Tipos funcionais em vegetação campestre: efeitos de pastejo e adubação nitrogenada

Este estudo objetiva identificar na vegetação campestre, descrita por espécies e tipos funcionais de planta (TFs), respostas a diferentes intensidades de pastejo e níveis de adubação nitrogenada. O experimento, conduzido em Eldorado do Sul, RS, Brasil, avaliou efeitos de adubação nitrogenada (0, 30, 100, 170 e 200 kg N/ha) e de oferta de forragem (4,0; 5,5; 9,0; 12,5 e 14,0 kg de matéria seca de forragem verde por 100 kg de peso vivo de bovinos por dia). As 14 parcelas experimentais foram pastejadas em ciclo de pastejo de 3 dias com 35 dias de intervalo. O levantamento da vegetação, usando quadros de 0,25m2, foi realizado em dois períodos: Na primavera (novembro de 1999) e no verão (janeiro de 2000), foram descritos três quadros e dois quadros por parcela, respectivamente. A descrição da estrutura da vegetação envolveu a identificação de todas as espécies presentes em cada quadro e estimativa de sua abundância-cobertura. Cada espécie identificada no quadro foi então descrita considerando 21 atributos macromorfológicos qualitativos e quantitativos. A análise dos dados, através do aplicativo SYNCSA, objetivou encontrar um subconjunto ótimo de atributos de forma a maximizar a congruência ρ(D;∆), que é uma medida de correlação matricial entre a variação da vegetação (matriz de distâncias D) e do fator considerado (matriz ∆). Na análise, foram consideradas diferentes seqüências de transformação dos dados e escalas de observação. TFs foram identificados como sendo populações de plantas idênticas quanto aos atributos do subconjunto ótimo. A congruência máxima para o fator adubação nitrogenada foi de 0,66 quando os quadros em cada parcela experimental foram agregados e a vegetação foi descrita por TFs definidos pelos seguintes atributos: formato da lâmina, altura da biomassa, persistência, propagação vegetativa, largura da lâmina e resistência da lâmina à tração. Para o fator oferta de forragem, a congruência máxima foi de 0,57, com os quadros também agregados, e os TFs definidos por comprimento da lâmina, altura da biomassa, formato da lâmina, comprimento da bainha, resistência da lâmina a tração, largura da lâmina, tipo de tecido dos caules aéreos e indumento da lâmina. A análise de ordenação permitiu a identificação de TFs que apresentaram respostas, em termos de abundância-cobertura, mais evidentes para cada fator. A composição da vegetação, descrita pelos TFs definidos pelo subconjunto ótimo de atributos, foi comparada entre níveis de cada fator, por análise de variância multivariada com testes de aleatorização. Foram detectadas diferenças significativas para o efeito de adubação nitrogenada (P = 0,025), sendo significativos (α = 0,05) os contrastes entre 0 e 170, 0 e 200, e 30 e 200 kg N/ha. Também foram detectadas diferenças significativas para o efeito de oferta de forragem (P = 0,002), sendo significativos (α = 0,05) os contrastes entre 4,0 e 12,5; 5,5 e 12,5; 4,0 e 9,0 % PV. Não foram significativas as diferenças entre tratamentos, para os dois fatores, quando a composição da vegetação foi descrita por espécies. Conclui-se que os atributos que são ótimos para definição de TFs para um dado fator não necessariamente o serão para outro fator, provavelmente não existindo, portanto, uma classificação de plantas em TFs que seja ótima para qualquer fator ambiental considerado.

