INTRODUÇÃO

O solo desempenha diversas funções ecológicas, incluindo a capacidade de sequestrar carbono e constituir o principal reservatório terrestre de carbono (C). Estudos sugerem que a respiração do solo é um dos principais processos de emissão de carbono para a atmosfera, sendo estimada uma emissão superior a 10 vezes em comparação à resultante da queima de combustíveis fósseis (^{Phillips and Nickerson, 2015}; ^{Yue et al., 2018}). Pequenas alterações no solo podem afetar o fluxo natural de dióxido de carbono (CO₂) para a atmosfera, o que, por sua vez, tem influência nas mudanças climáticas. Tais mudanças, caracterizadas pelo aumento da frequência e intensidade de eventos climáticos extremos, impactam negativamente a qualidade de vida nas áreas urbanas (^{Lee et al., 2021}). A urbanização tem como principal consequência a alteração da tipologia do solo para acomodar as infraestruturas urbanas, conduzindo à impermeabilização do solo e a alterações das suas características físico-químicas e biológicas (^{Hulley, 2012}). Além disso, estima-se que as áreas urbanas contribuem com mais de 70% do CO₂ emitido globalmente (^{Li et al., 2018}). Assim, um dos desafios ambientais relacionado com esta temática prende-se com a pesquisa de formas de mitigar os efeitos da urbanização. Nesse contexto, o estímulo à criação de espaços verdes urbanos (EVUs) pode desempenhar um papel fundamental. Aos EVUs são atribuídos vários benefícios ambientais e sociais. Contudo, relativamente aos relvados, permanecem muitas incertezas quanto à sua capacidade como sumidouro de CO₂. Embora a temperatura e o teor de água no solo (SWC) sejam frequentemente mencionados como fatores-chave na dinâmica dos fluxos de CO₂ (^{Brito et al., 2009}; ^{Ball and Virginia, 2015}; ^{Moitinho, 2017}), em alguns estudos, a sua significância não está bem evidenciada devido às influências indiretas causadas por outros fatores bioclimáticos, que geralmente não são considerados nos estudos, como a precipitação e o fitovolume (^{Craine et al., 1999}; ^{Ng et al., 2015}). A respiração autotrófica que ocorre na rizosfera, a zona de interação entre o solo/raízes e os microorganismos, tem sido identificada como sendo um processo mais sensível às alterações ambientais do que a fotossíntese realizada pelas plantas. Consequentemente, a taxa de respiração do solo pode aumentar mais rapidamente do que a taxa de fotossíntese de acordo com as condições ambientais locais (^{Zhou et al., 2012}; ^{Arca et al., 2021}). ^{Sarzhanov et al. (2017}) demonstraram que solos ervados naturais têm maior potencial como sumidouros de CO₂ quando comparados com solos relvados urbanos, devido a diferenças nas características e funções causadas por influências antropogénicas. Assim, fatores climáticos associados a práticas de gestão do solo influenciam o balanço da troca de carbono neste ecossistema (^{Fang et al., 2020}). Desta forma, é essencial investigar os fluxos verticais de CO₂ nos relvados urbanos submetidos a práticas de gestão e manutenção, considerando, nomeadamente, o comportamento sazonal dos fluxos em relação ao clima urbano local, bem como os principais fatores, naturais ou antropogénicos, que afetam o seu potencial enquanto sumidouro de CO₂. Só assim será possível implementar formas mais sustentáveis na gestão dos EVUs. Nesse sentido, foi implementado um estudo com o objetivo de estudar os fluxos de CO₂ de um relvado de um EVU localizado na cidade de Bragança cujos resultados para o período compreendido entre fevereiro e junho são apresentados neste trabalho.

MATERIAIS E MÉTODOS

O ensaio de campo foi instalado no relvado de um EVU do Complexo Desportivo de Bragança (CDB), localizado na malha urbana da cidade de Bragança, região de Trás-os-Montes, no norte de Portugal (41°48’20,18” N, 6°46’17,60” W). Trata-se de um complexo de aproximadamente de 29.000 m², sendo 78% de solos permeáveis, com acesso controlado, consistindo de áreas relvadas, com algumas árvores, campos de ténis e piscinas. De um modo geral, o relvado estudado apresentou sempre um desenvolvimento homogéneo, sendo submetido a cortes com uma frequência aproximada de 15 dias. Além disso, a rega regular do mesmo é uma prática comum durante os períodos mais quentes, com o objetivo de evitar o stress hídrico do relvado.

