Estoque de carbono na madeira de Eucalyptus: relação material genético x espaçamento entre árvores

Abstract

A quantificação do estoque de carbono na biomassa vegetal é uma importante ferramenta na implementação de projetos de carbono e demais medidas de mitigação às alterações climáticas em nível mundial. Assim, o objetivo do trabalho foi quantificar o estoque de carbono em quatro materiais genéticos de Eucalyptus, submetidos a diferentes espaçamentos de plantio. Foram selecionados quatro materiais genéticos de Eucalyptus, sendo três do híbrido E. grandis x E. urophylla e um de E. saligna, plantados em três espaçamentos, sendo amostradas três árvores por tratamento. Discos da base da árvore foram previamente secos e moídos. Em seguida, foram determinados os teores de carbono por combustão a seco e estimados os estoques de carbono na madeira por hectare. Os dados foram analisados a partir de análise de comparação de médias em fatorial (material genético x espaçamento). Os volumes de madeira por árvore, para cada tratamento, variaram entre os espaçamentos, sendo que os materiais genéticos geraram volumes diferentes nos espaçamentos maiores. Os teores de carbono variaram entre 44,87% e 44,99%. A biomassa seca do fuste aumentou inversamente proporcional ao espaçamento, devido ao maior número de indivíduos por hectare em espaçamentos menores. Observou-se que a escolha de clones para o plantio influencia na quantidade de carbono estocado no sistema. Clones de Eucalyptus urophylla x E.grandis apresentam maior produção de biomassa que E. saligna, com consequente maior estoque de carbono na madeira. Assim, a produção de biomassa e estoque de carbono em plantios florestais de Eucalyptus pode ser manipulada por meio do espaçamento.

Alternate abstract:

The quantification of carbon stock in vegetal biomass is an important tool for carbon projects and mitigation methods to climatic changes at world level. Current research quantifies carbon stock in four genetic material of Eucalyptus submitted to different plant spacing. Four genetic material of Eucalyptus were selected, three from the hybrid E. grandis x E. urophylla and one from E. saligna, planted at three spacings, sampling three trees per treatment. Discs from tree base were dried and ground. Carbon rates by dry combustion were determined and carbon stocks in the wood per hectare were estimated. Data were analyzed by the analysis of factorial mean comparison (genetic material X spacing). Volumes of wood per tree, for each treatment, varied between spacings. Genetic materials generated different volumes in greater spacings. Carbon rates varied between 44.87% and 44.99%. Dry biomass increased inversely to spacing due to the great number of individuals per hectare in lesser spacings. Choice of clone for planting affects the amount of carbon stocked in the system. Clones of Eucalyptus urophylla xE. grandis had a greater biomass production than E. saligna, with a greater stock of carbon in the wood. Consequently, biomass production and carbon stock in forest plants of Eucalyptus may be managed through spacings.

Headnote

RESUMO: A quantificação do estoque de carbono na biomassa vegetal é uma importante ferramenta na implementação de projetos de carbono e demais medidas de mitigação às alterações climáticas em nível mundial. Assim, o objetivo do trabalho foi quantificar o estoque de carbono em quatro materiais genéticos de Eucalyptus, submetidos a diferentes espaçamentos de plantio. Foram selecionados quatro materiais genéticos de Eucalyptus, sendo três do híbrido E. grandis x E. urophylla e um de E. saligna, plantados em três espaçamentos, sendo amostradas três árvores por tratamento. Discos da base da árvore foram previamente secos e moídos. Em seguida, foram determinados os teores de carbono por combustão a seco e estimados os estoques de carbono na madeira por hectare. Os dados foram analisados a partir de análise de comparação de médias em fatorial (material genético x espaçamento). Os volumes de madeira por árvore, para cada tratamento, variaram entre os espaçamentos, sendo que os materiais genéticos geraram volumes diferentes nos espaçamentos maiores. Os teores de carbono variaram entre 44,87% e 44,99%. A biomassa seca do fuste aumentou inversamente proporcional ao espaçamento, devido ao maior número de indivíduos por hectare em espaçamentos menores. Observou-se que a escolha de clones para o plantio influencia na quantidade de carbono estocado no sistema. Clones de Eucalyptus urophylla x E.grandis apresentam maior produção de biomassa que E. saligna, com consequente maior estoque de carbono na madeira. Assim, a produção de biomassa e estoque de carbono em plantios florestais de Eucalyptus pode ser manipulada por meio do espaçamento.

