Mª Carmo Magalhães¹, Mª Cristina Cameira, Rosinda Leonor Pato, Fernando Santos e Jorge Bandeira

¹CERNAS – Escola Superior Agrária de Coimbra – Instituto Politécnico de Coimbra, Bencanta 3040-316 Coimbra; mcsm@esac.pt

RESUMO

A biomassa proveniente das operações florestais de limpeza pode ser valorizada para a produção de energia nas centrais de biomassa. A sua remoção de forma continuada poderá afectar a qualidade dos solos florestais ao nível da quantidade de nutrientes disponíveis para as plantas.

Estudou-se, em povoamentos localizados em sete concelhos da Região Centro, a quantidade de nutrientes existentes na camada orgânica e na camada mineral de solo. As parcelas foram seleccionadas com base na litologia, classe de declive e uso florestal. Na área em estudo predominam rochas do complexo xisto-grauváquico e rochas ácidas brandas, os declives de classe 0‑10% e 11‑20% e os povoamentos de folhosas e resinosas. Determinou-se a biomassa e os teores de nutrientes existentes na camada orgânica do solo, e avaliou-se a textura, o pH e os teores de C, N, P, K, Ca e Mg na camada mineral do solo.

Palavras‑chave: Biomassa, camada orgânica do solo, folhosas, nutrientes, resinosas.

Residual forest biomass: effects of removal on soil quality

ABSTRACT

Residual forest biomass from forest cleaning operations can be enhanced through their use to produce energy. Their removal in a continuous manner may affect the quality of forest soils concerning the nutrients availability for plants.

The amount of nutrients both in the organic and mineral soil layer were evaluated in areas in the Centre of Portugal. The plots were selected based on lithology, slope classes and forest stands. In the study area, the schist-greywacke complex as well as the mild acid rocks is predominated. The most class slopes are 0‑10% and 11‑20% and the stands of hardwood and coniferous forest occupied most of the area. Organic layers biomass and nutrients, and texture, pH and concentration of C, N, P, K, Ca and Mg in the soil mineral layers were evaluated.

The effect on soil quality, of the removal of forest residues, and consequently of the depletion of the organic layer, should be higher in soils, where the mineral layer is poorer as a substantial proportion of nutrients is allocated in the organic layer.

Keywords: Biomass residual forest, soil organic layer, hardwood, nutrients, coniferous.

A utilização de biomassa florestal residual proveniente das operações florestais de limpeza de matos, desbastes, desramações e cortes finais para produção de energia, associada à necessidade de redução da carga de combustível nas matas portuguesas para reduzir o risco dos incêndios florestais, pode levar a uma generalização da remoção daqueles resíduos florestais e consequentemente à redução das camadas orgânicas e matéria orgânica do solo e da quantidade de nutrientes disponíveis para o crescimento vegetal. A remoção de forma continuada daqueles resíduos pode ter consequências negativas na qualidade dos solos florestais, que já são, em geral, pouco produtivos.

Os efeitos das técnicas e práticas florestais na produtividade das florestas, na conservação dos recursos solo e água, no ciclo do carbono e na biodiversidade dependem das condições ecológicas de cada local e deverão ter em conta as respectivas resistência, resiliência e capacidade produtiva (Nambiar e Brown, 1997; Gonçalves e Benedetti, 2000). É referido por vários autores (Khanna e Ulrich, 1991, citado por Cortez, 1996) que, para além da possibilidade de acentuar o impacto negativo das máquinas sobre o solo, a remoção dos resíduos florestais diminui a quantidade de nutrientes disponível, promove a degradação da estrutura do solo, aumenta a susceptibilidade do solo à erosão, diminuindo, por outro lado, o risco de fogos florestais.

A manutenção dos resíduos, sobre ou incorporados no solo, cria condições de temperatura e humidade mais favoráveis às jovens plantas (Hook et al., 1982), promove a cobertura do solo protegendo-o da erosão, e pode contribuir para o aumento da matéria orgânica e nutrientes disponíveis no solo (Madeira, 1995; Magalhães, 2000).

