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Influence of wide spaced Quercus rotundifolia Lam. trees on soil
characteristics
J. Nunes1, C. Sá1, T. Soares-David2, M. Madeira3 & L. Gazarini1
1
Dep. Biologia, Universidade de Évora, 7002-554 Évora; e-mail: jdnunes@uevora.pt
2
Estação Florestal Nacional, Tapada das Necessidades, Rua do Borja, 1399-051 Lisboa
3
Departamento de Ciências do Ambiente, Instituto Superior de Agronomia, Tapada da Ajuda, 1349-017 Lisboa
RESUMO
Estudam-se características físicas e químicas do solo sob a influência da copa de
Quercus rotundifolia e fora dela, em sistemas em que as árvores apresentam grande
espaçamento entre si. Além disso, também se avaliam as quantidades das camadas orgânicas e da folhada, bem como a quantidade de nutrientes transferidos para o solo por esta última e pelos gotejo e escorrimento pelo tronco. As amostragens foram efectuadas a várias distâncias do tronco das árvores, segundo a direcção dos pontos cardeais.
A produção anual média de folhada foi de 408,87 g m-2. A devolução de N, P, K, Mg e Ca ao solo através da queda de folhas atingiu respectivamente, 1,81, 0,82, 0,11 e 2,31 g m-2, nos locais mais próximos do tronco. A massa das camadas orgânicas atingiu em média, 3,2 t ha-1 à distância ao tronco correspondente a 33% do raio da copa, e 1.6 t ha-1 no limite da projecção vertical da copa. As quantidades de N e Mg carreadas pelo gotejo foram bastante menores do que as devidas às folhas; pelo contrário, as quantidades de Ca e de K foram, respectivamente, da mesma ordem de grandeza e superior. A quantidade de nutrientes carreada pelo escorrimento do tronco foi muito mais baixa, considerando a área da copa, mas distribuída numa área restrita.
Os teores do solo em C orgânico e N foram significativamente mais elevados nas áreas sob as copas das árvores do que naquelas fora da influência destas. Tendência semelhante foi apresentada pelo teor de bases de troca (Ca, Mg e K) e de K e P
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extractáveis. Estes teores, bem como os de C orgânico e N, decresceram da proximidade do tronco para o limite da projecção vertical da copa. O Mg de troca e o valor de pH não apresentaram qualquer diferenciação devido à presença das árvores. O padrão de variação encontrado para as características químicas do solo devido às árvores, para além do possível efeito do sistema radical destas, pode ser explicado pela presença da folhada, bem como pela redistribuição de nutrientes provocada pelo gotejo e pelo escorrimento ao longo do tronco.
ABSTRACT
Soil physical and chemical characteristics, underneath and outside Quercus
rotundifolia canopies, were studied in areas where trees commonly are wide spaced.
The amounts of the forest floor litter layer and the litter fall were also evaluated. Nutrients transferred to soil, through leaf litter fall, bulk rainfall, throughfall and stemflow were quantified.
Mean annual litterfall production was 408.87 g m-2. The N, P, K, Ca and Mg returned to the soil through leaf litterfall amounted near the trunk to 1.81, 0.82, 0.11, 0.24 and 1.77 g m-2, respectively. The forest floor litter layer mass decreased, from 3.2 t ha-1, close to the trunk, to 1.6 t ha-1, at the canopy projection limit. The amounts of N and Mg carried by throughfall were much lower than those returned through leaf litterfall; conversely, the highest amount of K was returned through leaf litterfall and there was no difference for Ca. The quantity of nutrients carried by the stemflow was much lower, however it influences strongly a limited area around the trunk.
Soil C and N concentrations were higher beneath the tree canopies than in the areas outside their influence. Similar tendency was observed for the exchangeable base cations (Ca, Mg and K) and for extractable K and P. These values decreased from the areas close to the trunk to those located at the canopy projection limit. Both pH values and exchangeable Mg values were not influenced by the tree canopies. The soil chemical characteristics variation due to the tree canopies influence may be due to the effect of roots, and to the high amounts of litterfall and to its decomposition. The role of throughfall and stemflow on the redistribution of nutrients seems to be also important in the areas close to the trunk.
INTRODUÇÃO
Na região Sul de Portugal, especialmente no seu interior, a espécie Quercus
rotundifolia Lam. é das mais comuns na paisagem florestal, formando povoamentos do
tipo montado. Estes constituem sistemas em que, de modo análogo às formações de tipo savana, as árvores apresentam grande espaçamento entre si, interagindo localizadamente com o solo e a vegetação sob-coberto, diferenciando assim as características do solo da área sob a acção da sua copa das daquela em que essa acção não se verifica. Tal diferenciação dever-se-á à acumulação de folhada, bem como ao retorno de nutrientes devido à sua decomposição e à precipitação que atravessa a copa e que escorre pelo tronco das árvores.