Palavras-chave: Biomassa florestal. Clones de Eucalyptus. Espaçamento de plantio. Fixaçâo de carbono.

ABSTRACT: The quantification of carbon stock in vegetal biomass is an important tool for carbon projects and mitigation methods to climatic changes at world level. Current research quantifies carbon stock in four genetic material of Eucalyptus submitted to different plant spacing. Four genetic material of Eucalyptus were selected, three from the hybrid E. grandis x E. urophylla and one from E. saligna, planted at three spacings, sampling three trees per treatment. Discs from tree base were dried and ground. Carbon rates by dry combustion were determined and carbon stocks in the wood per hectare were estimated. Data were analyzed by the analysis of factorial mean comparison (genetic material X spacing). Volumes of wood per tree, for each treatment, varied between spacings. Genetic materials generated different volumes in greater spacings. Carbon rates varied between 44.87% and 44.99%. Dry biomass increased inversely to spacing due to the great number of individuals per hectare in lesser spacings. Choice of clone for planting affects the amount of carbon stocked in the system. Clones of Eucalyptus urophylla xE. grandis had a greater biomass production than E. saligna, with a greater stock of carbon in the wood. Consequently, biomass production and carbon stock in forest plants of Eucalyptus may be managed through spacings.

Keywords: Carbon fixing. Forest biomass. Spacing. Eucalyptus clones.

(ProQuest: ... denotes formulae omitted.)

INTRODUÇÂO

A quantificaçâo do estoque de carbono na biomassa vegetal é uma importante ferramenta na implementaçâo de projetos de carbono e demais medidas de mitigaçâo as alteraçöes climáticas em nivel mundial, sobretudo no processo de compra de crédito de carbono. O dióxido de carbono é considerado o gás com maior relevância no aumento do efeito estufa, fato atribuido a sua elevada concentraçâo na atmosfera (KUMAR et al., 2018). O ecossistema florestal natural, apesar de contribuir com a fixaçâo deste gás, tem maior impacto a partir da retirada das florestas e exposiçâo dos solos, causadas por açoes antrópicas (BARRETO-GARCIA et al., 2019), podendo os reflorestamentos suprirem essas necessidades ambientais.

Atualmente, as florestas plantadas de Eucalyptus respondem por 71% do volume das toras de madeira consumidas no país, sendo que apenas 26% destas sao destinadas para outros processos que nao sejam a obtençâo de celulose e produçao de papel (IBGE, 2018). A produçao florestal voltada para obtençâo de madeira sólida é essencial para reduzir o retorno do carbono absorvido e fixado na floresta. Tal fato reforça a importância e a necessidade de conhecer os estoques de carbono presentes nestes sistemas de produçao, uma vez que os produtos florestais foram incluidos no Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas como reservatórios de carbono durante seu processo de decomposiçâo (IPCC, 2014).

É importante compreender de que forma as espécies produzidas para o mesmo fim, se comportam frente a contribuiçâo para o estoque de carbono e, consequentemente, reduçâo de CO2 na atmosfera (GUPTA et al., 2019)"type":"article-journal","volume":"n6"},"uris":["http://www.mendeley.com/documents/?uuid=726899n-1d9e-4eac-b974-b2e9fdb57815"]}],"mendeley":{"formattedCitation":"(GUPTA et al., 2019. Nesse caso é requerida a estimativa de peso seco da biomassa para conversâo de acordo com o teor de carbono do material (MUGASHA et al., 2013). Para tanto, a estimativa da biomassa pode ser obtida por meio do volume produzido por unidade de área, multiplicado pelo peso do material e o teor de carbono determinado por métodos laboratoriais.

