EUCALIPTO NO BIOMA PAMPA: TÓPICOS SOBRE A RECARGA SUBTERRÂNEA EM MICROBACIAS

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1 EUCALIPTO NO BIOMA PAMPA: TÓPICOS SOBRE A RECARGA SUBTERRÂNEA EM MICROBACIAS EdnerBaumhardt 1 *; Éricklis Edson Boito de Souza 2 ; Hendrick Costa de Souza 2 ; José Luiz Silverio da Silva 3 ; Jussara Cabral Cruz 3 ; Elisandra Maziero 3 ; João Francisco Carlexo Horn 4. Resumo - Ao se entender a interatividade da floresta plantada com os demais elementos do ecossistema, como fluxo de energia, ciclo hidrológico e de nutrientes, se estaria no caminho da aplicação do conceito de manejo florestal sustentável. Entretanto, os estudos que elucidam a relação da produção de água em uma microbacia sob efeito da silvicultura são por vezes divergentes. Isso aponta para um desafio: qual o real efeito da floresta de Eucalyptussobre o regime hidrológico de microbacia na região da campanha gaúcha? Logo, busca-se avaliar a influência da cobertura vegetal sobre alguns parâmetros do regime hidrológico subterrâneo. Utilizou-se de duas microbacias na cidade de Rosário do Sul RS, uma florestada (MF), com espécie do gênero Eucalyptuscom 95 ha e outra (testemunha) com pastagem natural (MC) com 21 ha, situadas em região característica do Bioma Pampa. Busca-se avaliar o impacto do uso do solo sobre a recarga subterrânea em aquífero livre. Como principais resultados tem-se que MF apresentou maior recarga direta subterrânea comparada à MC. Houve também uma diferença no armazenamento subterrâneo durante o período de estudo, sendo que a MF transcorreu em perda mensal média de 1,05 mm no nível do lençol freático. Palavras-chave: recarga subterrânea; eucalipto; Pampa. EUCALYPTUS IN PAMPA BIOME: TOPICS ON THE GROUNDWATER RECHARGE IN SMALL WATERSHEDS Abstract - The path for the application of the concept sustainable forest management is connected with the proper understanding of the interaction of the planted forest with all other elements of the ecosystem. This points up a challenge: what is the real effect of the Eucalyptus forest under the hydrological regime of a small watershed in the campanhagaúcha region?considering that, the purpose of this research is to evaluate the influence of the land use on some parameters of the groundwater hydrological regime. Two small watershed of the city of Rosário do Sul RS were used for the experiment, one of them reforested (MF) with the species of the genus Eucalyptus in 95 ha and the other one (testimony) with natural grassland (MC) in 21 ha. In particular, the purposes wereevaluate the impact of the soil use to quantify the groundwater recharge in unconfined aquifer. The main results were the MF presented higher direct recharge to groundwater compared to MC. There was also a difference in the underground storage during the period of this study, considering that MF elapsed in a monthly average loss of 1,05 mm at the water table fluctuation. Key-words: groundwater recharge; eucalyptus; Pampa Biome. 1 Professor Dr. da Universidade Federal de Santa Maria, Campus Frederico Westphalen. ednerb@gmail.com 2 Acadêmicos do curso de Engenharia Florestal da Universidade Federal de Santa Maria, Campus Frederico Westphalen. s: ericklisboito@live.com; hendricksouza96@gmail.com. 3 Professor Dr. da Universidade Federal de Santa Maria, Campus Santa Maria. s: jusaracruz@gmail.com, elismaziero@gmail.com 4 Professor da Universidade Federal de Pelotas. jfhambiental@gmail.com XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 1

