José Leonardo Nutrição florestal e manejo do solo em ambientes tropicais

“Nutrição florestal e

manejo do solo

em

ambientes tropicais”

Sumário

1. Setor florestal

2. Produtividade florestal

3. Adaptação genética e fenotípica

Plantations

5.5 M ha

Eucalyptus

1.6 M ha

Pinus

0.5 M ha others genus

Species

Scientific name

Area (ha)

2005

2010

Acacia

Acacia mearnsii

and

Acacia mangium

178377

127601

Seringueira

Hevea brasiliensis

679640

159500

Paricá

Schizolobium amazonicum

n.s.

85470

Teca

Tectona grandis

50000

65440

Araucária

Araucaria angustifolia

24235

11190

Populus

Populus spp

.

5600

4220

Outras

n.s.

8969

Total

937.852

462.390

Source:

ABRAF (2006, 2011)

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 Triticale Cebola Mamona Amendoim Batata Aveia Laranja Cacau Sorgo Algodão Mandioca Café Arroz Trigo Feijão Floresta plantada Cana-de-açúcar Milho Soja

Área cultivada no Brasil em 2014 (1000 ha)

IBGE e IBÁ (2014)

Área com pastagem

: 172,3 milhões ha

30,2 M

15,2 M 9,9 M

Pastagem 24%

177 Milhões ha

Florestas Naturais 64%

7,6 Milhões ha Plantação 0.8% Outras ocupações 3.7% Outras Culturas 2.5% Soja 2.5% Milho 1.5% cana-de-açúcar 0.7% Café 0.3%

Área Total :

850 milhões ha

UTILIZAÇÃO DO SOLO AGROPECUÁRIO NO BRASIL

Pasto

APP degradada

Eucalipto

Consumo de Madeira Industrial de Florestas Plantadas

Abraf (2010)

Aw = tropical, inverno seco e quente Cerrado

2014

North of MG Central Brazil

E. urophylla x camaldulensis (VM01)

4 yr old

E. urophylla (AEC 144)

4 yr old

Critical age

-150 -100 -50 0 50 100 150 200 250

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

mm

Monthly Water Balance (2007)

DEF(-1) EXC -100 -50 0 50 100 150

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

mm

Monthly Water Balance (Historic 22 years old))

DEF(-1) EXC

Soil water balance

Thornthaite and Matter (1955)

-200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250 300 350

Ex

tr

at

o

B

al

an

ço

Hi

d

ri

co

(mm

)

João Pinheiro - MG

2007 - 2014

Excedente Déficit

Fonte : INMET

2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

Deficit: 396 mm Exc: 0 mm Prec: 1191 m

T°C: 24,6 °C

Deficit: 338 mm Exc: 544 mm Prec: 1600mm

T°C: 24,5°C

Deficit: 196 mm Exc: 515mm Prec: 1608mm

T°C: 24,6°C

Deficit: 172mm Exc: 301mm Prec: 1400 m T°C: 24,4 °C

Deficit: 271mm Exc: 835mm Prec: 1704 m T°C: 24,1 °C

Deficit: 378mm Exc: 117mm Prec: 918 m T°C: 24,7 °C

Deficit: 253mm Exc: 271mm Prec: 1321 m T°C: 24,5 °C

Deficit: 390mm Exc: 154mm Prec: 1100mm

T°C: 22,1°C

Principais mudanças

• Eventos extremos

 Chuvas mais concentradas

 Mais alta temperatura média máxima  Mais baixa temperatura média mínima  UR média mais baixa

2007

Same region

E. urophylla x camaldulensis (cloning)

Para cada aumento de

100 mm

em déficit hídrico, há uma

decréscimo de

10 m

_ha

_ano

Sítio de alta qualidade (5 anos)

E. urophylla x grandis

IMA = 50 m3_{/ ha / ano}

Latossolo Vermelho-Amarelo Argiloso

Sítio de baixa qualidade

E. urophylla x grandis

IMA = 30 m3_{/ ha / ano}

Idade = 5 anos

ARG1 vs ima7

y= 9,698 +22,006 [1-exp (-0,078 x)]

