Os limites da floresta de araucárias e dos campos de altitude : fatores físico-químico-hídricos de quatro catenas em uma bacia em Campos do Jordão, SP

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS Instituto de Geociências

ANA CAROLINA KEIKO KAYANO

OS LIMITES DA FLORESTA DE ARAUCÁRIAS E DOS CAMPOS DE ALTITUDE: FATORES FÍSICO-QUÍMICO-HÍDRICOS DE QUATRO CATENAS EM UMA BACIA

EM CAMPOS DO JORDÃO, SP

CAMPINAS 2020

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DISSERTAÇÃO APRESENTADA AO INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS DA UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS PARA OBTENÇÃO DO TÍTULO DE MESTRA EM GEOCIÊNCIAS NA ÁREA DE GEOLOGIA E RECURSOS NATURAIS

ORIENTADORA: PROFA. DRA. SUELI YOSHINAGA PEREIRA

ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE À VERSÃO FINAL DA DISSERTAÇÃO DEFENDIDA PELA ALUNA ANA CAROLINA KEIKO KAYANO, ORIENTADA PELA PROFA. DRA. SUELI YOSHINAGA PEREIRA

CAMPINAS 2020

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Marta dos Santos - CRB 8/5892

Kayano, Ana Carolina Keiko,

K18L KayOs limites da floresta de araucárias e dos campos de altitude : fatores físico-químico-hídricos de quatro catenas em uma bacia em Campos do Jordão, SP / Ana Carolina Keiko Kayano. – Campinas, SP : [s.n.], 2020.

KayOrientador: Sueli Yoshinaga Pereira.

KayDissertação (mestrado) – Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências.

KayEm regime multiunidades com: Instituto de Biologia.

Kay1. Floresta de araucária. 2. Campos de altitude. 3. Biogeografia. 4. Solos. 5. Erosão. I. Pereira, Sueli Yoshinaga, 1961-. II. Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Geociências. III. Título.

Informações para Biblioteca Digital

Título em outro idioma: The araucária forest and campos de altitude limits : physical-chemical-hydrological factors of four catenas in a basin in Campos do Jordão, Brazil Palavras-chave em inglês: Araucaria Forest High-altitude grasslands Biogeography Soils Erosion

Área de concentração: Geologia e Recursos Naturais Titulação: Mestra em Geociências

Banca examinadora:

Sueli Yoshinaga Pereira [Orientador] Ana Elisa Abreu e Silva

Natalia M. Ivanauskas Data de defesa: 28-08-2020

Programa de Pós-Graduação: Geociências

Identificação e informações acadêmicas do(a) aluno(a)

- ORCID do autor: https://orcid.org/0000-0003-4725-596X - Currículo Lattes do autor: http://lattes.cnpq.br/5128770585789439

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AUTORA: Ana Carolina Keiko Kayano

ORIENTADORA: Profa. Dra. Sueli Yoshinaga Pereira

Aprovado em: 28 / 08 / 2020

EXAMINADORES:

Profa. Dra. Sueli Yoshinaga Pereira - Presidente

Profa. Dra. Ana Elisa Silva de Abreu Dra. Natália Macedo Ivanauskas

A Ata de Defesa assinada pelos membros da Comissão Examinadora consta no processo de vida acadêmica do aluno.

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Ana Carolina Keiko Kayano é filha de Marcia Shiguemoto Kayano e Carlos Alberto Satio Kayano, nascida em 01 de junho de 1995 em São José dos Campos – SP. Formou-se em Bacharel em Geografia pela Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) em 2017, e iniciou seu mestrado em Geociências em 2018.

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Dedico este trabalho aos meus pais, irmãos e a todas as pessoas queridas que contribuíram para que ele fosse finalizado.

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O presente trabalho foi realizado com o apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES) – Código de financiamento 001.

À Profa. Sueli Yoshinaga pela oportunidade, confiança, apoio, orientação e ensinamentos, que tanto me ajudaram nesses anos de pesquisa.

À Coordenadoria e aos funcionários de Pós-Graduação do Instituto de Geociências da Unicamp pelo carinho e disposição em ajudar.

Ao Fundo de Apoio ao Ensino, Pesquisa e Extensão (FAEPEX – Unicamp), ao Instituto de Geociências (IG – Unicamp), à Comissão organizadora da International

Mountain Conference 2019 e à Universität Innsbruck pelo carinho e apoio financeiro de

meses antes até o fim da jornada à Conferência Internacional de Montanha em 2019. Aos membros da Banca Examinadora de Qualificação Dr. Osvaldo Oshiro (Embrapa Territorial), Dra. Laura Borma (INPE) e Prof. Dr. José Teixeira (FEAGRI – Unicamp) pela análise, comentários, sugestões e correções levantadas.

Aos membros da Banca Examinadora de Defesa Profa. Dra. Ana Elisa Abreu e Silva (IG - Unicamp), Dra. Natália Ivanauskas (Instituto Florestal), Dr. Silvio Hiruma (Instituto Geológico) e Prof. Dr. Francisco Ladeira (IG - Unicamp) por terem aceitado o convite em meio à pandemia, pela análise, comentários, sugestões e correções levantadas.

Ao Prof. Dr. Zigomar e toda a equipe do LabSol, Antonio, Célia e Wagner, pelo auxílio, treinamento e ensinamentos em análise de solos.

À toda a equipe do GGTE e do GITE da Embrapa territorial pelos ensinamentos e amizades valiosas durante e depois do estágio.

Ao Prof. Dr. Francisco Ladeira e ao Pedro Rosa pelos ensinamentos e ajuda na coleta de amostras de solo em campo.

À administração do Parque Estadual de Campos do Jordão (PECJ), ao Prof. Laszlo Nagy e à toda a equipe do PELD-PECJ pelas discussões riquíssimas e compartilhamento de conhecimento.

Ao Alberto Pascual da Fundación Comunidad por toda a ajuda e conselhos perante a carreira de pesquisa e academia.

À Lynda, Ariadna, Débora C., Débora R. e ao Mali pelo companheirismo, apoio, experiências trocadas e amizades construídas.

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Ao Juninho pela amizade, conselhos, risadas, almoços e ajuda sem fim.

Às amizades de anos, Mari, Fer, Nath, Baiano, Azteca e Doug pelas conversas, risadas, apoio e incentivo.

Ao Vi e ao Ro pela amizade, paciência, carinho, apoio, incentivo e por partilharem o dia a dia comigo.

Ao Mica pelo companheirismo, carinho, paciência, apoio e amor incondicionais. À Renata e ao Igor pelas amizades que ultrapassam distâncias e que trazem ensinamentos imensuráveis.

À Rafa, Aline, Maria e Luana pelas amizades riquíssimas que transformaram o Girassol em apoio e acolhida.

À Thais pelas palavras e reflexões sempre sábias que me ajudaram e continuam ajudando tanto.

Aos meus pais, Marcia e Carlos, e irmãos, Evandro e Leandro, pelo carinho, apoio e paciência.

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Our work should equip the next generation of women

to outdo us in every field this is the legacy we’ll leave behind

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pesquisas relacionadas a treelines focam em temperatura, e são majoritariamente realizados na escala global e em regiões alpinas, enquanto faltam estudos em regiões tropicais que exploram os efeitos de outras variáveis, como o solo. A temperatura de 6,4 ± 0,7 °C é considerada um fator limitante global de treelines. Campos do Jordão (22° 44’ S e 45° 35’ W), cuja temperatura média anual é de 14,9 °C, apresenta floresta de araucárias nos vales e campos de altitude (vegetação rasteira de campos limpos e arbustiva de campos sujos) nas vertentes e divisores de águas. A Araucaria angustifolia, componente da floresta, é uma espécie criticamente ameaçada de extinção, e mesmo que intocada há mais de 40 anos na região, quando cessou a exploração desenfreada de sua madeira, não ocupa as vertentes ou os divisores de águas. Buscou-se quantificar a influência das características físico-químico-hídricas do solo associadas às formas de relevo na distribuição da floresta de araucárias (Araucaria angustifolia) e dos campos de altitude (vegetação rasteira e arbustiva). Foi realizado o levantamento de quatro catenas em uma bacia de estudo de 45 hectares no Parque Estadual de Campos do Jordão (PECJ), SP. Os perfis foram descritos, e amostras deformadas e indeformadas de solo foram analisadas fisicamente (granulometria, densidade, curva de retenção hídrica) e quimicamente (pH, capacidade de troca catiônica, saturação por bases e por alumínio). Os fatores físicos apresentaram maior expressividade do que fatores químicos, em que, de modo geral, os solos foram ácidos, distróficos e álicos. A floresta de araucárias se localizou em áreas côncavas (planície alveolar e anfiteatro de erosão), onde há solos mais profundos (de 26 a 59cm, com exceção das trincheiras 8v e 9v com horizontes enterrados) e úmidos (capacidade de campo, CC, variou de 0,37 a 0,46 m³/m³ de água, e ponto de murcha permanente, PMP, variou de 0,2 a 0,40 m³/m³). Campos de altitude se localizaram em área convexas (área de topos e lombas, vertente em rampa), onde há solos rasos (de 9 a 24cm até atingir o horizonte C) com baixa capacidade de retenção hídrica (CC variou de 0,25 a 0,27 m³/m³ de água e PMP variou de 0,12 a 0,17 m³/m³ para campos limpos e de 0,31 a 0,37 m³/m³ de água em CC e 0,20 a 0,31 m³/m³ em PMP para campos sujos). Esses resultados apontam para o solo como causa, efeito e evidência do ecótono abrupto floresta-campo. Eles também podem auxiliar na restauração de ecossistemas naturais e na identificação de áreas propicias e compartilhadas para a ocupação da floresta de araucárias e dos campos de altitude.

