TEORES DE CARBONO E NITROGÊNIO EM SOLOS SUBMETIDOS À AREAS DE MANEJO FLORESTAL E VEGETAÇÃO NATIVA

Francisco Assis de Sousa Filho Agronomia/UFCA asfilho@agronomo.eng.br Adriana Oliveira Araújo Engenharia/UFCA adrianasaneamento050@gm ail.com Antonio Italcy de Oliveira Júnior Engenharia/UFCA antonioitalcy@alu.ufc.br Luiz Alberto Ribeiro Mendonça Professor/UFCA larm@ufc.br

1 Introdução 2 Fundamentação Teórica

O manejo do solo empregado na agricultura e o extrativismo da vegetação, resultantes da substituição de áreas de vegetação nativa por sistemas agrícolas, resultam em impactos ambientais negativos, alterando a dinâmica da matéria orgânica do solo (MOS) (RANGEL et al., 2008). LEITE et al (2003) ressalta que os sistemas agrícolas e manejos florestais, em substituição às florestas nativas, causam desequilíbrios de ecossistemas, modificando propriedades físicas, químicas e biológicas dos solos. A intensidade destas modificações varia com as condições edafoclimáticas, a natureza do solo e os usos e manejos adotados. Neste contexto, os sistemas agrícolas e manejos florestais em substituição ás florestas nativas causam desequilíbrios de ecossistemas, modificando propriedades físicas, químicas e biológicas do solo. A intensidade destas modificações varia de acordo com as condições edafoclimáticas, a natureza do solo e os usos e manejos adotados (ÁRAUJO et al., 2004). A relação C/N é um bom indicador da qualidade de solos manejados. Elevados valores da relação C/N indicam que a decomposição da MOS é lenta, já que há menor quantidade de nitrogênio disponível para os microrganismos, favorecendo a imobilização. Valores de C/N > 30 (alto) indicam a possibilidade do esgotamento do nitrogênio nos solos, já para C/N < 20 (baixo) há possibilidade de liberação do carbono mineralizado (MOREIRA & SIQUEIRA, 2006). A MOS faz parte do equilíbrio do ciclo do carbono (C) e do nitrogênio (N), e seu conteúdo encontra-se estável em solos sob vegetação natural. Quando ecossistemas nativos são alterados por atividades antrópicas, o equilíbrio dinâmico é quebrado e, normalmente, as entradas de C são menores do que as saídas, o que conduz à redução da quantidade e a modificação da qualidade da MOS (BORTOLON et al., 2009). Assim, objetivou-se com este estudo analisar os teores de carbono orgânico e nitrogênio total de solos sob áreas de manejo florestal e de vegetação nativa preservada na Chapada do Araripe. A região do Araripe, na confluência dos Estados de Pernambuco, Ceará e Piauí tem localizada em seu território a Floresta Nacional do Araripe –FLONA/ARARIPE, primeira a ser criada no Brasil, através do Decreto Nº 9.226, no dia 02 de maio de 1946. Localiza-se no topo da Chapada do Araripe –centro da Região Nordeste do Brasil, no extremo sul do estado do Ceará, abrangendo parte dos municípios de Santana do Cariri, Crato, Barbalha, Missão Velha e Jardim ocupando aproximadamente 5 % da área da Chapada do Araripe, que é de 8.000 km2. (ALVES, 2011). Manejo Florestal (MF) é a administração da floresta para a obtenção de benefícios econômicos, sociais e ambientais, respeitando-se os mecanismos de sustentação do ecossistema. Corresponde à utilização de múltiplas espécies madeireiras, de múltiplos produtos e subprodutos não madeireiros, bem como a utilização de outros bens e serviços ambientais (SÁ et al, 2011). A qualidade do solo (QS) está centrada na identificação de um índice capaz de servir como indicador, assim como existem indicadores para qualidade do ar e da água. Cientistas do solo, agricultores e instituições governamentais tem interesse em obter um indicador de qualidade do solo (IQS) para avaliar terras, em relação à degradação, estimar necessidades de pesquisa e de financiamentos e julgar práticas de manejo, a fim de monitorar mudanças nas propriedades e nos processos do solo, na sustentabilidade e na qualidade ambiental, que ocorram no tempo, em resposta ao uso da terra e as práticas de manejo (VEZANI; MIELNICZUC, 2009). O solo pode ser entendido como um sistema aberto, sendo que o conteúdo de matéria orgânica do solo (MOS) presente no mesmo é resultado do balanço entre as adições e perdas de C do sistema. A adição se dá pelas plantas, com a formação da biomassa vegetal (parte aérea e raízes), e as perdas ocorrem pelos processos de decomposição microbiana da MOS, lixiviação de compostos orgânicos e erosão hídrica. Segundo o mesmo autor estes processos são determinados não só pelo clima e condições do solo, mas também pela qualidade do resíduo e pela atividade de raízes, micro-organismos e fauna do solo (LAPEN et al ., 2004).

