Seed banks in slash and burn agriculture production systems in Marapanim, Pará
Eliane Constantinov Leal; Ima Célia Guimarães Vieira; Maria do Socorro Andrade Kato†
Museu Paraense Emílio Goeldi. Coordenação de Pesquisa e Pós-Graduação. Belém, Pará, Brasil (ecleal@museu-goeldi.br), (ima@museu-goeldi.br)
†In memoriam
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RESUMO
Na agricultura de corte e queima, a capoeira tem como papel principal a fertilização da terra após a queima de sua biomassa vegetal. Geralmente as repetidas queimadas acabam destruindo todas as formas de regeneração, incluindo o banco de sementes. Pensando nessa problemática, o Projeto Studies of Human Impact on Forests and Floodplains in the Tropics (SHIFT), no qual esta pesquisa se insere, após uma série de estudos básicos sobre as capoeiras da região Bragantina, vem desenvolvendo uma alternativa de produção agrícola em que a capoeira é usada como fonte de nutrientes e matéria orgânica para o solo em sistemas de produção de 'agricultura sem queima'. O trabalho desenvolvido no município de Marapanim foi um experimento participativo, uma nova abordagem do projeto, onde as áreas foram definidas pelos agricultores. O objetivo do trabalho foi avaliar o potencial do banco de sementes de áreas submetidas a diferentes práticas agrícolas, caracterizando qualitativa e quantitativamente sua composição florística. Foram testadas as hipóteses de que o fogo diminui o potencial do banco de sementes e cria condições favoráveis à regeneração de espécies invasoras herbáceas. A cobertura triturada minimiza os impactos provocados pela queima sobre a diversidade vegetal e aumenta a regeneração de espécies acumuladoras de biomassa. O potencial de germinação do banco de sementes nos tratamentos foi monitorado durante 270 dias. Nos tratamentos queima e cobertura triturada, foram avaliadas a densidade, riqueza de espécies, famílias e formas de vida predominantes. No banco de sementes antes do manejo do solo, a densidade média na queima foi de 284 indivíduos/m2 e na cobertura triturada 328 indivíduos/m2. Depois do manejo do solo na queima, foram encontrados em média 23 indivíduos/m2 e na cobertura triturada 139 indivíduos/m2. As espécies mais freqüentes nos dois momentos e nos dois tratamentos foram Borreria latifolia, Fimbristylis meliacea e Cyperus diffusus. As famílias Cyperaceae, Rubiaceae e Poaceae apareceram em alta frequência em todas as áreas e nos dois tratamentos. Além dessas, destacaram-se as famílias Euphorbiaceae, Melastomataceae, Malvaceae, Lamiaceae, Scrophulariaceae e Asteraceae. As formas de vida mais comuns encontradas nos tratamentos foram as ervas. Os diferentes tratamentos afetaram a abundância e riqueza florística, diminuindo o número de sementes de espécies arbóreas e arbustivas, acumuladoras de biomassa.
Palavras-chave: Experimento participativo. Banco de sementes. Manejo do solo. Regeneração. Agricultores. Plantas invasoras. Riqueza de espécies.
