UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO DEPARTAMENTO DE PESQUISA PROGRAMA INSTITUCIONAL DE BOLSAS DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA PIBIC CNPq RELATÓRIO TÉCNICO - CIENTÍFICO Período: Agosto/2016 a Julho/2017 (X) PARCIAL ( ) FINAL IDENTIFICAÇÃO DO PROJETO Título do Projeto de Pesquisa: Alterações da dinâmica do ciclo de carbono em uma floresta tropical chuvosa na Amazônia Brasileira em função da deficiência hídrica do solo ESECAFLOR-LBA. Nome do Orientador (a): Antônio Carlos Lôla da Costa. Titulação do Orientador (a): Doutor em Meteorologia. Faculdade: Meteorologia. Unidade: Instituto de Geociências (IG). Área: Ciências Exatas e da Terra. Título do Plano de Trabalho: Variabilidade média mensal da taxa de infiltração de água no solo após 10 anos de exclusão artificial da água da chuva no sítio experimental do projeto ESECAFLOR. Nome do Bolsista: Naiana Milena Oliveira Gomes. Tipo de Bolsa: (X) PIBIC/ CNPq ( )PIBIC /CNPq- Cota do pesquisador ( ) PIBIC/UFPA ( ) PIBIC/ INTERIOR ( )PIBIC/PARD
INTRODUÇÃO O ciclo hidrológico é definido pela circulação da água, na qual é evaporada dos oceanos e continentes e assim transforma-se em parte da dinâmica da atmosfera. Segundo Lima (1996), a água precipitada pode ser interceptada pela vegetação, escoar pela superfície, ou poderá infiltrar-se no solo na qual pode ser absorvida pelas plantas. A parcela da água da chuva que é interceptada pela vegetação é componente importante no ciclo hidrológico (Franken et al., 1992). A infiltração é o fenômeno na qual a água penetra da superfície para o interior do solo. Este processo tem uma grande importância no sentido pratico, pois influência diretamente o escoamento superficial, que é integrante do ciclo hidrológico que está responsável pelos processos de erosão e inundações. Segundo Dantas (2006), a interceptação causada pela cobertura florestal sofre uma diminuição no acumulado total de água proveniente da chuva que atinge a superfície do solo, influenciando no processo do escoamento superficial e infiltração que sustenta os lençóis subterrâneos e a quantia de água no solo, sensibilizando a vegetação por meio de seu crescimento e manutenção. A maior floresta tropical úmida do mundo é a floresta Amazônica, na qual é importante para o nosso ecossistema global, onde parte dela está localizada no Brasil. Esse bioma concentra metade da vida na terra e abriga também a maior rede fluvial onde há maior parte de água doce disponível. A floresta tropical é de grande importância para o equilíbrio do clima global e ajuda a moderar a temperatura. É nas florestas que acontece a absorção de dióxido de carbono (CO²). Os solos sob florestas possuem as melhores condições de infiltração de água, assim as florestas são consideradas como fonte fundamental para o suprimento de água para os aqüíferos. E com a presença de cobertura vegetal a infiltração de água para o interior do solo se torna maior, tendo como resultado um abastecimento melhor do lençol freático. Molion (1985), afirma que com a remoção da cobertura vegetal, o impacto mecânico das gotas de chuva decompõe a estrutura superficial do solo. As partículas menores resultantes selam os poros, diminuindo a infiltração. Ao mesmo tempo, a precipitação que era interceptada pela folhagem, passa a atingir diretamente o solo, provocando o aumento do escoamento superficial, que pelo excesso de água que ocorre logo após a chuva intensa sofre um deslocamento pela superfície do terreno e, conseqüentemente, a erosão. O objetivo deste estudo é analisar a possível influência da redução da umidade do solo sobre a variabilidade média mensal da taxa de infiltração de água no solo no sítio experimental do projeto ESECAFLOR. JUSTIFICATIVA: Após mais de 10 anos de experimento, o conhecimento da dinâmica da taxa de infiltração da água no solo é de fundamental importância para entender seu comportamento.
