Resumos
As Terras Pretas Arqueológicas (TPA) são solos que podem concentrar até seis vezes mais carbono orgânico que solos adjacentes sem horizonte A antrópico, presumindo-se, dessa forma, maior efluxo de CO2 nesses solos. O objetivo deste estudo foi investigar a distribuição espacial do efluxo de CO2, temperatura e umidade do solo em área de Terra Preta Arqueológica sob cultivo de cacau e café no município de Apuí, AM, Brasil. Foram construídas malhas amostrais nas dimensões 42 x 80 m, com espaço entre os pontos de 8 x 10 m e 6 x 10 m para as áreas de cacau e café, respectivamente. Após a etapa de coleta dos dados do efluxo de CO2, temperatura e umidade do solo, procedeu-se a análise estatística descritiva e geoestatística. Os resultados mostraram que os parâmetros avaliados apresentam dependência espacial, com alcance variando de 25 a 40 m para o efluxo de CO2 da área TPA com cacau. O efluxo de CO2 na área de cacau foi superior, com valor médio de 5,49 µmol m-2 s-1, comparado ao 3,99 µmol m-2 s-1 de CO2 da área com café.
Palavras-chave:
carbono orgânico; efluxo de CO2; solo antrópico.
The Archaeological Dark Earth (ADE) are soils that can hold up to six times more organic carbon than surrounding soils without anthropic horizons, thus assuming higher CO2 emissions from these soils. The objective of this study was to investigate the spatial distribution of CO2 efflux, temperature and soil moisture in an Archaeological Dark Earth area under cocoa and coffee cultivation in the municipality of Apuí, AM, Brazil. Sample grids of 42 x 80 m were set up, with space between points of 8 x 6 x 10 m and 10 m, respectively, for the cocoa and coffee areas. After data of CO2 efflux, temperature and humidity of the soil were collected, descriptive statistics and geostatistics analyses were done. The results showed that the evaluated parameters exhibited spatial dependence reaching a range of 25 to 40 m for CO2 stream ADE area with cocoa. The CO2 efflux in the cocoa area was higher, with an average value of 5.49 µmol m-2 s-1, compared to 3.99 µmol m-2 s-1 in the area of coffee CO2.
Keywords:
antropic soil; CO2 efflux; organic carbon.
1. INTRODUÇÃO
Na Amazônia, os solos que apresentam horizonte A antrópico estão associados à prolongada ocupação humana pré-histórica, realizada por sociedades indígenas do período pré-colombiano (EMBRAPA, 2013EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA - EMBRAPA. Sistema Brasileiro de Classificação de Solos Brasília: SPI/Embrapa Produção de Informação, 2013. p. 353.), as quais formaram extensos depósitos de resíduos, ou simplesmente rejeitos, que alteraram significativamente as propriedades dos solos (Aquino et al., 2016AQUINO, R. E. et al. Characteristics of color and iron oxides of clay fraction in Archeological Dark Earth in Apuí region, southern Amazonas. Geoderma, v. 262, n. 1, p. 35-44, 2016. http://dx.doi.org/10.1016/j.geoderma.2015.07.010
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), de modo que estes apresentaram variações expressivas nas propriedades físicas, químicas, biológicas e mineralógicas quando comparados aos solos adjacentes. Os vestígios mais contundentes dessa ocupação indígena, com ampla distribuição, são as manchas de solos de cor negra, que ocorrem devido à elevada presença de matéria orgânica e à contribuição significativa do carbono pirogênico, formado por oxidação incompleta dos materiais orgânicos (Campos et al., 2012aCAMPOS, M. C. C. et al. Caracterização física e química de terras pretas arqueológicas e de solos não antropogênicos na região de Manicoré, Amazonas. Agro@mbiente On-line, v. 6, n.4, p. 102-109, 2012a.), que exibem alta resistência à oxidação termal, química e à foto-oxidação. Esses fatores atribuíram a esses solos algumas designações, como Terra Preta Arqueológica (TPA) ou simplesmente Terra Preta (Kämpf e Kern, 2005KÄMPF, N.; KERN, D. C. O solo como registro da ocupação humana pré-histórica na Amazônia. In: VIDAL-TORRADO, P.; ALLEONI, L.R.F.; COOPER, M.; SILVA, A.P.; CARDOSO, E. J. (Orgs.). Tópicos em Ciência do solo. 1. ed. Viçosa: Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, 2005. p. 277-320.).