R2 = 0,85; n=14; p<0,01

TEOR DE ARGILA (%)

0

10

20

30

40

50

60

70

IM

A

(t

ha

ano

)

10

15

20

25

30

35

40

(b)

Gava & Gonçalves (2005)

Nível crítico de argila

Mesmo clone e clima

Manejo florestal com alta tecnologia

(sem limitação nutricional)

Δ

A

Áreas impróprias à produção florestal em regiões com

estresse

hídrico médio ou alto

(

p/ plantações de médio rendimento

)

Atributos climáticos

•

Déficit hídrico > 400 mm

•

_{≥ 6 meses de DH}

Cambissolo

Atributos do solo

•

Solos jovens (pouco intemperizados)

Ex:. Neossolos Litólicos, Cambissolos

E. grandis

Década de 70

plantios seminais

Híbrido

E. grandis

vs.

urophylla

Plantios clonais

15 m

_ha

_ano

_{55 m}

_ha

_ano

Média geral do país

40 m

_ha

_ano

Fatores:

20

25

30

35

40

45

199

0

199

5

200

0

200

4

200

5

200

6

200

7

200

8

200

9

201

0

Increment

o

Médio

A

nu

al

(m

³

ha

ano

)

Eucalyptus

Pinus

1

Melhor material genético Propagação clonal

Adequação do genótipo ao ambiente Melhoramento das práticas silviculturais

Gonçalves et al. (2013)

42

P rodutiv idade Flores tal e do T rabalho

Tempo

1. Inovação tecnológica radical

• Melhoramento florestal

 Seleção de sps, hibridação, clonagem

• Alocação sítio-específica dos materiais genéticos

 Melhor IGA

 Baseado em zoneamento edafoclimático detalhado

• Adequação ambiental (depois 1992)

 Associação de florestas de produção e de conservação na bacia hidrográfica

 Aumentou a segurança florestal

• Cultivo mínimo do solo

 Abolição da queima; manutenção de resíduos

 Adoção de herbicidas

 Diminuiu drasticamente as perdas de água e solo/nutrientes

 Diminuiu a manutenção de estradas

Avanços científicos e tecnológicos nas últimas décadas

2. Inovação tecnológica incremental

• Mudança da propagação em macroestaca para miniestaca

• Calibração de fertilização florestal

• Monitoramento e controle integrado de pragas, doenças e plantas daninhas

• Calibração da densidade de plantio

• Incorporação de novas máquinas e implementos

100 cm 30 cm

Axial ou Pivotante

Ramificado

Alguns hábitos de crescimento das raízes das árvores



Pioneiras



Secundárias iniciais



Eucalyptus



Secundárias



Clímax



Pinus

Espécies de rápido crescimento

 Elevada capacidade de reciclar nutrientes (concentra-os no horizonte A)

 Eficiente associação micorrízica

A característica do sistema radicular é essencial para a adaptação dos

genótipos às condições de estresse hídrico.

Há alta correlação entre a

profundidade da raiz pivotante e a tolerância ao déficit hídrico.

Raiz de E. grandis (semente) 6 anos

Atributo Tolerância à seca

Baixa Mediana Alta

Profundidade da raiz pivotante < 1,5 m 1,5 – 2,5 m > 2,5 m

Atributos do sistema radicular e da parte aérea de

espécies/híbridos de Eucalyptus relacionados à tolerância à seca

Referências: Krejci (1986), Gonçalves e Mello (2000), Florence (2007)

Raízes secundárias laterais

grossas Muitas médio Poucas

Densidade de raízes finas no

horizonte A Alta média Baixa

Área foliar Grande

(copa fechada)

grande Pequena

(copa aberta)

Espécies/híbridos E. grandis E. saligna E. dunii E. globulus E. urophylla E. cloeziana E. pellita

