Revista de Pesquisa Aplicada à Engenharia, Vol. 1, No. 1, 2008 © Copyright 2008 PET-ENC. Todos os Direitos Reservados
EFEITO DE UMA COBERTURA MORTA SOBRE O INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO E O DESENVOLVIMENTO DE IPÊ-ROXO EM ÁREA MINERADA NO CERRADO Rodrigo Studart Corrêa1; Larri L. A. Silva1 & Gustavo Macedo de M. Baptista³
RESUMO: Aproximadamente 0,6% do território do Distrito Federal foram degradados pela mineração e projetos de revegetação têm priorizado a utilização de arbóreas. Água representa um fator limitante ao estabelecimento e desenvolvimento das plantas nesses locais. Nesse sentido, a aplicação de uma cobertura morta sobre a superfície das covas pode ser eficiente para aumentar a quantidade de água disponível para plantas. Este trabalho avaliou os efeitos da aplicação de uma cobertura em covas sobre o regime hídrico de um substrato minerado e de um solo e as conseqüências desse tratamento sobre o desenvolvimento de ipê-roxo. Os resultados indicam que a aplicação de cobertura morta reduziu o número de dias em que a umidade nas covas permaneceu abaixo do Ponto de Murcha Permanente. As covas cobertas com cavaco de madeira apresentaram 14% a mais de água disponível para as plantas na área minerada e 6% a mais na área de Cerrado. A maior disponibilidade de água resultou em incrementos 49% superiores em altura e duas vezes em diâmetro das plantas na área minerada. Na área de Cerrado, o efeito da cobertura morta sobre o incremento das plantas não foi significativo. Palavras-chave: mineração, revegetação, mulch, água no solo, Cerrado ABSTRACT: Approximately 0.6% of the Brazilian Federal District´s territory has been degraded by mining, and reclamation works have mostly employed native tree species. Water shortage is a serious limiting factor for the establishment of plants on such sites. Thus, mulching tree-holes may increase available water for plant use. This work has evaluated effects of mulching on water regime of tree-holes excavated in a mined area and in an Oxisol soil, and the consequences on plant development as well. Results showed that mulching reduced the number of days in which soil water content is kept bellow Permanent Wilting Point. Mulched holes presented 14% more available water in the mined area and 6% in the Oxisol soil. This resulted in increments 49% greater for plant height and twice as much for stem diameter in the mined area. Significant mulching effects on plants grown on Oxisol soil could not detected in this work. Keywords: mine, revegetation, mulch, soil water, Brazilian Savanna
1
1.
INTRODUÇÃO
O Cerrado é o segundo maior bioma brasileiro em extensão, com cerca de 207 milhões de hectares, ou 24% da área do território nacional. Ele abriga aproximadamente 10% da biodiversidade mundial (Mittermeier, 2005) e é reconhecido como a savana mais rica e, paradoxalmente, mais ameaçada do mundo (Myers et al., 2000; Silva e Bates, 2002). Agropecuária, exploração madeireira, urbanização, mineração e outras atividades humanas causaram a perda de 57% da cobertura vegetal nativa do bioma Cerrado (Machado et al., 2004). O Distrito Federal situa-se na porção central do Cerrado, onde é intenso o conflito entre medidas conservacionistas e atividades econômicas. Além dos danos causados pela agropecuária e urbanização, aproximadamente 0,6% do território distrital foram degradados pela exploração mineral nos últimos 45 anos, percentagem cinco vezes superior à média nacional (Corrêa et al., 2004). A destruição de ecossistemas pelo homem tem colocado diversas espécies sob o risco de extinção. Planos conservacionistas para pequenas populações silvestres recomendam a restauração de comunidades vegetais como forma de aumentar a capacidade de suporte do ambiente (Anand e Desrochers, 2004) Projetos de