Respiração do solo na Amazônia Central: variabilidade e relação com a umidade e tensão da água do solo em dois transectos topográficos
na época chuvosa
Alessandro C. AraújoJuliana Souza
Remko Van DiepenAlbertus Dolman
Maarten WaterlooBart Kruijt
Antonio O.ManziAntonio D. Nobre
II Congresso de Estudantes e Bolsistas do Experimento LBA11 a 13 de julho, Manaus - Amazonas – Brasil
Contexto
Aumento da concentração de CO2 na atmosfera
Aumento considerável no número de pontos de medidas das trocas líquidas de CO2.
Medidas não intrusivas ( covariância de vórtices turbulentos )
Entender como se comportará a biosfera em uma atmosfera enriquecida de CO2
Concentração atmosférica de CO2 de 1000 a 2000 anos.Dos dados de perfil de gelo, e das medidas da atmosfera nas últimas décadas. Projeções da concentração de CO2 para o período de 200 a 2100 baseados em seis cenários
Apresentação do IPCC
Concentração de CO2 atmosférico: Passado, Presente e Futuro
Velocidade dos processos no ciclo de carbono
Fonte: IPCC
Atmospheric CO2
O que é fluxo de CO2 do solo?
• Processos biológicos - Respiração
• Processos físicos - Difusão Fang & Moncrieff, 1999
microbiota raízes
mesofaunamacrofauna
D- deserto, T- tundra, B- floresta boreal, G- campos temperados, A- agricultura, W- floresta mediterrânea, S- savana tropical , F- floresta temperada, M- floresta tropical úmida Raich & Schlesinger, 1992
Fluxo de CO2 do solo em diferentes ecossistemas
Justificativa
- Covariância de vórtices turbulentos – Problemas em noites calmas
- Fluxo de CO2 do solo – maior fonte de CO2 dos ecossistemas terrestres
84% de CO2 emitido pela floresta (Meir et al., 1996)
- Fluxo de CO2 do solo = f(topografia) (Souza, 2004 & Chambers, 2003)
- Grande variação das medidas de fluxos de CO2 do solo
Objetivos
- Obter um valor de fluxo de CO2 do solo representativo para a área de estudo.
- Acessar a variabilidade espacial do fluxo de CO2 do solo em função do gradiente topográfico.
- Buscar parâmetros preditores do fluxo de CO2 do solo e utilizar estes parâmetros para modelar o fluxo de CO2 do solo.
- Verificar se o padrão da variação do fluxo de CO2 do solo encontrado em um transecto ocorre nos demais transectos.
- Utilizar os dados de fluxo de CO2 do solo para melhorar as estimativas de troca líquida de carbono.
Localização das torres instrumentadas
K34
C14
11 kmBase camp
ZF2 road
Material e Métodos
Material e Métodos
Janeiro – Março de 2005 (Época chuvosa)
Período de estudo
Clima Temperatura - 26,9 ºC / 31,8 ºC Precipitação - 2.431 mm (95 / 304 mm) Umidade - 75% / 92% (Araújo et al., 2002; Malhi et al., 1998)
Solos Platô - LATOSSOLOS Vertente - ARGISSOLO Baixio - ESPODOSSOLO (Chauvel & Boulet, 1987; EMBRAPA, 1999)
Vegetação Floresta Ombrófila Densa (Veloso et al., 1991)
Características da área de estudo
Localização dos transectos estudados
Medidas de Fluxo de CO2 e variáveis micrometeorológicas
Desenho experimental
NW-SE
6 pontos X 4 repetições
N-S
5 pontos X 4 repetições
Ribeiro et al., 1999
• Solos argilosos bem drenados (Latossolo) pobre em nutrientes
• dossel 35-40 m, muitas árvores emergentes (>45 m).
• é a floresta com maior biomassa
• muitas palmeiras acaules no sub-bosque
• solos argilosos nas partes mais altas e areno-argilosos nas mais baixas.
• dossel 25-35 m.
• poucas árvores emergentes
• representa uma zona de transição.
• Solos de areia branca (areias quartzosas).
• dossel 15-25 m, poucas árvores de grande porte.
• menor biomassa e diversidade
• alta densidade de epífitas.
