Carbon stock in the biomass of eucalyptus crops in central-east region of the state of Minas Gerais - Brazil

rarv Revista Árvore Rev. Árvore 0100-6762 1806-9088 Sociedade de Investigações Florestais Viçosa, MG, Brazil Forest ecosystems are a viable possibility to mitigate the increase in concentration of CO2 in the atmosphere by carbon (C) sequestration by the trees and its storage in biomass and in the soil, but such information are scarce. The main objective of this study was to assess production of dry matter of aerial section, roots and litter layer on the soil and C stock of trees in eucalyptus crops in the Central-East region of Minas Gerais State, Brazil, in five regions: Cocais (CO), Rio Doce (RD), Sabinópolis (SB), Santa Bárbara (SA), and Virginópolis (VI). Regarding dry matter production, the most productive region was SA, with 32.80 t ha-1 yr-1, in trees at 84 months of age and 21.09 and 25.21 t ha-1 yr-1 in trees at 120 months of age, respectively. Stabilization of productivity was after 96 months of age in SA and at 84 months of age for RD and SB. For region CO and VI, productivy and average year C stock maintained increasing rates until 120 months of age, showing that the greatest productivy occurs in advanced ages. Productivity and average C stock of those crops were 26.96 t ha-1 yr-1 of biomass and 13.64 t ha-1 yr-1 C. Estoque de carbono na biomassa de plantações de eucalipto na região centro-leste do estado de Minas Gerais Carbon stock in the biomass of eucalyptus crops in central-east region of the state of Minas Gerais - Brazil Alcides GattoI; Nairam Félix de BarrosII; Roberto Ferreira de Novais II; Ivo Ribeiro da SilvaII; Hélio Garcia LeiteIII; Ecila Mercês de Albuquerque VillaniIV IDepartamento de Engenharia Florestal, Universidade de Brasília, UnB, Brasil. E-mail: <[e-mail]> IIDepartamento de Solos, Universidade Federal de Viçosa, UFV, Brasil. E-mails: <[e-mail]>, <[e-mail]> e <[e-mail]> IIIDepartamento de Engenharia Florestal, UFV. E-mail: <[e-mail]> IVPós Doutoranda do Departamento de Solos, bolsista da FAPEMIG, UFV. E-mail: <[e-mail]> RESUMO Os ecossistemas florestais representam alternativa viável para mitigar o aumento da concentração de CO2 na atmosfera, via fixação do carbono (C) pelas árvores e seu armazenamento na biomassa e no solo, mas tais informações são escassas. Este trabalho teve como objetivo avaliar a produção de matéria seca da parte aérea, de raízes e da manta orgânica depositada sobre o solo e o estoque de C de árvores em plantações de eucalipto com diferentes idades na região Centro-Leste do Estado de Minas Gerais, abrangendo cinco regiões: Cocais (CO), Rio Doce (RD), Sabinópolis (SA), Santa Bárbara (SB) e Virginópolis (VI). Quanto à produção de matéria seca, a região mais produtiva, aos 84 meses de idade, foi SA, com 32,80 t ha-1 ano-1 de parte aérea e raízes, decrescendo nos anos seguintes até atingir 31,18 t ha-1 ano-1 aos 120 meses de idade. Para essa mesma comparação, nas regiões de RD e SB observaram-se produtividades de 29,92 e 29,70 t ha-1 ano-1 aos 84 meses e 21,09 e 25,21 t ha-1 ano-1 aos 120 meses de idade, respectivamente. Constatou-se que a estabilização da produtividade ocorreu após 96 meses de idade em SA e aos 84 meses para as regiões de RD e SB. No tocante às regiões de CO e VI, a produtividade e o estoque de C médio anuais mantiveram taxas crescentes até 120 meses de idade, indicando que a maior produtividade ocorre em idades mais avançadas. A produtividade e o estoque de C médio dessas plantações foram, respectivamente, de 26,96 t ha-1 ano-1 de biomassa e 13,64 t ha-1 ano-1 de C. Palavras-chave: Componentes da árvore, Equações alométricas e Sequestro de carbono. ABSTRACT Forest ecosystems are a viable possibility to mitigate the increase in concentration of CO2 in the atmosphere by carbon (C) sequestration by the trees and its storage in biomass and in the soil, but such information are scarce. The main objective of this study was to assess production of dry matter of aerial section, roots and litter layer on the soil and C stock of trees in eucalyptus crops in the Central-East region of Minas Gerais State, Brazil, in five regions: Cocais (CO), Rio Doce (RD), Sabinópolis (SB), Santa Bárbara (SA), and Virginópolis (VI). Regarding dry matter production, the most productive region was SA, with 32.80 t ha-1 yr-1, in trees at 84 months of age and 21.09 and 25.21 t ha-1 yr-1 in trees at 120 months of age, respectively. Stabilization of productivity was after 96 months of age in SA and at 84 months of age for RD and SB. For region CO and VI, productivy and average year C stock maintained increasing rates until 120 months of age, showing that the greatest productivy occurs in advanced ages. Productivity and average C stock of those crops were 26.96 t ha-1 yr-1 of biomass and 13.64 t ha-1 yr-1 C. Keywords: Allometric equations, Carbon sequestration and Tree components 1. INTRODUÇÃO O setor florestal desponta como uma das alternativas viáveis para mitigar o aumento da concentração de CO2 na atmosfera, via fixação do carbono (C) pelas plantas arbóreas, principalmente. No Brasil, o clima tropical predominante e a grande extensão territorial contribuem para que as plantações florestais apresentem altas taxas de crescimento vegetativo, acrescidas, ainda, da disponibilidade de mão de obra e técnicas inovadoras (STAPE et al., 2008). As espécies florestais distinguem-se das demais espécies vegetais por possuírem a capacidade de fixar C por anos ou décadas e armazená-lo na forma de madeira (LITTON et al., 2007). A quantidade de C fixado e o seu tempo de residência no ecossistema dependem, entre outros fatores, da idade da planta, do componente onde o C é alocado e do uso destinado à madeira (DIAZ-BALTEIRO; RODRIGUEZ, 2006). Constatou-se em plantações de Eucalyptus grandis, em dois sítios de Cerrado, que a produção de biomassa dos componentes das árvores variou com a idade do povoamento e com a capacidade produtiva do sítio. No sítio de maior capacidade produtiva, em Bom Despacho, MG, as raízes contribuíram com 14% do total de C armazenado nas árvores, e, naquele de menor capacidade (Carbonita, MG), essa contribuição chegou a 30% do C total das árvores. Verificou-se que o percentual de biomassa correspondente às folhas e aos galhos diminuiu em idades mais avançadas (12,7%) do que em idades mais jovens (32,3%), enquanto a biomassa da manta orgânica no solo aumentou até os 52 meses de idade (FERREIRA, 1984). Stape et al. (2008) verificaram que as folhas de E. grandis x urophylla armazenaram 8,8% do C total das árvores, os galhos 7,8% e o lenho 83,4% em plantios localizados no Sul da Bahia. Com relação à conversão de biomassa em matéria seca, em C, 0,50 é o fator comumente empregado para essa conversão (IPCC, 1996). Gifford (2000) determinou o conteúdo de C nos tecidos e na serapilheira de 19 espécies de árvores nativas da Austrália, 15 das quais eram eucalipto, reportando que o conteúdo médio de C não passava de 50,3%, sugerindo um fator de conversão de 50 ± 2% para abranger as diversas espécies estudadas. O total de C em uma árvore de eucalipto, em média, apresenta a seguinte distribuição: tronco 65%, copa 13% e raízes 22% (BRASIL, 2001). Pode-se observar que o tronco representa mais da metade da biomassa de uma plantação de eucalipto. Assim, ao desprezar a copa e as raízes para cálculo do C, subestima-se o real valor de C estocado. Contudo, devido à dificuldade de obtenção e aferição do estoque de C nesses últimos componentes, muitas vezes esses são negligenciados na predição do estoque total de C. Em decorrência da dificuldade de medição e da necessidade de redução de tempo e recursos destinados à obtenção da biomassa de galhos e folhas, esses componentes podem ser estimados como proporção da biomassa do tronco (LOZA-BALBUENA, 2001). Paixão et al. (2006) estimaram a produção de biomassa radicular em 21% da biomassa total em plantios de E. grandis com 6 anos de idade. Para estimar a biomassa e quantificar o estoque de C orgânico em plantações florestais, há métodos que vão desde a análise destrutiva com o abate das árvores (métodos diretos) e não destrutiva (métodos indiretos) até a estimativa por processamento digital de imagens por satélite. Em geral, os métodos de estimativa do estoque de C orgânico fazem uso de modelos de regressão cujas variáveis independentes são a biomassa total e o