revegetação de áreas mineradas têm priorizado a utilização de espécies arbóreas, pela maior diversidade biológica e estrutural que proporcionam ao ambiente. O uso de espécies nativas do Cerrado na recuperação de área degradadas é uma prática relativamente recente - cerca de vinte anos - e tem sido motivo de muitos estudos relacionados à seleção de espécies aptas a revegetarem com sucesso esse tipo de ambiente (Melo et al., 2004). Modelos que procuram explicar a estrutura da vegetação do Cerrado sob condições naturais consideram que a água e os nutrientes do solo são recursos limitantes para as plantas. Nesse contexto, a água limita o desenvolvimento e a acumulação de biomassa aérea em plantas no Cerrado (Franco, 2005). Em áreas mineradas, os fatores que limitam o estabelecimento e desenvolvimento de plantas são mais intensos, pois os substratos expostos são adensados, estéreis, com baixos teores de matéria orgânica e nutrientes e a capacidade de armazenamento de água para as plantas é reduzida (Goedert e Corrêa, 2004). O clima na região do Cerrado, com uma estação seca pronunciada, agrava ainda mais as dificuldades impostas pelos substratos minerados ao estabelecimento de espécies lenhosas. Trabalhos de revegetação de áreas mineradas no Cerrado têm mostrado que a maioria de mortes de plantas lenhosas ocorre durante a estação seca (Corrêa e Mélo Filho, 2004; Mesquita e Corrêa, 2004; Silva, 2006). Nesse sentido, a aplicação de uma cobertura morta (mulching) sobre superfícies expostas é considerada medida eficiente para reduzir a evaporação de água do solo/substrato e, conseqüentemente, aumentar a quantidade de água disponível para as plantas (Bragagnolo e Mielniczuk, 1987). A avaliação hídrica de solos e substratos minerados pode auxiliar a identificação e mensuração das respostas dos vegetais à umidade e às mudanças dela causadas pela aplicação de uma cobertura morta sobre a superfície de covas (Prevedello et al., 2007). Dessa forma, os objetivos deste trabalho foram: 1) avaliar a relação entre a aplicação de cobertura morta (mulching) sobre a superfície de covas escavadas em área minerada e em solo de Cerrado e os respectivos regimes hídricos do substrato minerado e do solo dessas covas; 2) mensurar as conseqüências desse tratamento sobre o desenvolvimento de uma espécie arbórea de Cerrado.
2
2.
MATERIAL E MÉTODOS
O trabalho foi desenvolvido em uma jazida de argila explotada (coordenadas 15º 51’42” S e 48º 01’ 53” W), localizada na Região Administrativa de Taguatinga, Distrito Federal. O local se insere em uma região de clima Tropical de Altitude - Cwb, segundo a classificação de Köppen. O Clima Cwb é caracterizado, entre outros, por temperaturas inferiores a 18°C no mês mais frio e média superior a 22°C no mês mais quente. A precipitação anual varia de 1.200 a 1.600 mm, com 84% do volume sendo precipitado no verão. O deficit hídrico dos solos supera 790 mm em alguns anos (Lopes, 1984). Os dados de precipitação utilizados no trabalho foram obtidos na Estação Meteorológica da Universidade Católica de Brasília, a cerca de 1 km do local do experimento. O experimento foi implantado em uma caixa de empréstimo (2,5 m de profundidade), que apresentava Latossolo Vermelho (Embrapa, 1999) como solo original. O controle do experimento foi instalado ao lado da caixa de empréstimo, em local não minerado, coberto com um Cerrado descaracterizado, também sobre Latossolo Vermelho (Embrapa, 1999). Covas de 125 L (0,5x 0,5 x 0,5 m) foram manualmente escavadas na área minerada e no Cerrado, e o substrato de cada cova recebeu 30 L de composto + 60 g N.P.K. - 4:14:8 + 60 g calcário dolomítico (90% PRNT). Oito covas na área minerada e oito na área-controle de Cerrado foram fechadas contendo, no fundo de cada uma delas, um sensor de umidade do tipo bloco de