E. urophylla x grandis

E. camaldulensis E. tereticornis E. heliodora

E. camaldulensis x grandis

Sistema

“

Eddy-Covariance

”

e

Estaçao Meteorologica

Plantio seminal

–

2008-2009

Colheita

–

09/2009

Water balance in the soil (down to 10 m)

Plantation Clear cut

Root depth (m)

0 10 20 30 40 50 60 70 80

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

LA

I

Tree height (m)

Water table depth (m)

Water balance: very dynamic troughout a rotation

Phase 1:

AET<Rainfall

Deep recharge

Phase 2:

AET>Rainfall

Phase 3:

AET=Rainfall

6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101 105 109 113

V olume tri c w at er cont ent ( % ) 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101 105 109 113

V olume tri c w at er cont ent ( % )

Week after planting

Controle

Prof. = 1,5 m

6,0 m

1 ano

2 anos

Fertilização K (150 kg/ha)

Latossolo (20% de argila)

Laclau et al. (2012)

Estação Experimental de Itatinga (Esalq/USP)

Recarga reduzida da umidade em camadas profundas

Semanas após o plantio

Antiga Tecnologia

Preparo intensivo do solo

Eucalyptus

Biomassa antes queima: 20-45 t ha

-1

após queima: 85-90% menos

N: 200-310 kg ha

-1

85-90% menos

P: 25-35 kg ha

-1

Figura 2

Grade Bedding

Área preparada com grade bedding

Figura 25

Áreas com lençol freático elevado

Planícies litorâneas

Silva et al. (1994)

Native vegetation_{: savanna (“Cerrado”)} Intensive tillage: plowing and harrowing

Time of cultivation (year)

So

il

Orga

ni

c Matt

ds = 1,0 kg dm-3 Microgregados

100 m

Latossolo Vermelho

Distrófico

ds = 1,0 kg dm-3

Microgregados

ds = 1,1 kg dm-3

Macroporos evidenciando deformação (estreitamento)

100 m

100 m

Microgregados

ds = 1,0 kg dm-3

Microgregados

ds = 1,1 kg dm-3

ds = 1,2 kg dm-3

Microagregados fundidos (poucos macroporos)

100 m

100 m

100 m

Macroporos evidenciando deformação (estreitamento)

Microgregados

“

Cultivo Mínimo do Solo

”

(desde 1988)

•

Estabelecido no Brasil no fim da década de oitenta

Princípio 1

Manutenção dos resíduos vegetais

sobre o solo

Folhas e galhos

8 t ha

-1

Serapilheira

20 t ha

-1

Casca

12 t ha

-1

Princípio 2

Deslocamento de resíduos sobre o

leito de plantio antes da subsolagem

Estrovenga

Limpa Trilho

1 m

E. grandis

Cultivo mínimo

Cultura anual

Decomposição dos resíduos e

Massa de resíduos florestais mantida sobre o solo

Trat.

Folha

Galho

Casca

Miscelânea

Total

__________________________________________

_{t ha}

Todos

resíduos

6,63 (0,59)

17,57 (2,40) 24,86 (1,74) 6,35 (2,12)

55,41

(5,27)

Apenas

TEMPO (DIA)

0

50

100

150

200

250

300

M

A

S

S

A

R

EM

A

N

EC

EN

T

E (

%

)

0

20

40

60

80

100

120

Folha

Galho

Casca

MR=C . e

(-k

. t)

t

= 17 meses

t

= 7 meses

t

= 2 meses

Taxa de decomposição (k) das diferentes frações de resíduos da colheita (madeira descascada) Eucalyptus grandiscolhido aos 8 anos

Latossolo Vermelho Amarelo de textura média Itatinga, SP.

MR = massa remanescente de resíduo; C = massa inicial

k = taxa de decomposição; t = tempo de decomposição

Rocha et al. (2016)

k = 0,5

k = 1,2

TEMPO (dia)

0 50 100 150 200 250 300

M A S S A R E M A N E C E N T E ( % ) 0 20 40 60 80 100 120 140 _N P K Ca Mg S Massa

Velocidade de liberação dos nutrientes contidos nos resíduos

da colheita (folhas, galhos, casca e serapilheira) de um

povoamento de

Eucalyptus grandis

de 8 anos em uma

Latossolo de textura média na região de Itatinga, estado de

São Paulo.

