Produção e decomposição de serapilheira em um povoamento de Eucalyptus urophylla x Eucalyptus globulus maidenii

Litter production and decomposition in Eucalyptus urophylla x Eucalyptus globulus maidenii stand

Produção e decomposição de serapilheira em um povoamento de Eucalyptus urophylla x Eucalyptus globulus maidenii

Litter production and decomposition in Eucalyptus urophylla x Eucalyptus globulus maidenii stand

Mauro Valdir Schumacher^I; Robson Schaff Corrêa^II,*; Márcio Viera^III; Elias Frank de Araújo^IV

^IUniversidade Federal de Santa Maria – Santa Maria, Rio Grande do Sul, Brasil

^IIUniversidade Federal de Goiás – Jataí, Goiás, Brasil

^IIIUniversidade Federal de Santa Maria – Silveira Martins, Rio Grande do Sul, Brasil

^IVCelulose Riograndense – Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brasil

RESUMO

A produção continuada de madeira em plantios comerciais exige conhecimento do processo de ciclagem de nutrientes, que envolve, entre outros aspectos, a produção e a decomposição de serapilheira. Assim, neste estudo, objetivou-se verificar a influência das variáveis climáticas na produção de serapilheira e de seus componentes, além de avaliar a taxa de decomposição de serapilheira em um povoamento de Eucalyptus urophylla x E. globulus maidenii. Para a execução do estudo, foram instaladas 4 parcelas de 20 m x 20 m, em cada uma foram instalados 4 coletores para as frações folhas, galhos finos e miscelânea da serapilheira e 3 subparcelas para a coleta da fração galhos grossos. O tecido vegetal coletado foi utilizado para o cálculo da deposição e da correlação existente entre variáveis climáticas e deposição. As variáveis climáticas utilizadas, com base mensal, foram temperatura média, temperatura máxima média, temperatura mínima média, precipitação pluviométrica, umidade relativa média, velocidade média do vento, evapotranspiração e radiação solar média, ambas fornecidas por uma estação experimental. Já, para a avaliação da decomposição da serapilheira foram coletadas aleatoriamente 4 amostras quadradas de 0,25 m de lado em cada parcela, utilizadas para a determinação do coeficiente de decomposição (K), meia vida (t_0,5) e tempo de decomposição de 95% da serapilheira (t_0,95). A produção mensal de serapilheira foi fracamente correlacionada com variáveis climáticas e apresentou média anual de 7,4 Mg ha^-1, sendo composta predominantemente pela fração folhas (60%). A decomposição de serapilheira foi considerada lenta.

Palavras-chave: Silvicultura, manta, ciclagem, clima, variáveis climáticas.

ABSTRACT

The sustainable wood production in commercial plantations requires knowledge of the nutrient cycling process, which also involves the production and decomposition of litter. This study verified the influence of climatic variables on litter production and t evaluated the rate of leaf litter decomposition in a stand of Eucalyptus urophylla x E. globulus maidenii. There were installed 4 plots of 20 m x 20 m, in each plot four litter traps to collect leaves were placed, thin branches and miscellaneous, beside this, each plot received 3 areas for coarse branches collection. The litter collected was used to calculate the deposition and the correlation between climate variables and deposition. The climatic variables used, on a monthly basis, were average temperature, average maximum temperature, average minimum temperature, rainfall, relative humidity, average wind speed, average solar radiation and average evapotranspiration, both supplied by an experimental station. For evaluation of the litter decomposition rate, four square samples of 0.25 m side in each plot were randomly collected and used for determining the decay coefficient (K), half life (t_0,5 ) and decomposition time of 95% of litter (t_0,95 ). The monthly litter production was weakly correlated with climatic variables and the annual production was 7.4 Mg ha^-1, with leaves as the major fraction (60%). The litter decomposition rate was considered slow.

Key words: Silviculture, litter layer, cycling, climate, climatic variables.

1 INTRODUÇÃO

Os povoamentos florestais, além de seu papel econômico, apresentam benefícios ambientais muito importantes, como a diminuição da pressão sobre as florestas naturais, contribuindo para a manutenção destas. Porém, para uma produção sustentável há a necessidade de se realizar estudos que avaliem o manejo de solo e adubação, ciclagem de nutrientes e outros fatores que influenciam no desenvolvimento da espécie cultivada.

Dentre esses fatores, a ciclagem de nutrientes via produção e decomposição da serapilheira, sendo este o mais importante processo de transferência de nutrientes para o solo, possibilita o desenvolvimento de florestas em solos com baixa fertilidade natural (VIERA; SCHUMACHER, 2010a, 2010b). A velocidade com que esses nutrientes presentes no solo vão ser reciclados vai influenciar diretamente na produtividade primária de um povoamento florestal (SOUTO, 2006).

