Design experimental

5.3.1. Quantificação de Pt, Pi e Ic

Pluviômetros e interceptômetros foram instalados em campo para avaliar a relação da cobertura florestal com os processos de Precipitação total (Pt), Precipitação interna (Pi), e Interceptação (Ic) da chuva em plantios de restauração florestal. As leituras (altura em mm) foram realizadas com o auxílio de provetas graduadas (precisão de 5ml e 2ml). As medições tiveram início em março/2015 e foram finalizadas em março/2016, sendo as coletas realizadas mensalmente, o que permitiu avaliar os volumes de Pt, Pi e Ic acumulados em cada área de estudo.

A escolha de interceptômetros para as análises, incluindo sua distribuição, número de coletores e área de captação foi feita após análise sistemática da literatura existente sobre precipitação interna e interceptação, principalmente no Brasil e preferencialmente de estudos realizados no bioma Mata Atlântica e em Floresta Estacional Semidecidual que utilizaram coletores individuais na quantificação dos processos (LLOYD e MARQUES; 1988; ARCOVA et al. 2003; OLIVEIRA JÚNIOR e DIAS, 2005; THOMAZ, 2005; ALVES et al., 2007; SOUZA et al., 2007; OLIVEIRA et al., 2008; BAUMHARDT et al., 2009; MOURA et al., 2009; SANTOS, 2009; DINIZ et al., 2013; FREITAS et al., 2013; GIGLIO e KOBIYAMA, 2013; ÁVILA et al., 2014; GASPAROTO et al., 2014).

A medição de Pt foi realizada em campo aberto por um total de 27 pluviômetros e calculada para cada área de estudo pelo volume médio coletado em três pluviômetros instalados em áreas adjacentes aos plantios, obtendo assim o volume estimado de chuva incidente sobre as florestas. Os pluviômetros foram construídos a partir de um funil de área de captação de 78,54cm² (100mm de diâmetro) acoplado a um reservatório (bombona - galão de 5 litros) e fixados em estacas de madeira no solo para manter os pluviômetros nivelados a uma altura 0,5m com o objetivo de garantir a influência de toda estrutura florestal sobre os processos analisados (OLIVEIRA JÚNIOR e DIAS, 2005; MOURA et al., 2009; THOMAZ, 2005). Dentro de cada um dos funis dos pluviômetros foi colocada uma esfera de isopor com 5cm de diâmetro para impedir que água armazenada nos galões evapore, alterando a amostragem (Figura 5).

Figura 5. Coletor de Pt e Pi.

A medição da Pi foi feita por 90 coletores de água da chuva (interceptômetros) fixos, idênticos aos utilizados para Pt e instalados no interior das áreas em restauração. Os coletores foram distribuídos em cada plantio de restauração dentro de duas parcelas amostrais, cada uma com 100m² (10x10m) e cinco coletores instalados, totalizando 10 coletores e 200m² de área amostrada por plantio (Figura 6). Esse design experimental baseou-se nos estudos em florestas tropicais de Loescher e colaboradores (2002), que concluíram que a partir de 15 coletores a variância da precipitação interna, determinada pela heterogeneidade da cobertura florestal, se estabiliza e coletores adicionais já não contribuem para a precisão da média. No entanto, diferentemente de outros estudos de interceptação que utilizaram densidade amostral similar em parcelas maiores ou em grandes maciços florestais com até 194 hectares (ALVES et al., 2007; GASPAROTO et al., 2014), a pequena dimensão das áreas aqui avaliadas (máximo de 2 hectares) não permitiu chegar ao limite de 15, adotando-se como verdadeiro que a média de 10 coletores por plantio corresponderia a um valor significativo. A Figura 7 exemplifica o design amostral adotado para o estudo.

Figura 6. Coletores de Pi (interceptômetros) instalados dentro da floresta (R1).

Figura 7. Esquematização do design amostral adotado para o estudo (três localidades, nove plantios e 18 parcelas com cinco interceptômetros cada).

Para garantir a casualidade da amostragem, cada parcela foi subdividida por uma malha de 2x2m totalizando 20 posições possíveis, das quais cinco foram sorteadas para alocação dos interceptômetros, com isso a distância entre os coletores variou de 2 a 10m, sendo que distribuições similares foram utilizadas em outros estudos (OLIVEIRA JÚNIOR e DIAS, 2005; OLIVEIRA et al., 2008; MOURA et al., 2009). No entanto, para evitar viés na estimativa

de Ic provocado pela vegetação, as parcelas em cada plantio foram dispostas a uma distância média de 50m uma da outra, como sugere Loescher e colaboradores (2002).

A opção de adotar duas parcelas por plantio, bem como suas dimensões, também foi feita em função da pequena dimensão de algumas áreas ciliares avaliadas que apresentam cerca de 15m de largura. Nestes casos, coletores posicionados próximo a calha do rio ou ao cercamento poderiam estar sujeitos a interferências de variável não considerada neste estudo, visto que durante um evento chuvoso com presença de vento, a chuva pode ocorrer lateralmente e alcançar a área de captação dos coletores sem ser interceptada pelo dossel florestal. Nosso estudo alocou as parcelas dentro dos plantios a, pelo menos, 2,5m da borda para minimizar este efeito.