As informaçoes geradas neste estudo sao relevantes, fornecendo informaçoes para empresas interessadas na produçao de celulose a partir da biomassa de eucalipto, uma vez que o espaçamento do plantio é um fator preponderante na produçao de biomassa florestal (SCHWERZ et al., 2019). Além disso, salienta-se que diferentes materiais genéticos utilizados na indústria florestal implantados em diferentes adensamentos podem incrementar a estocagem de carbono na madeira, mitigando os impactos ambientais gerados pelo acúmulo de gases na atmosfera. Assim, o objetivo do trabalho foi quantificar o estoque de carbono em quatro materiais genéticos de Eucalyptus plantados em diferentes espaçamentos entre árvores.

2 MATERIAL E MÉTODOS

2.1COLETA DAS AMOSTRAS

Amostras de fuste foram retiradas de um plantío experimental clonal com sete anos de idade conduzido pela ArborGen Tecnología Florestal, no municipio de Chapadao do Sul, Estado do Mato Grosso do Sul, Brasil (latitude 18°48'08"S, longitude 52°36'10"W), com altitude de 820 m. O municipio está inserido numa regiao de clima tropical úmido (Aw), segundo a classificaçâo de Köppen, em que apresenta temperatura média anual de 22 °C e precip^ao média anual de 1850 mm, com solo do tipo Latossolo Vermelho distrófico com textura argilosa e relevo plano (CASTRO et al., 2012; ALVARES et al., 2013; CUNHA et al., 2013; EMBRAPA, 2013)with well recognized simple rules and climate symbol letters. In Brazil, climatology has been studied for more than 140 years, and among the many proposed methods Köppen0s system remains as the most utilized. Considering Köppen's climate classification importance for Brazil (geography, biology, ecology, meteorology, hydrology, agronomy, forestry and environmental sciences.

Foram selecionados quatro materiais genéticos de Eucalyptus, com sete anos de idade, sendo tres do híbrido E. grandis x E. urophylla e um de E. salígna, plantados em tres espaçamentos: 3,15 m x 3 m, 6,1 m x 3 m e 8,25 m x 3 m (Tabela 1). Para cada combinaçao material genético x espaçamento, foram selecionadas tres árvores, de acordo com a fitossanidade e forma, sendo um total de 36 árvores. As árvores foram derrubadas utilizando motosserra e, em seguida, de cada árvore foi retirado um disco na base do fuste (0,10 m), com espessura de 5 cm, que foi separado em quatro cunhas, que seguiram para as etapas da determinaçao dos teores de carbono e densidade básica.

2.2 DETERMINAÇÂO DOS TEORES DE CARBONO

Para determinaçâo dos teores de carbono, de cada disco foram retiradas amostras de madeira na seçâo transversal, obtendo-se uma amostra composta desde a camada após a casca até a medula. Esse material foi seco em estufa de circulaçâo forçada de ar a uma temperatura de 65 °C até apresentar peso constante. Em seguida, esse material foi moído em moinho de facas do tipo Willey com peneira de seleçâo de partículas de 2 mm e preservado em local livre de umidade até o momento da análise.

As amostras foram pesadas (0,1 g) em cadinhos de porcelana e, posteriormente, levadas a análise dos teores de carbono por combustâo a seco no equipamento marca LECO, modelo C-144. O aparelho determina o tempo de combustâo e o teor de carbono da amostra e envia as informaçöes diretamente para um software, gerando um arquivo digital.