ABSTRACT
In slash-and-burn agriculture, secondary forest has a main role in the fertilization of the soil, after the burning of its plant biomass. Generally, successive burns tend to destroy all forms of regeneration, including the seed banks. With this problem in mind, the Studies of Human Impact on Forests and Floodplains in the Tropics Project (SHIFT), in which this research is inserted, after a series of basic studies on secondary forests in the region of Bragança, has been developing an alternative agricultural production in which secondary forest is used as a source of nutrients and organic matter for the soil in 'fire-free' agricultural production systems. The work was developed in the municipality of Marapanim, it was a participative experiment, a new project approach, where the farmers chose the areas. The objective of the present work was to assess the potential of the seed bank in areas subjected to different forms of soil management, characterizing qualitative and quantitatively. The hypothesis that fire diminishes the potential of seed banks and creates favorable conditions for the regeneration of invading herbaceous species was tested, as well as that chopped mulch minimizes the impacts caused by burning on plant diversity and increases the regeneration of biomass-accumulating species. The germination potential of seed banks in the treatments was monitored during 270 days. Density, species richness, families and predominating life forms were assessed in the treatments burn, chopped mulch. In the seed bank before soil management, the average density in burn was 284 individuals/m2 and in the chopped mulch it was 328 individuals/m2, and after soil management in burn there were in average 23 individuals/ m2 found and in the chopped mulch 139 individuals/m2. The most frequent species at both moments and treatments were Borreria latifolia, Fimbristylis meliacea and Cyperus diffusus. The families Cyperaceae, Rubiaceae and Poaceae appeared in high frequency in all areas and in both treatments. In addition, the families Euphorbiaceae, Melastomataceae, Malvaceae, Lamiaceae. Scrophulariaceae and Asteraceae stood out. The most common forms of life found in the treatments were herbs. The different treatments, affected the abundance and floristical richness decreasing the number of seeds of tree and shrub species, which are biomass accumulating.
Keywords: Participative experiment. Seed banks. Soils management. Regeneration. Farmers. Invading plants. Species richness.
INTRODUÇÃO
]]> A modificação da paisagem é conseqüência da ocupação de terras devido ao crescimento populacional (OKALI,1992; DENICH et al., 1997), intensificação da agricultura e tipos de manejo utilizado, cujo objetivo é o aumento da produtividade e da rentabilidade econômica.Nestas regiões, o uso da terra está associado à transformação e à perda da paisagem natural, que é substituída por vegetação secundária ou plantas cada vez mais selecionadas com baixo número de espécies nativas (VIEIRA, 1996; MORÁN et al., 1996).
No município de Marapanim, a capoeira é um componente básico na subsistência da agricultura familiar, em estado de degradação gradativa, muito visível, com redução do período de pousio e um aumento de invasoras em áreas que foram trabalhadas com técnicas tradicionais de corte e queima (FLORHSCHÜTZ; KITAMURA,1986; NITSCH; KASPER, 1998).
O conhecimento da dinâmica e a ecologia do banco de sementes, como a densidade de espécies, número de sementes e distribuição destas na área, é muito importante para prever a composição da vegetação nos primeiros estádios de sucessão, podendo fornecer, também, o potencial de regeneração de várias espécies em diferentes usos da terra (VIANA, 1990; TEKETAY; GRANSTRÖM, 1995).
O estudo insere-se no Projeto Capoeira Studie of Human Impact on Forests and Floodplains in the Tropics (SHIFT) que, desde 1994, pesquisa alternativas de preparo de área sem o uso do fogo, que é substituido pela trituração da vegetação de pousio (corte e trituração) (DENICH et al., 1997; KATO et al., 1998). Para implementar a técnica de corte e trituração, foi desenvolvido um implemento agrícola Tritucap1, que corta e tritura a vegetação formada durante o pousio. O material triturado é distribuído uniformemente sobre o solo de modo a formar uma cobertura morta, a qual evita as perdas de nutrientes minerais e de matéria-orgânica (BLOCK et al., 1998; VIELHAUER et al., 2000).
O objetivo da pesquisa foi avaliar o potencial do banco de sementes de áreas submetidas a diferentes práticas agrícolas, através da caracterização qualitativa e quantitativa de sua composição florística.
MATERIAL E MÉTODOS
Área de estudo
A área de estudo localiza-se no município de Marapanim, entre as coordenadas geográficas 00o37'06" a 00o34'42"S e 47o40'24" a 47o38'00"W (Figura 1).
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O município é caracterizado como uma região agrícola, com vegetação secundária predominante, seguida de áreas de pastagens e culturas agrícolas.
