CONTROLES DA HIDROLOGIA DE ENCOSTAS EM PLANTIOS DE EUCALIPTO: BACIA DO RIO SESMARIA, MÉDIO VALE DO RIO PARAÍBA DO SUL

Anderson Mululo Sato* André de Souza Avelar & Ana Luiza Coelho Netto - Laboratório de Geo-Hidroecologia (GEOHECO), Departamento de Geografia, Bloco H, Sala H1-015 - Instituto de Geociências, Centro de Ciências

Matemáticas e da Natureza, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Ilha do Fundão, CEP 21941-590, Rio de Janeiro/RJ. * sato@ufrj.br

Resumo: Atualmente o Brasil possui a sexta maior área com florestas plantadas do mundo e uma área superior a 3,7 milhões de hectares com plantios de eucalipto. Entretanto, diversos questionamentos são feitos sobre os impactos ambientais desta atividade, principalmente os relacionados às alterações hidrológicas. O atravessamento das chuvas e o escoamento superficial são dois importantes processos que regulam a hidrologia de encostas e foram avaliados neste estudo no período de Outubro de 2006 a Junho de 2008. A área de estudo localiza-se na cabeceira de drenagem de uma sub-bacia do rio Sesmaria, tributário do rio Paraíba do Sul, em plantio de Eucalyptus urophylla x grandis de 2,5 anos e espaçamento 3 x 2 m. A variação espacial do atravessamento foi quantificada em dois arranjos amostrais através do volume total atravessado e do coeficiente de variação dos volumes totais captados pelos instrumentos, enquanto o escoamento superficial foi quantificado em duas posições da encosta (divisor de drenagem e encosta lateral) com o uso de parcelas. Verificou-se que o atravessamento é concentrado próximo aos troncos com valores que superam a precipitação nas áreas abertas, especialmente em chuvas diárias > 5 mm e de baixa intensidade. Este concentração de fluxos está relacionada com a arquitetura do dossel que forma vias de escoamento e de gotejamento em pontos próximos aos troncos, proporcionando um efeito funil. O escoamento superficial foi bastante reduzido (0,2% no divisor e 0,7% na encosta), o que representa elevada infiltração. Conclui-se que a concentração dos fluxos de atravessamento próximo aos troncos, local onde existe a maior densidade de raízes e que atuam como vias de percolação de água no solo, e a espessa camada de serrapilheira facilitam o processo de infiltração, o que explica os reduzidos valores de escoamento superficial. Abstract: Brazil has the 6th greatest planted forest area in the world and more than 3,7 million hectares of Eucalyptus. Although, still exists lots of questions related to environmental impacts of this activity, specially focused on hydrological alterations. Throughfall and overland flow are important process that regulate hydrology of hillslopes and were evaluated in this study from October 2006 to June 2008.The study site is located in a headwater catchment of Sesmaria river basin, a tributary of Paraíba do Sul river. The plantation is compose of 2,5 years old Eucalyptus urophylla x grandis hybrids, 3 x 2 m spaced. Spatial variability of throughfall was measured in two experiments designs quantifying total amount of throughfall and coefficient of variation of total amount collected by gauges. Two plots were used to measure overland flow on divide and side-slope. Results shown that throughfall was spatial variable and was concentrated nearby tree trunks, specially during daily precipitation higher than 5 mm and of low intensity. Water funneling is related to canopy architecture that promotes pathways to water flow through branches and dripping nearby tree trunks. Overland flow was very low (0,2% on divide and 0,7% on side-slope) and hillslope exhibits high infiltration. We conclude that high litter storage and water funneling nearby trunks collaborate to water infiltration and overland flow reduction. Palavras-chaves: atravessamento, escoamento superficial, eucalipto 1. Introdução

No ano de 2005 o Brasil apresentava a sexta maior área de florestas plantadas do mundo, com uma

área equivalente a 5384 x 103 hectares e taxa de crescimento (2000 – 2005) de 21000 ha.ano-1 (FAO,

2006). Somente os plantios de espécies do gênero Eucalyptus abragiam 3751 x 103 ha no Brasil no ano

de 2007 (ABRAF, 2008), apesar dos diferentes questionamentos sobre os impactos ambientais e

sociais da silvicultura deste gênero no país. As alterações hidrológicas são freqüentemente apontadas

como uns dos principais impactos desta atividade (ex. FAO, 1985; Lima, 1996; Zhou et al., 2002; Lane

et al., 2004; Whitehead & Beadle, 2004) e o processo de intercepção das chuvas pelas copas arbóreas,

a infiltração de água no solo e o escoamento superficial apresentam grande importâncias neste

contexto.