As maiores reservas de carbono (C) no ecossistema terrestre encontram-se no solo, chegando a ser 4 vezes maiores que o C da vegetação e 3,3 vezes maiores que o da atmosfera (IPCC, 2007INTERGOVERNAMENTAL PANEL ON CLIMATE CHANGE - IPCC. Climate change 2007. Fourth Assessment Report on climate change impacts, adaptation and vulnerability of the Intergovernamental Panel on Climate Change. Cambridge: Cambridge University, 2007. p. 939.). As TPAs, por sua vez, podem apresentar, em média, até 6 vezes mais carbono orgânico estável que os solos adjacentes sem horizonte A antrópico (Glaser, 2001GLASER, B. Black carbon in density fractions of anthropogenic soils of the Brazilian amazon region. Organic Geochemistry, v. 31, n. 4, p. 669-678, 2001. http://dx.doi.org/10.1016/S0146-6380(00)00044-9
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), figurando como grande reservatório de carbono orgânico. Entretanto, com a modificação da cobertura da vegetação nativa por meio das ações antrópicas atuais, é possível que haja perdas massivas de C do solo (La Scala Júnior et al., 2012LA SCALA JÚNIOR, N. et al. A review on soil carbon accumulation due to the management change of major Brazilian agricultural activities. Brazilian Journal Biology, v. 72, n. 3, p. 775-875, 2012. http://dx.doi.org/10.1590/S1519-69842012000400012
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).
As ações de perda de CO2 do solo são representadas pelas trocas gasosas entre o solo e a atmosfera, e governadas pela difusão do CO2 por meio dos poros do solo, que podem ser influenciadas pelas propriedades do solo ou pela cobertura vegetal presente no local (Pinto-Júnior et al., 2009PINTO-JÚNIOR, O. B. et al. Efluxo de CO2 do solo em floresta de transição Amazônia Cerrado e em área de pastagem. Acta Amazônica, v. 39, n. 4, p. 813-821, 2009.). As variáveis climáticas têm relações diretas com os efluxos de CO2 para a atmosfera. Desse modo, os principais fatores que afetam as emissões são a temperatura (do ar e do solo) e o teor de umidade do solo, adicionados às relações climáticas e topográficas do local (Brito et al., 2010BRITO, L. F. et al. Spatial variability of soil CO2 emission in different topographic positions. Bragantia, v. 69, n.4, p. 19-27, 2010. http://dx.doi.org/10.1590/S0006-87052010000500004
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).
O estudo da variabilidade espacial por meio da geoestatística possibilita a interpretação dos resultados com base na estrutura da variabilidade natural dos atributos que foram considerados na avaliação, levando em conta a dependência espacial dentro do intervalo de amostragem, permitindo indicar alternativas de uso. Além disso, possibilita melhor compreensão da variabilidade desses atributos e sua influência no ambiente (Silva Neto et al., 2012SILVA NETO, S. P. et al. Variação espacial do teor de matéria orgânica do solo e produção de gramínea em pastagens de capim-marandu. Bioscience Journal, v. 28, p. 41-53, 2012.). Porém, a variabilidade espacial não se restringe apenas aos atributos do solo, ocorrendo também sob a emissão de CO2 (Pinto-Júnior et al., 2009PINTO-JÚNIOR, O. B. et al. Efluxo de CO2 do solo em floresta de transição Amazônia Cerrado e em área de pastagem. Acta Amazônica, v. 39, n. 4, p. 813-821, 2009.).