gesso (Eijkelkamp 5201 Gypsum Blocks). Quinze dias após a adubação e o fechamento das covas, mudas de Tabebuia impetiginosa (Mart. ex DC.) Standl. (ipê-roxo), de aproximadamente 15 cm de altura, foram plantadas nas covas e tutoradas. Cerca de 50 L de cobertura vegetal morta (cavaco de madeira produzido pelo Departamento de Parques e Jardins- DPJ/NOVACAP) foi aplicado sobre a superfície de metade das covas com sensor, tanto na área minerada (4 covas), quanto na área de Cerrado (4 covas). A umidade do substrato das covas foi medida diariamente, a partir de 11/1/2005, por 290 dias consecutivos. As medições foram realizadas com um aparelho Eijkelkamp 5910-A Soil Moisture Meter, conectado aos fios de cada sensor de gesso. A representação dos resultados de umidade limitou-se aos 180 primeiros dias de leitura, para melhor visualização dos dados (Figuras 1 e 2). Amostras de solo e substrato das covas foram levadas ao laboratório para análise textural do substrato (49,9% ± 5,4 de argila, 17,6% ± 1,3 de silte e 32,5% ± 5,8 de areia) e do solo (41,9% ± 3,7 de argila, 26,6% ± 1,5 de silte e 31,5% ± 3,8 de areia) e para determinação do conteúdo de água em percentagem (massa de água/massa de T.F.S.E) às tensões de -10 kPa (capacidade de campo - CC) e -1.500 kPa (ponto de murcha permanente - PMP). A determinação dos conteúdos de água (Өm e Өv) do solo e substrato à CC e ao PMP é necessária para a calibração das leituras obtidas com o aparelho Eijkelkamp 5910-A Soil Moisture Meter. As áreas delimitadas pelas curvas de umidade dos substratos das covas (Figuras 1 e 2) foram calculadas por meio de processamento digital de imagens, com o uso do software ENVI 4.2. Esse procedimento visou à determinação do conteúdo total de água no substrato em cada tratamento durante o período avaliado. A altura (última folha) e o diâmetro do caule (nível do solo) das plantas que receberam sensores nas covas foram medidos na data do plantio (11/1/2005), ao final da primeira estação chuvosa (3 meses) e ao final da segunda estação chuvosa (18 meses). Os resultados de altura e diâmetro das plantas foram tabulados em planilhas Microsoft Office Excel 2003, para a representação e análise dos dados obtidos. Equações lineares de regressão (Ŷ = ai + biX) foram utilizadas para a comparação da eficiência dos tratamentos - presença e ausência de cobertura morta sobre as covas -, conforme Barbarick e Ippolito (2000). As significâncias do 3
coeficiente angular (bi) e de determinação (R2) dos modelos lineares foram avaliadas por meio do Teste t, conforme descrito em Snedecor e Cochran (1989). 3.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
O efeito da cobertura morta sobre a umidade dos substratos das covas limitou-se aos três primeiros meses de estiagem no Distrito Federal (11/4/2005 - 56º dia de medição e 14/7/2005 - 146º dia de medição (Figuras 1 e 2). Entre o primeiro dia de medição (11/1/2005) e o final das chuvas freqüentes (2/4/2005), o substrato de todas as covas manteve-se saturado por água, independentemente do tratamento: presença e ausência de cobertura morta sobre as covas. Da mesma forma, de meados de julho até o 232º dia de medição (28/10/2005), o substrato de todas as covas continha teores de água aquém das necessidades das plantas. As primeiras chuvas de outubro foram suficientes para elevar o conteúdo de água em todas as covas para cerca de 90% (volume de água/volume T.F.S.E.). A partir do 235º dia de leitura, todos os tratamentos repetiram os resultados obtidos entre o 1º e 56º dias de avaliação (umidade ≥ 90%). Dessa forma, o efeito da cobertura morta sobre a umidade nas covas limitou-se ao período de secamento do solo, que ocorre durante a estação seca no Cerrado (Lopes, 1984). As chuvas no local do experimento foram freqüentes até 2/4/2005, quando 17,3 