIMIACEAE

Mollinedia triflona Fruta de veado

31 Mollinedia triflona Fruta de veado

32 Mollinedia triflona Fruta de veado

33 Mollinedia triflona Fruta de veado

34 Mollinedia triflona Fruta de veado

35 Mollinedia triflona Fruta de veado

MORACEAE

36 Sorocea bonplandii Caxi

ROSACEAE

37 Prunus mytifolia Pessegueiro bravo

38 Prunus mytifolia Pessegueiro bravo

(conclusão)

Parcela 2 Família/Espécie Nome vulgar

39 Prunus mytifolia Pessegueiro bravo

40 Prunus mytifolia Pessegueiro bravo

41 Prunus mytifolia Pessegueiro bravo

SAPINDACEAE

42 Cupania vernalis Miguel pintado

Parcela 3 Família/Espécie Nome vulgar

AQUIFOLIACEAE

1 Ilex sp. Erva mate

ARALIACEAE

2 Didymopanax morototoni Mandioqueiro

ASTERACEAE

3 Não identificada Vassourão

LAURACEAE

4 Aspidosperma polyneuron Peroba rosa

MYRSINACEAE

5 Rapanea sp. Pororoca

MYRTACEAE

6 Myrcia rostrata Cambuí

7 Myrcia rostrata Cambuí

8 Myrcia rostrata Cambuí

9 Myrcia rostrata Cambuí

10 Myrcia rostrata Cambuí

11 Não identificada Imbira de sapo

ANEXO D – Distribuição diamétrica das árvores selecionadas de (a) P. taeda de 4 anos, (b) P. taeda de 8 anos e

(a)

3,5-5,7 5,8-7,3 7,4-8,6 8,7-9,7 9,8-10,8 10,9-11,7 11,8-12,6 12,7-13,4 13,5-14,1 14,2-15,0

Classes de DAP (cm)

Porcentagem (%)

(b)

6,0-11,6 11,7-15,3 15,4-18,2 18,3-20,8 20,9-23,0 23,1-25,1 25,2-27,0 27,1-28,8 28,9-30,5 30,6-32,1

Classes de DAP (cm)

Porcentagem (%)

(c)

15,3-18,2 18,3-20,8 20,9-23,1 23,2-25,2 25,3-27,1 27,2-28,9 29,0-30,6 30,7-32,2 32,3-33,8 33,9-35,3

Classes de DAP (cm)

Porcentagem (%)

ANEXO E – Modelos de biomassa e nutrientes nos diferentes compartimentos para P. taeda e E. grandis

(continua)

Espécie Compartimento Elemento R

RMSE

P.taeda (4 anos)

Acícula

07160,0 DBiomassa =

0,94 4,16

00119,0 DN =

0,94 0,0012

00007749,0 DP =

0,95 5x10

-6

00032687,0 DK =

0,98 3x10

-5

00027848,0 DCa =

0,95 1x10

-4

HDMg

00019604,0=

0,93 2x10

-6

00005397,0 DS =

0,90 1x10

-5

Galho

05819,0 DBiomassa =

0,95 0,22

00035247,0 DN =

0,96 3x10

-6

00002742,0 DP =

0,97 1x10

-8

00009848,0 DK =

0,96 1x10

-6

HDCa

00035791,0=

0,90 3x10

-6

00002451,0 DMg =

0,98 3x10

-9

HS 00036167,0

0,84 1x10

-7

Casca

DBiomassa 20317,0

0,95 4,53

DN 00093656,0

0,96 2x10

-4

DP 00006495,0

0,97 2x10

-6

HK 00044085,0

0,96 1x10

-5

DCa 00049849,0

0,90 3x10

-6

HMg 00006139,0

0,98 4x10

-7

DS 00006344,0

0,84 3x10

-6

Lenho

HDBiomassa

048857,0=

0,98 2,46

HDN

00165,0=

0,97 5x10

-5

HDP

00051919,0=

0,98 3x10

-6

HDK

00061093,0=

0,98 1x10

-5

HDCa

00032366,0=

0,95 4x10

-6

HDMg

00000374,0=

0,92 1x10

-6

HDS

00014936,0=

0,71 1x10

-5

P.taeda

(8 anos)

Acícula

HDBiomassa

00256,0=

0,97 21,7

HDN

00003297,0=

0,96 0,0063

00002857,0 DP =

0,96 2x10

-5

HDK

00001129,0=

0,97 5x10

-4

HDCa

00000546,0=

0,89 5x10

-4

HDMg

00000225,0=

0,93 5x10

-5

HDS

00000175,0=

0,85 1x10

-4

Galho

HDBiomassa

00205,0=

0,90 18,4

HDN

00000662,0=

0,88 3x10

-4

DP 00024250,0

0,96 1x10

-7

HDK

00000188,0=

0,88 1x10

-5

00003760,0 DCa =

0,93 1x10

-6

HDMg

000000772,0=

0,92 5x10

-7

DS 00025526,0

0,81 1x10

-6

(conclusão)

Espécie Compartimento Elemento R

RMSE

Casca

HDBiomassa

13072,0=

0,96 18,4

DN 00194,0

0,97 2x10

-4

HDHP

00000653,0000009972,0 −=

0,92 3x10

-6

DK 00035099,0

0,91 4x10

-5

DCa 00016592,0

0,91 6x10

-5

DMg 00010211,0

0,95 5x10

-6

HS 0000990,0

0,81 1x10

-5

Lenho

HDBiomassa

000998,0=

0,99 101,8

00038285,0 DN =

0,98 7x10

-4

HDP

00000467,0=

0,96 1x10

-4

HDK

00000721,0=

0,97 2x10

-4

HDCa

00000591,0=

0,95 2x10

-4

HDMg

00000183,0=

0,95 2x10

-5

0000320,0 DS =

0,94 4x10

-5

E.grandis (13 anos)

Folha

HDBiomassa

00071667,0=

0,93 37,7

HDN

00001092,0=

0,94 0,007

HDP

2310000006867,0=

0,86 1x10

-4

HDK

00000388,0=

0,85 0,002

HDCa

00000347,0=

0,80 0,003

HDMg

00000112,0=

0,89 1x10

-4

HDS

710000006628,0=

0,93 3x10

-5

Galho

HDBiomassa

00115,0=

0,95 65,2

HDN

00000372,0=

0,94 0,001

DP 00021624,0

0,91 2x10

-5

DK 00145,0

0,91 0,002

HDCa

00031714,0=

0,75 0,05

DMg 00056525,0

0,93 3x10

-4

00001728,0 DS =

0,93 2x10

-5

Casca

HDBiomassa

00115,0=

0,86 207,7

HDN

00000443,0=

0,84 0,003

HDP

00007541,0=

0,60 2x10

-5

HDK

00000500,0=

0,72 0,001

HDCa

00001699,0=

0,90 0,03

HDMg

00000191,0=

0,86 4x10

-5

HDS

4020000006073,0=

0,91 2x10

-5

HDBiomassa

01482,0=

0,96 7938,9

HDN

00002570,0=

0,95 0,03

HDP

00000237,0=

0,78 0,002

HDK

00000587,0=

0,84 0,006

HDCa

00000407,0=

0,86 0,003

HDMg

00000138,0=

0,78 0,001

HDS

00000133,0=

0,96 1x10

-4

Nota:

= diâmetro à altura do peito (DAP) cm;

= altura (m); Biomassa expressa em g e nutrientes em mg

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