Produção e Decomposição De Serrapilheira Em Medidas Biológicas De Reabilitação De Áreas De Empréstimo Na Mata Atlântica

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PRODUÇÃO E DECOMPOSIÇÃO DE SERRAPILHEIRA EM MEDIDAS BIOLÓGICAS DE REABILITAÇÃO DE ÁREAS DE EMPRÉSTIMO NA MATA ATLÂNTICA FLAVIO DIAS VALENTE1 LEONARDO GRADISKI NEVES2 LEONARDO TIENNE3 OTÁVIO MARQUES1 ERIKA CORTINES4 RICARDO VALCARCEL5 1. 2. 3. 4. 5.

Acadêmico do Curso de Engenharia Florestal da UFRRJ; Eng. Florestal CVRD - MSc. Ciências Ambientais e Florestais da UFRRJ; Mestrando do Programa de Pós-graduação em Ciências Ambientais e Florestais da UFRRJ; Acadêmica do Curso de Ciências Biológicas da UFRuralRJ; Professor adjunto IV do Departamento de Ciências Ambientais, Instituto de Florestas da UFRuralRJ.

RESUMO: VALENTE, F. D.; NEVES, L. G.; TIENNE, L.; MARQUES, O.; CORTINES, e. E VALCARCEL, R. Produção e decomposição de serrapilheira em medidas biológicas de reabilitação de áreas de empréstimo na Mata Atlântica. Revista Universidade Rural: Série Ciências da Vida, Seropédica, RJ: EDUR, v. 25, n.1, p. 18-25, jan.-jun., 2005. Foram avaliados e qualificado o balanço de material decíduo em cinco medidas biológicas (MB), compostas por plantios mistos envolvendo densidades distintas de espécies exóticas e nativas. A maior produção anual foi encontrada para a MB-2 (15.557 kg.ha -1), seguida da MB-3 (13.093 kg.ha-1), MB-5 (11.444 kg.ha-1), MB-1 (10.898 kg.ha-1) e MB-4 (9.266 kg.ha-1). A testemunha (área sem plantio) apresentou produção significativamente inferior as demais medidas, aportando 1.305 kg.ha-1. A MB-5 apresentou o maior coeficiente de decomposição, sugerindo maior degradabilidade do material aportado, que associado a diversidade de espécies e adaptação, foram fundamentais para a construção dos ecossistemas. O menor valor de k foi encontrado na MB-1 (plantio homogêneo de Acacia auriculiformis), evidenciando lenta decomposição e nítida preferência dos decompositores em degradar material decíduo cuja origem provem de espécies nativas. Palavras-chave: serrapilheira, área de empréstimo, reabilitação. ABSTRACT: VALENTE, F. D.; NEVES, L. G.; TIENNE, L.; MARQUES, O.; CORTINES, E. and VALCARCEL, R. Litterfall production and decomposition in biological measures of rehabilitation of loan areas in the Atlantic forest. Revista Universidade Rural: Série Ciências da Vida, Seropédica, RJ: EDUR, v. 25, n.1, p. 18-25, jan.-jun., 2005. The present article objectived the evaluation of production and decomposition of the litterfall in 5 treatments of ecological rehabilitation. The higher value was found at the treatment MB2(15.557 kg.ha-1), followed by MB-3, MB-5, MB-1, MB-4(13.093, 11.444, 10.898 and 9.266 kg.ha-1 respectively). The higher decomposition rate(DR) was found in MB-5, suggesting higher decomposition of the litterf all associated with higher diversity plays an important role in ecosystem construction. MB-1 has presented the lower DR. The control area had presented the lower values in all variables studied. Key Words: litterfall, loan areas, rehabilitation.