O volume de água que chega ao solo pelo escoamento nos troncos não foi quantificado neste estudo pelos baixos valores esperados (SHINZATO et al., 2011). Os volumes coletados de Pt e Pi foram transformados em altura de chuva (mm) e calculadas as médias dos três pluviômetros de Pt (Eq. 1) e dos 10 coletores de Pi (interceptômetros) (Eq. 2) em cada área. Os valores de Ic foram obtidos pela equação 3, e posteriormente todos os valores de Ic foram transformados em porcentagem em relação à Pt.

𝑃𝑡 =∑ 𝑣𝑇 𝐴 3 𝑖=1 3 10 Equação 1 𝑃𝑖 =∑ 𝑣𝐼 𝐴 10 𝑖=1 10 10 Equação 2 𝐼𝑐 = 𝑃𝑡 - Pi Equação 3 Onde

Pt é a precipitação total em área aberta (mm); Pi é a precipitação interna nos plantios (mm); Ic é a interceptação (mm);

vT é o volume total de chuva coletado em cada pluviômetro em área aberta (mL); vI é o volume interno coletado em cada interceptômetro dentro dos plantios (mL); e A é a área de captação dos coletores (cm²).

Nos meses de março e dezembro as chuvas intensas e contínuas geraram grandes volumes de água sobre as bacias de estudo, causando enchentes principalmente em Joanópolis, o que levou a perda de equipamentos e amostragens em R1 nestes meses. Para garantir a

presença destes dados nas análises, os volumes de Ic perdidos foram estimados pela equação (Ic = -1.2235 + 0.27138*Pt) da reta de regressão linear construída com os volumes mensais de Ic e Pt observados neste plantio. A precipitação incidente utilizada para a modelagem foi obtida pela média dos volumes de Pt amostrados nas outras áreas estudadas da mesma bacia (R2 e R3) nos meses em que houve perda de dados.

5.3.2. Indicadores da estrutura da vegetação e condição dos plantios

Identificamos indicadores de vegetação de áreas em restauração a partir de protocolos de monitoramento florestal (GANDARA e UEHARA, 2011; MARTINS, 2012) e, entre eles, foram selecionados aqueles que podem influenciar o comportamento dos processos hidrológicos, de acordo com Crockford e Richardson (2000) e Dietz e colaboradores (2006). Além disso, selecionamos indicadores da condição dos plantios que poderiam ter influenciado o desenvolvimento dos plantios ao longo do tempo e, consequentemente, o processo de interceptação durante o período de estudo. Cinco indicadores divididos em duas categorias foram utilizados para avaliação da vegetação (Tabela 2): i) Estrutura Florestal - continuidade do dossel e número de estratos; ii) Condição do plantio (fatores de degradação) - isolamento da área, presença de gado e cobertura por gramínea.

Tabela 2. Indicadores de estrutura e condição florestal, metodologias de avaliação e critérios de avaliação utilizados no diagnóstico dos plantios.

Indicadores Metodologia de avaliação Critério de Avaliação

C ateg o rias I Estrutura da vegetação Continuidade de dossel

Avaliação da continuidade do dossel ao longo da área do plantio por mobilidade peatonal e uso de imagens de satélite (Google Earth Pro);

0. contínuo 1. descontínuo Número de

estratos

Observação dos estratos presentes na vegetação. Contabilização por meio de avaliação visual. 0. ≥ 2 (arbustivo e arbóreo) 1. < 2 (arbustivo ou arbóreo) II Condição do plantio (fatores de degradação) Isolamento da área

Avaliação do isolamento da área por percurso peatonal ao longo de todo o perímetro do plantio buscando por falhas no isolamento (aberturas e danos em cercas e mourões).

0. isolado

1. sem isolamento ou isolamento

inadequado Gado

Observação da presença ou de sinais do agente degradador em toda a área do plantio (pisoteio, dejetos, árvores danificadas ou trilhas).

0. presença 1. ausência

Gramíneas Avaliação da cobertura por gramíneas em toda a área do plantio, por percurso peatonal.

0. presença na borda e interior

1. presença apenas na borda

5.3.3. Levantamento de espécies

Para realizar o levantamento das espécies arbóreas1 _{foram instalados em cada plantio de} restauração florestal quatro transectos de 200m² (4x50m) com distribuição aleatória, sendo dentro desta área, identificados e tomadas as alturas de todos os indivíduos arbóreos em que o fuste apresentava diâmetro a altura do peito (DAP) igual ou superior a 5cm. Após este levantamento foram obtidos a altura (m) e DAP médio (cm) das árvores identificadas, a riqueza de espécies, a densidade de indivíduos arbóreos (indivíduos.ha-1), a área basal (m².ha-1) dos indivíduos arbóreos e a proporção de indivíduos decíduos em relação ao total observado. Para inferir sobre a possível influência de uma espécie específica sobre o valor de Ic foram identificadas as árvores ocupantes do dossel, cujas suas copas projetavam-se acima dos interceptômetros. Todos indivíduos observados nos levantamentos foram identificados quanto a área de ocorrência, espécie e deciduidade.

5.4. Análise estatística