Rocha et al. (2016)

300 dias após a colheita

• liberação de aprox.

 50% do N, P, Ca, Mg e S

Mineralização

Trat.

N

P

K

Ca

Mg

S

_________________________________

_{kg ha}

Todos

resíduos

177,3

14,0

67,3

118,4

21,5

12,0

Apenas

serapilheira

59,6

8,0

2,8

32,8

7,7

5,2

DAC

0 50 100 150 200 250 300

C O ( g k g-1) 0 15 20 25 30 35 40 45

Manutenção dos resíduos Remoção dos resíduos

p<0,001 10 15 20 a

-25%

-28%

Manutenção dos resíduos Remoção dos resíduos

0 50 100 150 200 250 300

0 5 10 15 20 p<0,001 b

Manutenção dos resíduos Remoção dos resíduos

DAC

DAC 0 50 100 150 200 250 300

C O ( g k g -1 ) 0 5 10 15 20 25 p<0,001

0 50 100 150 200 250 300 0 2 4 6 8 10 p=0,005 c d

C oxidável a 0-5 cm do solo C facilmente oxidável

Tempo após a colheita (mês)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

N n in er al iza do ( kg h a -1 ) 0 10 20 30 40 50 60

70 _{Manutenção dos resíduos} Remoção dos resíduos

7,5 (p<0,001)

Acúmulo de nitrogênio (N) mineralizado na camada de 0-30cm do solo. A barra indica a diferença mínima significativa pelo teste LSD (p<0,05)

-23%

IDADE (ano)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

V

O

L

U

M

E

(m

3

ha

)

0

75

150

225

300

375

450

Manutenção da serapilheira Remoção dos resíduos

7,607 (p<0,001)

-30%

-14%

Exp. 1

–

1995 a 2004

•

Remoção de 15 t ha

_{de resíduo}

•

Perda de 35 m

_ha

_{de madeira}

•

Remoção de 40 t ha

_{de resíduo}

RESÍDUOS (t ha-1₎

0 10 20 30 40

BIO M A SS A A ÉR EA (t h a -1 ) 0 100 120 140 160 180 M Re M Se R Re

NUTRIENTES NO SOLO E NOS RESÍDUOS(kg ha

Fertilização utilizada

N = 15 kg ha

P

O

= 30 kg ha

K

O = 165 kg ha

N = 130 kg ha

P

O

= 100 kg ha

K

O = 150 kg ha

Calcário = 2 t ha

IDADE (ano)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V O L U M E (m

3 ha -1 ) 0 75 150 225 300 375

450 _{Manutenção dos resíduos}

Manutenção da serapilheira Remoção dos resíduos

7,607 (p<0,001)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 75 150 225 300 375 450 IDADE (ano) 9,799 (p<0,001) V O L U M E ( m

3 ha -1 )

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

75

150

225

300

375

450

IDADE (ano)

V

O

L

U

M

E (

m

3

ha

)

Manutenção dos resíduos Manutenção da serapilheira Remoção dos resíduos

Efeito residual

1995 a 2004

2004 a 2012

-6%

IDADE (ano)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V O L U M E (m

3 ha -1 ) 0 75 150 225 300 375

450 _{Manutenção dos resíduos}

Manutenção da serapilheira Remoção dos resíduos

7,607 (p<0,001)

Tratamento

Biomassa

Custo para reposição dos nutrientes

exportados

t ha

_BRL

_USD

_{Eq m}

MRe

125

1.800,00

800.00

35

MSe

140

2.900,00

1,300.00

55

RRe

164

4.200,00

1,900.00

80

Custo com insumos para a reposição de nutrientes exportados em diferentes cenários

de manejo florestal

(2)_{Dólar a R$ 2,24 - data base 04/04/2014;}

(3)_{valor em m}3_{de madeira equivalente, considerando o preço da madeira de R$ 51,30 m}-3_.

