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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