UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE CENTRO DE SAÚDE E TECNOLOGIA RURAL UNIDADE ACADÊMICA DE ENGENHARIA FLORESTAL
CAMPUS DE PATOS
ERIK ALVES BAKKE
QUANTIFICAÇÃO DO MATERIAL COMBUSTÍVEL FLORESTAL E COMPORTAMENTO DO FOGO DE DIFERENTES AMBIENTES NA PARAÍBA
PATOS – PARAÍBA – BRASIL 2014
QUANTIFICAÇÃO DO MATERIAL COMBUSTÍVEL FLORESTAL E COMPORTAMENTO DO FOGO DE DIFERENTES AMBIENTES NA PARAÍBA
Monografia apresentada à Universidade Federal de Campina Grande, Campus de Patos/PB, para a obtenção do Grau de Engenheiro Florestal.
Orientadora: Profa. Dra. Patrícia Carneiro Souto
PATOS – PARAÍBA – BRASIL 2014
FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA BIBLIOTECA DO CSTR
B166q Bakke, Erik Alves
Quantificação do material combustível florestal e comportamento do fogo de diferentes ambientes na Paraíba / Erik Alves Bakke. – Patos, 2014.
33f.: il.color.
Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia Florestal) – Universidade Federal de Campina Grande, Centro de Saúde e Tecnologia Rural.
“Orientação: Profa. Dra. Patrícia Carneiro Souto”.
Referências.
1. Combustível florestal na Caatinga. 2. Comportamento do fogo. 3. Semiárido da Paraíba I. Título.
QUANTIFICAÇÃO DO MATERIAL COMBUSTÍVEL FLORESTAL E COMPORTAMENTO DO FOGO DE DIFERENTES AMBIENTES NA PARAÍBA
Monografia aprovada em 07/04/2014, como parte das exigências para a obtenção do Grau de Engenheiro Florestal, pela Comissão Examinadora composta por:
Profª. Dra. Patrícia Carneiro Souto (UAEF/UFCG) Orientadora
Prof. Dr. Antonio Amador de Sousa (UAEF/UFCG) 1º Examinador
Prof. Dr. Jacob Silva Souto (UAEF/UFCG) 2o Examinador
AGRADECIMENTOS
Aos meus pais, Ivonete Alves Bakke e Olaf Andreas Bakke, pela paciência, pela força e por nunca desistirem de mim em todos os momentos da minha vida.
À professora Patricia Carneiro Souto, pela orientação deste trabalho, pelo apoio e confiança, e por todo o conhecimento que adquiri.
Aos membros da banca examinadora, pelas contribuições a este trabalho. A todos os professores que fazem parte da UAEF, pela contribuição para minha formação.
Àqueles que me ajudaram, contribuindo diretamente na realização desse trabalho, mesmo em dias de muito calor, sempre dispostos a trabalhar.
Às funcionárias da UAEF, Edinalva e Ivanice, pela ajuda sempre prestada. A todos aqueles que, de forma direta ou indiretamente contribuíram para a realização deste trabalho e para minha graduação, meus sinceros agradecimentos.
comportamento do fogo de diferentes ambientes na Paraíba. 2014. 34f. Monografia (Graduação) Curso de Engenharia Florestal. CSTR/UFCG, Patos – PB, 2014.
RESUMO
Os incêndios florestais causam grandes desequilíbrios nos ecossistemas. Os planos de prevenção e os combates eficientes dependem das informações obtidas do comportamento do fogo, que pode ser estimado mediante a caracterização do material combustível, da topografia do terreno e das condições climáticas da região. Este trabalho teve como objetivo quantificar a composição do material combustível superficial em área de Caatinga com diferentes fisionomias e em plantio de Pinus sp, e também avaliar o comportamento do fogo no material quando submetido à queima. As amostragens foram feitas a cada três meses, com início em setembro de 2011 e término em junho de 2012. O material combustível foi coletado em parcelas de 1,0 m x 1,0 m demarcadas, aleatoriamente, em cada área. Verificou-se que a quantidade de material acumulado na área de plantio de Pinus mantém-se constante ao longo das avaliações. Os resultados demonstraram que a área com plantio de Pinus apresentou maior quantidade de material combustível no piso florestal e que a presença de material combustível vivo foi constante nas quatro áreas pesquisadas, com menor média no mês de dezembro, período de limitação hídrica na região. A área com plantio de Pinus teve maior espessura de material não folhoso e, juntamente com as acículas, contribui para a formação de um ambiente com alta probabilidade de ignição. Em todas as áreas estudadas, a umidade do material combustível abaixo de 25% foi registrada no mês de setembro, período seco na região, constituindo risco elevado de incêndio.
Palavras-chave: combustível florestal na Caatinga, comportamento do fogo, Semiárido da Paraíba
BAKKE, Erik Alves. Quantification of the Forest combustible material and fire behavior of different environments in Paraíba. 34s. Monograph (Undergaduate Program) Forest Engineering. CSTR/UFCG, Patos – PB, 2014.
ABSTRACT
Forest fires cause great disturbances in ecosystems. Prevention plans and efficient combat depend on the information regarding fire behavior, which can be estimated by the characterization of the combustible material, sitre topography and regional climatic conditions. This study had the objective to quantify the composition of the surface combustible material from Caatinga sites with different physionomies and from a Pinus sp. plantation, as well as evaluate fire behavior on this material. Sampling took place every three months, from September/2011 to June/2012. Combustible material was collected from 1.0 m x 1.0 m plots randomly chosen in each area. The amount of accumulated material in the Pinus plantation area remains constant throughout time. The area with Pinus showed a greater amount of combustible material on the forest floor and the living combustible material was constant in the four studied areas, with lower average in December, during the period of water limitation in the region. The Pinus plantation area showed more non leaf material and, together with the needles, contributed to the formation of an environment with a high probability of ignition. In all studied areas, the recorded moisture content of the combustible material was below 25% in September, the dry period in the region, constituting a high risk of forest fire.