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treelines focus on temperature, and are mostly studied on a global scale and in Alpine regions, while there is a gap in studies in tropical areas that explore the effects of other variables, such as soil. The temperature of 6.4 ± 0.7 °C is considered a global limiting factor for treelines. The average annual temperature in Campos do Jordão (22 ° 44 'S and 45 ° 35' W) is 14.9 °C and it presents araucaria forest in the valleys and campos de altitude (grassy vegetation of campos limpos and shrubby vegetation of campos sujos) in the hillslopes. The Araucaria angustifolia, a component of the forest, is a critically endangered species, and even though it has been untouched for more than 40 years in the region, when the exploitation of its wood was stopped, the forest does not occupy the hillslopes or the ridges. Considering the hypothesis that the current vegetation configuration in Campos do

Jordão is not climatically limited, we sought to quantify the influence of landforms and

physical-chemical-hydrological characteristics of the soil on the distribution of the araucaria forest and the

campos de altitude. Four catenas were surveyed in a 45-hectare study basin in Campos do Jordão

State Park (PECJ), SP. The profiles were described, and disturbed and undisturbed soil samples were physically (soil particle, density, water retention curve) and chemically (pH, cation exchange capacity, base and aluminum saturation) analyzed. The physical factors were more expressive than the chemical factors, in which, in general, the soils were acidic, dystrophic and alic. The araucaria forest was located in concave areas (hollow and erosion amphitheater), where there are deeper (from 26 to 59cm until the C horizon was reached, except the 8v and 9v profiles, which had buried horizons) and more humid soils (field capacity, FC, varied from 0,37 to 0,46 m³/m³ of water, and permanent wilting point, PWP, varied from 0,2 to 0,40 m³/m³). Campos de altitude were located in convex areas (hilltops and lombas, ramp-shaped slope), where there are shallow soils (from 9 to 24cm until the C horizon was reached) with low water retention capacity (FC varied from 0,25 to 0,27 m³/m³ of water and PWP from 0,12 to 0,17 m³/m³ for campos limpos and varied from 0,31 to 0,37 m³/m³ of water on FC and 0,20 a 0,31 m³/m³ on PWP for campos sujos). These results point to the soil as cause, effect and evidence of the forest-grassland abrupt ecotone. They can also help in the natural ecosystems’ restoration and in the identification of shared and suitable areas of araucária forest and

campos de altitude occupation.

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Figura 1. Localização e altimetria do Parque Estadual de Campos do Jordão (PECJ)...28

Figura 2. Localização da Bacia bacia de estudo, das quatro catenas e suas respectivas trincheiras...29

Figura 3. A) Araucaria angustifolia componente da floresta de araucárias nas planícies alveolares. B) Lomba na bacia de estudo com vegetação de campos limpos, onde é possível ver a floresta de araucárias ocupando o vale e alguns indivíduos de Pinus espalhados. C) Sobre divisor de águas (área de topos) em vegetação de campos sujos em um dos pontos mais altos do PECJ, em que há extensas vertentes retilíneas ocupadas por floresta de araucárias. Local de difícil acesso de máquinas. D) Foto retirada de um dos pontos mais altos do PECJ, onde é possível visualizar o contraste de topos e lombas ocupadas por campos de altitude, e vertentes retilíneas dissecadas e côncavas anfiteatros de erosão e planícies alveolares ocupadas por floresta...39

Figura 4. Perfil topográfico da catena 1...40

Figura 8. Curvas de retenção hídrica dos perfis 1t, 2m e 16m localizados em zona de campos limpos...51

Figura 9. Curvas de retenção hídrica dos perfis 5t, 6t, 7m e 15t localizados em zona de campos sujos...51

Figura 10. Curvas de retenção hídrica dos perfis 3v, 8v, 9v, 17v e 4colo localizados em zona de floresta...52

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Tabela 2. Descrição de horizontes das trincheiras da bacia de estudo no PECJ...45 Tabela 3. Propriedades físicas de horizontes das trincheiras da bacia de estudo no PECJ...48 Tabela 4. Capacidade de retenção hídrica de horizontes das trincheiras da bacia de estudo no PECJ...50 Tabela 5. Propriedades químicas de horizontes das trincheiras da bacia de estudo no PECJ.53

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Dp Densidade de partículas Ds Densidade do solo Pt Porosidade total Pmicro Microporosidade Pmacro Macroporosidade AD Água disponível CC Capacidade de campo

PMP Ponto de Murcha Permanente

CTC Capacidade de Troca Catiônica

SB Soma de Bases

V Saturação por bases

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1. INTRODUÇÃO...17

2. REVISÃO DA LITERATURA 2.1 Treelines...19

2.2 Árvores versus plantas menores...20

2.3 Floresta de Araucárias...21

2.4 Campos de Altitude...22

2.5 Pedogênese e os fatores que influenciam na formação do solo...23

2.6 Contexto histórico do Parque Estadual de Campos do Jordão (PECJ)...24

3. MATERIAIS E MÉTODOS 3.1 Caracterização da área de estudo...26

3.2 Descrição e amostragem de solos...28

3.3 Análises físicas...30

3.3.1 Granulometria...31

3.3.2 Densidade de partículas e do solo...31

3.3.3 Curvas de retenção hídrica...32

3.3.3.1 Porosidade...33

3.3.3.2 Água disponível no solo...34

3.4 Análises químicas...34

3.4.1 pH...34

3.4.2 Acidez do solo...34

3.4.3 Cátions trocáveis e soma de bases...35

3.4.3.1 Alumínio extraível...35

3.4.3.2 Cálcio e magnésio trocáveis...35

3.4.3.3 Potássio e Cálcio trocáveis...36

3.4.3.4 Hidrogênio extraível...37

3.4.3.5 Soma de bases...37

3.4.5 Capacidade de troca catiônica...37

3.4.6 Saturação por bases...37

3.4.7 Saturação por alumínio...37

3.4.8 Fósforo assimilável...37

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4.2 Descrição de perfis...43

4.3 Atributos físicos...47

4.4 Capacidade de retenção hídrica dos solos...49

4.5 Atributos químicos...52

4.6 Classificação de solos e distribuição na paisagem...54

5. DISCUSSÃO 5.1 As formas de relevo e o solo como fatores limitantes na distribuição da vegetação No PECJ...57

5.2 O solo controlando as treelines no PECJ...62

5.3 O ecótono abrupto mata de galeria-campo...63

6. CONCLUSÕES...65

7. REFERÊNCIAS...66

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1. INTRODUÇÃO

As linhas de árvores, também chamadas de “treelines”, são as margens até onde árvores conseguem crescer e sobreviver (KÖRNER, 1998, 2007, 2012a; GRACE; BERNINGER; NAGY, 2002). Acima delas, vegetação rasteira e arbustiva ocupam espaço, criando um contraste da vegetação na paisagem. Um fator primário considerado global na formação e consequente limitação da distribuição espacial das treelines é a temperatura. Estima-se que a temperatura média global limite das treelines é de 6,4 ± 0,7 °C (KÖRNER, 2012a), com grande variação latitudinal (KÖRNER; PAULSEN, 2004). Diversos estudos sustentam esse fato, com temas que relacionam a posição/movimentação de treelines com mudanças climáticas no passado geológico (sobretudo no Quaternário) (SPEAR, 1993; KRAMER et al., 2010; ORBÁN et al., 2017), variabilidade climática no último século (CACCIANIGA et al., 2008; ELLIOTT, 2012) e previsões de mudanças climáticas futuras (DULLINGER; DIRNBÖCK; GRABHERR, 2004; BRUENING et al., 2017).