A precipitação pluviométrica média anual é de 2.000 a 3.000 mm. A temperatura anual média varia entre 25 e 26oC. No período seco (outubro a novembro) a temperatura pode chegar a 31oC. O solo predominante na região é o Latossolo Amarelo e Podzólico Vermelho-Amarelo (EMBRAPA, 1981). O relevo é considerado de topografia suave, máxima de 60 m acima do nível do mar (PENTEADO, 1967). A paisagem é recortada por igarapés e pequenos rios.
O projeto utilizou nesta área a pesquisa participativa2, que é uma experiência nova no âmbito do projeto, (na qual os produtores participam de todo o processo de pesquisa).
Foram escolhidas 6 áreas de agricultores familiares, com capoeiras de 3 a 5 anos. A escolha das áreas dos agricultores foi feita usando alguns critérios discutidos pelos pesquisadores do projeto SHIFT - Capoeira e o Conselho da Associação dos Agricultores Rurais de Igarapé-Açu, como: possuir capoeira de até 4 anos; acesso e trafegabilidade; disponibilizar uma tarefa (0,33 ha) para o experimento; participar ativamente do processo de implantação; e vontade de conhecer uma nova técnica para implementar seu sistema de produção. Com esses critérios, a comunidade selecionou os agricultores.
Para o estudo do banco de sementes foram selecionadas três áreas de agricultores A1, A2 e A3, no início de 2001. Cada área experimental com 0,33 ha, sendo que em 50% da área foi usada prática tradicional de corte e queima e nos outros 50% a vegetação foi triturada com a máquina Tritucap. O experimento foi acompanhado pelos agricultores desde sua implantação.
Foram coletadas nas áreas 30 amostras de solo antes e 30 amostras depois do preparo da área com queima e cobertura triturada pela máquina Tritucap, perfazendo um total de 60 amostras.
]]> O solo foi coletado com um gabarito de tamanho 20 x 20 cm e profundidade de 0 a 5 cm. Utilizou-se o sistema aleatório, com amostras distribuídas por toda área. Todas as amostras foram colocadas em sacos plásticos, etiquetadas e transportadas para casa de vegetação da Embrapa Amazônia Oriental em Belém.Na casa de vegetação, as amostras de solo foram espalhadas em bandejas de 27 x 42 cm contendo 3 cm de material estéril (vermiculita), numeradas e separadas conforme o tipo de tratamento, identificando-se as amostras coletadas antes e depois do preparo da área.
A contagem das plântulas foi feita diariamente durante 9 meses (270 dias), de dezembro de 2000 a agosto de 2001. Após 4,5 meses as amostras foram revolvidas, possibilitando que as sementes enterradas subissem à superfície e recebessem os estímulos necessários para germinação.
A identificação das plântulas foi feita in loco por um identificador botânico da Embrapa Amazônia Oriental. Quando não era possível a identificação in loco eram feitas exsicatas das plântulas e estas comparadas com as coleções do Herbário IAN.
Análise dos dados
As abundâncias das espécies nos sistemas foram avaliadas de maneira absoluta e relativa. Sua representação foi obtida através de decis de abundância, situados em 50, 75, 90 e 99%. Foi obtido o número de espécies em cada um destes decis. Definiu-se como espécies raras aquelas com valor de abundância relativa menor que 1%.
Foram analisados os valores de riqueza de espécies em cada um dos tratamentos e em seus respectivos momentos de aplicação. Níveis taxonômicos superiores, como gênero e família, também foram tratados de maneira idêntica.
A similaridade entre os tratamentos foi obtida através do coeficiente binário (presença e ausência) de Jaccard e do coeficiente quantitativo de Morisita (quantitativo). As análises de agrupamento (Cluster Analysis) foram conduzidas utilizando-se o coeficiente de Jaccard através do método de ligação completa (Complete Linkage) (MAGURRAN, 1988; ZAR, 1996).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
]]> Banco de sementes antes do manejo do soloNo experimento A1, no tratamento queima, foram encontrados 142 indivíduos e 10 espécies e, na cobertura triturada, 214 indivíduos e 9 espécies. No A2 observou-se 583 indivíduos e 14 espécies na queima e 475 indivíduos e 16 espécies na cobertura triturada. Na área A3 os valores encontrados foram 129 indivíduos e 14 espécies na queima e 297 indivíduos e 16 espécies na cobertura triturada.
