caracterização climática da temperatura do solo sob diferentes tipos

CARACTERIZAÇÃO CLIMÁTICA DA TEMPERATURA DO
SOLO SOB DIFERENTES TIPOS DE COBERTURA NO
NOROESTE DO PARANÁ
Pedro de Faria Sampaio1, Heverly Morais2, Paulo H. Caramori2 e Wilian da Silva Ricce3
1. Bolsista ITI CNPq, IAPAR, Londrina, PR. Email: [email protected]
2. Pesquisador do IAPAR, Dr., Agrometeorologia. Email: [email protected], [email protected]
3. Agroconsult Ltda., atualmente no IAPAR. Email: [email protected]
ABSTRACT: The aim of this study was to analyze a climatic series of soil temperature under
grass and mulching, compared to bare soil in the municipality of Paranavaí, northwest of
Paraná state, Brazil. Data were collected at the weather station of IAPAR in the period 1986
to 2009 at 15 h local time, with mercury thermometers at 2 cm depth. It was observed that
bare soil was more vulnerable to extremes of temperature, a condition that causes damage to
the soil and environment, while under covers the soil temperatures were more stable. This
shows the negative impact of land use change with the removal of native vegetation and
establishment of crops and livestock that started in the decade of 1930 in the north of Paraná.
It is evident the importance of using practices of soil cover, such as tillage, silvopastoral and
agroforestry systems to preserve the environment, mitigating the effects of climate change and
global warming and ensuring sustainability of the systems.
KEY WORDS: Climatic changes, soil coverage, extreme temperatures, climatological
analysis.
1. INTRODUÇÃO
As mudanças climáticas globais podem representar um problema grave e complexo e
por isso cada vez mais são objetos de estudos e discussões. O relatório do Painel
Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC, 2007) mostrou que houve um
aumento da temperatura média global de 0,74ºC nos últimos 100 anos e que a tendência de
aquecimento vem se acelerando nos últimos 50 anos. As melhores estimativas dos modelos de
simulação projetam cenários para o Século XXI em que a temperatura média do planeta será,
no mínimo, 1,8ºC e no máximo cerca de 4ºC superior aos valores atuais. Também são
previstas a redução das chuvas em áreas subtropicais em até 20% e o agravamento das secas,
podendo advir grandes problemas sociais e econômicos.
Dentre as causas apontadas como responsáveis pelo aquecimento global destacam-se a
emissão de gases (CO2, metano, óxido nitroso) decorrentes de fatores antrópicos e a mudança
no uso do solo (IPCC, 2007). As mudanças no uso da terra, sobretudo quando florestas
nativas são transformadas em áreas agrícolas ou de pastagens, alteram o balanço de energia e
causam mudança no conteúdo de carbono nos solos. Essa alteração depende do clima, tipo de
uso e das práticas de manejo utilizadas (BRASIL, 2004).
Com a retirada da vegetação, além do impacto inicial da queima do estoque de
carbono e a liberação de CO2 para a atmosfera (FARIA, 1997; CERRI, 2002), ocorre
significativa alteração nos balanços energético e hídrico do ambiente. A brusca mudança na
retirada da cobertura vegetal altera o balanço energético, uma vez que o componente
evaporativo será maior, bem como as frações de energia líquida destinadas ao aquecimento do
ar e do solo. Sobre solo exposto, em condições de baixa umidade superficial, a temperatura da
superfície pode atingir valores superiores a 50°C enquanto que sob cobertura vegetal
permanece em torno de 30°C (COSTA et al., 2007; RICCE et al., 2007). A fração da radiação
líquida transformada em calor sensível, que vai aquecer o ar, pode atingir de 30 a 50%
enquanto que em ambiente florestado raramente ultrapassa 10% (BLANKEN et al., 1997). Da
mesma forma ocorrem drásticas alterações no balanço hídrico em ambiente descoberto
havendo menor infiltração da água e maior porcentagem de escorrimento superficial,
provocando a erosão do solo, poluição de mananciais e degradação do ambiente de produção.
O plantio direto é uma tentativa de reduzir esses impactos por meio da cobertura da superfície
do solo com resíduos das próprias culturas ou de espécies produtoras de biomassa
(SCHAFFRATH et al., 2008; ASSIS & LANÇAS, 2005).
Diante da drástica mudança na paisagem ocorrida no Norte do Paraná entre 1930 e
1980, existe uma grande preocupação acerca do futuro da agricultura na região sob cenários
de mudanças climáticas. Portanto, a caracterização dos ambientes de produção poderá
contribuir para quantificar as alterações ocorridas e propor soluções para mitigar os problemas
de degradação ambiental e aquecimento global.