Com a tendência de aumento de temperatura em todo o mundo, esperava-se que as treelines avançassem, mas isso não é um padrão (HARSCH et al., 2009). Os estudos de temperatura como fator principal para a formação de treelines são majoritariamente realizados e comprovados na escala global e em regiões alpinas, enquanto na escala local/regional outros fatores são considerados, chegando-se a conclusão de que algumas treelines não são climaticamente limitadas (MÜLLER et al., 2016). As linhas de árvores também podem ser causadas pela insuficiência de água, por exemplo. Em algumas paisagens montanhosas áridas, onde a precipitação aumenta com a elevação, é possível observar uma linha de árvores mais baixa, causada pela falta d’água no solo, e uma mais acima, causada pelas temperaturas mais amenas. Além de causas naturais, atividades antrópicas (pasto, queimadas para limpeza de terreno) contribuem para o desflorestamento de áreas que seriam climaticamente favoráveis para o estabelecimento de árvores (HOLTMEIER; BROLL, 2007).

A heterogeneidade presente em ambientes montanhosos propiciada pela geologia, geomorfologia e pelos seus microclimas diversos contribui para o aumento de fatores que podem controlar a movimentação das treelines, que vão além das temperaturas do ar e do solo. A grande maioria das pesquisas relacionadas à movimentação de treelines foca em temperatura, precipitação e nas espécies das plantas. Poucos são os estudos que exploram os efeitos das características do solo, como propriedades físicas e água disponível para as plantas (MÜLLER et al., 2016), muito embora a relação entre solo e vegetação seja

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interdependente. O tipo de vegetação influencia no processo de pedogênese por meio dos ácidos orgânicos produzidos, da infiltração de água pelas suas raízes e serapilheira e pelo controle de temperatura. O solo, por sua vez, a depender da disponibilidade de água e nutrientes – relacionados com propriedades físicas e químicas do solo – contribui positivamente ou negativamente para o processo de fotossíntese (PASQUINI; SANTIAGO, 2012; REICH et al., 2018). O desenvolvimento do solo também depende de outros fatores, como o material de origem, clima e processos geomorfológicos, que conferem uma grande variabilidade de solos numa mesma vertente (JENNY, 1994; PHILLIPS; TURKINGTON; MARION, 2008).

Nesse sentido, considerar o solo como uma variável pode trazer algumas pistas sobre os motivos para a configuração da vegetação em determinada paisagem. A pedologia propôs alguns métodos para o mapeamento de solos e estudo dos processos solo-paisagem associados à vertente, como a catena. Milne (1936) propôs o termo “catena” para mudanças gradativas no solo associadas ao escoamento de água e à configuração de um vale, podendo ou não variar o material de origem. Esse termo trata sobre a sequência de diferentes tipos de solo em um transecto na paisagem, implicando que essa variação ocorre pela topografia em conjunto com processos estruturais e pedogenéticos. Associar os conhecimentos de biogeografia e as técnicas de pedologia podem auxiliar no preenchimento da falta de pesquisas que tratem das características físicas do solo em estudos relacionados a treelines e ampliar a compreensão dos motores da distribuição da vegetação na paisagem.

Por meio da aplicação de catenas, esta pesquisa buscou quantificar a influência das características físico-químico-hídricas do solo na distribuição da vegetação em uma bacia de estudo no Parque Estadual de Campos do Jordão (PECJ). Localizado na Serra da Mantiqueira, no sudeste do Brasil, o PECJ apresenta uma paisagem contrastante: nos vales há floresta com presença de Araucaria angustifolia, e nos topos, vegetação rasteira e arbustiva, também chamada de “campos de altitude” ou somente “campos”. A temperatura média local, de aproximadamente 14,9 ºC não atinge o limite estipulado por Körner e Paulsen (2004), portanto não parece ser um fator limitante. Trabalhou-se com a hipótese de que componentes físicos e químicos do solo e sua capacidade de retenção hídrica associados à topografia são alguns dos elementos que limitam a expansão da floresta nos topos e nas vertentes, áreas em que os campos ocorrem.

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2. REVISÃO DA LITERATURA 2.1 Treelines

Em paisagens montanhosas e serranas, cujas formas de relevo podem variar de côncavas, convexas e retilíneas, de baixo a elevado grau de inclinação, pode haver determinada faixa onde árvores não conseguem crescer, dando lugar a arbustos e plantas menores - refletindo um grande contraste na paisagem. Essa margem em que as árvores conseguem crescer e se sustentar completamente é chamada de treeline (“linha de árvores”) (GRACE; BERNINGER; NAGY, 2002; KÖRNER, 1998, 2007, 2012a). O limite nem sempre é nítido ou abrupto, pois as árvores saudáveis e adultas podem mudar gradualmente para imaturas e velhas, estendendo-se de alguns metros a alguns quilômetros, definindo uma área chamada de ecótono (KÖRNER, 2012b).

Segundo Körner (2012b), as treelines são delimitadas pela elevação associada à temperatura, em que acima dessa limitação as temperaturas se tornam desfavoráveis ao desenvolvimento de árvores. A temperatura média global limite é de 6,4 ± 0,7 °C (KÖRNER, 2012a). Devido a essa estreita relação com a temperatura, as árvores são importantes indicadoras de mudanças climáticas, assim como o avanço ou recuo das treelines. Há diversos estudos que sustentam esse fato, com temas que relacionam a posição/movimentação de treelines com mudanças climáticas no passado geológico (sobretudo no quaternário) (SPEAR, 1993; KRAMER et al., 2010; ORBÁN et al., 2017), variabilidade climática no último século (CACCIANIGA et al., 2008; ELLIOTT, 2012) e previsões de mudanças climáticas futuras (DULLINGER; DIRNBÖCK; GRABHERR, 2004; BRUENING et al., 2017).

No entanto, os estudos de treelines climaticamente limitadas se concentram em escala global e em regiões alpinas, enquanto em escala local/regional outros fatores são

considerados, não necessariamente associados ao clima (MÜLLER et al., 2016) e não

necessariamente seguindo as tendências de avanço das linhas das árvores (HARSCH et al.,

2009). Em algumas paisagens montanhosas áridas, onde a precipitação aumenta com a elevação, é possível observar uma linha de árvores mais baixa, causada pela falta de água no solo, e uma mais acima, causada pela temperatura. Além de causas naturais, atividades antrópicas (pasto, queimadas para limpeza de terreno) contribuem para o desflorestamento de áreas que seriam climaticamente favoráveis para o estabelecimento de árvores (HOLTMEIER; BROLL, 2007).

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Müller et al (2016) revisaram uma série de artigos sobre treelines, e chegaram à conclusão de que o fator mais considerado (dentre os 15 identificados), apresentando cerca 20% do total de artigos, foi a temperatura do ar, e em seguida a temperatura do solo, aproximadamente 10%. Umidade do solo ficou em quarto lugar, cerca de 7%, topografia em décimo, com 5%. Os fatores menos estudados foram as propriedades físicas do solo e ações de animais, com 3% e 2% de participação, respectivamente. Esses números demonstram a necessidade de mais pesquisas que considerem a influência da topografia, características físicas do solo e animais na configuração das linhas de árvores.

2.2 Árvores versus plantas menores

Ao estudar árvores, é necessário entender o que as diferencia de outras plantas e quais processos fisiológicos ocorrem e resultam em seu crescimento. A biomassa resultante dos mesmos processos pode variar de acordo com a vegetação e as diferentes condições ambientais às quais estão sujeitas, o que implica em diferentes quantidades de água, dióxido de carbono, nitrogênio e outros elementos minerais disponíveis para o seu desenvolvimento (PALLARDY, 2008).

Comparadas às plantas menores, as árvores têm: 1) tamanho maior; 2) maturação mais lenta; e 3) vida mais longa. Como sua estrutura de semente para árvore pode levar muito tempo para ser construída, árvores vivem mais. Como as árvores são maiores e mais altas, elas conseguem competir pela luz, podem escapar ou serem mais resistentes a incêndios (quando sua casca está desenvolvida) e a animais que queiram se alimentar de suas folhas (KÖRNER, 2012b). Mas também existem algumas desvantagens em ser maior: comida, minerais e água precisam percorrer distâncias maiores e há uma porcentagem maior de tecidos não fotossintéticos por causa do tronco, que suporta os tecidos produtivos (folhas e raízes) (GRACE; BERNINGER; NAGY, 2002; PALLARDY, 2008). Portanto, quando as condições climáticas e do solo são desfavoráveis, as árvores não se desenvolvem completamente.

