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REVISTA DA MADEIRA - EDIÇÃO N°83 - AGOSTO DE 2004

Nutrientes

Anlise de nutrientes para sustentabilidade

A nova era do uso da madeira, com a interao entre os fatores econmicos, do meio ambiente, empresa e comunidade configura a estrutura onde est atualmente situada a atividade florestal sustentvel. Com a evoluo dos processos de conscientizao e dos movimentos diversos para a preservao da natureza, as restries legais e os impedimentos burocrticos cresceram de tal forma que tornaram o processo de uso e consumo de madeira oriunda de florestas naturais bastante proibitivos.

Assim, o setor industrial madeireiro da regio sul adaptou-se ao processamento e uso da madeira de reflorestamentos, especialmente com o gnero pinus, como forma de no espoliar por completo as florestas nativas e manter um dos fortes setores da economia brasileira, geradora de muitos empregos e benefcios sociais, com impactos ecolgicos reduzidos, frente a outras atividades agro-econmicas.

Dentro deste enfoque, a sustentabilidade ambiental princpio norteador bsico para a atividade, sem a qual no ser alcanada a sustentabilidade econmica e social a mdio e longo prazo. Nenhum setor da economia est to diretamente ligado aos recursos naturais quanto atividade florestal, sendo por isso um dos setores que mais se preocupa com a sua manuteno e uso sustentado.

Assim, considerando o volume de pesquisas que existem para outras essncias exticas plantadas na regio sul do Brasil, para o Pinus taeda estas no so relativamente freqentes, fazendo com que pessoas desinformadas se sintam habilitadas a fazer inferncias sobre possveis impactos negativos do cultivo da espcie aos ecossistemas locais, principalmente ao campo nativo, por onde o cultivo se expande, esquecendo de considerar os histricos grandes danos ambientais que outras culturas agro-econmicas tambm provocam, sem contestao, principalmente ao solo, gua e vegetao.

As florestas de Pinus eram antigamente consideradas como pouco exigentes em termos nutricionais. Nos EUA esta espcie considerada pioneira. No Brasil, podem ser observadas plantas de Pinus crescendo em beiras de estrada, com as razes arraigadas em horizontes sub-superficiais, sem apresentar sintomas de deficincia nutricional a no ser uma menor taxa de crescimento. Porm, plantas crescidas nestas condies certamente no apresentam desenvolvimento economicamente satisfatrio.

Nos ltimos anos, porm, trabalhos demonstraram existir condies edficas que podem ser limitantes ao crescimento da espcie. Neste sentido, a necessidade de caracterizao dos solos e aspectos nutricionais dos plantios com a espcie se tornou premente, principalmente a partir dos anos 80, visando a no exausto dos stios onde haviam plantios.

O conhecimento de aspectos relativos a ecologia da espcie, quanto a exportao e ciclagem de nutrientes, morfologia e qumica dos horizontes orgnicos, as relaes dos povoamentos com o ambiente natural, entre outros, se fazem necessrios visando entender o comportamento da espcie e suas inter-relaes com os demais elementos naturais.

Solo florestal

A quantidade e a composio qumica da serapilheira acumulada sobre o solo florestal dependem do tipo de vegetao, de fatores como clima, localizao, topografia, solo, idade do povoamento e a variao sazonal e anual da produo de serapilheira pelos elementos arbreos, assim como o sistema de manejo empregado e a metodologia de avaliao usada.

Sobre os solos sob povoamentos de espcies do gnero Pinus ocorre a formao de uma espessa camada de material orgnico, o qual formado a maioria por acculas (70%) e o restante por estruturas reprodutivas, ramos, cascas e pedaos do caule, os quais podem apresentar uma lenta decomposio, porm com uma significativa carga de nutrientes sendo devolvidos atravs deste material ao solo.

Outra grande funo da grande camada de serapilheira que se acumula sob povoamentos de Pinus o fato de a mesma funcionar como uma grande esponja sobre o solo, com capacidade de reter a gua da chuva, reduzir a evaporao e as variaes bruscas da temperatura do solo, assim evitando a eroso, melhorando a estrutura do solo e promovendo a ciclagem de nutrientes.

A manuteno da produtividade e da perpetuidade dos ecossistemas formados por florestas naturais ou implantadas est intimamente relacionada com o processo de ciclagem de nutrientes.

O processo de ciclagem de nutrientes no ecossistema florestal pode ser caracterizado de trs formas: ciclo geoqumico (trocas de elementos minerais entre diferentes ecossistemas), ciclo biogeoqumico ou biolgico (trocas qumicas entre o solo e a planta) e ciclo bioqumico (translocao de nutrientes que se encontram armazenados em tecidos velhos para os tecidos novos, dentro da prpria planta).