Vários são os estudos de variabilidade espacial do efluxo de CO2, especialmente em áreas de florestais nativas, conforme destacam(La Scala Júnior et al., (2012LA SCALA JÚNIOR, N. et al. A review on soil carbon accumulation due to the management change of major Brazilian agricultural activities. Brazilian Journal Biology, v. 72, n. 3, p. 775-875, 2012. http://dx.doi.org/10.1590/S1519-69842012000400012
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). Segundo La Scala Junior et al. (2009LA SCALA JÚNIOR, N. et al. Fractal dimension and anisotropy of soil CO2 emission in an agricultural field during fallow. International Agrophysics, v. 23, n. 3 p. 353-358, 2009.), o aumento das emissões de CO2 ocorre nos meses mais quentes do ano (de outubro a fevereiro). De acordo com Adachi (2009ADACHI, M. Spatial and temporal variation in soil respiration in a seasonally dry tropical forest, Thailand. Journal of Tropical Ecology, v.1, p.531-539, 2009. http://dx.doi.org/10.1017/S026646740999006X
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). Tal fato é atribuído às condições favoráveis à atividade dos microrganismos no solo, especialmente da precipitação pluviométrica que interfere no padrão espacial e temporal das emissõesdo solo. Amazônia Pinto-Júnior et al., (2009PINTO-JÚNIOR, O. B. et al. Efluxo de CO2 do solo em floresta de transição Amazônia Cerrado e em área de pastagem. Acta Amazônica, v. 39, n. 4, p. 813-821, 2009.) e Silva et al. (2016SILVA, C. M. et al. Temporal variation of soil CO2 efflux in oil palm-based agroforestry systems in eastern Amazon. Acta Amazônica, v. 46, n. 1, p. 1-12, 2016. http://dx.doi.org/10.1590/1809-4392201500193
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) informam que na Amazônia, os fatores determinantes na variação espacial e temporal são temperatura e precipitação.
Nesta parte da Amazônia, as TPAs são facilmente identificadas e utilizadas por pequenos agricultores que as cultivam com frutíferas, hortaliças e pastagem em função de sua alta fertilidade (Campos et al., 2011CAMPOS, M. C. C. et al. Caracterização e classificação de terras pretas arqueológicas na Região do Médio Rio Madeira. Bragantia, v. 70, n. 3, p. 598-609, 2011. ), o que pode representar um risco ao ambiente com a perda desse importante reservatório de carbono. Assim o presente estudo teve como objetivo investigar a distribuição espacial do efluxo de CO2 em área de Terra Preta Arqueológica sob cultivo de cacau e café no município de Apuí, AM, Brasil.
2. MATERIAL E MÉTODOS
O estudo foi realizado no município de Apuí, AM, Brasil, situado em Latitude 7º12'05" S e Longitude 59º39'37" W, que é transpassado pela rodovia Transamazônica (BR-230) (Figura 1). Segundo a classificação de Köppen, o clima da região pertence ao grupo A (Clima Tropical Chuvoso) e tipo climático Am (chuvas do tipo monção), apresentando um período seco de pequena duração. A pluviosidade limita-se às isoietas de 2.250 e 2.750 mm, com período chuvoso iniciando em outubro e prolongando-se até junho. As temperaturas médias anuais variam entre 25 e 27ºC, e a umidade relativa, entre 85 e 90%.
Mapa de localização das áreas com Terra Preta Arqueológica sob cultivo de cacau e café no município de Apuí, AM, Brasil.
A geologia da região é oriunda dos arenitos da formação Beneficente, recobertos por pacote argiloso do terciário. As classes de solo predominantes no município são os Argissolos e Latossolos, recobertos por vegetação primária, constituída predominantemente por Floresta Tropical Densa, formada por árvores adensadas (SDS, 2004AMAZONAS. Secretaria de Estado do Meio Ambiente e Desenvolvimento Sustentável - SDS. Relatório técnico síntese dos diagnósticos: Área estadual sul de Apuí e Manicoré. Manaus, 2004. 20p.).
A TPA que abriga cultura de cacau vem sendo cultivada há quatorze anos. Nos primeiros seis anos abrigou os cultivos de arroz, milho, feijão e melancia. A cultura do cacau foi inserida posteriormente e permanece até o presente estudo. A TPA que abriga cultura café vem sendo cultivada há seis anos. Nos primeiros dois anos abrigou o cultivo de pastagem e nos últimos quatro anos, a cultura do café. O solo nas duas áreas de TPA no município de Apuí foram classificados como Argissolo Amarelo Eutrófico, segundo critérios estabelecidos pela (EMBRAPA, 2013EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA - EMBRAPA. Sistema Brasileiro de Classificação de Solos Brasília: SPI/Embrapa Produção de Informação, 2013. p. 353.).