2. MATERIAIS E MÉTODOS 2.1 - Local de Estudo Neste trabalho foram utilizados dados de infiltração de água no solo referente aos meses de outubro e novembro (período menos chuvoso) de 2006, comparados com os respectivos meses do ano de 2016 provenientes do sítio experimental onde está situado na Estação Científica Ferreira Pena (ECFPn) do Projeto ESECAFLOR, cujas coordenadas geográficas são de latitude 01 42 30 S, longitude 51 31 45 W, situada na Floresta Nacional de Caxiuanã (FLONA), Pará, Brasil. Gerenciada pelo Museu Paraense Emílio Goeldi, a qual está localizada a Oeste do Estado do Pará, no município de Melgaço, distante 400 km de Belém. O clima da região se traduz como tropical úmido do tipo Ami, segundo a classificação de Köppen (Moraes et al., 1997). Segundo (Costa et al., 2007), Caxiuanã apresenta um solo que vai de bem a moderadamente drenado e desprivilegiado em nutrientes, com cor amarelo-escuro (10 YR, 3/6) a vermelho amarelado (7,5 YR, 6/6). Com perfil constituído de areia e/ou argila caulinítica, interpolado com um horizonte laterítico. Onde a região denota um relevo plano (relativamente) que suporta um Latossolo Amarelo, com origem terciária e profundo, com característica marcantes a acidez. Em Caxiuanã as chuvas têm distribuição regular durante o ano com uma sazonalidade bem definida. Onde o período chuvoso está compreendido entre os meses de dezembro a junho, ao passo que o período menos chuvoso situa-se entre os meses de agosto a novembro. (Oliveira 208). Segundo Silva Jr (2013), existe uma sazonalidade de precipitação bem definida na Estação Científica Ferreira Pena (ECFPn), situando o período chuvoso abrangido de dezembro a maio, com acumulado de 1.871,2 mm correspondente a 84,6% da precipitação total, e o período menos chuvoso compreendido entre os meses de junho e novembro, com acumulado de 340,4 mm, apresentando 15,4%.
2.2 - Umidade do solo A umidade exerce um papel importante nos processos de transferência de energia interna (a exemplo do calor) e momento envolvendo a superfície e a atmosfera. Para a obtenção dos dados de umidade do solo foi utilizado um refletômetro de domínio temporal (TDR), sendo feita medidas quinzenais regulares realizadas em oito poços com 5 metros de profundidade, instalados nas parcelas de controle (A) e exclusão (B). A partir do momento em que o solo começa a aumentar seu teor de umidade, consequentemente a capacidade de infiltração diminui. Quando a velocidade de infiltração iguala-se a capacidade de infiltração, inicia-se o escoamento superficial. 2.3 - Infiltração Foram coletados dados obtidos com a utilização de 02 infiltrômetros de inundação (figura 1). Em sua estrutura possui dois anéis metálicos concêntricos medindo aproximadamente 15 a 30 centímetros de diâmetro e altura de 30 centímetros, que são fixados na superfície do terreno até uma profundidade de 10 a 15 centímetros, nas parcelas do Projeto ESECAFLOR, uma parcela denominada parcela de controle (Parcela A), usada como referência para os experimentos realizados na parcela de exclusão (Parcela B), na qual está sendo feita a exclusão de aproximadamente 50% da água da chuva com utilização de aproximadamente 6000 painéis plásticos instalados a uma altura de 1,5 a 4 metros acima do solo. Figura 01. Modelo infiltrômetro de inundação.