A ciclagem biolgica de nutrientes um processo importante na nutrio de Pinus, de forma que os fluxos de entrada, sada e armazenamento de nutrientes nos horizontes orgnicos esto sendo estudados e levados em considerao nas decises de manejo. Na ciclagem biolgica, o fluxo mais estudado tem sido a produo de serapilheira e deposio de nutrientes. As estimativas mostram que a produo de serapilheira poder variar entre 6,4 e 9,3 Mg ha-1 ano-1.

Existe variao na produo de serapilheira e deposio de nutrientes, comparando stios de qualidades diferentes, onde as maiores produes de serapilheira foram encontradas no stio de melhor qualidade embora o teor de nutrientes no tenha sido diferente (menos para K e Mg), as quantidades retornadas foram maiores em virtude da maior massa de serapilheira depositada.

Vrios estudos tm demonstrado que a serapilheira produzida se acumula sobre o solo mineral formando um horizonte orgnico espesso, sendo em sua maioria formado por acculas (em torno de 70% e o restante por estruturas reprodutivas, ramos, casca e pedaos de caule) apresentando caractersticas morfolgicas bem definidas. Este acmulo atribudo a dificuldade de decomposio do material e s condies ambientais desfavorveis para que os processos biolgicos se processem numa velocidade mais acelerada, como por exemplo, deficincia hdrica ou mineral, fazendo com que ocorra a estratificao do material em sub-horizontes orgnicos distintos.

Em trs povoamentos de Pinus taeda com 17 anos de idade, situados em stios de baixa, mdia e boa fertilidade, observaram que a espessura total do horizonte orgnico foi maior no stio mdio (13 cm) e no stio ruim (12 cm) do que no stio bom (8 cm) pela decomposio mais lenta nos dois primeiros devido s condies no favorveis de ambiente.

No horizonte orgnico podem ficar armazenadas grandes quantidades de nutrientes, principalmente N, P e Ca, relativamente a outros componentes da biomassa. Parte destes elementos poder ficar imobilizada se a decomposio for muito lenta, embora se observe, em povoamentos da espcie, grandes quantidades de razes finas permeando os horizontes orgnicos, principalmente a partir da camada, estimando-se que possam contribuir, em alguns casos, com at 30% do peso do horizonte. Tal aspecto nutricional representa um importante fluxo de nutrientes reaproveitados diretamente dos horizontes orgnicos, antes da mineralizao.

Desta forma, pode-se antever que a decomposio, sendo influenciada por fatores ambientais diversos, no depende somente das caractersticas da espcie para ocorrer. Em situaes favorveis, a serapilheira de Pinus apresenta decomposio considervel, disponibilizando nutrientes para a reabsoro, auxiliada por uma variada microfauna de solo, presente em meio manta em fase de decomposio.

As relaes das espcies florestais exticas com o ambiente natural que a circunda pode ser avaliada atravs de diversos indicadores no ecossistema. Aspectos como a deposio de serapilheira e a decomposio da mesma, reteno e circulao da gua nos povoamentos, presena de um variado sub-bosque de espcies nativas, presena de fauna, alm claro de bom crescimento da espcie de interesse so fatores de interesse econmico-ambiental.

Caracterizao do solo



A densidade do solo produto da relao entre a massa e o volume de uma amostra de solo, sendo uma das caractersticas mais importantes da parte fsica do solo. Valores elevados de densidade podem causar aumento da resistncia mecnica penetrao de razes, reduo da aerao, alterao do fluxo de gua e calor e da disponibilidade de gua e nutrientes para as plantas.

Desta forma, quanto menor for a densidade do solo maior ser o nmero de macroporos. Este aspecto favorecido pela matria orgnica, a qual tem densidade menor que a matria mineral do solo e tem a funo de flocular o solo, melhorando a sua estrutura e conseqentemente diminuindo a sua compactao.

Este aspecto favorecido em solos florestais, onde o grande aporte de matria orgnica proveniente das rvores faz com que os mesmos apresentem, ao menos nas camadas superiores, grandes teores da mesma.

Observou-se que a densidade do solo foi relativamente baixa para todas as idades, nas profundidades avaliadas, com nenhum valor superior a 0,89 g cm-3. Para nenhuma das idades avaliadas houve diferena significativa nos valores de densidade do solo entre as profundidades, demonstrando-se uma certa homogeneidade de comportamento fsico do solo no perfil. As densidades encontradas no estudo no so consideradas como causa de impedimento ao desenvolvimento do sistema radicular dos indivduos.

As provveis causas para este tipo de comportamento da densidade so: grande acmulo de matria orgnica na superfcie do solo e nas primeiras camadas, esta agindo como agente de descompactao, a ausncia do trnsito de mquinas pesadas na floresta, j h alguns anos.

