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Canopy water retention capacity: comparison between the Atlantic Rainforest and the forest plantation of eucalypt/Capacidade de retencao de agua do dossel vegetativo: comparacao entre Mata Atlantica e plantacao florestal de eucalipto.

Introducao

O desmatamento e um dos graves problemas que as florestas tropicais vem enfrentando, gerando consequencias locais e ate mesmo globais. A Mata Atlantica e um exemplo dessa situacao, onde restam poucos fragmentos desse importante bioma no Brasil, sendo que um dos principais remanescentes de Mata Atlantica esta localizado na Serra do Mar, na qual foi criado Parque Estadual para proteger esse rico ecossistema.

Esta floresta teve suas riquezas exploradas, e seu espaco cedido para agricultura, criacao de gado, construcao de centros urbanos e outras atividades, tais como a insercao de florestas plantadas. Esta ultima pode ser considerada, em certos aspectos, uma alternativa para evitar novos desmatamentos, fornecendo a madeira usualmente retirada das florestas nativas, e quando manejadas corretamente, apresentam uma grande estabilidade no ecossistema, ja que os nutrientes introduzidos pela chuva e pelo intemperismo geologico estao em equilibrio com os nutrientes perdidos para os rios e para o lencol freatico (JORDAN, 1982).

Porem, as florestas de crescimento rapido, como e o caso do eucalipto no Brasil, sao alvo de muitas controversias nos aspectos relacionados as boas praticas de manejo do solo, das aguas superficiais e subterraneas e dos nutrientes, necessitando de um monitoramento continuo, para garantir a sustentabilidade ecologica e economica desses ambientes.

Em 1850, na Franca, foi elaborado um dos primeiros relatos de estudo para verificar os possiveis desequilibrios que as plantacoes de eucalipto causam ao ambiente e a partir de entao, se propagaram por todo o globo, analisando os aspectos fisiologicos do consumo de agua, o balanco hidrico e manejo do solo, em pequenas e grandes escalas, sendo elementos-chave para discussoes nos conceitos de sustentabilidade, qualidade e saude de microbacias. Entretanto, segundo Lima (1996), esses estudos apresentavam geralmente criticas e conclusoes negativas a respeito das plantacoes de eucalipto devido ao fato da especie ser plantada como monoculturas extensas, deixando o local com baixa diversidade, sendo mais vulneraveis a pragas e mudancas climaticas. O mesmo autor, em uma vasta revisao bibliografica, observa ainda que o eucalipto tem comportamento similar ao de qualquer outra especie florestal, afirmando que os efeitos hidrologicos e biogeoquimicos, em bacias com esse tipo de floresta plantada, podem ser mitigados quando os usuarios das mesmas utilizarem praticas de manejo, isto e, praticas que levem ao uso racional desse recurso, visando a sustentabilidade do sistema.

No intuito de alcancar a sustentabilidade na producao florestal, existe a preocupacao de desenvolver atividades que nao comprometam o equilibrio no balanco hidrico e de nutrientes do ambiente, mas sim que utilizem o manejo florestal integrado, aliando a parte economica, social e ambiental (TREVISAN et al., 2012).

As florestas desempenham papel fundamental na captacao e distribuicao de agua de chuva, assim uma estreita relacao com o ciclo hidrologico, interferindo no movimento da agua em varios compartimentos do sistema, inclusive nas saidas para a atmosfera e para os rios (ARCOVA; CICCO; ROCHA, 2003).

Em areas com cobertura florestal parte do aporte da precipitacao e interceptada pela copa das arvores antes de atingir o solo e parte da agua pluvial e evaporada diretamente para a atmosfera sem haver qualquer interacao desta com o solo. A interceptacao, segundo Lima (1976) e Tucci e Clarke (1997), e a retencao de parte da precipitacao acima da superficie do solo e pode ser calculada subtraindo a precipitacao incidente pela precipitacao interna mais o escoamento pelo tronco.