SUMÁRIO Página RESUMO ... ABSTRACT ... 1 INTRODUÇÃO ... 9 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 11
2.1 O fogo em vegetação florestal ... 11
2.2 Manejo do material combustível ... 13
2.3 Queimada controlada ... 15
2.4 Comportamento do fogo ... 16
3 MATERIAL E MÉTODOS ... 18
3.1 Localização das áreas de estudo ... 18
3.2 Coleta de material combustível... 18
3.3 Comportamento e intensidade do fogo ... 20
3.4 Delineamento experimental ... 21
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 22
5 CONCLUSÕES ... 31
1 INTRODUÇÃO
O fogo é um fenômeno natural que pode ocorrer espontaneamente nos ecossistemas terrestres. Pode ser provocado por raios ou pelas faíscas originadas do rolar de uma pedra ou pelo homem utilizando algum objeto ou equipamento como tochas, lança-chamas, guimba de cigarro ou um caco de vidro lançado no campo.
O fogo na vegetação provoca a redução de biodiversidade, gera impactos ambientais com a queima da matéria orgânica que expõe o solo à erosão, alterações climáticas por meio de liberação de gases nocivos, como o CO2, e grandes perdas econômicas de áreas cultivadas com espécies comerciais.
Denomina-se incêndio a ocorrência de fogo em grande extensão e intensidade de forma descontrolada em ambientes florestais, causando a destruição de ecossistemas e desequilíbrios na fauna e na flora.
O combustível em uma floresta é constituído por material depositado na superfície do local, fortemente influenciado pelo tipo de vegetação local. A diversidade florestal favorece um material com diversas formas, posições, arranjos, tipos e quantidades de material orgânico na superfície do solo.
A ocorrência de incêndios florestais constitui-se em uma preocupação que mobiliza uma grande soma de esforços e recursos nas operações de combate. A previsão do nível de perigo de um incêndio constitui um elemento fundamental para a proteção das florestas. Para tanto, os planos de prevenção e os combates eficientes dependem das informações obtidas do comportamento do fogo, que pode ser estimado mediante a caracterização do material combustível, da topografia do terreno e das condições climáticas da região. Somam-se a estes fatores alguns parâmetros relacionados ao comportamento do fogo, tais como a intensidade e o tempo de residência do fogo, os quais são imprescindíveis para a realização de uma queima controlada eficiente.
Estudos sobre a carga de material combustível são mais frequentes em plantios comerciais, provavelmente devido aos incêndios florestais serem o grande vilão desse tipo de empreendimento. Em contrapartida, as áreas de vegetação nativa são pouco estudadas, e as informações sobre a quantidade e o tipo de material combustível superficial nesses ambientes são ainda escassas.
Em se tratando da vegetação de Caatinga, a ausência desses estudos contribui para que grandes áreas sejam consumidas por esse agente decompositor em potencial que é o fogo. Neste contexto, conhecer o tipo de material combustível e as épocas de maior acúmulo de material combustível em área de Caatinga é importante para a elaboração de modelos de prevenção e manejo do fogo neste bioma.
Este trabalho teve como objetivo quantificar a composição do material combustível superficial em área de Caatinga com diferentes fisionomias e em plantio de Pinus sp, e também avaliar o comportamento do fogo no material quando submetido à queima.
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2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 O fogo em vegetação florestal
O fogo é um fenômeno que pode ocorrer espontaneamente na natureza, a exemplo das chamas no interior de crateras vulcânicas, dos incêndios provocados por raios ou pelas faíscas originárias do rolar de uma pedra. Pode ainda ser de origem antrópica, por exemplo, quando com o auxílio de algum objeto ou equipamento (tochas, lança-chamas, etc.), uma guimba de cigarro ou um caco de vidro lançado no campo dá origem a grandes queimadas (LOUZADA, MACHADO e BERG, 2003).
De acordo com Pereira, Nappo e Rezende (2007), o fogo pode também ser considerado um fator ecológico natural que, mesmo ocorrendo a baixas frequências, possui uma significante influência sobre a estrutura e funcionamento de uma floresta e sobre os demais componentes do ecossistema.
Anualmente o fogo destrói imensas áreas naturais em todo o mundo. Santos (2010) salienta que, no Brasil, o uso do fogo é responsável pela devastação da cobertura vegetal, produzindo sérias implicações ambientais e sociais. É uma característica da expansão da agropecuária, em que a terra é acessível e as formas extensivas de pecuária, agricultura e extração de madeira são mais vantajosas em curto prazo. Uma intensa frequência de fogo numa mesma região, admitida a hipótese de troca de paisagem, pode levar a perda irreversível de parte de recursos genéticos, antes mesmo de se conhecer seu potencial (SILVA, 2007). Além disso, quando o fogo ocorre de maneira muito violenta, pode dizimar todos os componentes da paisagem, com prejuízos irreparáveis à biodiversidade que a constitui (LOUZADA, MACHADO e BERG, 2003).
A inexistência de políticas adequadas de prevenção e combate aos incêndios tem levado a perdas ambientais elevadas em todo o país. Considerando que a maioria das causas dos incêndios em ambientes naturais é decorrente de ações humanas, são necessárias medidas de prevenção, controle e supressão de incêndios para garantir a conservação dos recursos naturais (KOPROSKI, BATISTA e SOARES, 2004).
As publicações do Ministério do Meio Ambiente (MMA, 2010) registram que, além de causar perdas materiais, os incêndios florestais comprometem os serviços ambientais (bens e serviços da floresta) prestados pelas florestas, empobrecendo e expondo o solo, destruindo habitats de animais e plantas e emitindo grande quantidade de gás carbônico na atmosfera, contribuindo ainda mais para o aquecimento global.
Silva (2007) destaca que as queimadas são grandes ameaças para o solo, pois algumas formas de vida não são resistentes a essa prática. Acrescenta que a destruição da matéria orgânica expõe o solo às gotas de chuva, aumentando consideravelmente a erosão e a compactação e diminuindo a capacidade de infiltração da água no solo.