fator de conversão (0,50), pressupondo-se que 50% da biomassa é constituída por C (1,0 g de matéria seca corresponde = 0,5 g de C orgânico ou 1,7 g de CO2) (BROWN et al., 1986). O modelo desenvolvido por Dewar e Cannell (1992) descreve como o depósito e o fluxo de C ocorrem em plantações florestais equiâneas, periodicamente colhidas e replantadas. Outros modelos levam em consideração a vida útil do produto madeireiro e o período de rotação para máxima produção de biomassa da floresta (LELES et al., 1994). Além desses dois, devem ser considerados os desenvolvidos por Schroeder (1992),Alvarez (1993), Flint e Richards (1994), Hoen e Solberg (1994), Delaney et al. (1997), Ortiz (1997), Bashkin e Binkley (1998) e Vélez e Arango (2001) e, recentemente, Montagu et al. (2005) e Sales et al. (2006). Uma abordagem prática, porém nem sempre exequível e muitas vezes onerosa, para estimar o estoque de C orgânico em plantações florestais é baseada no volume convertido em biomassa seca, para posterior obtenção do estoque (BEETS et al., 1999). Inicialmente, é necessário obter o volume e, ou, a biomassa seca dos componentes aéreos e subterrâneos. O componente aéreo é representado pelo tronco (lenho+casca) e pela copa (folhas+galhos), e o subterrâneo, pelo sistema radicular (raízes grossas, finas e pivotante). Posteriormente, estima-se o estoque de C orgânico por meio do produto da biomassa seca pelo teor de C de cada componente para estimativas mais exatas, ou com um fator único, 0,50, tradicionalmente utilizado para essa conversão, obtendo, contudo, estimativas menos exatas. Considera-se que o estoque total de C orgânico na biomassa é a soma do estocado na biomassa dos componentes das árvores mais o estocado na manta orgânica. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo avaliar o estoque de C na biomassa de plantações de eucalipto na região Centro-Leste do Estado de Minas Gerais. 2. MATERIAL E MÉTODOS O estudo abrangeu cinco regiões distintas quanto às características edafoclimáticas, situadas na região Centro-Leste de Minas Gerais, a saber: Cocais (CO), Rio Doce (RD), Sabinópolis (SA), Santa Bárbara (SB) e Virginópolis (VI), localizadas entre as coordenadas geográficas de 18°38' a 19o59' (latitude Sul) e 42o25' a 43°20' (longitude Oeste), de Greenwhich. O clima predominante nas regiões de SB, VI e SA, pela classificação de Köppen, é do tipo Cwa, temperado chuvoso-mesotérmico, em que a temperatura média do mês mais frio é inferior a 18 °C, e a do mês mais quente, superior a 22 °C, com as chuvas ocorrendo, predominantemente, no verão e no inverno, com baixas precipitações pluviais. Na região de RD, com altitudes inferiores a 400 m, predomina o tipo Aw, tropical, com verão chuvoso e inverno seco de maio a setembro. Na região serrana de CO, o clima é do tipo Cwb, mesotérmico de inverno seco e verão ameno, com temperaturas abaixo de 22 °C (CENIBRA, 2001). Na estimativa do estoque de C na biomassa (ECB) foram utilizados dados disponíveis de produtividade dos componentes de árvores de Eucalyptus spp (folhas, galhos, lenho, casca e raízes), de povoamentos implantados no espaçamento 3 x 2 m, com idades variando de 12 a 120 meses, e da manta orgânica depositada no solo. Os dados foram estratificados por idade e região, em intervalos de 12 meses, contados a partir da menor para a de maior idade. Dada a inexistência de dados de biomassa de certos componentes das árvores (Tabela 1), para algumas idades, bem como da biomassa de raízes, esses foram estimados por meio de equações de regressões, geradas no programa CurveExpert 1.3 (HYAMS, 1997), a partir dos dados existentes. Para manta orgânica e raízes, devido ao número limitado de dados de biomassa disponíveis, nas cinco regiões (manta orgânica = 29 e raízes = 27), optou-se por gerar uma equação geral para esses componentes para a região Centro-Leste de Minas. Quando da existência de dados, foram geradas equações por componente e região. Na estimativa da biomassa dos componentes das árvores, considerou-se a relação entre esses componentes e a biomassa do tronco, obtida pelo método destrutivo, por apresentar bom grau de confiabilidade dos valores gerados em relação à biomassa real (NEVES, 