• alta penetração de luz
• sub-bosque denso de arvoretas e arbustos
• solo arenoso, encharcado com as chuvas, com acúmulo de sedimentos
• dossel de 20-35 m, com poucas emergentes
• muitas palmeiras arbóreas
• muitas raízes superficiais
• sub-bosque denso, palmeiras acaule
• varia muito com a dinâmica do encharcamento
Fluxo de CO2 , Temperatura e umidade do solo
Câmara
Sensor de temperaturaSensor de umidade
Analisador de CO2
Datalogger
Vacuômetros Tensiômetros
Tensão de água do solo
Resultados
- Variação das medidas de CO2 ao longos dos transectos
- Comparação entre as medidas de CO2 classificadas quanto sua posição na topografia
- Relações entre fluxo de CO2 e umidade e temperatura do solo
- Variação das medidas de tensão de água do solo ao longos dos transectos
- Relação entre o fluxo de CO2 tensão de água do solo
Transecto Norte – Sul (Época chuvosa)
Fluxo de CO2 do solo e desvio padrão ao longo do transecto Norte - Sul
Slope Valley
Transecto Noroeste – Sudeste (Época chuvosa)
Fluxo de CO2 do solo e desvio padrão ao longo do transecto Noroeste - Sudeste
Posição topográfica
Transecto
Média
N-S NW-SE
Platô 4,6 A 5,4 A 5,1 A
Vertente 4,4 A 5,5 A 5,2 A
Baixio 4,0 A 4.7 B 4,4 B
Média 4,2 5,1 4,7
Médias seguidas de mesma letra não diferem estatisticamente entre linhas pelo teste Tukey (p<0,05).
Comparação das médias do fluxo de CO2 do solo entre as diferentes posições topográficas
0 200 400 600 800
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
2.8
3
3.2
3.4
3.6
3.8
4
4.2
4.4
4.6
4.8
5
5.2
5.4
5.6
5.8
6
6.2
North-South D istance (m )
Nor
thw
est-
Sou
thw
est D
ista
nce
(m)
Espacialização do fluxo de CO2 do solo
com base em um modelo que considera o
conteúdo de argila (textura) do solo.
Todos os dados
y = 0.3274x - 4.1299
R2 = 0.0352
0
2
4
6
8
10
12
14
16
23 25 27 29 31
Temperatura do solo (oC )
Flu
xo d
e C
O2 d
o s
olo
(µm
ol m
-2 s
-1)
y = -0.028x + 5.7759
R2 = 0.1006
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 20 40 60 80 100 120Umidade volumétrica do solo (%)
Flu
xo d
e C
O2 d
o s
olo
(µm
ol m
-2 s
-1)
Fluxo de CO2
X
Temperatura do solo
Fluxo de CO2
X
Umidade do solo
y = -0.0313x + 6.2126
R2 = 0.0992
0
2
4
6
8
10
12
0 20 40 60 80 100
Umidade volumetrica do solo
Flux
o de
CO
2 do
sol
o
Transecto NW-SE
y = -0.023x + 5.0842
R2 = 0.1358
0
2
4
6
8
10
0 20 40 60 80 100
Umidade volumétrica do solo
Flux
o de
CO
2 do
sol
o
Transecto N-S
Fluxo de CO2 X umidade volumétrica
Transecto NW-SE
Transecto N-S
0
20
40
60
80
100
120
0 200 400 600 800 1000
Distância a partir da torre K34 (m)
Te
ns
ão
de
ág
ua
do
so
lo (
cm
)
0
10
20
30
40
50
60
70
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Distância a partir da torre K34 (m)
Te
ns
ão
de
ág
ua
no
so
lo (
cm
)
Tensão de água do solo ao longo dos transectos
2
3
4
5
6
7
0 10 20 30Tensão de água no solo (cm)
Flu
xo d
e C
O2 d
o s
olo
(µm
ol m
-2 S
-1)
2
3
4
5
6
7
0 10 20 30 40Tensão de água do solo (cm)
Flu
xo d
e C
O2 d
o s
olo
(µm
ol m
-2 S
-
1)
Fluxo de CO2 X Tensão de água do solo
Transecto NW-SE
Transecto N-S
y = -0.0022x3 + 0.0871x2 - 0.8907x + 6.9327
R2 = 0.5721
y = -0.0005x3 + 0.0229x2 - 0.3484x + 5.985
R2 = 0.1957
Conclusões- Existe grande variação nas medidas de fluxo de solo em ambos os transectos;
- A média das medidas do fluxo de CO2 do solo foi de 4,7 µmol CO2 m-2 s-1;
- O fluxo de CO2 no solo do baixio foi menor que no solo do platô e vertente
- Relações inversas foram observadas entre fluxo de CO2 e umidade do solo;
- Relações diretas foram observadas entre fluxo de CO2 e temperatura do solo;
- Foram observadas relações entre o fluxo de CO2 e tensão de água do solo, mas o sinal foi influenciado pela textura do solo;
Considerações
- Os dados apresentados corroboram com os dados obtidos por Souza (2004), e por isso parece haver um padrão no fluxo de CO2 do solo em função do gradiente topográfico em diferentes transectos;
- Nova campanha de medidas será realizada no período seco deste ano para complementar a informação;
- Análises mais detalhadas serão realizadas para a tensão de água do solo por poder representar um bom preditor do fluxo;
- Desta forma, é possível alcançar um valor razoável para representar a área de estudo, e portanto, contribuir para melhoria das estimativas das trocas líquidas de carbono obtidas pelo sistema de covariância de vórtices turbulentos.