A ocorrência de incêndios florestais constitui-se em uma preocupação que mobiliza uma grande soma de esforços e recursos nas operações de combate. A previsão do nível de perigo de um incêndio constitui um elemento fundamental para a proteção das florestas contra esta ameaça, permitindo uma melhor gestão dos meios de combate. Esses incêndios provocam prejuízos ao homem e ao ambiente, tendo também consequências econômicas consideráveis (LORO e HIRAMATSU, 2004).
Quando o fogo ocorre de maneira muito violenta, pode dizimar todos os componentes da paisagem, com prejuízos irreparáveis à biodiversidade que a constitui (LOUZADA, MACHADO e BERG, 2003). Em contrapartida, Camargos (2008) verificou que o fogo de baixa intensidade em trecho de Floresta Estacional Semidecídua promoveu impactos visíveis, uma vez que todas as plantas amostradas foram queimadas.
De acordo com Cochrane (2003), o fogo em florestas tropicais, frequentemente, é de superfície, e, assim, as características da serapilheira, como tipo, umidade e composição, são essenciais para predizer o comportamento da queima.
Ao contrário da queima controlada, o incêndio florestal é um evento casual, com efeitos imprevisíveis, pois sua ocorrência se dá sob condições de clima e de material combustível propícias para a combustão. Num incêndio florestal, nenhuma variável está sob controle e pode resultar numa situação irreversível no sítio de ocorrência (RIBEIRO e BONFIM, 2000).
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Segundo Souza (2000), uma ocorrência de fogo nas áreas com vegetação só recebe a denominação de incêndio quando, ao apresentar relativa extensão e intensidade, seus efeitos destrutivos forem considerados indesejáveis. Numa queimada, o efeito destruidor do fogo, aos olhos do pequeno agricultor, é interpretado de forma totalmente contrária, desde que o processo de combustão se mantenha nos limites previamente estabelecidos. Assim, queimada pode ser entendida como o uso inteligente do fogo, através do controle de sua intensidade, de suas emissões e de seus limites de propagação.
2.2 Manejo do material combustível
Os incêndios constituem uma das maiores ameaças aos reflorestamentos e florestas nativas do planeta, causando bilhões de dólares em prejuízo. O fogo não só afeta a sobrevivência de todos os organismos, mas também modifica a quantidade de nutrientes e as propriedades físicas e químicas do solo (WHITE e RIBEIRO, 2011). Os incêndios florestais não podem ser manejados sem uma compreensão das características básicas do combustível. É essencial conhecer o material combustível e como pode ser manejado e manipulado para obter os efeitos desejados para conter e controlar os incêndios, reduzir a intensidade do fogo e produzir e manter as condições desejadas nos ecossistemas naturais e nas paisagens manejadas pelo homem. Para os autores, o conhecimento do comportamento do fogo e sua relação com o material combustível é essencial para a tomada efetiva de decisões sobre o manejo do fogo e sobre os programas educacionais.
A ocorrência periódica do fogo em ecossistemas savânicos está sempre ligada ao acúmulo progressivo de material combustível sobre o solo, formado por restos vegetativos e períodos de seca. O aumento na quantidade de material combustível e o período de seca acentuada favorecem o aumento do risco de incêndios que, eventualmente, podem ocorrer em função de relâmpagos (SKARPE, 1992).
De acordo com White (2010), a quantidade de combustível existente na floresta pode ser subdividida em “total” e “disponível”. Esta divisão decorre, principalmente, do fato de que nem todo combustível se encontra disponível para consumo pelo fogo.
Loro e Hiramatsu (2004) definem material combustível em uma floresta como toda a matéria orgânica que se encontra depositada na superfície do local. Para Soares e Batista (2007), o combustível é qualquer material orgânico, vivo ou morto, no solo, sobre o solo ou acima deste, capaz de entrar em ignição e queimar. Tanto o material vegetal morto como o vivo pode ser considerado como combustível florestal. Em uma floresta, existem infinitas combinações de quantidade, tipo, tamanho, forma, posição e arranjo de material combustível. De acordo com Souto et al. (2009), o material morto é mais seco e responde mais rapidamente às mudanças climáticas, sendo, portanto, o principal responsável pela propagação do incêndio.
Os combustíveis de solo constituem a folhagem, vegetação em decomposição, pedaços de madeira enterrados e raízes das árvores. Este material facilita a passagem de incêndios que se iniciam na superfície para incêndios subterrâneos, que queimam, sobretudo, as raízes. Os combustíveis de superfície (estrato herbáceo e arbustivo) compreendem folhas, pequenos arbustos, cascas e pequenas árvores, com uma altura menor que 1,20 m a 1,80 m acima do solo florestal, e apresentam-se muito heterogêneos pelas dimensões, distribuição e teor de umidade. Estão presentes em porções notáveis de folhas, ervas e pequenos arbustos que apresentam um elevado grau de inflamabilidade, sobretudo nas estações mais frias e áridas (MARTINS, 2010).
As características da vegetação influenciam na velocidade de propagação do incêndio e na produção de calor. Combustíveis leves geram incêndios muito rápidos, mas com baixa produção de calor (exemplo: gramíneas). Combustíveis pesados (troncos, por exemplo) geram queimas lentas, mas extremamente quentes. A continuidade horizontal dos combustíveis acelera o avanço do incêndio, enquanto a vegetação descontínua o retarda (SEMARH–DF, 2004).
A matéria vegetal é sempre combustível, mas nem sempre é inflamável. A inflamabilidade varia de acordo com a espécie e com o conteúdo de umidade (VÉLEZ, 2000). Além disso, Loro e Hiramatsu (2004) enfatizam que uma característica importante do material combustível, associada à inflamabilidade do combustível, é a espessura da manta, formada pela deposição gradual dos resíduos orgânicos.
O material combustível é o único fator no chamado “triângulo do fogo”, efetivamente sujeito a alterações antrópicas e, por isso mesmo, passível de controle. A quantificação dos combustíveis florestais está fortemente relacionada às ações de
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combate e queima controlada, pois são eles os responsáveis por características do comportamento do fogo como intensidade e velocidade de propagação (BEUTLING, et al., 2005).