A interceptacao pode variar muito com o tipo de florestal, pela diferenca de fatores como: altura das arvores, tamanho e forma das folhas e densidade da copa (KEIM; SKAUGSET; WEILER, 2005; ZIMMERMANN; ELSENBEER; MORAES, 2006; DE SCHRIJVER et al., 2007; STAELENS et al., 2008; GERMER et al., 2010), alem de fatores climaticos (LEVIA JUNIOR; FROST, 2003; CUARTAS et al., 2007; STAELENS et al., 2008; BRAUMAN; FREYBERG; DAILY, 2010).

O objetivo do estudo foi comparar a capacidade de armazenamento de agua do dossel vegetativo em uma microbacia coberta por Floresta Ombrofila Densa, (Mata Atlantica), situada no Parque Estadual da Serra do Mar e outra com cobertura de Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis em area proxima ao Parque.

Material e Metodos

Area de estudo

O Nucleo Santa Virginia e uma area de conservacao localizada no interior do Parque Estadual da Serra do Mar, possui uma area de aproximadamente 5.000 hectares de extensao, e coberto predominantemente pela Floresta Ombrofila Densa Montana (VELOSO; RANGEL FILHO; LIMA, 1991), uma vez que o mesmo situa-se a uma altitude que varia de 850 a 1.100 m. Tais florestas sao caracterizadas pela ocorrencia regular de neblina. Por essa razao, elas podem tambem ser chamadas de Florestas Nebulares (STADTMULLER, 1987). Cabe salientar que eventos de neblina sao constituidos por minusculas gotas de agua que so precipitam quando se deparam com a superficie de objetos solidos nos quais coalescem para formar gotas maiores que escorrem e precipitam no solo (CHANEY, 1981). Nesta regiao de escarpas e reversos da Serra do Mar, no Planalto de Paraitinga-Paraibuna, o relevo apresenta fortes declividades. Conforme a classificacao Koeppen, o clima regional e tropical temperado, sem estacao seca, com precipitacao media anual superior a 2.000 mm. A temperatura media anual varia de 22,5[degrees]C (de 19[degrees]C no inverno a 25[degrees]C no verao) na costa ate 21[degrees]C no planalto (TABARELLI; MANTOVANI, 1999).

No interior do Nucleo Santa Virginia encontra-se a microbacia hidrografica coberta com Mata Atlantica, com 11,5 hectares (ha) de area e 0,28 de declividade media, definida na latitude de 23[degrees]19'19"S e 45[degrees]05'56"W de longitude (Figura 1). A floresta presente na microbacia apresenta de duas a tres camadas de copa e tambem apresenta um sub-bosque de bambu muito denso. A densidade de arvores (4,8 cm de diametro a altura do peito), estimado em 1.230 individuos arboreos por hectare (ALVES et al., 2010). Os galhos de arvores sao frequentemente cobertos por epifitas e musgo durante todo o ano.

A microbacia de eucalipto possui area de 35,5 hectares, sendo 23 hectares de Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis e 12,5 hectares de APPs e esta localizada cerca de 10 km da microbacia de Mata Atlantica (Figura 1). O plantio foi realizado em 2004, com espacamento 3 x 2 m em talhoes e foram respeitadas as areas de preservacao permanente ao longo dos cursos d'agua (TREVISAN et al., 2012).

Metodologia

O monitoramento foi realizado semanalmente em 2008 e no ano de 2009 passou a ser quinzenal. A precipitacao foi obtida com auxilio de um pluviografo tipo de bascula (RainLog, RainWise, Inc) instalado em clareiras ha aproximadamente 1 km das microbacias, que registrou a precipitacao em intervalos de tempo de 5 minutos.

Para a precipitacao que passa pelo dossel da floresta (transprecipitacao ou precipitacao interna), foram utilizados dez coletores distribuidos aleatoriamente em cada microbacia. O mesmo numero de coletores foi instalado em ambas as microbacias, apesar do eucalipto apresentar area maior, apresenta certa homogeneidade da copa das arvores.

Os coletores foram feitos de PVC com 2 m de comprimento com uma abertura transversal de 0,15 m2 de area, ligados a um galao, similar ao descrito por Laclau et al. (2003). Informacoes mais detalhadas estao disponiveis em Groppo (2010).