2 INTRODUÇÃO Tem-se que o norteamento em hidrologia florestal tem sido a busca pelo melhor entendimento das relações entre a floresta e a água no que tange ao seu uso ou consumo pela floresta e o efeito do manejo sobre a produção e características da água de uma microbacia, como cita Moster (2007). Estudos que analisam a relação da produção de água em uma microbacia sob efeito da silvicultura são, por vezes, divergentes, sobre o real efeito da floresta sobre o balanço hídrico em microbacias. Nesse contexto, debate-se a controvérsia histórica sobre o papel desempenhado pelo eucalipto com relação ao uso e a sua função hidrológica nas bacias de drenagem sobre as quais são cultivados. Uma questão frequentemente abordada pela mídia, sociedade e leigos, trata de que o eucalipto provoca rápido secamento do solo trazendo prejuízos em relação ao ecossistema original. Assim, estudos que venham maximizar as informações no intuito de minimizar os impactos de monoculturas arbóreas sobre ecossistemas naturais são sempre importantes. A vegetação no Estado do RS é constituída por formações florestais, na ordem de ,55 km 2 e por formações campestres (Biomas Pampa e Mata Atlântica) que ocupam ,38 km 2, além das áreas de tensão ecológica e das formações pioneiras (HASENACK et al., 2007). Ademais, o Bioma Pampa, o único totalmente campestre do Brasil, vem recebendo investimentos na área florestal, pelo fato de as terras terem custo reduzido e pela alta percentagem de área útil para os cultivos florestais. No entanto, o efeito das florestas plantadas sobre um bioma frágil, com solo que historicamente só comportou plantas herbáceas, torna a atividade florestal receosa na região. Um dos questionamentos e conjecturas que se faz, diz respeito ao rebaixamento do lençol freático pela diferença de evapotranspiração das espécies nativas para o eucalipto agora cultivado. Nesse sentido, este estudo buscou acrescentar mais informações a respeito do comportamento da água subterrânea em plantios de eucalipto para celulose no Pampa. Logo, busca-se agregar conhecimento no que tange a recarga direta de água subterrânea em função do uso do solo e avaliar se de fato existe um rebaixamento do lençol freático nas condições de solo e cultivo estudadas, com o crescimento da floresta de eucalipto em substituição a vegetação nativa do Pampa. MATERIAL E MÉTODOS Características locais O estudo se concentra em parte na Estância Tarumã (43,59 km²) que pertence à multinacional StoraEnso de papel e celulose e outra parte na fazenda São Carlos, ambas no município de Rosário do Sul (Região da Campanha Gaúcha) e que fazem parte da Bacia Hidrográfica do Rio Santa Maria. As sub-bacias hidrográficas representativas estão localizadas na Depressão Periférica do Rio Grande do Sul, abrangem as unidades litológicas da Bacia Sedimentar do Paraná. Esta última foi responsável pela formação dos depósitos aluviais ou sedimentos terciários (RADAMBRASIL, BRASIL, 1986) e (BRASIL/CRPM/2008). XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 2

3 Segundo Eckert e Caye (1995) o clima é Temperado Tropical, apresentando uma faixa de variação de precipitação entre 1500 a 1600 mm/ano. Apresenta ainda uma temperatura média anual em torno dos 18ºC, com mínima média próximo dos 12ºC e máxima média em torno dos 23ºC, podendo apresentar temperaturas negativas no período de outono-inverno com geadas. As microbacias de estudo Foram selecionadas duasmicrobacias baseadas em características semelhantes de solo, regime de precipitação, relevo, porém com usos distintos. Para tanto, optou-se em realizar o estudo no município de Rosário do Sul, localizado na porção sudoeste do RS, entre os rios Santa Maria e Ibicuí da Armada. A primeira parte do experimento foi instalada em uma microbacia de cabeceira, com pecuária extensiva coberta por pastagem nativa do bioma pampa, denominada de microbacia de campo (MC), também chamada de campo nativo no decorrer do texto. A área de contribuição da microbacia tem 0,21 km 2 (21 ha), conforme a Figura 1 e pertence ao agropecuarista Sr. Ildo Spanevello. A segunda parte da base experimental foi instalada também em uma microbacia de cabeceira com silvicultura de eucalipto para celulose, pertencente à multinacional StoraEnso e denominada microbacia florestada (MF), conforme a Figura 1. O cultivo do Eucalyptus nesse local é regido por legislação ambiental específica do RS, condicionantes de licenciamento, além de normas de certificação internacional. A área de contribuição desta microbacia é de 95 hectares, sendo 48,85 ha (51,4%) destes, cobertos por eucaliptos e 46,15 ha (48,6%) de Área de Preservação Permanente somados à Reserva Legal (campo nativo abandonado). Nesta área são cultivadas 3 espécies diferentes de eucalipto, sendo eles o Eucalyptusurograndis, E. grandis e E. dunnii, com destaque ao E. urograndis por constituir 91,4% da área florestada da microbacia. Figura 1 Mapa de localização das microbacias com respectivas coordenadas XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 3