No período de 22-fev-2021 a 17-jun-2021, foram analisadas duas áreas dentro do mesmo EVU (Figura 1), as quais foram demarcadas por colares de PVC, com um diâmetro de 21 cm. Uma das áreas delimitada apresentava uma cobertura herbácea completa (relva) e outra área consistia em solo totalmente exposto, com vista a avaliar a contribuição relativa do relvado para as taxas de transferência de CO₂. Os fluxos de CO₂ foram medidos continuamente na área com relvado e, quinzenalmente, durante 24 horas, no solo nu.

Figura 1 Sistema de Medição LI-8100A (A); Câmara móvel de fluxos (B); Demarcação do solo relvado (C) e do solo nu (D). 

Monitorização dos Parâmetros Edafoclimáticos

A monitorização dos parâmetros edafoclimáticos foi efetuada com recurso os sensores integrados no sistema de medição de fluxos CO₂, o LI-8100A, e uma estação meteorológica instalada no local. O LI-8100A integra um sensor de radiação fotossinteticamente ativa (PAR) (LI-190R), um sensor de teor de água no solo (SWC) (GS1 8150-205) e um sensor de temperatura do solo (5 cm). Adicionalmente, a estação meteorológica integra um sensor de temperatura e humidade relativa do ar (CS215), um piranómetro (PYR-S) e um pluviómetro (ARG100), além de um anemómetro de copos e de um catavento.

Monitorização da Componente Vegetativa

Foi efetuada a monitorização da relva na região demarcada pelo colar destinado à análise dos fluxos de CO₂ (A_colar; 0,0346 m²). Adicionalmente, foram executadas três recolhas aleatórias de amostras da relva circundante, abrangendo uma área igual à do colar mencionado. As análises vegetativas eram conduzidas a cada duas semanas, buscando coincidir com o dia anterior ao corte realizado pelo zelador do CDB.

Para monitorizar o crescimento da vegetação herbácea, foi calculado o fitovolume e a biomassa produzida por meio de amostragens quinzenais. O fitovolume (FV_colar; m³ ha^-1) foi calculado (Eq. 1) multiplicando a altura do estrato vegetal (h_veg; m) pela percentagem de cobertura vegetal (%veg; %) e respetiva área analisada. A altura vegetal, em cada parcela, corresponde à média de 3 medições aleatórias.

F V colar ( m 3 h a −1 )= h veg (m)× % veg 100 × 10.000 m 2 1 ha (Eq. 1)

A produção de biomassa (Phe; g m^-2 dia^-1) foi estimada utilizando a Equação 2. O material vegetal foi coletado e seco em estufa a 70 ºC por 48 horas. Em seguida, foi pesado, e com base no valor da biomassa seca (BM; g), estimou-se a produção diária considerando a área da amostra (A_colar) e o intervalo quinzenal (d; 15 dias), período em que a relva era normalmente cortada.

𝑃 ℎ𝑒 = 𝐵𝑀 𝑑× 𝐴 𝑐𝑜𝑙𝑎𝑟 (Eq. 2)

Monitorização dos Fluxos de CO ₂

A monitorização foi realizada com recurso ao sistema de medição de transferência líquida de carbono, o LI-8100A, da LI-COR Biosciences^®. Este sistema automatizado é composto por uma câmara de fluxos equipada por uma campânula móvel e transparente (Figura 1 (B)) que permite a entrada de luz solar para o seu interior e por um analisador de CO₂ e de vapor de água assente no principio do infravermelho não-dispersivo (NDIR). O NDIR fundamenta-se na absorção seletiva de radiação infravermelha pela amostra em análise. A magnitude da radiação não absorvida pela amostra e detetada pelo dispositivo é diretamente proporcional à concentração do gás presente na amostra. Este sistema foi configurado de modo a assegurar medições sequenciais dos fluxos de CO_2, de 1 minuto cada, em ciclos de 15 minutos.