2.3 DETERMINAÇÂO DA DENSIDADE BÁSICA

Para determinaçâo da densidade básica da madeira, foram selecionadas duas cunhas retiradas de lados opostos dos discos da base, apresentando alto teor de umidade. Em seguida, essas cunhas foram totalmente saturadas em água e, depois de saturadas, tiveram seus volumes determinados a partir do método da balança hidrostática. Em seguida, as cunhas foram totalmente secas em estufa de circulaçâo forçada de ar a uma temperatura de 103 °C ± 2 °C até peso constante, a fim de se obter as massas secas, de acordo com a NBR 11941 (ABNT, 2003). Depois de obtido o volume verde (m3) e a massa seca (kg) das cunhas, foi calculada a densidade básica da madeira, em kg.m-3.

2.4 ESTIMATIVA DO ESTOQUE DE CARBONO

A fim de estimar o estoque de carbono dos plantios, em cada árvore amostrada, foram medidas as circunferencias da base (h = 0,0 m) e as circunferencias a 25%, 50%, 75% e 100% da altura comercial, utilizando fita métrica e medidas as alturas comercial e total do fuste, utilizando trena, para posterior cálculo do volume do fuste, de acordo com a equaçâo de Smalian (Equaçâo 1), sendo o volume do fuste correspondente a soma dos volumes das toras das árvores.

... Equaçâo 1.

Em que: Vtora = Volume do fuste, em m3; Dbase = Diámetro na base da tora, em cm; Dtopo = Diámetro do topo da tora, em cm; h = Comprimento da tora entre as seçoes, em m.

Após determinar os volumes do fuste de cada árvore, foi realizada uma relaçâo entre este volume, a densidade básica da madeira e os respectivos teores de carbono, a fim de obter a massa de carbono por árvore (Equaçâo 2).

... Equaçâo 2.

Em que: MC/árv = Massa de carbono por árvore, em kg; Vfuste = Volume total do fuste, em m3; DB = Densidade básica da madeira, em kg.m-3; %C = Teor de carbono na madeira, em %.

Por fim, foram estimados os estoques de carbono na madeira por hectare a partir da relaçâo entre a massa de carbono por árvore e o número de árvores por hectare de cada tratamento (Equaçâo 3).

... Equaçâo 3

Em que: C.ha-1 = Estoque de carbono no plantío, em Mg.ha-1; n = número de árvores por hectare.

2.5DELINEAMENTO EXPERIMENTAL E ANÁLISES ESTATÍSTICAS

O delineamento experimental consistiu em um fatorial duplo, sendo o primeiro fator o material genético (quatro clones) e o segundo fator o espaçamento (tres espaçamentos); apresentando 12 tratamentos. Os dados obtidos foram submetidos ao teste de normalidade de Shapiro-Wilk (W) ou Kolmogorov-Smirnov (D) e ao teste de homogeneidade de variância de Cochran. Por fim, foi realizada uma análise estatística inteiramente casualizada em fatorial, com comparaçâo de médias por teste de Scott-Knott a 95% de probabilidade, por meio do programa RStudio 1.1.463, a fim de determinar qual tratamento apresentou o maior estoque de carbono na madeira em pé.

3 RESULTADOS

3.1ANÁLISES DE VARIÂNCIA

Ao analisar o volume de madeira por hectare produzido pelos clones em funçâo do espaçamento, observou-se que a interaçâo entre os fatores nâo foi significativa. No entanto, os fatores analisados separadamente apresentaram diferença estatística entre pelo menos dois tratamentos em nivel de significância de 95%. Os dados sâo normais e as variâncias sâo homogeneas.

Para o teor de carbono, os dados foram normalizados, transformando-os com a equaçâo y = tan x. As variâncias sâo homogéneas, de acordo com o teste de Cochran. De acordo com a análise de variância dos dados nâo foi observada diferença estatística entre os teores de carbono nas madeiras, ou seja, nem o material genético nem o espaçamento influenciaram a porcentagem de carbono na madeira de Eucalyptus.

