BIOMASSA E COMPRIMENTO DE RAIZES FINAS EM ÁREA DE EMPRÉSTIMO EM PROCESSO DE REABILITAÇÃO COM REFLORESTAMENTOS DE 15 ANOS NA MATA ATLÂNTICA.

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1 BIOMASSA E COMPRIMENTO DE RAIZES FINAS EM ÁREA DE EMPRÉSTIMO EM PROCESSO DE REABILITAÇÃO COM REFLORESTAMENTOS DE 15 ANOS NA MATA ATLÂNTICA. SALES JÚNIOR, J. A. S.¹; Santos,J.F. 2 ; SANTOS, G. L. 3 ; Valcarcel, R. 4 Discente em Engenharia Florestal e bolsista do CNPq 1 ; Doutoranda do PPGCAF 2 ; Discente em Engenharia Florestal e bolsista da FAPERJ 3 ; Professor Associado III da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro 4 RESUMO As plantas desenvolvem mecanismos ecofisiológicos específicos para sobreviverem em condições ambientes adversas, que podem influir nos processos de reabilitação de áreas degradadas. O objetivo do trabalho foi avaliar o comportamento do sistema radicular de dois reflorestamentos com diversidade de espécies na sua implantação em 1994, avaliando as diferenças observadas com área sem reflorestamento. A área de estudo situa-se na região da Costa Verde, distrito da Ilha da Madeira, município de Itaguaí, estado do Rio de Janeiro. Das parcelas permanentes de 300 m² foram extraídas sub-solo e raízes finas (Ø 2mm) com anel volumétrico em 3 profundidades (0-5, 5-10 e 10-20cm) em 10 repetições. Os resultados revelaram que 98% das raízes finas se encontram nos primeiros 10 cm, sendo que se distribuem em volume e em extensão, horizontalmente e verticalmente de forma diferenciada, podendo interferir na qualidade da reabilitação. Palavras chave: Raízes finas, medidas biológicas e restauração de ecossistemas RESUMEN Las plantas desarrollan mecanismos ecofisiológicos específicos para su sobrevivencia en condiciones ambientales adversas, que pueden influir en los procesos de rehabilitación de áreas degradadas. El objetivo de este estudio fue evaluar El comportamiento Del sistema radicular de dos repoblaciones forestales con diversidad de especies en su implantación en 1994, evaluando las diferencias observadas entre áreas con y sin repoblaciones. El área de estúdio se ubica em La región de Costa Verde, districto da Ilha da Madeira, município de Itaguaí, estado de Rio de Janeiro. De las parcelas permanentes de 300 m² fueron extraídas subsuelo y raízes finas (Ø 2mm) com anel volumétrico em 3 profundidades (0-5, 5-10 e 10-20cm) em 10 repetições. Los resultados señalizan que El 98% de las raíces finas se encuentran en los primeros 10 cm, siendo que su distribución en volumen y extensión horizontal y vertical ocurren de forma diferenciada, pudendo interferir en la calidad de la rehabilitación. Palabras claves: Las raíces finas, las medidas biológicas y restauración del ecosistema 1.Introdução A comunidade vegetal modifica em menor ou maior grau o ambiente onde se encontra, dado que em um ecossistema existem interações entre subsistemas do meio ambiente físico, do meio biótico e entre os meios físicos e bióticos (RAVEN et al, 2007; CAMPOS, 2009). Para se adaptar as condições impostas pelo ambiente, as plantas desenvolvem mecanismos adaptativos para se instalarem e sobreviverem conforme as condições e oferta de atributos ambientais do ecossistema. O sistema radicular das plantas, além de promover a 119

2 ancoragem da árvore, tem estreita interação com o solo, absorve água e nutrientes essenciais ao crescimento vegetal, auxilia na retenção do solo contra a ação da erosão, aumenta a capacidade de infiltração de água no solo, fornece exsudado para os microrganismos e participa ativamente dos processos pedogenético (ANDRADE, 1997). Segundo Valcarcel & Silva (2000) áreas degradadas são ecossistemas que sofreram forte intervenção de natureza exógena (perturbação), perdendo sua capacidade de resiliência, supressão da vegetação e retirada abrupta do substrato sendo necessário a utilização de técnicas de reabilitação como medidas