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1 UNIVERSIDADE TÉCNICA DE LISBOA INSTITUTO SUPERIOR DE AGRONOMIA CENTRO DE ESTUDOS FLORESTAIS Base de dados fisiológicos e micro- meteorológicos Projecto MODNET, Tarefa 2 Lisboa, 2010

2 INDICE 1. NOTA INTRODUTÓRIA ESTAÇÕES CLIMÁTICAS, VARIÁVEIS MEDIDAS E PERÍODO DE DADOS 4 3. CARACTERIZAÇÃO DO SOLO TEOR EM CARBONO E EM NUTRIENTES NO SOLO E NA FOLHADA 5 5. BALANÇO HIDROLÓGICO DO SOLO FLUXO DE CO 2 DO SOLO E TEMPERATURA DO SOLO VARIÁVEIS ECOFISIOLÓGICAS REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS. 10 ~ 2 ~

3 1. NOTA INTRODUTÓRIA Um dos objectivos da tarefa 2 Test site selection and characterization do projecto MODNET é a pesquisa de variáveis fisiológicas e micro-climáticas disponíveis e o desenvolvimento de uma base de dados que reúna esta informação. Para tal, reuniu-se e organizou-se todos os dados já existentes e que resultaram de outros projectos de investigação (PEAM/SEL/572/95 Análise integrada da utilização da água do solo por plantações de Eucalyptus globulus ; PAMAF 8038 Análise dos balanços hidrológico e nutricional e modelação do crescimento em plantações de Eucalyptus globulus ; PRAXIS 3/3.2/FLOR/2115/95 Gestão integrada da utilização da água e nutrientes do solo pelo Eucalyptus globulus Labill. e POCTI/36234/AGR/2000 Influencia da alimentação hídrica e mineral na produtividade da biomassa aérea e subterrânea a sustentabilidade das plantações de Eucalyptus globulus ). Estes projectos incidiram sobre plantações de eucaliptos localizados nos ensaios da Herdade da Agolada (Coruche) e Herdade da Torre Bela (Aveiras de Cima). Estes dois ensaios experimentais possuíam estações climáticas próprias que forneceram dados meteorológicos horários. Foi ainda monitorizado ao longo dos anos dos projectos vários parâmetros fisiológicos, nomeadamente, as características morfológicas, físicas e químicas do solo, o perfil hídrico do solo, potencial de água no solo, fluxo de CO 2, temperatura do solo, balanço do teor em carbono e nutrientes do solo, potencial hídrico foliar, fotossíntese, biomassa radicular, produtividade e índice de área foliar. Este trabalho faz uma descrição dos dados que foram recolhidos em cada um dos ensaios e organizados em base de dados assim como o período de tempo para o qual existe esta informação. ~ 3 ~

4 2. ESTAÇÕES METEOROLÓGICAS, VARIÁVEIS MEDIDAS E PERÍODO DE DADOS Os ensaios experimentais da Herdade da Agolada e da Torre Bela possuíam estações meteorológicas próprias que permitiram obter diferentes variáveis climáticas em contínuos (dados horários). Na Herdade da Agolada a estação meteorológica foi colocada a 10 m de altura de forma a ficar acima do copado (sem interferência da intercepção da folhada), na Torre Bela existiu uma estação acima e outra abaixo do copado que trabalharam em simultâneo permitindo a comparação das variáveis climáticas com e sem intercepção. No Quadro 1 são apresentadas as variáveis medidas nas estações meteorológicas colocadas nos ensaios, a periodicidade das medições e o período para o qual existe informação. Tabela 1. Parâmetros meteorológicos medidos a partir das estações meteorológicas das Herdades da Agolada e da Torre Bela. Ensaio Período Dados Parâmetros medidos Herdade da Agolada Ago/96 a 2001 Estação colocada a 10 m de altura (acima do copado) Dados horários de precipitação, temperatura do ar, radiação, humidade relativa, velocidade e direcção do vento e evapotranspiração de referência Out/00 a Abr/01 Udómetros automáticos Dados horários de precipitação Mai/01 a Fev/04 Udómetros manuais colocados no solo Valores totais de 2 em 2 semanas de precipitação e intercepção (entrelinha do compasso 4x4, Bloco II) Herdade da Torre Bela Out/00 a Ago/02 Est. a 2 m altura Dados horários de precipitação, temperatura do ar, radiação, humidade relativa, velocidade e direcção do vento e evapotranspiração de referência Nov/01 a Set/03 Est. a 8 m altura (acima do copado) Dados horários de precipitação, temperatura do ar, radiação, humidade relativa, velocidade e direcção do vento e evapotranspiração de referência Abr/03 a Set/03 Est. colocada no Dados horários temperatura do ar, radiação, humidade interior do coberto no relativa e velocidade do vento ensaio da Nutrição ~ 4 ~