O conhecimento sobre o tipo e a forma do material combustível nos diferentes ecossistemas é de fundamental importância para se determinarem alguns parâmetros relacionados ao comportamento do fogo, como a intensidade e o tempo de residência do fogo, que são imprescindíveis para a realização de uma queima controlada eficiente (MARTINS, 2010).
O conteúdo de umidade é a mais importante propriedade que controla a inflamabilidade dos combustíveis vivos e mortos. A umidade do material combustível é o reflexo do clima e das condições atmosféricas e pode variar rapidamente. Os combustíveis vivos e mortos têm diferentes mecanismos de retenção de água e diferentes respostas às variações do clima (SOARES e BATISTA, 2007).
Em geral, os combustíveis vegetais vivos podem apresentar altos índices de umidade interna, enquanto os mortos tendem a acompanhar as variações da umidade relativa do ar de forma mais intensa. De certa maneira, seja qual for a umidade interna, o vegetal poderá entrar em combustão, mas, só quando a umidade interna do vegetal apresenta índices inferiores a 12%, há a possibilidade de haver propagação das chamas (TORRES, 2006).
Segundo White (2010), os combustíveis florestais apresentam diferentes tempos de resposta ou timelag, que leva em consideração justamente a capacidade destes de entrarem em equilíbrio com o meio ambiente, com relação ao seu teor de umidade e à umidade relativa do ar. A razão entre a superfície e o volume do material combustível possui relação direta com o seu tempo de resposta.
2.3 Queimada controlada
Considera-se queima controlada o emprego do fogo como fator de produção e manejo em atividades agropastoris ou florestais e para fins de pesquisa científica e tecnológica, em áreas com limites físicos previamente definidos (IBAMA, 2011). A realização da queima controlada requer o conhecimento das normas de segurança pessoal, para que não haja acidentes; ter pessoal habilitado e equipado; estudar os fatores do comportamento do fogo e realizar os aceiros para segurança da área (ASSOCIAÇÃO CAATINGA, 2012).
De acordo com o Código Florestal, a queima controlada é permitida nas práticas de prevenção e combate aos incêndios e nas de agricultura de subsistência exercidas pelas populações tradicionais e indígenas.
É permitido usar a queima controlada nas seguintes situações:
I - em locais ou regiões cujas peculiaridades justifiquem o emprego do fogo em práticas agropastoris ou florestais, mediante prévia aprovação do órgão estadual ambiental competente do Sisnama, para cada imóvel rural ou de forma regionalizada, que estabelecerá os critérios de monitoramento e controle;
II - emprego da queima controlada em Unidades de Conservação, em conformidade com o respectivo plano de manejo e mediante prévia aprovação do órgão gestor da Unidade de Conservação, visando ao manejo conservacionista da vegetação nativa, cujas características ecológicas estejam associadas evolutivamente à ocorrência do fogo;
III - atividades de pesquisa científica vinculada a projeto de pesquisa devidamente aprovado pelos órgãos competentes e realizada por instituição de pesquisa reconhecida, mediante prévia aprovação do órgão ambiental competente do Sisnama.
Para o IBAMA (2011), apesar do processo de queima controlada ser legalmente permitido e atuar como prevenção a incêndios florestais, é importante considerar seus efeitos negativos que envolvem danos à saúde, empobrecimento gradual do solo, perda de biodiversidade, danos à rede de transmissão elétrica, entre outros. Sendo assim, a utilização de alternativas ao uso do fogo deve ser vista como um procedimento relevante quando se busca a realização de atividades agropecuárias com vistas à sustentabilidade ambiental, social e econômica.
2.4 Comportamento do fogo
As informações relacionadas ao comportamento do fogo são de suma importância para garantir a eficiência das operações de combate, cujo planejamento depende fundamentalmente dos dados relativos à quantidade de material combustível (SOUZA, SOARES e BATISTA, 2003). As variáveis que são usadas para determinar o comportamento do fogo são: taxa de propagação ou velocidade do fogo; intensidade do fogo; energia liberada, tempo de residência; temperaturas atingidas nas zonas de combustão e altura de crestamento letal (MARTINS, 2010).
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Segundo Rego e Botelho (1990), quanto maior a carga do combustível, maior é a intensidade da combustão. Baseados na relação superfície/volume apresentada pelos materiais combustíveis, que influencia diretamente o comportamento do fogo, estudiosos e pesquisadores trataram de classificar os combustíveis florestais.
A previsão do comportamento e da evolução do incêndio é feita com base na análise dos fatores condicionantes do fogo: as condições meteorológicas, a topografia e os combustíveis. A essas variáveis deve juntar-se o fator tempo, uma vez que as condições de propagação alteram-se ao longo do tempo, ainda que se mantenham fixos os anteriores fatores (VIEGAS, 2004).
As diversas características do fogo, tais como intensidade, velocidade de propagação, calor liberado e quantidade de material combustível, são importantes parâmetros que indicam o grau de impacto desses distúrbios sobre a comunidade vegetal e, por consequência, auxiliam nas definições de estratégias para o restabelecimento de áreas degradadas por incêndios. A intensidade de propagação definida por Byram (1959) é referida como sendo o melhor indicador do comportamento do fogo.
A camada de material morto que se encontra junto ao solo forma estratos mais ou menos compactos e de diferentes espessuras, apresentando dificuldades de ignição. No entanto, é uma reserva de combustível e, quando atingida por um incêndio, queima lentamente, tendo como consequência grande produção de calor, sendo, portanto, uma boa fonte de combustível para a propagação do incêndio (MARTINS, 2010).
Os efeitos do fogo em ecossistemas florestais são dependentes do seu comportamento, principalmente intensidade e duração. Essas variáveis estão intrinsecamente relacionadas à temperatura e umidade do ar, velocidade e direção dos ventos, topografia e umidade da biomassa do ambiente (CAMARGOS, 2008).