No experimento A1 dominaram as espécies Cyperus sp. e Borreria latifolia na queima e Cyperus diffusus e Borreria latifolia na cobertura triturada. Na área do A2 na queima dominaram as espécies Borreria latifolia e Hyptis athrorumbens na queima, e na cobertura triturada Cyperus diffusus, Eraglotis ciliaris. Na área A3 na queima dominaram Cyperus diffusus, Homolepsis aturensis e na cobertura triturada houve dominância de Cyperus sp. e Cyperus diffusus (Tabela 1).
As famílias Cyperaceae, Rubiaceae e Poaceae dominaram em todas as áreas e em todos os tratamentos. Além dessas, destacaram-se as famílias Euphorbiaceae, Melastomataceae, Malvaceae, Lamiaceae, Scrophulariaceae e Asteraceae. Para essas famílias a forma de vida dominante foi ervas, com exceção da família Euphorbiaceae, que apresentou espécies arbustivas (Tabela 2).
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Observou-se que a família que dominou em todos os tratamentos foi Cyperaceae, que possui espécies principalmente da forma de vida ervas, que são comuns em áreas alteradas.
Mônaco (1998) estudou capoeiras de 8 anos antes da queima na região de Manaus e encontrou no banco de sementes 15 espécies pioneiras, sendo que 6 eram herbáceas, 4 arbóreas e 3 arbustivas. Este estudo confirma a abundância de espécies herbáceas em áreas antes da queima.
Os graminóides3 são a forma de vida mais comuns em todos os tratamentos, seguidos de outras ervas, pois possuem facilidade em germinar em áreas que sofreram algum impacto. Normalmente, possuem sementes pequenas e dispersão pelo vento (Tabela 3).
Banco de sementes depois do manejo do solo
]]> Nas áreas experimentais com os agricultores após o preparo do solo, as sementes germinadas não foram expressivas em nenhum dos tratamentos. No A1 queima, foram 56 indivíduos e 10 espécies e na cobertura triturada foram 143 indivíduos e 28 espécies. No A2 queima, apareceram 8 indivíduos e 7 espécies e na cobertura triturada foram 188 indivíduos e 33 espécies. No experimento A3 apareceram 5 indivíduos e 2 espécies na queima e, na cobertura, triturada, foram 88 indivíduos e 20 espécies.As espécies com maior freqüência encontradas no experimento A1 foram Croton sp . e Fimbristylis meliacea na queima e Borreria latifolia e Borreria verticilata na cobertura triturada. No A2 na queima e na cobertura triturada, dominaram as espécies Fimbristylis meliacea e Cyperus diffusus. No A3 foram Croton sp . e Cyperus sphacellathus na queima, e Digitaria horizontalis e Dichromena ciliata, na cobertura triturada.
Estudos de Denich (1991), em capoeiras novas de 4 a 5 anos, em uma área de 0,025 hectares ao sul de Igarapé-Açu, encontraram com mais freqüência espécies como: Lacistema pubescens, Myrcia deflexa, Davilla kunthii, Myrcia bracteata, Vismia guianensis, Bernardinia fluminensis e Phenakospermum guianense. As famílias mais representativas foram Myrtaceae, Fabaceae, Mimosaceae e Caesalpiniaceae.
Quanto às famílias que apresentaram maior número dos indivíduos foram, no A1, Euphorbiaceae e Cyperaceae, na queima, Rubiaceae e Cyperaceae na cobertura triturada. No A2 foram Cyperaceae na queima e Cyperaceae e Scrophulariaceae na cobertura triturada. No A3 foram Cyperaceae e Euphorbiaceae na queima e Poaceae e Cyperaceae na cobertura triturada.