Uma etapa importante no estudo da ciclagem de nutrientes é a quantificação da deposição da serapilheira (folhas, galhos finos, galhos grossos e miscelânea) e a velocidade de sua decomposição. Esse tipo de estudo possibilita uma avaliação mais abrangente das implicações nutricionais da exploração florestal no potencial produtivo (ANDRADE et al., 2006; GUO et al., 2006; LACLAU et al., 2010), reduzindo o déficit de nutrientes no solo (SCHUMACHER et al., 2008), possibilitando a produção de sucessivas rotações (VIERA; SCHUMACHER, 2010b) e fornecendo subsídios para o silvicultor na escolha das práticas silviculturais mais adequadas.

A deposição de serapilheira é maior no período de maior atividade fisiológica dos indivíduos, fazendo com que seja intensificada a troca da folhagem e liberação do material senescente (CUNHA et al., 2005; SCHUMACHER et al., 2003). Muito embora se verifique a presença de sazonalidade na deposição de serapilheira, tendo como principais argumentos a influência da precipitação e da temperatura, nem sempre existe correlação significativa entre a produção de serapilheira e variáveis climáticas.

Assim, pela importância do entendimento do processo de ciclagem de nutrientes e deposição de serapilheira em povoamentos florestais, objetivou-se, por meio deste estudo, quantificar a produção de serapilheira, verificar a correlação entre produção de serapilheira e variáveis ambientais e mensurar a decomposição da serapilheira em um povoamento de Eucalyptus urophylla x E. globulus maidenii.

2 MATERIAL E MÉTODOS

A área experimental consistia de povoamento comercial resultante da hibridação de Eucalyptus urophylla x Eucalyptus globulus maidenii, plantado no espaçamento de 3,5 m x 2,5 m, localizado no Horto Florestal Terra Dura, município de Eldorado do Sul, RS, às coordenadas 30°10'31"S e 51°36'17"O e a uma altitude de 168 m.n.m. Na instalação do experimento, o povoamento estava com média de altura total de 17,0 m e média de diâmetro à altura do peito (DAP) de 21,6 cm.

Na área experimental, o clima é classificado como Subtemperado Úmido (MALUF, 2000), com temperatura média anual entre 18 e 20 ºC e precipitação média anual entre 1.250 e 1.450 mm para o período de 1961 a 1990 (INSTITUTO NACIONAL DE METEOROLOGIA - INMET, 2010). O solo é um Argissolo Vermelho Distrófico típico (STRECK et al., 2008) que, na implantação do povoamento, foi subsolado na linha, com subsolador de 3 hastes até uma profundidade média de 40 cm, e fertilizado, com 300 kg ha^-1 de fosfato reativo e 100 g planta^-1 de NPK 06:30:06. Além dessa adubação de plantio, foram realizadas duas adubações de cobertura, uma aos 90 dias, com adição de 150 g planta^-1 de NPK 15:05:30, e outra com um ano de idade, idêntica à primeira adubação de cobertura. Na Tabela 1, constam os resultados dos atributos químicos desse solo na instalação do experimento, que não recebeu nenhuma fertilização, além das anteriormente mencionadas, analisado conforme Tedesco et al. (1995).

Para a montagem do experimento, foram instaladas 4 parcelas (blocos) de 20 m x 20 m no povoamento e em cada uma foram distribuídos, sistematicamente, 4 coletores de 1 m² de área, com base revestida de malha de nylon de 1 mm e suspensos por estacas de madeira a uma altura de 50 cm do solo. Esses coletores foram utilizados para coletas das frações folhas, galhos finos (Ø ≤ 1 cm) e miscelânea (frutos, flores e casca) da serapilheira, e foram alocados em quatro posições distintas: na linha de plantio, entre duas árvores; na entrelinha de plantio, entre duas árvores; na diagonal, entre 4 árvores; e próximo ao tronco de uma das árvores. A fração galhos grossos (Ø > 1 cm) foi coletada diretamente sobre o solo em três subparcelas de 2 m x 3 m, instaladas em cada parcela, e localizadas próximas a árvores de diâmetro à altura do peito (DAP) médio. A fração galhos grossos foi limpa com o auxílio de pincel para a retirada do solo aderido.

As amostras retiradas dos coletores e subparcelas foram unidas para a obtenção do valor médio depositado em cada parcela, perfazendo, assim, quatro repetições. Todas as coletas foram realizadas quinzenalmente, mas, posteriormente, unidas para formação de amostras mensais, os quais foram os doze tratamentos aplicados. O período de coleta iniciou em janeiro de 2007, quando o povoamento estava com 5,6 anos, e terminou em dezembro de 2008, quando o povoamento estava com 7,5 anos.

