Viabilidade do Hidrogel na Recuperação de Cerrado sensu stricto com Espécies Nativas

Viability of Hydrogel in cerrado sensu stricto Revegetation with Native Species

RESUMO

Este estudo determinou o custo e o efeito de polímero hidrorretentor (hidrogel) na redução da mortandade de mudas de seis espécies florestais nativas do Cerrado, na recuperação de área degradada em Planaltina – Distrito Federal. Foram testados quatro tratamentos (com e sem hidrogel nas estações seca e chuvosa) em delineamento em blocos casualizados com quatro blocos e três repetições por bloco. ANOVA e teste de Tukey revelaram que o hidrogel reduziu significativamente a mortandade na estação seca, mas não teve efeito significativo na estação chuvosa. Considerando o custo de substituição de mudas mortas, o tratamento sem hidrogel foi mais caro que com hidrogel na estação seca. O plantio no final da estação seca com hidrogel representa alternativa viável para reduzir a mortandade de mudas via mitigação dos efeitos do estresse hídrico pós-transplante no final da estação seca, sem representar custo significativo adicional aos programas de recuperação de áreas degradadas de Cerrado.

Palavras-chave:
polímero hidrorretentor; recuperação de áreas degradadas; cerrado sensu stricto

ABSTRACT

We determined the cost and effect of a water retention polymer (hydrogel) in reducing mortality of planted seedlings of six Cerrado forest species in the restoration of a degraded area in Planaltina county – Brazilian Federal District. We tested four treatments (hydrogel use and no hydrogel use in dry and rainy seasons) in a randomized block design, with four blocks and three replications per block. ANOVA and Tukey’s test revealed that hydrogel significantly reduced mortality in the dry season, and had no significant effect in the rainy season. Regarding the cost of dead seedlings replacement, the treatment without hydrogel was more expensive than the one with hydrogel in the dry season. Planting at the end of the dry season using hydrogel is a viable alternative in reducing mortality of seedlings via mitigation of water stress effects after transplantation, without significant additional cost to recovery programs of Cerrado degraded areas.

Keywords:
water retention polymer; ecological restoration; cerrado sensu stricto

1. INTRODUÇÃO

O Cerrado vem sofrendo com significativas alterações antrópicas da paisagem natural. Nos últimos 35 anos, mais da metade dos dois milhões de km² da paisagem natural do bioma já foi transformada em pastagens, monocultura, áreas para mineração e outros usos. Em 2005, 55% do Cerrado já havia sido desmatado, o que representa três vezes a área desmatada da floresta Amazônica (Klink & Machado, 2005). Essas alterações no uso do solo resultaram em extensas áreas antropizadas ou com alto grau de degradação (Sano et al., 2008). Segundo Corrêa (1998), áreas degradadas podem ser definidas como ecossistemas naturais alterados, tanto em sua estrutura como em suas funções ecossistêmicas. Os objetivos da recuperação de áreas degradadas são restaurar a estrutura e recuperar as funções do ecossistema, seja na produção de alimentos e matérias-primas, ou na prestação de serviços ecossistêmicos (Rodrigues & Gandolfi, 2001; Engel & Parrota, 2003; Aquino et al., 2009).

Uma das principais causas de mortalidade e baixo desenvolvimento de mudas em plantios para recuperação de áreas degradadas do Cerrado é o estresse hídrico, devido ao clima sazonal, com precipitações entre 800 e 1.800 mm anuais, das quais 90% precipitam entre outubro e abril (Bustamante et al., 2012). A falta de retenção hídrica dos substratos nos meses secos pós-semeadura tem sido o principal fator do fracasso em projetos de revegetação no Cerrado (Corrêa & Cardoso, 1998). O plantio de mudas em programas de recuperação de áreas degradadas no Cerrado geralmente é realizado durante o período chuvoso. Esse período é mais propício ao desenvolvimento de mudas plantadas e também de plantas espontâneas competidoras. Por outro lado, a garantia da disponibilidade hídrica de forma localizada por meio de irrigação e/ou uso de polímeros hidrorretentores em plantios de mudas no final da estação seca pode fornecer vantagem competitiva inicial para o estrato arbóreo em relação ao herbáceo, aumentando assim a probabilidade do estabelecimento das mudas no período chuvoso. A utilização de polímeros hidrorretentores (também chamado de hidrogel, polímero hidroabsorvente e polímero superabsorvente) na agricultura teve início na década de 1950, com seus efeitos benéficos reconhecidos desde então, no que diz respeito ao aumento da retenção de água no solo, redução da lixiviação de nutrientes, melhoria na capacidade de troca catiônica e maior disponibilidade de água para as plantas (Azevedo et al., 2002; Ekebafe et al., 2011; Bakass et al., 2002).