O processo de intercepção das chuvas pelas florestas é quantificado pela diferença entre o total

precipitado e a precipitação que efetivamente chega ao solo (Herwitz & Slye, 1995; Crockford &

Richardson, 2000). Neste caminho, parte da água é armazenada nas copas (armazenamento de copas) e

outra parte é retida na camada de serrapilheira (armazenamento da serrapilheira), sendo que a

passagem da chuva pelo dossel ocorre por dois processos: atravessamento e fluxo de tronco (Dunne &

Leopold, 1978). Existem estudos que indicam que o atravessamento nas florestas (naturais ou

plantadas) de Eucalyptus é bastante variado, com valores que variam de 77,0%

(atravessamento/precipitação) durante o período seco a 94,4% no período chuvoso em um plantio com

530 indivíduos.ha-1 no Congo (Laclau et al., 2003). Lane et al. (2004) comparando dois plantios na

China com diferentes densidades observaram valores de atravessamento de 82,5% e 77,6% em plantios

com 2020 e 1333 indivíduos.ha-1, respectivamente. No estado do Espírito Santo, Brasil, Soares &

Almeida (2001) relatam atravessamento de 88% em um plantio de Eucalyptus, sendo que os maiores

valores de intercepção ocorreram no período seco. Valores de atravessamento de 87,5% foram

observados em plantios de Eucalyptus em Portugal (Valente et al., 1997). Apesar do grande número de

estudos que avaliam o atravessamento em áreas de Eucalyptus, são escassos os trabalhos que focam a

variação espacial do atravessamento nestas áreas, apesar de ser reconhecido que tanto a quantidade

como a qualidade do atravessamento são variáveis espacialmente e temporalmente (Kimmins, 1973).

Diante dos questionamentos acerca dos impactos hidrológicos observados na literatura e da escassez

de informações sobre a variabilidade espacial dos fluxos de atravessamento em plantios de eucaliptos,

o objetivo deste trabalho é avaliar a quantidade e a espacialização do atravessamento, assim como sua

relação com o escoamento superficial em um plantio de eucalipto de 2,5 anos no extremo oeste do

estado do Rio de Janeiro.

2 Materiais e Métodos

2.1 Área de Estudo

A área de estudo está localizada no vale do rio Paraíba do Sul, o principal eixo de ligação entre a

metrópole do Rio de Janeiro e São Paulo, e que apresenta mais de 52.200 ha ocupados por plantios de

eucalipto (Vianna et al., 2008). Geomorfologicamente a região é caracterizada por um domínio

montanhoso, com predomínio de erosão por mecanismos gravitacionais, e um domínio colinoso, com

ocorrência de espessos pacotes sedimentares da transição do Pleistoceno-Holoceno e processos de

voçorocamento retrabalhando estes sedimentos (Coelho Netto, 1999; 2003). A formação destas

voçorocas está intimamente relacionada com o controle lito-estrutural das fraturas sub-verticais que

permitem a exfiltração da água subterrânea, assim como a orientação dos principais canais seguindo o

strike regional SW-NE (Avelar & Coelho Netto, 1992). Os latossolos desta região são espessos, muito

lixiviados e pobres em nutrientes, principalmente após a erosão do horizonte A com o desmatamento

da floresta Atlântica provocado pela atividade cafeeira no século XVIII.

Os plantios de eucaliptos estão localizados nos divisores de drenagem e nas encostas laterais das

colinas, enquanto os fundos de vales apresentam vegetação nativa (floresta Atlântica) em diferentes

estágios sucessionais com a finalidade de atuar como áreas tampão (buffer zones) dos riachos. A área

de estudo está localizada na encosta de uma cabeceira de drenagem (1ª ordem segundo Strahler, 1957)

de 16 ha na fazenda Monte Alegre (22º36’28’’S, 44º27’03’’W, elevação 660 m acima do nível do

mar), inserida na bacia do rio Sesmaria e representativa dos plantios da região (figura 1). O plantio é

composto por clones híbridos de Eucalyptus grandis x urophylla (1ª rotação) iniciado em Abril de

2004 com espaçamento regular de 3 x 2 m (1666 árvores.ha-1). A precipitação média anual no período

de 1970–1995 avaliada na estação pluviométrica Arapeí (7 Km de distância da área de estudo) é de

1588 mm, com cerca de 70% das chuvas ocorrendo no período de Novembro a Março (figura 2). A

temperatura média anual é de 20 oC e as temperaturas médias anuais variam de 16 oC em Julho a 23 oC

em Fevereiro. O inventário de 30 indivíduos na área de estudo em Janeiro de 2007 indicou área basal

de 14,3 m2.ha-1, altura média de 15,29 m, 5,2% de abertura no dossel, estoque de serrapilheira de 9,2

Mg.ha-1 e solo superficial (0 – 10 cm) classificado como franco-argiloso (argila = 32,0%, silte =

29,6%, areia = 38,4%).