De modo a evidenciar o impacto no solo da remoção da biomassa florestal na área de estudo, abrangida pelos concelhos de Coimbra, Condeixa, Figueiró dos Vinhos, Lousã, Miranda do Corvo, Penela e Vila Nova de Poiares, foi delineada uma metodologia de amostragem em que se considerou a litologia, o declive e o uso florestal do solo como determinantes para a escolha dos locais de amostragem (em parcelas do inventário florestal). Estes factores de formação do solo deverão ser, naqueles locais, os mais importantes para a diferenciação dos solos em profundidade e para o desenvolvimento das respectivas características.

Os objectivos deste estudo consistiram em:

·  Recolher e tratar os dados referentes à litologia, classe de declive e uso florestal do solo, para definir as parcelas mais representativas da área em estudo;

·  Avaliar a quantidade de nutrientes existentes na camada orgânica e na camada mineral superficial dos solos (0-30 cm) das parcelas seleccionadas;

·  Prever os efeitos sobre o solo, resultantes da remoção continuada da biomassa florestal.

Caracterização da área de estudo

A área em estudo, com cerca de 110 mil hectares, inclui os concelhos de Coimbra, Vila Nova de Poiares, Penela, Lousã, Figueiró dos Vinhos, Miranda do Corvo e Condeixa. É caracterizada, de acordo com o Atlas do Ambiente, a Este, pelo predomínio do complexo xisto‑grauváquico, denominado por rochas ácidas duras (RADxg). As rochas ácidas brandas (RAB) estão presentes na zona Sul do concelho da Lousã e estendem‑se até ao concelho de Vila Nova de Poiares. Na zona Oeste, por influência do Mondego os solos derivados de areias e aluviões ocupam uma parte significativa dos concelhos de Coimbra e de Condeixa. Destacam-se também nestes concelhos as rochas básicas duras (RBD), sendo na sua maioria os calcários, que atravessam o concelho de Coimbra e que ocupam uma área importante do concelho de Condeixa, estendendo-se até ao concelho de Penela. Aqui, verifica-se uma importante presença de rochas básicas brandas (RBB), que fazem parte de uma crista com orientação Norte-Sul e que ocupam ainda parte dos concelhos de Miranda do Corvo e de Coimbra. Ainda no concelho de Penela existe uma crista quartzítica, considerada neste trabalho como rochas ácidas duras (RADq), que se prolonga para Sul até ao concelho de Figueiró dos Vinhos (Figura 1).

Figura 1 – Litologia da área de estudo (concelhos de Coimbra, Vila Nova de Poiares, Penela, Lousã, Figueiró dos Vinhos, Miranda do Corvo e Condeixa). Adaptado de Atlas do Ambiente (APA, 2008).

No Quadro 1 apresentam-se a representatividade das principais associações litológicas nos concelhos da área em estudo, em percentagem (%) e em área (ha).

Quadro 1 – Representatividade das principais associações litológicas nos concelhos da área em estudo, em percentagem (%) e em hectares (ha).

Relativamente ao declive, nos concelhos de Coimbra e Condeixa predominam os declives suaves de 0‑10%. A Este, nos concelhos de Figueiró dos Vinhos, Miranda do Corvo e Lousã os declives são superiores a 33% (Figura 2a e Quadro 2) e correspondem, principalmente, às zonas do complexo xisto-grauváquico e de quartzitos.

Figura 2 – a) Classe de declives, b) Uso do solo na área de estudo e indicação dos locais de amostragem. Adaptado de Atlas do Ambiente (APA, 2008).

Quadro 2 – Representatividade das classes de declive nos concelhos da área em estudo, em percentagem (%) da área total e em hectares (ha).

As folhosas e as resinosas estão presentes em todos os concelhos; enquanto as folhosas predominam em Vila Nova de Poiares, Penela e Figueiró dos Vinhos; as resinosas prevalecem na Lousã e em Condeixa; os povoamentos mistos em Coimbra e Miranda do Corvo e os matos e incultos, em Condeixa e em Figueiró dos Vinhos (Quadro 3).