Suemitsu (2000), estudando capoeiras de 15 anos (indivíduos com DAP≥5 cm), no município de Igarapé-Açu, encontrou um total de 465 indivíduos, 51 espécies e 27 famílias. Quanto às famílias encontradas por Suemitsu (2000), as leguminosas foram mais representativas com 58 espécies em 26 gêneros, seguida de Annonaceae, Rubiaceae, Apocynaceae, Myrtaceae, dentre outras.
As formas de vida mais comuns encontradas nos tratamentos foram ervas. No experimento A1 foram 3,57% na queima e 43,35% na cobertura triturada. No A2 foram encontrados 82% na queima e 36,7% na cobertura triturada. No A3 foram 60% na queima e 59,1% na cobertura triturada (Tabela 4).
]]> Nota-se que o preparo da área com cobertura triturada apresentou um percentual de forma de vida superior em todas as áreas, o que pode estar acontecendo quando o solo é ligeiramente revirado com máquina. Arbustos também foram mais abundantes nesse tratamento e as poucas árvores cipós existentes no banco de sementes apareceram após esse tipo de preparo. Os graminóides também foram bastante abundantes em todos os tratamentos.
Tucker (2000) estudou capoeiras de 1 a 12 anos em Igarapé-Açu e mostrou que existem mais espécies lenhosas nos primeiros estádios da capoeira entre 5 a 7 anos. Porém, Denich (1991) encontrou espécies herbáceas e lianas predominando nas capoeiras de 5 anos. Tucker (2000) enfatiza que capacidade de algumas plântulas germinarem ou não, em determinado período de tempo, dependerá da maior e menor intensidade de luz.
Garwood (1989), estudando áreas alteradas em várias regiões tropicais como México, Costa Rica e Venezuela, encontrou maior abundância de espécies herbáceas, variando entre 25 a 90% do total de espécies encontradas, onde 36% das espécies da capoeira encontradas no banco de sementes eram herbáceas.
Nepstad et al. (1997), estudando pastagens abandonadas, em Paragominas, Pará, encontrou um número reduzido de espécies arbóreas presentes no banco de sementes. Os mesmos autores encontraram espécies como Solanum crinitum e Stachytarpheta cayennensis, também observadas neste estudo.
Comparação do banco de sementes entre os tratamentos – antes e depois do preparo do solo
De acordo com o índice de diversidade de Shannon-Weanner (H'), a variação foi muito pequena entre as áreas e entre os tratamentos. Segundo o teste t, a cobertura triturada antes do preparo foi significativa em todos os tratamentos (Tabela 5).
]]> Agrupando as espécies, observa-se que existe semelhança de espécies entre todos os tratamentos e entre os dois momentos de preparo de área. Utilizando o coeficiente de Jaccard, nota-se que existe baixa similaridade (± 20%) nos grupos: Antes-queima e Antes-cobertura triturada nas áreas dos agricultores A1, A2, A3. Já nos tratamentos Depois-queima e Depois-cobertura triturada, o índice de similaridade entre os tratamentos ficou em torno de 32% nas áreas dos três agricultores (Figura 2).
Os valores do número médio das espécies foram muito semelhantes no tratamento com cobertura triturada tanto antes como depois do preparo da área (24 e 24,7, respectivamente). Porém, na queima, no período antes e depois do preparo, a diferença foi muito expressiva, 20,7 e 5,7, respectivamente (Tabela 6) (Figura 3).
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Tanto a queima como a cobertura triturada mostraram-se eficientes em diminuir a abundância de graminóides e ervas. Já o número de arbustos e árvores não foi afetado.
