PESQUISA NO DESNVOLVIMENTO FLORESTAL DO RS

ECOLOGIA E DINÂMICA DAS PLANTAÇÕES FLORESTAIS

Prof. Dr. nat. techn. Mauro V. Schumacher

Ecologia e Nutrição Florestal

Departamento de Ciências Florestais/CCR/UFSM

schumacher@pesquisador.cnpq.br

FÓRUM FLORESTAL ESTADUAL

UNIVERSIDADE EMPRESA

Ensino

Pesquisa

Extensão

Produção

Qualidade

Tecnologia

Sustentabilidade

INTEGRAÇÃO UNIVERSIDADES E EMPRESAS

Objetivos dos Institutos de Pesquisa

Pesquisa & Tecnologia

Qualidade

Utilização

Produtividade

Economia

Ambiente Sociedade

Sustentabilidade

AS UNIVERSIDADES E OS INSTITUTOS DE PESQUISA

Fundação de Pesquisas Florestais do Paraná – FUPEF – (1971)

Campus da Universidade Federal do Paraná, Curitiba, PR

Instituto de Pesquisas e Estudos Florestais – IPEF – (1968)

Campus da ESALQ da Universidade de São Paulo, Piracicaba, SP

Sociedade de Investigações Florestais – SIF – (1974) Campus da

Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, MG

Centro de Pesquisas Florestais – CEPEF – (1986) Campus da

Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS

Centro de Estudos em Recursos Naturais Renováveis – CERNE –

(2001) Campus da Universidade Federal de Lavras, Lavras, MG

O SETOR FLORESTAL BRASILEIRO

• Representa 4,0% do PIB Nacional

• Segundo segmento industrial exportador do País

• 2,5 milhões de empregos diretos e indiretos

• Receita anual de USD 16,1 bilhões

• Recolhe anualmente USD 3,4 bilhões de impostos

Genética, Solos

Água, Nutrientes,

Luz, Temperatura

ECOLOGIA DA PRODUÇÃO EM FLORESTAS

Adaptado de STAPE (2006)

Acima do solo Fotossíntese

Alocação

Respiração

Abaixo do solo

Litter

CO2

Carbono fixado

CO2

CO2

0

20

40

60

80

100

120

140

Ca

rbo

no

(M

g h

a-1)

Floresta Tropical

Floresta Boreal

Floresta Temperada

Savanas Tropicais

Pradaria de Zona

Temperada

Terras Agrícolas

QUANTIDADE DE CARBONO EXISTENTE ACIMA DO SOLO

EM DETERMINADOS TIPOS DE VEGETAÇÃO

Fonte: Adaptado de IPCC (2000)

Ganho no crescimento de florestas em decorrência

de práticas silviculturais (Melhoramento genético)

Radiação Solar em Função de:

Índice de Área Foliar (Nível de Fechamento do Dossel)

Sands (2002)

0,0

1000,0

2000,0

3000,0

4000,0

5000,0

6000,0

7000,0

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Massa S

eca d

o T

ron

co

(K

g/h

a)

IAF

Tratamentos

IAF Massa Seca do Tronco

Relação entre IAF e Massa Seca de Tronco de

eucalipto em diferentes intensidades de matocompetição

Fonte: Schumacher et al. (2007)

Rainfall (mm yr-1

)

800 1000 1200 1400 1600 1800

MA

I (M

g h

a-1

yr-1

)

5

10

15

20

25

30

35

35

46

11

10

1413

1

7

8 9

2

12

MAI = - 7.1 + 0.022 Rainfall

r2 = 0.80, P < 0.0001

Fonte: Stape (2006)

Fert = + 3% (ns)

Agua = + 29% **

Fert/Agua = + 38% **

Adequada fertilização

Alta influência das chuvas no IMA

Rede Experimental BEPP

Brasil Eucalyptus Produtividade Potential

Fonte: Stape (2006)

0 50 100 150 200 250 300

Prod

utiv

idad

e

(m3/ha/ano)

Potencial

Atingível

Real

Fatores Definidores:

Genótipo, Temperatura,

CO2, Radiação

Fatores Redutores:

Ervas, Pragas,

Doenças, Fogo

Fatores Limitantes

Água, Nutrientes,

Solo

Medidas de Proteção

Medidas de Produção

Real

Atingível

Potencial

Atingindo a Produtividade Potencial...

X X

X

DINÂMICA DOS NUTRIENTES NAS FLORESTAS

Crescimento/

Produtividade f }

• Material de origem (tipo de rocha)

• Tipo de solo (ver mapeamento)

• Profundidade do solo,

• Características físicas,

• Água disponível,

• Nutrientes totais e disponíveis

• Matéria orgânica/CTC

• Radição solar

0

10

20

30

40

50

60

0.0 0.2 0.3 0.5 0.6

Densidade de raízes finas

g dm-3

Prof.