A altura do caule, o longo ciclo de vida associado e a livre exposição de sua copa às condições atmosféricas que tornam as árvores mais vulneráveis à seca, baixas temperaturas e a maioria dos tipos de distúrbios, em comparação a plantas de baixa estatura e ciclo de vida curto. É também por isso que as árvores atingem limites

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distributivos, onde outros tipos de vegetação ainda conseguem prosperar (KÖRNER, 2012b, p. 11).

A vegetação rasteira de baixa estatura então ocupa áreas acima da linha das árvores, pois elas podem se desenvolver em condições em que as árvores não conseguem. Devido à sua alta estatura, as árvores são mais expostas à convecção atmosférica livre e experimentam a temperatura do ar ambiente. A vegetação aberta de baixa estatura é propiciada pelo desacoplamento aerodinâmico, levando a um microclima mais quente do que o experimentado pela vegetação mais alta (GRACE; ALLEN; WILSON, 1989; GRACE; BERNINGER; NAGY, 2002; KÖRNER, 2012a; WILSON et al., 1987).

2.3 Floresta de araucárias

Floresta Ombrófila Mista é a classificação da vegetação brasileira dada pelo IBGE (2012) à floresta de araucárias, típica de regiões serranas frias e úmidas no sul e sudeste do Brasil. A principal espécie que a compõe e caracteriza é a Araucaria angustifolia,

considerada criticamente em perigo de extinção a nível global1. Ela ocorre em quatro

formações: a) aluvial, ao longo de flúvios; b) submontana, em altitudes abaixo de 400 m; c) montana, de 400 a 1.000 m de altitude; e d) alto-montana, acima de 1.000 m. Segundo o IBGE (2012), a Floresta Ombrófila Mista Alto-Montana encontra-se bem conservada e com características intactas apenas no Parque Estadual de Campos do Jordão (SP) e em Monte Verde (MG).

A Floresta de Araucária ocorre majoritariamente sobre o Planalto Meridional, onde se situam os estados do Rio Grande do Sul, Santa Catarina e Paraná. Essa região é atualmente considerada como climaticamente ideal para o estabelecimento da Araucaria angustifolia, mas também há a ocorrência de remanescentes em São Paulo, Minas Gerais e Rio de Janeiro, sobre a Serra da Mantiqueira e Serra do Mar (WREGE et al., 2009). No entanto, essa distribuição da floresta de araucárias é muito diferente da sua configuração no passado. Alguns fragmentos de caules fossilizados foram identificados na região nordeste brasileira e comparados com fósseis encontrados na borda sul do Planalto Meridional no Rio Grande do Sul, que evidenciaram a antiga extensão da distribuição da floresta (CONCEIÇÃO;

1_{Thomas, P. 2013. Araucaria angustifolia. The IUCN Red List of Threatened Species 2013: e.T32975A2829141.}

Disponível em: <https://dx.doi.org/10.2305/IUCN.UK.2013-1.RLTS.T32975A2829141.en>. Acesso: 08 de maio de 2020.

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CISNEROS; IANNUZZI, 2016). Segundo o IBGE (2012), há ainda a hipótese de que a

Araucaria angustifolia existente no sul do Brasil tenha se alastrado por meio do Escudo

Atlântico, que estava unido à plataforma afro-brasileira no Paleozoico, após um evento vulcânico ocorrido no Cretáceo.

A fragmentação e o desmatamento da floresta de araucária ocorreram com a recente ocupação humana, desde uso da terra para agricultura e pasto, como para o uso de sua madeira e semente (pinhão) para fins comerciais (SEIBERT et al., 1975). Os riscos de sua extinção poderão ser agravados com as mudanças climáticas em curso. O aumento das temperaturas e alteração dos regimes hídricos poderão reduzir o potencial de sobrevivência das araucárias, e consequentemente sua área de ocorrência natural (WREGE et al., 2017). Espécies melhor adaptadas ao clima mais quente também poderão competir e ocupar os espaços das araucárias.

2.4 Campos de altitude

Os campos de altitude, também chamados de “campos”, se caracterizam por vegetação herbácea e arbustiva em elevadas altitudes, ocorrendo nas Serras da Mantiqueira e do Mar, soerguidas durante o Terciário. Embora não haja uma elevação determinante para a sua ocorrência, situam-se geralmente acima de 1.500 m de altitude. Apenas no Núcleo Curucutu, no Parque Estadual da Serra do Mar, ocorrem entre 750 e 850 m (GARCIA; PIRANI, 2005).

Os campos de altitude são divididos em campos limpos e campos sujos. Estes se caracterizam por subarbustos, arbustos e arvoretas isoladas, e aqueles por vegetação rasteira de gramíneas e herbáceas (SEIBERT et al., 1975; MODENESI-GAUTTIERI; HIRUMA, 2004). Seibert et al (1975) associaram a ocorrência de campos de altitude a solos rasos, pouco desenvolvidos e secos (NEOSSOLOS LITÓLICOS), quando comparados a solos sob floresta.

Veloso et al (1991) classificaram os campos de altitude como “refúgios vegetacionais” ou “refúgios ecológicos” por suas características florísticas e fitofisionômicas serem distintas da flora dominante da região em que se localizam. A “vegetação relíquia” está submetida a situações especialíssimas, como frio e vento em altitudes superiores a 1.800 m e apresentam alta sensibilidade a intervenções e distúrbios (IBGE, 2012). Os campos de altitude estão associados à floresta de araucárias desde o Holoceno (BEHLING, 1997; BEHLING et al., 2004; IRIARTE; BEHLING, 2007),

(23)

compondo um típico mosaico de distribuição da vegetação e da classificação do geossistema dos altos campos (MODENESI-GAUTTIERI; HIRUMA, 2004), em que campos ocupam os topos de morros e lombas, enquanto a floresta ocorre nos vales e nas vertentes dissecadas (SEIBERT et al., 1975; ROBIM; PFEIFER, 1988). Robim e Pfeifer (1988) identificaram que não há transição gradual entre uma fitofisionomia e outra, ocorrendo de forma abrupta.

2.5 Pedogênese e os fatores que influenciam na formação do solo

O solo é produto dos processos de intemperismo físico e químico que ocorrem sobre as rochas, em que há sua desagregação e sua decomposição. O resultado desses processos é então reorganizado e ocorre a pedogênese, a formação do solo. A intensidade desses processos dependem de fatores como o material parental, clima, biosfera, topografia e tempo, em que a água e a temperatura são seus principais agentes (TEIXEIRA et al., 2009). Rochas que possuem minerais mais estáveis (como óxidos de ferro, hidróxidos de alumínio e quartzo) e texturas mais grossas são mais resistentes ao intemperismo, uma vez que há dificuldade da água percolá-las e alterá-las estruturalmente e quimicamente. Assim, locais com altas taxas de pluviosidade e altas temperaturas tendem a ser mais suscetíveis ao intemperismo químico do que locais secos e frios. Seres vivos como vermes, insetos e plantas também auxiliam no intemperismo físico e químico ao abrirem fissuras no solo em formação e produzirem substâncias que o alteram quimicamente. Locais com floresta densa e com maior quantidade de matéria orgânica propiciam o processo de alteração da rocha, enquanto em áreas com coberturas vegetais rasteira e arbustiva (ou até sua inexistência) têm o intemperismo menos intenso e podem favorecer o processo de erosão, a depender do relevo. A topografia influencia na velocidade de escoamento lateral da água, em que a maior inclinação tende a acelerar o caminho da água até porções mais rebaixadas, como o fundo de vales, cuja forma permite acúmulo de matéria e umidade, propiciando a infiltração de água e sua percolação com maior intensidade na maioria das vezes. Além disso, áreas com declive podem sofrer com lixiviação de minerais e erosão a depender da cobertura vegetal. A variação desses fatores pode levar à necessidade de maior ou menor tempo de intemperização para que haja a formação de um perfil de alteração bem desenvolvido.

A pedogênese ocorre então com a união e reorganização desses desagregados, por meio das substâncias presentes na água e na decomposição das rochas. A formação do perfil de alteração ocorre verticalmente sobre a rocha da qual ele se origina, havendo diferenciação por horizontes ou camadas. Um solo bem estruturado geralmente contém: horizonte orgânico

(24)

O, sob a vegetação ou serapilheira; horizonte A mineral, superficial ou em sequência ao horizonte O, com presença de matéria orgânica; horizonte B, subsuperficial, sob A, com acúmulo de argila; e horizonte C, pouco alterado, com características da rocha mãe (EMBRAPA, 2018).