Figura 1. Localização da área de estudo. A área delimitada em vermelho representa a bacia do rio

Sesmaria e a estrela indica o local de monitoramento

0

50

100

150

200

250

300

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

Prec

ipita

ção

(mm

)

14

16

18

20

22

24

Tem

pera

tura

(o C)

Precipitação Temperatura

Figura 2. Precipitação média mensal e temperatura média mensal da área de estudo

2.2 Precipitação

Chuvas diárias foram medidas com o uso de 3 pluviômetros feitos de tubos de PVC com 100 mm de

diâmetro (orifício 78,54 cm2) e 30 cm de altura com a base fechada por um cap e selada com silicone

para evitar vazamentos. Na parte superior do pluviômetro foi colocado um gargalo de garrafa PET

invertido e uma bola de tênis de mesa para reduzir a evaporação da água coletada. Os pluviômetros

foram apoiados sobre suportes de madeira a 1,0 m do solo e fixados com arame na posição horizontal.

Estes pluviômetros de PVC foram utilizados pois apresentam baixo custo e por ser necessário um

grande número de pluviômetros para avaliar o atravessamento no plantio (veja seção 2.3). Estes

instrumentos foram instalados na área aberta mais próxima do local de medição do atravessamento

(800 m de distância) e foram vistoriados diariamente às 07:00 AM entre os dias 07/Out/2006 e

30/Jun/2008. Um pluviômetro de balança (0,2 mm por pulso) conectado a um datalogger (modelo

GL400 7-1, Global Water Instrumentation) também foi instalado no dia 13/Jun/2007 para avaliar a

quantidade e duração das chuvas em intervalos de 15 min. As chuvas diárias acumuladas em todo o

período (199 dias chuvosos) em cada um dos 3 pluviômetros de PVC apresentaram pequena variação

(CV= 0,4%) e a média da precipitação diária apresentou grande correspondência com as chuvas diárias

registradas no pluviômetro de balança (r2 = 0.99). A média das precipitações diárias dos três

pluviômetros de PVC (P, mm) foi utilizada nas análises e a intensidade das chuvas diárias foi

calculada dividindo P pela duração das chuvas registradas no datalogger.

2.3 Atravessamento

O atravessamento (AT) foi mensurado diariamente entre 07/Out/2006 e 30/Jun/2008 utilizando dois

diferentes arranjos experimentais (tabela 1). Em todos os arranjos foram utilizados pluviômetros e

suportes iguais ao de medição de chuvas e as medições em todos os arranjos foram realizadas

imediatamente após a medição da chuva na área aberta. No arranjo 1, foram instalados 12

pluviômetros, sendo escolhidas randomicamente seis árvores para a instalação de pluviômetros

próximos aos troncos (PT) e seis posições centrais entre quatro troncos (ET). Todos os pluviômetros

PT estavam localizados no lado norte e distantes ≈ 5 cm do tronco, não recebendo o fluxo de tronco.

Pluviômetros ET estavam localizados entre quatro troncos de duas linhas (li e li+1) e duas colunas (ci e

ci+1) diferentes. A média e o desvio padrão do atravessamento dos pluviômetros nas posições PT

(ATPT, mm) e ET (ATPT, mm) foram utilizados nos cálculos.

No arranjo 2 foram dispostos radialmente 20 pluviômetros espaçados por 0,5 m seguindo o

alinhamento das linhas e colunas de árvores em relação a uma árvore central escolhida

randomicamente, sendo instalados 12 pluviômetros entre colunas e 8 entre linhas (figura 3). Os

pluviômetros próximos aos troncos no arranjo 2 estavam distantes ≈ 5 cm do tronco, como no arranjo

1. Os dados acumulados em cada situação avaliada no arranjo 2 foram interpolados utilizando a

método de krigagen com o uso do software Surfer 7.0.

Tabela 1. Diferentes arranjos amostrais do atravessamento no plantio de eucalipto

Arranjo N de instrumentos Posição Período de Medição

1 12 6 PT

6 ET

07/Out/2006 - 30/Jun/2008

2 20 Seguindo alinhamento das linhas

e colunas em relação a uma

árvore central

18/Abr/2007 - 31/Ago/2007

200 300 400 500 600 700Eixo X (cm)

200

300

400

500

Eix

o Y

(cm

)1 2

3

4 5

6

7 8

9

Figura 3 - Distribuição espacial dos pluviômetros ao redor da árvore. Círculos fechados: troncos das

árvores (numerados). Círculos abertos: pluviômetros

2.4 Escoamento Superficial

Para avaliar o escoamento superficial e a infiltração foram utilizadas parcelas de escoamento fechadas

em todo o perímetro com a utilização de chapas metálicas de 50 cm de altura que foram cravadas no

solo, uma na encosta lateral (24º) e outra no divisor (8º). As parcelas possuem 9 x 10 m (90m2),

abrangendo 15 árvores cada (figura 4). As leituras dos volumes totais nas caixas coletoras foram

realizadas diariamente entre 22/Dez/2006 e 30/Jun/2007. Não foram realizadas mensurações do total

de solo erodido, apenas de escoamento superficial.