Tratamento de Dados

Os dados foram organizados e processados no software EXCEL 2016 ™. Este software foi também utilizado para calcular e analisar estatísticas descritivas, como média e desvio padrão, bem como para elaborar gráficos. Para a realização das análises de variância (ANOVA) e o cálculo do coeficiente de correlação de Spearman, empregou-se o software OriginPro 2021. A escolha do coeficiente de correlação de Spearman foi fundamentada na existência de dados com distribuição não normais, especialmente em relação à variável de precipitação. Esta matriz de correlação é particularmente útil em estudos ambientais, nos quais as variáveis podem ser influenciadas por múltiplos fatores.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Condições Edafoclimáticas

Foi observado uma elevação gradual da radiação solar (Figura 2(a)) e da temperatura (Figura 2 (b)). A radiação solar atingiu picos diários médios de 760,98 ± 180,07 W m^-2, equivalente a 1498,26 ± 413,35 µmol de fótons m^-2 s^-1 de PAR. A temperatura do solo apresentou uma média de 15,0 ± 5,2 °C, enquanto a temperatura do ar foi de 12,6 ± 6,2 °C. Destaca-se também que durante os períodos chuvosos (Figura 2 (d)), verificou-se um aumento no SWC (Figura 2 (c)), alcançando valores próximos a 40%. Por outro lado, a rega, que se tornou frequente após o término do terceiro mês, não afetou o SWC na camada superficial (10 cm) com a mesma magnitude observada nos períodos chuvosos, atingindo valores próximos a 20%.

Dinâmica do Relvado

O relvado (Figura 2 (e)) apresentou um crescimento mais lento no primeiro mês, devido às temperaturas abaixo do ideal para o crescimento vegetativo de relvados (15~22 °C), a que se seguiram um segundo e terceiro mês com maiores taxas de crescimento foliar. O quarto mês foi considerado atípico, uma vez que, existindo, aparentemente, condições ambientais adequadas para o seu desenvolvimento, apresentou uma desaceleração do crescimento da relva no interior do colar. Nesse período, houve uma mudança na metodologia de corte do relvado, o que pode ter danificado o sistema radicular e, consequentemente, ter afetado o crescimento da relva. Quando analisada de forma abrangente, a biomassa foi o único parâmetro discrepante (p<0,05), entre os parâmetros vegetativos analisados no interior do colar de amostragem dos fluxos, relativamente ao relvado envolvente. A área de medição do fluxo de CO₂ apresentou uma produção herbácea de 3,1 ± 0,6 g m^-2 dia^-1, enquanto as amostragens do relvado fora dessa área apresentaram uma produção herbácea de 4,9 ± 1,0 g m^-2 dia^-1. No entanto, a permanência do colar não conferiu nenhum prejuízo para o metabolismo natural da relva, apenas foi constatado que a delimitação do colar impediu que a relva no interior se entrelaçasse com a relva ao seu redor, devido à barreira provocada pela estrutura do colar. Relativamente ao fitovolume, não foram detetadas diferenças no crescimento da relva entre o interior e o exterior do colar (p<0,05) e o mesmo se observou no que diz respeito ao teor de água na biomassa, tanto nas amostras internas quanto ao redor do colar.

Figura 2 Variação Temporal: Pico diário de radiação solar (azul) e PAR (vermelho) (a); Média diária de temperatura do ar (azul) e do solo (vermelho) (b), Humidade relativa do ar (azul) e SWC (vermelho) (c); Acúmulo diário da precipitação da chuva (azul) e da rega (azul claro) (d); Fitovolume no interior ao colar (verde) e no exterior do colar (roxo) (e) e Média diária (vermelho) e horária (rosa) de Fluxo líquido de CO₂ (f). 