O objetivo desse trabalho foi caracterizar climaticamente as temperaturas do solo sob
diferentes coberturas na região Noroeste do Paraná.
2. MATERIAL E MÉTODOS
Os dados de temperatura do solo foram obtidos na estação meteorológica
convencional do IAPAR em Paranavaí, Noroeste do Paraná (23º 5'S, 52º 26'W; altitude 480
m). O solo é um Argissolo Vermelho distrófico latossólico, com 80 g kg-1 de argila, 10 g kg-1
de silte e 910 g kg-1 de areia na camada de 0 - 25 cm. Os dados de temperatura do solo
medidos com geotermômetro na profundidade de 2 cm foram coletados às 18 TMG (15h),
horário determinado pela OMM (Organização Meteorológica Mundial), por ser o horário de
maior temperatura. Utilizou-se a série climática de dados coletados no período de 01/01/1986
a 30/10/2009 em solo sem cobertura (solo exposto), coberto com grama e com cobertura
morta. Foi calculada a freqüência de ocorrência de temperaturas do solo acima de 25, 30, 35,
40, 45 e 50ºC em cada tipo de cobertura.
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Observa-se na Figura 1 as temperaturas do solo (trimestrais) na camada superficial e
no horário mais quente do dia (15 h). Não foi possível observar tendências de alterações nas
temperaturas do solo nos três sistemas, no decorrer do periodo avaliado (1986-2009). O curto
periodo de registros climáticos foi um fator limitante para esta análise.
O solo exposto apresentou as maiores temperaturas em todos os anos e trimestres
avaliados. Em todos os trimestres, a amplitude témica da temperatura do solo exposto foi
maior que as demais coberturas, chegando aproximandamente a 11ºC. Isso mostra que o solo
exposto é mais vulnerável às temperaturas extremas, pois o solo exposto absorve maior
parcela da radiação incidente do que os sistemas com cobertura, resultando em maior
aquecimento diurno.
Entre as coberturas avaliadas, o gramado apresentou temperatura ligeiramente
superior à cobertura morta. Ambas as coberturas apresentaram uma menor oscilação durante o
ano e no decorrer do periodo avaliado, devido ao bloqueio da radiação solar durante o dia. No
solo gramado a maior amplitude foi de 6ºC, aproximadamente, ocorrida no segundo trimestre.
Sob cobertura morta a temperatura do solo oscilou 5ºC durante todo o periodo avaliado.
Jan/Fev/Mar
Abr/Mai/Jun
45
45
40
40
Temperatura (ºC)
Temperatura (ºC)
Gramado
35
30
25
Gramado
Solo Nu
35
30
25
20
15
15
1989
1992
1995
1998
2001
2004
1986
2007
1989
Jul/Ago/Set
Gramado
Solo Nu
1995
1998
2001
2004
2007
45
Cobertura Morta
40
40
Temperatura (ºC)
Temperatura (ºC)
1992
Out/Nov/Dez
45
35
30
25
35
30
25
20
20
15
15
Gramado
1986
Cobertura Morta
Cobertura Morta
20
1986
Solo Nu
1989
1992
1995
1998
2001 2004
2007
1986
1989
1992
Solo Nu
1995
1998
Cobertura Morta
2001
2004
2007
Figura 1. Média trimestral das temperaturas do solo a 2 cm de profundidade, às 15:00h sob
diferentes tipos de cobertura . Paranavaí, PR, jan/1986 a out/2009.
Na Figura 2, observa-se que temperaturas extremas maiores que 40ºC ocorreram
somente no solo exposto, com ocorrências de temperaturas maiores que 50ºC (150 eventos),
durante todo o período avaliado. O solo gramado teve maior frequência de eventos com
temperaturas elevadas (>35ºC) do que o solo sob cobertura morta. Isso indica que o solo
exposto está sujeito a eventos extremos de temperatura do solo, podendo interferir no manejo
de culturas, influindo na germinação de sementes, desenvolvimento do sistema radicular,
absorção de água e nutrientes e decomposição de matéria orgânica.
Número de eventos
8000
7500
7000
6500
6000
5500
5000
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
7580
Solo Nú
Gramado
Cobertura Morta
6017
5358
4305
4036
2361
2224
934
150
0
>50
0
0
>45
0
0
0
>40
Temperatura (ºC)
55
>35
1
239
>30
>25
Figura 2. Número de ocorrências de temperaturas do solo acima dos limites especificados às
15:00h, a 2 cm de profundidade, sob diferentes tipos de cobertura. Paranavaí, PR, jan/1986 a
out/2009.