Figura 4. Parcela de escoamento superficial. a: desenho esquemático da parcela de escoamento

mostrando as quinze árvores que estão contidas na área (círculos marrons). b: visão frontal da parcela

de escoamento

3 Resultados

3.1 Atravessamento

a

VViissããoo FFrroonnttaall

b

A média do atravessamento acumulado ao longo dos 199 dias chuvosos foi de 148% (ATPT/P) nas

posições PT e de 86% nas posições ET (ATET/P), sendo que a variação de ATPT (39 – 567%) é maior

que ATET (42 – 187%) (figura 5 e tabela 2). Na figura 6 verifica-se a linha de regressão linear PT (a =

1,52, r2 = 0,82) está acima da linha de 1:1, ao contrário da linha de tendência ET (a = 0,86, r2 = 0,96).

A variação do CVPT (2 – 168%) é superior a CVET (0 – 51%) e existe uma tendência de redução do CV

com o aumento de P principalmente nas posições PT (figura 7).

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 11 21 31 41 51 61 71 81 91 101 111 121 131 141 151 161 171 181 191

Dias Chuvosos (7/Out/2006 - 30/Jun/2008)

P (m

m)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

AT

(%)

Precipitação PT ET

Figura 5. Relação entre a precipitação média (P, mm) e o atravessamento médio (AT, %) nas posições

PT e ET nos 199 dias chuvosos entre 07/Out/2006 a 30/Jun/2008. Linha pontilhada: ATPT médio, linha

contínua: ATET médio

y = 1,52x - 0,49R2 = 0,75

y = 0,86xR² = 0,96

Linha 1:1

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

P (mm)

AT

(mm

)

PT ET

Figura 6. Relação do atravessamento (AT, mm) no arranjo 1 nas posições PT e ET e a precipitação

diária (P, mm). (n = 199)

0

25

50

75

100

125

150

175

200

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100P (mm)

CV

(DP/

méd

ia)

(%)

PT ET

Figura 7. Relação do coeficiente de variação (CV, %) no arranjo 1 nas posições PT e ET e a

precipitação diária (P, mm). (n = 199)

Tabela 2. Atravessamento nas posições PT e ET no período de 07/Out/06 a 30/Jun/08

Arranjo 1 N de observações 199 199 N de instrumentos 6 PT 6 ET P (mm) 2799 2799 AT ± 1DP (mm) 4148 ± 1443 2398 ± 72 CV (%) 35 3 AT/P ± 1DP (%) 148 ± 52 86 ± 3

A relação ATPT/P = 96% na classe de P 0 – ׀ 2,5 mm (tabela 3), sendo este o menor valor de

atravessamento nas posições PT na comparação com todas as demais classes de P e também a classe

que apresenta a menor diferença de atravessamento entre as posições PT e ET (13%). Na classe de P

2,5 – ׀ 5 mm a diferença do atravessamento entre as posições PT e ET é igual 42%, enquanto nas

demais classes (P > 5 mm) estas diferenças são > 50%. Nas posições ET o atravessamento é < 100%

em todas as classes de precipitação diária avaliadas, enquanto nas posições PT o atravessamento chega

a atingir o valor de 160%. Os valores CVET (2- 5%) são menores que os CVPT (25 - 45%), o que indica

maior variabilidade espacial do atravessamento nas posições PT.

Tabela 3. Relação do atravessamento em diferentes classes de precipitação diária no arranjo 1 Classe de P (mm)

N Freqüência Relativa (%)

P (mm)

ATPT ± 1 DP (mm)

ATPT/P (%)

CVPT (%)

ATET ± 1 DP (mm)

ATET/P (%)

CVET (%)

ATPT – ATET (%)

13 4 84 1 ± 30 25 96 9 ± 35 36 12,1 24 2,5 ׀– 0 42 4 82 4 ± 111 29 123 49 ± 167 135 18,6 37 5 ׀– 2,55 – ׀ 10 50 25,1 350 560 ± 210 160 37 306 ± 14 88 4 73 10 – ׀ 20

44 22,1 642 1001 ± 454 156 45 548 ± 17 85 3 71 20 – ׀ 30 21 10,6 498 703 ± 302 141 43 422 ± 15 85 4 57 62 2 90 13 ± 520 29 152 254 ± 873 575 7,0 14 50 ׀– 30> 50 9 4,5 563 809 ± 267 144 33 461 ± 21 82 5 62 Total 199 100 2799 4148 ± 1443 148 35 2398 ± 72 86 3 63