Estudos realizados noutros países em sistemas semelhantes (com a mesma e outras espécies) indicam que as árvores muito espaçadas podem funcionar como “armadilhas” da precipitação e dos nutrientes por ela veiculados, na dependência da acção do vento, melhorando, assim, tanto o regime hídrico (Dancette & Poulin, 1969; Joffre & Rambal, 1988) como a disponibilidade de nutrientes do solo (Attiwill & Leeper, 1987; Gauquelin et al., 1992). Com efeito, Gersper & Holowaychuk (1970) encontraram uma estreita correlação entre as características do solo sob árvores e as do respectivo stemflow, enquanto Ryan & Mcgarity (1983) verificaram uma acentuada variação das características físico-químicas do solo com a distância ao tronco da árvore.
A melhoria do regime e da disponibilidade hídrica do solo é atribuída tanto à intercepção da chuva pela copa como à maior acumulação de matéria orgânica no solo sob aquela, devido à queda de folhada e à senescência das raízes finas das árvores (Joffre & Rambal, 1988 ). Tais aspectos sugerem que as árvores isoladas de Q. suber e de Q. rotundifolia terão um papel fundamental no regime hídrico e nas características do solo sob a respectiva copa, o que poderá assumir enorme relevância para a sobrevivência destes ecossistemas, sobretudo para suportar condições de eventos extremos.
Com efeito, estudos realizados em algumas das nossas zonas de montado têm demonstrado que os solos sob a copa de Q. rotundifolia podem apresentar maior disponibilidade de nutrientes em relação às áreas limítrofes (Baltasar et al., 1983).
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Embora estes dados obtidos em Portugal corroborem os da literatura estrangeira, eles são escassos e pontuais, sendo necessário mais informação para melhor conhecer o funcionamento do sistema solo-árvore isolada, nas nossa condições ambientais.
Neste contexto, foram iniciados estudos com vista á caracterização e modelização de processos fundamentais da interacção solo-árvore isolada em povoamentos de Q
rotundifolia, destacadamente no tocante ao efeito de árvores isoladas na distribuição de
precipitação e nutrientes, na variação espacial de características físico-químicas do solo e na produtividade da respectiva vegetação herbácea. No presente trabalho, relativamente à distribuição de nutrientes e à variação espacial de característics físico-químicas do solo, apresentam-se resultados obtidos durante os três primeiros anos de estudo, resultados que, em parte, já foram objecto de publicações anteriores (Sá et al., 1997; Nunes, 1998).
MATERIAL E MÉTODOS
Área experimental
Os trabalhos experimentais decorreram no Centro de Estudos e Experimentação da Mitra (C. E. E. M.), da Universidade de Évora, conhecido vulgarmente por Herdade da Mitra. O Centro dista cerca de 12 km da cidade de Évora e está enquadrado pelos paralelos de 38 31’ e de 38 32’ de latitude norte e pelos meridianos de 8 00’ e de 8 01’ de longitude oeste de Greenwich.
A área de estudo localiza-se numa região caracterizada por uma temperatura média anual do ar de 15,6 C e uma quantidade de precipitação média anual de 655,6 mm (Reis & Gonçalves, 1985). Corresponde-lhe um clima sub-húmido chuvoso, mesotérmico, com grande deficiência de água no Verão e pequena concentração estival da eficiência térmica (C2 B2 s2 a’), segundo a classificação climática de Thornthwaite,
e um clima mesotérmico húmido com o Verão seco e muito quente (Csa), segundo a de Köppen (Reis & Gonçalves, 1985).
A área de estudo apresenta um relevo ondulado com declives entre 5% e 16%. A sua litologia corresponde a rochas gnaissóides. Nela são predominantes os Solos
Litólicos Não Húmicos Pouco Insaturados Normais de Gnaisses (Aguiar & Grilo, 1975).
A vegetação consiste num montado aberto de Q. suber L. e Q. rotundifolia Lam., com um estrato arbustivo dominado pela Cistus salvifolius L., acompanhada principalmente por Cistus ladanifer L., Cistus crispus L., Quercus coccifera L., Myrtus
communis L. e Arbutus unedo L..
Trabalhou-se com um número variável de árvores, consoante os parâmetros a medir (como se indicará a seguir, nas amostragens), localizando-se essas árvores, numa área vedada ao pastoreio e numa outra não vedada.
Amostragens
A precipitação bruta foi colhida por intermédio de udómetros colocados numa torre de 12 m de altura, acima da copa das árvores. Para a colheita da precipitação correspondente ao gotejo instalaram-se numa árvore, nas direcções dos pontos cardeais, udómetros ao nível da superfície do solo a 1,5, 5,2 e 6,9 m (limite da projecção da copa) de distância ao tronco; foram ainda instalados udómetros, para cada uma das direcções, fora da projecção da copa. O escorrimento pelo tronco foi colhido por uma caleira helicoidal colocada à volta do tronco de uma árvore. A precipitação bruta, o gotejo e o escorrimento ao longo do tronco foram objecto de quantificação contínua, colhendo-se semanalmente amostras para análise.