4 Monitoramento subterrâneo Foram perfurados 4 piezômetros dentro da microbacia florestada MF (Figura 2-A) e mais 1 perfurado na microbacia de campo nativo MC (Figura 2-B). Os poços possuíam entre 10 e 20 m de profundidade em aqüífero livre com formação de arenito (Arenito Botucatu). O período considerado de monitoramento ocorreu entre 01 de agosto de 2009 até 31 de setembro de 2012, compreendendo 36 meses, com um intervalo de 3 meses sem dados entre 01/01/2011 e 31/03/2011, totalizando 35 meses de análise. A B Figura 2 A-Piezômetro perfurado na microbacia florestada e B piezômetro na área nativa de Pampa. Em todos os piezômetros foram instalados sensores do tipo transdutores de pressão, cujos quais, coletaram dados de cota dos poços a cada hora, durante todo o tempo de monitoramento. Da mesma forma, os dados de chuva foram coletados por pluviômetro tipo ville de paris em local próximo a cada microbacia monitorada. Método WaterTableFluctuation WTF para recarga em aquífero livre A determinação da porosidade total, macroporosidade e microporosidade do solo, apresentada por Avila (2014), foi obtida por meio da coleta de amostras indeformadas em anel volumétrico em áreas representativas das microbacias. Foram retiradas diversas amostras indeformadas que foram encaminhadas ao Laboratório de Física do Solo CCR/UFSM, e analisadas conforme metodologia descrita por Reinert e Reichert (2006). Deste parâmetro que se retirou os valores de macroporosidade média das duas microbacias para o cálculo da recarga pelo método Water Table Fluctuation (HEALY; COOK, 2002). Healy e Cook (2002) e Maziero (2005) comentam que os valores de macroporosidade podem ser equiparados com o Rendimento Específico (Sy) para o WTF e que a precisão da recarga direta estaria diretamente relacionada com a representatividade do seu valor. Essa estimativa de variação do armazenamento subterrâneo (método WTF) se dá a partir da análise da série de dados de nível de piezômetros e da estimativa do rendimento específico, que para aqüíferos livres é equivalente á porosidade útil. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 4

5 Com a variação temporal do nível do aquífero, multiplicou-se esta variação ( H) pelo coeficiente de rendimento específico (Sy) e obteve-se como resultado a variação do armazenamento ( S), como mostra a figura esquemática (Figura 3): Figura 3 - Esquema ilustrativo da recarga de água subterrânea RESULTADOS E DISCUSSÃO Recarga Direta Para a execução desta etapa, se utilizou dos conceitos e metodologias apresentadas por Healy e Cook (2002),Pinto et al. (2011) e Maziero (2005). As informações foram tabuladas em planilha eletrônica para que fosse possível obter a elevação de nível dos piezômetros em metro. Posteriormente, esses resultados foram multiplicados pelo Sy (rendimento específico, em média 16,62% para a MF e 17,42% para a MC, por Avila (2014), conforme o método WTF (HEALY; COOK 2002) e transformados na unidade de milímetros brutos de elevação conforme Tabela 1. Tabela 1 - Recarga direta (bruta) dos piezômetros 1 (MC) e 2, 3, 4 e 5 (MF). Recarga Direta até o Aquífero Livre - Poço mm Recarga Direta até o Aquífero Livre - Poço mm Recarga Direta até o Aquífero Livre - Poço mm Recarga Direta até o Aquífero Livre - Poço mm Recarga Direta até o Aquífero Livre - Poço mm XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 5