As tendências de aumento de temperatura do ar, com destaque para a temperatura
mínima, que vêm ocorrendo no estado do Paraná nos últimos 30 anos (RICCE et al., 2009),
certamente estão relacionadas com a brusca mudança ocorrida no uso do solo, com
substituição de floresta por agricultura.
4. CONCLUSÃO
As alterações nas temperaturas extremas decorrentes de mudança na cobertura do solo
têm potencial de alterar significativamente o balanço energético local, alterando o fluxo de
calor para o solo, com potencial de alterar a temperatura do ar e contribuir para o aquecimento
global. Sob solo descoberto, no horário das 15 horas, quando ocorre o máximo aquecimento,
as diferenças nas médias trimestrais de temperatura entre os sistemas com cobertura e solo
exposto a 2cm de profundidade atingem 10 a 15oC no horário de maior aquecimento, podendo
causar estresses às culturas de verão e prejudicar a produtividade.
5. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ASSIS, R. L.; LANÇAS, K. P. Avaliação da compressibilidade de um Nitossolo Vermelho
distroférrico sob sistema plantio direto, preparo convencional e mata nativa. Revista
Brasileira de Ciências do Solo, v.29, n.4, p. 507-514, 2005.
BLANKEN, P.D.; BLACK, T.A.; YANG, P.C.; NEUMANN, H.H.; NESIC, Z.; STAEBLER,
R.; DEN HARTOG, G.; NOVAK, M.D.; LEE, X. Energy balance and canopy conductance of
a boreal aspen forest: partitioning overstory and understory components. Journal of
Geophysical Research, v.02, n.24, p.28915-28927, 1997.
BRASIL. MINISTÉRIO DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA. Comunicação Nacional Inicial
do Brasil à Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Mudança do Clima.
Coordenação-Geral de Mudanças Globais de Clima – Brasília. Ministério da Ciência e
Tecnologia, 2004. 274p.
CERRI, C.C.; BERNOUX, M.; CARVALHO, M.C.S.; VOLKOFF, B. Emissões e Remoções
de Dióxido de Carbono pelos Solos e por Mudanças de Uso da Terra e Calagem.
Relatório de Referência, Ministério da Ciência e Tecnologia. 2002
COSTA, A.B.F.; RICCE, W.S.; CARAMORI, P.H.; BORROZZINO, E. Variação da
temperatura máxima do solo em função da cobertura em Londrina - PR. In: CONGRESSO
BRASILEIRO DE AGROMETEOROLOGIA, 15., 2007, Aracaju, SE. Resumos... Aracaju:
Sociedade Brasileira de Agrometeorologia, 2007.
FARIA, J.A. Levantamento de dados para avaliação das emissões de gases de feito estufa
devido às mudanças nos estoques de florestas. Belo Horizonte: ABRACAVE. 1997.
HOUGHTON, R.A.; SKOLE, D.L.; NOBRE, C.A.; HACKLER, J.L.; LAWRENCE, K.T.;
CHOMENTOWSKI, W.H. Annual fluxes of carbon from deforestation and regrowth in the
Brazilian Amazon. Nature, n.403, p.301-304, 2000.
IPCC 2007. Climate Change 2007, the Fourth Assessment Report. Intergovernmental
Panel on Climate Change, 2007.
RICCE, W. da S. ; COSTA, A. B. F. ; CARAMORI, P. H. ; BORROZZINO, E. . Análise da
temperatura máxima do solo em Paranavaí-PR. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE
AGROMETEOROLOGIA,15. 2007, Aracaju - SE. Resumos... Aracaju: Sociedade Brasileira
de Agrometeorologia, 2007.
RICCE, W. da S.; CARAMORI, P. H.; MORAIS, H.; SILVA, D. A. B.; ATAÍDE, L. T.
Análise de tendências na temperatura e precipitação em Londrina, Estado do Paraná. In:
Congresso Brasileiro da Agrometeorologia, 16. 2009, Belo Horizonte - MG. Resumos... Belo
Horizonte: Sociedade Brasileira da Agrometeorologia, 2009.
SCHAFFRATH, V.R.; TORMENA, C.A.; FIDALSKI, J.; GONÇALVES, A.C.A.
Variabilidade e correlação espacial de propriedades físicas de solo sob plantio direto e preparo
convencional. Revista Brasileira de Ciências do Solo, v.32, n.4, p.1369-1377, 2008.