produção e decomposição de serrapilheira em medidas biológicas

Produção e decomposição...
18
PRODUÇÃO E DECOMPOSIÇÃO DE SERRAPILHEIRA EM MEDIDAS
BIOLÓGICAS DE REABILITAÇÃO DE ÁREAS DE EMPRÉSTIMO NA
MATA ATLÂNTICA
FLAVIO DIAS VALENTE1
LEONARDO GRADISKI NEVES2
LEONARDO TIENNE3
OTÁVIO MARQUES1
ERIKA CORTINES4
RICARDO VALCARCEL5
1.
2.
3.
4.
5.
Acadêmico do Curso de Engenharia Florestal da UFRRJ;
Eng. Florestal CVRD - MSc. Ciências Ambientais e Florestais da UFRRJ;
Mestrando do Programa de Pós-graduação em Ciências Ambientais e Florestais da UFRRJ;
Acadêmica do Curso de Ciências Biológicas da UFRuralRJ;
Professor adjunto IV do Departamento de Ciências Ambientais, Instituto de Florestas da UFRuralRJ.
RESUMO: VALENTE, F. D.; NEVES, L. G.; TIENNE, L.; MARQUES, O.; CORTINES, e. E VALCARCEL, R.
Produção e decomposição de serrapilheira em medidas biológicas de reabilitação de áreas de
empréstimo na Mata Atlântica. Revista Universidade Rural: Série Ciências da Vida, Seropédica,
RJ: EDUR, v. 25, n.1, p. 18-25, jan.-jun., 2005. Foram avaliados e qualificado o balanço de material decíduo
em cinco medidas biológicas (MB), compostas por plantios mistos envolvendo densidades distintas de espécies
exóticas e nativas. A maior produção anual foi encontrada para a MB-2 (15.557 kg.ha -1), seguida da MB-3
(13.093 kg.ha-1), MB-5 (11.444 kg.ha-1), MB-1 (10.898 kg.ha-1) e MB-4 (9.266 kg.ha-1). A testemunha (área sem
plantio) apresentou produção significativamente inferior as demais medidas, aportando 1.305 kg.ha-1. A MB-5
apresentou o maior coeficiente de decomposição, sugerindo maior degradabilidade do material aportado, que
associado a diversidade de espécies e adaptação, foram fundamentais para a construção dos ecossistemas.
O menor valor de k foi encontrado na MB-1 (plantio homogêneo de Acacia auriculiformis), evidenciando lenta
decomposição e nítida preferência dos decompositores em degradar material decíduo cuja origem provem de
espécies nativas.
Palavras-chave: serrapilheira, área de empréstimo, reabilitação.
ABSTRACT: VALENTE, F. D.; NEVES, L. G.; TIENNE, L.; MARQUES, O.; CORTINES, E. and VALCARCEL, R.
Litterfall production and decomposition in biological measures of rehabilitation of loan areas in
the Atlantic forest. Revista Universidade Rural: Série Ciências da Vida, Seropédica, RJ: EDUR, v.
25, n.1, p. 18-25, jan.-jun., 2005. The present article objectived the evaluation of production and decomposition
of the litterfall in 5 treatments of ecological rehabilitation. The higher value was found at the treatment MB2(15.557 kg.ha-1), followed by MB-3, MB-5, MB-1, MB-4(13.093, 11.444, 10.898 and 9.266 kg.ha-1 respectively).
The higher decomposition rate(DR) was found in MB-5, suggesting higher decomposition of the litterf all
associated with higher diversity plays an important role in ecosystem construction. MB-1 has presented the
lower DR. The control area had presented the lower values in all variables studied.
Key Words: litterfall, loan areas, rehabilitation.
INTRODUÇÃO
Em áreas de empréstimo a retirada dos
horizontes superficiais deixam o subsolo
exposto e destituído de matéria orgânica,
reduzindo do sistema a possibilidade de
estabelecer regeneração espontânea.
Estas modif icações alteram os
ecossistemas, gerando perda de
resistência e resiliência ambiental (SER,
2001). Uma das formas de contornar estes
quadros de degradação é através do uso
de medidas biológicas que consiste no
plantio de espécies capazes de conduzir
os processos de regeneração espontânea
Valcarcel & Silva (2000), restituindo a forma
e função do ecossistema, onde o papel da
vegetação é crucial para retomada dos
processos ecológicos. As medidas
biológicas atuam na melhoria das
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VALENTE, F. D.; et al.
condições edáf icas em f unção da
contribuição do aporte de material decíduo
e sua posterior decomposição (PARROTA,
1995). A dinâmica destes f luxos de
nutrientes nos ecossistemas em formação,
constituem a principal via de fornecimento
de nutrientes, sendo fundamental o seu
conhecimento (SOUZA DAVIDE, 2001). O
presente trabalho relaciona a produção com
decomposição de serrapilheira em cinco
medidas biológicas implantadas na
reabilitação de área degradada da Mata
Atlântica.
19
Hidrográficas, permitiu o desenvolvimento
de pesquisas em medidas físicas (obras
de caráter emergencial) estabelecidas em
1994 (TREVISOL, 2002), medidas físicobiológicas (sacos de ráfia contendo material orgânico com sementes) Valcarcel &
D’alterio (1998) e medidas biológicas
(plantio de espécies arbóreas) (NEVES et
al., 2001). As medidas biológicas
consistiram na combinação de espécies
com funções ecológicas distintas (Tabela
1).
Tabela 1. Composição de espécies das medidas
biológicas plantadas em áreas de empréstimo
MATERIAL E MÉTODOS
A área de estudo situa-se na região
denominada de Costa Verde, distrito da
Ilha da Madeira, Município de Itaguaí,
Estado do Rio de Janeiro (23º 55' 07'’ S e
43º 50' 35'’ W) aos fundos da Baía de
Sepetiba, região de domínio ecológico da
Mata Atlântica, onde predominam
manguezal e Mata Atlântica (VALCARCEL,
1994). Os Argissolos nas vertentes e
Gleissolos na várzea, são as classes de
solos predominantes. O clima “Aw”
segundo Köppen com verão chuvoso e
inv erno seco, precipitação anual
(2.097mm), temperatura máxima média
anual em fevereiro (25,7ºC) e mínima (19,6º
C), em julho (FIDERJ, 1978). A área
(10,81ha) foi utilizada (1977a1979) para
construção do Retro-porto de Sepetiba,
onde foram retirados 1400000 m 3 de
substrato (profundidade média de 13 m) e
abandonada (1980), sem intervenção
conservacionistas para reintegração a
paisagem local (VALCARCEL,1994). As
exíguas condições ambientais deste
ecossistema, associado as fortes chuvas
erosivas, propiciaram intensos processos
erosiv os,
descaracterizando
topograficamente o relevo remanescente
(PINHEIRO, 2004). A partir de 1993 o
convênio de cooperação técnica entre
Engenharia RODOFÉRREA S. A. e UFRRJ/
Laboratório de Manejo de Bacias
Medidas Biológicas (%)
Espécie/ função ecológica
Acacia auriculiformis Sandw
Acacia mangium W illd
Albizia lebbech L
Caesalpinia ferrea Mart.
Cecropia pachystachya Trec.
Clitoria fairchildiana Howard
Inga laurina (Sw.) W ild.
L. leucocephala Spreng
M. bimucronata (DC.)Kuntze
M. caesalpiniaefolia Benth
Piptadenia gonoacantha Mart.
Psidium guajava L.
S. terebinthifolius Raddi
T. umbellata (Sond.) Sandw.
TOTAL DE ESPÉCIES
1
2 3 4
5
 100 25
22
30 16