Nesses locais, foi estabelecido um grid amostral na área com dimensões de 48 x 88 m, espaçamentos de 6 x 8 m, 88 pontos em cada grid, e um total de 352 pontos amostrais (Figura 1). As medições do efluxo de CO2, temperatura e umidade foram realizadas durante quatro dias consecutivos, sempre no período da manhã (entre 8:00 e 10:00), obtendo-se, ao final, um valor médio para cada ponto amostral da malha, sendo realizadas leituras apenas no período da manhã em função da distância e do difícil acesso entre as áreas estudadas.
A FCO2 foi registrada utilizando-se de um sistema portátil da companhia LI-COR (LI-8100), Nebraska EUA. Em seu modo de medição, o sistema monitora as mudanças na concentração de CO2 dentro da câmera por meio de espectroscopia de absorção óptica na região do infravermelho (IRGA). A câmera para solos tem um volume interno de 854,2 cm3, com área de contato de 83,7 cm2, e foi colocada sobre colares de PCV previamente inseridos no solo, a uma profundidade de 3 cm em cada um dos pontos amostrais. Uma vez a câmera fechada, o modo de medida levou 1min e 30s em cada ponto para a determinação de FCO2 e, dentro da câmera, a concentração de CO2 foi determinada a cada 2,5s.
A temperatura do solo (Tsolo) foi monitorada por um sensor de temperatura (termistor portátil), parte integrante do sistema do LI-8100, inserido na camada de 0-12 cm de profundidade. A umidade do solo (Usolo) também foi medida em todos os pontos, utilizando-se um sistema portátil TDR-Campbel(r) (Hydrosense TM, Campbell Scientific, Australia), que avaliou a umidade disponível do solo (% volume) na camada de 0-12 cm.
Próximo as áreas em estudo, foram constatadas temperatura do ar, umidade do ar e precipitações médias diárias conforme a Tabela 1. Foram utilizadas as variáveis climáticas referentes a região devido à ausência de unidade de estação meteorológica nas proximidades do local de estudo. Assim, leituras do FCO2, TS e US foram feitas de 05 a 12 de dezembro de 2014 para as áreas de cacau e café, respectivamente.
Inicialmente, os dados foram submetidos à análise estatística descritiva calculando-se a média, mediana, desvio padrão, variância, coeficiente de variação, máximo, mínimo, coeficiente de assimetria, curtose e a hipótese de normalidade (Kolmogorov-Smirnov) pelo software estatístico Minitab 14 (Minitab, 2000MINITAB. Release 14.1: Statistical Software. State College, 2000.). Em seguida, os dados também foram submetidos à análise de variância, e as médias comparadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade, para verificar a diferença dos atributos entre áreas de TPAs sob cultivo de cacau e café. Além disso foi realizada a análise de correlação de Person.
Para a caracterização da variabilidade espacial, foi utilizada a análise geoestatística (Isaaks e Srivastava, 1989ISAAKS, E. H.; SRIVASTAVA, R. M. An introduction to applied geostatistcs New York: Oxford University Press, 1989. 561p.) sob a teoria da hipótese intrínseca, onde o semivariograma experimental é estimado pela Equação 1.
em que:
γ(h) é o valor da semivariância para uma distância h;
N(h) é o número de pares envolvidos no cálculo da semivariância;
Z(xi) é o valor do atributo Z na posição xi;
Z(xi+h) é o valor do atributo Z separado por uma distância h da posição xi.
O ajuste de um modelo matemático (exponencial, esférico, linear ou gaussiano) aos valores calculados de (h) foi definido com base nos coeficientes do modelo teórico para o semivariograma: o efeito pepita (C0); o patamar (C0 + C1) e o alcance (a ).