5 3. CARACTERIZAÇÃO DO SOLO Os solos das diferentes parcelas dos dois ensaios experimentais foram caracterizados em termos morfológicos e determinadas as suas propriedades físicas e químicas quanto à classe textural, estrutura do solo, constantes de humidade (teor de água no solo na máxima retenção (0.33 bar - variável hídrica à capacidade de campo) e no máximo dessecamento (15 bar)), teor em carbono e nutrientes (N, P, K), bases de troca (Ca, Mg, k, Na), grau de saturação em bases do complexo de troca e valores de ph. Para além da caracterização morfológica e analítica das unidades-solo, foram realizados estudos de pormenor nas várias parcelas dos ensaios que contemplam variáveis como sejam, a infiltrabilidade, condutividade hidráulica saturada e não saturada, massa volúmica aparente, resistência à penetração e padrão de distribuição radicular. 4. TEOR EM CARBONO E EM NUTRIENTES DO SOLO E DA FOLHADA DO SOLO Na Herdade da Agolada, os teores em carbono e em nutrientes do solo (azoto, fósforo e potássio) foram analisados nos anos de 1996, 1999 e As amostragens foram realizadas sempre nos meses de Abril e Maio e correspondem a colheitas de terra das camadas 0-20 cm, cm e cm, nas zonas dos compassos 2x1, 3x3 e 4x4 dos Blocos I (não fertilizado) e II (Fertilizado). A parcela de terreno testada é ocupada apenas pelo clone CA19. No compasso 2x1, o número de repetições por camada de solo amostrada foi de 10 e nos compassos 3x3 e 4x4 foi de 12. Na Herdade da Torre Bela foram feitas amostragens do solo em Maio dos anos de 1998 e de No ensaio PRAXIS foram testados cada um dos compassos 2x1, 4x1, 4x2 e 4x4, das zonas de rega total (RT), rega de complemento (RC) e sequeiro (NR) de ambos os blocos. Neste caso, tiraram-se amostras dos clones CA19 e VC9 e fizeram-se três repetições para cada compasso vs clone vs regime de rega vs bloco. No ensaio de Nutrição foram analisadas todas as parcelas dos tratamentos de fertilização, de F1 a F8, nas áreas de regadio e de sequeiro. Este ensaio é ocupado apenas por um clone, VC9, plantado no compasso 4x2. O número de repetições foi, também de três por modalidade de fertilização vs regime de rega vs bloco. Tal como na Herdade da Agolada, foram estudados os teores em C, N, P e K nas camadas de solo 0-20 cm, 20,-40 cm e cm. ~ 5 ~

6 As determinações laboratoriais foram realizadas com base nos métodos utilizados no Departamento de Pedologia da Estação Agronómica Nacional descritas por Silva et al. (1975). A determinação do teor em carbono orgânico total foi feita a partir do método de Walkley e Black, oxidação por via húmida. O Azoto total e o fósforo e potássio assimiláveis foram determinados pelos métodos Kjeldahl (Bremner & Mulvaney, 1982) e Egner-Riehm (Murphy & Riley, 1962; Póvoas &Barral, 1992), respectivamente. No ano de 2003 procedeu-se à recolha de folhada da superfície do solo para análise laboratorial quanto aos teores em C, N, P, K, Ca, Mg e Na. Na Herdade da Agolada, a amostragem foi realizada nos mesmos locais que as amostras de solo para análise dos nutrientes. No ensaio Praxis da Torre Bela foram recolhidas amostras na parcela de rega de complemento e sequeiro, compassos 4x1, 4x2 e 4x4 e nos clones Ca19 e VC9. No ensaio de nutrição os dados obtidos referem-se às parcelas de fertilização F4 e F5 em ambos os regimes de regadio e de sequeiro. Tendo como objectivo estabelecer relações entre os níveis nutricionais na solução do solo, o complexo de troca do solo e foliar, realizou-se, no ensaio de nutrição da Herdade da Torre Bela, a monitorização dos níveis de concentração em N, P, K, Ca, Mg e Na do solo, da solução do solo e das folhas. Este trabalho foi realizado, para os anos de 2002 e 2003, nos níveis de fertilização F2 ( de NPK) e F3 ( de NPK) da modalidade de rega de complemento. A solução do solo para análise foi obtida através de tubos lisimétricos de sucção colocados na linha e na entrelinha de plantação. Em sequeiro e para os mesmos tratamentos apenas se analisaram o solo e as folhas. A análise dos nutrientes das folhas (NPK), foi também realizada em ambos os ensaios da Torre Bela em Setembro de BALANÇO HIDROLÓGICO DO SOLO A monitorização da água no solo foi realizada em todas as parcelas experimentais com base no método neutrónico (Sonda Troxler 4300) que tem a vantagem de permitir efectuar medições em toda a área dos ensaios e fazer registos do perfil hídrico do solo a grande profundidade (4 m, no caso da Herdade da Agolada). Para cada um dos anos monitorizados, as leituras com as sondas de neutrões tiveram uma periodicidade quinzenal e iniciaram-se em Fevereiro/Março e decorreram até Setembro, aproximadamente (com o inicio das chuvas). ~ 6 ~