RESULTADOS E DISCUSSÃO A figura 02 mostra o comportamento médio da umidade do solo nas parcelas de controle e exclusão nos meses de outubro e novembro de 2016 do Projeto ESECAFLOR. Figura 02. Comportamento médio da umidade do solo nos meses de outubro e novembro de 2016 das parcelas de controle e exclusão do projeto ESECAFLOR. A umidade no solo na parcela de controle (PA) em outubro de 2016 foi de aproximadamente 8,1 %, enquanto que na parcela de exclusão (PB) atingiu 5,4 %. Já no mês de novembro de 2016 a parcela de controle atingiu valores em torno de 6,9 % e na parcela de exclusão 5,3 %. Isto implica dizer que a umidade no solo nas parcelas de controle e exclusão apresentaram uma ligeira redução de aproximadamente 85 % e 98 % respectivamente. Observou-se que os valores máximos da umidade no solo ocorreram no mês de outubro na parcela de controle e menores valores na parcela de exclusão. Na parcela de controle temos influência direta da água da chuva no solo, tornando um solo mais úmido com sua capacidade de infiltração mínima. A umidade do solo na parcela de exclusão não apresentou grandes variações, pois a precipitação não influencia diretamente nesta parcela o que denota pouca umidade no solo, facilitando a infiltração. A figura 03 mostra a velocidade média instantânea da taxa de infiltração no solo no mês de outubro no ano de 2016, correspondente ao período menos chuvoso da região.
Figura 03. Velocidade média instantânea de infiltração no solo no mês de outubro de 2016 na parcela de controle e de exclusão. Observou-se na figura 03 que a taxa de infiltração máxima na parcela de controle no mês de outubro foi de 2,70 cm/min e mínimo de 0,09 cm/min. Por outro lado a parcela de exclusão apresentou um valor máximo de 3,55 cm/min e mínimo de 1,09 cm/min. A infiltração parcela de exclusão manteve-se sempre superior quando comparada com a parcela de controle, o que nos demonstra a influência da cobertura vegetal e da camada de matéria orgânica depositada sobre a superfície, influências externas e as condições da superfície podendo influir diretamente a taxa de infiltração de água no solo. A figura 04 mostra a velocidade média instantânea da taxa de infiltração no solo no mês de novembro no ano de 2016, correspondente ao período menos chuvoso da região.
Figura 04. Velocidade média instantânea de infiltração no solo no mês de novembro de 2016 nas parcela de controle e exclusão. Na figura 04 podemos observar na parcela de controle que a infiltração média foi inferior quando comparada com a parcela de exclusão. A parcela de exclusão teve um aumento na velocidade de infiltração nos dois primeiros minutos mantendo-se relativamente linear nos minutos restantes. Infiltração essa facilitada pelo fato do solo estar mais seco, resposta do período menos chuvoso e a influência direta da água da chuva no solo que não ocorre nesta parcela, ou seja, a quantidade de água infiltrada será maior. No mês de novembro a parcela de controle nos mostra um valor máximo de 3,40 cm/min e mínimo de 0,10 cm/min. Enquanto na parcela de exclusão para este mês a taxa máxima de infiltração foi de 3,60 cm/min e mínima de 0,90 cm/min. CONCLUSÕES Após as análises realizadas sobre a infiltração em solos diferentes classificados como parcela de controle A e parcela de exclusão B, conclui-se que a taxa de infiltração instantânea é maior na parcela de exclusão, pois com a exclusão da grande parte de água que iria chegar à superfície, o solo se torna mais seco, assim facilitando a infiltração. Quando comparada com a parcela de controle, o solo desta parcela está mais saturado devido à influência da precipitação além da cobertura vegetal e serrapilheira que ficam depositados sobre a superfície do solo tornando a infiltração mais difícil e lenta.