A avaliação do AT no arranjo 1 nos 118 dias chuvosos com a intensidade de chuva avaliada no período

13/Jun/2007 a 30/Jun/2008 está representada na figura 8. Observa-se que ATPT < 100% nas classes de

precipitação diária ≤ 5 mm em todas as intensidades observadas. Nas demais classes de precipitação

diária os valores de ATPT são predominantemente > 100% e os maiores valores correspondem às

menores intensidades (0 – ׀ 2,5; 2,5 – ׀ 5; 5 – ׀ 10 mm.h-1). Já ATET apresenta valores mais similares e

< 100% independentemente das classes de precipitação e intensidades de chuvas, com exceção da

classe de 30 – ׀ 50 mm e intensidade > 20 mm. h-1 (AT = 112%, n = 1).

0

50

100

150

200

250

0 – 2.5 2.5 – 5 5 – 10 10 – 20 20 – 30 30 – 50 50 – 70

Classes de Chuva Diária (mm)

AT

(%)

0 -> 2.5 mm.h-1 2.5 -> 5 mm.h-1 5 -> 10 mm.h-1 10 -> 15 mm.h-1 15 -> 20 mm.h-1 > 20 mm.h-1

0

50

100

150

200

250

0 – 2.5 2.5 – 5 5 – 10 10 – 20 20 – 30 30 – 50 50 – 70

Classes de Chuva Diária (mm)

AT

(%)

0 -> 2.5 mm.h-1 2.5 -> 5 mm.h-1 5 -> 10 mm.h-1 10 -> 15 mm.h-1 15 -> 20 mm.h-1 > 20 mm.h-1

Figura 8. Relação do atravessamento (AT, %) com as classes de precipitação diária e intensidade das

chuvas nas posições PT e ET no período de 13/Jun/2007 a 30/Jun/2008 (118 dias chuvosos)

Pela análise da tabela 4 observa-se que alguns pluviômetros apresentam ATMAX > 1000% (ex.: PT3 e

PT4), o que indica elevada concentração de fluxos próximo aos troncos. Entretanto, não são todos os

pluviômetros PT que exibem elevada recorrência de dias com atravessamento > 100%. O pluviômetro

PT4 exibe valores > 100% em 77% dos dias chuvosos, enquanto no PT6 esses dias representam apenas

19%. Já nos pluviômetros ET os dias com atravessamento > 100% não ultrapassam 25% das

ocorrências registradas.

PT

ET

Tabela 4. Comparação dos pluviômetros nas posições PT e ET em relação a diferentes variáveis no

período de 07/Out/2006 a 30/Jun/2008 (199 dias chuvosos) Instrumentos PT Instrumentos ET 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 Média AT (%) 148 98 142 215 150 86 82 85 86 88 88 84 DP (%) 103 58 170 188 112 63 20 23 27 24 26 22 AT Max (%) 600 515 1321 1317 738 860 189 192 225 205 245 188 AT Min (%) 35 16 24 35 35 36 38 39 35 44 30 39 AT/P ≤ 100% (% dias) 45 69 56 23 39 81 86 79 78 77 77 85 AT/P > 100% (% dias) 55 31 44 77 61 19 14 21 22 23 23 15 Total 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100

O atravessamento avaliado no período de 18/Abr/2007 - 31/Ago/2007 (21 dias chuvosos) no arranjo 2

está representado nas figuras 9a e 9b. Dos 20 pluviômetros utilizados, apenas dois pluviômetros

apresentaram atravessamento > 100%. Estes dois pluviômetros estavam localizados próximos aos

troncos, sendo um deles próximo à árvore no. 5 (AT = 155%) e o outro próximo à árvore no. 8 (AT =

110%). Ao redor da árvore central observa-se uma extensa área que apresenta AT < 100%.

Considerando o volume definido pela superfície de atravessamento e a área planar definida pelos eixos

X e Y, conclui-se que o atravessamento é de 86%. Nos 8 dias chuvosos com P ≤ 5 mm observa-se que

também ocorre AT > 100% no pluviômetro próximo à árvore central, mas seu valor é menor que na

comparação com todo o período (AT = 126%). Nestes dias também são menores os valores de

atravessamento no pluviômetro próximo à árvore no. 8 (AT = 94%) e o atravessamento considerando

toda a área é de 81% (figura 9c). Em contrapartida, nos 13 dias chuvosos com P > 5 mm o

atravessamento aumenta para 89% (figura 9d) e o atravessamento aumenta tanto próximo à árvore no.

5 como também próximo à árvore no. 8.