A folhada foi recolhida quinzenalmente por intermédio de "litter-traps" instalados a 2 e a 4 m do tronco de cinco árvores seleccionadas aleatoriamente, segundo a direcção dos quatro pontos cardeais. Aquelas distâncias correspondiam, respectivamente, a 33 e a 66% da distância entre o tronco e o limite da projecção vertical da copa.
As camadas orgânicas, quase exclusivamente restringidas à camada L, foram amostradas no período do Outono-Inverno, com recurso a uma quadrícula metálica (0,25 x 0,25 m) a distâncias do tronco correspondentes a 33, 66, 100 e 133% do raio da copa, de cinco árvores da área vedada ao pastoreio e de cinco árvores da área não vedada.
Amostras não disturbadas, para determinação da massa volúmica aparente, foram colhidas a 0-5, 5-10 e 10-20 cm de profundidade, segundo a direcção dos quatro pontos
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cardeais, nos locais em que se amostraram as camadas orgânicas. As amostras de solo, para caracterização química, foram colhidas por sondagem a 0-5 cm de profundidade, segundo a direcção dos quatro pontos cardeais, sob a projecção da copa de quatro árvores isoladas (a 0,10, 0,25, 0,50, 075 e a 1,0 m de distância do tronco), no limite da projecção vertical da copa, e fora da acção desta.
Metodologia laboratorial
A massa da folhada1 e das suas componentes (folhas, ramos, flores e frutos), bem como das camadas orgânicas, foi quantificada a partir da determinação do teor de humidade de sub-amostras, em relação ao peso seco a 80 C. Os materiais orgânicos foram moídos num moinho centrífugo, utilizando um crivo de malha de 0,5 mm.
A massa volúmica aparente foi determinada após secagem das respectivas amostras a 105 ºC.
Os materiais terrosos para caracterização química do solo, depois de secos ao ar, foram crivados através de um crivo de 2 mm.
As soluções foram filtradas (sob vácuo) através de uma membrana de nitrato de celulose com uma porosidade de 0,45 m de diâmetro. As amostras foram congeladas ou colocadas no frigorífico, consoante o tempo de espera para o processamento analítico.
O N (Kjeldahl) dos materiais orgânicos foi determinado por intermédio de um sistema de destilação Kjeltec Auto 1030 Analyzer. A solubilização dos elementos minerais (K, Mg, Ca e P) foi efectuada num disgestor CEM Microave Digestion System Model MDS-2000. Para o efeito colocou-se 0,5 g de material em tubos LDV (Line Digestion Venel), em contacto com 10 ml de HNO3 concentrado a 65%. A solução resultante foi evaporada em copos de "Fourmeau", solubilizando-se o resíduo pela adição de 10 ml de HCl 3 M.
O pH dos materiais terrosos foi determinado numa suspensão de solo em água e KCl 1 M (suspensão 1:2,5) por intermédio do método electrométrico. O C orgânico foi determinado por via seca. O N foi determinado pelo método atrás mencionado. As
bases de troca (Ca, Mg, K, Na) foram extraídas por uma solução de acetato de amónio ajustada a pH 7. O P e o K extractáveis foram obtidos pelo método de Egnér- Riehm.
A concentração de Ca, Mg, K e Na nos extractos de materiais terrosos ou orgânicos, bem como nas soluções, foi determinada por espectrofotometria de absorção atómica; a de P foi determinada colorimetricamente (Murphy & Riley, 1962). O N (sob a forma de NH4+) foi determinado através do método do fenol-nitroprussiato (Dorich & Nelson, 1983). Os elementos Cl, N (sob a forma de NO3-) e S (sob a forma de SO42-) foram determinados por cromatografia iónica.
Cálculos e métodos estatísticos
Na comparação entre a concentração de nutrientes na precipitação bruta, no gotejo e no escorrimento ao longo do tronco, durante o período de estudo, considerou-se no caso do gotejo, em cada data de amostragem, a média de todos os pontos de amostragem sob a copa da árvore. Na avaliação da variabilidade da concentração de nutrientes no gotejo com a distância ao tronco, considerou-se para cada data de amostragem a média dos pontos de amostragem da árvore para cada uma das distâncias. Para verificação da natureza das diferenças entre os valores médios da concentração de nutrientes na precipitação bruta, no gotejo e no escorrimento ao longo do tronco, entre os valores da concentração no gotejo com a distância ao tronco da árvore, bem como entre as características do solo sob a copa das árvores e fora dela, efectuaram-se análises de variância (ANOVA) de classificação simples, tendo-se previamente testado a homogeneidade de variâncias das amostras, e procedido à transformação dos dados sempre que necessário e possível através da transformação de
Box-Cox. A comparação múltipla de médias foi realizada pelo teste de Student-Newman-Keuls (Sokal & Rohlf, 1995).