INTRODUÇÃO Em áreas de empréstimo a retirada dos horizontes superficiais deixam o subsolo exposto e destituído de matéria orgânica, reduzindo do sistema a possibilidade de estabelecer regeneração espontânea. Estas modif icações alteram os ecossistemas, gerando perda de resistência e resiliência ambiental (SER,

2001). Uma das formas de contornar estes quadros de degradação é através do uso de medidas biológicas que consiste no plantio de espécies capazes de conduzir os processos de regeneração espontânea Valcarcel & Silva (2000), restituindo a forma e função do ecossistema, onde o papel da vegetação é crucial para retomada dos processos ecológicos. As medidas biológicas atuam na melhoria das

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condições edáf icas em f unção da contribuição do aporte de material decíduo e sua posterior decomposição (PARROTA, 1995). A dinâmica destes f luxos de nutrientes nos ecossistemas em formação, constituem a principal via de fornecimento de nutrientes, sendo fundamental o seu conhecimento (SOUZA DAVIDE, 2001). O presente trabalho relaciona a produção com decomposição de serrapilheira em cinco medidas biológicas implantadas na reabilitação de área degradada da Mata Atlântica.

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Hidrográficas, permitiu o desenvolvimento de pesquisas em medidas físicas (obras de caráter emergencial) estabelecidas em 1994 (TREVISOL, 2002), medidas físicobiológicas (sacos de ráfia contendo material orgânico com sementes) Valcarcel & D’alterio (1998) e medidas biológicas (plantio de espécies arbóreas) (NEVES et al., 2001). As medidas biológicas consistiram na combinação de espécies com funções ecológicas distintas (Tabela 1). Tabela 1. Composição de espécies das medidas biológicas plantadas em áreas de empréstimo

MATERIAL E MÉTODOS A área de estudo situa-se na região denominada de Costa Verde, distrito da Ilha da Madeira, Município de Itaguaí, Estado do Rio de Janeiro (23º 55' 07'’ S e 43º 50' 35'’ W) aos fundos da Baía de Sepetiba, região de domínio ecológico da Mata Atlântica, onde predominam manguezal e Mata Atlântica (VALCARCEL, 1994). Os Argissolos nas vertentes e Gleissolos na várzea, são as classes de solos predominantes. O clima “Aw” segundo Köppen com verão chuvoso e inv erno seco, precipitação anual (2.097mm), temperatura máxima média anual em fevereiro (25,7ºC) e mínima (19,6º C), em julho (FIDERJ, 1978). A área (10,81ha) foi utilizada (1977a1979) para construção do Retro-porto de Sepetiba, onde foram retirados 1400000 m 3 de substrato (profundidade média de 13 m) e abandonada (1980), sem intervenção conservacionistas para reintegração a paisagem local (VALCARCEL,1994). As exíguas condições ambientais deste ecossistema, associado as fortes chuvas erosivas, propiciaram intensos processos erosiv os, descaracterizando topograficamente o relevo remanescente (PINHEIRO, 2004). A partir de 1993 o convênio de cooperação técnica entre Engenharia RODOFÉRREA S. A. e UFRRJ/ Laboratório de Manejo de Bacias

Medidas Biológicas (%)

Espécie/ função ecológica Acacia auriculiformis Sandw Acacia mangium W illd Albizia lebbech L Caesalpinia ferrea Mart. Cecropia pachystachya Trec. Clitoria fairchildiana Howard Inga laurina (Sw.) W ild. L. leucocephala Spreng M. bimucronata (DC.)Kuntze M. caesalpiniaefolia Benth Piptadenia gonoacantha Mart. Psidium guajava L. S. terebinthifolius Raddi T. umbellata (Sond.) Sandw. TOTAL DE ESPÉCIES

1 2 3 4 5  100 25 22 30 16   7 20  13  7,5  20 20 17  19 15  20 15  13,5  10 30 21  15 10 5  5 11  6  5 1 8 4 6 8

NOTA:  -Pioneira exótica/ -Pioneira nativa/ -Secundária nativa.