7 20

13

7,5

20 20 17

19 15

20
15

13,5

10 30
21

15
10
5

5
11

6

5
1
8 4 6
8
NOTA:  -Pioneira exótica/ -Pioneira nativa/
-Secundária nativa.
Elas envolvem uso misto de espécies
classificadas em: pioneiras mistas (MB-3),
pioneiras e secundárias mistas (MB-2, MB4, MB-5) e pioneiras homogêneas (MB1).Utilizou-se uma testemunha como
tratamento sem intervenção desde 1980 até
o presente momento. A quantificação da
deposição de material decíduo nas
diferentes medidas biológicas, foi efetuada
utilizando-se 24 coletores circulares com
diâmetro de 0,22m2 e profundidade de
0,40 m, suspensos a 0,40 m de altura,
numerados e distribuídos de f orma
sistemática na parte central dos plantios
(4 repetições por medida), para evitar o
efeito de bordadura. As coletas foram
realizadas mensalmente de acordo com
(DOMINGOS et al., 1990), durante 12
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Produção e decomposição...
20
meses, de setembro de 2002 a agosto de
2003. O material foi triado, seco em estufa
0
(50 C - 70° C) até alcançar peso constante
e pesado. Como serrapilheira considerouse todo o material vegetal composto por
folhas, flores, frutos, galhos e resíduos.
A produção mensal média de
-1
serrapilheira foi expressa em kg.ha .mês
que somados constituíram a produção
anual das medidas biológicas e
testemunha conf orme equação um
(LOPES et al., 2002).
PAS 