(cm)

Densidade de raízes finas em floresta de Eucalyptus urophylla

Fonte: Witschoreck et al. 2000

Entradas de nutrientes via precipitação

Elemento kg ha-1 ano-1

Fonte K Ca Mg Na SO4

-2 NO3- Cl-

9,4 7,8 1,1 6,8 -/- -/- -/- 1

17,1 23,3 2,9 15,8 133,8 275,2 23,3 2

0,9-9,4 2,3-17,1 1,1-19,4 -/- -/- -/- -/- 3

-/- -/- 3,0 -/- -/- -/- -/- 4

2,0-8,0 2,0-12 1,0-5,0 -/- -/- -/- -/- 5

1 = Castro (1980) região de Viçosa onde não existem indústrias; 2 = SIF (1986) no Vale do Aço; 3 = Charley (1981) na Austrália. 4 = NUTRICALC (2001) 5 = Fölster & Khanna (2001)

Na europa a entrada média de nitrogênio é de 20 kg ha-1 ano-1 Nas regiões tropicais a entrada é de 10 a 14 kg ha-1 ano-1

Período Macronutrientes (kg ha-1)

N P K Ca Mg S

Abr/04 - Mar/05 10,88 0,94 1,33 21,85 2,65 1,31

Abr/05 - Mar/06 14,64 1,27 1,61 18,70 3,03 1,19

Média anual 12,76 1,10 1,47 20,28 2,84 1,25

Total 25,52 2,20 2,95 40,55 5,68 2,50

Transferência de macronutrientes através da serapilheira

em um povoamento de P. taeda. Abr/2004 a Mar/2006.

Fonte: Schumacher et al (2007)

0%10%

20%30%40%50%

60%70%80%

90%100%

2 anos 4 anos 6 anos 8 anos

Idade do povoamento

Raiz Casca Madeira G.morto G. verde Folha

DISTRIBUIÇÃO DA BIOMASSA EM FUNÇÃO DA

IDADE DO PLANTIO DE EUCALIPTO

Schumacher et al. 2003

Componente Biomassa (Mg ha-1) N P K Ca Mg

M 173,20 228,6 15,5 91,8 107,4 20,8

59,73 233,3 26,7 214,0 535,9 68,6

M + C 187,14 266,2 28,0 155,4 472,0 51,1

45,79 121,3 8,1 81,6 53,6 20,4

M + C + G 200,98 297,2 31,2 187,1 531,8 64,3

31,95 164,7 11,1 118,9 111,5 25,1

Total 232,93 461,9 42,3 306,0 643,3 89,4

Intensidade de colheita de biomassa e exportação de nutrientes (kg ha-1)

em um plantio de Eucalipto aos 8 anos de idade.

Schumacher et al (2003) Exportado Permanece

Remoção de nutrientes do solo por

espécies florestais e culturas agrícolas

* Valores referentes a uma colheita

Kg ha-1

ano-1

Espécie

Idade

(anos) N P K Ca Mg

Eucalyptus saligna 10 21,9 5,8 19,1 95,4 8,1

Eucalyptus grandis 2,5 110,3 11,2 94,9 50,0 13,1

Eucalyptus grandis 10 42,0 1,6 15,6 76,7 5,1

Fumo virginia * 78,5 13,5 90,00 61,5 24,7

Cenoura * 267,0 42,0 835,0 199,0 32,0

Milho * 127,0 26,0 37,5 1,0 11,0

Cana-de-açucar * 208,0 22,0 200,0 153,0 67,0

Trigo * 80,0 8,0 12,0 1,0 4,0

Eucalipto (Sindifumo) 8 33,2 3,5 19,4 59,0

0

100

200

300

400

500

600

0 2 4 6 8

Idade (anos)

CU

B m

od

ific

ad

oClone 4

Clone 6

N

Efeito da Idade Sobre a Eficiência de Uso de Nutrientes

Fonte: Barros (2006)

MANEJO DOS RESÍDUOS EM PLANTIOS DE EUCALIPTO

© Schumacher (2006)

Impactos da colheita da copa

das árvores (resíduos)

Remoção da copa

Aumento da

temperatura

Aumento da taxa

de decomposição

Perda de M.O.

e nutrientes

Alteração

da produtividade Sedimentação e

alteração da água

Aumento da p.p

sobre o solo

Compactação

do solo

Perturbação da

camada orgânica

Aumenta a

erosão

Continuam as

perdas

Menor infiltração

e maior escoamento

superficial

Adaptado de LIMA, 1996

Fonte: Schumacher et al (2007)

AVALIAÇÃO DA DECOMPOSIÇÃO DE FOLHAS

“LITTERBAGS”

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

dez/06

jan/0

7

fev/

07

mar

/07

abr/0

7

mai

/07

jun/0

7

jul/0

7

ago/0

7

set/0

7

out/07

nov/07

dez/07

Massa r

em

an

escen

te (

%)

Matéria seca de eucalipto aos 8,5 anos influenciada pela

adubação e galhada

100

80

60

40

20

0

MS

(t

ha

-1)

Sem galhada

Com galhada

0 100 200

Doses de NPK (kg ha-1)

Fonte: Barros (2006)

Perda total de cátions pela colheita, queima, e lixiviação (barras vermelhas) e deposição via precipitação (barras verdes) em uma plantação de Eucalyptus

deglupta. Fonte: Fölster & Khanna (2001)

“A BACIA HIDROGRÁFICA CONSIDERADA COMO UM ECOSSISTEMA”

Fonte : Adaptado de Duvigneaud (1974)

Fonte: Comitê do Rio Ibicuí (2007)

Processos naturais e antropogênicos de entrada, armazenamento,

fluxos internos e saídas de nutrientes na microbacia.