A pedologia propôs alguns métodos para o mapeamento de solos e estudo dos processos solo-paisagem associados à vertente, como a “catena”. Milne (1936) propôs o termo “catena” para mudanças gradativas no solo associadas ao escoamento de água e à configuração de um vale, podendo ou não variar o material de origem. Esse termo trata sobre a sequência de diferentes tipos de solo em um transecto na paisagem, implicando que essa variação ocorre pela topografia em conjunto com processos estruturais e pedogenéticos. Robim e Pfeifer (1988) realizaram um perfil topográfico no PECJ, em direção W-E, onde identificaram que o mosaico típico de campos de altitude e floresta de araucárias está relacionado às formas de relevo e ao solo (também relacionado à geologia), confirmando Modenesi-Gauttieri e Hiruma (2004) e Seibert et al (1975), de que áreas rebaixadas (fundo do vale e anfiteatro de erosão) são ocupadas por floresta, topos e lombas são ocupadas por campo. Os mesmos autores também identificaram a compartimentação da paisagem: de 1.800 a 2.000 m de altitude ocorrem campos de altitude e mata latifoliada alta e baixa em LATOSSOLOS sobre depósitos de bauxita; de 1.600 a 1.800 m há campos naturais e antrópicos, floresta de araucária e podocarpos, mata latifoliada com araucária e mata latifoliada alta e baixa em CAMBISSOLOS sobre gnaiss e granito porfírico; e entre 1.500 e 1.600 m há campos naturais e antrópicos, pradarias e mata de araucária e podocarpus em diversos tipos de solos sobre granito porfirítico e gnaisse (ROBIM; PFEIFER, 1988).

2.6 Contexto histórico do Parque Estadual de Campos do Jordão (PECJ)

O Parque Estadual de Campos do Jordão (PECJ) foi o primeiro parque criado no estado de São Paulo, em 1941, sob os cuidados do Serviço Florestal Paulista (SFP), em um contexto de intensa exploração da floresta de araucárias para o corte de madeira. A sua criação estava atrelada prioritariamente a fins produtivos de abastecimento de madeira regional, porém também era mencionado o manejo de fauna e flora, restauração e reflorestamento (FF, 2015). O SFP empreendeu o reflorestamento no PECJ gradualmente com mudas de Araucaria angustifolia (20%) e com a introdução de espécies exóticas invasoras Pinus elliotti e Pinus taeda (70%) e outras coníferas variadas (10%), totalizando aproximadamente 6 milhões de mudas. Os registros oficiais foram feitos a partir de 1957 e

(25)

somaram 6.618 ha de área reflorestada em 1969 (SEIBERT et al., 1975), o que equivale a aproximadamente 79% da área do PECJ. Esse processo acompanhou a diminuição do corte e venda de madeira advinda de desbastes técnicos e cortes intermediários, que em 1960

somava um volume de 780 m3 de lenha enquanto em 1974 eram 20m3 (SEIBERT et al.,

1975).

Em 1975 o Instituto Florestal (IF) finalizou o primeiro plano de manejo do PECJ, incluindo outras atividades modificadoras da paisagem associadas ao desflorestamento, como o processo de urbanização desordenado, o pastoreio extensivo e o manejo dos campos de altitude pelo fogo (SEIBERT et al., 1975). No documento foi ressaltada a conservação da floresta de araucárias, o reflorestamento com as espécies invasoras de Pinus.e seu monitoramento. Destacou-se também a redução da exploração madeireira com corte seletivo. O segundo plano de manejo do PECJ foi finalizado em 2015 pela Fundação Florestal, que atualizou a legislação vigente e incluiu outros fatores alvos na gestão do PECJ, como o turismo, as pressões no entorno provindas de atividades agrícolas (pasto e Pinus) e urbanas (especulação imobiliária, loteamentos e construções), incêndios, caça e pesca.

(26)

3. MATERIAIS E MÉTODOS 3.1 Caracterização da área de estudo

O Parque Estadual de Campos do Jordão (PECJ), está localizado no sudeste do estado de São Paulo, no município de Campos do Jordão. Trata-se de uma importante área de conservação (8.341 ha) para a biodiversidade e proteção de mananciais Atualmente, o PECJ apresenta um dos poucos remanescentes de Araucaria angustifolia, componente da floresta Ombrófila Mista Alto Montana (IBGE, 2012), e que hoje é classificada como espécie

criticamente ameaçada de extinção2_{. Adicionalmente, há no PECJ fragmentos de floresta}

nebular, campos de altitude (vegetação rasteira de campos limpos e arbustiva de campos sujos) ocupando as cristas dos divisores de águas, e extensas áreas plantadas com espécies de Pinus (SEIBERT et al., 1975).

O clima do PECJ, segundo Köppen e Alvares et al (2013), é identificado como Cwb, subtropical úmido com inverno seco e verão temperado. A temperatura média anual foi de 14,9 °C e a precipitação média anual foi de 1.567 mm, para o período de 1961-2018, captados pela estação Campos do Jordão 663, a 1.642 m de altitude e coordenadas 22° 44’ S e 45° 35’ W (INMET – disponível em www.inmet.gov.br/portal/).

O PECJ faz parte da bacia hidrográfica do rio Sapucaí-Guaçu, em que predominam rochas gnáissicas com orientação NE-SW e ENE-WSW (MODENESI-GAUTTIERI; HIRUMA, 2004). Segundo o mapa geomorfológico do IBGE de 2018, o PECJ está localizado sobre o Planalto de Campos do Jordão, estrutura cristalina pertencente à Província Mantiqueira, alçada a mais de 2000 m acima do mar, que delimita a borda noroeste do Vale do Paraíba (figura 1). As principais rochas do planalto pertencem ao Grupo Açungui (xistos, quartzitos e metaconglomerados) Cambriano Superior) e ao Grupo Paraíba (Pré-Cambriano Médio) (MODENESI, 1984).

Materiais altamente intemperizados e rasos nos topos arredondados e suaves de interflúvios e lombas (vertentes convexas alongadas cobertas por campos de altitude) contrastam com vertentes retilíneas dissecadas (acima de 30-50% de declive) e anfiteatros de erosão, que apresentam maior profundidade e materiais menos trabalhados (MODENESI, 1984; TOLEDO et al., 2009). As encostas direcionadas à face norte são mais ensolaradas e

2_{Thomas, P. 2013. Araucaria angustifolia. The IUCN Red List of Threatened Species 2013: e.T32975A2829141.}

Disponível em: <https://dx.doi.org/10.2305/IUCN.UK.2013-1.RLTS.T32975A2829141.en>. Acesso: 08 de maio de 2020.

(27)

secas, enquanto aquelas à face sul-sudeste recebem menos insolação e são mais úmidas, devido à exposição às frentes polares (MODENESI-GAUTTIERI; HIRUMA, 2004).

Modenesi (1980) afirma que no Planalto de Campos do Jordão, nas áreas mais elevadas, é comum a ocorrência de processos de alitização que atingem tanto feldspatos quanto micas. Segundo a autora, isso gera nestas áreas a formação de lateritas aluminoferuginosas sobre espessos perfis de rocha alterada que indicam a ocorrência de processos de bauxitização. As condições ambientais atualmente vigentes na área não poderiam explicar a ocorrência desses processos (VALETON, 1972; MODENESI, 1980), tratando-se, portanto, de processos herdados de condições pedogenéticas pretéritas, provavelmente pré-pliocênicas (MODENESI, 1980).

Perfis de solo apresentam variabilidade em profundidade, textura, estrutura e coloração devido à combinação de diferentes materiais de origem e à variabilidade do relevo (SEIBERT et al., 1975). Algumas análises de solo de Oliveira, Menk e Rotta (1975) apresentaram alto grau de pedogênese em alguns pontos no PECJ (localizados em sua maioria do centro para o norte), devido aos baixos valores de pH, cátions trocáveis e saturação de bases; e aos altos valores de alumínio trocável e argilas caoliníticas e gibisíticas. Os NEOSSOLOS LITÓLICOS (rasos, pedregosos e não-hidromórficos) no PECJ já foram considerados relacionados com os campos de altitude, no entanto, esta vegetação não é restrita a esse tipo de solo (OLIVEIRA; MENK; ROTTA, 1975).

A bacia de estudo de aproximadamente 45 ha, coordenadas 22° 42’ S e 45° 29’ W, foi selecionada para amostragem e descrição de perfis, caracterizada por apresentar floresta com araucárias no vale e campos nos divisores de águas e na vertente (Figura 2), compreendendo um afluente do Rio Canhambora.

(28)

Figura 1. Localização e altimetria do Parque Estadual de Campos do Jordão (PECJ).