Na análise da razão de dependência espacial (proporção em percentagem do (C0) em relação ao (C0+C1)) das variáveis em estudo, utilizou-se a classificação de Cambardella et al. (1994CAMBARDELLA, C. A. et al. Field-scale variability of soil properties in central lowa soils. Soil Science Society American Journal, v. 58, n. 1, p.1501-1511, 1994. http://dx.doi.org/10.2136/sssaj1994.03615995005800050033x
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), onde valores de [(C0/(C0+C1)] menores que 25% são considerados dependência espacial forte, valores de [(C0/(C0+C1)] entre 25 e 75 % indicam dependência espacial moderada, e valores de [(C0/(C0+C1)] maiores que 75%, dependência espacial fraca.
Na determinação da existência ou não da dependência espacial, utilizou-se a modelagem dos semivariogramas através do programa GS+ (Robertson, 1998ROBERTSON, G. P. GS+ Geostatistics for the environmental sciences: GS+ user's guide. Plainwell: Gamma Design Software, 1998.152p.), tendo como base para a escolha do melhor ajuste do semivariograma, respectivamente, o maior valor do coeficiente determinação (r2) e a validação cruzada. Após o ajuste dos modelos matemáticos permissíveis, foi realizado à interpolação dos dados por meio da krigagem e, em seguida, a confecção dos mapas de isolinhas foram geradas no software Surfer versão 8.00.
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
A estatística descritiva e o teste de médias para o fluxo de CO2, temperatura e umidade do solo são apresentados na tabela 2. As variáveis apresentaram valores de média e mediana próximos, indicando distribuição normal. Os valores máximos e mínimos com maiores distanciamentos foram observados para o FCO2 na área de TPA com cacau e Tsolo de ambas as áreas estudadas. Contudo, o valor máximo e mínimo do fluxo de CO2 na área de TPA com cacau, cuja variação foi da ordem de 15,30 a 1,35 µmol m-2, avaliado em conjunto com o valor de assimetria e curtose, explicam o valor do coeficiente de variação de 46,21%, que representa alta variabilidade segundo classificação de Warrick e Nielsen (1980WARRICK, A. W.; NIELSEN, D. R. Spatial variability of soil physical properties in the field In: HILLEL, D. (Ed.). Applications of soil physics. New York: Academic Press, 1980. p. 385.) para este parâmetro estatístico.
Resultados semelhantes foram encontrados por Schwendenmann et al. (2003SCHWENDENMANN, L. et al. Spatial and temporal variation in soil CO2 efflux in an old-growth neotropical rain forest, la selva, Costa Rica. Biogeochemistry, v. 64, n. 1 p. 111-128, 2003. http://dx.doi.org/10.1023/A:1024941614919
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) que, avaliando a variabilidade espacial e temporal do FCO2 em solos de floresta tropical, observaram valores de CV entre 35 e 45%, e, Maier et al. (2011MAIER, M. et al. Soil CO2 efflux vs. soil respiration: Implications for flux models Agricultural and Forest Meteorology, v. 151, n. 12, p. 1723-1730, 2011. http://dx.doi.org/10.1016/j.agrformet.2011.07.006
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), que em estudo sobre a variabilidade espacial do efluxo de gases do efeito estufa, encontraram valores de coeficiente de variação de 55% para o FCO2 em solo vegetado. Segundo Oliveira et al. (2015OLIVEIRA, I. A. et al. Use of scaled semivariograms in the planning sample of soil chemical properties in southern Amazonas, Brazil Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 39, n. 1, p. 31-39, 2015. http://dx.doi.org/10.1590/01000683rbcs20150525
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), o coeficiente de variação de atributos do solo de diferentes localizações dentro de um ecossistema é indicativo da sua variação espacial, mas apenas o CV não é suficiente para a comparação entre atributo do solo de diferentes estudos devido, em parte, à falta de padronização no esquema experimental, como o tamanho e a forma da área, o número de pontos amostrais e o seu arranjo espacial.
