FÓRUM FLORESTAL ESTADUAL PESQUISA NO DESNVOLVIMENTO FLORESTAL DO RS ECOLOGIA E DINÂMICA DAS PLANTAÇÕES FLORESTAIS

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1 FÓRUM FLORESTAL ESTADUAL PESQUISA NO DESNVOLVIMENTO FLORESTAL DO RS ECOLOGIA E DINÂMICA DAS PLANTAÇÕES FLORESTAIS Prof. Dr. nat. techn. Mauro V. Schumacher Ecologia e Nutrição Florestal Departamento de Ciências Florestais/CCR/UFSM schumacher@pesquisador.cnpq.br

2 INTEGRAÇÃO UNIVERSIDADES E EMPRESAS UNIVERSIDADE EMPRESA Ensino Produção Pesquisa Qualidade Extensão Tecnologia Sustentabilidade

3 Objetivos dos Institutos de Pesquisa Pesquisa & Tecnologia Qualidade Produtividade Utilização Sustentabilidade Economia Ambiente Sociedade

4 AS UNIVERSIDADES E OS INSTITUTOS DE PESQUISA Instituto de Pesquisas e Estudos Florestais IPEF (1968) Campus da ESALQ da Universidade de São Paulo, Piracicaba, SP Fundação de Pesquisas Florestais do Paraná FUPEF (1971) Campus da Universidade Federal do Paraná, Curitiba, PR Sociedade de Investigações Florestais SIF (1974) Campus da Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, MG Centro de Pesquisas Florestais CEPEF (1986) Campus da Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS Centro de Estudos em Recursos Naturais Renováveis CERNE (2001) Campus da Universidade Federal de Lavras, Lavras, MG

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6 O SETOR FLORESTAL BRASILEIRO Representa 4,0% do PIB Nacional Segundo segmento industrial exportador do País 2,5 milhões de empregos diretos e indiretos Receita anual de USD 16,1 bilhões Recolhe anualmente USD 3,4 bilhões de impostos

7 ECOLOGIA DA PRODUÇÃO EM FLORESTAS CO 2 Fotossíntese Acima do solo Respiração CO 2 Carbono fixado Alocação CO 2 Genética, Solos Água, Nutrientes, Luz, Temperatura Abaixo do solo Litter Adaptado de STAPE (2006)

8 Carbono (Mg ha -1 ) QUANTIDADE DE CARBONO EXISTENTE ACIMA DO SOLO EM DETERMINADOS TIPOS DE VEGETAÇÃO Floresta Tropical Floresta Boreal Floresta Temperada Savanas Tropicais Pradaria de Zona Temperada Terras Agrícolas Fonte: Adaptado de IPCC (2000)

9 Ganho no crescimento de florestas em decorrência de práticas silviculturais (Melhoramento genético)

10 Radiação Solar em Função de: Índice de Área Foliar (Nível de Fechamento do Dossel) Sands (2002)

11 IAF Massa Seca do Tronco (Kg/ha) Relação entre IAF e Massa Seca de Tronco de eucalipto em diferentes intensidades de matocompetição 4, ,0 4,00 3,50 3,00 2, ,0 5000,0 4000,0 2,00 1,50 1,00 0, ,0 2000,0 1000,0 0, Tratamentos 0,0 IAF Massa Seca do Tronco Fonte: Schumacher et al. (2007)

12 MAI (Mg ha -1 yr -1 ) MAI = Rainfall r 2 = 0.80, P < Fonte: Stape (2006) Rainfall (mm yr -1 )

13 Rede Experimental BEPP Brasil Eucalyptus Produtividade Potential Fert = + 3% (ns) Agua = + 29% ** Fert/Agua = + 38% ** Adequada fertilização Alta influência das chuvas no IMA Fonte: Stape (2006)

14 Produtividade Atingindo a Produtividade Potencial... Potencial Potencial Fatores Definidores: Genótipo, Temperatura, CO2, Radiação Atingível Medidas de Produção Fatores Limitantes Água, Nutrientes, Solo X X Real Medidas de Proteção X Fatores Redutores: Ervas, Pragas, Doenças, Fogo (m3/ha/ano)

15 DINÂMICA DOS NUTRIENTES NAS FLORESTAS

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17 Crescimento/ Produtividade f } Material de origem (tipo de rocha) Tipo de solo (ver mapeamento) Profundidade do solo, Características físicas, Água disponível, Nutrientes totais e disponíveis Matéria orgânica/ctc Radição solar

18 Densidade de raízes finas em floresta de Eucalyptus urophylla Densidade de raízes finas g dm Prof. (cm) Fonte: Witschoreck et al. 2000

