1 o controle do solo sobre a estrutura da floresta e estoques de carbono na amazônia central...

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O controle do solo sobre a estrutura da floresta e estoques

de carbono na Amazônia Central

Demétrius Martins

Flávio Luizão

Carlos Alberto Quesada

Ted Feldpausch“Let me bring you songs from the wood ”

(Ian Anderson))

2Introdução

As florestas tropicais armazenam 40% do carbono estocado na biomassa terrestre (Dixon et al. 1994)

Necromassa: ~ 10 Pg C (Chao et al. 2009)

Representa de 6 a 25% do total de carbono acima do solo

Amazônia: ~ 80 Pg C (Malhi et al. 2006)

3

Estrutura da floresta:

Amazônia possui grande variação:

Taxas de mortalidade

Dinâmica florestal

Taxas de natalidade

Densidade da madeira

Diâmetro das árvores

Altura das árvores

Necromassa diminui (Chao et al. 2009)

NE NO

Possíveis causas da variação:

Distúrbio climáticos recentes

Variações da dinâmica e estrutura florestal

Introdução

Biomassa

4

Grande variedade de condições químicas e físicas

Figura: Quesada et al. (2011)

Introdução

Propriedades físicas do solo

Quesada et al. 2012

Vegetação

5

Poucos estudo mostram os controladores de necromassa no nível de paisagem

Kissing & Powers (2010)

Estádio sucessional X Necromassa

Chao et al. (2009)

Estrutura e dinâmica da floresta X Necromassa

Biomassa acima do solo

Densidade da madeira

Mortalidade de massa

Introdução

6

Quesada et al. (2012)

Profundidade efetiva do solo

Estrutura do solo

Introdução

Dinâmica

Densidade da madeira

Mortalidade de indivíduos

Estrutura da vegetação

Biomassa

7

Profundidade efetiva do solo

Estrutura do solo

Necromassa?

Introdução

8

As florestas localizadas abaixo do Rio Amazonas na Amazônia Central representam uma parte significativa dessa região, no entanto são pouco conhecidas

Solos hidromórficos

X

Solos bem drenados

Introdução

Reserva Ducke

M1M2

M4

M5

M6

M7

M8

M9

M10

M11

Manaus

Rio Amazonas

Rio Madeira

Rio Purus

PDBFF

±

0 80 16040Kilometers

Rio Negro

Métodos

"

Amostragem de madeira mortaMétodos

Unidade amostral: parcelas de 250 x 20 (0,5 ha)

2 tipos de amostragem

Madeira caída

Árvores mortas em pé

Protocolo (Baker e Chao 2009)

11Classes de decomposição da madeira3 classes de decomposição (Baker e Chao 2009):

Classe 1

Classe 2

Métodos

Classe 3

Foto: J. J. Toledo

Foto: J. J. Toledo

MN = V × ρ

Volume

Densidade da madeira morta

Estimativa de necromassaMétodos

*

*Cada classe de decomposição

13Estrutura da vegetação

Número de indivíduos por hectare

Biomassa

Densidade da madeira (vivas)

Susan Laurance (PDBFF)Iêda Amaral (TEAM)Carolina Castilho (PPBio) Juliana Schietti (PPBio/CENBAM)

Métodos

Dados das parcelas permanentes em colaboração

Diâmetro

Propriedades físicas do solo

Trincheiras2 m de profundidade

PDBFF: 3

Reserva Ducke: 3

BR-319: 6 (uma por módulo)

Trado

Para aumentar a cobertura espacial das propriedades do solo

Densidade do solo

Descrição da trincheira

Métodos

Dados de trado de todas as parcelas do interflúvio

Propriedades físicas do soloMétodos

Profundidade efetiva Nota

Raso (<20 cm ) 4

Menos raso (de 20 a 50 cm) 3

Profundidade entre 50 e 100cm 2

Horizonte C ( > 100 cm) 1

Profundo ( > 150 cm) 0

Estrutura do solo Nota

Muito denso, restrição para raiz 4

Denso, menor restrição para raiz 3

Duro, denso, estrutura em bloco 2

Solto, bem agregado 1

Boa agregação, friável 0

Topografia Nota

Muito inclinada > 45° 4

Inclinada 20° a 44° 3

Ondulação suave 8° a 19° 2

Inclinação suave 1° a 8° 1

Plano 0

Condições anóxicas Nota

Água estagnada, saturado 4

Baixa porosidade, sat. sazonal 3

Saturação profunda (50cm de sat.) 2

Saturação profunda (>100cm) 1

Condições de não saturação 0

(Quesada et al. 2010)