biológicas. O sistema radicular é uma variável importante na avaliação da construção de ecossistemas reabilitados e do seu sub-solo. Diante da carência de estudos e pesquisas sobre suas as possíveis inter-relações entre as espécies vegetais, seus sistemas radiculares, os seus respectivos papéis funcionais em ecossistemas reabilitados envolvendo espécies pioneiras rústicas nativas e exóticas, esse estudo torna-se relevante, além de que os estudos realizados são voltados à silvicultura. O conhecimento do comportamento do sistema radicular nas diferentes medidas biológicas com diferentes composições de espécies vegetais é faz-se importante, com o intuito de enriquecer as estratégias de reabilitação de áreas degradadas. Onde a seleção de espécies com sistema radicular capaz de suportar condições adversas do meio, cumprindo seus papéis funcionais, ajuda na reconstrução dos ecossistemas, mesmo que de forma gradual, mas ganhando-se no final pelo acerto das medidas empregadas serem auto-sustentáveis. Nesse sentido o presente estudo teve como objetivo analisar a biomassa e o comportamento do sistema radicular das espécies implantadas em duas Medidas Biológicas (tratamentos) e comparar com a testemunha (sem reflorestamento). 2.Metodologia A área de estudo situa-se na região denominada de Costa Verde, distrito da Ilha da Madeira (latitude 23 o e longitude 43º 49' 73'', Município de Itaguaí, estado do Rio de Janeiro. Ela situa-se no domínio ecológico da Mata Atlântica, no ecossistema de Floresta Ombrófila Densa, onde predominam as formações regionais típicas de litoral; área de manguezais (fundo da Baia de Sepetiba) e Mata Atlântica no início das montanhas que compõem a Serra do Mar (VALCARCEL,1994) O clima é classificado como "Aw" tropical quente e úmido (verão chuvoso com inverno seco), com temperatura máxima média anual em fevereiro (25,7ºC) e mínima média anual em julho (19,6ºC) (FIDERJ, 1978). Os ventos médios predominantes apontam para as direções: sul (S); sudeste (SE); leste (E); nordeste (NE); noroeste (NW); e sudoeste (SW), atingindo velocidades médias de 2 a 6 m/s (FIDERJ, 1978). Esporadicamente atingem grandes velocidades em tormentas tropicais, sendo que os ventos do quadrante sul e brisas marinhas descarregam umidade contra o anteparo das serras circundantes a baía, podendo contribuir para a ocorrência de chuvas na estação seca de inverno (BARBIÉRI & KRONEMBERGER, 1994). A temperatura máxima média anual correspondente ao mês de fevereiro é de 25,7ºC e a mínima média anual correspondente ao mês de julho, de 19,6º C, no período de 41 anos de registro e processamento (FIDERJ, 1978). O período de maior pluviosidade concentra-se entre dezembro e janeiro, podendo estender-se até março, enquanto o período seco estende-se de maio a setembro, sendo a pluviosidade média de 1500 mm/ano (ZEE, 1996). As principais classes de solos encontrados no entorno são Argissolos nas vertentes e Argissolos e Gleissolos nas várzeas, ambas categorias caracterizadas por terem baixa fertilidade natural (CTC < 24 meq/100g de solo) e por serem altamente susceptíveis aos processos erosivos, quando mal manejados (UFRRJ, 1993). O projeto de pesquisa foi realizado em uma área de empréstimo que foi explorada e exaurida entre 1977 e 1979, como parte dos processos construtivos da construção do retro-porto do Porto de Itaguaí, onde foram retirados m 3 de substrato de 10,81 ha. A profundidade média de decape foi de 13 m. Nessa área foi implantado um Plano de Recuperação de Área 120

