Universidade de São Paulo
Laboratório de Hidrologia Florestal (LHF) Departamento de Ciências Florestais ESALQ / Universidade de São Paulo
Planificación territorial para la conservación de bosques y aguas en Brasil Prof. Silvio F. B. Ferraz ESALQ/USP
SIMPOSIO SOBRE BOSQUES y AGUA: integrando ciencia, gestión y percepción pública Medellín. 26-27 Agosto/2013
Universidad de São Paulo USP: 6 campus en estado de São Paulo •Campus principal: ciudad de São Paulo Campus de Piracicaba • ESALQ – Colegio de Agricultura • Agricultura • Engeñaría de bosques • Manejo ambiental • Ciencias biologicas • Economia
Contenido • Introducción – Bosques x agua – Servicios Ecossistémicos
• Contexto Brasileño – Dinámica forestal no Brasil – Lluvia x disponibilidad hídrica
• Métodos y Resultados científicos do LHF – Bosque nativo • Amazonia • São Paulo
– Plantíos forestales
Introducción • Bosque y agua ten fuerte relación, mas modificada por factores ambientales e antrópicos. • En regiones tropicales: – Hay mucha agua y bosques – Deforestación y degradación
• Como conciliar ciudades, campos e mantener bosques e sus funciones ? – Conocimiento • Condiciones naturales • Estructura forestal • Funciones
– Planificación
Funciones hidrológicas dos bosques Et Et
I Et
I F Et = EVAPOTRANSPIRACION I = INFILTRACION
S = PROTECION DEL SOLO R = PROTECION RIPÁRIA F = REGULACION DEL FLUJO Wp = PRODUCION DE ÁGUA Wq = MANUTECION DA CALIDAD DE LA ÁGUA
Wp Wq
Infiltración
Prot. Solo
Prot. Rip.
Prod. água
Reg. Flujo
Cualidade agua
Servicios ecossistémicos
MA
MA
MA
MA
MA
MA
B
MB
B
M
M
B
M-A
M-A
MB
MB-B
A
A
Plantío forestal (crecimiento lento)
A
M-A
MB
M-A
A
A
Plantío forestal + floresta nativa
A
A
M-A
B-M
A
A
Cobertura forestal Nativa madura
Nativa (inicial/interm.)
Plantío forestal (rápido crecimiento)
MB = MUY BAJO
B = BAJO
M = MEDIO
A = ALTO MA= MUY ALTO Lima, Ferraz & Ferraz (2012)
Performance dos servicios ecossistémicos forestáis 100%
Regeneración (inicial)
Perturbación? Regeneración ?
Calidad de agua
Regulación de flujo
Producción de agua
Protección ripiara
Protección del suelo
Evapotranspiración
Regeneración(inter mediario)
Infiltración
Bosque maduro
50%
0% Servicio Lima; Ferraz & Ferraz (2012)
Bosque Amazonico
Transición forestal en Brasil
Deforestación reciente Abandono de tierras / Áreas protegidas
Bosque Atlántico Deforestación antigua Regeneración/ Forestación
Source: SOS MA
Disponibilidad del agua
(ANA, 2010)
Disponibilidad del agua 1990
Ciudades brasile単as (> 1000 ha de bosque plantado)
2000 1900 1800
ETp (mm)
1700 1600
1500 1400 1300 1200 1100 1000 1000
1200
1400 1600 PPT (mm)
1800
2000
2009
2000 1900
1800
ETp (mm)
1700 1600 1500 1400
1300 1200 1100 1000 1000
1200
1400
1600
PPT (mm)
1800
2000
Source: IBGE (2009); Alvares (2010)
Ley Forestal brasile単a APP
Ley Forestal brasile単a Reserva Legal
Panorama general • Alta dinámica forestal • Código forestal no efectivo • Amazonia – Efectos de la deforestación
• Central: Cerrado – baja disponibilidad de agua – Efectos de plantíos forestales
• Sudeste: Mata Atlántica – Floresta fragmentada e degradada – Necesidad de forestación
