Programa Cooperativo sobre Produtividade e Fluxos de Carbono e Água em Eucalyptus - EUCFLUX 2

O Programa Cooperativo Eucflux tem por objetivo quantificar de forma temporalmente detalhada as entradas e saídas de carbono, água, e nutrientes para uma rotação completa do Eucalyptus, na escala da paisagem (aprox. 200 ha).

Ao longo dos anos da Fase 1 (2008-2016), as pesquisas focaram o entendimento dos processos que controlam a produtividade florestal e suas relações com o uso de recursos (água, nutrientes e luz), utilizando as bases teóricas da ecofisiologia (Figura 1). Tais pesquisas foram evoluindo cientificamente, respondendo uma série de questões até então apontadas como desafios do setor. A evolução científica, focada no entendimento dos processos que controlam a produtividade florestal, criada pelas equipes de professores, pesquisadores e engenheiros foi benéfica ao setor florestal. Os ganhos significativos de conhecimento, com bases de dados e informações altamente confiáveis, ajudaram e ainda vêm ajudando no aprimoramento do manejo de florestas plantadas no Brasil. Os resultados alcançados apontaram novas questões a serem tratadas, motivando a continuidade do Programa Cooperativo EUCFLUX por mais uma rotação (2017-2026).

Fases do plantio de Eucalyptus do Eucflux
Figura 1. Fases do plantio de Eucalyptus do Eucflux. Plantio seminal em 2008 (superior esquerdo); Colheita em 09-2009 (superior direito); área reformada em 01-2010 (inferior esquerdo); Plantio clonal atual, em 2018 (inferior direito).

O início do Eucflux - Fase 2

As informações da primeira fase do Eucflux resultaram em um grande banco de dados sobre a dinâmica de florestas plantadas de Eucalyptus ao longo de uma rotação completa, permitindo entender os processos da escala da folha e raiz fina, até a escala da paisagem. Tal conhecimento, que é ao mesmo tempo global e regionalizado, pode ser interpretado pelas empresas em diferentes condições edafoclimáticas, para recomendações de manejo que conciliem a otimização da produtividade de madeira e a conservação de recursos hídricos e solo.

Apesar de todas as questões iniciais terem sido respondidas durante a primeira fase do programa cooperativo, uma série de novas questões surgiram, motivando a equipe Eucflux a continuar com os estudos, porém com novos questionamento e objetivos, a saber:

• Como a respiração de uma plantação de Eucalyptus é distribuída entre os diferentes compartimentos do ecossistema (folhas, galhos, tronco, solo)? Qual o impacto do clima sobre a respiração dos diferentes compartimentos em uma plantação? E qual o efeito dessa influência sobre o balanço de carbono e produção de madeira da plantação em diferentes escalas do tempo?

• Como grandes amplitudes de temperatura e precipitação, ao longo do ano e entre os anos, podem afetar os processos de absorção de carbono e as eficiências de uso da água e da luz? Como a eficiência de utilização de água (EUA) varia ao longo de rotações consecutivas? Como se comparam a EUA obtida pelo método Eddy-covariance e pelo monitoramento do 13C da madeira (método baseado no isótopo estável do carbono), e portanto, qual é o potencial de uso do 13C para inferir sobre a EUA em larga escala? Qual é a ligação das variações de EUA com a anatomia (condutividade hidráulica do xilema) e densidade da madeira?

• Qual é o efeito do funcionamento de uma plantação de Eucalyptus sobre os recursos hídricos do solo da superfície até camadas profundas (10 m de profundidade)?

• Quais são as ferramentas de sensoriamento remoto e o tratamento de dados que permitam o monitoramento das condições de manejo das plantações a várias escalas: do talhão individual até a escala regional? Em particular, como obter informações sobre o nível de estresse hídrico das plantações e os recursos hídricos do solo a partir das imagens satélite?

• Qual é o efeito climático sobre o do crescimento de madeira anual, mensal, semanal e diário? Quais são as ligações entre os fluxos de carbono e de água no nível do ecossistema e a dinâmica do crescimento do tronco? Quais são os impactos dos fatores ambientais sobre as propriedades importantes da madeira (densidade, comprimento das fibras, etc.)?

Medições científicas de alta tecnologia permitirão monitorar os fluxos de energia, água, e carbono em alta resolução (torre de fluxo), a alocação de carbono para a produção de madeira e outros componentes das árvores, as eficiências de utilização da água e da luz, a dinâmica da água no solo até camadas profundas (10m), e a dinâmica do lençol freático ao longo de uma rotação completa (Figura 2).

Instrumentação do Eucflux, na torre, no solo e nas árvores
Figura 2. Instrumentação do Eucflux, na torre, no solo e nas árvores.

Inovações da Fase 2

Continuidade das medições ecofisiológicas

Estudar a ciclos biogeoquímicos de uma plantação de Eucalyptus com rotação mais longa do que o padrão comercial (aprox. 8,5 anos), permitindo entender melhor o comportamento do sequestro de carbono e efeito nos recursos hídricos (Figura 3). Após o corte, as medições do segundo ciclo permitirão estudar os ciclos de carbono, água e energia em um novo material genético e em condições climáticas e conteúdo de água no solo diferentes do primeiro ciclo. Devido a variabilidade climática interanual, cada novo ano de medições aumenta o valor científico da área experimental com o agrupamento de base de dados. Dessa forma o sítio Eucflux está se tornando uma área de pesquisa de longo prazo (LTERS: Long-Term Ecological Research Site).