6 Nos dados apresentados, ocorreu uma grande disparidade entre as grandezas de recarga direta. O único poço perfurado na microbacia de campo nativo (Poço 1) apresentou semelhanças na recarga em relação aos valores apresentados no Poço 3, da microbacia florestada, apesar de se diferenciarem na recarga bruta final. A diferença das grandezas de recarga direta entre os piezômetros postados na MF podem estar relacionadas ao tipo de cobertura sob a qual foram perfurados. No estudo de Avila (2014), é apresentada uma malha de testes de infiltração, realizada nas bacias deste estudo, na qual a autora encontrou uma variação significativa nas condições de infiltração em diversos pontos da MF, sendo a área coberta por plantio florestal, aquela que apresenta a maior taxa de infiltração, logo, provavelmente facilitando a recarga. O P2, foi perfurado na porção superior da bacia, logo, é aquele em que o lençol freático encontra-se mais profundo. Seu nível estático médio foi de aproximadamente 10,72 m da boca do poço e apresentou uma recarga média/dia de 4,1 mm/dia. Este valor elevado vai de encontro dos dados encontrados por Lucas et al. (2012), que entre outras culturas, comparou área com eucaliptos e pastagem em SP. Segundo o autor, os poços perfurados nas áreas com eucaliptos eram os mais profundos, fato este usado com a justificativa das menores taxas de recarga direta com WTF. O P4 mostrou comportamento de recarga um pouco diferenciado dos demais, pelo fato de estar mais próximo do curso de água em uma área de depósito de sedimentos aluvionares arenosos, fato este demonstrado já na perfuração do piezômetro, quando ocorreram problemas de desmoronamento por 2 vezes. Este foi o poço que demonstrou as maiores velocidades de recarga, chegando a 1,5 metros em 2 horas, que ao se considerar o Sy, se poderia dizer que a condutividade hidráulica do solo próximo ao P4 é cerca de 12 mm/h. Os sensores instalados teriam a capacidade de registrar a extrapolação ou afloramento do nível freático até a superfície do poço, no entanto, foi registrado apenas um limite de 0,36 m de profundidade durante um único evento de grande magnitude combinado com a frequência regular de chuvas, convergindo com a hipótese de que seria insignificante a magnitude do escoamento superficial em microbacias florestais. Por estar na planície de inundação e pelas características de solo e das matas de galerias no Pampa, o entorno poderia ser classificado conforme Hewlett e Hibbert (1967), no termo área variável de contribuição ou afluência, quando a zona ripária, funcionaria como uma espécie de esponja e que controlaria o regime hidrológico local. Isso iria ao encontro do estudo de Santos (2009), da mesma forma, que verificou a inexistência de escoamento hortoniano em reflorestamento de Pinus. Rebaixamento do aquífero no período de estudo Com os dados coletados foi possível analisar dia-a-dia as elevações de todos os poços monitorados. Para o período de 36 meses da pesquisa, pode-se concluir, após feitas as avaliações de entradas e saídas da bacia por meio do balanço hídrico subterrâneo, que houve um pequeno aumento ou ganho de 17,43 mm no nível do lençol freático da microbacia de campo do início para o fim da pesquisa. Já para a microbacia florestada, pode-se detectar um pequeno decréscimo ou perda de 19,3 mm no início para o fim do estudo. Vale ressaltar, que os eucaliptos estavam com idade de XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 6

7 corte, ou seja, 7 anos de idade ao final da pesquisa, o que normalmente indica o princípio da estabilização do consumo de água pela planta para a produção de biomassa. Estes valores não podem ser considerados como indicadores, tanto pela baixa magnitude, tanto pela representatividade do erro que permeiam as pesquisas experimentais. O erro do pluviômetro (previsto cientificamente), pelo longo prazo do estudo, já extrapolaria a os valores apresentados como ganho e perda nas microbacias. Sendo assim, para os limites estabelecidos no estudo, pode-se afirmar que não há efetivamente influência do uso