No que diz respeito ao estoque de carbono, a interaçâo entre o tipo de clone e o espaçamento nao foi significativa, no entanto os fatores analisados separadamente apresentaram diferença significativa ao nível de probabilidade de 95%. Os dados de estoque de carbono nos plantíos possuem normalidade com variâncias homogéneas.

Na Tabela 2 estao apresentadas todas as análises de variância.

3.2VOLUME DE MADEIRA

Os volumes de madeira por árvore, para cada tratamento, variaram entre os espaçamentos, sendo que os materiais genéticos geraram volumes diferentes nos espaçamentos maiores, apresentando as menores variaçoes entre as árvores (Tabela 3).

Comparando os volumes médios de madeira entre os tratamentos (Tabela 3), é possível verificar que o espaçamento 3,15 m x 3 m apresentou maior volume de madeira para todos os clones. O clone E. urophylla x E. grandis 1 se destaca com os maiores volumes de madeira produzidos, e os demais materiais genéticos testados nao se diferenciam nesta variável (Tabela 4).

3.3TEOR DE CARBONO NA MADEIRA E ESTOQUE DE CARBONO NOS PLANTIOS

Os teores de carbono em cada tratamento apresentaram valores entre 44,87% e 44,99% (CV = 0,23%). Quanto ao estoque, o clone E. urophylla x E. grandis 1 apresentou o maior estoque de carbono na biomassa em todos os espaçamentos. Em todos os tratamentos, o espaçamento 3,15 m x 3 m apresentou maior estoque de carbono na biomassa, sendo o E. saligna o clone com menor desempenho, nao diferindo estatisticamente dos E. urophylla x E. grandis 2 e 3 (Tabela 5).

4DISCUSSÁO

A biomassa seca do fuste aumentou inversamente proporcional ao espaçamento, devido ao maior número de individuos por hectare em espaçamentos menores. Os espaçamentos menores produziram maior quantidade de biomassa de fuste por hectare e, por conseguinte, maior estoque de carbono armazenado, demonstrando que o número de árvores por hectare desempenha um papel fundamental na produçâo total de biomassa e, consequentemente, remoçâo e estoque do carbono atmosférico (NAGAR et al., 2015), observando-se que a biomassa e a quantidade de carbono estâo correlacionadas, principalmente pelo fato do carbono ser o elemento que apresenta os maiores teores na biomassa (BRIANEZI et al., 2013).

Os teores de carbono apresentaram baixa variaçâo entre os tratamentos (CV = 0,23%), mostrando que a relaçâo clone x espaçamento entre árvores no plantío nao influencia no teor de carbono na madeira. Segundo Brand (2010), os materiais lenhosos apresentam um teor médio de carbono de 49%, estando os teores encontrados na madeira de Eucalyptus um pouco abaixo dessa média, justificando-se a eficiencia desses materiais genéticos na absorçâo de outros elementos da composiçâo da madeira. Alguns estudos encontram outros valores para o teor de madeira de Eucalyptus sp., como 47,1% (DANISH; AHMAD, 2018), entre 45,81% e 48,59% (SANTOS et al., 2012) e 50,14% (TRUGILHO et al, 2010).

De acordo com essa baixa variaçâo do teor de carbono entre as madeiras, o estoque de carbono passa a ser atribuido a produçâo de biomassa nos plantios florestais. Estudo realizado com povoamentos de eucalipto de curta duraçâo para produçâo de energia, constatou que o acúmulo de carbono nas árvores foi diretamente relacionado a quantidade de biomassa seca (MAGNAGO et al., 2016)toxic chemical products formed as secondary metabolites by a few fungal species that readily colonise crops and contaminate them with toxins in the field or after harvest. Ochratoxins and Aflatoxins are mycotoxins of major significance and hence there has been significant research on broad ļļļ range of analytical and detection techniques that could be useful and practical. Due to the variety of structures of these toxins, it is impossible to use one standard technique for analysis and/or detection. Practical requirements for high-sensitivity analysis and the need for a specialist laboratory setting create challenges for routine analysis. Several existing analytical techniques, which offer flexible and broad-based methods of analysis and in some cases detection, have been discussed in this manuscript. There are a number of methods used, of which many are lab-based, but to our knowledge there seems to be no single technique that stands out above the rest, although analytical liquid chromatography, commonly linked with mass spectroscopy is likely to be popular. This review manuscript discusses (a. Comportamento semelhante foi observado por Trugilho et al. (2010), que encontraram alta relaçâo entre a densidade da madeira e a quantidade de carbono fixado.

