Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho
Campus de Bauru, SP
Centro de Meteorologia de Bauru - IPMet
PROJETO DE PESQUISA
Estimativa do balanço de carbono sobre vegetações nativas e
cana-de-açúcar no sudeste do Brasil
Helber Custódio de Freitas
Pesquisadores Colaboradores:
Osvaldo M. R. Cabral – Embrapa Meio Ambiente Demerval Soares Moreira – DF/FC - Unesp
1 – Introdução
As trocas anuais de carbono entre a biosfera e a atmosfera envolvem aproximadamente 15% do carbono atmosférico global (House et al., 2003). Desta forma, entender e quantificar os padrões de produtividade e funcionalidade das diferentes vegetações que ocupam a superfície da Terra significa aumentar a previsibilidade dos ecossistemas e também dos seus serviços ecossistêmicos que beneficiam a sociedade.
Nas próximas décadas, a agricultura enfrentará a desafiadora tarefa de conciliar o aumento da produção e uso de produtos agrícolas como os biocombustíveis (Sacks, 2010; Qin et al., 2011), devido à crescente demanda populacional, com os cenários de maior variabilidade climática em decorrência das mudanças globais (Marengo et al., 2012; Marin et al., 2013). Dada a relevância econômica e social do setor agrícola no Brasil, cujo desempenho é fortemente influenciado pelo clima, a determinação dos potenciais impactos das mudanças climáticas na agricultura e a proposição de medidas de adaptação a essas mudanças são estratégicas para o desenvolvimento econômico e social do país.
Neste contexto, esta proposta tem como objetivos: (i) analisar padrões de trocas de vapor de água e dióxido de carbono (CO2) entre a superfície e atmosfera (sazonalidade e variáveis de controle) baseando-se em medições contínuas dos fluxos destes gases entre a superfície vegetada e a atmosfera. Estas medidas vem sendo conduzidas em plantação comercial de cana-de-açúcar, em área de colheita sem queima (Pirassununga, SP) desde outubro de 2015, sobre área de cerrado sensu strictu (Santa Rita do Passa Quatro, SP) e mata atlântica (São Luiz do Paraitinga, SP) (a pelo menos 8 anos nos dois últimos biomas); (2) quantificar os balanços de água, energia e carbonoverificando se, ao longo do tempo, o agrossistema e os biomas de cerrado e mata atlântica se comportam como uma fonte ou sumidor de CO2 com relação à atmosfera. As informações dos fluxos entre a superfície vegetada e a atmosfera são necessárias para a quantificação e compreensão da dinâmica da vegetação, visando a verificação do potencial mitigador deste importante agrossistema brasileiro e dos biomas naturais, considerando os possíveis cenários futuros decorrentes das mudanças climáticas, bem como no entendimento da contribuição das distintas formas de uso do solo ao serem comparadas as medidas realizadas sobre a cana-de-açúcar com aquelas obtidas sobre o cerrado e mata atlântica. Estes dados também serão utilizados para calibração
do modelo JULES, que é capaz de representar trocas entre a superfície e a atmosfera decorrentes dos processos de interação entre eles.
Os fluxos são obtidos pelo método da covariância de vórtices (eddy covariance) com alta resolução temporal (30 minutos) e integração espacial da ordem de hectares em torno do ponto de observação (Cabral et al., 2013). Para a obtenção destes fluxos, são necessárias medidas das densidades do CO2 e vapor de água, bem como do vento vertical, a uma taxa de (10 Hz). Estas medidas são obtidas por um sensor, de caminho aberto, de absorção no infravermelho e por um anemômetro sônico, ambos de resposta rápida
2 – Resultados esperados
Mesmo tendo como foco principal a quantificação do balanço de carbono sobre áreas vegetadas, esta proposta tem o potencial de promover integrações entre pesquisadores que poderão se beneficiar dos dados, bem como de expandir a utilização do conteúdo gerado para a comunidade, seja ela acadêmica ou não. Abaixo, seguem descritas as expectativas em primeiro plano:
1. Quantificação dos fluxos de carbono sobre cana-de-açúcar e cerrado e consequentes contribuições (fonte/sequestro) para os GEE;
2. Fornecimento de dados observacionais para calibração de modelos biofísicos do sistema solo-planta-atmosfera;
3. Dar subsídio aos tomadores de decisão em políticas públicas para ações de adaptação em busca de soluções redutoras de impactos ambientais baseadas em conhecimento científico;
4. Criação de um grupo de pesquisa observacional em interação biosfera-atmosfera com foco nas interações entre solo-planta-atmosfera no Departamento de Física da Faculdade de Ciências da UNESP;
5. Reforçar integração entre linhas de pesquisa observacionais e de modelagem no Departamento de Física da Faculdade de Ciências da UNESP;
6. Possibilidade de integração de medidas ambientais in situ com medidas de precipitação de radar meteorológico;
3 – Material e métodos
3.1–Sítio experimental de cana-de-açúcar representativo
A área experimental encontra-se na Fazenda de Aeronáutica (FAYS), localizada no município de Pirassununga, no estado de São Paulo (lat. 21º57´e long. 47º20´; altitude 657 m), contendo 2.700 ha com cana-de-açúcar e 1.500 ha de Preservação Ambiental. A área é manejada por usina privada por meio de contrato (Concorrência Pública). O plantio dos talhões da área selecionada (figura abaixo) ocorreu em dezembro de 2011 e com a mesma variedade (307-CTC7). Em 2015, a área passou por reforma em função da necessidade de recuperação da produtividade.