Contudo, ainda não há consenso quanto à efetividade do hidrogel sobre a sobrevivência e desenvolvimento de plantas. Alguns estudos indicam que enquanto o hidrogel pode favorecer o estabelecimento de mudas no campo, a aplicação de grandes quantidades de hidrogel pode ter efeito negativo sobre seu desenvolvimento (Sarvaš, 2003; Sarvaš et al., 2007). Estudos verificaram que o hidrogel favoreceu a retenção de água no solo (Oliveira et al., 2004) e teve efeito positivo no desenvolvimento de espécies como o eucalipto (Bernardi et al., 2012; Thomas, 2008), café (Azevedo et al., 2002), pinhão-manso (Dranski et al., 2013) e amora (Moreira et al., 2011) e ipê amarelo (Mews et al., 2015). Entretanto, outros estudos apontam para outra direção. Sousa et al. (2013) constataram não haver efeito positivo do hidrogel sobre a sobrevivência e crescimento de mudas de angico vermelho em viveiro e encontraram efeito negativo sobre o desenvolvimento radicular (massa seca das raízes) com o aumento da dosagem do hidrogel. Também não houve efeito significativo do uso do hidrogel na sobrevivência de mudas no campo para trinta espécies nativas da mata Atlântica (Barbosa et al. 2013). A utilização do hidrogel para a produção de mudas de espécies lenhosas nativas do Cerrado em plantios de recuperação ainda é pouco estudada (Venturoli et al., 2013; Monteiro, 2014). Outra lacuna a respeito do uso do hidrogel é a falta da avaliação do custo-benefício de sua utilização em programas de recuperação de áreas degradadas no Cerrado. Venturoli et al. (2013) e Monteiro (2014) verificaram inexistência do efeito do hidrogel na sobrevivência e desenvolvimento de onze espécies arbóreas nativas do cerrado, plantadas na estação chuvosa, na recuperação de área degradada no Cerrado. O plantio de mudas na recuperação de áreas degradadas durante o final da estação seca (antes da estação chuvosa) pode favorecer o desenvolvimento de mudas plantadas, que terão maior capacidade de enfrentar a competição contra espécies espontâneas que germinam no período chuvoso.

2. OBJETIVOS

O presente estudo pretende verificar: a) se existe efeito significativo do uso do hidrogel na sobrevivência de mudas de seis espécies florestais nativas do Cerrado até trinta dias após o plantio, na recuperação de área degradada no Cerrado durante os períodos seco e chuvoso; e b) se o custo de utilização do hidrogel na seca é compensado pela diminuição no custo de substituição das mudas não estabelecidas. A hipótese de estudo é de que o uso do hidrogel no plantio de mudas durante a estação seca tem efeito significativo sobre a redução da mortandade, compensando o seu custo de utilização. Além disso, espera-se que o uso do hidrogel em plantio realizado durante a estação chuvosa não apresente efeito significativo sobre a mortandade.

3. MATERIAL E MÉTODOS

3.1. Área de estudo

A área de estudo localiza-se em Planaltina, Distrito Federal (15º 40’19,75” S; 47º 38’25,08”; altitude 943 m) (Figura 1). O experimento foi realizado em área de pastagem degradada, (Urochloa brizantha) (Hochst. ex A.Rich.) R.Webster, anteriormente ocupada por cerrado sensu stricto. A área é homogênea em relação à topografia e declividade. O solo é classificado como Latossolo Vermelho (EMBRAPA, 2006), álico, levemente ácido e com textura argilosa. O clima é do tipo Aw (classificação de Köppen), com duas estações bem definidas: seca e chuvosa, com veranicos durante a estação das chuvas. A precipitação média anual varia em torno 1.500 mm e a temperatura média anual varia entre 21,3 e 27,2 °C (Malaquias et al., 2010).

