Na Tabela 13 está apresentada a síntese da análise de correlação entre o IAF e as variáveis de solo. A análise mostrou que o IAF apresentou correlação com o comprimento radicular específico (correlação moderada, significativa e positiva; R = 0,735; n = 9). As demais variáveis apresentaram correlação fraca com IAF (R < 0,50), sendo negativas para as variáveis DCR, CRAS, IAR e Ks e positivas para DRT, DRF, BRT, BRF, D e porosidade.
A correlação positiva observada entre IAF e CRE indica que a dinâmica sazonal do índice de área foliar está associada diretamente à dinâmica do comprimento radicular na Caatinga. Esse resultado, junto com a observação de que o comprimento radicular apresenta reduções na estação seca (particularmente entre 30 e 70 cm; ver Figura 6A) corroboram com o resultado de Pinheiro et al. (2013). De fato, os autores op cit. verificaram experimentalmente na BEA a redução em mais de 10% da profundidade efetiva das raízes na estação seca usando metodologia distinta daquela apresentada nesta tese. Avalia-se, portanto, que na estação seca, o solo da Caatinga apresenta macroporos advindos da retração (e eventualmente morte) das raízes; enquanto que, na estação úmida, a macroporosidade é significativamente reduzida. Fenômeno semelhante (embora causado por diferente processo) foi registrado por van Schaik et al. (2014). Figueiredo et al. (2016), estudando a BEA, admitiram a hipótese de que a dinâmica das raízes seria responsável pelo comportamento sazonal das abstrações iniciais, indicando uma clara relação entre o estado do sistema radicular e as respostas hidrológicas na Caatinga. A correlação positiva entre IAF e CRE indica, portanto, que é possível parametrizar a macroporosidade da Caatinga em modelos hidrológicos tomando-se como base a observação do índice de área foliar.
Altos valores de IAF representam um solo com boas condições de umidade, conforme observado na relação entre IAF, umidade do solo, razão P/ETo e IU (Figura 10). Assim, solos com boas condições de umidade favorecem maiores comprimentos de raízes. Valores maiores de CRE podem ser resultado do diâmetro mais fino ou da menor densidade do tecido radicular (CORNELISSEN et al., 2003). Condições desfavoráveis, como o estresse hídrico, estimulam o aumento da espessura da raiz ou da densidade do tecido radicular, o que pode causar a redução do CRE (van NOORDWIJK; van DE GEIJN, 1996). Raízes finas exercem menor força de penetração no solo e menor transporte de água, enquanto raízes com menor densidade radicular têm menor longevidade, mas maiores taxas de absorção sobre altas condições de nutrientes. Raízes mais densas apresentam maior força de penetração no solo,
melhor dispersão em solos com baixa umidade e tem maiores taxas de transporte de água dentro das raízes. Contudo, elas têm custo maior por unidade de comprimento para construção e manutenção (CORNELISSEN et al., 2003; PEREZ-HARGUINDEGUY et al., 2013). A Tabela 13 apresenta indícios de que aumento no IAF promove aumento no diâmetro das raízes (R = 0,48; n = 9; ρ = 0,189). Esse resultado sugere que acréscimo no valor de CRE, quando IAF apresenta-se alto, pode estar relacionado ao aumento da densidade do tecido radicular, mais do que ao diâmetro radicular.
A correlação negativa de IAF com CRAS e IAR, embora fraca e não significativa (R < -0,44; ρ > 0,05), pode ser indicativo que o aumento observado no IAF está associado a reduções no CRAS e no IAR. Esse resultado é indicativo de que, quando o solo apresenta boas condições de umidade, a planta precisa explorar menos o solo para obter seus recursos, permitindo à planta reduzir a área de solo explorada. Resposta semelhante foi observa por Gower et al. (1999), ao destacarem que a maior disponibilidade de água e/ou nutrientes no solo reduz a alocação de carbono nas raízes e aumenta sua locação nos tecidos acima do solo. Assim, a alocação de carbono (nas partes área e radicular das plantas) apresenta em geral um padrão de redução da razão raiz/parte aérea em solos ricos e aumento dessa razão com elevação do grau da aridez (JACKSON et al., 1996; SCHENK; JACKSON; 2002; MOKANY et al., 2006; van WIJK, 2011). Essa resposta pode explicar o comportamento observado entre IAF, CRAS e IAR, embora não tenha sido observado equação de ajuste que explicasse essa tendência.