7 Em ambas as Herdades estavam instalados talhões delimitados com chapas metálicas para controlo do escoamento de água superficial. Esta informação refere-se aos períodos de Outono-Inverno. Cada um destes talhões de escoamento foi caracterizado quanto ao declive, granulometria, massa volúmica e condutividade hidráulica do solo. A Tabela 2 apresenta os locais onde se efectuaram as medições, o período e as variáveis obtidas em ambos os ensaios. Tabela 2. Monitorização do balanço hidrológico do solo nas Herdades da Agolada e da Torre Bela. Ensaio Período Locais Parâmetros medidos Herdade da Ago/96 a Clone CA19; Blocos I e II; Dados dos perfis hídricos até aos 4 m de Agolada Jul/03 Compassos 2x1, 3x3 e 4x4 profundidade, da reserva de água utilizável e da evapotranspiração real ao longo do ciclo, perfis de capacidade de campo e de máxima dessecação a 2003 Clone CA19; Blocos I e II; Compassos 2x1, 3x3 e 4x4 e solo nú Escoamento superficial e coeficiente de escoamento Herdade da Torre Bela 2000 a 2003 Ensaio PRAXIS; Blocos I e II; Compassos 2x1, 4x2 e 4x4; Regas RT, RC e Seq. Ensaio Nutrição; Blocos I e II; Regas RC e Seq.; Fertilização: F1-F8 Ensaio PRAXIS: Bloco I: RT- 4x4 e Seq-2x1; Bloco II: RC-4x2 e Seq-4x4; Solo nú Dados dos perfis hídricos até à profundidade de 1,2 m, da reserva de água utilizável e da evapotranspiração real ao longo do ciclo, perfis de capacidade de campo e de máxima dessecação. Dados dos perfis hídricos até à profundidade de 1,2 m, da reserva de água utilizável e da evapotranspiração real ao longo do ciclo, perfis de capacidade de campo e de máxima dessecação. Escoamento superficial e coeficiente de escoamento 2002 a 2003 Ensaio Nutrição; Bloco II: Seq-4x2 Ensaio Nutrição; Bloco I: RC Escoamento superficial e coeficiente de escoamento Escoamento superficial e coeficiente de escoamento Na Herdade da Torre Bela, ensaio da nutrição, Bloco I, foi também utilizado os métodos capacitivo (Sonda Profile Probe - Delta T) e TDR (Time Domain Reflectometry), para obtenção de dados dos perfis hídricos até 1 m de profundidade e em contínuo, ou seja, valores de água no solo de hora a hora, e o método tensiométrico, para medição, também em contínuo, do potencial da água no solo. Este estudo teve lugar nos anos de 2002 e 2003 e as sondas foram instaladas em perfis do solo e em lisímetros localizados nas parcelas em regime regado e de sequeiro. A instalação de lisímetros teve como objectivo isolar as sondas do sistema radicular ~ 7 ~

8 dos eucaliptos permitindo a obtenção de informação sem a influência destas. Os tensiómetros automáticos foram instalados a diferentes profundidades permitindo a aquisição de dados para a camada de 0-70 cm, nos perfis do solo, e de 0-40 cm nos lisímetros. Foram, portanto, efectuadas medições da dinâmica da água, da evapotranspiração real e da evaporação de água do solo assim como da pressão total do solo em perfis com e sem raízes e em regime de regadio e de sequeiro. Estes dados permitem relacionar a humidade volúmica e o potencial de água no solo. 6. FLUXO DE CO 2 DO SOLO E TEMPERATURA DO SOLO Os dados da respiração do solo, medidos através do fluxo de CO 2 produzido pelos seres vivos, e da temperatura do solo foram obtidos a partir de uma câmara de fluxo de CO 2 (LI ) e de uma sonda de temperatura do solo ( TC) acopladas ao sistema portátil de medição da fotossíntese (Analisador de gás por infravermelhos - IRGA). Na Herdade da Agolada, a base de dados existente corresponde ao período entre Maio e Agosto de 2003 e têm uma periodicidade aproximada de um mês. Foram realizadas medições nos compassos de plantação 2x1, 3x3 e 4x4 e uma testemunha, exterior à zona de plantação. A avaliação do fluxo de CO 2 do solo para a atmosfera teve o intuito de comparar, em regime de sequeiro, uma situação de eucalipto extreme com uma situação em que apenas existia vegetação espontânea. No caso da Herdade da Torre Bela os resultados foram obtidos através de medições feitas em duas situações contrastantes em termos de disponibilidade hídrica do solo: uma zona de sequeiro e outra de regadio (RT), ambas localizadas no compasso 4x2. Os dados são quinzenais e correspondem ao período que vai entre Março e Setembro de A temperatura do solo foi medida nos mesmos locais e em simultâneo com o fluxo de CO 2 e os dados correspondem aos valores médios da camada 0-10 cm. No ensaio da Nutrição, Torre Bela, foram instaladas, nos mesmos locais das sondas TDR e dos tensiómetros automáticos, sondas de temperatura do solo a diferentes profundidades ao longo da camada 0-35 cm. Os dados fornecidos correspondem a valores horários da temperatura do solo em condições de regadio e de sequeiro nos anos de 2002 e ~ 8 ~