Figura 1
Localização da área de estudo em Planaltina, Distrito Federal, e fotografia aérea da área do experimento em 2013 na propriedade rural, disponibilizada pela Companhia de Planejamento do Distrito Federal (CODEPLAN).
Figure 1
Location of the study area in Planaltina, Brazilian Federal District, and aerial photograph of the experimental area in 2013 in the rural property provided by Federal District’s Planning Company (CODEPLAN).

3.2. Delineamento experimental

O delineamento experimental consistiu em blocos casualizados com quatro blocos (paralelos e com espaçamento de 5 m entre si), três repetições por bloco e quatro tratamentos: plantio na estação seca com hidrogel (t₁), plantio na estação seca sem hidrogel (t₂), plantio na estação chuvosa sem hidrogel (t₃), e plantio na estação chuvosa com hidrogel (t₄). Cada unidade amostral (com dimensões de 3m × 3m) foi composta por doze mudas, em disposição de quincôncio, conforme Kageyama & Gandara (2000), com espaçamento das mudas de 1 × 1 m. Para manter a mesma densidade de plantas dentro e entre unidades amostrais, foram adicionadas duas mudas na borda e uma no centro de cada parcela. Os dados dessas mudas não foram utilizados no experimento para que se mantivesse um número igual de mudas por espécie em cada parcela (Figura 2).

Figura 2
Disposição e espaçamento (1 m × 1 m) das mudas plantadas em duas unidades amostrais (3 m × 3 m) contíguas.
Figure 2
Position and spacing (1 m × 1 m) of seedling in two contiguous sampling units (3 m × 3 m).

Foram utilizadas mudas de mesma idade (um ano) de seis espécies florestais nativas do Cerrado: Tapirira guianensis Aubl., Genipa americana L., Cedrela fissilis Vell., Hymeneae courbaril L., Handroanthus serratifolius (A. H. Gentry) S. Grose e Inga cylindrica (Vell.) Mart., com duas mudas por espécie, distribuídas aleatoriamente em cada parcela. Espécies de mata ripária (matas de galeria e ciliar) são utilizadas em projetos de recuperação de áreas de cerrado sensu stricto. A razão para isso é que apresentam crescimento inicial mais rápido que as espécies dessa fitofisionomia e porque recobrem o solo com maior rapidez, reduzindo o efeito da competição com gramíneas exóticas (Felfili et al., 2005; Felfili, 2007).

Em todas as covas (com dimensões de 0,3 × 0,3 × 0,3 m), foram adicionados 200g de fonte de matéria orgânica (esterco bovino), 50g de uma fonte química de micronutrientes (17% Ca, 8% Mg, 5%S, 0,3%B, 1%Zn), e 50g de NPK – 4:14:18. Nos tratamentos com hidrogel foram adicionados 1.000 ml de hidrogel hidratado (5g de massa seca) por cova (25g/kg de solo). O plantio dos tratamentos t₁ e t₂ foi realizado em setembro de 2013 (final da estação seca), enquanto o plantio dos tratamentos t₃ e t₄ foi realizado em novembro do mesmo ano (estação chuvosa) (Figura 3). A verificação da mortandade foi realizada trinta dias após o plantio.

Figura 3
Precipitação pluviométrica total mensal (barras) e dias de chuva (linha) entre abril de 2013 e março de 2014, registrados na estação climatológica mais próxima da área de estudo (estação Brasília). Fonte: Instituto Nacional de Meteorologia – INMET (2013).
Figure 3
Total monthly pluviometric precipitation (bars) and days of rain (line) between April, 2013 and March, 2014, registered at the closest climatological station to the study area (Brasília station). Source: Instituto Nacional de Meteorologia – INMET (2013).

3.3. Análise estatística dos dados

A normalidade dos dados da variável mortandade (número de indivíduos mortos por parcela) foi testada por meio do teste d’Agostino (α=0,05), adequado para amostras pequenas (N >10) com o software BioEstat® (Ayres et al., 2007). Para verificar se houve diferença significativa na mortandade de mudas entre tratamentos, foi realizada a análise variância (ANOVA) para α=0,05 e α=0,01. Para verificar se houve diferença significativa entre pares de tratamentos, foi realizado o teste de comparação de médias de Tukey (ao nível de 5% de probabilidade) conforme Ferreira (1996). Foram determinados os custos (insumos e mão de obra) da execução do plano de recuperação. O custo de substituição de mudas mortas foi comparado ao custo adicional do uso de hidrogel.