florestal sobre o rebaixamento do lençol freático na região da campanha para situações semelhantes à deste estudo. CONCLUSÕES Em relação à recarga direta de água subterrânea ou recarga bruta - RB, para o período de agosto de 2009 até setembro de 2012, em função da subsolagem para plantio, melhoria das condições de infiltração por meio das raízes, diminuição da velocidade de impacto da gota de chuva, a microbacia florestada apresentou uma recarga maior que a microbacia de campo nativo. Os resultados mostraram uma diferença de 36,73 mm entre as duas bacias (menor na microbacia florestada), o que não representa efetivamente um rebaixamento do lençol freático, já que o somatório das probabilidades dos erros de dos dados, são superiores a esta diferença. Logo, infere-se que no período analisado não houve propensão ao rebaixamento do lençol freático em função do cultivo florestal com eucaliptos na área. AGRADECIMENTOS Agradecemos à Universidade Federal de Santa Maria, por meio do grupo de pesquisas GERHI, à FAPERGS, ao CNPq, à FATEC, à StoraEnso Florestal RS e à Agropecuária São Carlos por todo o imprescindível apoio prestado à condução deste estudo. REFERÊNCIAS AVILA, C. B. (2014). Variação da infiltração devido a alterações de uso do solo: estudo de caso de implantação de floresta em Bioma Pampa. Dissertação (Mestrado em Engenharia Florestal) Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria. BRASIL/CPRM. (2008). Disponível em: < Acesso: 10 de maio, ECKERT, R. M.; CAYE, B. R. (1995).Cadastramento de poços da cidade de Livramento/RS. Porto Alegre, CPRM. v. 145, il.; mapa. Projeto Cadastramento de Poços do Rio Grande do Sul. HASENACK, H.; CORDEIRO, J. L. P.; COSTA, B. S. C. (2007). Cobertura vegetal atual no Rio Grande do Sul. In Anais do Simpósio de Forrageiras e Produção Animal, Porto Alegre, 2007, 2, pp XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 7

8 HEALY, R. W.; COOK, P. G. (2002).Using groundwater levels to estimate recharge.hydrogeology Journal (10), DOI /s pp HEWLETT, J. D.; HIBBERT A. E. (1967).Factors affecting the response of small watersheds to precipitation in humid areas.international Symposium on Forest Hydrology.Pergamon Press: pp LUCAS, M. C.; GUARABARA, R. C.; WENDLAND, E. (2012). Estimativa de recarga subterrânea em área de afloramento do Sistema Aquífero Guarani. Boletín Geológico y Minero, 123 (3): MAZIERO, T. A. (2005). Monitoramento de água subterrânea em área urbana: aspectos quantitativos. Dissertação (Mestrado em Hidráulica e Saneamento) Escola de Engenharia de São Carlos, USP, São Carlos. MOSTER, C. (2007). Avaliação hidrológica da zona ripária através da análise da água subterrânea ao longo das vertentes de uma microbacia experimental Dissertação (Mestrado em Recursos Florestais) Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, Universidade de São Paulo, p. 83. PINTO, E. J. A.; LIMA, J. E. S.; DAVIS, E. G., SILVA, A. J.; DANTAS, C. E. O.; CANDIDO, M. O.; PALMIER, L. R.; MONTE-MOR, R. C. A. (2011). Estimativa da recarga natural do aquífero livre de uma sub-bacia da bacia representativa de juatuba (MG) aplicando o método da variação dos níveis d água (VNA). Águas Subterrâneas. Disponível em: < /index.php/asubterraneas /article/view/23095>. Acesso em: 08 Fev RADAMBRASIL. (1986). Folha SH. 22 Porto Alegre e parte das Folhas SH. 21 Uruguaiana e SI. 22 Lagoa Mirim: geologia, geomorfologia, pedologia, vegetação, uso potencial da terra. Fundação Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Rio de Janeiro: IBGE. REINERT, D. J.; REICHERT, J. M. (2006).Coluna de areia para medir a retenção de água no solo protótipos e teste. Ciência Rural 36(6), pp SANTOS, I. (2009). Monitoramento e modelagem de processos hidrogeomorfológicos: Mecanismos de geração de escoamento e conectividade hidrológica. Tese (Doutorado em Geografia) - Programa de Pós Graduação em Geografia, Universidade Federal de Santa Catarina, UFSC, Florianópolis, 2009.p XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 8