16Dados ambientais

PluviosidadeWorldClim – Global Climate Data

Métodos

Precipitação totalPrecipitação nos três meses mais secos

17Dados ambientais

Drenagem

Imagens SRTMCálculo de um índice topográfico𝑇= 𝑙𝑜𝑔൬𝛼𝑖𝑡𝑎𝑛𝛽𝑖൰ Área de

contribuição

Declividade da região

Métodos

0 5 10 20Kilometers

±Topographic Index

Value

High : 22.9931

Low : 5.87597

Variações das propriedades do soloCaracterização dos solos permitiu separar as parcelas em 3 grupos:

Sem restrição - SRBaixos níveis de restrição - BNR

Altos níveis de restrição - ANR

PDBFF e Ducke Interflúvio

Anóxia = 0 Anóxia < 1

Interflúvio

Anóxia > 1

Anóxia 2 - 40 0 - 1

Profundidade efetiva

Estrutura

Topografia

Densidade (g cm-3)

1 - 40 0 - 2

2 - 40 - 1 1 - 2

0 - 10 - 2 0 - 1

1,2 – 1,70,8 – 1,2 1,0 – 1,6

Resultados e discussão

Marcas de mosqueado apontando a flutuação do lençol

Variações das propriedades do solo

19

Solos sem restrições Solos restritivosa

50 cm

100 cm

b a

50 cm

100 cm

b

Baixa densidade e bem drenado

Resultados e discussão

Volume e densidade de necromassa

Volume de necromassa variou significativamente entre os diferentes ambientes

SR BNR ANR

69,5 ± 11,1 m3 ha-1 69,5 ± 11,6 m3 ha-1 33,8 ± 2,0 m3 ha-1

A densidade da madeira morta não variou entre os diferentes ambientes, mas variou significativamente entre as classes de decomposição

0,68 ± 0,02

0,55 ± 0,02

0,32 ± 0,01

Classe 1

Classe 2

Classe 3

0,67 ± 0,04

0,53 ± 0,03

0,34 ± 0,02

0,61 ± 0,02

0,48 ± 0,01

0,33 ± 0,02

SR BNR ANR

Baixa fertilidade

Resultados e discussão

Estoques de necromassa

SR 33,1 ± 7,1 Mg ha-1

BNR 35,1 ± 7,2 Mg ha-1

ANR 16,1 ± 2,6 Mg ha-1

PDBFF

Reserva Ducke

M1

M2

M4M5

M6

M7M8

M9M10

M11

Manaus

Rio Amazonas

Rio Madeira

Rio P

urus 6,7 – 13,1

14,6 – 24,0

25,2 – 35,0

35,4.– 48,9

53,3 – 73,0

Necromassa Mg ha-1

Rio Negro

0 80 16040Kilometers

Sem restriçãoBaixo nível de restriçãoAlto nível de restrição

Resultados e discussão

Preditores de necromassa ao longo da paisagem

0 1 2 3 4

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

Anóxia

ln N

ecro

mas

sa M

g h

a1

r2adj=0,35 P<0,001

0 1 2 3 4

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

Profundidade efetiva do solo

ln N

ecro

mas

sa M

g h

a1

r2adj=0,30

P<0,001

Sem restrição

Baixo nível de restrição

Alto nível de restrição

0 1 2 3 4

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

Estrutura do solo

r2adj=0,20 P<0,001

ln N

ecro

ma

ssa

(Mg

ha-1)

ln N

ecro

ma

ssa

(Mg

ha-1)

ln N

ecro

ma

ssa

(Mg

ha-1)

7 8 9 10 11 12 13 14

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

Índice topografico

ln N

ecro

mas

s M

g h

a1

r2adj=0,12

P=0,009

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

Topografia

ln N

ecro

mas

s M

g h

a1

0 1 2

r2adj=0,10

P=0,017

Preditores de necromassa ao longo da paisagemln

Nec

rom

ass

a (M

g ha

-1)

ln N

ecro

ma

ssa

(Mg

ha-1)

Sem restrição

Baixo nível de restrição

Alto nível de restrição

24Padrões gerais da paisagemPossíveis causas do menor estoque em : ANR

Martius (1997) em áreas de Várzea e Chao et al. (2008) planícies alagáveis no Peru encontraram baixos estoques de necromassa

Maiores taxas de decomposição

Redistribuição da madeira morta pelas águas dos rios

Não encontramos diferença da densidade da madeira entre as áreas

Das 79 parcelas apenas 9 estavam em áreas de alagamento

Espera-se uma relação negativa entre densidade da madeira e taxas de decomposição (Chambers et al. 2000)