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RESULTADOS
Características físico-químicas do solo
No presente estudo constatou-se uma forte tendência para as características físico-químicas da camada superficial do solo (0-5 cm) se diferenciarem significativamente em função da distância ao tronco da árvore (quadro 1), bem como com a presença ou ausência da respectiva copa.
A massa volúmica aparente do solo, na camada 0-5 cm, variou, nas áreas não vedadas ao pastoreio, de 1,16 g cm-3, na proximidade do tronco, para 1,50 g cm-3 nas áreas fora da acção da copa; e nas áreas vedadas ao pastoreio, de 1,12 g cm-3 para 1,39 g cm-3. A maior diferenciação verificou-se de uma forma significativa, entre os valores determinados a uma distância do tronco correspondente a 33 e 66 % do raio da copa e os situados fora desta (figura 1). Para a camada 5-10 cm a variação situou-se entre 1,44 e 1,54 g cm-3, nas áreas não vedadas, e entre 1,51 e 1,59 g cm-3, nas áreas vedadas, embora para esta camada, a maior diferenciação se tenha verificado de uma forma significativa, entre os valores determinados a uma distância do tronco correspondente a 33 % do raio da copa e os situados fora desta. Na camada 10-20 cm a variação verificada não apresentou um carácter significativo.
Os teores de C e de N totais foram mais elevados nas áreas sob a copa das árvores do que nas áreas exteriores a ela. Além disso, esses teores decresceram de áreas mais internas da copa (0,75 - 1,0 m) para aquelas correspondentes ao limite da projecção vertical da copa das árvores.
Os teores de Ca e de K de troca decresceram das áreas mais próximas do tronco (a 0,10 m) para aquelas correspondentes ao limite da projecção vertical da copa, não tendo, porém, os teores correspondentes a duas distâncias consecutivas sido significativamente diferentes. Os teores daquelas bases de troca foram menores nas áreas fora da influência da copa do que naquelas sob a sua projecção vertical, mas apenas os respeitantes ao K se expressaram por uma diferenciação significativa. Padrão semelhante foi verificado para o teor de K extractável, cuja diferenciação foi ainda mais acentuada, dado o teor determinado para as áreas correspondentes ao limite da
projecção das copas ter sido significativamente menor do que o determinado naquelas mais próximas do tronco (<0,75 m).
Quadro 1 - Valores médios do pH e da concentração das bases de troca, do teor de K e P extractáveis e de C e N orgânicos totais determinados a partir de amostras (n=4) colhidas nos 5 cm superficiais do solo, a várias distâncias do tronco, no limite da projecção copa (LPC) e fora do limite da projecção da copa (FPC). Letras diferentes na mesma coluna correspondem a diferenças significativas (p< 0,05) pelo teste de Student-Newman-Keuls.
Dist. ao tronco
Bases de troca Extractáveis
C N pH Ca Mg Na K K P H2O KCl ………. cmolc kg -1 ………. …… g kg-1 …… …… g kg-1 …… 0,10 m 6,73 5,59 5,71 1,24 0,21 ab 1,18 a 436,7 a 9,75 16,48 1,39 0,25 m 6,00 4,88 4,76 1,27 0,19 a 0,54 ab 217,5 b 7,03 17,15 1,35 0,50 m 5,90 4,75 3,25 1,14 0,23 ab 0,39 b 212,7 b 6,60 16,53 1,19 0,75 m 5,94 4,76 4,07 1,06 0,23 b 0,30 bc 226,2 b 5,10 20,13 1,40 1,0 m 5,76 4,63 4,37 1,35 0,17 c 0,37 b 124,1 c 7,88 20,10 1,56 LPC 6,08 4,82 3,65 1,28 0,17 c 0,26 bc 102,0 cd 4,76 12,45 1,07 FPC 6,07 4,58 2,97 1,20 0,17 c 0,18 c 63,5 d 3,14 8,80 0,80
O teor de P extractável, tal como o verificado para o Ca e o K de troca, atingiu o valor mais elevado a 0,10 m de distância ao tronco, o qual decresceu para o limite da projecção vertical da copa, e deste para as áreas fora da influência directa desta. Porém, os valores encontrados não foram significativamente diferentes, não expressando assim, de forma inequívoca, um padrão de variação definido com a distância ao tronco da árvore.
Os teores de Mg de troca, ao contrário do referido anteriormente, apresentaram uma clara homogeneidade entre as diversas áreas sob o coberto, bem como entre estas e aquelas fora da projecção vertical daquele. Os teores de Na, porém, embora apresentando pequena variação, foram significativamente mais elevados nas áreas mais próximas do tronco das árvores ( 0,75 m) do que nas restantes, tanto sob como fora da acção da copa daquelas.