PS  10 . 000
Ac
(01)
Em que:
PAS = produção média anual de
serrapilheira (kg.ha-1.ano-1); PS = produção
média mensal (kg.ha-1.mês-1); Ac = área
do coletor (m2).
por OLSON (1963), conforme equação três.
K
PAS
ES
(03)
Em que:
K = taxa de decomposição;
PAS = produção anual de serrapilheira
(kg.ha-1.ano-1);
ES = estoque de serrapilheira (kg.ha-1).
A partir do índice “K” foi calculado o
tempo de médio de renov ação da
quantidade de serrapilheira acumulada (1/
K), e os tempos necessários para o
desaparecimento de 50% (t 0,5) e 95% (t
0,05) da serrapilheira (equação 4 e 5,
respectivamente)
(4)
t0,05=0,693/k
(5)
O acúmulo anual de serrapilheira foi
analisado estatisticamente, utilizando para
a separação das médias o teste de Tukey,
com nível de significância de 5 %. A coleta
de serrapilheira acumulada sobre o
substrato foi realizada colocando sobre o
piso molde rígido de borracha com 0,30
m2 em 5 locais de cada parcela, em coletas
no verão (fevereiro de 2003) e no inverno
(Julho de 2003), obtendo-se o valor médio
anual. As amostras foram secas em estufa
e pesadas. O estoque médio de
serrapilheira acumulada sobre o substrato
foi calculado segundo a equação dois
(LOPES et al., 2002).
ES 
PS  10 . 000
Ag
(02)
Em que:
ES = estoque de serrapilheira (kg.ha-1);
PS = peso seco médio (kg);
Ag = área do gabarito (m²).
A taxa de decomposição da serrapilheira
foi determinada utilizado método proposto
t0,05=3/k
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A maior produção anual de serrapilheira foi encontrada para a MB-2
(15557 kg.ha-1), seguida da MB-3 (13093
kg.ha -1), MB-5 (11444 kg.ha -1), MB-1
(10.898 kg.ha-1), MB-4 (9266 kg.ha-1). A
testemunha teve produção significativamente inferior as demais medidas
biológicas, aportando 1305 kg.ha-1 (Tabela 2). A medida biológica dois apresentou
produção significativamente superior às
demais medidas biológicas. As medidas
um,dois, três, quatro, e cinco; não
apresentaram diferenças significativas no
total aportado no período de estudo (teste
Tukey 5%). A composição relativa da
serrapilheira produzida entre todas medidas
biológicas foi constituída principalmente por
folhas, com percentuais das frações
formadoras variando de 49,43% a 64,06%
de folhas, 7,34% a 15,71% de estruturas
lenhosas, 6,29% a 12,63% de frutos,
6,54% a 16,54% de flores, 1,12% a 5,36%
Rev. Univ. Rural, Sér. Ci. Vida. Seropédica, RJ, EDUR, v. 25, n.1, Jan.-Jun., p.18-25, 2005.
VALENTE, F. D.; et al.
de sementes e 3,59% a 11,49% de
resíduos. De acordo com a literatura
(KLINGE e RODRIGUES, 1968; GOLLEY
et al., 1978; SILVA, 1982 e MORELLATO,
1992) a quantidade de serrapilheira
aportada em florestas tropicais varia entre
-1
4t.ha e 25t.ha-1. Os resultados obtidos nas
medidas biológicas estudadas estão dentro
deste intervalo e são superiores aos
encontrados em regiões tropicais de solo
de baixa fertilidade, onde a média é cerca
de 7,5t.ha-1 (ANDRADE, 1997). Estes
dados permitem inf erir que os
ecossistemas em construção estão
f uncionalmente mais próximos aos
encontrados em solos de média fertilidade
(10,5t.ha -1 ). O total aportado pela
testemunha (1305 kg.ha-¹), está abaixo do
menor valor encontrado na literatura,
sugerindo que as medidas biológicas estão
sendo altamente eficientes em produzir
matéria orgânica em solos degradados. Em
monitoramento na mesma área (fevereiro
de 2001 a março de 2002), a maior
produção anual de serrapilheira foi
encontrada na medida biológicas MB-2
(15143 kg.ha ano-1), seguido da MB-5
-1
(9.694 kg.ha ano-1), MB-3 (9462 kg.ha
-1
ano-1), MB-1 (8978kg.ha ano-1), MB-4
-1
(7497kg.ha ano-1), e testemunha (844
kg.ha -1ano -1) (TIENNE et al., 2002),
21
comprov ando que sistemas iniciais
apresentam altas taxas de produtividade de
serrapilheira quando comparados a