Variação dos Fluxos de CO ₂

A Figura 3 (a) ilustra o perfil médio diário das taxas de fluxo de CO₂, juntamente com as temperaturas, provenientes da superfície do solo nu. Nesta representação gráfica, é evidenciado que o solo nu apresentou um comportamento de emissões médias positivas ao longo de todo o período em análise. Em média, o solo nu emitiu 1,94 ± 0,90 µmol CO₂ m^-2 s^-1, equivalente a 2,01 ± 0,93 g C m^-2 d^-1. Foi observado que os picos de emissão estavam sincronizados com os momentos de evaporação do orvalho, e posteriormente com a irrigação (geralmente às 7h), bem como com os picos de temperaturas mais elevadas do solo durante o dia (geralmente ás 15h). O solo com cobertura vegetal apresentou um perfil diário com um ciclo típico para esta tipologia de solo (Figura 3 (b)) caracterizado por emissões noturnas e absorção durante o período diurno. No período diurno, o parâmetro climático mais influente é a PAR. Assim, é visível que durante o período diurno, o relvado se comporta como sumidouro de CO₂ à medida que o índice de radiação solar varia. Na ausência da luz solar, o relvado comporta-se como uma fonte de CO₂, devido à respiração realizada pela própria planta e à atividade microbiana do solo. O solo relvado apresentou uma emissão média de 1,08 ± 5,70 µmol CO₂ m^-2 s^-1, equivalente a 1,12 ± 5,51 g C m^-2 d^-1. Neste estudo, os fluxos de absorção diurnos, registados nas condições observadas, não foram suficientes para compensar os valores de emissão noturnos. Essa característica apresentou uma tendência crescente ao longo do período de observação (Figura 2 (f)). Este fenómeno também foi observado no estudo do ^{Sarzhanov et al. (2017}), no qual se observou que os solos urbanos, em comparação com os solos naturais, podem experimentar uma perda significativa na sua capacidade de atuar como sumidouro, podendo comporta-se como fonte de CO₂. No entanto, os fatores que levam a estes resultados ainda são pouco compreendidos. Ainda assim, foi possível constatar uma redução média de emissões de 44% relativamente ao solo nu ao longo do tempo.

Figura 3 Variação intradiária média: Fluxos de CO₂ no solo nu (azul) vs temperatura do solo (vermelho) (a); Fluxos de CO₂ no solo relvado (vermelho) vs PAR (azul)(b). 

Influência dos Parâmetros nos Fluxos de CO ₂

De acordo com a análise da matriz de Spearman, a PAR (-0,88), a radiação solar (-0,79), a temperatura do solo (-0,16), a temperatura do ar ambiente (-0,27) e o fitovolume (-0,09) mostraram-se determinantes nas taxas dos fluxos de absorção. Por sua vez, a precipitação (0,44), a humidade relativa do ar (0,46) e o SWC (0,03) surgem como os fatores que mais influenciam os fluxos de emissão do solo. Por se tratar de um processo complexo, que envolve múltiplas variáveis com influências diretas e indiretas (^{Moitinho, 2017}; ^{Sarzhanov et al., 2017}; ^{Delgado-Baquerizo et al., 2018}; ^{Li et al., 2018}; ^{Fang et al., 2020}), variáveis como o fitovolume, mesmo apresentando valor absoluto considerado baixo, surge como um parâmetro que influencia a dinâmica do carbono, como se observa através da análise gráfics da Figura 2, sugerindo que métodos matemáticos podem não ser capazes de interpretar com precisão a principal influência desse parâmetro em questão. As análises gráficas da Figura 2 sugerem igualmente que a diminuição do fitovolume e o aumento do SWC, através de irrigação por aspersão, podem favorecer um balanço líquido de emissões de CO₂, devido à redução da área fotossintética e ao aumento das condições ideais para a respiração do solo.

CONCLUSÕES

Para as condições e período de observação, este estudo permitiu observar o papel fundamental da relva como sequestrador de CO₂ durante o período diurno, apresentando uma redução de 44% nas emissões globais relativamente ao solo nu. No entanto, dependendo das práticas de gestão do relvado e das condições ambientais, o desempenho da componente vegetativa como sumidouro pode ser afetado a ponto da sua capacidade de sequestro poder ser inferior à capacidade de emissão. Neste estudo, a capacidade de sequestro de carbono do relvado foi fortemente afetada, essencialmente pelos cortes frequentes da relva cuja consequência direta foi a redução drástica da capacidade de absorver CO₂ através do processo de fotossíntese. Importa, todavia, realçar que devido à complexidade da dinâmica dos fluxos de carbono, através da interface atmosfera/superfície, neste tipo de ecossistema urbano, é importante obter séries temporais mais longas e balanços anuais completos, de forma a podermos identificar com maior rigor as práticas de gestão mais adequadas para tornar estes ecossistemas numa biotecnologia sustentável.