332 REVISTA DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 (b) M V A (g c m -3 ) a ab b b b 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 (a) M V A ( g c m -3 ) a b bc cd d 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 33% 66% 100% 133% 200% (c) M V A (g c m -3 ) a a a a a 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 (a) ab c c a bc 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 (b) a ab ab b b 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 33% 66% 100% 133% 200% (c) a a a a a
Figura 1 – Valor médio da massa volúmica aparente (MVA)do solo, recolhido a 0-5 (a), a 5-10 (b) e a 10-20 cm (c) de profundidade, e a 33%, 66%, 100% , 133% e 200% do raio da copa, em áreas não vedadas (ANV) e vedadas (AV) ao pastoreio, de cinco árvores isoladas. Letras diferentes na mesma série correspondem a diferenças significativas (p< 0,05) pelo teste de Student-Newman-Keuls.
Os valores de pH (em H2O e KCl) atingiram o valor máximo nas imediações do
tronco (a 0,10 m), manifestando, a partir daí, uma clara homogeneidade com a distância ao tronco, não obstante a variabilidade da concentração de bases de troca.
ANV AV
Quantidade de folhada e devolução de nutrientes
A quantidade de folhada recolhida apresentou um padrão muito diferenciado de ano para ano (quadro 2). Além disso esse padrão foi bastante variável ao longo do ano, tendendo o respectivo máximo a ocorrer entre o fim do Inverno e meados do Verão (Nunes et al., 1999)
Quadro 2 – Quantidades anuais de folhas, frutos, ramos e amentilhos de Q. rotundifolia, determinadas durante o período compreendido entre Janeiro de 1995 e Dezembro de 1997.
Ano Folhas Frutos Ramos Amentilhos Total
... g m-2 ...
1995 236,1 ± 24,3 70,9 ± 38,1 80,3 ± 13,2 57,6 ± 6,8 444,9
1996 124,0 ± 22,5 141,5 ± 62,6 76,1 ± 11,3 12,3 ± 4,5 353,9
1997 203,2 ± 29,0 76,9 ± 24,9 89,8 ± 12,1 57,9 ± 10,3 427,8
A massa de folhada atingiu 444,9 g m-2 em 1995, 353,9,9 g m-2 em 1996 e 427,8 g m-2 em 1997. A massa correspondente apenas às folhas atingiu, respectivamente, 236,1, 124,0 e 203,2 g m-2. Os frutos atingiram 70,9, 141,5 e 76,9 g m-2, enquanto os ramos apenas atingiram 80,3, 76,1 e 89,8 g m-2. A massa de folhas recolhida a 2 metros de distância do tronco foi mais elevada do que a recolhida a 4 metros de distância (Nunes et al., 1999). A massa de folhas representou 53,1, 35,0 e 47,5 % do total, respectivamente em 1995, 1996 e 1997.
O retorno de N, K, P, Ca e Mg ao solo decorrente da queda de folhas atingiu quantidades bastante significativas, cabendo ao Ca a mais elevada (quadro 3), a qual foi da ordem de grandeza da determinada, na vizinha Espanha, para a mesma espécie (Escudero et al., 1985; Bellot et al., 1992). Por força do padrão de distribuição com a distância ao tronco referido para a folhada, o retorno de nutrientes ao solo atingiu maior importância nas áreas mais próximas daquele.
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Quadro 3 - Retorno anual de nutrientes por intermédio das folhas de Q. rotundifolia, determinado durante o período compreendido entre Março de 1994 e Fevereiro de 1996 . Distância ao tronco (m) N K P Ca Mg ... g m-2 ... 2 1,81 0,82 0,11 2,31 0,24 4 1,39 0,63 0,08 1,77 0,18
Camadas orgânicas e quantidade de nutrientes retidos
A massa das camadas orgânicas decresceu significativamente de 3,9 t/ha, na proximidade do tronco, para 1,8 t/ha no limite da projecção vertical da copa das árvores amostradas em área vedada ao pastoreio. Nas áreas não vedadas ao pastoreio, o decréscimo foi igualmente significativo, embora com os valores a situarem-se entre 2,4 e 1,3 t/ha (figura 2).
Os valores obtidos sob as árvores da área vedada ao pastoreio, constituindo estas um povoamento com baixa densidade, não se afastam muito dos obtidos para o horizonte L, por Serrasoles & Vallejo (1999) em povoamentos com uma densidade muito mais elevada.
A quantidade de N retida nas camadas orgânicas variou, nas áreas vedadas, de 35,81 kg/ha, junto ao tronco, a 5,56 kg/ha, nas áreas fora da projecção vertical da copa (quadro 4). Nas áreas não vedadas essa quantidade variou entre 20,08 e 5,24 kg/ha. Padrão semelhante foi apresentado pelos outros nutrientes quantificados. Sublinha-se ainda, a elevada quantidade de Ca retida nas camadas orgânicas, o que se justifica pelo facto de ser o elemento que é devolvido ao solo em maior quantidade, por intermédio da folhada.
ANV 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 33% 66% 100% 133% M C O ( t h a -1) a a b c AV 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 33% 66% 100% 133% a a b c
Figura 2 - Valor médio da massa da camada orgânica (MCO), recolhida a 33%, 66%, 100% e 133% do raio da copa, em áreas não vedadas (ANV) e vedadas (AV) ao pastoreio, de cinco árvores isoladas. Letras diferentes na mesma série correspondem a diferenças significativas (p< 0,05) pelo teste de Student-Newman-Keuls.