Elas envolvem uso misto de espécies classificadas em: pioneiras mistas (MB-3), pioneiras e secundárias mistas (MB-2, MB4, MB-5) e pioneiras homogêneas (MB1).Utilizou-se uma testemunha como tratamento sem intervenção desde 1980 até o presente momento. A quantificação da deposição de material decíduo nas diferentes medidas biológicas, foi efetuada utilizando-se 24 coletores circulares com diâmetro de 0,22m2 e profundidade de 0,40 m, suspensos a 0,40 m de altura, numerados e distribuídos de f orma sistemática na parte central dos plantios (4 repetições por medida), para evitar o efeito de bordadura. As coletas foram realizadas mensalmente de acordo com (DOMINGOS et al., 1990), durante 12

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meses, de setembro de 2002 a agosto de 2003. O material foi triado, seco em estufa 0 (50 C - 70° C) até alcançar peso constante e pesado. Como serrapilheira considerouse todo o material vegetal composto por folhas, flores, frutos, galhos e resíduos. A produção mensal média de -1 serrapilheira foi expressa em kg.ha .mês que somados constituíram a produção anual das medidas biológicas e testemunha conf orme equação um (LOPES et al., 2002). PAS 



PS  10 . 000 Ac

(01)

Em que: PAS = produção média anual de serrapilheira (kg.ha-1.ano-1); PS = produção média mensal (kg.ha-1.mês-1); Ac = área do coletor (m2).

por OLSON (1963), conforme equação três.

K

PAS ES

(03)

Em que: K = taxa de decomposição; PAS = produção anual de serrapilheira (kg.ha-1.ano-1); ES = estoque de serrapilheira (kg.ha-1). A partir do índice “K” foi calculado o tempo de médio de renov ação da quantidade de serrapilheira acumulada (1/ K), e os tempos necessários para o desaparecimento de 50% (t 0,5) e 95% (t 0,05) da serrapilheira (equação 4 e 5, respectivamente) (4) t0,05=0,693/k (5)

O acúmulo anual de serrapilheira foi analisado estatisticamente, utilizando para a separação das médias o teste de Tukey, com nível de significância de 5 %. A coleta de serrapilheira acumulada sobre o substrato foi realizada colocando sobre o piso molde rígido de borracha com 0,30 m2 em 5 locais de cada parcela, em coletas no verão (fevereiro de 2003) e no inverno (Julho de 2003), obtendo-se o valor médio anual. As amostras foram secas em estufa e pesadas. O estoque médio de serrapilheira acumulada sobre o substrato foi calculado segundo a equação dois (LOPES et al., 2002). ES 

PS  10 . 000 Ag

(02)

Em que: ES = estoque de serrapilheira (kg.ha-1); PS = peso seco médio (kg); Ag = área do gabarito (m²). A taxa de decomposição da serrapilheira foi determinada utilizado método proposto

t0,05=3/k RESULTADOS E DISCUSSÃO A maior produção anual de serrapilheira foi encontrada para a MB-2 (15557 kg.ha-1), seguida da MB-3 (13093 kg.ha -1), MB-5 (11444 kg.ha -1), MB-1 (10.898 kg.ha-1), MB-4 (9266 kg.ha-1). A testemunha teve produção significativamente inferior as demais medidas biológicas, aportando 1305 kg.ha-1 (Tabela 2). A medida biológica dois apresentou produção significativamente superior às demais medidas biológicas. As medidas um,dois, três, quatro, e cinco; não apresentaram diferenças significativas no total aportado no período de estudo (teste Tukey 5%). A composição relativa da serrapilheira produzida entre todas medidas biológicas foi constituída principalmente por folhas, com percentuais das frações formadoras variando de 49,43% a 64,06% de folhas, 7,34% a 15,71% de estruturas lenhosas, 6,29% a 12,63% de frutos, 6,54% a 16,54% de flores, 1,12% a 5,36%

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de sementes e 3,59% a 11,49% de resíduos. De acordo com a literatura (KLINGE e RODRIGUES, 1968; GOLLEY et al., 1978; SILVA, 1982 e MORELLATO, 1992) a quantidade de serrapilheira aportada em florestas tropicais varia entre -1 4t.ha e 25t.ha-1. Os resultados obtidos nas medidas biológicas estudadas estão dentro deste intervalo e são superiores aos encontrados em regiões tropicais de solo de baixa fertilidade, onde a média é cerca de 7,5t.ha-1 (ANDRADE, 1997). Estes dados permitem inf erir que os ecossistemas em construção estão f uncionalmente mais próximos aos encontrados em solos de média fertilidade (10,5t.ha -1 ). O total aportado pela testemunha (1305 kg.ha-¹), está abaixo do menor valor encontrado na literatura, sugerindo que as medidas biológicas estão sendo altamente eficientes em produzir matéria orgânica em solos degradados. Em monitoramento na mesma área (fevereiro de 2001 a março de 2002), a maior produção anual de serrapilheira foi encontrada na medida biológicas MB-2 (15143 kg.ha ano-1), seguido da MB-5 -1 (9.694 kg.ha ano-1), MB-3 (9462 kg.ha -1 ano-1), MB-1 (8978kg.ha ano-1), MB-4 -1 (7497kg.ha ano-1), e testemunha (844 kg.ha -1ano -1) (TIENNE et al., 2002),