Comparando as formas de vida antes e depois do preparo da área, observa-se uma diferença significativa na quantidade de germinações mensuradas em cada tratamento. As ervas prevalecem nos dois momentos e nos diferentes tipos de preparo da área. Entretanto, as espécies arbóreas não estiveram presentes em todas as áreas experimentais, estas foram mais expressivas na cobertura triturada antes do preparo. Possivelmente, a sua ausência pode estar associada a fatores como distância de outras capoeiras, formas de dispersão de semente, falta de agentes dispersores, falta de nutrientes no solo ou, ainda, competição entre espécies pioneiras e espécies de floresta, prevalecendo as pioneiras.
Em agroecossistemas, o banco de sementes normalmente é dominado por espécies herbáceas e capins. As espécies pioneiras arbustivas e herbáceas são encontradas em maior número em capoeiras.
Ewel et al. (1981) estudaram banco de sementes na Costa Rica e encontraram uma redução de 50% do banco de sementes após a queima. A riqueza também foi reduzida.
Houve maior diversidade de espécies no tratamento cobertura triturada (CT) no período depois do preparo. Esse acréscimo pode ser devido a condições favoráveis de germinação. Entretanto, na queima (Q) houve uma redução da diversidade de espécies que pode ser devido à destruição das sementes pelo fogo (Figura 4).
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Quanto à abundância no tratamento cobertura triturada houve um descréscimo significativo no período depois do preparo da área. O mesmo aconteceu com o tratamento queima, onde a abundância absoluta foi reduzida a quase zero (Figura 5).
As ervas e os graminóides foram as formas de vida mais comuns em todos os tratamentos, pois possuem facilidade em germinar. Porém, nos tratamentos estudados, houve uma queda na abundância dessas formas de vida, depois do preparo do solo (Figura 6). Provavelmente essa queda seja devido à carência dessas sementes no solo, pois elas tendem a germinar logo após a queda, muitas não apresentando dormência de suas sementes.
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CONCLUSÕES
A queima afeta a seleção das espécies pioneiras, reduzindo o banco de sementes, mas não bloqueia o estabelecimento dessas espécies. A germinação de sementes depois da queima é bem menor se comparada com os estoques do banco de sementes antes da queima. Esse estoque contribuiu com, praticamente, 80% das germinações estabelecidas.
Ocorre tendência ao aumento do número de indivíduos de espécies pioneiras em áreas trituradas, quando comparados com áreas queimadas. A diferença entre áreas queimadas e trituradas reflete o efeito da queima da vegetação, que foi estimada em uma redução de pelo menos 50% no banco de sementes depois da queima.
A frequência do fogo, nas áreas a serem preparadas para cultivo, pode causar um processo de savanização com predominância de graminóides e outras ervas, reduzindo o aparecimento de espécies arbóreas.
O manejo da capoeira para preparo da área para plantio afeta, consideravelmente, a composição florística do banco de sementes, sendo que a queima afeta a composição mais drasticamente.
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Endereço para correspondência:
Editora do Museu Paraense Emílio Goeldi
Av. Magalhães Barata, 376 São Braz
CEP 66040-170 Caixa Postal 399 ]]>
Telefone/fax: 55-91-3219-3317
E-mail:boletim@museu-goeldi.br
Recebido: 08/10/2003
Aprovado: 12/05/2004
1Tritucap é um protótipo de uma trituradeira móvel, acoplado em um trator de rodas convencional, desenvolvido pelo Instituto de Engenharia Agrícola da Universidade de Göttingen (KATO et al., 2000).
2Pesquisa participativa: Pesquisadores e produtores trabalham junto em todas as fases do experimento. O processo envolve de forma intensiva e contínua a participação de ambas as partes, sendo o conhecimento dos agricultores relevante para a pesquisa. São realizadas reuniões entre pesquisadores e agricultores durante toda a pesquisa para definir prioridades, desenvolver atividades potenciais e monitorar e analisar resultados para melhor compreender as práticas correntes (BROSE, 2001).
3Graminóides, neste estudo, foi considerado como a união de gramíneas e ciperáceas.
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