No presente estudo, a interceptacao foi considerada somente a subtracao entre a precipitacao e a precipitacao interna, uma vez que o escoamento pelo tronco e baixo e pode considerado insignificante (LIMA 1976; ARCOVA; CICCO; ROCHA, 2003; LEVIA JUNIOR; FROST, 2003; GOMEZPERALTA et al., 2008; FREITAS et al., 2013).

A retencao de agua do dossel florestal foi avaliada a partir de regressoes lineares entre a precipitacao (PR) e a precipitacao interna (TR). A partir da equacao linear, a capacidade maxima de retencao foi obtida considerando o valor da precipitacao, quando a precipitacao interna igual a zero. Assim, ainda nao teve precipitacao interna e a totalidade da precipitacao e interceptada (CUARTAS et al., 2007; AVILA et al., 2014).

Resultados e Discussao

A precipitacao total em 2008 foi de 1.716 mm na floresta e 1.234 mm no eucalipto, e em 2009 foi 3.003 mm na floresta e 1.833 mm no eucalipto, apresentando alta variabilidade interanual e espacial. Alem da diferenca na precipitacao entre as bacias estudadas, que estao localizadas a poucos quilometros de distancia, a precipitacao anual em 2009 foi 70% e 45% maiores na floresta e no eucalipto, respectivamente, em comparacao com 2008. Houve tambem uma variacao sazonal nas duas microbacias, com aproximadamente 70% da precipitacao anual total ocorrendo no periodo de verao (outubro a marco).

A estacao menos umida ocorreu entre os meses de maio e julho de 2008, com aproximadamente 8% do total precipitado. Nesse ano, o mes de julho foi o menos chuvoso de todo o periodo estudado com apenas 4,0 mm. No ano de 2009, todos os meses apresentaram precipitacao mais elevada que a do ano anterior, sendo a minima observada no mes de maio (74 mm) e a maxima no mes de dezembro (748 mm). Esse ultimo valor representou aproximadamente 25% do total precipitado do ano de 2009.

Em termos de intensidade de chuva, observou-se que mais de 70% dos eventos estao na faixa de 0 a 5 mm x [h.sup.-1] (Figura 2), e que a contribuicao desta classe de intensidade no volume total de chuva foi de 54% no ano de 2008 e de 36% no ano de 2009. Ja os eventos com intensidades mais altas, ocorrem com menor frequencia, se comparados aos de baixa intensidade. Por outro lado, eventos com intensidades superiores a 30 mm x [h.sup.-1], apesar de pouco frequentes contribuiram com aproximadamente 12% do total precipitado no ano de 2008 e 22% no ano de 2009.

Foi observado o predominio de chuvas de baixa intensidade (0-5 mm x [h.sup.-1]) em ambas as microbacias, porem, a microbacia de Mata Atlantica interceptou o dobro que a microbacia de eucalipto, sendo 30% do total precipitado enquanto a microbacia de Eucalipto interceptou 14%.

Segundo Bruijnzeel (1990), as florestas tropicais interceptam em media 13% da precipitacao anual. Resultados similares foram encontrados no nucleo de Cunha, tambem no Parque Estadual da Serra do Mar, em uma bacia coberta com Mata Atlantica (ARCOVA; LIMA; CICCO,1998; ANIDO, 2002; ARCOVA; CICCO; ROCHA; 2003). Na regiao Amazonica, no estado do Para, Moraes et al. (2006) encontraram valor em torno de 13%. Proximo a Manaus, no estado do Amazonas, um valor de 20% foi obtido por Franken et al. (1992) e Leopoldo, Franken e Vila Nova (1995), e no sudoeste do estado de Rondonia, em floresta ombrofila aberta (Terra Firme), a interceptacao foi de 11% (GERMER et al., 2010).