Taxas de decomposição não foram medidas

Nenhuma próxima de grandes rios

Resultados e discussão

Dados de vegetação

60

06

50

70

07

50

80

0

Solos

No

de in

diví

duos

ha

-1

ANR BNR SR

n=33 n=16 n=30

a

b

b

a

abb

20

02

20

24

02

60

Bio

mas

sa (

Mg

ha-1)

ANR BNR SR

n=33 n=16 n=30

Solos

Pontos = médiaBarras = intervalo de confiança

Resultados e discussão

0.2

50

.30

0.3

50

.40

B

iom

assa

por

árv

ore

(Mg)

ANR BNR SR

Solos

a

b

c

15

.21

5.4

15

.61

5.8

16

.01

6.2

16

.41

6.6

Altu

ra m

édia

(m

)

a

b

c

20

21

22

23

Solos

DA

P m

édio

(cm

)

a

b

b

ANR BNR SRSolos

Pontos = médiaBarras = intervalo de confiança

Dados de vegetação

27Preditores de necromassa ao longo da paisagem

0.2 0.3 0.4 0.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

Biomassapor árvore Mg

ln N

ecro

mas

sa M

g ha

1

Sem restrição

Baixo nível de restrição

Alto nível de restriçãor2adj=0,20P<0,001

O parâmetro da vegetação que melhor explicou a variação de necromassa

Resultados e discussão

28

14 15 16 17 18

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

Altura média (m)

ln N

ecro

mas

sa M

g ha

1

18 20 22 24 26

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

DAP médio (cm)

ln N

ecro

mas

sa M

g ha

1

Preditores de necromassa ao longo da paisagem

Sem restriçãoBaixo nível de restriçãoAlto nível de restrição

r2adj=0,13 r2adj=0,10P=0,008 P=0,01

Resultados e discussão

29Vegetação e necromassa

Parâmetro da vegetação tiveram relação fracas com necromassaNecromassa ~ Biomassa (r2adj=0,12) Similar à Chao et al. (2009)

Necromassa ~ Biomassapor árvore (r2adj=0,20)

Diferentes níveis de restrição nos solos parecem afetar significativamente a estrutura da floresta influenciando temporalmente e estruturalmente o armazenamento da biomassa

Restrições no solo podem dificultar o estabelecimento das árvores restringindo o crescimento de raízes profundas e a sobrevivência das árvores afetando a estrutura da vegetação

Maiores restrições físicas suportam florestas mais dinâmicas com baixa densidade da madeira e baixa biomassa (Jirka et al. 2007 e Quesada et al. 2012)

30Principais causas da variação

Se características limitantes do solo afetam

positivamente a mortalidade de árvores, como

o aumento das restrições físicas (anóxia)

podem causar a diminuição dos estoques de

necromassa?

Resultados e discussão

31

Vegetação e necromassa

Solo não restritivo

Menor mortalidade

Maior tempo de residência

Maior altura

Troncos mais grossos

Maior biomassa individual

Maior mortalidade de massa

Solo restritivo

Aumento da mortalidade

Menor biomassa individual

Restrição da alturaTroncos

mais finos

Menor tempo de residência

Menor mortalidade de massa

Resultados e discussão

32Vegetação e necromassa

Biomassa por árvore:

SR

BNR

ANR> 1,6 vezesANR> 1,3 vezes

A mortalidade de massa deve ser maior o que resulta em um estoque duas vezes maior em e SR BNR

e possuem maiores diâmetros e consequentemente devem possuir menores taxas de decomposição (van Geffen et al. 2010)

SR BNR

Apesar da biomassa por árvore ser menor em do que em os estoques são similares

SR

BNR deve ter maiores taxas de mortalidade pois as condições do solo são piores

BNR

Resultados e discussão

33Conclusão

Importante constituinte dos ecossistemas pois contribui com:

ANRSR BNR

Variações nos estoques de necromassa: Níveis de restrições dos solos afetam a estrutura e dinâmica das florestas que, por sua vez, afetam a necromassa

Necromassa esta positivamente relacionada com biomassapor árvore e apresenta relação negativa indireta com anóxia do solo

Restrições edáficas atuam na estrutura e dinâmica da floresta: altura diâmetro biomassapor árvore

Solos restritivos devem aumentar as taxas de mortalidade de indivíduos (decomposição), mas devem diminuir as taxas de mortalidade de massa

Importância das propriedades do solo e sua capacidade de controlar a estrutura da floresta influenciando gradientes de necromassa na escala

da paisagem

13% 17% 8%

34

Obrigado!

Foto: J. Purri