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.