Reconstrução da dinâmica de curta duração em vegetação campestre sob pastejo, com base em tipo funcionais

Comunidades campestres foram descritas por Tipos Funcionais de Plantas (TFs). Utilizou-se um método politético de identificação de atributos macromorfológicos da vegetação e TFs com máxima correlação com as variáveis ambientais consideradas. Avaliaram-se os padrões de resposta da vegetação à herbivoria por rebanho bovino (Tipos Funcionais de Resposta: TFRs), e o efeito da estrutura das comunidades de TFs no processo seletivo do pastejo (Tipos Funcionais de Efeito: TFEs), bem como o grau de sobreposição dos tipos identificados. A alternância entre condições de exposição ao distúrbio ou exclusão do mesmo permitiu observar variações em padrões espaciais e temporais da composição da vegetação assim descrita. Buscou-se a reconstrução de uma série temporal única através de um método determinístico baseado na sobreposição espaço-temporal desses padrões. O experimento foi realizado num período de nove meses, tendo sido a estrutura da vegetação avaliada em função de dois períodos de pastejo. Observou-se uma diferença mais nítida na composição de TFRs entre as comunidades protegidas do pastejo e aquelas mais freqüentemente pastejadas. Comunidades protegidas apresentaram TFRs de maior porte, biomassa uniformemente distribuída e maiores proporções de caules lignificados, enquanto que uma tendência mais nítida em direção a uma concentração de biomassa aérea próxima do solo foi verificada com o aumento da frequência do distúrbio. A relação com um índice de intensidade de desfolha indicou a preferência por TFEs com pouca proporção de lâminas foliares senescentes, porte intermediário, e uma mínima proporção de biomassa aérea alocada a caules lignificados. Embora tenha sido verificada uma correspondência entre os atributos que descreveram os TFRs e TFEs, a correlação obtida entre as duas abordagens mostrou-se pouco satisfatória A série temporal obtida pelo método determinístico não apresentou padrões estáveis, possivelmente devido ao número insuficiente de séries parciais observadas, bem como ao curto período de avaliação das mesmas.

Modelos de simulação espacial de efeitos de pastejo em vegetação campestre

O principal objetivo da tese foi desenvolver um modelo matemático computacional espacialmente explícito, de autômatos celulares (CA), capaz de simular a dinâmica de vegetação campestre sob pastejo, descrita por tipos funcionais de plantas (PFTs), ao invés de espécies. Com dados obtidos a campo, utilizou-se um método recursivo de identificação politética de PFTs a partir de atributos morfológicos das plantas, de forma a expressar máxima correlação com diversidade de espécies. A alternância entre condições experimentais de exposição e exclusão de pastejo permitiu produzir variação em padrões espaciais e temporais da composição da vegetação descrita por esses PFTs. A seguir buscou-se modelar a dinâmica da vegetação. Assumiu-se que a dinâmica da vegetação, embora complexa, pudesse ser simulada a partir de mecanismos relativamente simples incorporados a um modelo CA formado por uma grade de células (comunidades). Cada célula tem uma dada composição de PFTs a qual se altera a cada passo no tempo conforme a composição da própria célula e da vizinhança e matrizes de transição determinadas empiricamente com os dados experimentais. A dinâmica simulada da composição de comunidades excluídas do pastejo mostrou determinismo no sentido de um PFT único, característico daquelas comunidades. A mesma tendência não foi observada nas simulações de comunidades sempre pastejadas. Os resultados indicam uma razoável concordância entre a dinâmica simulada e real, para as comunidades excluídas; e uma discordância para as comunidades sempre pastejadas. Sugere-se que diferenças no arranjo espacial inicial das comunidades motivam falhas do modelo sob pastejo. O Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), na França, vem desenvolvendo um modelo simulador multi-agente espacializado como objetivo de representar realisticamente o manejo da vegetação campestre natural sob diferentes regimes de pastejo. Ele foi concebido como uma ferramenta de pesquisa para explorar o comportamento animal em pastagens heterogêneas Nesse modelo implícito e determinístico, uma definição funcional de três diferentes comunidades vegetais foi introduzida objetivando simular a dinâmica de pastagens multi-espécies. Isto foi feito pela intercambio de parâmetros do modelo com atributos funcionais da comunidade. Do ponto vista conceptual o modelo apresentou boa resposta e parece adequado para simular a dinâmica de uma vegetação campestre por atributos funcionais. O modelo apresentou um bom ajuste aos dados experimentais para alto nível de utilização, mas não tão bom para médio e baixo nível de pastejo, ou seja, comunidades vegetais mais heterogêneas. Reforça-se a idéia de que mais modelos que levem em conta a estrutura horizontal da vegetação são necessários.