3.2 Descrição e amostragem de solos

Foram realizadas quatro catenas na bacia de estudo: catena 1 (norte da bacia, direção NE-SW), catena 2 (sul da bacia, direção SE-NW), catena 3 (oeste da bacia, direção W-E) e catena 4 seguindo a linha de cumieira (leste da bacia, direção N-S) (figura 2). Nas três primeiras catenas foram realizadas três trincheiras: uma próxima ao divisor de águas (t) caracterizada por vegetação de campos de altitude; uma no meio da vertente (m), com vegetação também de campos; e outra no vale (v), onde havia floresta de araucárias. Na catena 2 uma quarta trincheira foi aberta (9v), mais próxima ao corpo d’água. A catena 4 foi composta pela trincheira 1t, pertencente também à catena 1; trincheira 4colo, em um fragmento de floresta com indivíduos de araucária, no anfiteatro de erosão; e pela trincheira 5t, próximo ao divisor de águas a leste (figura 2). As trincheiras foram escavadas até se atingir o horizonte C, F ou a rocha. Os horizontes foram descritos seguindo-se a proposta de Lemos e Santos (2002). Amostras deformadas e indeformadas em anéis (com duplicatas) foram coletadas por horizontes segundo a Embrapa (1997). Alguns horizontes não puderam ter amostras indeformadas coletadas, sobretudo horizontes C, como indicado na tabela 1.

(29)

A classificação dos solos seguiu o Sistema Brasileiro de Classificação de Solos (EMBRAPA, 2018).

Figura 2. Localização da Bacia de estudo, das quatro catenas e suas respectivas trincheiras. Nas catenas 1, 2 e 3 foram abertas trincheiras na área de topos (t), no meio da vertente (m), e no fundo do vale (v). Na catena 4

houve duas trincheiras em área de topos (t) e uma trincheira no anfiteatro de erosão (4colo).

Tabela 1. Tipos de amostras de solo coletadas e análises realizadas.

Catena Trinch. Horiz.

Amostragem Análises

Def. Indef. Granul. Dp Ds Pt Pmicro Pmacro Curvas ret. hid. Química completa

Cat e n a 1 1t

A sim sim sim sim sim sim sim sim sim sim

A/B sim sim sim sim sim sim sim sim sim sim

Bi sim sim sim sim sim sim sim sim sim sim

2m A sim sim sim sim sim sim sim sim sim sim

3v

Bi/C sim sim sim sim sim sim sim sim sim sim

C sim sim sim sim sim sim sim sim sim sim

Cat e n a 2 6t

(30)

7m A sim sim sim sim sim sim sim sim sim sim

8v

Bi1 sim sim sim sim sim sim sim sim sim sim

Bi2 sim sim sim sim sim sim sim sim sim sim

2A sim sim sim sim sim sim sim sim sim sim

2C sim sim sim sim sim sim sim sim sim sim

9v

C sim sim sim sim sim sim sim sim sim -

2A sim sim sim sim sim sim sim sim sim -

2Bt1 sim sim sim sim sim sim sim sim sim -

2Bt2 sim sim sim sim sim sim sim sim sim -

Cat e n a 3 15t

A sim sim sim sim sim sim sim sim sim -

C sim - sim - - - -

16m

C I sim - sim - - - -

C II sim - sim - - - -

17v

C sim - sim - - - - Cat e n a 4 _4colo

C sim sim sim sim sim sim sim sim sim sim

5t A sim sim sim sim sim sim sim sim sim sim

Trinch.: Trincheira; Horiz.: horizonte; Def.: deformada; Indef.: indeformada; Granul.: granulometria; Dp: Densidade de partículas; Ds: Densidade do solo; Pt: Porosidade total; Pmicro: microporosidade; Pmacro: macroporosidade; Curvas ret. hid.: Curvas de retenção hídrica. Assinalado em “sim” estão os horizontes que

tiveram os tipos de amostras de solo coletadas e análises realizadas. Assinalado com “-” estão os horizontes que não tiveram os tipos de amostras de solo coletadas e análises realizadas. Em cinza claro estão as trincheiras abertas sob campos sujos; em verde claro sob campos limpos; e em verde escuro sob floresta de

araucárias.

3.3 Análises físicas

As análises físicas foram realizadas de acordo com os métodos propostos pela Embrapa Solos (2011) no Laboratório de Solos da Faculdade de Engenharia Agrícola da Universidade Estadual de Campinas (LabSol – UNICAMP). Após a coleta, as amostras deformadas foram secas ao ar e passadas em peneiras de 2mm para separar fragmentos de rochas do material que foi usado para as análises granulométricas, de densidade de partículas (Dp) e químicas. E as amostras indeformadas em anéis foram armazenadas na geladeira para a obtenção da densidade do solo (Ds) e das curvas de retenção hídrica, das quais foram obtidas a porosidade e a água disponível no solo (AD).

(31)

3.3.1 Granulometria

As amostras deformadas foram passadas em peneiras de 2mm e foram usadas para a análise granulométrica das amostras de cada horizonte coletado. Utilizou-se o método da pipeta (EMBRAPA SOLOS, 2011).

Colocou-se 20g da amostra em solução de 100ml de água destilada e 10ml de hidróxido de sódio em recipiente de vidro com tampa. O recipiente foi colocado em mesa agitadora durante 16 horas. O conteúdo foi passado em peneira de malha 0,053 mm sobre uma proveta de 1.000ml, ficando retido a areia grossa e fina. Por tamisação separou-se as areias, que foram secas em estufa e posteriormente pesadas. A solução com silte e argila foi o que passou para a proveta. O volume foi completado com água destilada. Agitou-se a suspensão com um bastão por 20 segundos, marcou-se o tempo da sedimentação (de acordo com a prova em branco) e coletou-se a suspensão com uma pipeta de 50ml até a profundidade de 5cm. O conteúdo da pipeta foi colocado em becker de massa conhecida e colocado em estufa por 24h. O conteúdo seco e frio foi tamisado novamente e pesada a argila. Por diferença para completar 100% obteve-se a quantidade de silte.

3.3.2 Densidade de partículas e do solo

A densidade de partículas (Dp) foi obtida pelo método de balão volumétrico. Colocou-se 20g de amostra (a mesma utilizada para a análise granulométrica) em balão volumétrico e adicionou-se álcool etílico. Agitou-se o recipiente para eliminar bolhas de ar. Completou-se o volume do balão e foi anotado o volume de álcool utilizado. O cálculo se deu seguindo-se a equação 1:

Dp = (m/50-V) (eq. 1)

Em que:

Dp = Densidade de partículas (kg. dm−3_);

m = massa da amostra seca (kg);

V = volume de álcool gasto (m−3_).

Para a determinação da densidade do solo (Ds) foram utilizadas as amostras

(32)

Colocou-se as amostras em estufa por 24 horas, e depois de secas e frias foram pesadas. Seguiu-se a equação 2 para o cálculo:

Ds = m/V (eq. 2)

Em que:

Ds = Densidade do solo (kg. dm−3_);

m = massa da amostra seca (kg);

V = volume do anel (dm−3).

3.3.3 Curvas de retenção hídrica

As duplicatas das amostras indeformadas foram saturadas e sequencialmente expostas a pressões sobre placa porosa (em câmaras de pressão de Richards) de 2, 6, 10, 33, 50, 200, 300 e 1500 kPa, até que todo o conteúdo de água fosse eliminado em cada pressão. A equação de Van Genuchten (equação 3) (GENUCHTEN, 1980) foi utilizada para modelar as curvas de retenção hídrica no software SWRC versão 2.0. Os parâmetros presentes no modelo são ajustes indiretamente relacionados e obtidos a partir dos dados de granulometria utilizando-se funções de pedotransferência. O parâmetro “m” foi considerado dependente da condutividade hidráulica e foi estimado seguindo Mualem (equação 4) (MUALEM, 1976).

𝜃( ) = 𝜃𝑅 +

(𝜃𝑆−𝜃𝑅)

[1+ (𝛼 . 𝛹𝑚)𝑛]𝑚 (eq. 3)

𝑚 = 1 – 1/𝑛 (eq. 4)

Em que:

𝜃( ) = saturação efetiva, calculada pela equação 3; 𝜃 = quantidade de água (cm³/cm³);

𝜃_𝑅 = água residual;

𝜃𝑆 = água em saturação;

Ψ = potencial matricial (kPa); 𝛼 = parâmetro empírico; 𝑛 = parâmetro empírico; 𝑚 = parâmetro empírico.