mm foram precipitados. Vinte dias de seca se sucederam e a apenas os substratos das covas na área de Cerrado que não receberam cobertura morta perderam umidade até atingir o PMP (Figura 2). Entre 22 e 30/4/2005, a soma das precipitações diárias atingiu 57,8 mm e a umidade nas covas tratadas com cobertura morta variou menos (secamento e umidecimento) do que naquelas não cobertas com esse material (Figuras 1 e 2). A cobertura morta aplicada à superfície foi eficiente para preservar mais umidade nas covas. Porém, as precipitações menos intensas do fim da estação chuvosa (entre o 88º e 99º dias de avaliação) infiltraram com mais dificuldade nas covas na área de Cerrado cobertas com cavaco do que nas não cobertas (Figura 2). A determinação dos conteúdos de água (Өv) do substrato minerado e do solo à capacidade de campo - CC e ao ponto de murcha permanente - PMP mostrou que o Intervalo Hídrico Ótimo - IHO (água disponível para as plantas) situou-se entre 27 e 52% de umidade no substrato minerado (Figura 1) e entre 18 e 44% no solo sob Cerrado (Figura 2). De todo o período avaliado neste trabalho (290 dias), o conteúdo de água nas covas permaneceu menos de sessenta dias dentro do IHO (Figuras 1 e 2). O IHO refere-se à faixa de tensão de armazenamento de água no solo/substrato em que não ocorrem restrições à aeração (macroporosidade ≥ 0,10 m3 m-3), à penetração de raízes nem à disponibilidade de água para as plantas (Klein e Câmara, 2007). Em relação ao desenvolvimento de plantas, é desejável que a água do solo/substrato permaneça dentro do IHO, porque sob essa condição a evapotranspiração é maximizada. Isso assegura o máximo de abertura dos estômatos, garantindo, dessa forma, maior assimilação de CO2 e produção de biomassa vegetal (Prevedello et al., 2007). Porém, Klein e Câmara (2007) argumentam que a permanência do conteúdo de água do solo acima do limite superior do IHO (acima da capacidade de campo) não deve ser assumida necessariamente como restrição ao desenvolvimento de plantas, pois no estudo deles a água do solo permaneceu durante praticamente todo o ciclo da cultura acima do IHO e não houve alteração da produtividade esperada. As limitações ao crescimento das plantas foram identificadas no estudo desses autores apenas no limite inferior do IHO. A última chuva da estação 2004/2005 ocorreu em 26/5/2005 (0,3 mm). Após essa precipitação, o substrato das covas na área minerada que receberam cobertura morta mantiveram o teor de água acima do PMP por sete dias a mais do que as covas na mesma área 4
que não receberam cobertura morta. Nessa ocasião, o teor de água de todas as covas na área de Cerrado encontrava-se abaixo do PMP, independente do tratamento. Ao se considerar o ciclo anual, as covas na área minerada e de Cerrado permaneceram 37 - 38% dos dias do ano com teores de umidade de seus substratos abaixo do PMP. A aplicação de cobertura morta reduziu para 33% os dias do ano em que a umidade nas covas nas duas áreas permaneceu abaixo PMP (Figuras 1 e 2). Como conseqüência, as covas cobertas com cavaco na área minerada disponibilizaram 14% a mais de água para as plantas do que as covas sem cobertura morta. Analogamente, a diferença anual do conteúdo de água entre covas cobertas com cavaco e sem cavaco na área de Cerrado foi de 6%, conforme cálculo das áreas delimitadas pelas curvas representadas nas Figuras 1 e 2. Os valores de 6 e 14% a mais de umidade no solo e substrato, respectivamente, são inferiores aos encontrados por Rose e Smith (sem data), que relatam 21% a mais de umidade em substratos de covas cobertas com cavaco de madeira (mulch) em comparação a covas sem essa cobertura. O efeito mais intenso da cobertura morta na área minerada do que na área de Cerrado (14% contra 6% a mais de umidade) resultaram em incrementos