A média do FCO2 para a área de TPA com cacau foi de 5,49 µmol m-2 s-1, enquanto a área de TPA com café apresentou 3,99 µmol m-2 s-1 para o FCO2, diferindo estatisticamente entre si ao nível de 5% de probabilidade (Tabela 2). Estes resultados devem-se possivelmente a estabilidade do sistema de cultivo com cacau (08 anos), espaçamento da cultura, maior acúmulo de serapilheira e maior aporte de C orgânico na área de cacau comparando com a área de café. Apesar da diferenciação entre os dois sistemas de uso, essas médias do FCO2 são superiores às médias descrita no trabalho de Silva et al. (2016SILVA, C. M. et al. Temporal variation of soil CO2 efflux in oil palm-based agroforestry systems in eastern Amazon. Acta Amazônica, v. 46, n. 1, p. 1-12, 2016. http://dx.doi.org/10.1590/1809-4392201500193
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) em áreas sob diferentes sistemas agroflorestais na Amazônia. Contudo, é provável que o maior FCO2 nas áreas de TPA com cacau e café não esteja atribuída a cobertura vegetal dessas áreas, mas pelo maior teor de carbono orgânico encontrado nos solos com horizonte A antrópico (TPA), conforme mencionam Santos et al. (2013SANTOS, L. A. C. et al. Caracterização de terras pretas arqueológicas no Sul do Estado do Amazonas. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 37, n. 4, p. 825-836, 2013. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-06832013000400001
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).
O FCO2 é resultado da atividade microbiana e respiração das raízes, todavia, por adição dos fatores ambientais temperatura e umidade, pode haver aumento ou diminuição das emissões devido a variabilidade temporal, conforme destacam Silva et al. (2016SILVA, C. M. et al. Temporal variation of soil CO2 efflux in oil palm-based agroforestry systems in eastern Amazon. Acta Amazônica, v. 46, n. 1, p. 1-12, 2016. http://dx.doi.org/10.1590/1809-4392201500193
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). Verifica-se também que a Tsolo apresentou valores médios idênticos estatisticamente nas duas áreas estudadas, variando 26,14 ºC para área de cacau, e 27,83ºC para área de café. Contudo, as áreas apresentaram teores de Umidade do solo diferentes estatisticamente, da ordem de 39,21% para área de TPA com cacau e 22,02% para área de TPA com café, fato que possivelmente está interferindo no FCO2, conforme Simões et al. (2010SIMÕES, S. M. O.; ZILLI, J. E.; COSTA, M. C. G.; TONINI, H.; BALIEIROS, F. C. Carbono orgânico e biomassa microbiana do solo em plantios de Acacia mangium no Cerrado de Roraima. Acta Amazonica, v. 40, p. 23-30, 2010.) em estudos de carbono orgânico na Amazônia.
Por meio de análise ampla permitida pela avaliação das médias, presume-se que o fator Usolo possa estar colaborando para o elevado FCO2 da TPA com cacau, uma vez que o aumento da umidade favorece a atividade microbiana do solo (La Scala Junior et al. 2009LA SCALA JÚNIOR, N. et al. Fractal dimension and anisotropy of soil CO2 emission in an agricultural field during fallow. International Agrophysics, v. 23, n. 3 p. 353-358, 2009.). Por outro lado, Tedeschi et al. (2006TEDESCHI, V. et al. Soil respiration in a Mediterranean oak forest at different developmental stages after. Science Society America Journal, v. 62, n. 33, p. 810-817, 2006. http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2486.2005.01081.x
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) afirmam que a contribuição desses fatores não é tão grande quando se analisa a variabilidade espacial.
De certo modo, somente a análise das médias não é suficiente para exibir a caracterização do FCO2 ao longo de uma área, assim como a coadjuvância dos fatores temperatura e umidade nos níveis do efluxo. Para tanto, a caracterização foi feita por meio da análise geoestatística, cujos resultados são apresentados na Tabela 3. O FCO2 e os parâmetros Tsolo e Usolo, tanto da área TPA com cacau como TPA com café, apresentaram dependência espacial, com ajustes matemáticos nos modelos esférico e exponencial.