A relação entre IAF e Ks, embora não significativa (R < -0,413; ρ > 0,05), indica que quando IAF está baixo, a permeabilidade (Ks) aumenta e vise-versa. Esse resultado aponta para uma adaptação do sistema ambiental para melhor aproveitamento do recurso limitante em ambientes secos: a água. Assim, quando a vegetação não tem folhas (menor interceptação da chuva), as raízes estão contraídas (correlação direta entre IAF e CRE) e a permeabilidade (Ks) é maior. Isso corrobora com a hipótese de formação de macroporos, o que facilitaria a infiltração de água no solo (maior Ks), aumentando a disponibilidade hídrica na proximidade das raízes. A hipótese pode explicar, ainda que parcialmente, o fato de que a vegetação da Caatinga se mantenha em dormência mesmo com umidades do solo significativamente inferiores ao ponto de murcha permanente. De fato, Costa et al. (2013) observaram, na própria Bacia Experimental de Aiuaba, que a umidade na profundidade efetiva das raízes tangencia a umidade residual do solo em quase seis meses por ano.
Tabela 13 - Resultado da análise de correlação de Pearson (R) entre o índice de área foliar (IAF) e as variáveis de solo, condutividade hidráulica saturada (Ks) e Ks transformada em log-normal (ln Ks), a porosidade total, a densidade radicular total (DRT) e fina (DRF), a biomassa radicular total (BRT) e fina (BRF), o diâmetro (D), o comprimento radicular específico (CRE), a densidade do comprimento radicular (DCR), o comprimento radicular por área de solo (CRAS) e o índice de área radicular (IAR) para três campanhas: abril e julho de 2014 e março de 2015
DRT
(kg m-³) (kg mBRT -²) (kg mDRF -³) (kg mBRF -²) (mm) D (cm gCRE -¹) (km mDCR -²) (km mCRAS -²) (m² mIAR -²) (m diaKs -¹) ln Ks Porosidade
R 0,371 0,417 0,320 0,313 0,482 0,735 -0,227 -0,444 -0,323 -0,413 -0,291 0,308
ρ 0,325 0,264 0,401 0,413 0,189 0,024 0,556 0,231 0,397 0,269 0,448 0,420
N 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9
Tabela 14 - Resultado da análise de regressão entre o índice de área foliar (IAF) e o Comprimento Radicular Específico (CRE) para Bacia Experimental de Aiuaba
Equação R² F GL1* GL2* ρ α1* α2*
Linear 0,54 8,24 1 7 0,024 234 37,59
Logarítmica 0,82 30,79 1 7 0,001 320 39,49
Potência 0,87 47,85 1 7 0,000 309 0,15
Exponencial 0,58 9,52 1 7 0,018 224 0,14
*GL = grau de liberdade; IAF = α1 + α2.CRE.
Figura 17 - Análise de regressão entre Comprimento Radicular Específico (CRE) com o índice de área foliar (IAF) medido para a Bacia Experimental de Aiuaba
CRE = 308,573***xI AF 0,148*** R² = 0,872*** 150 200 250 300 350 400 450 500 0 1 2 3 4 5 C R E (c m g -¹)
Quando a vegetação tem desenvolvidas suas folhas (maior interceptação da chuva), Ks foi inferior na ASV1. Esse comportamento atuaria no melhor aproveitamento do recurso hídrico tanto no período seco quanto no período úmido. No momento em que a vegetação apresenta alto IAF, o aproveitamento hídrico seria maior (apesar da redução de Ks) devido ao aumento no tempo de oportunidade para infiltrar a água no solo, pois se observa o incremento da rugosidade da superfície, promovido principalmente pela vegetação herbácea e serapilheira (PANACHUKI et al., 2011). Alves e Cabeda (1999) observam que, para situações de campo, o escoamento superficial não ocorre no início do empoçamento devido à ação da rugosidade e da cobertura superficial, que retardam o início do escoamento. A menor cobertura do solo proporciona maior ação tanto do impacto das gotas de chuva, quanto da ação cisalhante da enxurrada, que consequentemente afetam as condições de superfície reduzindo a taxa de infiltração no solo (PANACHUKI et al., 2011).