Desafíos científicos • Efectos del deforestación – Nivel crítico – Planificación de locales críticos – Entendimiento del histórico
• Papel de bosque remaneciente – Condición del bosque – Localización espacial en la cuenca
• Conservación de el agua en plantaciones forestales – Planificación de manejo – Ordenamiento del territorio
GIS
Modelaje distribuida
• Condicionantes naturales – Clima, solos, relevo
• Senarios – Cambio de uso do suelo
Monitoramento hidrológico
LHF/PROMAB
Jerarquía del planificación
Regional • Pendiente • Suelos • Clima
Condiciones naturles
Microcuenca/Paisaje • % bosques • Estructura espacial
Aspectos de manejo
Bosque • Especie/Manejo • Edad / condición • Función
Áreas de estudio AMAZONIA
BRASIL
RONDÔNIA
SÃO PAULO
Rond么nia, Amazonia
Modelaje de la deforestaci贸n
Entendiendo o presente pelo pasado Nivel de Perturbaci贸n
Disturbio intensivo (Pasto)
1 2 4
Disturbio intermediario (Bosque secundario)
3 5
Sin disturbio (Bosque maduro)
6
n-p
n-5
n-4
Diferentes trayectorias de uso de la tierra
n-3
n-2
n-1
n
Anos
Diferentes efectos nos servicios ecossistemicos Ferraz et al., 2009
Deforestacion en Rond么nia 1,00 0,90
0,70 2009 Forest (%)
Proporci贸n de bosque
0,80
0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10
-0,40
-0,30
-0,20
-0,10
0,00 0,00
0,10
0,20
0,30
FCCP
Recente
Antiguo
0,40
0,50
0,60
Cuencas con diferentes hist贸ricos
Hist贸rico x qu铆mica de la agua K
Cl
0,0
3,04 2,54 2,04 1,54 1,04 0,54 0,04 -0,2 0,0
5,0 4,0
3,0 2,0
1,0 0,0
-0,4
-0,2
0,2
0,4
-0,4
Ca 2,0
4,0
1,5
3,0
-0,2
1,0
0,5
0,0
0,0 0,0
0,2
0,4
-0,4
NH4
-0,4
1,5 1,0 0,5 0,0 0,2
0,4
-0,4
-0,2
0,0
0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00 -0,2 0,0
-0,2
0,4
-0,4
0,4
-0,4
0,0
0,2
0,4
-0,4
3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 -0,2 0,0
-0,2
0,4
-0,4
0,4
0,2
0,4
0,2
0,4
0,2 0,2 0,1 0,1 0,0 0,0
0,2
0,4
-0,4
-0,2
NO2
0,2
0,2
Al
0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0
NO3
0,2
0,2
12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 -0,2 0,0
PO4
1,0
2,0
-0,4
2,0
Fe
5,0
Si
Na
0,0
DIC
0,14
25
0,12
20
0,10
15
0,08
10
0,06
5
0,04 -0,2 0,0
0 0,2
0,4
-0,4
-0,2
0,0
Cambios hidrológicos x cambio de uso del suelo • Cuenca del río Candeias - RO: – Deforestación de 20% da cuenca – Serie hidrológica de 35 anos
• Resultados – Deforestación no influyo • Velocidad de flujo medio • Capacidad de infiltración
– Influyo • Tasa de recesión • -> Comunidades biológicas
Fransozi & Ferraz(2013)
São Paulo Fragmentos forestales
Bosque ripario
Cana de azúcar
Corumbataí river basin, São Paulo State, Southeast Brazil.
Pierdas de suelos en función de senarios de forestación
Situación actual (ton/ha.ano)
Reserva legal Áreas mas críticas (ton/ha.ano)
Reserva legal – aleatorio (ton/ha.ano)
27,0
8,4
21,4
Áreas críticas: • Manejo forestal diferenciado • Evitar caminos Ferraz et al. (2013)
Priorizaci贸n de 谩reas para forestaci贸n
Silva & Ferraz (submetido)
Respuesta hidrol贸gica Catchment A Catchment B Catchment C Catchment D Catchment E Catchment F Catchment G Catchment H Catchment I
Precipitation (mm)
Ferraz et al., 2010 (in prep.)