9 7. VARIÁVEIS ECOFISIOLÓGICAS Em ambos os ensaios experimentais foram estudados alguns aspectos da ecofisiologia do eucalipto nomeadamente o potencial hídrico foliar de base, a fotossíntese, a condutância estomática, a transpiração e a eficiência do uso da água e as suas relações com a variação da reserva hídrica do solo. O potencial hídrico foliar de base (Ψf) é determinado antes do nascer do sol a partir de uma câmara de pressão de Scholander. As medições das taxas de fotossíntese, condutância estomática, transpiração e a eficiência do uso da água foram realizadas com um medidor Infrared Gas Analiser (IRGA - modelo Licor-6400) e sempre às 10, 13 e 16 horas dos mesmos dias que as leituras do potencial hídrico foliar de base. Na Herdade da Agolada, as medições do potencial hídrico foliar de base (Ψf) foram realizadas nos anos de 1997 a Os dados obtidos incidem sobre os dois blocos I e II, compassos 2x1, 3x3 e 4x4 e nos clones CA19, VC9 e PC10. Os estudos sobre as taxas de fotossíntese, condutância estomática, transpiração e a eficiência do uso da água foram realizados no ano de 1998 nos mesmos blocos e compasso mas apenas no clone CA19. Na Herdade da Torre Bela, os dados ecofisiológicos foram obtidos apenas para o ensaio PRAXIS nos anos de 1998 e 1999 (?). O estudo dos potenciais hídricos foliares de base foi realizado nos regimes hídricos da rega total (RT), rega de complemento (RC) e sequeiro (NR). Para cada um destes regimes hídricos fizeram-se medições nos compassos 4x1, 4x2, e 4x4 e nos clones CA19 e VC9. ~ 9 ~

10 9. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Relatório Final do Projecto PAMAF Análise dos Balanços Hidrológico e Nutricional e Modelação do Crescimento em plantações de Eucalyptus globulus. Relatório Final do Projecto PRAXIS 3/3.2/FLOR/2115/95. Gestão integrada da utilização da água e nutrientes do solo pelo Eucalyptus globulus. Relatório Final do Projecto POCTI/36234/AGR/99. Influencia da alimentação hídrica e mineral na produtividade da biomassa aérea e subterrânea e sustentabilidade das plantações Eucalyptus globulus. Egipto, R.L. (1999). Ecofisiologia do eucalipto: estabelecimento de relações entre o estado hídrico do solo, o potencial hídrico foliar, a condutância estomática e a fotossíntese. Relatório de actividades, Instituto Superior de Agronomia. Dias, A.C. (2001). Contribuição para o estudo do escoamento superficial e do balanço hidrológico em plantações de Eucalyptus globulus, Labill.. Relatório Final de Licenciatura em Engenharia Agronómica, Instituto Superior de Agronomia. Tomaz, A. (2002). Modelação conceptual do processo de formação de escoamento superficial numa plantação jovem de Eucalyptus globulus, Labill. em Coruche. Tese do Curso de Mestrado em Gestão de Recursos Hídricos, Instituto Superior Técnico. Pacheco, C.A. (2004). Soil water measurements, the most usual methods: gravimetric, neutronic, capacitive and time domain reflectometry (TDR). In: Workshop Water Use of Woddy Crops:techniques, issues, modellig and applications on water management. Pacheco, C.A.; Dias, A.C.; Neto, F.M.; Boteta, L.M. & Oliveira, I.B. (2004). Evaporation of irrigated Eucalyptus globulus, Labill.. Proc. IUFRO, Conf., Aveiro, (RAIZ, Instituto de Investigação da Floresta e do Papel). Neto, F.M. (2007). Medição do fluxo de CO2 do solo em ecossistemas agrícolas e florestais: procura de níveis indicativos da actividade respiratória em diferentes subsistemas. Tese do Curso de Mestrado em Gestão de Recursos Naturais, Instituto Superior de Agronomia. ~ 10 ~

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