3.2–Sítio experimental de cerrado
A área de estudo, observada desde 2000, localiza-se na gleba Pé de Gigante: uma área de 1213 ha de vegetação de cerrado pertencente ao Parque Estadual de Vassununga (Instituto Florestal), na cidade de Santa Rita do Passa Quatro, SP, Brasil (Batalha et al., 2001 e da Rocha et al., 2002). A reserva contém vegetação natural, mas é cercada por plantações de eucalipto e cana-de-açúcar (Cabral et al., 2010).
3.3–Sítio experimental de mata atlântica
O sítio experimental, predominantemente cobertos por floresta ombrófila densa montana (Veloso; Rangel Filho; Lima, 1991), está estabelecido na microbacia do Ribeirão Casa de Pedra, com área aproximada de 1,2 km2, altitude de 900 a 1000 m, definida entre 23°17' a 23° 24' S, e 45°03' a 45°11' W, no Núcleo Santa Virgínia (NSV)/Parque Estadual da Serra do Mar (PESM)/Instituto Florestal (IF) de São Paulo. O PESM foi legalizado em 1977 e tem núcleos administrativos com 315 mil ha, cobrindo de SP até o sul do RJ (Itariri), sendo a maior porção contínua preservada de Mata Atlântica do Brasil. O NSV cobre as cidades de São Luiz do Paraitinga (70%), Cunha (20%) e Ubatuba (10%) e possui aproximadamente 5000 ha de extensão.
As investigações na mata atlântica, realizadas desde 2007, vem gerando informações que permitiram sua inclusão em dois Projetos Temáticos FAPESP em andamento (12/51872-5 e 1(12/51872-5/(12/51872-50682-6), nos quais participa o proponente deste projeto.
9 - REFERÊNCIAS
Cabral, O.M.R., Rocha, H.R., Gash, J.H.C., Ligo, M.A.V., Freitas, H.C., Tatsch, J.D., 2010. The energy and water balance of a Eucalyptus plantation in southeast Brazil. Journal of
Hydrology, 388, 208-216.
Cabral, O.M.R., Rocha, H.R., Gash, J.H.C., Ligo, M.A.V., Ramos, N.P., Packer, A.P.C., Batista, E.R., 2013. Fluxes of CO2 above a sugar-cane plantation in Brazil.Agric. For.Meteorol.,
182-183, 54-66.
Huose, J. I. et al. Reconciling Apparent Inconistencies in Estimates of Terrestrial CO2 Sources and Sinks. Tellus, Campo Grande, v. 55B, p. 345-363, 2003.
Marengo, J.A., Chou, S.C., Kay, G., Alves, L.M., Pesquero, J.F., Soares, W.R., Santos, D.C., Lyra, A.A., Sueiro, G., Betts, R., Chagas, D.J., Gomes, J.L., Bustamante, J.F., Tavares, P., 2012. Development of regional future climate change scenarios in South America using the Eta CPTEC/HadCM3 climate change projections: climatology and regional analyses for the Amazon, São Francisco and the Paraná River basins. Clim Dyn, 38, 1829–1848. Marin, F.R., Jones, J.W., Singels, A., Royce, F., Assad, E.D., Pellegrino, G.Q., Justino, F., 2013
Climate change impacts on sugarcane attainable yield in southern Brazil.Climatic Change, 117, 227–239.
Qin, Z., Zhuang, Q., Chen M., 2011. Impacts of land use change due to biofuel crops on carbon balance, bioenergy production, and agricultural yield, in the conterminous United States. Sacks, W. J., 2010.Improving the representation of agricultural management in land surface models.
PhD Thesis, University of Wisconsin-Madison, 219 pp.
Veloso, H.P.; Rangel Filho, A.L.R.; Lima, J.C.A. Classificação da Vegetação Brasileira, Adaptada a um Sistema Universal. [S.l.]: IBGE, Departamento de Recursos Naturais e Estudos