(1)

_{Biomassa = madeira + resíduos exportados}

MRe

–

Manutenção de todos os resíduos (folhas, galhos, cascas e serapilheira);

MSe

–

Manutenção apenas da serapilheira

Custo com fertilizantes para repor os nutrientes contidos na

:

•

madeira

= R$14,30/t

•

folhas

= R$ 135,00/t

•

galhos

= R$ 45,00/t

•

casca

= 55,00/t

Métodos de Preparo de Solo

1. Com subsolagem

Situações

o

Solos adensados ou compactados

o

Declive até 12%

Profundidade

•

30 a 40 cm - Solos friáveis , permeáveis



Solos com textura arenosa ou média



Solos com textura argilosa e mineralogia oxídica ou mista

(oxídica-caulinítica)

•

60 a 120 cm

–

Solos coesos, duros, pouco permeáveis

Métodos de Preparo de Solo

1. Com subsolagem

Vantagens

o

Grande volume de solo desadensado ou descompactado

o

Facilita a abertura de covas de plantio

o

Boas condições edáficas para rápido pegamento e crescimento

inicial das plantas



maior índice de sobrevivência



maior capacidade competitiva com plantas daninhas

PREPARO DE SOLOS FRIÁVEIS

(permeáveis, soltos, macios)

950 900 850 950 850 900

MICROPLANEJAMENTO DO PREPARO DE SOLO EM ÁREAS SOB CULTIVO MÍNIMO NA CENIBRA, MG

Coveamento manual Coveamento mecânico Subsolagem Recuperação ambiental Vegetação Nativa

Fatores Considerados

•

Declividade

•

Rede de drenagem

•

Tipo de solo

Deslocamento de resíduos sobre o

leito de plantio antes da subsolagem

Estrovenga

Limpa Trilho

1 m

Figura 29

A haste do subsolador possui uma sapata que, ao deslocar, promove uma tensão de cisalhamento no solo à sua frente. Esta tensão propaga-se até a superfície do solo num ângulo de 45o_{, gerando uma}

Figura 29

SUBSOLAGEM

AUMENTA

•

Infiltração

(

preferencialmente

próximo a linha de plantio

)

> melhor aproveitamento da

água da chuva

•

Taxa de enraizamento e

volume de solo explorado por

raízes

DIMINUI

•

Evaporação



= 45

H

L

S

_D

;

H

H

L/2

H

45

tg





;

H

2

H

H

2

2

H

L

S







Eucalyptus grandis vs. urophylla

Condições edafoclimáticas

Belo Oriente, MG



Aw (tropical, com inverno seco e estação chuvosa no verão)



temperatura média anual (TMA) = entre 22

_{C e 27}

_C



precipitação média anual (PMA) = entre 701 e 1.500 mm



altitude média de 300 m



Latossolo Vermelho- Amarelo Distrófico típico textura

muito argilosa

(

LVA

)

Guanhães, MG



Cwa (subtropical, com inverno seco e verão chuvoso)



TMA = entre 18

_{C e 22}

_C



PMA = 1.200 mm



altitude média de 850 m

LVA

MN

: mata nativa

PP

: pastagem

EN

: eucalipto em nível

EC

: eucalipto na direção do declive

ECQ

: eucalipto na direção do declive, c/ queima restos culturais

SD

: solo descoberto

LVA

Belo Oriente, MG

_•

Densidade do solo (Ds)

•

volume total de poros (VTP)

•

macropororosidade (MACRO)

•

microporosidade (MICRO)

LVA

Belo Oriente, MG

Perdas de água

(mm / mês)

Efeito

alinhamento do plantio

: EN

–

EC = 78

–

58 = 20 mm de água (total acumulado)