Quadro 4 – Quantidades de N, P, K, Ca, Mg e Mn, retidas na camada orgânica do solo, recolhida a 33%, 66%, 100% e 133% do raio da copa, em áreas não vedadas e vedadas ao pastoreio. Os valores são média (desvio padrão); n=4.
Distância N P K Ca Mg Mn
... kg ha-1 ...
Áreas não vedadas
33% 20,08 (4,0) 1,01 (0,1) 3,58 (0,7) 32,34 (6,2) 3,76 (0,7) 0,68 (0,2) 66% 18,42 (2,01) 0,95 (0,1) 4,11 (1,2) 31,98 (3,6) 3,34 (0,4) 0,56 (0,1) 100% 10,22 (2,7) 0,57 (0,1) 2,05 (0,6) 14,16 (4,4) 2,29 (0,4) 0,43 (0,1) 133% 5,24 (4,9) 0,26 (0,2) 1,69 (2,3) 6,99 (5,9) 0,92 (0,9) 0,17 (0,2) Áreas vedadas 33% 35,81(13,4) 2,19 (0,8) 5,66 (3,7) 49,65 (16,2) 6,43 (2,5) 2,02 (0,8) 66% 27,46 (10,8) 1,51 (0,5) 5,41 (1,7) 37,28 (18,2) 4,71 (1,5) 1,44 (0,7) 100% 14,11 (1,6) 0,81 (0,1) 2,91 (0,3) 17,76 (3,5) 2,83 (0,6) 0,78 (0,2) 133% 5,56 (1,1) 0,33 (0,1) 1,14 (0,5) 7,01 (2,1) 1,21 (0,5) 0,28 (0,1)
336 REVISTA DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS
Quantidades de nutrientes transportados pelas soluções e variação do pH e da concentração de nutrientes nestas com a distância ao tronco
O gotejo traduz-se pela condução de nutrientes ao solo, numa quantidade muito mais elevada do que a devida à precipitação bruta (quadro 5). A diferença foi sobretudo marcada para o K, cuja quantidade devida ao primeiro foi 18 vezes maior do que a devida à segunda.
Quadro 5- Quantidades de nutrientes transportados pela precipitação bruta (Pb), pelo gotejo (Gt) e pelo escorrimento ao longo do tronco (Elt), de Novembro de 1996 a Agosto de 1997. H Ca Mg Na K N-NH4 P Cl N-NO3 S ...……...g m-2..……... Pb < 0,01 0,45 0,13 0,88 0,2 0,11 0,06 1,43 0,07 0,31 Gt < 0,01 1,93 0,58 2,03 3,64 0,31 0,13 4,32 0,28 0,97 Elt < 0,01 0,12 0,02 0,02 0,11 < 0,01 < 0,01 0,04 < 0,01 < 0,01
Os valores de pH atingiram o nível mais elevado junto à base do tronco (7,01)e foram muito semelhantes nos restantes pontos sob coberto (6,19 – 6,35), sendo nestes da ordem de grandeza dos determinados na precipitação recolhida fora da projecção vertical da copa (quadro 6).
A concentração de Ca decresceu significativamente da base do tronco até ao limite da projecção da copa, bem como das áreas mais próximas do tronco para as correspondentes ao limite da projecção vertical da copa; além disso, a concentração sob a copa das árvores foi significativamente superior à determinada nas áreas fora da respectiva projecção. As concentrações de Mg, K e Na apresentaram padrão semelhante, embora com uma diferenciação menos acentuada com a distância ao tronco. A concentração de K na precipitação fora da projecção da copa, mas ao nível do solo, foi superior àquela determinada acima da copa da árvore, sugerindo o prolongamento do efeito da copa para além da respectiva projecção vertical.
Quadro 6. - Valores médios de pH e das concentrações de Ca2+, Mg2+, Na+, K+, azoto mineral (NH4+ e NO3-), PO43-, Cl- e SO42- nas soluções recolhidas na base do tronco (0 m), sob a copa da árvore (1,5 e 5,0 m), no limite da projecção da copa da árvore (7,0 m), fora do limite da projecção da copa da árvore (9,0 e 14,0 m) e acima da copa da árvore (Pb), durante o período de Novembro de 1996 a Agosto de 1997. Letras diferentes na mesma coluna correspondem a diferenças significativas (p< 0,05) pelo teste de Student-Newman-Keuls.