Caderno de Experiências Sendo então um grande reservatório de nutrientes vegetais e de carbono, afetando diretamente os atributos físicos, químicos, biológicos e morfológicos do solo. Assim, o estudo e a compreensão de sua dinâmica são fundamentais para a manutenção da sustentabilidade dos diferentes sistemas agrícolas e para a produtividade do solo, que muda constantemente em função do uso desse recurso natural. Entretanto a relação entre o teor de MOS e a produtividade nem sempre é direta e linear, mas na maioria das vezes, pode-se afirmar que quanto maior o teor de MOS, melhor é o solo (ALVES, 2011). O carbono do solo (C) pode estar na forma inorgânica (carbonato, bicarbonato e dióxido de carbono) e orgânica (polissacarídeos, ácidos graxos, aminoácidos, polifenóis, etc.). Em solos ácidos que não tenham recebido calagem recente, as quantidades de C inorgânico são insignificantes. O C orgânico do solo é encontrado na biomassa microbiana dos micro-organismos, no húmus estabilizado, nos resíduos vegetais e animais em diferentes estágios de decomposição e em materiais inertes como carvão vegetal ou mineral (SILVA; MENDONÇA, 2007). O nitrogênio é um dos principais fatores limitantes ao aumento ou mesmo à manutenção da produtividade das culturas nos solos tropicais, pela sua dinâmica complexa e custo da obtenção na indústria, o que leva à busca de alternativas viáveis para minimizar a necessidade de aplicação e prolongar o seu tempo de disponibilidade para as plantas (SOUZA; MELO, 2000). O nitrogênio é encontrado na natureza como gás (N2) muito pouco reativo (energia de dissociação de 225,8 Kcal mol.-1) ou combinado com outros elementos, principalmente oxigênio, hidrogênio e carbono em ligações covalentes. Os teores de N total dos solos agrícolas variam em geral entre 0,02 e 0,5 dag kg.-1, sendo que, 98% desde encontra-se na forma orgânica. Os 2% restantes correspondem a formas inorgânicas, principalmente, NH+4 e NH3 (SILVA; MENDONÇA, 2007). A disponibilidade dos nutrientes para as plantas depende de sua natureza e forma química, o que determina o nivel de atividade da população de organismos heterotroficos e o balanço liquida entre a mineralização e imobilização (M/I). Na relação C/N esse balanço é controlado pela quantidade em termos proporcionais da quantidade de carbono e o nitrogênio (KIEHL, 1979). Segundo Dick et al. (2005) nos primeiros anos após a conversão de uma área florestal para uma área de manejada, a MOS deve funcionar como fonte de nutrientes, visto que ocorre alteração do equilíbrio, há rápida decomposição da MOS e liberação de nutrientes. A relação C/N dá a informação do estado de humificação da MOS. Sabendo-se que o húmus possui uma relação C/N que varia de 12:1 a 8:1 tendo por média 10:1, quando o resultado das análises desses elementos apresentarem elevados teores de carbono, em relação aos de nitrogênio, sabe-se que a matéria orgânica desse solo não está completamente humificada ou foram feitas adições recentes de restos de vegetais crus (KIEHL, 1979). Quando relações C/N estão em proporções entre a faixa de 20–30, a imobilização e a mineralização operam na mesma intensidade, havendo equilíbrio entre esses processos e sem alteração imediata na disponibilidade dos nutrientes. Quando a relação C/N<20 são chamados substratos ricos onde esses são mineralizados, ocorre aumento na disponibilidade de nutrientes, ao contrário daqueles classificados como pobres, com relação C/N>30, que não possuem nutrientes e quantidade suficiente para atender à demanda da comunidade mineralizadora, causando imobilização de nutrientes do solo. A decomposição e a mineralização da MOS sofrem grande influência das intervenções feitas no solo, que afetam a comunidade microbiana e sua atividade, com reflexos em curto prazo na reciclagem da MOS e dos nutrientes (MOREIRA; SIQUEIRA, 2006).