A densidade aparente em solos florestais varia de 0,2 g cm-3 em camadas orgnicas at 1,9 g cm-3 em solos arenosos. Porm, solos arenosos que apresentam densidade maior que 1,75 g cm-3 e argilosos com valor superior a 1,55 g cm-3 podem dificultar ou evitar a penetrao de razes no mesmo.



Densidade do solo (g cm-3) da floresta de Pinus taeda, nas suas diferentes idades e na floresta natural adjacente.

Com relao s diferenas de densidade entre as idades da floresta de pinus e a floresta natural, observou-se valores estatisticamente maiores nesta ltima, para ambas as camadas. Nas florestas de Pinus taeda, a de 12,5 anos apresentou os menores valores de densidade do solo, apresentado as demais idades valores iguais entre si e intermedirios em relao a todos os locais de estudo. Porm, o que se afirmou para as reas com pinus pode-se tambm dizer para a floresta natural, ou seja, os valores de densidade do solo, nas camadas avaliadas, no so considerados limitantes penetrao de razes e ao crescimento dos vegetais.

Os valores de pH (H2O) pouco variaram nos quatro povoamentos de Pinus taeda. No se fez necessrio uma anlise estatstica para demonstrar a grande paridade existente entre os valores, os quais ficaram entre 4,06 na idade 23,5 anos e 4,34 na idade de 4,5 anos na profundidade de 0 a 5 cm. O mesmo comportamento pode ser observado na segunda camada avaliada (5 a 10 cm), com valores entre 4,10 e 4,30 e na terceira camada (10 a 20 cm), variando de 4,14 a 4,34.

O que fica bastante evidente a acidez em que se encontra este solo, o que pode ser explicado em funo da influncia do contnuo recebimento, pelo solo, de significativas quantidades anuais de serapilheira, principalmente acculas, que se acumulam e decompem lentamente, distribuindo a acidez em profundidade no perfil de solo, levando consigo tambm os nutrientes que so liberados da serapilheira para o solo por ocasio da decomposio.

Teor de Carbono



Os teores de carbono orgnico no solo apresentaram-se muito semelhantes entre as diferentes camadas avaliadas, com valores entre 94,8 e 113,4 g kg-1. Na floresta natural, a primeira camada apresentou o menor valor, com 69,3 g kg-1 e a segunda camada o maior valor, com 130,3 g kg-1, tendo a ltima camada um valor intermedirio.

Demonstrou-se atravs dos teores de carbono no solo que a floresta plantada de Pinus taeda, indiferente idade da mesma, pode apresentar maior riqueza de carbono orgnico em relao s florestas naturais, evidenciando assim tambm a sua fonte geradora, a serapilheira que devolvida pelas rvores da floresta, de forma eficiente, colocando a floresta plantada como grande aprisionadora de carbono atmosfrico. Tal aspecto tambm poder ser observado em relao concentrao de carbono na serapilheira acumulada no solo.

Os teores de matria orgnica do solo apresentaram-se mais elevados no solo da floresta natural, com teores intermedirios para o povoamento de pinus com 12,5 e 23,5 anos e inferiores para os povoamentos de 4,5 e 17,5 anos. So considerados altos, os teores de (MO%) superiores a 5,0% e baixos os inferiores a 2,5%. Desta forma, percebe-se que os nveis de MO% do solo, nas camadas avaliadas so de mdios a altos.

Fatores relevantes para tal referem-se ao tipo de solo, caracteristicamente apresentando altos teores de matria orgnica e elevados teores de alumnio e ao clima da regio, frio, o que ocasiona uma baixa atividade dos microorganismos decompositores, os quais no do conta de decompor o grande aporte de serapilheira que ocorre em solos sob estas florestas.

O fato das florestas plantadas de Pinus taeda devolverem ao solo relativamente grande quantidade de matria orgnica (serapilheira) pode explicar os maiores teores de ferro no solo destas florestas. Os xidos de ferro so originrios da decomposio de minerais primrios ferro-magnesianos (olivinas, piroxnios, anfiblios, etc), sendo encontrados principalmente em rochas magmticas bsicas como o basalto. Nesta situao, um dos caminhos que pode ser seguido pelo ferro liberado dos minerais primrios pode ser a complexao pela matria orgnica.

Serapilheira



A biomassa e a composio qumica dos componentes da serapilheira acumulada no solo dependem do tipo de vegetao, fatores do meio fsico (clima, localizao, topografia do terreno, variao sazonal, variao anual), sistema de manejo florestal e metodologia empregada.

A idade inicial da rotao de Pinus taeda apresentou valores muito prximos da metade de sua serapilheira acumulada no solo composta por material proveniente das gramneas nativas da rea. O material proveniente das rvores de pinus representou a outra metade, principalmente devido ao estudo ter sido realizado cerca de 6 meses aps a primeira desrama neste povoamento, o que representou um significativo aporte de massa seca ao solo.