A Tabela 14 apresenta o resumo da análise de regressão entre IAF e CRE para quatro equações de ajuste. O melhor ajuste foi observado com a equação potencial (R² = 0,87; n= 9; ρ < 0,001). A análise de regressão para as demais variáveis do solo com IAF obtiveram R² < 0,25, portanto não serão apresentadas aqui. A Figura 17 apresenta o gráfico da regressão potencial do IAF medido com o CRE para a BEA. Ressalte-se que os resultados da análise de correlação e regressão são válidos somente para as fases 2 (IAF constante) e 3 (senescência) de IAF.
6.4 Conclusão
O índice de área foliar é influenciado pela vegetação e pelo tipo de solo e suas caracteristicas, profundidade, textura e capacidade de armazenamento do solo. Além disso, o índice de área foliar apresenta correlação positiva com o comprimento radicular específico. Isso sinaliza que a dinâmica sazonal da parte aérea das plantas está associada diretamente à dinâmica do sistema radicular na Caatinga. Portanto, o índice pode ser usado como ferramenta para estimar o estado das raízes no bioma.
7 CONSIDERAÇÕES FINAIS E RECOMENDAÇÕES
O monitoramento de dois anos (2014 – 2015) realizado na Bacia Experimental de Aiuaba indicou que o comprimento radicular específico da Caatinga apresenta expressiva redução na estação seca em relação à estação chuvosa, particularmente na profundidade de 30 a 70 cm. Esse resultado corrobora com o obtido por Pinheiro et al. (2013), de que haja sazonalidade no estado do sistema radicular no bioma.
O índice de área foliar na Caatinga arbustiva arbórea preservada apresentou valor médio de 3,7 m² m-²; variando de zero a 4,7 m² m-². A taxa de decaimento temporal do IAF foi a mesma (-0,021 m² m-² dia-¹) para a estação seca dos dois anos analisados. O índice, em geral, correlacionou-se positivamente com as variáveis ambientais analisadas. No entanto, a melhor correlação foi observada com a umidade média dos últimos 45 dias. Todos os índices de vegetação espectrais apresentaram boa correlação com IAF, destacando-se o NDVI com equação potencial. Concluiu-se que a variabilidade temporal do IAF pode ser monitorada por meio das variáveis ambientais, enquanto a variabilidade espaço-temporal pode ser monitorada por meio dos IVEs.
Na estação seca, a vegetação da Caatinga não apresenta folhas, as raízes estão contraídas e a permeabilidade do solo é maior que na estação úmida, segundo observação desta tese. Isso reforça a hipótese de que ocorra formação de macroporos no estio, aumentando a disponibilidade hídrica na zona das raízes por ocasião das poucas precipitações nesse período. Essa observação está de acordo com o fato de que a vegetação se mantém em dormência mesmo quando a umidade na profundidade efetiva das raízes é assintótica à umidade residual do solo durante quase seis meses por ano (COSTA et al., 2013). A conclusão reforça também a hipótese de Figueiredo et al. (2016) de que as abstrações iniciais na Caatinga variam também em função da dinâmica radicular.
O índice de área foliar apresenta correlação positiva com o comprimento radicular específico sinalizando que a dinâmica temporal da parte aérea das plantas está associada diretamente à dinâmica do sistema radicular na Caatinga preservada. Portanto, o índice de área foliar pode ser usado como ferramenta para estimar o estado das raízes no bioma.
Como recomendações deste estudo: i) avaliar o comportamento do índice de área foliar no inicio da estação úmida, que não pode ser avaliado pelo método usado nesta pesquisa; ii) continuar o monitoramento conjunto do índice de área foliar com as variáveis ambientais (precipitação, evapotranspiração, umidade do solo) para melhorar a compreensão
da relação entre estas variáveis; iii) em conjunto com o monitoramento de IAF, continuar a investigar sua resposta com os índices de vegetação espectrais, principalmente no período úmido onde a imagens são mais difíceis e os índices de vegetação espectrais tentem a saturar com o IAF; iv) em futuras investigações das propriedades hidráulicas do solo, usar métodos para determinação do Ks que mantenham a estrutura e a conectividade dos poros do solo; v) realizar análise de matéria orgânica e da estrutura do solo para correlacionar com Ks; e vi) na investigação do sistema radicular definir em pelo menos três categorias as raízes finas, por exemplo: categoria 1 - raízes maior que 2,0 mm e menor que 5,0 mm; categoria 2 - raízes menor que 2,0 mm e maior que 1,0 mm; e categoria 3 - raízes menor que 1,0 mm.
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