Estudando a variabilidade espacial do FCO2 durante 18 dias consecutivos, La Scala Júnior et al. (2000LA SCALA JÚNIOR, N. et al. Short-term temporal changes in the spatial variability model of CO2 emissions from a Brazilian bare soil. Soil Biology & Biochemistry, v. 32, n. 4, p. 1459-1462, 2000. http://dx.doi.org/10.1016/S0038-0717(00)00051-1
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) encontraram, em sua maioria, modelos esféricos e exponenciais que explicaram a variabilidade espacial deste atributo. Segundo Aquino et al. (2015AQUINO, R. E. et al. Use of scaled semivariograms in the planning sample of soil physical properties in southern Amazonas, Brazil. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 39, n.1, p. 21-30, 2015. http://dx.doi.org/10.1590/01000683rbcs20150524
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) os modelos esférico e exponencial são os que melhor descrevem a variabilidade espacial da umidade do solo (Usolo), de acordo com os dados deste estudo. De igual modo, foram ajustados modelos exponenciais e esféricos à Tsolo nas áreas de estudos, resultados que evidenciam constante variabilidade temporal dos parâmetros avaliados.
O alcance é uma medida importante no planejamento e na avaliação experimental, auxiliando na definição de procedimento de amostragem (Oliveira et al., 2015OLIVEIRA, I. A. et al. Use of scaled semivariograms in the planning sample of soil chemical properties in southern Amazonas, Brazil Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 39, n. 1, p. 31-39, 2015. http://dx.doi.org/10.1590/01000683rbcs20150525
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). Os menores valores de alcance foram observados para a Tsolo na área de café e cacau com intervalo de 18,82 e 25 m, respectivamente, indicando assim que esta variável apresenta distribuição dos valores de dependência espacial menos prolongada ao longo da área de estudo (Tabelas 3). Por outro lado, o maior valor de alcance foi verificado para o FCO2 na área de cacau e café entre 40 e 33,9 m. Os índices de alcance de dependência espacial para as variáveis analisadas variaram de 15 m a 47 m. Estes valores podem ser atribuídos às constantes variações nas formas do relevo das áreas dos campos naturais, de acordo com Campos et al. (2012bCAMPOS, M. C. C.; OLIVEIRA, I. A.; SANTOS, L. A. C.; AQUINO, R. E.; SOARES, M. D. R. Variabilidade espacial da resistência do solo à penetração e umidade em áreas cultivadas com mandioca na região de Humaitá, AM. Agro@mbiente On-line, v. 6, p. 09-16, 2012b. http://dx.doi.org/10.18227/1982-8470ragro.v6i1.689
http://dx.doi.org/10.18227/1982-8470ragr...
), com mudanças repentinas de formas côncavas e convexas ao longo da paisagem.
Todas as modelagens realizadas apresentaram um valor de R² superior a 0,80 e validação cruzada com valores mínimo de 0,60 e máximo 0,91 (Tabela 3), semelhante aos encontrados por Aquino et al. (2015AQUINO, R. E. et al. Use of scaled semivariograms in the planning sample of soil physical properties in southern Amazonas, Brazil. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 39, n.1, p. 21-30, 2015. http://dx.doi.org/10.1590/01000683rbcs20150524
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) em estudos de atributos do solo na Amazônia. Por outro lado, as variáveis analisadas apresentaram comportamento de dependência espacial (GDE) entre forte e moderado (Tabela 3). Sob esta perspectiva, pode-se afirmar que a distância adotada da separação das amostras contribuiu para os baixos percentuais de GDE das áreas de cacau e café. A forte dependência espacial dos atributos relacionados aos FCO2, é atribuída aos fatores intrínsecos, tais como o clima e tipo de solo, aos processos físicos e químicos e a atividade biológica (Cambardella et al., 1994CAMBARDELLA, C. A. et al. Field-scale variability of soil properties in central lowa soils. Soil Science Society American Journal, v. 58, n. 1, p.1501-1511, 1994. http://dx.doi.org/10.2136/sssaj1994.03615995005800050033x
http://dx.doi.org/10.2136/sssaj1994.0361...
).
Os mapas de krigagem dos parâmetros FCO2 e Tsolo mostram significativa correlação de distribuição espacial desses atributos para os sistemas sob cultivo de cacau e café (Figura 2 e 3; Tabela 4), haja vista que há influência da temperatura e umidade sobre a atividade microbiológica do solo, a qual resulta em FCO2 do solo, conforme citam Brito et al. (2010BRITO, L. F. et al. Spatial variability of soil CO2 emission in different topographic positions. Bragantia, v. 69, n.4, p. 19-27, 2010. http://dx.doi.org/10.1590/S0006-87052010000500004
http://dx.doi.org/10.1590/S0006-87052010...
