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Variabilidade Observada da Umidade do Solo Em Floresta Tropical Úmida e Cerrado

Rogério D. Bruno, DCA/IAG/USP Humberto R. da Rocha, DCA/IAG/USP Scott D. Miller, UCI rogerio@model.iag.usp.br humberto@model.iag.usp.br sdmiller@uci.eduHelber C. de Freitas, DCA/IAG/USP Robinson I.N. Juárez, DCA/IAG/USP Michael L. Goulden, UCI herlbercf@model.iag.usp.br robinson@model.iag.usp.br mgoulden@uci.edu

Osvaldo M.R. Cabral, CNPMA/Embrapa cpnma@cnpma.embrapa.br

1.Introdução

A condição de umidade no solo é fator preponderante no estabelecimento dos fluxos de calor sensível e latente para a atmosfera1,2,3,4,5,6. Trabalhos sobre a dinâmica da água no solo7,8,9,10,11,12 e fisiologia vegetal13 apontaram que a floresta tropical é capaz de extrair água além de 8 m de profundidade14 evitando estresses hídricos em épocas de severas secas e alterando os processos de evapotranspiração e de partição de energia para a atmosfera.

Desta forma, a umidade do solo é uma variável fundamental para o entendimento do ciclo hidrológico e para estudos de previsão climática.

2. Objetivos

•Calibração de sensores FDR (CS615 Campbell Sci) p/ amostras de latossolo amarelo argiloso e areia quartzosa;

•Discutir a variabilidade espaço-temporal da umidade do solo e estimar parâmetros característicos p/ solos sob Floresta Tropical Úmida e Cerrado sensu stricto;

•Comparar estimativas de evapotranspiração obtidas por balanço hídrico do solo e por médias de fluxo de calor latente (método de eddy correlation).

3. Sítios experimentais e instrumentação

• Floresta Tropical Úmida: FLONA Tapajós, km 83, Santarém/PA, com dois perfis profundos (10m): um sob floresta intacta e outro sob clareira, com 20 refletômetros (0,15; 0,3; 0,6; 1; 2; 3; 4; 6; 8; e 10 m de profundidade)

• Cerrado sensu stricto: ARIE Gleba Pé-de-Gigante, Santa Rita do Passa Quatro/SP, com um perfil de 2,5 m sob o Cerrado sensu stricto (0,1; 0,2; 0,5; 0,8; 1; 1,5; 2; e 2,5 m de profundidade)

• Amostras não deformadas coletas in situ a 0,1m e abaixo de 50cm foram calibradas por gravimetria automática e por FDR, simultaneamente.

6. Referências

1. Juárez. Tese IAG/USP, 2004. 8. Rocha et al. Biota Neotrop, 2003.

2. Foley et al. Front Ecol Env, 2003. 9. Lai & Katul. Adv Water Res, 2000.

3. Pielke et al. Glob Change Biol, 1998. 10. Jipp et al. Climat Change, 1998.

4. Sellers et al. Science, 1997. 11.Hodnett et al. Am Defor & Climate, 1996.

5. Delworth & Manabe. J of Climate, 1989. 12.Hodnett et al. J of Hydrology, 1995.

6. Shukla & Mintz. Science, 1982. 13. Caldwell et al. Oecologia, 1998.

7. Bruno. Dissert. IAG/USP, 2004. 14. Nepstad et al. Nature, 1994.

Vista aérea da clareira aberta na Floresta Tropical Úmida (no alto, à esquerda) e instalação do perfil sob a floresta tropical úmida (embaixo, à esquerda).

Vista aérea do Cerrado sensu stricto na estação úmida (no alto, à direita) e na estação seca (embaixo, à direita). Fotos: Humberto R. da Rocha.

4. Resultados e Discussão

Fig. 1 Curva de calibração para sensor CS615 (linha azul) e parâmetros de ajuste para latossolo amarelo argiloso (FNT) e para areia quartzosa (PDG). É considerável a subestimativa da umidade do solo quando se usa a curva fornecida pelo fabricante (linha vermelha).

5. Conclusões

• Calibrações feitas em amostras coletadas in situ e baseadas em função sigmoidal fornecem valores de umidade do solo mais exatos.

• O uso de perfis de FDR mostrou-se uma adequada ferramenta para estudos de hidrologia do solo, fornecendo boas estimativas para parâmetros característicos

do solo (PMP ,cc e CAD e porosidade), desde que devidamente instalados e com

calibrações para cada solo específico.

• O estudo dos processos evapotranspirativos da floresta tropical úmida, principalmente, demanda a utilização de perfis profundos (>8m) para representar seu sistema radicular por completo.

Fig. 3. Sob o Cerrado sensu stricto os processos de umedecimento e de secagem acontecem de forma marcante. O baixíssimo grau de retenção de umidade (entre 0,06 e 0,22 m3m-3) desse solo apresenta uma região de mínimos em torno de 1m de profundidade. Tratam-se de áreas com grande densidade radicular, características de solos sob florestas, e que resultam em camadas com estrutura muito macroporosa, podendo persistir por anos após o corte da vegetação (como também se pode observar em 0,6m de profundidade no perfil da floresta tropical e da clareira).

Fig. 2. A umidade do solo sob a floresta depleciona em todas as profundidades (sobretudo na estação seca/2003), como resposta principalmente à extração radicular. Por outro lado, o corte de árvores de grande porte na clareira facilita o influxo de água e/ou reduz as perdas hídricas, o que reflete em uma estratitificação da umidade abaixo dos 3m.

Estações secas severas (como a de 2002) podem induzir a floresta a reduzir drasticamente os estoques profundos de umidade do solo. Como a floresta tropical apresenta alto grau de interceptação pluviométrica (15 %) e consome em torno de 3,5 mm dia-1 de água só para a evapotranspiração, a reconstituição desses estoques dificilmente ocorrerá já na estação chuvosa seguinte. Essa “memória” dependerá sobretudo da variabilidade da distribuição das chuvas ocorrida na estação seca.Fig.4. A análise dos totais de

água armazenada no solo por camadas permite identificar regiões com grande atividade radicular. A depleção máxima integrada no perfil inteiro da floresta totalizou 917 ±18 mm de água, dos quais 70% foi distribuído nos primeiros 6m. Na clareira, 43% da retirada total de água (373 ±7 mm) foi registrada nos primeiros 2 m abaixo da superfície. Já no cerrado, a extração radicular nos 2,5 m de perfil somou 225 ±4 mm (valor muito próximo da retirada de água pela floresta nessa mesma camada: 228 ±5 mm)

Fig. 5. A diferença entre a capacidade de campo (cc) e os

mínimos absolutos de umidade do solo (PMP) forneceram uma

estimativa da capacidade de água disponível para a vegetação

(CAD). A grosso modo, integrando-se a CAD no primeiro metro

abaixo da floresta tem-se um total de 101 ±2 mm, enquanto que sob o cerrado há apenas 83 ±2 mm de água disponível para os processos evapotranspirativos.

Fig. 5. Balanço hídrico (S) do solo em dias sem chuva permitiram comparar a evapotranspiração diária (método de eddy correlation) com a retirada de

água. Na floresta, S10m variou entre 2,5

e 4,2 mm dia-1, enquanto que no cerrado,

S2,5m ficou entre 1,6 e 4,4 mm dia-1.