Quadro 3 – Representatividade do uso florestal do solo nos concelhos da área em estudo, em percentagem (%) da área florestal e em hectares (ha).

Metodologia de amostragem

A selecção dos locais de amostragem para proceder à caracterização do solo incidiu em parcelas que constam do inventário florestal nacional.

Para esta escolha recorreu‑se ao apoio de cartas militares e a mapas com a caracterização litológica, de declive e de uso do solo dos concelhos incluídos na área em estudo. Todas as parcelas seleccionadas foram caracterizadas relativamente à camada orgânica e camada mineral (0-30cm) através da colheita de 3 amostras distribuídas aleatoriamente em cada parcela. Foram estudadas 36 parcelas com a seguinte distribuição por associação litológica: RAB-6; RADg-6; RADq-3; RADxg-7; RBBm-12 e RBDc-2. Relativamente ao uso florestal a distribuição das parcelas seleccionadas foi a seguinte: Resinosas-9; Folhosas-8; Povoamento misto-15; Matos e incultos-4.

Metodologia laboratorial

Nas camadas orgânicas, a biomassa presente foi quantificada por amostragem de áreas de 0,25 m², de um modo totalmente aleatório, e num total de 3 amostras por cada parcela. Após secagem da amostra em estufa, com ventilação forçada, à temperatura de 80ºC durante 48 horas, a amostra foi pesada em balança analítica com precisão de 10^-2g (Kent e Coker,1992). Após secagem e pesagem as amostras foram fragmentadas e depois de bem misturadas, foi retirada uma amostra composta, que foi moída em moinho apropriado com um crivo de 0,5 mm de malha, para quantificação de nutrientes: carbono orgânico - calcinação e detecção do carbono por infra‑vermelhos (ISO, 1995); azoto total ‑ digestão em meio ácido, através do método Kjeldahl, posterior destilação com recolha do azoto (N) e respectiva quantificação através de titulação (Bremner, 1979); P, K, Ca, Mg ‑ mineralização por via seca (calcinação), redissolução do resíduo em ácido clorídrico a 20% e doseamento por espectrofotometria de absorção atómica (K, Ca e Mg) (Lucas e Sequeira, 1976) e por colorimetria (P) (Murphy e Riley, 1962).

Na camada mineral do solo foram determinados os parâmetros: massa volúmica aparente referente à terra fina ‑ foram colhidas amostras não disturbadas, em cilindros com 5 cm de altura e 8 cm de diâmetro. As amostras foram colhidas aleatoriamente, num total de 9 amostras por parcela. Procedeu‑se à secagem das amostras não disturbadas a 105ºC e respectiva pesagem, após peso constante. A massa da amostra seca, após passar pelo crivo de 2 mm, e o volume do cilindro que foi utilizado na colheita, ao qual se descontou o volume ocupado pelos elementos grosseiros existentes na amostra, permitem a obtenção do valor da massa volúmica aparente referente à terra fina; percentagem de terra fina ‑ foram determinadas em amostras disturbadas, colhidas com uma sonda, na camada de 0-30 cm. Foram colhidas 3 amostras por parcela em estudo. Após secagem ao abrigo do sol ou em estufa a 30ºC, as amostras disturbadas foram moídas, em moinho apropriado para amostras de solo, com crivo de 2 mm de malha. O peso total e o peso dos elementos finos permitem a obtenção da percentagem de terra fina; textura de campo ‑ avaliação manual da textura e a consequente designação textural (ligeira, média e grosseira) (LQARS, 1977); pH (H₂O)-método electrométrico, com leitura em suspensão aquosa na proporção de solo/água 1:2,5 (p/v) (LQARS, 1977); carbono orgânico ‑ combustão e detecção do carbono por infra‑vermelhos (LECO^®, 1997); azoto total ‑ digestão em meio ácido, através do método Kjeldahl, posterior destilação com recolha do azoto (N) e respectiva quantificação através de titulação (Bremner, 1979); fósforo (P₂O₅) e potássio (K₂O) ‑ extracção através do método de Egnér‑Riehm, com quantificação do P₂O₅ por colorimetria e do K₂O por espectrofotometria de absorção atómica (Balbino, 1968; LQARS, 1986); cálcio (Ca²⁺) e magnésio (Mg²⁺) de troca ‑ extracção pelo método de acetato de amónio a pH 7 e quantificação por espectrofotometria de absorção atómica (Chapman,1979).