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os dados apresentaram distribuição normal segundo o teste de D’ Agostino. A análise de variância acusou diferença significativa entre tratamentos (Tabela 1). A maior mortandade ocorreu no tratamento t₂, que foi significativamente diferente dos demais tratamentos (Tabela 2).

Tabela 1
Análise de variância para comparação dos quatro tratamentos testados. Onde GL = grau de liberdade; SQ = soma dos quadrados; QM = quadrado médio.
Table 1
Analysis of variance comparing four treatments. Where GL = degrees of freedom; SQ = sum of squares; QM = mean square.

Fontes de variação	GL	SQ	QM	Fcalculado	Ftabelado (α= 0.05)	Ftabelado (α= 0.01)
Tratamentos	3	59,23	19,74	8,89	3,86	6,99
Blocos	3	26,73	8,91
Resíduo	41	91,02	2,22
Total	48	176,98

Tabela 2
Mortandade total e mortandade média por tratamento de mudas e teste de comparação de médias de Tukey (Δ_crítico= 1,63). Os tratamentos com a mesma letra não diferem entre si.
Table 2
Total and mean seedling mortality per treatment and Tukey’s test for comparison of means (Δ_critical= 1.63). Treatments with the same letter are similar.

Tratamento	Mortandade total	Mortandade média	Desvio padrão
t2	75	6,25a	1,44
t1	47	3,92b	1,76
t3	46	3,83b	2,17
t4	41	3,42b	0,90

Os resultados confirmaram a hipótese de que o uso do hidrogel na estação seca leva à redução na mortandade de indivíduos e não tem efeito significativo na redução da mortandade na estação chuvosa. Isto pode ser devido ao aumento da capacidade de retenção de água no solo, atenuando o estresse inicial pós-transplante. O transplante no final da estação seca expõe as mudas a períodos de baixa umidade, quando o potencial hídrico da atmosfera é baixo, intensificando a perda de umidade da membrana radicular. A desidratação dos tecidos é causada pelo desbalanço entre a absorção de água pelas raízes e a transpiração foliar. Sob condições de estresse hídrico, a regulação da absorção de água pelas raízes é mais importante que a regulação da transpiração foliar para a superação do estresse hídrico (Aroca et al., 2012). O aumento no tempo de absorção de água no solo está ligado à capacidade do hidrogel em utilizar tanto a água gravitacional como a água capilar do solo. Um estudo que avaliou a retenção de água no solo com hidrogel revelou que, tanto em solos de textura arenosa como argilosa, o uso do hidrogel aumentou o conteúdo de água residual e saturada, no entanto, o aumento na saturação foi maior em solos arenosos (Abedi-Koupai et al., 2008). No caso do presente estudo (solo argiloso), o hidrogel possivelmente atuou como atenuante do estresse hídrico durante o período seco em Latossolo Vermelho. Diminuir o estresse pós-plantio, favorece competitividade por luz, água e nutrientes durante o período chuvoso, em detrimento de plantas espontâneas, diminuindo assim a mortandade. Esse favorecimento pode representar uma variável importante para o sucesso das estratégias de recuperação de áreas degradadas no Cerrado com esse tipo de solo. Segundo Apostol et al. (2009), o período pós-transplante representa o estágio mais crítico de dissecação de mudas no campo. Os autores constataram que o uso do hidrogel diminuiu o ressecamento da membrana radicular em mudas pré-transplantadas de Quercus rubra L. e que mudas tratadas com hidrogel apresentaram umidade 80% superior em relação a mudas não tratadas com esse polímero. Sob condições de estresse hídrico, o uso do hidrogel diminui o número médio de dias para o início da brotação, combinado com o atraso da perda de umidade dos tecidos radiculares, aliviando o estresse inicial pós-transplante, aumentando a sobrevivência em curto prazo.