Na avaliação da decomposição da serapilheira, foi amostrado o material vegetal acumulado sobre o solo, manta, em cada mudança de estação do ano, com o auxílio de uma moldura de metal quadrada de 0,25 m de lado. Em cada parcela, foram coletadas aleatoriamente 4 amostras e, em laboratório, essas amostras sofreram um processo de limpeza com o auxílio de um pincel de nylon, visando à retirada de partículas de solo e outros resíduos aderidos a serapilheira acumulada.

Todas as amostras foram enviadas ao Laboratório de Ecologia Florestal do Departamento de Ciências Florestais da Universidade Federal de Santa Maria, onde foram secas à 70 °C até atingirem massa seca constante para posterior pesagem em balança digital de precisão de 0,01 g.

O cálculo do coeficiente de decomposição (K) foi realizado segundo Olson (1963), o qual considera a relação entre a serapilheira produzida anualmente (L), retida nos coletores, e a quantidade média de serapilheira acumulada sobre o solo (Xss), manta, por meio da equação: K = L/Xss. O modelo assume que a velocidade de decomposição da serapilheira diminui exponencialmente com o tempo, sendo que, para o desaparecimento de 50% da serapilheira acumulada, ou seja, a sua meia-vida ou vida média, o cálculo pode ser realizado por meio da expressão: t_0,5 = ln 2/K, e o tempo de desaparecimento de 95% da serapilheira, pode ser calculado por t_0,95 = 3 / K.

Utilizaram-se dados meteorológicos observados para o mesmo período de coleta de serapilheira e disponibilizados pela Estação Experimental Agronômica do Departamento de Plantas Forrageiras e Agrometeorologia da UFRGS, em Eldorado do Sul, RS. As variáveis climáticas utilizadas foram elaboradas com base mensal e consistiram da média da temperatura diária do ar (T), média da temperatura máxima diária do ar (T_max) e média da temperatura mínima diária do ar (T_min), ambas em °C; acúmulo da precipitação pluviométrica (P), em mm; média da umidade relativa diária do ar (UR), em %; média da velocidade diária do vento (V), em m s^-1; média da evapotranspiração diária (ETP), em mm e média da radiação solar diária (RS), em cal cm^-2 dia^-1.

A avaliação da produção de cada fração formadora da serapilheira entre os meses de coleta (tratamentos) foi realizada, considerando-se um delineamento estatístico blocos ao acaso, onde após análise de variância foram feitas comparações múltiplas de médias, utilizando o teste de Scott-Knott. Já, para a avaliação da fração formadora da serapilheira, dentro de um mesmo mês de coleta, a análise foi modificada, onde os tratamentos passaram a ser as frações formadoras da serapilheira, mas continuou-se com o delineamento estatístico, blocos ao acaso, no entanto após análise de variância as comparações múltiplas de médias foram feitas utilizando o teste de Tukey. Na avaliação da correlação da produção da serapilheira com as variáveis climáticas, foi utilizado o método de Pearson.

3 RESULTADOS E DISCUSSÃO

3.1 Produção de serapilheira

A deposição de serapilheira e de suas diferentes frações formadoras apresentou variação ao longo dos meses (Tabela 2) e dentro de um mesmo mês a deposição foi diferente para cada fração (Tabela 3). A fração folhas apresentou a maior deposição em todos os meses (Tabela 4), variando desde 35% até 89%, com uma média de 60%.

As folhas normalmente constituem a maior proporção da biomassa de serapilheira que caem ao solo, cerca de 70%; esse percentual aumenta com a idade, até que em certo estágio de desenvolvimento ocorre uma diminuição, em razão do aumento na queda de galhos e casca (REIS; BARROS, 1990), mesmo assim permanece entre 60 a 80% do total depositado para diferentes formações florestais (ANDRADE et al., 2000; BACKES et al., 2005; BRAY; GHORAN, 1964; FERNANDES et al., 2007; FERREIRA et al., 2007; PEREIRA et al., 2008; PIRES et al., 2006; TOLEDO; PEREIRA, 2004; VIERA; SCHUMACHER, 2010a).

As demais frações não diferiram estatisticamente entre si em 8 meses (67% do tempo). Dessa forma, a contribuição das frações em ordem decrescente foi: folhas > galhos finos > galho grosso > miscelânea para a queda de serapilheira. Zaia e Gama-Rodrigues (2004) estudaram povoamentos com Eucalyptus grandis, E. camaldulensis e E. pellita, aos seis anos de idade na região norte fluminense, e constataram a deposição de 66,4% para a fração folhas; 24,3% para galhos e 9,3% para miscelânea, valores próximos aos encontrados neste estudo.