(33)

3.3.3.1 Porosidade

A partir dos dados de densidade do solo (Ds) e de partícula (Dp) foram obtidos os resultados de porosidade total (Pt), por meio da equação 5:

Pt = ((Dp-Ds)/Dp) . 100 (eq. 5)

Em que:

Pt = Porosidade total;

Dp = Densidade de partículas (kg.dm−3_);

Ds = Densidade do solo (kg.dm−3₎

A microporosidade (Pmicro) foi analisada através do método da mesa de tensão. As amostras indeformadas saturadas foram colocadas na mesa de tensão em 60cm de altura de coluna d’água por 24 horas. Pesou-se as amostras e em seguida foram colocadas em estufa para nova pesagem após secas. O cálculo ocorreu seguindo a equação 6:

Pmicro = ((a-m)/V) (eq. 6)

Em que:

Pmicro = microporosidade (m3_.m−3_);

a = massa da amostra logo que foi retirada da coluna d’água (kg); m = massa da amostra seca (kg);

V = volume do anel (m−3_).

A macroposidade (Pmacro) foi calculada conforme a equação 7:

Pmacro = Pt – Pmicro (eq. 7)

Em que:

Pmacro = macroporosidade (m3_.m−3_);

Pt = porosidade total (m3_.m−3_);

(34)

3.3.3.2 Água disponível no solo

A água disponível no solo (AD) foi obtida através das curvas de retenção hídrica, em que se considerou 33 kPa como capacidade de campo (CC) (quando todos os microporos estão cheios de água, ideal para as plantas começarem a utilizar) e 1500 kPa como ponto de murcha permanente (PMP) (quantidade mínima de água que as plantas necessitam para não murcharem) (BERNARDO; SOARES; MANTOVANI, 2008), seguindo o padrão da agricultura, já que não há valores específicos para a Araucaria angustifolia ou para os campos de altitude. A diferença entre CC e PMP resultam em AD para as plantas utilizarem.

3.4 Análises químicas

As análises químicas foram realizadas de acordo com os métodos propostos pela Embrapa Solos (2011) pela Unithal Tecnologia. As amostras deformadas foram utilizadas para análise de pH em KCl e água (H20), Acidez do solo (H+Al), Capacidade de troca catiônica (CTC), bases trocáveis (Al, Ca, Mg, K, Na), Fósforo assimilável (P), Carbono orgânico (C), Soma de bases (SB) , Saturação por bases (V) e Saturação por alumínio (m).

3.4.1 pH

Colocou-se quantidade de amostra em recipiente até atingir a marca de 10ml e acrescentou-se 25ml de solução de KCl e em outro recipiente repetiu-se com água (H20). Agitou-se, e após uma hora fez-se a leitura do pH em ambas soluções com a utilização de um potenciômetro com eletrodo combinado.

3.4.2 Acidez do solo

A acidez trocável, também chamada de acidez real, foi utilizada para o cálculo da capacidade de troca catiônica (CTC), a soma de bases (S) + (H + Al) (acidez liberada em reação).

Para o seu cálculo foi utilizado o método do BaCl₂ 0,1 M: 10g de amostra foram

colocados em erlenmeyer e adicionados 100ml de BaCl2 0,1 mol.L−1. Agitou-se em agitador

mecânico por 1 hora e foi deixado em suspensão por 12 horas. Pipetou-se 50ml e utilizou-se 3 gotas de fenolftaleína 1% como indicador para a determinação de acidez com NaOH 0,025

mol.L−1.

(35)

H+ + Al3+ = V.(0,5) (eq. 8)

Em que:

H+ + Al3+ = acidez trocável (cmolc/kg);

V = volume de NaOH 0,025 mol.L−1 (ml)

3.4.3 Cátions trocáveis e soma de bases 3.4.3.1 Alumínio extraível

O método do KCl 1 mol.L−1 foi utilizado para se determinar o alumínio trocável,

cálcio e magnésio trocáveis. Foram colocados 7,5g de amostra em erlenmeyer e adicionados

150ml de KCl 1 mol.L−1. Fechou-se com rolha e agitou-se diversas vezes o recipiente,

deixando de repouso por pelo menos 12 horas. Pipetou-se para outro erlenmeyer duas alíquotas de 50ml de solução. Esse procedimento foi utilizado para se determinar o alumínio extraível, cálcio mais magnésio e cálcio trocáveis.

Foram adicionadas 3 gotas do indicador azul de bromotimol em uma das alíquotas

de 50ml com KCl e titulados com solução de NaOH 0,025 1 mol.L−1_{até que a coloração}

verde-azulada se mantivesse. O alumínio trocável (Al3+_{) (cmolc/kg) equivale à quantidade}

utilizada de NaOH (ml).

3.4.3.2 Cálcio e magnésio trocáveis

Foi adicionada 1 gota de água de bromo no erlenmeyer em que foi realizada a titulação do alumínio trocável. Adicionou-se 6,5ml do coquetel tampão, 4 gotas do indicador

eriochrome black, e logo titulado com a solução de EDTA 0,0125 mol.L−1_{, até que a}

coloração vermelho-arroxeada se transformasse em azul puro ou everdeado. O valor de

cálcio (Ca2+_{) (cmolc/kg) e magnésio (Mg}2+_{) (cmolc/kg) em conjunto equivale à quantidade}

utilizada de EDTA (ml).

O valor de Ca2+_{foi obtido utilizando-se a segunda alíquota de 50ml com KCl.}

Acrescentou-se 2ml de trietanolamina a 50%, 2ml de KOH a 10% e aproximadamente 50mg

de murexida. Titulou-se com solução de EDTA 0,0125 mol.L−1, até que a coloração se

transformasse de rósea para roxa. A quantidade utilizada de EDTA (ml) equivale ao valor

de Ca2+ (cmolc/kg). O valor de Ca2+ (cmolc/kg) é igual ao Ca2+e Mg2+ em conjunto menos

(36)

3.4.3.3 Potássio e Cálcio trocáveis

O método do HCl 0,05 M foi utilizado para se determinar o sódio e potássio: foram

colocados 10g de amostra em erlenmeyer e adicionados 100ml de ácido clorídrico mol.L−1.

Fechou-se com rolha e agitou-se diversas vezes o recipiente, deixando de repouso por pelo

menos 12 horas. Filtrou-se, e no filtrado determinou-se o sódio (Na+) e o potássio (K+) em

fotômetro de chama.

O extrato do solo (filtrado) foi passado no fotômetro de chama e utilizado o filtro próprio do potássio. Fez-se a leitura. Caso essa tivesse ultrapassado o padrão, houve sua

diluição. O fator f_k foi obtido a partir da preparação de 4 soluções padrão de K+ _{com 0,01,}

0,02, 0,03 e 0,04 cmolc/L.

Seguiu-se a equação 9 para a obtenção do potássio trocável:

K = L . (diluição) . f_k (eq. 9)

Em que:

K = potássio trocável (cmolc/kg); L = leitura da amostra;

f_k = fator f_k,

diluição = usada apenas no caso especificado.

A obtenção do sódio trocável seguiu o mesmo procedimento do potássio trocável,

trocando-se o filtro pelo próprio do sódio. Assim como o fator f_Na, que seguiu os métodos

do fk.

Seguiu-se a equação 10 para a obtenção do sódio trocável:

Na = L . (diluição) . f_Na (eq. 10)

Em que:

Na = potássio trocável (cmolc/kg); L = leitura da amostra;

f_k = fator f_k,

(37)

3.4.3.4 Hidrogênio extraível

O valor de hidrogênio extraível (H+) (cmolc/kg) equivale a acidez (H+ + Al3+) –

(Al3+).

3.4.3.5 Soma de bases

A soma de bases (S) (cmolc/kg) equivaleu à soma de bases trocáveis Ca2+, Mg2+,

K+_{, Na}+_.

3.4.5 Capacidade de troca catiônica

A capacidade de troca catiônica (CTC) foi calculada somando-se os valores de

soma de bases (S) e acidez do solo (H+_{+ Al}3+_).

3.4.6 Saturação por bases

Para a obtenção da porcentagem de saturação por bases (V), dividiu-se o valor de soma de bases (S) pelo valor de capacidade de troca catiônica (CTC) e multiplicou-se por 100.

3.4.7 Saturação por alumínio

A porcentagem de saturação por alumínio (m) foi calculada dividindo-se o valor de

alumínio extraível (Al3+) pela soma dos valores de soma de bases (S) e alumínio extraível

(Al3+_{) e então multiplicado por 100.}

3.4.8 Fósforo assimilável

Para a obtenção do Fósforo assimilável (P) 5g de amostra foram colocadas em

erlenmeyer e adicionados 50ml de solução extratora (HCl 0,05 mol.L−1_{e H2S04 0,0125}

mol.L−1_{). Agitou-se o recipiente por 5 minutos em agitador circular, deixando de repouso}

por pelo menos 12 horas. Pipetou-se 25ml para um recipiente, do qual 5ml foram pipetados em novo erlenmeyer. Adicionou-se 10ml de solução ácida de molibdato de amônio e 30mg de ácido ascórbico em pó (redutor). Agitou-se durante 2 minutos, deixando de repouso por 1 hora para desenvolver cor. Um filtro vermelho (comprimento de onda de 660 mµ) foi utilizado para a leitura da densidade ótica no fotocolorímetro.