200 300 400 500 600 700Eixo X (cm)

200

300

400

500Ei

xo Y

(cm

)1 2

3

4 5

6

7 8

9

65707580859095100105110115120125130135140145150

AT (%)

a

b

21 dias chuvosos

21 dias chuvosos

200 300 400 500 600 700

Eixo X (cm)

200

300

400

500E

ixo

Y (c

m)

1 2

3

4 5

6

7 8

9

65707580859095100105110115120125130135140145150

AT (%)

200 300 400 500 600 700

Eixo X (cm)

200

300

400

500

Eix

o Y

(cm

)

1 2

3

4 5

6

7 8

9

65707580859095100105110115120125130135140145150

AT (%)

Figura 9. Variação espacial do atravessamento ao redor de uma árvore central no arranjo 2. a; c; d:

isolinhas de atravessamento (%) (linha de atravessamento de 100% em destaque), círculos fechados =

árvores (numeradas), círculos abertos = pluviômetros. b: visualização 3D do atravessamento ao redor

da árvore central

P > 5 mm (13 dias chuvosos)

P ≤ 5 mm (8 dias chuvosos) c

d

3.2 Escoamento Superficial

O escoamento superficial no período analisado foi extremamente baixo, sendo mais expressivo

somente em dois eventos nos quais a precipitação total diária foi > 50 mm (figura 8). A média da

relação Q (escoamento superficial) / P (precipitação) foi de 0,2% no divisor e 0,7 % na encosta, tendo

como valores máximos 1,3% e 3,8%, respectivamente. O fator declividade é relevante para explicar o

comportamento hidrológico do escoamento superficial, sendo a declividade da encosta (24º) três vezes

maior que a do divisor (8º). No divisor apenas um dia chuvoso teve escoamento superior a 1,0%,

enquanto na encosta foram quatro dias. Dos 52 dias de chuva analisados no período de 22/Dez/2006 à

30/Jun/2007 neste experimento, em 41 dias no divisor e 34 dias na encosta o escoamento superficial

foi de 0,0%.

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Precipitação (mm)

Q/P

(%)

Divisor Encosta Figura 8 – Correlação da precipitação e a relação Q/P (escoamento superficial / precipitação) nas

parcelas de escoamento do divisor e da encosta

4. Discussões

O fato da média do ATPT (148%) e o coeficiente a da curva de regressão (a = 1,50) serem maiores que

100% indicam a ocorrência de concentração de fluxos de atravessamento próximo aos troncos das

árvores (figuras 5 e 6). No dia 31/Dez/2006 o atravessamento médio nas posições PT atingiu 567%

enquanto nas posições ET foi de 88% (figura 5). O maior valor de atravessamento diário em um único

pluviômetro ocorreu no pluviômetro PT3 no dia 14/Jan/2007, com valor 13 vezes superior à

precipitação (1321%). Este mesmo pluviômetro apresentou atravessamento superior a 1000% em

outras três oportunidades, demonstrando enorme concentração de fluxos para próximo ao tronco. Em

contrapartida aos resultados avaliados neste estudo, outros autores relatam redução do atravessamento

próximo aos troncos (Whelan et al., 1998), enquanto outros indicam que ocorre maior volume de

atravessamento próximo aos troncos (Ford & Deans, 1978). Keim et al. (2005) conclui que não é

possível fazer uma relação entre o atravessamento e a distância, visto que foi observado que em uma

área de coníferas jovens ocorreu maior atravessamento próximo aos troncos, em uma área de coníferas

velhas o comportamento foi oposto (menor atravessamento próximo aos troncos), enquanto em uma

área de floresta decídua nenhuma relação foi encontrada entre o atravessamento e a distância dos

pluviômetros e os troncos. Loescher et al. (2002) e Carlyle-Moses et al. (2004) também não

observaram nenhuma relação entre o atravessamento e a distância em relação à planta mais próxima,

enquanto Shanovich et al. (2008) afirmam que embora o atravessamento em seu estudo não tenha

relação com a distância dos pluviômetros em relação aos troncos, ele pode estar relacionado com

pequenas variações no dossel (ex.: existência de pequenos ramos que atuam como funis).

Esta concentração do atravessamento nas posições PT apresenta grande variabilidade espacial,

evidenciada pelos altos valores de CV diário que chegam a alcançar 168% no dia 26/Out/2007 (figura

7). Já nas posições ET o atravessamento médio é de 86% e os pluviômetros apresentam respostas mais

similares entre si (CVET = 3%, variação de 0 – 51%) do que os pluviômetros PT (CVPT = 35%,

variação 2 – 168%), conforme exibido na figura 7 e tabela 2. O CV tende a diminuir com o aumento da

precipitação diária, principalmente nas posições PT e quando P > 30 mm. Esta tendência de redução do

CV em função do P também foi descrita por outros autores, como Holwerda et al. (2006), Kimmins

(1973) e Carlyle-Moses et al. (2004). A relação da redução do CV com o aumento da precipitação

pode ser interpretada de duas maneiras diferentes em função da posição dos pluviômetros: nas

posições ET provavelmente ocorre a saturação das estruturas do dossel acima dos instrumentos e o

atravessamento passa a ser mais homogêneo nestas posições; já nas posições PT a concentração de

fluxos para próximo aos troncos passa a ser mais eficaz nas árvores monitoradas (AT = 148% quando

P > 30 mm).