diferenciados das plantas submetidas aos dois tratamentos nas duas áreas (Figuras 3 e 4). A comparação dos coeficientes angulares (bi) das equações (Ŷ = ai + biX) descritas pelo crescimento dos ipêsroxos mostrou que houve 49% a mais de incremento em altura nas covas da área minerada que receberam cobertura morta do que nas covas da mesma área que não receberam esse tratamento (Figura 3). Da mesma forma, na área minerada o incremento do diâmetro do caule foi duas vezes maior nas plantas cultivadas com cobertura morta do que sem ela (Figura 4). Franco (2005) relata que o desenvolvimento das plantas lenhosas de Cerrado repartese entre as duas estações climáticas, com o incremento do caule ocorrendo durante o período chuvoso e a produção de folhas e a floração ocorrendo durante a estação seca. Nesse sentido, incrementos de biomassa vegetal são dependentes do teor de umidade dos solos (FRANCO, 2005). Na área-controle de Cerrado deste experimento, porém, os maiores incrementos na altura e diâmetro do caule das plantas na presença de cobertura morta sobre as covas não foi significativo (Figuras 3 e 4). 100
Minerada Minerada + cavaco
90 80
v (%)
70 60 50 40 30 20 10 0 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
Tempo (dias)
Figura 1: Regime hídrico das covas escavadas na área minerada, com e sem cobertura morta (cavaco de madeira) sobre a superfície delas.
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100
Cerrado Cerrado + cavaco
90 80
v (%)
70 60 50 40 30 20 10 0 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
Tempo (dias)
Figura 2: Regime hídrico das covas escavadas na área de Cerrado, com e sem cobertura morta (cavaco de madeira) sobre a superfície delas.
Cerrado
300
Cerrado + cavaco
Altura (cm)
250
Minerada Ŷ = 10,2 + 4,7X
200
Minerada + cavaco
2
R = 0,99
150 100
Ŷ = 14,1 + 9,95X
Ŷ = 17,9 + 8,1X 50
2
R = 0,99
2
R = 0,99
0 0
3
6
9
12
15
18
Tempo (meses)
Figura 3: Incremento em altura das mudas plantadas em covas com e sem cobertura morta (cavaco de madeira) nas áreas minerada e de Cerrado.
6
D iâmetro (cm)
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
Cerrado Cerrado + cavaco Minerada Minerada + cavaco
Ŷ = 0,6 + 0,4X 2
R = 0,99
Ŷ = 0,59 + 0,29X 2
R = 0,99
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Tempo (meses)
Figura 4: Incremento em diâmetro do caule das mudas plantadas em covas com e sem cobertura morta (cavaco de madeira) nas áreas minerada e de Cerrado.
4.
CONCLUSÕES • •
• • •
A umidade do substrato das covas manteve-se no Intervalo Ótimo Hídrico por menos de sessenta dias/ano, independente do tratamento. As covas na área minerada e de Cerrado permaneceram 37 - 38% dos dias do ano com teores de umidade de seus substratos abaixo do Ponto de Murcha Permanente - PMP. A aplicação de cobertura morta reduziu para 33% os dias do ano em que a umidade nas covas nas duas áreas permaneceu abaixo PMP. As covas cobertas com cavaco de madeira disponibilizaram 14% a mais de água para as plantas na área minerada e 6% a mais na área de Cerrado. A maior disponibilidade de água permitiu incrementos 49% superiores em altura e duas vezes em diâmetro das plantas nas covas da área minerada cobertas com cavaco de madeira em relação às covas não cobertas. Na área de Cerrado, o efeito da cobertura morta sobre o incremento das plantas não foi significativo.
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1) Ph.D.- Professor do Departamento de Engenharia Florestal - EFL/FT da UnB. Caixa Postal 04.401, CEP: 70.910-900 Brasília DF. e-mail:
[email protected] 2) Graduando em Engenharia Ambiental pela Universidade Católica de Brasília. 3) D.Sc.- Professor do Curso de Pós-Graduação em Geociências Aplicadas - IG da UnB. Ribeiro – ICC. E-mail:
[email protected]
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Campus Darcy