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comprov ando que sistemas iniciais apresentam altas taxas de produtividade de serrapilheira quando comparados a sistemas intermediários e avançados. Ewel (1976), estudando o aporte de serrapilheira em floresta tropical de diferentes idades, encontrou em: 1 ano - 4600 kg.ha-1 ano-1; 4 anos - 6100 kg.ha-1 ano-1; e 14 anos 10000 kg.ha -1 .ano -1 . Estudos em povoamentos de Paraserianthes falcataria nas Filipinas medidos por três anos consecutiv os, também registraram acréscimo na quantidade de serrapilheira com tendência similar (BESANA e TOMENANG, 1992). O aporte anual baixo, verificado na MB-4 (9.266 kg.ha-1), pode ser justificado pelo fraco desempenho da espécie Psidium guajava (Goiaba), que constitui 11% do total de espécies plantadas. Binkley et al. (1992) consorciando diferentes densidades de Eucalyptus saligna e Falcataria molucana (Leguminosae), observaram incrementos de material aportado com aumento da proporção de leguminosas arbóreas. Resultados de desempenho individuais de espécies afetam o comportamento do todo, pelo menos no tocante a produção de material orgânico, embora os efeitos de poleiro e atrativos de fauna tenham compensações

Tabela 2. Acúmulo anual de matéria seca (2002-2003) nos diferentes componentes do material formador da serrapilheira (folhas, frutos, galhos, estruturas reprodutivas, sementes e resíduos) entre as diferentes medidas biológicas implantados na área de Empréstimo da Ilha da Madeira. M. Biológica Folhas Galhos Frutos Flores Sementes -1 ----------------------------matéria seca (Kg ha )--------------------------------B A B B A 1 6621 1531 1058 713 584 AB A A A A 2 7700 2449 1969 1859 623 A AB BC A B 3 8389 1411 785 1880 147 B AB BC B B 4 5783 983 664 1182 209 B B C A AB 5 6447 1285 721 1899 307 C C C B B Testemunha 1 751 96 104 130 74

Resíduos B

391 A 976 B 480 B 444 A 785 B 150

Total C

10898 A 15577 BC 13093 C 9266 BC 11444 D 1305

Valores seguidos da mesma letra na mesma coluna não diferem significativamente entre si pelo Teste Tukey (p=0,05).

para a formação do ecossistema. A MB-1, plantio homogêneo de Acacia auriculiformis, não apresentou tendência

similar as encontradas por Binkley et al., (1992), pois o aporte de serrapilheira apresentou-se significativamente menor que a medida biológica MB-2 (15557 kg.ha-1).

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Este fato pode ter sido ocasionado pela competição intra-específica do plantio eqüiano e homogêneo. Com relação a eficiência conservacionista das medidas implantadas, o plantio homogêneo apesar de estar aportando quantidade de serrapilheira semelhante aos plantios mistos (MB-3, MB4 e MB-5), em estudo anterior, na mesma área, foi verificado que os índices de diversidade sazonais aplicados a estudo da regeneração natural foram inferiores (NEVES et al., 2001). Este fato sugere melhor qualidade da serrapilheira nas medidas cuja diversidade biótica são maiores, o que não ocorre no MB-1. Estas características são imprescindíveis para a ‘’construção’’ de ecossistemas tropicais, pois se oferta quantidade e qualidade de propriedades emergentes, facilitando a entrada de espécies com limites de tolerância a fatores ecológicos mais restritivos, aumentando a

resiliência do ambiente em tendência de recuperação. Ao lado da produção, a decomposição da serrapilheira é um dos aspectos mais estudados em comunidades vegetais e complementam as informações sobre a transferência de elementos minerais e orgânicos para o solo (LOPES et al., 2002). O coeficiente “k” é um indicador da taxa de decomposição e do tempo médio de desaparecimento da serrapilheira (ANDERSON e SWIFT, 1983). Quanto maior o valor deste coeficiente, mais rápido será a decomposição do material decíduo aportado Pagano (1989), e maior a disponibilidade de nutrientes e compostos para o ecossistema em recuperação (PARROTA, 1999). Os v alores desse coef iciente para os tratamentos e testemunha estão dispostos na tabela 3.