) e Schwendenmann et al. (2003SCHWENDENMANN, L. et al. Spatial and temporal variation in soil CO2 efflux in an old-growth neotropical rain forest, la selva, Costa Rica. Biogeochemistry, v. 64, n. 1 p. 111-128, 2003. http://dx.doi.org/10.1023/A:1024941614919
http://dx.doi.org/10.1023/A:102494161491...
).
Mapas de krigagem da umidade (%), efluxo de CO2, (μmol m-2s-1) temperatura (oC) do solo em Terra Preta Arqueológica sob cultivo de cacau no município de Apuí, AM, Brasil.
Todavia no mapa da umidade do solo na área de TPA com cacau (Figura 2), a região que concentra umidade na faixa de 45 a 50% no mapa do efluxo de CO2 mostra que há menor emissão desse gás, concordando com os resultados. O que parece contraditório ao enunciado por Brito et al. (2010BRITO, L. F. et al. Spatial variability of soil CO2 emission in different topographic positions. Bragantia, v. 69, n.4, p. 19-27, 2010. http://dx.doi.org/10.1590/S0006-87052010000500004
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) e Schwendenmann et al. (2003SCHWENDENMANN, L. et al. Spatial and temporal variation in soil CO2 efflux in an old-growth neotropical rain forest, la selva, Costa Rica. Biogeochemistry, v. 64, n. 1 p. 111-128, 2003. http://dx.doi.org/10.1023/A:1024941614919
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) pode ser dado ao fato das intensas chuvas que ocorreram anteriormente às leituras, resultando na ocupação, por umidade, dos espaços porosos do solo às expensas da eliminação dos gases do solo imediatamente às chuvas. Este fenômeno é, também, observado na área TPA com café (Figura 3), contudo, no intervalo de umidade restrito a 23 e 39%.
Mapas de krigagem da umidade (%), efluxo de CO2, (μmol m -2 s -1 ) e temperatura (oC) do solo em Terra Preta Arqueológica sob cultivo de café no município de Apuí, AM, Brasil.
O efluxo de CO2 do solo apresentou-se correlacionado com a Usolo e a Tsolo, utilizando-se o coeficiente de correlação simples (p < 0,01) (Tabela 4). Houve correlação positiva entre o FCO2 com a Tsolo, por outro lado, houve correlação negativa do FCO2 com a Usolo, evidenciando a influência destes dois fatores nos fluxos de CO2 (Simões et al., 2010SIMÕES, S. M. O.; ZILLI, J. E.; COSTA, M. C. G.; TONINI, H.; BALIEIROS, F. C. Carbono orgânico e biomassa microbiana do solo em plantios de Acacia mangium no Cerrado de Roraima. Acta Amazonica, v. 40, p. 23-30, 2010.).
Vale ressaltar que a correlação dos parâmetros de efluxo de CO2, temperatura e umidade pode ter sido afetada pela variabilidade temporal, uma vez que a mensuração desses parâmetros foi realizada em quatro dias consecutivos, obtendo-se ao final um valor médio representando cada ponto amostral da malha, justificando os resultados expressos pelos mapas de krigagem.
4.CONCLUSÃO
1. Os parâmetros efluxo de CO2, temperatura e umidade apresentaram estrutura de dependência espacial.
2. O efluxo de CO2 do solo na área de TPA com cacau foi, em média, superior ao da área de TPA com café, mostrando haver diferentes taxas de efluxo de CO2 entre classes de solos com horizonte A antrópico.
3. Na área TPA com cacau, o efluxo de CO2 apresentou correlação inversamente proporcional à umidade do solo, o que foi atribuído à saturação por umidade que promoveu a expulsão dos gases do solo imediatamente após as chuvas.
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Datas de Publicação
-
Publicação nesta coleção
Dez 2016
Histórico
-
Recebido
05 Jun 2016 -
Aceito
28 Jul 2016