Distânci a ao tronco pH Ca2+ Mg2+ Na+ K+ NH4 + PO4 3-Cl- NO3 -SO4 2-...µmolc l -1 ... 0 m 7,01 1851,5 a 543,3 a 414,7 a 948,5 a 105,5 72,0 670,7 a 254,4 469,6 a 1,5 m 6,35 344,1 b 148,7 b 207,2 b 351,6 b 131,6 89,1 312,3 a 160,5 285,2 a 5,0 m 6,22 225,7 bc 153,8 b 229,8 b 314,8 b 214,3 91,6 341,7 a 102,8 187,7 a 7,0 m 6,19 161,1 cd 105,6 b 185,8 b 201,0 b 127,7 53,6 299,5 a 64,1 222,4 a 9,0 m 6,15 68,3 d 34,8 c 87,7 c 57,5 c 124,9 52,3 - - - 14,0 m 6,19 63,8 d 37,0 c 90,7 c 51,4 c 155,8 55,6 - - - Pb 6,13 65,8 d 30,3 c 78,8 c 15,8 c 55,7 18,5 78,1 b 25,1 57,5 b
As concentrações de NH4+, PO43-, Cl- e SO42- no gotejo não apresentaram
qualquer padrão de variação definido com a distância ao tronco. Apenas foi constatada uma forte diferenciação entre aquelas e a determinada na base do tronco, o que expressa a importância do escorrimento ao longo deste na variação espacial da concentração das soluções que atingem o solo. As concentrações de NH4+ e de PO43- determinadas ao
nível da superfície do solo e fora da projecção vertical da copa da árvore, como verificado para o K, foram bastante superiores às determinadas na precipitação recolhida acima da copa daquela. A concentração de NO3- no gotejo da copa, além de ser bastante inferior à determinada na base do tronco, ao contrário do verificado para as outras espécies aniónicas, decresceu com o aumento da distância ao tronco. Todavia, os valores daquela concentração para as várias distâncias não foram significativamente diferentes entre si.
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DISCUSSÃO
A disponibilidade em nutrientes da camada superficial do solo das áreas fora do limite da projecção da copa das árvores, foi em geral inferior à verificada sob a copa das árvores. Para o K, essa diferença variou de 1,5 vezes no limite da projecção vertical da copa a 7 vezes na proximidade do tronco considerando quer o K de troca, quer o K extractável. O P extractável e o Ca de troca, apresentaram o mesmo padrão de decréscimo, com respectivamente, valores de 1,5 a 3 vezes, e 1,2 a 2 vezes. Também se verificaram decréscimos no teor de C e de N, tendo estes sido, no entanto, de cerca de 1,4 vezes no limite da projecção vertical da copa, e de 2 vezes a 1,0 m do tronco.
A massa volúmica aparente das duas primeiras camadas de solo diminuiu com a proximidade do tronco, muito em resultado certamente, da acção da camada orgânica existente devido à presença da árvore e provavelmente de outras, como a densidade radical. Esta acção esbate-se com o aumento da profundidade, pois não se encontraram variações significativas da massa volúmica aparente com a distância ao tronco para a camada 10-20 cm. A maior homogeneidade constatada nas áreas não vedadas, para a camada 0-5 cm, poderá ter resultado da acção do pastoreio na distribuição do horizonte L sobre o horizonte mineral, e na compactação deste.
A diferenciação constatada nas características da camada superficial do solo (0-5 cm) tem sido igualmente verificada por diferentes autores (Zinke, 1962; Escudero et al. 1985; Wolfe et al. 1987; Kretinin, 1993; Seiler & Matzner, 1995), em estudos semelhantes com a mesma e outras espécies. O contraste entre os valores da massa volúmica aparente do solo das áreas sob influência directa da copa das árvores e os das sem essa influência, para a mesma camada, é análoga á variação referida por Joffre & Rambal (1988) entre áreas sob e fora da acção da copa de Q. rotundifolia e Q. suber, muito espaçadas no Sul de Espanha.
Um dos factores de maior relevância na diferenciação das características do solo consiste na interacção entre o ciclo de nutrientes e essas características, na área da projecção vertical das copas das árvores, consubstanciada, em grande parte, pelos “inputs” de matéria orgânica devido à queda de folhada e pelo retorno de nutrientes ao solo devido à decomposição daquela. Este retorno de nutrientes, devido principalmente às folhas, foi 1,3 vezes maior a 2 metros do tronco, em consequência da maior
quantidade de folhada colhida a esta distância, relativamente aquela recolhida a 4 m do tronco. O retorno de nutrientes referido para a componente folhas deverá ser ainda mais elevado se considerarmos as outras componentes da folhada (frutos e ramos). A quantidade devolvida pelos ramos será reduzida, dado estes, para além da baixa quantidade, apresentarem em geral uma concentração de nutrientes bastante menor do que a determinada para as folhas (Cortez, 1996). Pelo contrário, a quantidade respeitante aos frutos, devido à concentração de nutrientes nestes (Escudero et al., 1985), poderá atingir valores bastante elevados.
As camadas orgânicas do solo apresentaram junto ao tronco das árvores o dobro da massa verificada para as áreas fora da projecção vertical da copa, devendo esta diferença resultar das variações verificadas no padrão da queda da folhada com a distância ao tronco das árvores (Nunes et al., 1999). Os menores valores determinados junto ao tronco das árvores das áreas não vedadas, em relação aos das árvores das áreas vedadas, poderão dever-se à destruição parcial destas camadas por acção do pisoteio.