A elevada concentração e variabilidade espacial do atravessamento nas posições PT indicam que as

estruturas do dossel desta vegetação podem atuar como agentes concentradores do fluxo de

atravessamento proporcionando um “efeito funil” e a grande variação do ATPT está relacionada com

diferentes controles para a operação do mecanismo. A análise da precipitação diária em diferentes

classes indica que o mecanismo de concentração dos fluxos de atravessamento nas posições PT se

torna mais evidente em P > 5 mm, quando as diferenças entre o ATPT e ATET são > 50% (tabela 3).

Entretanto, mesmo nos dias chuvosos com P < 5 mm esta concentração é atuante, mas com menor

expressão, uma vez que os valores de atravessamento nas posições PT são superiores a posição BT. A

observação dos resultados do arranjo 2 confirmam esta tendência de ocorrência de maior concentração

de fluxos para próximo aos troncos nos dias com P > 5 mm, enquanto este mecanismo é menos atuante

nos dias com P < 5 mm (figuras 9c, d). Ford & Deans (1978) relatam em seu estudo que para pequenas

quantidades de chuva a maior parte da precipitação que cai sobre as árvores é evaporada e/ou fica

absorvida nas estruturas da planta. Com grandes quantidades de chuva os canais que conduzem os

fluxos de atravessamento têm a sua capacidade carregada e o processo de gotejamento é iniciado. Os

resultados de nosso estudo indicam mecanismo semelhante ao descrito por Ford & Deans (1978), visto

que a maior concentração dos fluxos de atravessamento para próximo aos troncos fica mais

evidenciada em dias com P > 5 mm. Além da menor eficiência na concentração de fluxos para

próximo aos troncos quando P < 5 mm observa-se também que os resultados do arranjos 2 indicam

menor atravessamento em toda a área, o que pode ser explicado pela elevada retenção da precipitação

no dossel nessas condições de chuva. Laclau et al. (2003) observaram atravessamento de 94% nos

meses úmidos ( P = 175,1 mm) e apenas 77% nos meses secos ( P = 7,4 mm) em um plantio de

eucaliptos no Congo, resultados que também se assemelham ao de Soares & Almeida (2001), que

exibem maior intercepção nos meses secos. Seguindo as equações de regressão determinadas por Zhou

et al. (2002) em um plantio de eucaliptos no sul da China com 24 anos o atravessamento para um

evento de P = 5 mm seria de 61% e tende a aumentar com o aumento da precipitação, a mesma

tendência observada por Lima (1976) em plantios de Eucalyptus saligna com 6 anos no Brasil.

A análise da intensidade de chuva indica que em todas as classes de precipitação diária são os dias

chuvosos de menor intensidade que apresentam os maiores valores de atravessamento nas posições PT

(figura 8). Neste caso, o molhamento mais lento das estruturas do dossel permite a concentração dos

fluxos de atravessamento para as posições PT, enquanto chuvas de intensidades mais elevadas

atravessam o dossel de forma mais direta, reduzindo a concentração dos fluxos para próximo aos

troncos.

Esta hipótese de efeito funil proporcionada pela arquitetura do dossel é reforçada pela angulação dos

galhos mais elevados, com ângulos geralmente > 30º em relação à horizontal (observações de campo),

que favorecem à convergência dos fluxos de atravessamento para próximo aos troncos (Ford & Deans,

1978; Herwitz, 1987). Outro dado que reforça esta hipótese e a elevada recorrência de atravessamentos

superiores a 100% em alguns pluviômetros nas posições PT (ex. pluviômetros PT1,4,5), enquanto outros

(ex. pluviômetro PT2,3,6) a recorrência é muito menor (tabela 4), o que indica que as estruturas do

dossel acima de cada um desses pluviômetros interfere diferentemente no direcionamento dos fluxos

de atravessamento. Como todos os pluviômetros PT no arranjo 1 foram colocados na mesma direção

em relação aos troncos, descarta-se a possibilidade de que as diferenças de atravessamento entre eles

estejam relacionadas com a direção das chuvas, apesar deste fator apresentar grande importância nos

estudos de atravessamento (Herwitz & Slye, 1995; Crockford & Richardson, 2000).