Composici贸n x configuraci贸n espacial 4%
12%
20%
35%
4%
12%
20%
35%
20%
35%
Efecto de proporci贸n de bosque en la cuenca
Mingotti; Frazile; Ferraz (2012)
Efecto de la posici贸n del bosque en la cuenca
Mingotti; Frazile; Ferraz (2012)
Áreas hidrológicamente sensibles (HSA)
HSA Restriciones de manejo Ferraz et al. (2002)
AHS x Área de Preservación Permanente (APP) • Modelo distribuido GSSHA • APP protege 58% de las AHS • Índice topográfico pode ser usado como indicador de AHS
Microcuenca do Cavaleiro – Corumbataí, SP
Transicion forestal x Servicios Ecossistemicos Servicios Ecossietmeticos
0
50
100
Estudio
BOSQUE ATLANTICO
0
BOSQUE AMAZONICO
+
Tiempo (anos)
Legislación Obligación legal Certificación Presión social…
Bosque nativo (%)
Molin & Ferraz (2013)
Regeneración de bosque in São Paulo 0,90 0,80 0,70
2008 Forest (%)
Proporción actual de bosques
1,00
0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10
-0,60
-0,40
-0,20
0,00 0,00
Regeneración deforestación
FCCP
0,20
0,40
0,60
0,80
Deforestación regeneración
Ferraz et al. (2013)
Unidades ecológicas : ≠servicios ecossistemicos
Cassiano & Ferraz. (2013)
Proporci贸n de bosques & contig眉idad
Edad de lo bosque
Ferraz et al. (2013)
Servicios ecosistémicos relacionados con el agua en la priorización de la restauración de fragmentos de bosque
• pendiente del terreno • textura del suelo • distancia del río • edad del bosque • área del bosque • uso del suelo predominante en los alrededores
RESULTADOS: • sólo 34% de los fragmentos de bosque tiene potencial para provisión de servicios • La restauración de bosques existentes es más importante que la plantación de nuevas áreas
Cassiano & Ferraz (2013)
FORNEIGH
AGE
PROX
FORCONT
Estrategias de conservaci贸n Corridor design
Rank of ecosystem services supply
Interior
Edge management
Full
Old
Edge
High
Interior
High
Connected Young
Edge
Buffer zone
Intermediary
Large
Interior
High
Stepping stones
Old
Edge
Intermediary
Interior
Intermediary
Isolated
Corridor design
Young
Edge
Low
Interior
Buffer zone
High
Old
Edge
Intermediary
Interior
Intermediary
Connected
Matrix permeability
Young Edge
Low
Restoration
Small Interior
Intermediary
Protection
Old Edge
Low
Interior
Low
Isolated Young Edge
Large reserves
Species Enrichment
Very Low
Ferraz et al. (2013)
Potencial de SE de los bosques
Ferraz et al. (2013)
Influencia de los remanentes de bosque en quimica del agua Pasto versus Caña de azúcar Caña > N Caña > MPS Pasto > COD Influencia del bosque de ribera Bosque > N Bosque < COD Bosque < Temp. Bosque > OD Calidad de la vegetación forestal
Bosque > N
• La presencia de bosque en la zona de ribera es fundamental para el buen funcionamiento del ecosistema acuático Cassiano & Ferraz (2013)
Servicios EcossistĂŠmicos de bosques fragmentados
Paula & Ferraz (2011)
94 Canopy cover (%)
92 90 88
86 84
82 80 78 2
2,5 3 Dissolved organic carbon (mg.L)
3,5
El bosque de ribera provén mayor cuantidad de energía (carbón), cuando bien conservado,
Periphytic biomass (mg.cm²)
Funciones ecosistémicas de la vegetación ciliar en paisajes agrícolas 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 0,000
R² = 0,6614
0,500
1,000 1,500 2,000 Nitrate (mg.L)
2,500
3,000
Biomasa de periphyton pode ser usado como bioindicador en riachos agrícolas
Taniwaki & Ferraz (2013)
Plantios forestales
Efecto plantación • Aumento do caudal después de 1º. ano de tala • Reducción del caudal a lo largo del crecimiento de la plantación. C o rte ra so
2000
1200 P (mm)
800
Q (mm) 400
A n o Híd ric o
02-03
01-02
00-01
99-00
98-99
97-98
96-97
95-96
94-95
93-94
92-93
0
91-92
mm/ano
1600
Lima et al., 2008
Plantaciones forestales x conservacion
Brockerhoff et al., 2008
“Efecto plantacion”
• Reducción de los efectos a lo largo del crecimiento. • Efecto de manejo de corta duración • Reducción de los efectos: – Tala en mosaico Ferraz et al, 2012
47 Lima, 2008
Indicadores hidrol贸gicos para redise帽o de caminos
IIIb II
I IV
IIIa
Erosi贸n
Acumulo de agua
Deposici贸n de sedimentos
Ferraz et al. (2007)
Conclusiones • Herramientas Ecología de paisaje & hidrología -> Ecohidrología • Servicios dos bosques precisan ser mas estudiados – – – –
Reducción de la expectativa dos bosques nativos Subsidio para la planificación forestal Subsidio para lo pagamento por servicios ambientales Uso alternativo de plantíos forestales
• Planificación de bosques no territorio – Mayor eficiencia – Mayor foco no servicio ecossistémico de interese
• O papel dos bosques es mucho importante, mas en ecosistemas agrícolas brasileños o foco principal debe ser a mejoría do manejo agrícola.
Agradecimientos Equipe LHF: Prof. Walter, Carolina, Maureen, Aline, Paulo, Lara, Carla, Vinicius, Yuri, Ricardo, Frederico, Benito, Rodrigo Begotti, Maira, Rodrigo, Daniela, Vanessa, Tatima, Jéssica, Cassio Suporte financiero: FAPESP
Contacto: Prof. Silvio Ferraz silvio.ferraz@usp.br Departamento de Ciências Florestais ESALQ – Universidade de São Paulo (USP)