Ef. do

resíduo

: EC

–

ECQ = 58

–

107 = - 49 mm

LVA

LVA

Belo Oriente, MG

EI30 = Potencial erosivo da chuva em MJ mm ha

_h

_ano

Acumulado: 2002 a 2008

FN

: mata nativa

PP

: pastagem

EN

: eucalipto em nível

ED

: eucalipto na direção do declive

EDQ

: eucalipto na direção do declive, c/ queima restos culturais

SD

: solo descoberto

Tolerância de perdas de solo

•

LVA = 7 Mg ha

_ano

Métodos de Preparo de Solo

2. Com abertura de covas

Situações

o

Solos permeáveis

o

Declives entre 13 e 35%

o

Áreas com muitos tocos e resíduos

o

Florestamento pontual/parcial da área

Tamanho da cova

•

Ao menos 30 x 30 x 30 cm

Métodos de abertura das covas

2.1 Manual

2.2 Broca espiral

2.3 Coveadeira mecanizada

Coveadeira mecânica (600 a 1000 covas/hora)

40 cm diâmetro

40 cm profundidade

Rendimento

PREPARO DE SOLOS COESOS

(pouco permeáveis, duros)

Ex.: Tabuleiros costeiros

•

ES e BA

Tabuleiros Costeiros

Tabuleiros

Vales

Argissolo Amarelo distrófico coeso

A moderado

Caulinítico

Formação Barreiras, BA

A

Bt

textura média

textura argilosa

coeso

Estrutura do solo

: coesa

Densidade do solo

:

≥

1,6 g cm

_{(predominante argilosa)}

Seca

: severa (5 a 7 meses por ano)

Raízes concentradas no

Ds = 1,6 g cm

Volume de solo por Árvore

•

1.5 m

_/árv.

•

Espaçamento: 3 x 2m

Alta infiltração

Copas ajudam

conduzir as chuvas

Baixa infiltração

EFEITOS

•

Maior exploração lateral e em profundidade das raízes

Raízes concentradas no

Efeito de preparo de solo pouco profundo Solo coeso

Espaçamento de Plantio e Profundidade de Subsolagem

X

40 cm 40 cm

300 cm

80 cm

80 cm

300 cm

solo mobilizado = 13%

Espaçam. Prof. subs. Volume total de solo VT solo mobilizado

Volume total de solo mobilizado

Água disponível1

cm _______________________m3_ha-1 _____________________ _m3_planta-1 _{L planta}-1

3m x 2m

40

4000

533

0,32

16

80

8000

2133

1,28

64

1 _{Considerando a disponibilidade de 0,050 m}3_{de água por m}3_{de solo;} 2_{Evapotranspiração diária de 5 mm}

3m x 3m

40

4000

533

0,48

24

80

8000

2133

1,92

96

3m x 4m

40

4000

533

0,64

32

LOCAL (cm)

E45 E30 E15 C D15 D30 D45

P R OF UN DI DA DE (c m) 0 10 20 30 40 50

12 meses pós-subsolagem 0 mês pós-subsolagem

24 meses pós-subsolagem

Latossolo Vermelho Distrófico textura média (24% argila)

oxídico

Solo Friável

(LVd-1)

Resistência do solo à penetração

(

isolinhas 2 MPa

)

Sasaki & Gonçalves (2007)

LOCAL (cm)

E45 E30 E15 C D15 D30 D45

P R OF UN DI DA DE (c m) 0 10 20 30 40 50

12 meses pós-subsolagem 0 mês pós-subsolagem

24 meses pós-subsolagem

Latossolo Vermelho Distrófico argiloso (46% argila)

caulinítico

Solo Coeso

(LVd-2)

Resistência do solo à penetração

(

isolinhas 2 MPa

)

Sasaki & Gonçalves (2007)

International Paper 2012

Imersão pré-plantio

•

Solução nutritiva: 1,5 % MAP

•

Cupinicida

IRRIGAÇÃO DO PLANTIO

●

Espécies de rápido crescimento



15 a 20 dias para enraizar no campo