3 Procedimentos Metodológicos

O estudo foi realizado na Floresta Nacional do Araripe (FLONA) e na unidade de manejo florestal (UMF) das Fazendas Pau D’arco e Bonfim, localizadas no setor oriental da Chapada do Araripe, extremo sul do Estado do Ceará (9183896 - 9199039 N e 435987 - 460703 S, Zona 24S, SAD69 datum) A FLONA, com área de aproximadamente 383 km2, foi a primeira Unidade de Conservação federal do Brasil, criada pelo Decreto 9.226, de 02 de maio de 1946, com o objetivo de conservar os recursos florestais para manter centenas de nascentes perenes que irrigam os vales. Ela é gerida pelo Instituto Chico Mendes de Conservação da Biodiversidade (ICMBio) e é constituída, predominantemente, de floresta úmida semiperenifólia, cerradão e cerrado. Ela possui aproximadamente 383 km2 de área preservada e exerce grande influência no clima local, tornando-o úmido, além de possuir grande relevância na manutenção do equilíbrio hidrológico, climático, ecológico e edáfico da região. (EMBRAPA, 2006; ALVES et al., 2011). A UMF do estudo tem área de aproximadamente 15 km2, está localizada na zona de entorno da FLONA e é constituída de cerrado. De acordo com o levantamento exploratório de Jacomine et al., (1973) e de Carvalho et al., (1999), no setor oriental da chapada do Araripe predominam os solos do tipo Latossolo Vermelho-Amarelo (LVA) de textura média a argilosa, provenientes dos arenitos da Formação Exu, que afloram na área. Segundo

Araujo (2010), os solos da FLONA e do manejo possuem textura franco argilo arenoso. As áreas de estudo encontram-se em altitude de aproximadamente 1.000 m, em relevo tabular plano; a FLONA, porém, encontra-se limitada por escarpas abruptas em direção ao Vale do Cariri, com desnível de aproximadamente 400 m. A Unidade de Manejo Florestal (UMF) localiza-se na Fazenda Pau D’árco e Bonfim, setor oriental da Chapada do Araripe, próxima a divisa com o Estado do Pernambuco, extremo sul do Estado do Ceará (Figuras 1 e 3). A UMF foi implantada no ano de 2002 com a finalidade de fornecer lenha para uma indústria de cerâmica localizada no município do Crato. Para isto, a área de manejo foi dividida em 22 talhões (T1 a T22), sendo quatro já explorados, (T1; T2; T3 e T4) desde 2006, em diferentes períodos de pousio, um em exploração (T5), desde 2012, e 17 ainda não explorados. Porém esse trabalho foi desenvolvido em três talhões (T2; T4; T5) e uma reserva ambiental (RA). Durante a exploração dos talhões, ocorre trânsito de pessoas e eventualmente de máquinas, principalmente nas margens dos talhões explorados. Antes da implantação, a partir de 1974, a área havia sido degradada para plantio de café e outras culturas, além de abrigar aproximadamente 52 famílias, que sobreviviam da caça e da produção clandestina de carvão vegetal. As coletas das amostras foram realizadas nos períodos seco de 2012 e chuvoso de 2013, em quatro talhões já explorados (T1, T2, T3 e T4), um em exploração (T5), um na área de Reserva Ambiental (RA) e na FLONA - Araripe (F), Pesquisa em Foco perfazendo um total de quatro coletas em cada ponto nas camadas de 0-10, 10-20 e 0- 20 cm. Após as coletas as amostras foram acondicionadas em sacos plásticos e levadas ao Laboratório de Saneamento da Universidade Federal do Cariri para os procedimentos analíticos. Os teores de COT foram determinados por oxidação da matéria orgânica empregando solução de dicromato potássio (K2Cr2O7), após as amostras terem sido trituradas em almofariz e peneiradas em malha 0,210 mm, conforme descrito por (MENDONÇA ; MATOS, 2005). O NT foi determinado pela digestão do solo com ácido sulfúrico seguida de destilação a vapor Kjeldahl (MENDONÇA ; MATOS, 2005). Utilizou-se análise de variância, com 4 repetições (correspondente ao número de coletas) e 2 tratamentos ( UMF e FLONA). Esta análise foi feita em duas camadas: 0-20 cm. As médias das diferentes camadas foram comparadas pelo teste de Tukey ao nível de 5% de probabilidade e realizada matriz de correlação de Pearson, com o auxílio do programa computacional Statistical Analysis Systems (SAS).