19 Entradas de nutrientes via precipitação Elemento kg ha -1 ano -1 K Ca Mg Na SO 4-2 NO 3 - Cl - Fonte 9,4 7,8 1,1 6,8 -/- -/- -/- 1 17,1 23,3 2,9 15,8 133,8 275,2 23,3 2 0,9-9,4 2,3-17,1 1,1-19,4 -/- -/- -/- -/- 3 -/- -/- 3,0 -/- -/- -/- -/- 4 2,0-8,0 2,0-12 1,0-5,0 -/- -/- -/- -/- 5 1 = Castro (1980) região de Viçosa onde não existem indústrias; 2 = SIF (1986) no Vale do Aço; 3 = Charley (1981) na Austrália. 4 = NUTRICALC (2001) 5 = Fölster & Khanna (2001) Na europa a entrada média de nitrogênio é de 20 kg ha -1 ano -1 Nas regiões tropicais a entrada é de 10 a 14 kg ha -1 ano -1

20 Transferência de macronutrientes através da serapilheira em um povoamento de P. taeda. Abr/2004 a Mar/2006. Período Macronutrientes (kg ha -1 ) N P K Ca Mg S Abr/04 - Mar/05 10,88 0,94 1,33 21,85 2,65 1,31 Abr/05 - Mar/06 14,64 1,27 1,61 18,70 3,03 1,19 Média anual 12,76 1,10 1,47 20,28 2,84 1,25 Total 25,52 2,20 2,95 40,55 5,68 2,50 Fonte: Schumacher et al (2007)

21 DISTRIBUIÇÃO DA BIOMASSA EM FUNÇÃO DA IDADE DO PLANTIO DE EUCALIPTO Raiz Casca Madeira G.morto G. verde Folha 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 2 anos 4 anos 6 anos 8 anos Idade do povoamento Schumacher et al. 2003

22 Intensidade de colheita de biomassa e exportação de nutrientes (kg ha -1 ) em um plantio de Eucalipto aos 8 anos de idade. Componente Biomassa (Mg ha-1) N P K Ca Mg 173,20 228,6 15,5 91,8 107,4 20,8 M 59,73 233,3 26,7 214,0 535,9 68,6 187,14 266,2 28,0 155,4 472,0 51,1 M + C 45,79 121,3 8,1 81,6 53,6 20,4 200,98 297,2 31,2 187,1 531,8 64,3 M + C + G 31,95 164,7 11,1 118,9 111,5 25,1 Total 232,93 461,9 42,3 306,0 643,3 89,4 Exportado Permanece Schumacher et al (2003)

23 Espécie Remoção de nutrientes do solo por espécies florestais e culturas agrícolas Idade Kg ha -1 ano -1 (anos) N P K Ca Mg Eucalyptus saligna 10 21,9 5,8 19,1 95,4 8,1 Eucalyptus grandis 2,5 110,3 11,2 94,9 50,0 13,1 Eucalyptus grandis 10 42,0 1,6 15,6 76,7 5,1 Fumo virginia * 78,5 13,5 90,00 61,5 24,7 Cenoura * 267,0 42,0 835,0 199,0 32,0 Milho * 127,0 26,0 37,5 1,0 11,0 Cana-de-açucar * 208,0 22,0 200,0 153,0 67,0 Trigo * 80,0 8,0 12,0 1,0 4,0 Eucalipto (Sindifumo) 8 33,2 3,5 19,4 59,0 * Valores referentes a uma colheita

24 CUB modificado Efeito da Idade Sobre a Eficiência de Uso de Nutrientes Clone 4 Clone 6 N Idade (anos) Fonte: Barros (2006)

25 MANEJO DOS RESÍDUOS EM PLANTIOS DE EUCALIPTO Schumacher (2006)

26 Impactos da colheita da copa das árvores (resíduos) Remoção da copa Aumento da temperatura Aumento da p.p sobre o solo Compactação do solo Perturbação da camada orgânica Aumento da taxa de decomposição Perda de M.O. e nutrientes Aumenta a erosão Continuam as perdas Menor infiltração e maior escoamento superficial Alteração da produtividade Sedimentação e alteração da água Adaptado de LIMA, 1996

27 Massa remanescente (%) AVALIAÇÃO DA DECOMPOSIÇÃO DE FOLHAS LITTERBAGS 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 dez/06 jan/07 fev/07 mar/07 abr/07 mai/07 jun/07 jul/07 ago/07 set/07 out/07 nov/07 dez/07 Fonte: Schumacher et al (2007)

28 MS (t ha -1 ) Sem galhada Com galhada Doses de NPK (kg ha -1 ) Matéria seca de eucalipto aos 8,5 anos influenciada pela adubação e galhada Fonte: Barros (2006)