Segundo Yebra, Chuvieco e Riaño (2006), conhecer a umidade dos materiais é imprescindível para a estimativa de parâmetros ligados ao comportamento do fogo (intensidade e velocidade de propagação), além de ser fator decisivo na obtenção de bons resultados com a queima controlada. É também um dos mais importantes fatores a ser analisado para a estimativa do risco de incêndios florestais.
A resposta do comportamento do fogo em qualquer ecossistema depende diretamente das particularidades de seus ambientes (CAMARGOS, 2008).
3 MATERIAL E MÉTODOS
3.1 Localização das áreas de estudo
A pesquisa foi desenvolvida em uma área de Caatinga localizada na Fazenda Cachoeira de São Porfírio, situada no município de Várzea – PB, nas coordenadas geográficas 7o 2' 20" S e 370 26' 43" W e em uma área com plantio de Pinus sp, com idade média de 25 anos, localizada no município de Areia-PB, nas coordenadas geográficas 68° 58’ 12’’ S e 35° 42’ 19’’ W, pertencente à Universidade Federal da Paraíba, que foi instalada com o objetivo de apoiar as atividades de ensino e pesquisa.
O município de Várzea, localizado na microrregião Seridó Ocidental, apresenta clima caracterizado como BSh na classificação de Köppen (1996), com precipitação média anual de, aproximadamente, 500 mm. As classes de solos existentes no município, segundo a Embrapa (2013), são os LUVISSOLOS, em sua maioria, em associação com os NEOSSOLOS LITÓLICOS e afloramentos de rocha. Com base na classificação Köppen (1996), o clima no município de Areia, localizado na microrregião do Brejo Paraibano, é caracterizado como As – quente e úmido, com chuvas de outono e inverno (PARAÍBA, 1985). A precipitação anual oscila entre 800 e 1600 mm, concentrada nos meses de junho a agosto, enquanto as temperaturas anuais máximas e mínimas são 26ºC e 18ºC, respectivamente.
3.2 Coleta de material combustível
A coleta de material combustível foi realizada em áreas de Caatinga com diferentes fisionomias e em plantio de Pinus, caracterizadas da seguinte forma: 1) Caatinga em Estágio Avançado de Regeneração Natural (CEARN); 2) Caatinga em Estágio Médio de Regeneração Natural (CEMRN); 3) Caatinga com Vegetação Herbácea (CVH) e 4) Plantio de Pinus sp (PP) como testemunha, já que a quantidade de material combustível produzido por essa espécie tem grande potencial de propagação do fogo e, segundo Batista e Soares (1995), aumenta drasticamente o risco de incêndios. As três primeiras áreas se distribuem na área de Caatinga, localizada na Fazenda Cachoeira de São Porfírio, e a última, no município
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de Areia, conforme descrito acima. Na Figura 1, há uma visão geral das quatro áreas experimentais utilizadas na pesquisa.
Figura 1 ─ Áreas de Caatinga com diferentes fisionomias: Caatinga em Estágio Avançado de Regeneração Natural (A); Caatinga em Estágio Médio de Regeneração Natural (B); Caatinga com Vegetação Herbácea (C) no município de Várzea (PB), e Plantio de Pinus (D), no município de Areia (PB), onde foram realizadas as coletas de material combustível.
Fonte – Bakke (2012)
O material combustível nas áreas selecionadas foi coletado a cada três meses (setembro e dezembro de 2011; março e junho de 2012), tempo esse necessário para o acúmulo na superfície do solo, para posterior avaliação do comportamento do fogo, principalmente em área de Caatinga.
Em cada área selecionada para o estudo, foram alocadas, aleatoriamente, 4 parcelas de 1,0 m x 1,0 m. Após a instalação de cada parcela, foi medida a altura da vegetação de sub-bosque, sendo cortada posteriormente ao nível do solo e armazenada em sacos plásticos. Em seguida, foi medida a espessura da camada de
serapilheira acumulada no solo, sendo depois retirada e armazenada em sacos devidamente identificados.
O material circunscrito na parcela foi classificado, no campo, segundo metodologia adotada por Beutling et al. (2005), de acordo com o estado fisiológico nas seguintes classes: Material combustível verde (vivo) constituído pelo material herbáceo e pequenos arbustos onde foi realizado o corte do material existente na parcela; e Material combustível seco (morto) constituído pelo material morto acamado sobre a superfície do solo da parcela. O material combustível coletado foi transportado para o Laboratório de Nutrição Mineral de Plantas da Universidade Federal de Campina Grande, Campus de Patos.
Inicialmente, o material combustível foi pesado em balança digital com precisão de três casas decimais. De cada amostra, foi retirada uma subamostra de material combustível, que foi encaminhada para determinação do teor de umidade (U%). As subamostras foram pesadas em balança analítica de precisão, para determinação do peso de massa verde, e encaminhadas para a secagem em estufa de circulação e renovação de ar, a 65ºC de temperatura, por 48 horas. Em seguida o material foi pesado para determinação do peso de massa seca. Assim, com a obtenção dos pesos úmido e seco, determinou-se o teor de umidade na base seca, utilizando-se a seguinte equação:
.
U% = PU - PS x 100 PS
Em que: U%= teor de umidade do material combustível, em percentagem; PU = peso de massa verde do material combustível;
PS = peso de massa seca do material combustível
3.3 Comportamento e intensidade do fogo
Para avaliar o comportamento do fogo, todo o material combustível coletado em cada parcela, nas diferentes áreas, foi colocado para secagem ao ar por 48 horas e, após esse período, foi disposto homogeneamente em parcela de 1,0 m2 para ser queimado. Antes da queima, foi medida a espessura das pilhas utilizando-se uma régua graduada. A queima foi realizada numa área aberta do Viveiro Florestal da Universidade Federal de Campina Grande, Campus de Patos-PB.
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O comportamento do fogo foi avaliado durante as queimas, através da observação dos seguintes parâmetros: dimensões das chamas (utilizando uma régua próxima à chama), velocidade de propagação e intensidade do fogo.