2000; LOZA-BALBUENA, 2001). Dessa forma, foram geradas equações de regressão para estimativa da biomassa de todos os componentes das árvores e da partição dos componentes das árvores por idade e região de estudo. Na escolha do melhor modelo de regressão, observou-se a classificação ordenada dos modelos gerados pelo programa, por meio do coeficiente de determinação (R2) e da significância do modelo. A biomassa dos componentes das árvores foi convertida em estoque de C, multiplicando-se a biomassa pelo teor médio de C em cada componente da árvore, obtido por Neves (2000) para plantações de Eucalyptus grandis x urophylla na região litorânea do Estado do Espírito Santo. Esses teores médios de C foram: 524,0; 479,6; 525,1; 506,6; e 507,0 g kg-1, respectivamente, para folhas, casca, galhos, lenho e raiz grossa. Considerando que a manta orgânica é constituída basicamente por folhas, galhos e casca, estimou-se o teor médio de C desses três componentes em 509,6 g kg-1, para cálculo do estoque de C. O estoque de carbono na biomassa (ECB) das árvores (parte aérea + raízes) e da manta orgânica, por hectare, foi obtido utilizando-se a seguinte fórmula: ECB = Bfs (f) + Bgs (f) + Bls (f) + Bcs (f) + Brs (f) + Bmos (f) em que ECB = estoque de carbono na biomassa (t ha-1); Bfs = biomassa de folhas seca (t ha-1); Bgs = biomassa seca de galhos (t ha-1); Bls = biomassa seca de lenho (t ha-1); Bcs = biomassa de casca seca (t ha-1); Brs = biomassa seca de raízes (t ha-1); Bmos = biomassa de manta orgânica seca (t ha-1); e f = fator de proporção de carbono no componente. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO As equações de regressão geradas para estimativa da biomassa dos componentes das árvores e da manta orgânica de plantações de eucalipto encontram-se na Tabela 2. Nas regiões de CO e VI, em razão do número limitado de dados disponíveis de biomassa dos componentes das árvores e por serem dados coletados aos 96 a 120 e 85 a 120 meses de idade, respectivamente, exceto na biomassa do tronco, não foram geradas equações de regressão, sendo considerada a partição dos componentes em relação à biomassa do tronco registrada nas respectivas idades (Tabelas 2 e 3). A partição da biomassa dos componentes das árvores, em função da biomassa do tronco, foi semelhante entre si em todas as idades e regiões (Tabela 3). O lenho apresenta maior contribuição para a biomassa, com média de 0,70, seguido por raízes (0,15), casca (0,08), galhos (0,04) e folhas (0,02). A biomassa do tronco (lenho+casca) aos 84 meses, idade usualmente utilizada na definição da data de corte da floresta nas regiões em estudo, variou de 115,83 a 168,26 t ha-1 (Tabela 4). Esses valores corresponderam, em média, a 71,9% da produção total de biomassa. O lenho, componente de maior interesse comercial, corresponde, em média, a 64,7% da biomassa total. Após o lenho, o sistema radicular é o componente com maior produção de biomassa, com média de 26,36 t ha- 1, representando 13,5% da biomassa total, seguido de manta orgânica, com 19,03 t ha-1 (9,7%); casca, com 14,32 t ha-1 (7,3%); galhos, com 6,46 t ha-1 (3,3%); e folhas, com 2,99 t ha-1 (1,5%). Esses valores se aproximam daqueles obtidos em plantios de eucalipto por Neves (2000) e Schumacker e Witschoreck (2004), com idades de 9 e 6 anos, respectivamente. A região de SA apresentou maior produtividade (32,80 t ha-1) aos 84 meses de idade e, consequentemente, maior estoque de C. A partir dos 84 meses, o incremento médio em biomassa tende a se estabilizar nas regiões de RD e SB e, aos 96 meses de idade, na região de SA. Contudo, nas regiões de CO e VI a produtividade e a alocação de C continuam crescentes, indicando que o incremento médio anual não se estabilizou. Essa condição indica que a idade de corte das plantações florestais, nessas duas regiões, dos pontos de vista biológico e econômico, deve ser superior a sete anos (Tabela 4). A produção de biomassa do sistema radicular variou de 22,0 a 31,03 t ha-1, aos 84 meses de idade, nas cinco regiões, correspondendo a 13,5 e 20,9% da biomassa total e do lenho, respectivamente (Tabela 4). Esses valores se aproximam daqueles encontrados por Mello et al. (1998) e Santana (2000), ao avaliarem