Processos de degradação e regeneração da vegetação campestre do entorno de areais do sudoeste do Rio Grande do Sul

No Sudoeste do Rio Grande do Sul ocorrem manchas de substrato arenoso sem cobertura vegetal, conhecidos regionalmente como areais. A tese reexamina o problema e suas causas, enfatizando o papel da vegetação natural e propondo estratégias para a revegetação e prevenção à arenização em sistemas pastoris. Evidências foram obtidas em levantamentos e experimento avaliando processos de degradação e regeneração da vegetação campestre do entorno de areais. Levantamento da vegetação, realizado em 41 parcelas de 4,5 x 9,0 m na borda de 11 areais indicou a existência de dois tipos de comunidades. Areais de Manoel Viana e aqueles usados pelo gado em São Francisco de Assis, com alto percentual de substrato exposto, são caracterizados principalmente por Elyonurus sp., Axonopus pressus e Butia paraguayensis. Areais de Alegrete e aqueles excluídos de pastejo em São Francisco de Assis, com menor percentual de substrato exposto, são caracterizados principalmente por Andropogon lateralis e Aristida laevis. Foi também avaliada a dinâmica da vegetação em gradientes de arenização, usando quadros (0,25 m2) contíguos em 16 transecções de 10 m localizadas em cinco areais. A dinâmica da vegetação foi associada ao uso das áreas pelo gado, pois houve aumento, após 14 meses, de substrato exposto em comunidades de areais sob pastoreio, enquanto que aquelas sem gado apresentaram uma dinâmica espacial-temporal de maior estabilidade da cobertura vegetal. Um experimento foi realizado para avaliar, durante 8 meses, o efeito de níveis controlados de soterramento por areia (0, 5, 10 e 20 cm) em comunidades do entorno de dois areais sob pastoreio. Comunidades caracterizadas por Elyonurus sp. e Axonopus pressus foram mais tolerantes ao soterramento. As evidências indicam que a exclusão do gado de areais pode ser uma alternativa eficaz para a revegetação de areais por espécies das comunidades naturais do entorno. Ademais, a arenização pode ser prevenida pelo uso adequado dos campos que mantenha a cobertura vegetal natural protegendo o solo dos processos erosivos hídrico e eólico.

Padrões e processos espaço-temporais em ecótonos de campos e floresta com araucária, em São Francisco de Paula, RS

Conjecturas sobre os processos ecológicos que formaram no Planalto Meridional Brasileiro o mosaico vegetacional de Floresta com Araucária e Campos têm sido postuladas. Estudos paleopalinológicos recentes confirmam a hipótese de expansão florestal sobre as áreas campestres, em virtude de alterações climáticas ocorridas no Holoceno. Por outro lado, os regimes de queima e de pastejo, provavelmente, têm retardado o estabelecimento arbóreo em áreas campestres. Portanto, os padrões vegetacionais têm resultado de processos ocorrendo em diferentes escalas espaço-temporais. Esta dissertação objetiva investigar padrões e processos espaço-temporais da vegetação atual em ecótonos entre Campos e Floresta com Araucária. Para tanto, estudos foram conduzidos no Centro de Pesquisas e Conservação da Natureza (CPCN) Pró-Mata, em São Francisco de Paula, RS, uma área de encontro de formações campestre e florestais, destinada à conservação desde 1994. Primeiramente, estudou-se a dinâmica vegetacional na escala de paisagem, por meio da comparação de registros aerofotográficos de 1974 e 1999 analisados num sistema de informações geográficas. Nesse período foram registradas intensas alterações na vegetação campestre adjacente às manchas de floresta, especialmente um pronunciado estabelecimento de arbustos. Além disso, foi evidenciado um padrão direcional de alteração nas comunidades campestres, indicado pelo estabelecimento de arbustos e posterior ocupação arbórea. Baseado em observações in situ , conjetura-se que as alterações foram muito mais pronunciadas a partir da criação do CPCN Pró-Mata, quando a área foi protegida de queima e pastejo. Em seguida, investigaram-se padrões e processos vegetacionais pela descrição da composição florística e das condições do solo em transecções localizadas na transição campo-floresta. Foram utilizados métodos de análise exploratória multivariada, considerando várias escalas de observação. Os resultados evidenciaram padrões vegetacionais consistentes, e associação destes com variáveis de solo. Pelos resultados infere-se que o processo de avanço florestal sobre os campos têm produzido alterações edáficas, como evidenciado pela relação Mg K-1, pH e teores de alumínio trocável. Os resultados de ambos os estudos sobre transições campo-floresta no nível da paisagem e no das comunidades corroboram a teoria de expansão florestal sobre os campos, bem como, ressaltam a influência de fatores de distúrbio atuando localmente no processo.