A avaliação da intensidade do fogo é considerada uma das variáveis mais importantes no estudo do comportamento do fogo e que pode ser definida como a taxa de energia liberada por unidade de tempo e por unidade de comprimento da frente de fogo. No cálculo da intensidade do fogo, foi utilizada a equação de Byram (1959):
I = H.w.r
Sendo:
I = Intensidade do fogo em kcal m-1 s-1
H = poder calorífico em kcal g-1 (± 4.000 kcal g-1) w = peso do combustível disponível em kg m-2 r = velocidade de propagação do fogo em m s-1
O tempo de residência do fogo, neste estudo, foi medido com o auxílio de um cronômetro, que, segundo Soares e Batista (2007), refere-se ao tempo gasto pela frente de fogo para percorrer uma distância pré-determinada (em m s-1) durante a queima.
3.4 Delineamento experimental
O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado com 4 repetições, e os tratamentos, em arranjo fatorial 4 x 4 (meses x áreas). Os dados obtidos para acúmulo de material combustível foram submetidos à análise de variância e, quando houve diferenças significativas pelo teste F, as médias dos tratamentos foram comparadas pelo teste de Tukey, em nível de 5% de probabilidade, utilizando-se o procedimento do pacote estatístico ASSISTAT, Versão 7.6 beta (SILVA e AZEVEDO, 2012).
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
A espessura da manta no piso florestal das áreas de Caatinga (5 cm) foi geralmente inferior à do plantio de Pinus (5 a 7 cm), com destaque para o mês de dezembro (Tabela 1). Provavelmente, a composição química das acículas e outras partes do Pinus possui grande quantidade de lignina, dificultando a ação de organismos decompositores, com consequente acúmulo de material na superfície do solo. Loro e Hiramatsu (2004) registraram espessura média da manta de 4,4 cm em povoamento de P. elliottii. Para esses autores, a espessura, dentre outras características da manta, é uma característica importante no estudo da inflamabilidade do material combustível.
Tabela 1 ─ Espessura (cm) da manta de material combustível coletado no piso florestal das áreas de Caatinga no município de Várzea (PB) e área de plantio de Pinus no município de Areia (PB)
Áreas* Set/2011 Dez/2011 Mar/2012 Jun/2012
CEARN 3 2 3 2
CEMRN 3 1 2 5
CVH 4 3 5 3
PP 5 5 7 5
*CEARN (Caatinga em Estágio Avançado de Regeneração Natural); CEMRN ( Caatinga em Estágio Médio de Regeneração Natural); CVH (Caatinga com Vegetação Herbácea); PP (Plantio de Pinus ) Fonte – Bakke (2012)
Observa-se que a quantidade de material acumulado na superfície do solo, na área do plantio de Pinus, altera-se pouco ao longo das avaliações, e esses resultados indicam que o processo de deposição de material iguala-se ao da decomposição dos resíduos que são compostos em grande parte por acículas.
De acordo com Soares e Batista (2002), os incêndios florestais são a principal ameaça para as florestas de todo o mundo, exceto aquelas localizadas nos trópicos úmidos. Para implantação de programas de monitoramento e controle do fogo, é importante avaliar a sua taxa de propagação e intensidade. Para isso, é imprescindível o conhecimento da carga de material combustível existente na área,
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sendo também uma variável importante para fazer prescrições para queimadas controladas em áreas de floresta.
De acordo com White e Ribeiro (2011), o conhecimento das características do material combustível das áreas é de suma importância para a elaboração e execução dos planos de combate e de controle dos incêndios, uma vez que o comportamento do fogo e sua relação com o material combustível é essencial para a tomada efetiva de decisões sobre o manejo do fogo e sobre os programas educacionais.
Almeida et al. (2008) enfatizam que o mosaico da vegetação pode ser mapeado em função do número de anos sem queima, e essa informação é muito importante para prever o risco e padrões de queimadas futuras. Assim, áreas que não foram atingidas pelo fogo há mais tempo acumulam maior quantidade de biomassa combustível, tornando-se, portanto, mais susceptíveis ao fogo. Inversamente, as regiões mais recentemente atingidas pelo fogo têm menor risco de queimar novamente.
Assim, baseando-se nessa informação e analisando-se os dados da Tabela 1, pode-se inferir que as áreas mais susceptíveis à ocorrência de incêndios são as com plantio de Pinus e a de Caatinga com vegetação herbácea. A menor densidade de biomassa acumulada no solo, nas demais áreas, reduz os riscos de propagação do fogo, sendo um fator importante a ser considerado nos estudos sobre prevenção e combate do fogo em ambientes florestais.
Para Skarpe (1992), a ocorrência periódica do fogo em ecossistemas savânicos está sempre ligada ao acúmulo progressivo de material combustível sobre o solo, formado por restos vegetativos e períodos de seca. O autor enfatiza que o aumento na quantidade de material combustível e o período de seca acentuada favorecem o aumento do risco de incêndios.
A quantidade de material combustível vivo total coletado nas quatro áreas foi de 1,7 kg, e a área de Caatinga com vegetação herbácea apresentou tendência de maior quantidade de material combustível vivo, com 0,467 kg, apesar de não diferir estatisticamente dos valores médios obtidos nas outras áreas (Figura 2). A produção total de material combustível morto acumulado no piso florestal foi de 1,6 kg, sendo maior na área de plantio de Pinus, com 0,743 kg, diferindo estatisticamente das demais.
Figura 2 ─ Valores médios do material combustível vivo e morto coletado no piso florestal em áreas de Caatinga com diferentes fisionomias e área de plantio de Pinus. Letras minúsculas comparam material combustível vivo entre as áreas, e letras maiúsculas comparam material combustível morto entre as áreas a B a B a B a A 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 P e s o (k g) CEARN CEMRN CVH PP Áreas Material vivo Material morto
*CEARN (Caatinga em Estágio Avançado de Regeneração Natural); CEMRN (Caatinga em Estágio Médio de Regeneração Natural); CVH (Caatinga com Vegetação Herbácea); PP (Plantio de Pinus) Fonte – Bakke (2012)
Ribeiro et al. (2012), ao quantificarem o material combustível superficial em área de Caatinga preservada no município de Santa Terezinha (PB), registraram maior contribuição de material combustível morto. Este comportamento não foi observado nas áreas de Caatinga no presente estudo, mas foi observado na área de plantio de Pinus.