Equipamento instalado na torre
Figura 3. Equipamento instalado na torre, responsável pela medição do balanço de energia no ecossistema, essencial para a determinação dos fluxos.

Forte foco em estudos relacionados ao sensoriamento remoto

A continuação do Eucflux se beneficiará muito de imagens únicas no mundo, fornecidas pelo satélite franco-israelense "Venμs", que foi lançado com sucesso em agosto de 2017 e já está em pleno funcionamento (https://venus.cnes.fr/en/VENUS/index.htm). Graças aos resultados científicos significativos obtidos durante a primeira fase do projeto, a área de Itatinga (local da primeira fase do projeto) foi escolhida como um "teste piloto" do novo satélite científico experimental "Venμs" (Figura 4). Somente 100 locais no mundo irão receber imagens gratuitas de alta qualidade e alta resolução (5m de resolução, a cada 2 dias) em 12 bandas espectrais por 2.5 anos. A associação de dados ecofisiológicos, dados "in situ" de sensoriamento remoto, medições manuais de teor de clorofila e de imagens de satélite permitirão aos participantes da Fase 2 do Eucflux uma boa avaliação do potencial do sensoriamento remoto para manejar plantações de Eucalyptus em larga escala no futuro.

Especificamente, as pesquisas irão avaliar:

- Qual é o potencial do satélite para identificar áreas de estresse hídrico, estresse nutricional em tempo quase real (a cada 2 dias)

- Qual é o potencial do satélite para identificar área de mortalidade ou presença de matocompetição após a implantação?

- Como processar dados de satélite para obter informações úteis para o manejo de florestas plantadas?

Equipamento instalado na torre
Figura 4. Imagens do satélite Venμs antes, durante e depois da colheita da área experimental.

Uso de microdendrômetros para monitoramento detalhado do crescimento

Os microdendrometros são utilizados para avaliar em tempo real o efeito das variáveis edafoclimáticas sobre a produção de madeira (Figura 5). Dessa forma, será possível identificar quanto da fotossíntese é direcionada ao crescimento e quais fatores ambientais afetam a alocação do carbono para o crescimento da madeira.

Microdendrômetros instalados no Eucflux
Figura 5. Microdendrômetros instalados no Eucflux monitoram em tempo real os efeitos do clima sobre a produção de madeira.

Sistema de monitoramento on-line

O Eucflux - Fase 2 terá um sistema de monitoramento em tempo real dos fluxos medidos pela torre, permitindo o acesso remoto dos resultados a todos os participantes. Esse sistema já é utilizado em diversas outras torres pelo mundo, e será implementado no Eucflux em parceria com uma equipe de pesquisadores franceses.

Teste de Genótipos

Adicionalmente a todas as medições realizadas pelos equipamentos para o monitoramento da dinâmica de carbono e água na interface solo-floresta-atmosfera, é importante entender como os resultados avaliados para um determinado clone podem ser extrapolados para outros materiais genéticos. Dessa forma, monitorar detalhadamente o clone geral do Eucflux e compará-lo com outros genótipos de relevância para a silvicultura brasileira é fundamental. Com este objetivo, durante a Fase 1, em novembro de 2009, foi implantado o Teste de Genótipos com 16 materiais diferentes em 10 blocos ao longo do gradiente de produtividade da área experimental (Figura 6). Os 16 materiais, de origem seminal ou clonal e provenientes de diferentes regiões do Brasil, tiveram sua produtividade monitorada semestral/anualmente, sendo que para alguns genótipos e blocos, foram realizados estudos mais detalhados sobre os fluxos e alocação de carbono (Figura 7).

Distribuição dos 10 blocos do Teste de Genótipos do Eucflux
Figura 6. Distribuição dos 10 blocos do Teste de Genótipos do Eucflux, implantado inicialmente em 2009.

Um genótipo seminal (esquerda) e um genótipo clonal (direita)
Figura 7. Um genótipo seminal (esquerda) e um genótipo clonal (direita) do Teste aos 4 anos após o plantio. As fotos representam o dossel (acima), o plantio de forma geral (meio) e o tronco em detalhe (abaixo).

Para a Fase 2, os blocos com os 16 genótipos receberão manejos distintos. Parte dos blocos será reformada, e outra parte será reconduzida pelo método da talhadia. Essa diferença de manejo tem o objetivo de comparar a produtividade e características fisiológicas da Reforma X Talhadia em plantios de Eucalyptus.

Além disso, os blocos que serão reformados serão ampliados com mais 9 genótipos (totalizando 25), que atualmente são de interesse das empresas participantes do programa, e com real potencial de uso comercial no futuro. O objetivo é reavaliar a performance dos genótipos estudados na Fase 1 e compará-los com novos potenciais genótipos. Dessa forma, amplia-se o conhecimento sobre a variabilidade da ecologia da produção de diferentes espécies dos gêneros Eucalyptus e Corymbia.

Coordenação

Pesq. Joannès Guillemot (CIRAD - Coordenação França)
Prof. Otávio Campoe (UFLA - Coordenação Brasil)

Empresas Filiadas

Celulose Nipo-Brasileira S/A - CENIBRA
Duratex S/A
Fibria Celulose S/A
International Paper do Brasil Ltda
Klabin S/A
Suzano SA




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