29 Perda total de cátions pela colheita, queima, e lixiviação (barras vermelhas) e deposição via precipitação (barras verdes) em uma plantação de Eucalyptus deglupta. Fonte: Fölster & Khanna (2001)

30 A BACIA HIDROGRÁFICA CONSIDERADA COMO UM ECOSSISTEMA Fonte : Adaptado de Duvigneaud (1974)

31 Fonte: Comitê do Rio Ibicuí (2007)

32 Processos naturais e antropogênicos de entrada, armazenamento, fluxos internos e saídas de nutrientes na microbacia. P i D i G i A i P i = entrada pela chuva; D i = deposição de particulados; G i = deposição de gases A i = adubação B i B i = exportação pela biomassa R i e M i = perdas pelo escorrimento superficial e por sedimentos Wi W i = intemperismo R i Mi Fonte: Adaptado de Moldan & Cerny, 1994

33 ÁREAS COM UNIDADES DE PESQUISA NO SUL DO BRASIL

34 USO DE ÁGUA f =} Densidade do povoamento (IAF); Espécie: Material genético, Características edafo-climáticas, % de ocupação da B.H Radiação solar

35 Água Disponível no Solo sob Eucalipto e sob Floresta nativa (Mata Atlântica), na região costeira do Espírito Santo As medições realizadas e as estimativas a partir de modelos hidrológicos demonstram que as plantações de eucalipto se comparam à floresta nativa (Mata Atlântica) quanto à Evapotranspiração anual e ao uso de água do solo (Almeida e Soares, 2003)

36 INFILTRAÇÃO MÉDIA EM PARCELAS CONTENDO DIFERENTES CONDIÇÕES DE PISO FLORESTAL Tratamento Infiltração (mm/h) Piso florestal intacto 59,9 Piso removido mecanicamente 49,3 Piso queimado anualmente 40,1 Pastagem degradada 24,1 Fonte: AREND (1942)

37 VIB (cm h -1 ) 95 Velocidade de infiltração básica 75 T = 0 dia ŷ = 89,25-83,55*** x 1/2 + 18,86*** x ; R 2 = 0, T = 441 dias ŷ = 89,24-81,91*** x 1/2 + 18,32*** x ; R 2 = 0, Número de passadas Velocidade de infiltração básica de água influenciada pelo tráfego e carga de um forwarder Fonte - Silva (2005)

38 Valores de precipitação e deflúvio em milímetros, medidos na microbacia com eucalipto e pastagem. Fonte: CÂMARA et al. (2006)

39 Qual é a influência que existe entre a entrada, oferta e as perdas de nutrientes em um plantio de eucalipto? Entrada 80 cm Perdas Oferta 30 cm 80 cm

40 Calil (2006)

41 Precipitação (mm) Interceptação (%) Relação da interceptação e precipitação em floresta de Pinus taeda Interceptação da Água da Chuva 450,0 400,0 350,0 300,0 250,0 200,0 150,0 100,0 50,0 0,0 ago/06 set/06 out/06 nov/06 dez/06 jan/07 fev/07 mar/07 mês/ano Precipitação (mm) Interceptação (%) 50,0 45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 Fonte: Schumacher et al. (2007)

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43 Avaliação do escorrimento da água pelo tronco (mm)

44 Adições de nutrientes através da água da chuva (925,64 mm), na região de São Francisco de Assis. P K S Ca Mg kg ha -1 (Jan-maio 2007) 2,82 7,64 9,75 5,45 0,94 Fonte: Schumacher et al. (2007)

45 g / ha CONTEÚDOS DE POTÁSSIO NA ÁGUA DA CHUVA QUANTIDADES DE NUTRIENTES NA ÁGUA DA CHUVA NO CAMPO E NA FLORESTA DE PINUS TAEDA 3000, , ,00 Floresta Campo 1500, ,00 500,00 0,00 08/06 09/06 10/06 11/06 12/06 01/07 02/07 03/07 mês / ano Fonte: Schumacher et al. (2007)

46 Valores médios mensais do nitrato (mg L -1 ) no deflúvio das microbacias com pastagem (MP) e com plantio de eucalipto (ME) e valores de precipitação (P) mm. Fonte: CÂMARA et al. (2006)

47 Amostra de Sedimentos de rios

48 LIisímetros usados na coleta de água do solo Schumacher (2006)

49 Schumacher (2006)

50 MEDIÇÃO DA UMIDADE DO SOLO (VOL.%) PROFUNDIDADES: 10 cm 20 cm 30 cm 50 cm 80 cm Amostragem: A cada 10 min. com média a cada hora.

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54 Qual a luminosidade do sistema agrossilvipastoril com eucalipto?

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56 Qual a quantidade de serapilheira e nutrientes depositados? 10,0 m

57 Sempre limpo

58 Sempre sujo

59 MUITO OBRIGADO