a produção de biomassa da parte aérea e do sistema radicular de povoamentos de E. grandis, aos 7 anos de idade. Esses autores verificaram que a biomassa radicular correspondeu, respectivamente, a 18,0% e 19,5% da biomassa total e do lenho. A produção de biomassa da parte aérea e das raízes é influenciada pela capacidade produtiva do sítio e condições climáticas (MOKANY et al., 2005; CASTILHO et al., 2006; WANG et al., 2008). Tem sido registrada maior produção de biomassa de raízes em sítios onde os estresses nutricional e, ou, hídrico são mais acentuados (GONÇALVES, 1994; MELLO; GONÇALVES, 2008). Quando a disponibilidade de água e nutrientes é limitada, as árvores tendem a alocar, em termos relativos, mais fotoassimilados nas raízes, em detrimento dos demais componentes da árvore (GONÇALVES; MELLO, 2000). Tal tendência foi constatada neste trabalho, sendo a maior produção de biomassa radicular encontrada nas regiões RD (27,9 t ha-1), SA (31,0 t ha-1) e SB (28,0 t ha-1), respectivamente, com déficit hídrico de 300, 203 e 195 mm ano-1. Independentemente da região, constatou-se aumento do estoque de C orgânico nos componentes de árvores de eucalipto com o aumento da idade, exceto no componente folhas, nas regiões de RD e SB. Entretanto, a biomassa e o estoque de C orgânico na manta orgânica tenderam a decrescer em todas as regiões e em idades mais avançadas. Entre todos os componentes analisados, os maiores estoques de C foram registrados no lenho e nas raízes, em virtude da maior biomassa produzida. A região de SA, considerada neste trabalho como o sítio de melhor qualidade, foi a mais produtiva entre todas, com 75,9 e 15,7 t ha-1, respectivamente, de C estocado no lenho e nas raízes, aos 84 meses de idade (Tabela 4). Os resultados de lenho aproximam-se dos apresentados por Soares et al. (2005) ao estimarem o estoque de C no lenho, em povoamentos de E. grandis, aos 80 meses de idade, que encontraram valores de C estocado variando de 43,9 a 82,3 t ha-1, nos sítios de pior e melhor qualidade, respectivamente. Também no lenho, aos 84 meses, Silva et al. (2008) encontraram, em plantios de E. grandis, estoque de C em sítios de pior e melhor qualidade variando de 40,2 a 97,7 t ha-1. Considerando-se a idade de 72 meses, o estoque de C no lenho, nas cinco regiões avaliadas, foi, em média, 54,4 t ha-1, valor superior ao encontrado por Paixão et al. (2006), que estimaram em 39,0 t ha-1 o estoque de C em plantios de E. grandis, nessa idade, na região de Viçosa, MG. Com relação ao estoque de C nas raízes, o valor médio foi de 11,49 t ha-1, superior ao estimado por Schumacher e Witschoreck (2004), que encontraram 8,89 t ha-1 de C estocado em plantios de eucalipto também com 72 meses de idade. 4. CONCLUSÕES A produtividade média e o estoque de carbono na biomassa, por região, aos 120 meses de idade apresentaram a seguinte sequência: Sabinópolis > Virginópolis > Cocais > Santa Bárbara > Rio Doce. O lenho contribuiu, em média, com 126,63 t ha-1 (64,7%) da biomassa total, seguido pelo sistema radicular, com 26,36 t ha-1 (13,5%), manta orgânica, com 19,03 t ha-1 (9,7%); casca, com 14,32 t ha -1 (7,3%); galhos, com 6,46 t ha-1 (3,3%); e folhas, com 2,99 t ha-1 (1,5%). Maior estoque de carbono foi registrado em Sabinópolis, aos 84 meses de idade, com média de 16,58 t ha-1 ano-1, seguido por Rio Doce com 15,16 t ha-1 ano-1, Santa Bárbara com 15,04 t ha-1 ano-1, Cocais com 12,23 t ha-1 ano-1 e Virginópolis com 11,77 t ha-1 ano-1. O estoque médio de carbono na biomassa de plantações de eucalipto, aos 84 meses de idade, na região Centro-Leste de Minas Gerais foi de 14,15 t ha-1 ano-1. 5. REFERÊNCIAS Recebido em 24.09.2008 e aceito para publicação em 20.04.2011. ALVAREZ, E. Composición florística diversidad, estructura y biomasa de un bosque inundable em la Amazonia colombiana. 1993. 143f. Tesis (Mestrado em Biologia) - Universidad de Antioquia, 1993. Composición florística diversidad, estructura y biomasa de un bosque inundable em la Amazonia colombiana 1993 ALVAREZ E. BASHKIN, M. A.; BINKLEY, D. Changes in soil carbon following afforestation in Hawaii. Ecology, v.79, n.3, p.828-833, 1998. 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