Pi = entrada pela chuva;

Di = deposição de particulados;

Gi = deposição de gases

Ai = adubação

Bi = exportação pela biomassa

Wi

Ri e Mi = perdas pelo escorrimento

superficial e por sedimentos

Wi = intemperismo

PiDiGi

Ai

Bi

Ri Mi

Fonte: Adaptado de Moldan & Cerny, 1994

ÁREAS COM UNIDADES DE PESQUISA NO SUL DO BRASIL

• Densidade do povoamento (IAF);

• Espécie: Material genético,

• Características edafo-climáticas,

• % de ocupação da B.H

• Radiação solar

USO DE ÁGUA f =}

Água Disponível no Solo sob Eucalipto e sob Floresta nativa

(Mata Atlântica), na região costeira do Espírito Santo

“ As medições realizadas e as estimativas a partir de modelos hidrológicos

demonstram que as plantações de eucalipto se comparam à floresta nativa

(Mata Atlântica) quanto à Evapotranspiração anual e ao uso de água do

solo” (Almeida e Soares, 2003)

Tratamento

Infiltração

(mm/h)

Piso florestal intacto 59,9

Piso removido mecanicamente 49,3

Piso queimado anualmente 40,1

Pastagem degradada 24,1

INFILTRAÇÃO MÉDIA EM PARCELAS CONTENDO

DIFERENTES CONDIÇÕES DE PISO FLORESTAL

Fonte: AREND (1942)

Velocidade de infiltração básica

-5

15

35

55

75

95

0 2 4 6 8

Número de passadas

VIB

(cm

h-1

)

T = 0 dia

T = 441 dias

y

y = 89,24 - 81,91*** x1/2

+ 18,32*** x ; R2 = 0,981

= 89,25 - 83,55*** x1/2

+ 18,86*** x ; R2 = 0,996

Velocidade de infiltração básica de água influenciada pelo tráfego

e carga de um forwarder

Fonte - Silva (2005)

Valores de precipitação e deflúvio em milímetros, medidos na

microbacia com eucalipto e pastagem.

Fonte: CÂMARA et al. (2006)

Qual é a influência que existe entre a entrada, oferta e as perdas

de nutrientes em um plantio de eucalipto ?

Perdas

Oferta

Entrada

80 cm

30 cm

80 cm

© Calil (2006)

Relação da interceptação e precipitação

em floresta de Pinus taeda

Interceptação da Água da Chuva

0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

250,0

300,0

350,0

400,0

450,0

ago/06 set/06 out/06 nov/06 dez/06 jan/07 fev/07 mar/07

mês/ano

Pre

cip

ita

çã

o (

mm

)

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

45,0

50,0

Inte

rce

pta

çã

o (

%)

Precipitação (mm) Interceptação (%)

Fonte: Schumacher et al. (2007)

Avaliação do escorrimento da água pelo tronco (mm)

Adições de nutrientes através da água da chuva (925,64 mm),

na região de São Francisco de Assis.

P K S Ca Mg

kg ha-1 (Jan-maio 2007)

2,82 7,64 9,75 5,45 0,94

Fonte: Schumacher et al. (2007)

QUANTIDADES DE NUTRIENTES NA ÁGUA DA CHUVA

NO CAMPO E NA FLORESTA DE PINUS TAEDA

QUANTIDADES DE NUTRIENTES NA ÁGUA DA CHUVA

NO CAMPO E NA FLORESTA DE PINUS TAEDA

CONTEÚDOS DE POTÁSSIO NA ÁGUA DA CHUVA

0,00

500,00

1000,00

1500,00

2000,00

2500,00

3000,00

08/06 09/06 10/06 11/06 12/06 01/07 02/07 03/07

mês / ano

g / h

a

Floresta Campo

Fonte: Schumacher et al. (2007)

Valores médios mensais do nitrato (mg L-1) no deflúvio das microbacias com

pastagem (MP) e com plantio de eucalipto (ME) e valores de precipitação (P) mm.

Fonte: CÂMARA et al. (2006)

Amostra de Sedimentos de rios

LIisímetros usados na coleta de água do solo

© Schumacher (2006)

© Schumacher (2006)

PROFUNDIDADES:

10 cm

20 cm

30 cm

50 cm

80 cm

MEDIÇÃO DA UMIDADE

DO SOLO (VOL.%)

Amostragem:

A cada 10 min. com média

a cada hora.

Qual a luminosidade do sistema agrossilvipastoril com eucalipto ?

10,0 m

Qual a quantidade de serapilheira e nutrientes depositados ?

Sempre limpo

Sempre sujo

MUITO OBRIGADO