RESULTADOS

As características dos solos da área em estudo apresentam-se agrupadas em função da litologia ou associações litológicas e do uso florestal.

Camada orgânica

Para todos os usos florestais, foi nas parcelas com solos desenvolvidos sobre a associação de xistos e grauvaques que se verificaram as menores quantidades de biomassa presente nas camadas orgânicas dos solos estudados: 9,5, 6,6, 6,1 e 2,7 t ha^-1, nos povoamentos mistos, de folhosas, de resinosas e nos matos e incultos, respectivamente. As áreas com povoamento misto apresentam os maiores valores de biomassa na camada orgânica (Quadro 4). As áreas com matos e incultos apresentam os menores valores em todas as associações litológicas. Os solos derivados de arenitos e conglomerados, com resinosas e folhosas, apresentam os valores mais elevados de biomassa residual.

Quadro 4 – Biomassa na camada orgânica dos solos (t ha^-1), em função do uso florestal e da litologia.

Camada mineral

O azoto (N) no solo (Quadro 5) encontra-se maioritariamente na matéria orgânica aí existente, pelo que só indirectamente poderá ser afectado pela respectiva litologia. Verifica-se que os menores valores ocorrem nos solos derivados de xistos e grauvaques, com folhosas, matos e incultos, e nos solos de areias, arenitos e conglomerados, com resinosas e povoamento misto. Os maiores valores estão associados a calcários e margas, com ocupação de resinosas, povoamento misto, matos e incultos.

Quadro 5 – Quantidades de nutrientes (N, K, Ca, Mg), em kg ha^-1 e de carbono (t ha^‑1), existentes na camada mineral do solo, em função do uso florestal e da litologia.

O fósforo (P) encontra-se em quantidades vestigiais em todas as situações estudadas.

Valores mais elevados de K ocorrem, nas margas e calcários com povoamentos de resinosas, mistos e matos e incultos; também são dos mais elevados nos solos de granito com resinosas e de xistos e grauvaques, com matos e incultos. Os menores valores deste nutriente ocorreram nos solos com povoamentos mistos e de resinosas, desenvolvidos sobre xistos e grauvaques.

O Quadro 6 traduz as quantidades dos nutrientes N, P, K, Ca e Mg existentes na camada orgânica do solo, em função do uso florestal e da litologia. As áreas com resinosas e povoamento misto apresentam os maiores valores de nutrientes, em solos de arenitos e conglomerados, calcários, margas e granitos e os valores mais baixos com matos e incultos e associados a xistos e grauvaques.

Quadro 6 – Quantidades de nutrientes (N, P, K, Ca, Mg), em kg ha^-1, existentes na camada orgânica do solo em função do uso florestal e da litologia.

A contribuição da camada orgânica em áreas com folhosas (Quadro 7) para a restituição do P, K, Ca e Mg para o solo é bastante importante em solos derivados de rochas ácidas duras (granitos e quartzitos) e de rochas ácidas brandas (areias, arenitos e conglomerados, argilas).

Quadro 7 – Proporção (%) de nutrientes (N, P, K, Ca, Mg) existente na camada orgânica e na camada mineral de solo (0-30 cm) em áreas com folhosas.

Relativamente aos solos com resinosas (Quadro 8), o impacto da remoção dos resíduos orgânicos que iriam contribuir para a manutenção e aumento da biomassa das camadas orgânicas e consequentemente dos nutrientes, deverá ser acentuado em solos derivados de xistos e grauvaques, arenitos e conglomerados, areias e arenitos. Salienta‑se ainda a contribuição da camada orgânica na cedência da P em todas as situações (75 a 99 %).

Quadro 8 – Proporção (%) de nutrientes (N, P, K, Ca, Mg) existente na camada orgânica e na camada mineral de solo (0-30 cm) em áreas com resinosas.