A quantidade de serapilheira produzida no presente estudo (7,4 Mg ha^-1 ano^-1) está na faixa de valores encontrados por outros autores para diferentes espécies do gênero Eucalyptus (BALIEIRO et al., 2004; SOUZA; DAVIDE, 2001; ZAIA; GAMA-RODRIGUES, 2004).

A queda das frações galhos finos, miscelânea e galhos grossos é irregular durante o ano, já na fração folhas ocorrem dois períodos distintos com maior produção, um próximo ao final da primavera e início do verão (meados de novembro) e outro no outono (maio). Cunha et al. (2005), em estudo com E. grandis aos 8 anos de idade, e Schumacher et al. (1994), em estudo com E. camaldulensis e E. torrelliana, aos 7 e 10 anos de idade, respectivamente, também encontraram queda estacional durante o ano. Essas variações são decorrentes de aspectos fenológicos das plantas ou motivadas por fatores de ordem climática ou biológica (SOUZA; DAVIDE, 2001), assim em um mesmo ecossistema florestal podem ocorrer, de ano para ano, variações no total de material depositado e/ou na intensidade de participação das frações.

3.2 Correlação entre variáveis climáticas e produção da serapilheira

Nos períodos de maior deposição, existe distinção entre as tendências das curvas de deposição e do fator climático considerado (Figura 1), assim, a maioria das correlações entre variáveis climáticas e produção da serapilheira não foram significativas e, quando as correlações foram significativas, apresentaram-se fracas (Tabela 5).

Além da correlação positiva e significativa entre vento e deposição de serapilheira e de suas frações, em decorrência de sua ação de remoção de partes senescentes, eventos climáticos esporádicos com elevada velocidade do vento poderiam estar relacionados a deposição de frações de serapilheira. A ocorrência de ventos fortes não foi percebida durante a coleta da serapilheira e também não pode ser detectado pelas variáveis climáticas, pelo fato de os equipamentos registrarem somente valores médios. A ETP e a RS correlacionaram-se com a produção de miscelânea, provavelmente, pela interação entre calor e período reprodutivo.

A principal fração formadora da serapilheira (folhas) não apresentou correlação significativa com variáveis climáticas, ao contrário de Barlow et al. (2007), em plantação de E. urophylla aos 4 e 5 anos de idade, que encontraram correlação positiva significativa entre a produção de folhas e a precipitação mensal. Vogel et al. (2007), em Floresta Estacional Decidual, não encontraram correlação significativa da fração folhas com temperatura média e precipitação mensal. Já, em outro estudo realizado em Floresta Estacional Decidual (BRUN et al., 2001), a fração folhas apresentou correlação significativa em floresta secundária e madura com umidade relativa e velocidade do vento. Além dos estudos já citados, existem diversos outros como os de Arato et al. (2003) e Valenti et al. (2008) que estudam a correlação entre componentes da serapilheira e variáveis climáticas. Estudos desse gênero não são conclusivos quanto à correlação entre produção de serapilheira e variáveis climáticas.

3.3 Decomposição de serapilheira

O acúmulo médio de serapilheira sobre o solo foi de 14 Mg ha^-1, apresentando coeficiente de decomposição (K) de 0,54 e a sua meia vida (t_0,5) de aproximadamente 1 ano e 4 meses e t_0,95 foi de 5 anos e 7 meses (Tabela 6).

Vale salientar que maiores valores de K representam maior velocidade de decomposição de serapilheira e, consequentemente, aumenta a ciclagem de nutrientes no ecossistema. Segundo Pires et al. (2006), não é frequente valores de K menores que 1 em florestas tropicais, já, para plantações de eucalipto, Zaia e Gama-Rodrigues (2004) encontraram valores K entre 0,51 e 1,0 e atribuíram essa diferença à concentração de lignina nos tecidos. Além disso, Berg (2000) salienta que o clima controla o processo de decomposição em escala regional, enquanto a composição química domina o processo em escala local.

4 CONCLUSÕES

A serapilheira de povoamento de Eucalyptus urophylla x Eucalyptus globulus maidenii entre seis e sete anos de idade é composta predominantemente pela fração folhas (60%), apresentando baixa influência das variáveis climáticas na quantidade de serapilheira produzida no período estudado. A taxa de decomposição (K = 0,54) é considerada baixa quando comparada ao verificado para formações florestais tropicais.

5 REFERÊNCIAS

Recebido: 26 de abril de 2011; aceito: 25 de abril de 2013.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  30 Set 2013
• Data do Fascículo
  Set 2013

Histórico

• Recebido
  26 Abr 2011
• Aceito
  25 Abr 2013