Tal fato pode ser explicado devido à forte presença de indivíduos do estrato herbáceo, como o capim panasco (Aristida setifolia Kunth) e a malva (Sida sp.) na área de estrato herbáceo da Caatinga. Na área de Pinus, observou-se a presença da regeneração de um grande número de espécies nativas da região do Brejo, favorecendo o desenvolvimento do sub-bosque, mesmo sendo observada a grande quantidade de material morto proveniente das plantas de Pinus. Isto pode estar associado à entrada de sementes proveniente de áreas circunvizinhas e à falta de práticas silviculturais, como pode ser observado na Figura 3.
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Figura 3 ─ Vista geral do material combustível vivo do piso florestal na área do plantio de Pinus (A) no município de Areia-PB, e em área de Caatinga com predominância de herbáceas no município de Várzea-PB (B)
Fonte – Bakke (2012)
A menor média de material combustível vivo coletado foi obtida no mês de dezembro, com 0,233 kg, diferindo estatisticamente dos demais meses (Figura 4). Isso pode ser atribuído à redução na umidade do solo nas áreas, visto que, em dezembro, constitui o período de seca no Sertão e no Brejo paraibano, regiões onde estão localizadas as áreas experimentais.
Figura 4 ─ Valores médios do material combustível vivo e morto coletado no piso florestal em diferentes épocas. Letras minúsculas comparam material combustível vivo entre os meses de coleta, e letras maiúsculas comparam material combustível morto entre os meses de coleta
a A b B a B a AB 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Pe s o (k g)
set dez/11 mar/12 jun/12
Meses de coleta Material vivo Material morto Fonte – Bakke (2012) A A B
Assim, solos com baixo regime hídrico apresentam condições desfavoráveis para o desenvolvimento dos estratos arbustivo e herbáceo no piso florestal, reduzindo, consequentemente, a contribuição desse tipo de material combustível na superfície do solo. Quanto ao acumulo de material morto, observa-se que, em setembro, foi registrado o maior valor médio, com 0,527 kg, diferindo entre si (p> 0,05). Essa maior média em setembro de 2011 pode ser atribuída à contribuição mais efetiva das espécies da Caatinga que, devido ao mecanismo fisiológico de sobrevivência, perdem suas folhas no período seco para minimizar a perda de água, e, com isso, favorecem a formação de uma camada orgânica mais espessa.
A fração não folhosa (NF) no material combustível vivo foi maior em todos os meses de coleta (Tabela 2). Resultado semelhante foi obtido por Souto et al. (2009), que identificaram maior percentual de contribuição do material lenhoso combustível em povoamento com Pinus. Os autores enfatizam que a presença das acículas, juntamente com uma grande quantidade de material lenhoso, constitui um ambiente ideal para a propagação de incêndios de maior intensidade.
Tabela 2 ─ Contribuição (kg) da fração folhosa (F) e não folhosa (NF) no material combustível vivo coletado em área de Caatinga com diferentes fisionomias, no município de Várzea (PB), e em área com plantio de Pinus, no município de Areia (PB)
Áreas*
set/2011 dez/2012 mar/2012 jun/2012
Vivo Vivo Vivo Vivo
F NF F NF F NF F NF
CEARN 0,018 1,003 0,009 0,700 0,065 0,045 0,222 0,555 CEMRN 0,015 0,590 0,010 0,400 0,034 0,174 0,456 0,512 CVH 0,002 0,630 0,007 0,420 0,066 0,220 0,125 0,321 PP 0,403 0,975 0,200 0,955 0,07 0,28 0,222 0,548
*CEARN (Caatinga em Estágio Avançado de Regeneração Natural); CEMRN (Caatinga em Estágio Médio de Regeneração Natural); CVH (Caatinga com Vegetação Herbácea); PP (Plantio de Pinus) Fonte – Bakke (2012).
Já no material combustível morto, a contribuição fração folhosa (F) foi maior nas áreas experimentais de Caatinga apenas em setembro/2011, com variação nos valores nos demais meses de coleta (Tabela 3). Na área com plantio de Pinus, registrou-se maior contribuição do material não folhoso (NF) em todos os meses de
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amostragens, o que, juntamente com a fração folhosa seca, com óleos voláteis na sua constituição, contribui com a maior quantidade de material combustível das áreas estudadas, e essas características aumentam os riscos de incêndios em áreas cuja vegetação predominante se assemelha à do Pinus.
Tabela 3 ─ Contribuição (kg) da fração folhosa e não folhosa no material combustível morto coletado em área de Caatinga com diferentes fisionomias, no município de Várzea (PB), e em área com plantio de Pinus, no município de Areia (PB)
*CEARN (Caatinga em Estágio Avançado de Regeneração Natural); CEMRN (Caatinga em Estágio Médio de Regeneração Natural); CVH (Caatinga com Vegetação Herbácea); PP (Plantio de Pinus) Fonte – Bakke (2012)
O menor percentual de umidade do material combustível vivo e morto coletado nas áreas experimentais foi registrado no material combustível morto na área com plantio de Pinus, no mês de setembro de 2011, com 9% (Tabela 4). Nesta área, em março de 2012, foi observado maior percentual de umidade no material combustível morto, com 80%. Durante a coleta do material combustível no plantio de Pinus, em março/2012, choveu em dias consecutivos, propiciando um aumento substancial na umidade do material combustível depositado no piso florestal.
Para Fenner e Lima (1992), quando teores de umidade estão na faixa de 25 a 30% nos materiais combustíveis florestais, estes são considerados perigosos, pois, nessa faixa, há uma alta probabilidade de ignição.
Soares e Batista (2007) enfatizam que o conteúdo de umidade dos combustíveis vivos e mortos é a mais importante propriedade que controla a inflamabilidade e reflete as condições climáticas de cada região.