Nas áreas com povoamento misto (Quadro 9), a contribuição mais relevante de nutrientes das camadas orgânicas ocorreu em solos derivados de granitos. Salienta‑se ainda a elevada percentagem de P nas camadas orgânicas relativamente ao total, em todas as litologias e tipos de ocupação. Estes aspectos traduzem a importância das camadas orgânicas na quantidade de nutrientes disponíveis para as plantas.

Quadro 9 – Proporção (%) de nutrientes (N, P, K, Ca, Mg) existente na camada orgânica e na camada mineral de solo (0-30 cm) em áreas com povoamento florestal misto.

A remoção de resíduos em áreas com incultos e matos (Quadro 10) poderá afectar particularmente as quantidades de P (em todas as litologias), e de K e Mg (com a excepção de solos derivados de xistos e grauvaques).

Quadro 10 – Proporção (%) de nutrientes (N, P, K, Ca, Mg) existente na camada orgânica e na camada mineral de solo (0-30 cm) em áreas com matos e incultos.

Considerando o somatório de todos os nutrientes quantificados no solo (Quadro 11), verifica-se que nos povoamentos de resinosas e mistos a remoção dos resíduos em locais com rochas básicas de calcários e margas deverá originar efeitos menos acentuados na quantidade de nutrientes disponíveis para as plantas. Nos povoamentos de folhosas, o mesmo efeito (menos acentuado) revela-se em solos derivados de xistos e grauvaques.

Quadro 11 – Total de nutrientes (kg ha^-1) quantificados nas camadas mineral e orgânica do solo, em função do uso florestal e das associações litológicas. Os valores entre parêntesis são as proporções (%) relativas à camada orgânica.

Nos restantes casos estudados, a remoção frequente e continuada dos resíduos florestais poderá afectar gravemente a fertilidade do solo, a produtividade do local e colocar em risco a sua sustentabilidade.

CONCLUSÕES

Em toda área florestal estudada, independentemente da litologia, os teores de fósforo no solo são muito baixos. A camada orgânica apresenta maiores teores de fósforo do que a respectiva camada mineral, pelo que as restituições deste nutriente ao solo serão importantes para a satisfação das exigências nutritivas das plantas dos ecossistemas florestais. A remoção de resíduos, que contribuem para o retorno deste nutriente ao solo, pode originar uma diminuição da produtividade do local.

As quantidades de bases (Ca e Mg), presentes nas camadas orgânicas constituem também, depois de libertados para o meio, um factor de estabilização da estrutura do solo. As suas proporções na camada orgânica dos solos desenvolvidos sobre rochas ácidas atingem valores frequentemente superiores a 50% do total.

A proporção de nutrientes que estão alocados na camada orgânica, principalmente nos casos estudados de solos desenvolvidos a partir de rochas ácidas, atingem valores da ordem dos 20 a 30% do total, o que expressa bem os riscos de afectação da fertilidade do solo, caso ocorram remoções sistemáticas dos resíduos

A grande diversidade de rochas e associações litológicas presente na área em estudo, juntamente com características topográficas que influenciam quer o desenvolvimento dos solos quer a sua perda por erosão, reforçam a necessidade de uma monitorização mais frequente dos efeitos da remoção da biomassa residual no solo.

A monitorização dos locais estudados deverá prosseguir com dois objectivos:

a) Validar os resultados agora obtidos, pela elevada variabilidade espacial e temporal das características dos solos florestais, nomeadamente das camadas orgânicas;

A caracterização destes solos e a sua monitorização ao longo do tempo em que a remoção da biomassa florestal se processar, podem produzir dados mais consistentes e constituir um sistema de referência para outras áreas semelhantes.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

APA, (s.d.) - Atlas do Ambiente (em linha). Lisboa, Agência Portuguesa do Ambiente, Ministério do Ambiente do Ordenamento do Território e do Desenvolvimento Regional. (Acesso em 2008.08.07). Disponível em: <http://www.iambiente.pt/atlas/din/viewer.htm>         [ Links ].