sistemas intermediários e avançados. Ewel
(1976), estudando o aporte de serrapilheira
em floresta tropical de diferentes idades,
encontrou em: 1 ano - 4600 kg.ha-1 ano-1;
4 anos - 6100 kg.ha-1 ano-1; e 14 anos 10000 kg.ha -1 .ano -1 . Estudos em
povoamentos de Paraserianthes falcataria
nas Filipinas medidos por três anos
consecutiv os, também registraram
acréscimo na quantidade de serrapilheira
com tendência similar (BESANA e
TOMENANG, 1992). O aporte anual baixo,
verificado na MB-4 (9.266 kg.ha-1), pode ser
justificado pelo fraco desempenho da
espécie Psidium guajava (Goiaba), que
constitui 11% do total de espécies
plantadas. Binkley et al. (1992)
consorciando diferentes densidades de
Eucalyptus saligna e Falcataria molucana
(Leguminosae), observaram incrementos
de material aportado com aumento da
proporção de leguminosas arbóreas.
Resultados de desempenho individuais de
espécies afetam o comportamento do todo,
pelo menos no tocante a produção de material orgânico, embora os efeitos de poleiro
e atrativos de fauna tenham compensações
Tabela 2. Acúmulo anual de matéria seca (2002-2003) nos diferentes componentes do material formador da
serrapilheira (folhas, frutos, galhos, estruturas reprodutivas, sementes e resíduos) entre as diferentes medidas
biológicas implantados na área de Empréstimo da Ilha da Madeira.
M. Biológica
Folhas
Galhos
Frutos
Flores
Sementes
-1
----------------------------matéria seca (Kg ha )--------------------------------B
A
B
B
A
1
6621
1531
1058
713
584
AB
A
A
A
A
2
7700
2449
1969
1859
623
A
AB
BC
A
B
3
8389
1411
785
1880
147
B
AB
BC
B
B
4
5783
983
664
1182
209
B
B
C
A
AB
5
6447
1285
721
1899
307
C
C
C
B
B
Testemunha 1
751
96
104
130
74
Resíduos
B
391
A
976
B
480
B
444
A
785
B
150
Total
C
10898
A
15577
BC
13093
C
9266
BC
11444
D
1305
Valores seguidos da mesma letra na mesma coluna não diferem significativamente entre si pelo Teste Tukey
(p=0,05).
para a formação do ecossistema.
A MB-1, plantio homogêneo de Acacia
auriculiformis, não apresentou tendência
similar as encontradas por Binkley et al.,
(1992), pois o aporte de serrapilheira
apresentou-se significativamente menor que
a medida biológica MB-2 (15557 kg.ha-1).
Rev. Univ. Rural, Sér. Ci. Vida. Seropédica, RJ, EDUR, v. 25, n.1, Jan.-Jun., p.18-25, 2005.
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Este fato pode ter sido ocasionado pela
competição intra-específica do plantio
eqüiano e homogêneo. Com relação a
eficiência conservacionista das medidas
implantadas, o plantio homogêneo apesar de
estar aportando quantidade de serrapilheira
semelhante aos plantios mistos (MB-3, MB4 e MB-5), em estudo anterior, na mesma
área, foi verificado que os índices de
diversidade sazonais aplicados a estudo da
regeneração natural foram inferiores (NEVES
et al., 2001). Este fato sugere melhor
qualidade da serrapilheira nas medidas cuja
diversidade biótica são maiores, o que não
ocorre no MB-1. Estas características são
imprescindíveis para a ‘’construção’’ de
ecossistemas tropicais, pois se oferta
quantidade e qualidade de propriedades
emergentes, facilitando a entrada de
espécies com limites de tolerância a fatores
ecológicos mais restritivos, aumentando a
resiliência do ambiente em tendência de
recuperação. Ao lado da produção, a
decomposição da serrapilheira é um dos
aspectos mais estudados em
comunidades vegetais e complementam
as informações sobre a transferência de
elementos minerais e orgânicos para o
solo (LOPES et al., 2002). O coeficiente
“k” é um indicador da taxa de
decomposição e do tempo médio de
desaparecimento da serrapilheira
(ANDERSON e SWIFT, 1983). Quanto
maior o valor deste coeficiente, mais
rápido será a decomposição do material
decíduo aportado Pagano (1989), e maior
a disponibilidade de nutrientes e
compostos para o ecossistema em