Com base na comparao dos dados obtidos para as quatro idades da floresta de pinus e para a floresta natural percebe-se que a floresta plantada produz e deposita mais serapilheira que a natural. Desta forma, a potencialidade das florestas plantadas em acumular mais matria orgnica e conseqentemente mais carbono, retirado da atmosfera, maior do que a das florestas naturais da regio, sendo mais vantajoso o plantio destas essncias ao nvel de recuperao da matria orgnica e conseqente fertilidade do solo.

A floresta natural avaliada encontra-se em estgio mdio de regenerao, tendo evidenciado alguns impactos, principalmente a presena eventual de gado em parte da rea e a retirada de indivduos de maior porte, principalmente de Araucaria angustifolia, em anos anteriores.

Observa-se nas vrias condies onde o Pinus taeda plantado que o mesmo tem uma boa performance em reas degradadas, apresentando bons nveis de crescimento em reas de emprstimo de usinas hidreltricas, onde o horizonte A e em muitos casos tambm o B foram removidos.

A importncia das espcies para a recomposio do solo na rea degradada, medida atravs da quantidade de serapilheira produzida, foi destacada para o P. taeda e para M. scabrella, sendo esta ltima principalmente em relao s parcelas sem adubao, o que, segundo os autores, induz a planta a realizar uma translocao interna mais rpida dos nutrientes das folhas adultas para as mais jovens, tendo como conseqncia a antecipao do processo de senescncia foliar com a queda das mesmas ao solo.

O mesmo comportamento poderia ser esperado para o pinus, uma vez que podem ser observadas plantas de Pinus crescendo em beiras de estrada, com as razes arraigadas em horizontes sub-superficiais e em solos de baixssima fertilidade, sem apresentar sintomas de deficincia nutricional a no ser uma menor taxa de crescimento. Porm, plantas crescidas nestas condies certamente no apresentam desenvolvimento economicamente satisfatrio.

Nesse sentido, se percebe uma grande importncia ecolgica do Pinus taeda, a qual ocorre atravs da grande produo e acmulo de serapilheira, ajudando na recomposio de solos degradados e devolvendo quantidades significativas de nutrientes ao solo, em se tratando de plantios com finalidade comercial. Para estes casos, no deve ser visto como problema o fato das acculas de pinus depositadas sobre o solo terem uma decomposio relativamente lenta, uma vez que a camada que se acumula protege o solo da ao de agentes de degradao, principalmente a eroso, alm de devolver uma grande quantidade de nutrientes ao solo, de forma a compensar a grande retirada de nutrientes que ocorre por ocasio da colheita da madeira nos desbastes e no corte final.

Considerando apenas o material proveniente das rvores de pinus, percebe-se que as acculas foram responsveis por 63,7% do peso de material depositado no solo, sendo a principal frao formadora da serapilheira.

Na idade 12,5 anos a formao percentual da serapilheira apresentou-se da seguinte forma: acculas (86,3%), galhos (7,9%), material reprodutivo (0,3%) e miscelnea (5,5%). Foi nesta idade que as acculas representaram o maior percentual. A grande quantidade de acculas nesta idade avaliada se deve ao fato de que o povoamento em questo apresentava a carncia de operaes de desrama e desbaste, fazendo com que boa parte dos galhos que poderiam estar formando a serapilheira ainda se encontravam presos s copas, despidos de acculas, depois de mortos.

A grande quantidade de material acumulado no solo na idade 17,5 anos, proveniente boa parte do desbaste realizado anteriormente favoreceu a existncia de uma quantidade muito semelhante de acculas (48,8%) e galhos (43,3%). As demais fraes formadoras da serapilheira apresentaram pequenas contribuies, com 0,7% para material reprodutivo e 7,2% para a frao miscelnea.

A idade 23,5 anos apresentou contribuies percentuais para as fraes formadoras da serapilheira de forma semelhante maioria das pesquisas da rea, com as acculas perfazendo 57,6%, os galhos com 31,9% e as demais fraes com 3,2% para material reprodutivo e 7,3% para a frao miscelnea.

A contribuio da frao acculas variou entre 48,8% na idade de 17,5 anos at 86,3% na idade de 12,5 anos, com uma contribuio mdia para as quatro idades avaliadas de 64,1%.



Mauro Valdir Schumacher -Engenheiro Florestal, Dr. nat techn - Professor do Departamento de Cincias Florestais CCR UFSM - E-mail: schuma@ccr.ufsm.br



Eleandro Jos Brun - Engenheiro Florestal, Mestrando do PPGEF UFSM - Professor do Departamento de Cincias Florestais CCR UFSM - E-mail: eleandrojbrun@mail.ufsm.br



Flvia Gizele Knig e Joel Juliano Kleinpaul - Engenheiros Florestais Mestrandos do PPGEF UFSM



Isabel Sandra Kleinpaul - Engenheira Florestal