AGRADECIMENTOS Agradeço ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pela bolsa concedida; ao projeto ESECAFLOR pelos dados disponibilizados; e ao auxílio do Orientador e dos companheiros de laboratório. PUBLICAÇÕES Com base nessa pesquisa está em fase inicial de um artigo a ser submetido em Revista Científica. ATIVIDADES DESENVOLVIDAS Durante o decorrer do período da bolsa foram desenvolvidas as seguintes atividades acadêmicas: 1) Organização, cálculo das médias aritméticas e análise dos dados mensais de infiltração de água no solo, dados estes cedidos pelo Projeto de Estudo da Seca da Floresta (ESECAFLOR) do período de outubro e novembro de 2016. 2) Confecção de gráficos e tabela para a representação da variabilidade mensal da taxa média de infiltração na parcela de controle e exclusão. 3) Em função das dificuldades financeiras referentes a logística de acesso ao projeto ESECAFLOR, que fica a 400 Km a Oeste de Belém, as medidas só começaram a ser realizadas em outubro de 2016. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS LIMA, W.P. PRINCÍPIOS DE HIDROLOGIA FLORESTAL PARA O MANEJO DE BACIAS HIDROGRÁFICAS. PIRACICABA; ESALQ/USP, 1986, 242p. FRANKEN, W.; LEOPOLDO, P.R.; MATSUI, E. RIBEIRO, M.N.G. ESTUDO DA INTERCEPTAÇÃO DA ÁGUA DE CHUVA EM COBERTURA FLORESTAL AMAZÔNICA DO TIPO TERRA FIRME. ACTA AMAZONICA. 1992. DANTAS, V. A.; OLIVEIRA, M. C. F.; COSTA, A. C. L.; MORAES, J. C.; CHAGAS, G. F. B. ESTUDOS AGROMETEOROLÓGICOS NA FLORESTA NACIONAL DE CAXIUANÃ ABRIL/2006. MOLION, L.C.B. INFLUÊNCIA DA FLORESTA NO CICLO HIDROLÓGICO. In: SEMINÁRIO SOBRE ATUALIDADES E PERSPECTIVAS FLORESTAIS, 11, Curitiba, 1984. Anais... Curitiba: EMBRAPA-CNPF, 1985, p.1-7.
MORAES, J. C.; COSTA, J. P. R.; ROCHA, E. J. P.; SILVA, I. M. O. 1997. ESTUDOS HIDROMETEOROLÓGICOS NA BACIA DO RIO CAXIUANÃ. IN: LISBOA, P. L. B. (ORG.). CAXIUANÃ. BELÉM: MUSEU PARAENSE EMÍLIO GOELDI, P. 85-95. COSTA, R. F.; SILVA, V. P. R.; RUIVO, M. L. P.; MEIR, P.; COSTA, A. C. L.; MALHI, Y. S.; BRAGA. A. P.; GONÇALVES, P. H. L.;, SILVA JR, J. A.; GRACE, J. - TRANSPIRAÇÃO EM ESPÉCIE DE GRANDE PORTE NA FLORESTA NACIONAL DE CAXIUANÃ, PARÁ. OLIVEIRA, L. L.; FERREIRA DA COSTA R., SOUSA F. A., COSTA, A. C. L.; BRAGA, A. P.; PRECIPITAÇÃO EFETIVA E INTERCEPTAÇÃO EM CAXIUANÃ, NA AMAZÔNIA ORIENTAL. SILVA JUNIOR, J. A. FLUXOS DE CO 2 DO SOLO NA FLORESTA NACIONAL DE CAXIUANÃ, PARÁ, DURANTE O EXPERIMENTO ESECAFLOR/LBA. Revista Brasileira de Meteorologia, v.28, n.1, 85-94, 2013. PARECER A bolsista Naianaq Gomes desenvolveu satisfatoriamente todas as tarefas a ela atribuídas, sendo que os resultados apresentados até o momento justificam o seu relatório parcial. É importante salientar que por problemas financeiros decorrentes da instabilidade econômica que atravessa o país, as medidas só começaram a ser realizadas em outubro de 2016. É o que tenho a informar. Belém, 14 de fevereiro de 2017. Dr. Antonio Carlos Lola da Costa Orientador