Tabela 3. Taxas de decomposição (k), tempo médio de renovação da serrapilheira (1/k) e tempos necessários para a decomposição de 50% (t 0,5) e 95 % (t 0,05) da serrapilheira (anos).

M. Biológica 1 2 3 4 5 Testemunha

k 0,82 1,37 1,09 0,85 2,03 1,43

1/k 1,22 0,73 0,92 1,18 0,49 0,70

Entre as medidas estudadas, a MB-5 apresentou o maior coef iciente de decomposição, sugerindo maior velocidade na transformação do material acumulado sobre o substrato. A predominância de Mimosa caesalpinifolia nesta medida conservacionista contribuiu para os valores encontrados dada a sua alta taxa de mineralização (ANDRADE, 1997), podendo influenciar no resgate da funcionalidade do piso florestal dentro do ecossistema, atuando como substrato para a micro-fauna (GAMA-RODRIGUES, 1997). Em áreas degradadas, a capacidade de decomposição de serrapilheira é um facilitador de entrada e colonização de espécies espontâneas (TIENNE et al., 2002). O menor valor de k foi encontrado na MB-1 (plantio homogêneo de

t 0,5 0,85 0,50 0,64 0,82 0,34 0,48

t 0,05 3,67 2,18 2,75 3,54 1,48 2,10

Acacia auriculiformis), evidenciando decomposição lenta, com maior tempo de renov ação entre as medidas conservacionistas, podendo estar ligado a composição física e química do material, oferecendo menos propriedades emergentes que influenciam a atração de fauna decompositora. Cabe ressaltar que as áreas foram escolhidas por terem atributos ambientais similares e decapeamento entre 10 e 20m, condições estas onde não existem influências dos solos originais. O tempo médio de renovação da serrapilheira (1/k) foi superior a 1 ano para as MB-1 e MB-4. Nas regiões tropicais as características físicas e químicas da serrapilheira são os elementos chaves que regulam o processo

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de decomposição (MEETENMEYER, 1978). Neste sentido, as dif erenças observ adas na decomposição da serrapilheira das medidas biológicas estudadas se deve provavelmente a qualidade do material de cada uma dessas medidas.

Ao CNPq e Laboratório de Manejo de Bacias Hidrográficas da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, pelo apoio e auxílio financeiro.

CONCLUSÕES

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

As medidas biológicas de reabilitação de área de empréstimo, com 8 anos de idade, apresentaram produção de serrapilheira cerca de 9 vezes maior que a testemunha com 22 anos, evidenciando uma reversão da tendência de degradação do ecossistema em apenas oito anos, apresentando acúmulo de serrapilheira similar a ecossistemas regionais. A MB-1, apesar do elevado volume de serrapilheira aportado não está contribuindo em mesmo nível para a recuperação do ecossistema, devido a baixa velocidade de decomposição e elev ado acumúlo da camada de serrapilheira na superfície do subsolo, podendo tornar-se inclusiv e um impedimento a germinação de sementes, aliado a ausência de diversidade do material aportado. A medida biológica 5 mostrou melhor potencial para a degradação do material decíduo, do que medidas que levaram as espécies A. mangiun e A. auriculifornis em sua composição, devido as altas taxas de mineralização do folhedo da espécie M. caesalpinifolia, predominante em sua composição, oferecendo menor tempo de residência e maior v elocidade de decomposição. A testemunha apresentou menores v alores entre todas as v ariáv eis monitoradas, confirmando o fato que após 22 anos de abandono da área, a vegetação não conseguiu retomar funções similares aos ecossistemas perturbados na região.

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