Padrões vegetacionais em capões de floresta com araucária no planalto nordeste do Rio Grande do Sul, Brasil

Capões naturais de vegetação florestal inseridas em meio a uma matriz dominada por campos freqüentemente destacam-se na paisagem do planalto sul-brasileiro. São importantes núcleos de manutenção dos processos florestais, bem como fornecedores de alimento e refúgio à fauna silvestre. Baseado em recentes estudos paleopalinológicos, nos últimos séculos as florestas do sul do Brasil estariam em um franco processo de avanço sobre a vegetação campestre. Hipotetíza-se que os capões desempenham um papel fundamental nesta expansão, mesmo que o processo possa sofrer inúmeras restrições de distúrbios como o pastejo e fogo, tradicionalmente utilizados como manejo por pecuaristas da região. O objetivo principal deste estudo foi a identificação de padrões vegetacionais na expansão das manchas florestais e relacioná-los às condições ambientais de solo e topografia. O estudo foi realizado no Centro de Pesquisa e Conservação da Natureza Pró-Mata, localizado na porção leste do planalto, no município de São Francisco de Paula, RS, a cerca de 900 m de altitude. A área, excluída da interferência antrópica há aproximadamente 10 anos, caracteriza-se pelo predomínio de Floresta com Araucária entremeada por campos nativos. Foram selecionados cinco capões de tamanho e forma semelhantes, em cada qual foram demarcadas quatro transecções orientadas perpendicularmente à borda entre floresta e campo. As transecções subdivididas em quadros contíguos foram avaliadas quanto à cobertura da vegetação dos componentes superior e inferior, além da descrição de fertilidade química da porção superficial do solo. Os resultados demonstram padrões consistentes e indicam uma expansão radial dos capões sem limitações edáficas. Sem a influência dos distúrbios, os capões estariam recuperando a capacidade de expansão e apresentam um rápido processo de reestruturação interna.

Revisão dos efeitos da vegetação em taludes

O presente trabalho apresenta uma revisão bibliográfica sobre a influência da vegetação nos taludes naturais e artificiais. A pesquisa procurou enfocar a captação e a liberação da água pelos vegetais, a influência das raízes pivotantes e fasciculadas como reforço do solo, analisar os efeitos benéficos e adversos da presença da vegetação nos taludes e a recuperação ou estabelecimento de vegetação no solo. Apresenta ainda um estudo de casos de modelos geomecânicos onde avalia a utilização dos tipos de vegetação, levando em conta o comprimento das raízes aplicado para cada situação específica de corte ou de aterro. O trabalho mostra diversos aspectos relacionados à estabilização de taludes através da vegetação, que são contraditórios na literatura. Diversos pontos são levantados para estudo adicional posterior em relação à interceptação da chuva, infiltração e sobrecarga. Os efeitos mecânicos das raízes são evidenciados e sua influência em taludes rasos é demonstrada.