O valor de interceptacao obtido na mata atlantica foi superior aos valores apresentados no paragrafo anterior, porem, e proximo a valores observados em florestas montanas que nao sofrem influencia significativa da neblina, que interceptam entre 20% e 50% da precipitacao anual como demonstrado por varios estudos realizados em florestas tropicais (BRUIJNZEEL; HAMILTON, 2000).

Na Figura 3 sao apresentadas as regressoes lineares entre a precipitacao incidente e a precipitacao intema. A serie foi dividida em periodos "secos" (abril-setembro) e umidos (outubro-marco).Com excecao da interceptacao na epoca "seca" que apresentou os menores coeficientes de determinacao ([R.sup.2]), com coeficientes de 77% no eucalipto e 82% na Mata Atlantica. As variaveis mostraram bom ajuste com a precipitacao incidente com coeficientes maiores 90%.A Mata Atlantica apresentou maior capacidade de retencao de agua das copas em relacao ao eucalipto, o que corrobora o alto resultado obtido na interceptacao por Groppo (2010), no qual para todo periodo de estudo foi observado que precipitacoes inferiores a 5 mm na Mata Atlantica e 0,78 mm no Eucalipto sao totalmente interceptadas pelo dossel florestal.

Segundo Aston (1979), o indice de area foliar do eucalipto, e tipicamente menor do que o de outras especies florestais. Portanto, e de se esperar que a sua perda por interceptacao seja menor que a das outras especies.

Pode-se observar tambem maior capacidade de retencao de agua no periodo umido em relacao ao periodo seco nos dois tipos de vegetacao. Avila et al. (2014) observaram esse mesmo comportamento em uma area coberta com Mata Atlantica na Serra da Mantiqueira, Estado de Minas Gerais. Esses autores atribuiram a maior capacidade de armazenamento de agua no periodo chuvoso na maior regeneracao vegetal nesta epoca, e no periodo seco esta relacionada a menor area do dossel vegetativo proporcionada pela queda das folhas nesta epoca, ocasionando menor capacidade de armazenamento do dossel da Mata.

Outros estudos realizados tanto em outras areas de Mata Atlantica como em florestas plantadas sao apresentadas na Tabela 1.

Os resultados obtidos na area de Mata Atlantica no estudo sao bem superiores a outros trabalhos realizados em outras areas de Mata Atlantica. Arcova, Cicco e Rocha (2003) apesar de ser uma area proxima do presente estudo, encontraram uma capacidade de retencao bem inferior, enquanto Moura et al. (2009), encontraram resultados proximos, em uma bacia de Mata Atlantica no Estado de Pernambuco. Os resultados da microbacia de eucalipto sao da mesma ordem de grandeza dos outros trabalhos (LIMA; NICLOLIELO, 1983). As provaveis razoes pela alta capacidade de retencao de agua observados na microbacia de mata atlantica sao a baixa intensidade da chuva e as caracteristicas da vegetacao, como a existencia de um dossel de altura media do dossel de 15 metros com algumas arvores emergentes podendo alcancar ate 30 metros aliado a um alto indice de area foliar e abundancia de epifitas e musgos (ALVES et al., 2010).

Conclusoes

A microbacia de Mata Atlantica interceptou 30% do total da precipitacao incidente, sendo duas vezes mais, comparada a microbacia com cobertura de Eucalyptus urophylla x Eucalyptus granais. A capacidade de retencao de agua do dossel tambem foi maior na Mata Atlantica, provavelmente pela existencia de um dossel de altura media do dossel de 15 metros com algumas arvores emergentes podendo alcancar ate 30 metros aliado a um alto indice de area foliar e abundancia de epifitas e musgos. A maior capacidade de retencao de agua observada no periodo umido pode estar associada a maior regeneracao vegetal nesta epoca.

DOI: https://doi.org/10.5902/1980509816862

Agradecimentos

A Fundacao de Amparo a Pesquisa no Estado de Sao Paulo--FAPESP, pela bolsa de estudo concedida n[degrees] 06/51488-0 e pelo projeto de pesquisa no. 06/55136-0. Ao Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA/USP) e a Escola Superior de Agricultura (ESALQ/USP), por fornecer os meios necessarios para a realizacao desse trabalho.