3 Degradada (PRAD) em Em função do seu estado de degradação, inicialmente em 1993, foi necessário conter estes processos erosivos com obras físicas (obras de drenagem e contenção), ou seja, medidas físicas. Após esta ação foi possível implantar na área a partir de 1994 medidas biológicas - que consistiram no plantio de espécies arbóreas com funções ecológicas distintas e as medidas fisico-biológicas que combinam os efeitos das duas medidas anteriores, que objetivavam atenuar os problemas ambientais a curto e médio prazo. Foram implantadas 2 medidas biológicas (MB i )(tratamentos), que combinam espécies com funções ecológicas distintas: MB1 - Acacia auriculiformis(100%); MB2 - Mimosa caesalpiniaefolia Benth. (21%), Clitoria fairchildiana(17%), Leucaena leucocephala (Lam.) (15%), Inga laurina (Sw.) Willd. (15%), Mimosa bimucronata (DC.) (13 %), Cecropia pachystachya (8%), Schinus terebinthifolius(6%), Piptadenia gonoacantha (Mart.) (5%) e a testemunha. Foram instaladas parcelas permanentes de 300 m 2, em cada uma das Medida Biológica(reflorestamentos/tratamentos), no interior destas, foram instaladas quatro parcelas permanentes de 5 x 15 m (75 m 2 ) e uma parcela com as mesmas dimensões na área testemunha, onde coletou-se em (Agosto- 2009) amostras em 10 pontos sendo: dois ponto na linha central da parcela e os demais se distribuirão de dois em dois nos vértices da parcela. Foi deixado um espaço de dois metros do vértice até o primeiro ponto e mais dois metros entre o primeiro e o segundo ponto. Para coleta das raízes finas (Ø 2mm) nos tratamentos, realizou-se a extração do solo e raízes com anel volumétrico, com três amostras em cada ponto nas profundidades de 0-5, 5-10 e 10-20cm. Posteriormente, as amostras, devidamente identificadas no momento da coleta foram acondicionadas em sacos plásticos e guardadas em geladeira no LMBH/UFRRJ, até a sua triagem, conforme recomendado por HERTEL et al. (2003). As raízes finas foram classificadas em vivas ou mortas e obteve-se a massa seca total. No processamento das raízes foi utilizado um conjunto de duas peneiras sobrepostas; a superior com malha de 2 mm e a inferior de 1 mm. O solo foi depositado na peneira superior, em pequenas porções, e mediante jatos d'água e com o auxílio de uma espátula foi sendo retirado, afim de que se permaneça apenas as raízes (SCHROTH at al., 1999). Depois de separadas as raízes foram classificadas em viva ou morta, utilizando critérios visuais (cor, grau de coesão entre a periderme e o córtex) e mecânicos (elasticidade, estabilidade) de acordo com JOHN et al. (2002). Seguindo para a secagem em estufa a 70 º C até atingir peso constante. A massa seca das raízes finas (kg.ha -1 ) foi obtida por pesagem em balança analítica. Para determinação do comprimento foi utilizado a obtenção a imagem das raízes. As mesmas foram dispostas sob uma placa de vidro e digitalizadas em imagens preto e branco por meio de escâner HP scanjet 2200c. A seguir as imagens foram submetidas ao programa de Analise de Fibras e Raízes SAFIRA, sendo realçadas através do contraste entre as raízes e o fundo preto, gerando o esqueleto das raízes. Posteriormente no programa SIARCS 3.0 foi feito a binarização das imagens dos esqueletos e a contagem do comprimento total, utilizando um molde de 1 cm anexado as amostras para calibrar a escala. Os tratamentos foram comparados por analises estatísticas univariadas. Testou-se a normalidade dos dados e como esses não apresentaram distribuição normal, para a comparação entre médias, utilizou-se o teste de K r u s k a l - W a l l i s com probabilidade de 95%. Os dados foram processados no programa estatístico SAEG 9.1(Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 2007) adotando-se os procedimentos descritos por Ribeiro Júnior (2001). 3.Resultado e discussão Os dados indicaram que houve diferença significativa no teste de K r u s k a l - W a l l i s com o valor de 49,257 e probabilidade de 95% da massa seca total (MS.ha cm -1 kg) a 30 centímetros de profundidade nas medidas biológicas em relação a testemunha. Os valores são 662,5; 966,1 e 92,6 kg MS.ha cm -1 respectivamente para a MB-1, MB-2 e a testemunha (Gráfico1). Os resultados demonstram uma maior produção de massa seca nas medidas biológicas que na testemunha. Evidenciando assim a efetiva influencia da vegetação na construção de solos. 121