Esta concentração de fluxos para próximo aos troncos pode ser um importante fator facilitador da

infiltração da água no solo, uma vez que é esperado encontrar uma maior densidade de raízes abaixo

do tronco dos eucaliptos (Bouillet et al., 2002; O’Grady et al., 2005) e as raízes atuam como vias

preferenciais de percolação da água no solo (Silveira et al., 2005). Os resultados de Lima (1990)

demonstram que o escoamento superficial tende a diminuir ano a ano com o desenvolvimento da

vegetação após o plantio, pois a mesma reduziria o impacto das gotas sobre o solo e dificultaria o

escoamento superficial. Em seu estudo, durante o primeiro ano nos plantios com espaçamento 3 x 2 m,

o escoamento superficial médio foi da ordem de 1,71% e 2,41% em dois plantios que receberam duas e

uma aragem, respectivamente. Com três anos, como os resultados avaliados nesse estudo, o

escoamento superficial foi de 0,08% e 0,19%, respectivamente. Esses resultados são semelhantes ao

encontrados, que tem valor médio de 0,2% no divisor e 0,7% na encosta. Os reduzidos valores de

escoamento superficial quantificados também reforçam a importância que a camada de serrapilheira

possui no favorecimento da infiltração da água no solo (Coelho Netto, 1987), ressaltando que o

estoque de serrapilheira era de 9,2 Mg.ha-1 em Janeiro de 2007 e apresentou tendência de acúmulo ao

longo do estudo. Na comparação com o uso e cobertura antecedente da terra, que era de gramíneas

para pastagem, o plantio de eucalipto apresentou valores similares aos descritos por Deus (1991) em

seu experimento conduzido na cabeceira de drenagem de uma bacia não-canalizada coberta por

gramíneas na bacia do rio Bananal. Deus (op cit.) relata valores de escoamento muito baixos (média =

0,2%; máximo = 1,0%; mínimo = 0,0%), demonstrando que, no que tange o escoamento superficial,

esses dois ambientes apresentam comportamento hidrológico similar. Entretanto, resultados de Croke

et al. (1999) indicam que a maior parte do escoamento superficial que ocorre em plantios de eucalipto

não está localizada nos plantios propriamente dito, mas nas estradas de rodagem não-pavimentadas,

pois as mesmas apresentam baixa capacidade de infiltração, favorecendo a ocorrência de escoamento

superficial Hortoniano até em eventos de baixa intensidade.

Vale ressaltar que esta concentração dos fluxos de atravessamento para próximo aos troncos também

pode favorecer à ocorrência de fluxos de tronco, que não foram avaliados neste estudo. Provavelmente

os volumes totais e as intensidades das chuvas são importantes fatores que explicam a ocorrência em

maior ou menor grau deste processo em florestas (plantadas ou naturais) de eucaliptos. Outros autores

como Crockford & Richardson (2000) encontraram relações que apontam a importância destas

variáveis.

5 Conclusões

O atravessamento no plantio de eucalipto mostrou-se espacialmente variado com grande concentração

de fluxos próximo aos troncos. Esta concentração dos fluxos de atravessamento nestas posições

depende primariamente da arquitetura do dossel do plantio e posteriormente da quantidade e

intensidade das chuvas. O fato dos pluviômetros localizados próximos aos troncos apresentarem maior

CV do que os localizados entre os troncos, assim como elevada recorrência de atravessamento

superiores a 100% somente nos pluviômetros próximo aos troncos indicam que as estruturas do dossel

acima de cada instrumento atua de forma diferenciada na concentração de fluxos. Chuvas diárias < 5

mm exibem concentração de fluxos em menor grau, enquanto este efeito funil é amplamente

observado em chuvas diárias > 5 mm. As menores intensidades de chuva apresentaram a maior

concentração de fluxos próximo aos troncos nas classes de precipitação avaliadas. Isto indica que as

chuvas menos intensas proporcionam o gotejamento próximo aos troncos provavelmente pelo

umedecimento completo das vias que conduzem a água pelos diferentes ramos. Diante destes

resultados é possível afirmar que os maiores volumes de atravessamento estão próximo aos troncos dos

eucaliptos, mas não é possível afirmar que em qualquer posição próximo aos troncos será observada

esta concentração de fluxos. Além disso, pode-se afirmar que a concentração dos fluxos de

atravessamento próximo aos troncos e a existência de uma espessa camada de serrapilheira facilitam a

infiltração da água no solo, reduzindo o escoamento superficial nas encostas com plantios de eucalipto.

Agradecimentos

Agradecemos à VCP (Votorantin Celulose e Papel) pela permissão concedida para utilizarmos uma de

suas fazendas arrendadas como área de estudo. Agradecemos também às agencias financiadoras

(CNPq e FAPERJ) e ao observador de campo (“Léo”) pela colaboração na realização deste estudo.

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