Apesar de estarem plantados no mesmo talhâo, nao havendo interferencia da variável local, a produçâo de biomassa variou em funçâo do material genético, e do volume das árvores, fato já observado por diversos estudos com Eucalyptus sp. (GINWAL et al., 2004; STAPE et al., 2010; TRUGILHO et al., 2010; DANISH; AHMAD, 2018; HUMPHREY et al., 2019). O clone E. urophylla x E. grandis 1 apresentou os maiores estoques de carbono nos tres espaçamentos avaliados, mostrando maior eficiencia na produçâo de biomassa, apesar do estoque de carbono apresentar pouca variaçâo entre os espaçamentos 3,15 m x 3,0 m e 6,1 m x 3,0 m. O uso desse espaçamento intermediário resulta em árvores com maiores diámetros, podendo ser aplicadas em outras áreas do processamento da madeira, como a produçâo de madeira sólida.

O clone de E. saligna apresentou menor volume de madeira produzido e menor quantidade de carbono estocado, fato visivelmente atribuido ao volume de madeira produzido, uma vez que nâo houve diferença significativa entre os teores de carbono na biomassa. Observa-se que o estoque de carbono do híbrido E. urophylla x E. grandis do clone 1 no maior espaçamento (8,25 m x 3 m), que apresenta menor número de árvores por hectare (404 árvores ha-1), foi equivalente ao estoque de carbono de um plantio com 1058 árvores por hectare do clone de E. saligna no menor espaçamento (3,15 m x 3 m). Esse comportamento demonstra que, para a produçâo de florestas visando a fixa- çâo de carbono em madeira sólida, o híbrido E. urophylla x E. grandis é mais indicado, sobretudo o primeiro clone.

Os maiores espaçamentos entre árvores possibilitam a prática de sistemas agroflorestais que resultam numa maior fixaçâo de carbono por área por meio da integraçâo de culturas (ZARO et al., 2019), além de proporcionar a produçâo de árvores com maiores diámetros que podem ser destinadas a produçâo de madeira sólida, apresentando maior tempo de fixaçâo desse carbono na madeira.

Assim, os resultados do estudo mostram que as práticas silviculturais sao fundamentais na mitigaçâo de gases de efeito estufa, sobretudo no armazenamento de carbono da atmosfera. Observa-se, para essas florestas, mitigaçâo de problemas ambientais diretamente proporcional a densidade do plantio, ressaltando que a escolha do material genético é fundamental para a maior eficiencia na fixaçâo e estoque de carbono, bem como a escolha do espaçamento do plantío vinculada com a finalidade da produçâo da madeira.

5CONCLUSAO

A escolha do material genético influencia na quantidade de carbono estocado. Clones do híbrido Eucalyptus urophylla x Egrandis apresentam maior produçâo de biomassa que o clone de E. saligna, com consequente maior estoque de carbono na madeira. A produçâo de biomassa e estoque de carbono em plantios florestais pode ser manipulada por meio do espaçamento, sendo que quanto maior o adensamento, maior o estoque.

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Autor correspondente:

Emmanoella Costa Guaraná Araujo: [email protected]

Recebido em: 09/12/2019

Aceito em: 21/05/2020

References

REFERENCIAS

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