4 Resultados e discussão

Na Tabela 1 está apresentada a análise descritiva dos parâmetros químicos obtidos em amostras de solos coletadas na UMF e na FLONA, nas profundidades de 0 a 20 cm.

Tabela 2. Estatística descritiva dos parâmetros químicos carbono orgânico total (COT) e nitrogênio total (NT).

COT (g.kg-1)

NT (g.kg-1) Áreas Méd Máx Mín D.P C.V Méd Máx Mín D.P C.V T2 T4 19,56 24,10 16,10 4,11 0,21 0,49 1,01 0,06 0,39 0,79 17,81 20,74 13,89 3,53 0,19 0,62 1,23 0,06 0,49 0,79

T5

18,29 21,59 16,27 2,88 0,15 1,01 1,01 0,05 0,40 0,39 RA 22,09 24,91 18,79 3,09 0,13 0,61 1,18 0,04 0,47 0,77 FLONA 34,14 39,49 30,14 4,82 0,14 0,98 1,74 0,16 0,65 0,66 De acordo com a Tabela 1, observam-se que os maiores teores de COT na FLONA nas duas profundidades. Esse comportamento é típico de vegetação nativa preservada, com resíduos vegetais na superfície do solo que promove a decomposição lenta e gradual, a qual garante a constante incorporação de material orgânico no solo. Esses resultados podem ser corroborados por estudos realizados por Guareschi et al (2012) esses autores afirmam que os maiores teores de COT em áreas de vegetação preservada estão relacionados ao maior aporte e deposição de resíduos, diversidade de plantas, densidades de espécies arbóreas e tipo de espécie vegetal. Ao se considerar as diferentes áreas de estudo verifica-se que os maiores teores de NT foram obtidos também na FLONA. Esse comportamento é típico de vegetação nativa preservada, com resíduos vegetais na superfície do solo que promove a decomposição lenta e gradual, a qual garante a constante incorporação de material orgânico no solo. Em relação ao incremento de NT, este pode estar associado à elevada umidade e também ao tipo de resíduo vegetal.

As concentrações de carbono orgânico total (COT) e de nitrogênio total (NT), bem como a relação C/N, são apresentadas na Tabela 2. Verifica-se, na Tabela 2, que os teores de COT diferiram estatisticamente entre as áreas de estudo. Com relação ao nitrogênio, foram observadas diferenças estatísticas nas camadas de 0 - 10 e 10 20 cm. Também se verificou que os maiores teores de COT foram encontrados, em ambas as áreas, nas camadas de 0 - 10 e 0 - 20 cm, sendo os maiores valores na FLONA e os menores nas áreas da UMF. Com relação ao NT, os maiores teores foram obtidos na camada de 0-10 cm. Ao se considerar as diferentes áreas de estudo verifica-se que os maiores teores de NT foram obtidos também na FLONA. Esse comportamento é típico de vegetação nativa preservada, com resíduos vegetais na superfície do solo que promove a decomposição lenta e gradual, a qual garante a constante incorporação de material orgânico no solo. Em relação ao incremento de NT, este pode estar associado à elevada umidade e também ao tipo de resíduo vegetal. Esses resultados podem ser corroborados por estudos realizados por Araújo et al., (2013); Fracetto (2012) e Guareschi et al., (2012). Esses autores afirmam que os maiores teores de COT e NT em áreas de vegetação preservada estão relacionados ao maior aporte e deposição de resíduos, diversidade de plantas, densidades de espécies arbóreas, tipo de espécie vegetal. A cobertura vegetal nessas áreas favorece as melhores condições edafoclimáticas, tais como, clima e aeração do solo, que podem contribuir com o incremento de COT (GUIMARÃES et al., 2012). Ao se determinar o Coeficiente de Correlação de Pearson (r), para um nível de significância de 5% (α = 0,05), na camada de 0-20 cm, verificou-se correlação positiva entre o COT e a relação C/N (r = 0,74; p < 0,05; n=7). Essa correlação sugere uma maior influência da vegetação e do tipo de material orgânico presente no solo sob a FLONA e os talhões (T1 a T5). Tabela 2. Médias das concentrações de carbono orgânico total (COT) e de nitrogênio total (NT), bem como a relação C/N, determinadas em amostras de solo coletadas na UMF e na FLONA, nas camadas de 0 - 10, 10 - 20 e 0 – 20 cm.