Áreas*
set/2011 dez/2011 mar/2012 jun/2012
Morto Morto Morto Morto
F NF F NF F NF F NF
CEARN 0,906 0,512 0,100 0,416 0,328 0,656 0,520 0,412 CEMRN 0,701 0,200 0,360 0,654 0,584 0,292 0,300 0,801 CVH 0,601 0,530 0,502 0,400 0,156 0,468 0,112 0,701 PP 1,520 1,700 0,947 1,003 1,603 1,604 0,789 1,201
Tabela 4 ─ Umidade (%) do material combustível vivo (MCV) e morto (MCM) coletado nas áreas experimentais, no município de Várzea (PB), e na área com plantio de Pinus, no município de Areia (PB)
Áreas*
Meses de coleta
set/2011 dez/2011 mar/2012 jun/2012
MCM MCV MC M MCV MCM MCV MCM MCV CEARN 12 46 10 44 15 53 20 34 CEMRN 20 67 15 45 48 58 32 26 CVH 10 66 12 33 52 47 49 41 PP 9 19 37 41 80 55 32 54
*CEARN (Caatinga em Estágio Avançado de Regeneração Natural); CEMRN (Caatinga em Estágio Médio de Regeneração Natural); CVH (Caatinga com Vegetação Herbácea); PP (Plantio de Pinus) Fonte – Bakke (2012)
Assim, pode-se considerar que os meses de setembro e dezembro de 2011 foram os que apresentaram a umidade do material combustível morto abaixo dos 30%, indicando que, nesse período, os riscos de incêndio são elevados em virtude da maior capacidade de ignição do material combustível acumulado na superfície do solo.
Para Ribeiro et al. (2012), o baixo percentual de umidade do material combustível é condição favorável à ocorrência de incêndios florestais, devendo ser intensificado o monitoramento e a vigilância em áreas de Caatinga nesses períodos, uma vez que o material morto deste bioma encontra-se com baixos teores de umidade, favorecendo os riscos de incêndio.
A área com plantio de Pinus foi a que registrou maior intensidade do fogo, com valor de 302,70 kcal m-1 s-1 (Tabela 5). O maior volume de material combustível coletado nesta área propiciou a ação do fogo de forma mais intensa, com chamas atingindo mais de um metro de altura.
Apesar de ter registrado o maior tempo de residência do fogo em todos os meses, a queima do material combustível da área com plantio de Pinus foi mais eficiente, onde praticamente todo material orgânico foi mineralizado pela ação do fogo. Como o material combustível coletado nessa área apresentou maior
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quantidade de material não folhoso, com presença de galhos e sementes que reduziram a compactação das partículas finas, isso resultou em uma queima intensa e rápida, em que praticamente todo material combustível foi consumido pelo fogo. De acordo com Soares e Batista (2007), quanto menor a relação peso/volume, a propagação do fogo no material combustível será maior.
Tabela 5- Intensidade (kcal m-1 s-1) e tempo de residência do fogo nas diferentes áreas experimentais, no município de Várzea (PB), e na área com plantio de Pinus, no município de Areia (PB)
Áreas* Intensidade
(kcal m-1 s-1)
Tempo de residência (m.s-1)
set/2011 dez/2011 mar/2012 jun/2012
CEARN 157,53 3,50 2,50 15,00 1,52
CEMRN 201,36 4,00 3,55 7,56 14,40
CVH 139,03 4,45 7,10 7,15 0,50
PP 302,70 14,05 10,30 21,20 9,32
*CEARN (Caatinga em Estágio Avançado de Regeneração Natural); CEMRN (Caatinga em Estágio Médio de Regeneração Natural); CVH (Caatinga com Vegetação Herbácea); PP (Plantio de Pinus) Fonte – Bakke (2012)
Diante dessas condições, áreas com plantios de Pinus são mais susceptíveis à ação do fogo, sendo o manejo dos resíduos, como a redução do acúmulo no piso florestal, de grande importância na prevenção dos incêndios. Neste contexto, Motta (2008) salienta que o material combustível é o único fator manejável que pode influenciar no comportamento do fogo através da continuidade da vegetação, através da distribuição espacial das espécies, compacidade e espessura das partículas e tipo do combustível.
O menor tempo de residência do fogo no material combustível coletado em junho/2012, na área de Caatinga com vegetação herbácea (Tabela 5) justifica-se devido à pequena quantidade de material coletado, provocada pela seca na região, que comprometeu a renovação da vegetação existente. Já o material combustível da área de Caatinga em Estágio Avançado de Regeneração Natural (CEARN) apresentou grande quantidade de folhas de catingueira (Poincianella pyramidalis (Tul.) L. P. Queiroz), que são pequenas e se acomodam de tal forma que reduzem os espaços vazios na pilha. Além disso, verificou-se a presença de muitas folhas de pereiro (Aspidosperma pyrifolium Mart.), que apresentam baixa inflamabilidade. A
presença de resíduos que limitam a propagação do fogo é um dado importante no estudo do comportamento do fogo. Os resultados do presente estudo mostram que essas espécies devem ser mais bem estudadas para que possam ser utilizadas como retardantes naturais na prevenção e combate de incêndios florestais em áreas de Caatinga, onde normalmente elas são abundantes.
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5 CONCLUSÕES:
Com base nos resultados, pode-se concluir que:
A área com plantio de Pinus foi a que apresentou maior quantidade de material combustível no piso florestal;
A presença de material combustível vivo foi constante nas quatro áreas pesquisadas, sendo a menor média obtida no mês de dezembro, período de limitação hídrica na região;
O material combustível acumulado na área com plantio de Pinus apresentou maior espessura, com presença frequente de material não folhoso e que, juntamente com as acículas, contribui para a formação de um ambiente com alta probabilidade de ignição;
Em todas as áreas estudadas, a umidade do material combustível abaixo de 25% foi registrada no mês de setembro, período seco na região, constituindo risco elevado de incêndio;
Espécies da Caatinga como Poincianella pyramidalis (Tul.) L. P. Queiroz e
Aspidosperma pyrifolium Mart. Disponibilizam, para o piso florestal resíduos que
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