As diferenças encontradas para a massa das camadas orgânicas com a distância ao tronco, corresponderam a um aumento da quantidade de nutrientes retidos, inversamente correlacionado com o aumento dessa distância. Esta quantidade chegou a ser 5 a 7 vezes superior (consoante o nutriente) nas áreas vedadas ao pastoreio, e de 2 a 5 vezes nas não vedadas, na distância ao tronco correspondente a 33 % do raio da copa, relativamente aquela correspondente a 133% desse raio. Os valores de N retido nas camadas orgânicas foram inferiores em cerca de metade, no caso das áreas não vedadas, aos determinados por Serrasoles & Vallejo (1999) em povoamentos de Q. rotundifolia pouco espaçados na região da Catalunha, Sul de Espanha. Esta desproporção, poderá reflectir as diferenças existentes entre o tipo de povoamentos em estudo, assim como entre o impacto devido ao pastoreio, o qual é bastante forte no caso vertente.
A quantidade de nutrientes carreados pelas soluções resultantes da precipitação influenciará também, embora com um carácter complementar à da acção da folhada, a variabilidade da disponibilidade em nutrientes dos solos sob e fora da acção do copado das árvores de Q. rotundifolia, conforme foi constatado por outros autores em estudos análogos a este com a mesma e outras espécies (Rodá et al., 1990; Wolfe et al. 1987; Kretinin, 1993; Seiler & Matzner, 1995). Ainda no que se refere à redistribuição de nutrientes, devemos salientar a circunstância de ao escorrimento ao longo do tronco, não
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obstante corresponder uma devolução muito inferior àquela devida à precipitação bruta, quando expressa em relação à totalidade da área de coberto, corresponder uma devolução muito elevada quando expressa pela área efectivamente por ele influenciada (Voight, 1960). Este facto poderá assumir relevância na diferenciação de disponibilidade de nutrientes, principalmente nas áreas próximas do tronco, como está expresso pela elevada quantidade de potássio.
A variabilidade apresentada pelas características do solo com a distância ao tronco da árvore sugere a influência da distribuição de nutrientes pelas soluções da precipitação, bem como do padrão de distribuição espacial da folhada, tal como é referido por Zinke (1962). Além disso, ter-se-á que considerar o efeito exercido pela vegetação herbácea e arbustiva fora e sob a projecção da copa das árvores na expressão das características físico-químicas do solo (Escudero et al. 1985), bem como o devido ao sistema radical dessa vegetação e das próprias árvores.
CONCLUSÕES
A massa volúmica aparente e os teores de C e N, bem como de P, K e Ca extractáveis, da camada superficial do solo (0-5 cm)., diminuíram, em geral, com a distância ao tronco da árvore. O respectivo decréscimo da base do tronco para as áreas não influenciadas pelas copas das árvores atingiu cerca de 20%,50%, 40%,70% e 85 %.
A queda de folhada leva ao solo anualmente, por unidade de área de coberto, um quantitativo de resíduos orgânicos da ordem de 400 g m-2, restituindo-lhe através das folhas um total de N, P, K, Ca e Mg que atingiu cerca de1,60, 0,10, 0,73, 2,04 e 0,21 g m-2, respectivamente.
A restituição de nutrientes ao solo por intermédio do gotejo pode atingir quantidades significativas, que, no caso do K foram mais elevadas do que as devidas às folhas. O fluxo de nutrientes para o solo decorrente da precipitação e do escorrimento pelo tronco foi muito menor do que o devido ao gotejo.
Os resultados sugerem que a quantidade de N, P, Ca e Mg nas camadas orgânicas das áreas vedadas ao pastoreio foi da ordem de grandeza da devida à restituição anual ao solo pelas folhas; no caso do K, porém, a primeira quantidade é menor do que a segunda.
A maior disponibilidade de nutrientes nas áreas sob a copa das árvores do que naquelas fora da influência destas, dever-se-á ao retorno de nutrientes devido á queda de folhada em conjugação com o decorrente do gotejo e do escorrimento ao longo do tronco. O máximo das concentrações de K e Ca extractáveis, bem como dos valores de pH, nas áreas adjacentes ao tronco das árvores, sugere que a diferença de disponibilidade de nutrientes em tais áreas está muito dependente do escorrimento ao longo do tronco.
AGRADECIMENTOS
O presente trabalho realizou-se no âmbito do projecto “Ecologia dos montados de
Quercus suber e Quercus rotundifolia: intercepção, transpiração, ciclo de nutrientes e
vegetação espontânea” (PAMAF-4005-95), bem como no do programa de acção do Centro de Pedologia e do Instituto de Ciências Agrárias Mediterrrânicas (Programa Plurianual) da Fundação para a Ciência e a Tecnologia.
O primeiro autor aufere de uma bolsa de doutoramento PRAXIS XXI, BD/18451/98
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