recuperação (PARROTA, 1999). Os
v alores desse coef iciente para os
tratamentos e testemunha estão
dispostos na tabela 3.
Tabela 3. Taxas de decomposição (k), tempo médio de renovação da serrapilheira (1/k) e tempos
necessários para a decomposição de 50% (t 0,5) e 95 % (t 0,05) da serrapilheira (anos).
M. Biológica
1
2
3
4
5
Testemunha
k
0,82
1,37
1,09
0,85
2,03
1,43
1/k
1,22
0,73
0,92
1,18
0,49
0,70
Entre as medidas estudadas, a MB-5
apresentou o maior coef iciente de
decomposição, sugerindo maior velocidade
na transformação do material acumulado
sobre o substrato. A predominância de Mimosa caesalpinifolia nesta medida
conservacionista contribuiu para os valores
encontrados dada a sua alta taxa de
mineralização (ANDRADE, 1997), podendo
influenciar no resgate da funcionalidade do
piso florestal dentro do ecossistema,
atuando como substrato para a micro-fauna
(GAMA-RODRIGUES, 1997). Em áreas
degradadas, a capacidade de decomposição
de serrapilheira é um facilitador de entrada e
colonização de espécies espontâneas
(TIENNE et al., 2002). O menor valor de k foi
encontrado na MB-1 (plantio homogêneo de
t 0,5
0,85
0,50
0,64
0,82
0,34
0,48
t 0,05
3,67
2,18
2,75
3,54
1,48
2,10
Acacia auriculiformis), evidenciando
decomposição lenta, com maior tempo de
renov ação entre as medidas
conservacionistas, podendo estar ligado
a composição física e química do material, oferecendo menos propriedades
emergentes que influenciam a atração de
fauna decompositora. Cabe ressaltar que
as áreas foram escolhidas por terem
atributos ambientais similares e
decapeamento entre 10 e 20m, condições
estas onde não existem influências dos
solos originais. O tempo médio de
renovação da serrapilheira (1/k) foi superior a 1 ano para as MB-1 e MB-4. Nas
regiões tropicais as características físicas
e químicas da serrapilheira são os
elementos chaves que regulam o processo
Rev. Univ. Rural, Sér. Ci. Vida. Seropédica, RJ, EDUR, v. 25, n.1, Jan.-Jun., p.18-25, 2005.
VALENTE, F. D.; et al.
23
de decomposição (MEETENMEYER,
1978). Neste sentido, as dif erenças
observ adas na decomposição da
serrapilheira das medidas biológicas
estudadas se deve provavelmente a
qualidade do material de cada uma dessas
medidas.
Ao CNPq e Laboratório de Manejo de
Bacias Hidrográficas da Universidade
Federal Rural do Rio de Janeiro, pelo apoio
e auxílio financeiro.
CONCLUSÕES
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
As medidas biológicas de reabilitação
de área de empréstimo, com 8 anos de
idade, apresentaram produção de
serrapilheira cerca de 9 vezes maior que
a testemunha com 22 anos, evidenciando
uma reversão da tendência de degradação
do ecossistema em apenas oito anos,
apresentando acúmulo de serrapilheira
similar a ecossistemas regionais.
A MB-1, apesar do elevado volume de
serrapilheira aportado não está
contribuindo em mesmo nível para a
recuperação do ecossistema, devido a
baixa velocidade de decomposição e
elev ado acumúlo da camada de
serrapilheira na superfície do subsolo,
podendo tornar-se inclusiv e um
impedimento a germinação de sementes,
aliado a ausência de diversidade do
material aportado.
A medida biológica 5 mostrou melhor
potencial para a degradação do material
decíduo, do que medidas que levaram as
espécies A. mangiun e A. auriculifornis em
sua composição, devido as altas taxas de
mineralização do folhedo da espécie M.
caesalpinifolia, predominante em sua
composição, oferecendo menor tempo de
residência e maior v elocidade de
decomposição.
A testemunha apresentou menores
v alores entre todas as v ariáv eis
monitoradas, confirmando o fato que após
22 anos de abandono da área, a vegetação
não conseguiu retomar funções similares
aos ecossistemas perturbados na região.
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