Balbino, L.R. (1968) – O método de Egnér-Riehm na determinação do fósforo e do potássio "assimiláveis" em solos de Portugal. Revista Agronómica, 51: 46-56.         [ Links ]

Bremner, J.M. (1979) – Total Nitrogen. In: Black, C.A.; Evans, D.D.; White, J.L.; Ensmingert, L.E.; Clark, F.E. (Eds.) - Methods of Soil Analysis. Chemical and Microbiological Properties, part2. Madison, Wisconsin, USA, American Society of Agronomy Inc. Publisher. p. 1149-1176.         [ Links ]

Chapman, H.D. (1979) – Total Exchangeable bases. In: Black, C.A.; Evans, D.D.; White, J.L.; Ensmingert, L.E.; Clark, F.E. (Eds.) - Methods of Soil Analysis. Chemical and Microbiological Properties, part2. Madison, Wisconsin, USA, American Society of Agronomy Inc. Publisher. p. 902-904.         [ Links ]

Cortez, N. (1996) – Compartimentos e ciclos de nutrientes em plantações de Eucalyptus globulus Labill. ssp globulus  e Pinus pinaster Aiton. Dissertação de doutoramento. Lisboa, Universidade Técnica de Lisboa, Instituo Superior de Agronomia. 317 p.         [ Links ]

Gonçalves L.J.M. e Benedetti, V. (2000) - Nutrição e Fertilização Florestal. São Paulo, Instituto de Pesquisas e Estudos Florestais, 457 p.         [ Links ]

Hook, R.I.V.; Johnson, D.C.W. e Mann, L.K. (1982) - Environmental effects of harvesting forests for energy. Forest Ecology and Management, 4: 79-94.         [ Links ]

ISO 10694 (1995) – Soil quality – Determination of organic and total carbon after dry combustion (elementary analysis). Geneve, Switzerland, International Organization for Standardization, 7 p.         [ Links ]

Kent, M. e Coker, P. (1992) - Vegetation Description and Analysis. A Practical Approach. London, Belhaven Press, 363 p.         [ Links ]

LQARS (1977) – Sector de Fertilidade do Solo. Lisboa, Laboratório Químico Agrícola Rebelo da Silva, DGSA, Ministério da Agricultura, 39 p.         [ Links ]

LQARS (1986) - Fósforo e potássio "assimiláveis". Lisboa, Laboratório Químico Agrícola Rebelo da Silva, Instituto Nacional de Investigação Agrária, Ministério da Agricultura Pescas e Alimentação, 9 p.         [ Links ]

LQARS (2000) – Manual de fertilização das culturas. Lisboa, Laboratório Químico Agrícola Rebelo da Silva, Instituto Nacional de Investigação Agrária, Ministério da Agricultura Pescas e Alimentação, 221 p.         [ Links ]

Lucas, M.D. e Sequeira, E.M. (1976) ‑ Determinação do Cu, Zn, Mn, Fe, Ca, Mg, K, e Na totais das plantas por espectrofotometria de absorção atómica e fotometria de chama. Pedologia, 11, 1: 163‑169.         [ Links ]

Madeira, M. (1995) – Efeitos das plantações de Eucalyptus globulus nas características do solo em condições mediterrânicas (Portugal). Revista Florestal, 8, 1: 3-22.         [ Links ]

Magalhães, M.C.F.S. (2000) – Efeitos de técnicas de preparação do solo e gestão dos resíduos orgânicos em características físico-químicas do solo de plantações florestais. Dissertação de doutoramento. Lisboa, Universidade Técnica de Lisboa, Instituto Superior de Agronomia, 285 p.         [ Links ]

Murphy, J. e Riley, J.P. (1962) - A modified single solution method for determination of phosphate in nature waters. Analytica Chimica Acta, 27: 31‑36.         [ Links ]

Nambiar, E.K.S. e Brown, A.G. (1997) – Management of Soil, Nutrients and Water in Tropical Plantation Forests. Canberra, Australia, Australian Centre for International Agricultural Research, 571 p. (ACIAR Monograph 43).         [ Links ]

AGRADECIMENTOS