No presente estudo, o plantio das mudas sem hidrogel na estação seca apresentou mortandade de 41%, enquanto a mortandade com o uso de hidrogel foi de 26%. A efetividade do hidrogel na melhoria do desenvolvimento e na redução da mortandade de mudas depende de vários fatores como a espécie botânica utilizada, a quantidade de hidrogel aplicada, o tipo de solo e frequência de irrigação ou precipitação (Kazanskii & Dubrovskii, 1992; Mangold & Sheley, 2007). Outros estudos não apontam o hidrogel como responsável pela diminuição da mortandade de mudas na recuperação de áreas degradadas no Cerrado. A elevada intensidade de chuvas após o plantio pode contribuir para a alta percolação do hidrogel no solo, o que também pode interferir em resultados de baixa efetividade dos efeitos do hidrogel no solo (Venturoli et al., 2013; Monteiro, 2014). Chirino et al. (2011) verificaram que a associação de hidrogel, argila e turfa reduziu o estresse hídrico no estabelecimento de mudas de Quercus suber L. no campo e pode contribuir para melhorar métodos de restauração florestal em ecossistemas semiáridos.

Considerando os custos do projeto de recuperação, o custo total por muda plantada com o uso de hidrogel foi de R$ 9,19, enquanto o custo total por muda sem o uso do hidrogel foi de R$ 9,00 (diferença de R$ 0,19/muda) (Tabela 3). Ao considerar o custo do replantio de mudas devido à mortandade, o tratamento t₂ apresentou maior custo total (plantio + replantio = R$ 1.971,62) (Tabela 4), valor este superior em R$ 216,55 (R$ 269,85) em relação ao custo total do tratamento t₁.

Tabela 3
Orçamento detalhado dos custos de plantio para tratamentos com a aplicação de hidrogel (t₁ e t₃) e sem aplicação de hidrogel (t₂ e t₄).
Table 3
Detailed budget for planting for treatments with (t₁ and t₃) and without hydrogel (t₂ and t₄).

Descrição	Quantidade por muda	Quantidade por tratamento	Preço	Custo por muda (R$)	Custo por tratamento (R$)
Mudas:	1 muda	144 mudas	R$ 4,00/muda	4,00	576,00
Fertilizante orgânico	200 g	28.800 g	R$ 0,70/kg	0,14	20,16
Fertilizante químico com micronutrientes	50 g	7.200 g	R$ 11,50/kg	0,58	82,80
Adubo químico N4 P14 K8	50 g	7.200 g	R$ 1,59/kg	0,08	11,45
Isca formicida	0,0069 dias	1 kg	R$ 6,00/kg	0,04	6,00
Mão de obra	0,042 dias	15 diárias	R$ 40,00/dia	4,17	600,00
Hidrogel (5g/litro; 1 l/cova)	5 g	720g	R$ 9,30/250g	0,19	26,78
Valor total (tratamento sem hidrogel)				9,00	1.296,41
Valor total (tratamento com hidrogel)				9,19	1.323,19

Tabela 4
Custo total dos tratamentos incluindo o custo de substituição de mudas (replantio) devido à mortandade.
Table 4
Total cost of each treatment including seedling replacement due to mortality.

Tratamento	Número de mudas replantadas	Custo do replantio (R$)	Custo total (Plantio + replantio) (R$)
t1	47	431,93	1755,12
t2	75	675,00	1971,41
t3	46	422,74	1745,93
t4	41	369,00	1665,41

5. CONCLUSÃO

O custo total do plantio de mudas com uso do hidrogel no final da estação seca foi menor que o custo total do plantio de mudas sem hidrogel na mesa época. Os custos com substituição de mudas no tratamento sem hidrogel superaram os custos da utilização do hidrogel na estação seca. Porém, se o plantio for realizado na estação chuvosa, o uso do hidrogel torna-se dispensável. O uso de hidrogel pode ser uma boa alternativa para plantios de mudas em estratégias de recuperação de áreas degradadas do Cerrado, sem aumentar significativamente o custo total do plantio.

AGRADECIMENTOS

Agradecemos ao Viveiro Cerrado Vivo e o apoio financeiro concedido pelo Projeto Regularização Ambiental e Diagnóstico dos Sistemas Agrários dos Assentamentos da Região Norte do Estado do Mato Grosso – Radis (Projeto 5788 - FUB/FUP, Sub-Processo: 14018/2015) e pelo CNPq (Processo: 161329/2013-6).

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  2017

Histórico

• Recebido
  21 Nov 2016
• Aceito
  22 Dez 2016