O fator F_p foi obtido colocando-se 10ml de solução padrão em erlenmeyer,

(38)

ácido ascórbico, e então repetido o processo para a determinação do fósforo assimilável e

então leitura. O fator Fp corresponde ao coeficiente angular da reta obtida através do

cruzamento de valores de concentração de fósforo (mg/kg) e das leituras. Seguiu-se a equação 11 para a obtenção do fósforo assimilável:

P = L . F_p . 10 (eq. 11) Em que: P = fósforo assimilável (g/kg) L = leitura da amostra; F_p = fator F_p. 3.4.9 Carbono orgânico

Para a obtenção do carbono orgânico (C) as amostras foram trituradas e passadas em peneiras de 80 mesh. A quantidade de 0,5g de amostra foi colocada em erlenmeyer de 250ml, e em seguida pipetados 10ml de diacromato de potássio 0,0667 M. Um tubo de ensaio com água foi usado como condensador e colocado na boca do erlenmeyer. Após aquecido durante 5 minutos e esfriado, juntou-se 80ml de água destilada, 2ml de ácido ortofosfórico e 3 gotas

do indicador difenilamina. Titulou-se com sulfato ferroso amoniacal 0,1 mol.L−1até que a

cor se tornou azul e anotou-se a quantidade utilizada.

O cálculo de Carbono orgânico ocorreu seguindo a equação 12:

C = (40 – volume gasto) . f . 0,6 (eq. 12)

Em que:

C = carbono orgânico (g/kg);

volume gasto = volume de sulfato ferroso utilizado (ml);

f = volume de sulfato ferroso utilizado na prova em branco (ml);

A quantidade de matéria orgânica foi calculada multiplicando-se o valor de C por 1,724 (considera-se que o carbono tem participação de 58% na composição do húmus).

(39)

4. RESULTADOS

4.1 Caracterização geomorfológica e vegetacional

O PECJ se enquadra no geossistema dos altos campos no Planalto de Campos do Jordão (MODENESI, 1988), caracterizado pelo relevo contrastante entre topos de morros e lombas arredondadas com vegetação de campos de altitude, e vertentes retilíneas dissecadas, parte inferior de vertentes côncavas, anfiteatros de erosão e planícies alveolares com floresta de araucárias (Figura 3).

Figura 3. A) Araucaria angustifolia componente da floresta de araucárias nas planícies alveolares. B) Lomba na bacia de estudo com vegetação de campos limpos, onde é possível ver a floresta de araucárias ocupando o vale e alguns indivíduos de Pinus espalhados. C) Sobre divisor de águas (área de topos) em vegetação de campos sujos em um dos pontos mais altos do PECJ, em que há extensas vertentes retilíneas ocupadas por floresta de araucárias. D) Foto retirada de um dos pontos mais altos do PECJ, onde é possível visualizar o contraste de topos e lombas ocupadas por campos de altitude, e vertentes retilíneas dissecadas e

côncavas anfiteatros de erosão e planícies alveolares ocupadas por floresta. Fotos retiradas pela aluna, cedidas pelo Prof. Francisco Ladeira e por Renata Goulart.

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As catenas da bacia de estudo foram perfiladas conforme descrição dos compartimentos geomorfológicos do geossistema (figuras 4, 5, 6 e 7).

A catena 1 compreende as trincheiras 1t em área de topo arredondada, 2m na base de lomba e 3v em planície alveolar (vale) (figura 4). A trincheira 1t estava em área de transição entre campos sujos (vegetação arbustiva) e campos limpos (vegetação rasteira), em que a coleta foi realizada em porção com vegetação majoritariamente rasteira. A trincheira 2m estava sob vegetação de campos limpos, e 3v em floresta de araucárias. Foram percorridos 90m de distância e 19m de altitude.

Figura 4. Perfil topográfico da catena 1.

A catena 2 foi compreendida pelas trincheiras 6t no topo (ponto mais alto da bacia), 7m no setor inferior de lomba, 8v em área de transição entre lomba e planície alveolar e 9v em planície alveolar (mais próxima ao curso d’água) (figura 5). Campos sujos caracterizam as áreas onde as trincheiras 6t e 7m foram abertas, enquanto floresta ocupa as áreas de 8v e 9v. A distância percorrida foi de 120m em 54m de altitude.

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Assim como a catena 1, a catena 3 compreende área de topo, lomba e planície alveolar, onde se localizam as trincheiras 15t, 16m e 17v, respectivamente (figura 6). No topo havia campos sujos, na lomba havia campos limpos, e floresta na planície. Foram 81m de distância percorridos e 26m de altitude.

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A catena 4, em linha de cumieira, foi compreendida pelas trincheiras 1t e 5extra em áreas de topo, e pela trincheira 4colo, em anfiteatro de erosão (figura 7). O anfiteatro de erosão ocorre lateralmente à bacia, e sua forma côncava favorece o acúmulo de materiais, o intemperismo e a formação de solos mais profundos. Há vegetação de campos de altitude onde se localizam 1t e 5t, aquele em faixa transicional de campos sujos para campos limpos, e este em campos sujos. Em 4colo há um núcleo de floresta de araucárias. A distância percorrida foi de 447m e 78m de altitude. O anfiteatro de erosão compreende 88m de extensão na linha de cumieira e 12m de altitude de sua borda até o ponto mais baixo.

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4.2 Descrição de perfis

As descrições em campo (tabela 2) indicaram que nos topos (t) e nas vertentes (m) das catenas 1, 2 e 3 as trincheiras foram mais rasas, em que algumas não continham horizonte B (2m, 7m, 15t e 5t). O horizonte C era atingido a aproximadamente 10cm de profundidade (com exceção de 1t), apresentando fragmentos de rocha e pouquíssimas raízes. Já no vale (v), as trincheiras foram mais profundas, com horizontes A, B e C bem desenvolvidos e maior espessura de serapilheira. Raízes de araucárias e outras espécies de árvores eram encontradas por todos os horizontes.

Os horizontes superficiais das quatro catenas apresentaram coloração marrom, e os subsuperficiais continham matizes amarelados e avermelhados (tabela 2).

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A classificação textural variou entre franco-argilo-arenosa e argilo-arenosa para camadas mais superficiais, e argila para camadas subsuperficiais (tabela 2), sobretudo no vale e na trincheira 4colo. As estruturas variaram de blocos subangulares, prismáticas e granulares, e o grau de desenvolvimento variou de fraco a forte. Quanto à cerosidade, os horizontes B de algumas trincheiras a continham, variando de fraca a forte e de rara a abundante. Três dessas trincheiras se localizam em vale (3v, 8v, 9v), uma no topo (1t) e uma no colo (4colo). A consistência seca variou de macia a ligeiramente dura e a consistência úmida entre de friável a muito friável. A consistência molhada, considerando os atributos de plasticidade e pegajosidade, variou de ligeiramente a muito plástica e de ligeiramente a muito pegajosa. As transições entre horizontes foram claras e planas, com exceção para as trincheiras 7m (transição abrupta), 9v (transições variaram entre abrupta, gradual e clara) e 16m (transições variaram entre ondulada e descontínua).

Destaca-se que na trincheira 9v ocorre um solo enterrado, com sequência de horizontes A – Bt, indicando bom desenvolvimento pedogenético. Acima deste um perfil com horizontes A – C, indicando a ocorrência de processos erosivos na encosta, provavelmente naturais.

As duas trincheiras da catena 2 em floresta apresentaram horizontes não sequenciais, em que em 8v há um segundo horizonte A sob dois horizontes B, e em 9v há um segundo horizonte A e dois horizontes B abaixo de C, indicando a ocorrência de um possível soterramento passado. A trincheira 16m em lomba apresentou horizonte C com foliação verticalizada, cruzando o horizonte em direção NE-SW. A trincheira no colo (4colo), onde há presença de floresta de araucárias, apresentou maior profundidade do que perfis em topo e vertente, porém menor profundidade do que em perfil de vale. Também se identificou carvão no perfil. A trincheira 5t apresentou horizonte A sobre F (laterita), com presença de nódulos arredondados e planares comuns de Fe e Al.