Referencias

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Submissao: 02/02/2015 Aprovacao: 29/03/2018 Publicacao: 29/03/2019

Juliano Daniel Groppo (I), Luiz Felippe Salemi (II), Jorge Marcos Moraes (III), Rodrigo Trevisan (IV), Gustavo Bicci Seghesi (IV), Luiz Antonio Martinelli (V)

(I) Engenheiro Ambiental, Dr., Professor da Universidade Vale do Rio Doce, Rua Israel Pinheiro, 2000, Bairro Universitario, CEP 35020-220, Governador Valadares (MG), Brasil. jdgroppo@gmail.com (ORDID: 0000-0002-4820-1632)

(II) Gestor Ambiental, Dr., Professor da Universidade de Brasilia, Campus Planaltina, Area Universitaria, 01, Bairro Vila Nossa Senhora de Fatima, CEP 73345-010, Planaltina (DF), Brasil. piposalemi@gmail.com (ORCID: 0000-0003-2271-5712)

(III) Engenheiro Mecanico, Dr., Professor da Escola de Engenharia de Piracicaba, Av. Monsenhor Martinho Salgot, 560 Bairro Areiao, CEP 13414040, Piracicaba (SP), Brasil. jmmoraes066@gmail.com (ORDID: 0000-0001-7945-2381)

(IV) Engenheiro Ambiental, MSc., Centro de Energia Nuclear na Agricultura, Universidade de Sao Paulo, Av. Centenario, 303, Bairro Sao Dimas, CEP 13400-970, Piracicaba (SP), Brasil. digaotrev@yahoo.com.br / gbseghesi@gmail.com (ORDID: 0000-0002-7211-4459)

(V) Engenheiro Agronomo, Dr., Centro de Energia Nuclear na Agricultura, Universidade de Sao Paulo, Av. Centenario, 303, Bairro Sao Dimas, CEP 13400-970, Piracicaba (SP), Brasil. zebu@cena.usp.br (ORCID: 0000-0002-7103-7551)

Caption: Figure 1--Study area.

Figura 1--Area de estudo.

Caption: Figure 2--Frequency distribution of events in classes of precipitation intensity.

Figura 2--Distribuicao de frequencia de eventos em classes de intensidade de precipitacao.

Caption: Figure 3--Linear regression: Throughfall X Precipitation; A) Eucalyptus; B) Atlantic Rainforest. Interception X Precipitation; C) Eucalyptus; D) Atlantic Rainforest.

Figura 3--Regressoes lineares: Precipitacao Interna X Precipitacao; A) Eucalipto; B) Mata Atlantica. Interceptacao X Precipitacao; C) Eucalipto; D) Mata Atlantica.
Table 1--Results in other studies.

Tabela 1--Resultados em outros estudos.

                                Capacidade      Cobertura Florestal
                               retencao (mm)

Presente estudo                    4,85            Mata Atlantica
                                   0,78        Eucalyptus urograndis
Arcova, Cicco e Rocha (2003)       0,62            Mata Atlantica
Moura et al. (2009)                4,87            Mata Atlantica
Avila et al. (2014)                1,58            Mata Atlantica
Oliveira Junior e Dias (2005)       1,3         Floresta Estacional
                                                    Semidecidual
Lima e Nicolielo (1983)            0,95            Pinus caribaea
                                   0,125           Pinus oocarpa

                                         Local

Presente estudo                Nucleo Santa Virginia--SP

Arcova, Cicco e Rocha (2003)       Nucleo Cunha--SP
Moura et al. (2009)               Bacia do Prata--PE
Avila et al. (2014)            Serra da Mantiqueira--MG
Oliveira Junior e Dias (2005)         Vicosa--MG
Lima e Nicolielo (1983)               Agudos--SP
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Author:Groppo, Juliano Daniel; Salemi, Luiz Felippe; Moraes, Jorge Marcos; Trevisan, Rodrigo; Seghesi, Gust
Publication:Ciencia Florestal
Date:Jan 1, 2019
Words:3816
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