Tabela 2: Valores COT e NT, e relação CN

Áreas

T2 T4 T5 RA COT (g. kg-1) NT (g. kg-1) 0 -10 cm

21,10 b 23,10 b 19,80 b 28,80 b 0,89 b 0,80 b 1,00 b 0,82 b C/N

23,70 28,87 19.80 35,12

T2 T4 T5 RA FLONA

10 - 20 cm 17,80 b 18,00 b 17,79 b 19,79b 0,59 c 0,80 bC 0,99 b 0,56 b

35,42 a 1,30 a 30,16 22,5 17,96 35,33 27,24

0 - 20 cm

T2 T4 T5 RA 24,46b 29,70b 23,60 b 19,10 b 0,64 a 0,71 a 0,70 a 0,71 a 38,21 41,83 33,71 26,9

FLONA 37,10 a 0.93 a

38,64 Médias das colunas seguidas das mesmas letras não diferem significativamente entre si pelo teste de Tukey a 5%. Em estudo realizado por Ferreira (2008), também foi observada correlação positiva entre COT e C/N, na camada 0-20 cm, (r = 0,72; p < 0,05; n=12). Essa correlação foi atribuída a uma maior influência da qualidade da MOS depositada no solo pelos diferentes tipos de vegetação, podendo ocasionar as variações do NT em diferentes camadas. De modo geral, ocorreu um decréscimo de COT ao longo da camada em ambas as áreas. Esse comportamento também foi identificado por diversos autores (LEITE, 2002; CONCEIÇÃO, et al., 2005; GUARESCHI, et al., 2012). Pode-se inferir, também, que, apesar das diferenças entre as médias dos teores de carbono não serem estatisticamente significativas, pode-se observar uma tendência a redução dos teores de COT, no T5, em camada. Este resultado indica impacto negativo ocorrido no solo após a retirada da vegetação, uma vez que este talhão ainda está sendo explorado. É importante destacar que, ao longo das camadas, não foram obtidas diferenças significativas entre as concentrações de COT, reforçando a assertiva de que o COT não é um indicador sensível para avaliar as mudanças da qualidade do solo em função do manejo, devido à predominância de compartimentos mais recalcitrantes (GUIMARÃES et al., 2012). Em relação ao decréscimo de NT, ao longo da camada, em ambas as áreas, verificou-se, de maneira geral, semelhança com observado por Santana et al. (2011), ao estudar um Latossolo subtropical com a presença de Fe e Al. Fracetto et al. (2012), enfatizam que esse comportamento só pode ser explicado se o NT não estiver ligado aos complexos argilominerais da fração argila. Assim, tanto o N como a MOS podem ser utilizados como indicadores da qualidade do solo, em sistemas agrícolas e em áreas de vegetação nativa. Quanto à relação C/N, verificou-se, na FLONA, uma tendência de elevação ao longo da camada. Esse resultado pode estar relacionado ao maior

aporte de resíduos vegetais e a sua qualidade no solo. No entanto, solos de florestas apresentam maiores relações C/N tanto em camadas superficiais quanto em camadas profundas. No ambiente de floresta, os valores elevados de C/N em camadas mais profundas do que 20 cm devemse a presença de fragmentos de MOS recalcitrante (SANTANA et al., 2011). Assim, a relação C/N, além de sugerir sobre a qualidade da MOS adicionada ao solo também pode sugerir sobre o grau de humificação da MOS, sendo que altos valores sugerem adição e/ou presença no solo de uma MOS de difícil degradação (recalcitrante). Baixos valores indicam uma MOS mais facilmente decomponível e mais estável no solo (LEITE, 2002).

Considerações Finais

- As áreas de manejo florestal submetidas a corte tipo raso de vegetação nativa apresentaram redução nos teores de COT e NT em relação à FLONA Araripe. - Os teores de COT e NT apresentaram correlação positiva em todas as camadas. - As áreas apresentaram relação C/N característica de substrato em condição intermediaria.

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