Caracterização mineralógica e da matéria orgânica de latossolos brasileiros sob vegetação nativa

A matéria orgânica do solo (MOS) constitui importante componente dos solos de regiões tropicais e subtropicais, tendo papel importante em suas propriedades químicas e físicas. Com objetivo de avaliar as características da MOS em Latossolos brasileiros sob vegetação nativa e sua relação com a profundidade e com as características mineralógicas e texturais dos solos, foram realizados dois estudos. No primeiro estudo foi investigou-se o efeito do tratamento com solução de HF 10% na resolução espectral de RMN 13C e na qualidade da MOS em amostras de horizontes A e B de quatro Latossolos brasileiros. Os sucessivos tratamentos com HF melhoraram a resolução espectral em ambos os horizontes. As perdas de C ao longo dos tratamentos foram da ordem de 39 a 48% no horizonte A e 71 a 85% no horizonte B, porém não foram seletivas para nenhum dos grupos funcionais determinados por RMN 13C. No segundo estudo, amostras do horizonte A de oito Latossolos, sendo seis do Rio Grande do Sul sob vegetação de campo nativo, um do Distrito Federal sob vegetação de cerrado e um do Amazonas sob vegetação de floresta tropical foram submetidas ao fracionamento físico da MOS As frações obtidas foram analisadas por análise elementar e espectroscopia de RMN 13C CP/MAS. Microagregados de argila contendo óxidos de ferro, resistiram à dispersão de ultrassom a 450J mL-1. A proporção dos grupos C-O-alquil aumentou com a diminuição do tamanho de partícula e a razão C alquil/ C-O-alquil diminuiu, evidenciando o mecanismo de proteção da MOS devido à interação com a superfície dos minerais. Este comportamento foi mais acentuado nos solos argilosos do Rio Grande do Sul. A variação dos grupos funcionais da MOS em função do tamanho de partícula foi diferenciada entre os solos estudados, indicando que a comparação direta da qualidade e dinâmica da MOS em diferentes ambientes é limitada.

Fracionamento físico da matéria orgânica do solo em diferentes energias de sonicação em três latossolos brasileiros sob vegetação nativa

O fracionamento físico é freqüentemente empregado, em estudos sobre a dinâmica da matéria orgânica do solo (MOS), sendo que não existe um consenso quanto à energia adequada para a dispersão máxima de um determinado tipo do solo. Os principais objetivos deste trabalho foram determinar a energia de sonicação para a dispersão máxima do solo no fracionamento físico da MOS; avaliar o efeito do aumento da energia de sonicação e da separação prévia da matéria orgânica leve livre (MOLL) na dispersão do solo; e investigar a distribuição e qualidade das substâncias húmicas (SH´s) nas frações silte e argila obtidas na dispersão máxima do solo. O fracionamento físico em seis níveis de energia (200, 400, 800, 1200, 1600 e 2000 J mL-1) foi realizado em amostras do horizonte A de três Latossolos brasileiros sob vegetação nativa: Latossolo Vermelho (LVdf), Latossolo Bruno (LBd) e Latossolo Amarelo (LAw). A não separação da MOLL com solução de NaI, previamente à aplicação de ultra-som, causou redistribuição de carbono nas frações silte e argila, mostrando ser este um procedimento importante no fracionamento da MOS. Em geral, o aumento da energia de sonicação provocou aumento do teor da fração argila, porém a redistribuição do carbono não foi observada. A energia de máxima dispersão foi de 800, 1200 e acima de 2000 J mL-1, respectivamente para os solos LVdf, LAw e LBd, e este comportamento foi relacionado com as características de cada solo A proporção de SH´s em relação ao teor de carbono total da fração, nas frações argila e silte dos solos LVdf e LAw foi superior à verificada para o solo inteiro, enquanto que no solo LBd o comportamento foi inverso. A razão E4/E6 nos ácidos húmicos (AH) na fração argila dos solos LVdf e LBd foi inferior à dos ácidos fúlvicos (AF) correspondentes, indicando que os AH apresentam grau de condensação mais elevado do que AF. Os valores obtidos para a razão E4/E6 foram inferiores aos usualmente citados na literatura. Os resultados obtidos no fracionamento químico indicam que o fracionamento físico afetou a distribuição e qualidade das substâncias húmicas fracionadas quimicamente.