4 MS.ha cm -1 kg VIII SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE RECUPERAÇÃO DE ÁREAS DEGRADADAS Gráfico 1: Massa seca total de raízes kg MS.ha cm -1 ) das medidas biológicas e da testemunha na profundidade de 20 cm pelo teste de K r u s k a l - W a l l i s ( p = 0,05; N = 180). A fração de raízes morta finas (Ø<2 mm) não predominou na profundidade de 20 cm nos tratamentos e na testemunha. Estas representaram mais de 18% do conteúdo total de raízes nos dois tratamentos nessa profundidade, ficando assim uma relação entre RFV/ RFM de três vezes para os tratamentos e testemunha, no processo de construção de ecossistema auto-sustentável a partir dos reflorestamentos da área de empréstimo (Quadro1). Tais resultados estão de acordo com os encontrados por Hertel et al.,(2003) em uma floresta nativa tropical com mais de 200 anos, que apresentou duas vezes mais raízes finas vivas que raízes finas mortas. Quadro1: Matéria seca (MS) (kg MS.ha cm -1 ) de raízes finas vivas (RFV) e de raízes finas mortas (RFM) amostrada à 20 cm de profundidade do solo (substrato), nas medidas biológicas e na testemunha, pelo teste de K r u s k a l - W a l l i s (p = 0,05; N = 180). Estado das Raízes Tratamento MB-1 MB-2 Test Raízes Finas Vivas 520,0 ± 312,3 b 827,0 ± 636,7 c 69,5 ± 36,6 a Raízes Finas Mortas 142,5 ± 57,5 b 139,1 ± 92,5 b 23,18 ± 13,2 a Na profundidade de 0-5 e 5-10 cm a massa seca de raízes finas diferenciou-se significativamente entre os tratamentos (604,71; 356,52 Kg MS.ha -1 ) para MB-1 e (534,42; 381,15 Kg MS.ha -1 ) MB-2 e a testemunha (75,36; 33,33 Kg MS.ha -1 ), onde foi encontrada uma menor produção de raízes finas, quando comparada com as medidas biológicas (tratamentos). Estes resultados podem estar refletindo uma melhor absorção de nutrientes pelas raízes finas e um melhor estado nutricional para as raízes das medidas biológicas, significando que podem estar investindo na formação de sua estrutura em vez de investirem no comprimento. Enquanto que na profundidade cm observou- se uma diferença significativa entre a testemunha (30,43 Kg MS.ha -1 ) e a MB-2 (533,69 Kg.MS.ha cm -1 ), porém entre a testemunha e a MB-1(32,60 Kg MS.ha -1 ) não houve diferença estatística (Tabela 2). Tais resultados justificamse pelo fato de que na MB-1 (plantio homogêneo) provavelmente houve competição intraespecífica que pode ter provocada a saída do sistema da A. auriculiformis e permitido possivelmente a entrada de espécies herbáceas invasoras, assemelhando-se assim com a testemunha. À medida que foi aumentando a profundidade do solo, houve diminuição da biomassa e comprimento de raízes (Gráfico 2 e 3), o que pode estar sendo motivado pela maior aeração e disponibilidade de nutrientes das primeiras camadas do solo, assim como devido a camadas de solo mais adensadas nas camadas mais profundas, que podem estar dificultando a penetração e o desenvolvimento das raízes. Porém as áreas reflorestadas tiveram mais massa seca que a testemunha, em todas as profundidades e o declínio na quantidade de raízes produzidas com o aumento da profundidade apresentou formato diferente nos tratamentos e na testemunha. 122

5 Gráfico 2: Massa seca de raízes com diâmetros menores ou iguais a 2 mm (finas), verificada no perfil do solo (substrato) em diferentes profundidades nos tratamentos pelo teste de K r u s k a l - W a l l i s (p = 0,05; N = 180). Observa-se no Gráfico 3 que a MB-2 (5382 e 2616 m.ha -1 ), respectivamente apresentou maior comprimento de raízes nas camadas de 5-10 e cm que o MB-1 e a testemunha. Esse resultado pode estar relacionado com a maior diversidade de espécies e atributos ambientais desse ecossistema (NEVES e VALCARCEL, 2000), indicando uma ocupação diferenciada do perfil pelas diferentes espécies que o compõe, o que ocorre em menor escala na MB-1 (plantio homogêneo). Tais resultados, porém, não apresentaram diferenças estatísticas significativas na profundidade de 0-5 cm. Nos primeiros 10 cm de profundidade os efeitos das medidas biológicos, como agentes construtores de ecossistemas, foram evidenciados, no perfil do substrato. Pois as funções das espécies que compõem esses ecossistemas são variáveis no tempo e depende do alcance da maturidade das espécies (Valcarcel et al,2007). Durante os 16 anos ocorreram efeitos distintos sobre o substrato, influindo na distribuição radicular. O tipo de raiz das plantas pode ter interferido na distribuição radicular no perfil do solo (substrato), uma vez que algumas espécies de plantas C4 (capim em geral) possuem raiz fasciculada, e isso implica uma produção maior de massa radicular; contrário ao caso das plantas com raiz pivotante (árvores), que produzem menor quantidade de raiz lateralmente. Outro ponto a ser considerado é a razão parte aérea/parte radicular, pois a produção e distribuição radicular constituem função também da demanda evapotranspirométrica (Valcarcel et al,2007). Gráfico 3: Comprimento de raízes com diâmetros menores ou iguais a 2 mm ( finas ), verificada no perfil do solo ( substrato ) em diferentes profundidades nos tratamentos e testemunha pelo teste de K r u s k a l - W a l l i s (p = 0,05; N = 180). 123

6 4.Conclusão O povoamento com maior diversidade de espécies (MB-2) se mostrou mais equilibrado na produção de raízes finas, o que pode propiciar condições diferenciadas de sustentabilidade na reabilitação de áreas degradadas. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANDRADE, A G. Ciclagem de nutrientes e arquitetura radicular de leguminosas arbóreas de interesse para revegetação de solos degradados e estabilização de encostas f. Tese (Doutorado em Ciências do Solo) Instituto de Agronomia, Universidade Federal Rural do Rio Janeiro. BARBIÉRI, E. B. & KRONEMBERGER, D. M. P, Climatology in the south-southwest of the State of Rio de Janeiro. Cad. Geoc., Rio de Janeiro, Brasil,, : (In Portuguese). CAMPOS, M.M.S. Ecofisiologia do uso de nitrogênio em espécies arbóreas da Floresta Ombrófila Densa das Terras Baixas, Ubatuba, SP f. Dissetação (Mestrado em Biodiversidade Vegetal e Meio Ambiente) - Instituto de Botânica da Secretaria do Meio Ambiente, São Paulo, São Paulo. FIDERJ. Indicadores Climatológicos. Série Sipe. Rio de Janeiro, p. HERTEL, D. LEUSCHNER, C. HÖLSCHER, D. (2003). Size and Structure of Fine Root Systems in Old-growth and Secondary Tropical Montane Forests. BIOTROPICA. Plant Ecology, Albrechtvon-Haller-Institute for Plant Sciences, University of Göttingen, D-37073, Göttingen, Germany. Volume 35, Issue 2, p JOHN, B.; PANDEY, H.N.; TRIPATHI, R.S. Decomposition of fine roots of Pinus Kesiya and turnover of organic matter, N and P of coarse and fine pine roots and herbaceous roots and rhizomes in subtropical pine forest stands of different ages. Biology and Fertility of Soils, v.35, p , 2002.LEHMANN, J.; ZECH, W., Fine root turnover of irrigated hedgerow intercropping in Northern Kenya. Plant and Soil, v.198, p NEVES, L.G.; VALCARCEL, R. Regeneração natural em áreas de empréstimo em vias de reabilitação. In: JORNADA DE INICIAÇÃOCIENTÍFICA DA UFRRJ, 10., 2000, Seropédica. Resumos..., Seropédica: p RAVEN, P.; EVERT, R. F.; EICHHORN, S. E. Biologia vegetal. 7 ed. Rio de Janeiro: Huanabara Koogan, p. SCHROTH, G.; D ANGELO, S. A.; SCHALLER, M.; HAAG, D.; RODRIGUES, M. R. L. (1999). Root research methods for humid tropical agro-forestry systems A management perspective. In: Workshop sobre Sistema Radicular: Metodologias e Estudos de Casos. Anais...Aracajú p VALCARCEL, R.; SILVA, Z. A eficiência conservacionista de medidas de recuperação de áreas degradadas: proposta metodológica. Floresta, v.27, n.1, 2000., p VALCARCEL, R. Plano de Recuperação Ambiental. Serviço de Engenharia RODOFÉRREA S.A p. 124