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PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO STRICTO SENSU MESTRADO EM CIÊNCIAS AMBIENTAIS DINÂMICA TEMPORAL DO EFLUXO DE CO2 EM FRAGMENTO DO CERRADO NA CIDADE DE CUIABÁ-MT SUSANA PACHECO PEREIRA CUIABÁ MATO GROSSO 2017

DINÂMICA TEMPORAL DO EFLUXO DE CO EM FRAGMENTO …...Amazônica, Cerrado e Pantanal. Na capital desse estado, Cuiabá, o bioma predominante é o Cerrado. Dentro do bioma Cerrado,

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PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO STRICTO SENSU

MESTRADO EM CIÊNCIAS AMBIENTAIS

DINÂMICA TEMPORAL DO EFLUXO DE CO2 EM

FRAGMENTO DO CERRADO NA CIDADE DE CUIABÁ-MT

SUSANA PACHECO PEREIRA

CUIABÁ – MATO GROSSO

2017

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PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO STRICTO SENSU

MESTRADO EM CIÊNCIAS AMBIENTAIS

DINÂMICA TEMPORAL DO EFLUXO DE CO2 EM

FRAGMENTO DO CERRADO NA CIDADE DE CUIABÁ-MT

SUSANA PACHECO PEREIRA

PROF. DR. JONATHAN WILLIAN ZANGESKI NOVAIS

ORIENTADOR

Dissertação apresentada ao Programa de

Pós-Graduação em Ciências Ambientais

da Universidade de Cuiabá, como parte

dos requisitos para obtenção do título de

Mestre em Ciências Ambientais.

CUIABÁ – MATO GROSSO

2017

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DEDICATÓRIA

Dedico este trabalho aos meus amores:

José Carlos (pai),

Lucélia (mãe) e

Mauricio (irmão).

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AGRADECIMENTOS

Agradeço primeiramente a Deus, sem a graça do Senhor sobre mim, este trabalho não

teria sido possível.

Agradeço à minha família, meu pai herói José Carlos, minha mãe amorosa Lucélia,

meu irmão amigo Mauricio, minha vó mãe Dade, pelo apoio e incentivo para a concretização

deste sonho.

Agradeço aos amados e amadas que me apoiaram nesta conquista: Wilsimara,

Reinaldo, Priscila, Luzia, Edson, Marlene, Marcília, Tayenne, Michelly, Phamella, Patrick,

Janiny, Ton, Adriana, Lázaro, Edemil e Lourdes, que são amigos verdadeiros e juntos temos o

mesmo alvo, Cristo.

Agradeço às minhas amigas e amigo mais chegados: Hide, Karine e Walter.

Agradeço ao meu orientador Jonathan pela paciência e auxílio em todas as etapas do

projeto, aos meus professores do mestrado que me instruíram nesta jornada, aos professores

da banca, professor Thiago e professor Osvaldo pelas correções e ajuda.

Agradeço aos colegas de aula do curso de mestrado, que me ajudaram, em especial ao

amigo Thiago D’Orazio.

Agradeço ao meu time de basquete Wolves, pelos momentos de diversão, em especial

aos amigos: Betina, Gabi, Gaby, Karlinha, Linn, Nathy, Poli, Skarlett, Talita, Samy e Thadeu.

Agradeço aos colegas e amigos do serviço, que deram força ânimo e compreenderam o

desgaste emocional em alguns momentos, e em especial Mari, Ana Paula e Rosângela.

Agradeço as alunas que se dispuseram para me ajudar: Beatriz, Isabelle, Tânia, Leyci e

Thamires.

Agradeço a direção do Parque Mãe Bonifácia, em especial ao coronel Celso Benedito

Ferreira e toda sua equipe que auxiliou à esta pesquisa.

Agradeço à Universidade de Cuiabá e ao programa de mestrado pela oportunidade de

aprendizado.

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EPÍGRAFE

“Ah! Quem me dera asas como de pomba!

Então voaria, e encontraria descanso.”

(Bíblia Sagrada - Salmos 55:6)

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SUMÁRIO

Página

LISTA DE FIGURAS ................................................................................................................. i

LISTA DE TABELAS .............................................................................................................. iii

RESUMO .................................................................................................................................. iv

ABSTRACT ............................................................................................................................... v

1. INTRODUÇÃO ..................................................................................................................... 6

1.1 Problemática ..................................................................................................................... 6

1.2. Justificativa ...................................................................................................................... 7

2. REVISÃO TEÓRICA ......................................................................................................... 9

2.1 Cerrado ............................................................................................................................. 9

2.2 Carbono .......................................................................................................................... 10

2.2.1– Efluxo e dióxido de carbono .................................................................................. 11

2.2.2 – Ciclo do carbono ................................................................................................... 12

2.2.3 - Carbono no solo ..................................................................................................... 14

2.2 Serapilheira ................................................................................................................ 15

3. MATERIAL E MÉTODOS .............................................................................................. 18

3.1 Localização e descrição da área de estudo ..................................................................... 18

3.1.1 Área de estudo .......................................................................................................... 19

3.2 Metodologia .................................................................................................................... 20

3.2.1 Medição de Efluxo de CO2 do solo .......................................................................... 20

3.2.2 Serapilheira produzida ............................................................................................. 23

3.2.3 Umidade do solo ...................................................................................................... 24

3.2.4 Variáveis microclimáticas ........................................................................................ 25

3.2.5 Análise estatística ..................................................................................................... 26

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ......................................................................................... 27

4.1 Variáveis microclimáticas .............................................................................................. 27

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4.2 Serapilheira produzida .................................................................................................... 29

4.3 Efluxo no fragmento do Cerrado .................................................................................... 31

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................................... 39

6. SUGESTÃO DE TRABALHO FUTUROS ......................................................................... 40

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................................... 41

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Bioma Cerrado no Estado de Mato Grosso. Fonte: adaptado: Silva, et al, 2010. .. 9

Figura 2 - Ciclo do carbono no ambiente florestal. Adaptado de MOREIRA & SIQUEIRA,

2006, Machado (2005). ............................................................................................................ 12

Figura 3 - Fluxo do carbono. Fonte: adaptado de Aduan, (2004); Moreira e Siqueira, (2006),

Machado (2005). ...................................................................................................................... 13

Figura 4- Ciclagem de nutrientes em ambiente florestal. Adaptado de Foster & Bhatti (2006);

Scoriza et al. (2012). ................................................................................................................ 16

Figura 5 - Mapa de localização do fragmento de Cerrado na cidade de Cuiabá MT. .............. 18

Figura 6 – a – Ponto 1 de coleta, b – Ponto 2 de coleta, c – Ponto 3 de Coleta, d – Ponto de

Coleta, e – Ponto 5 de Coleta e f – Coletor de Serapilheira, no fragmento de Cerrado em

Cuiabá-MT. .............................................................................................................................. 21

Figura 7 – a - Analisador de gás por infravermelho portátil (EGM-4, PP Systems, U.K.), b -

Câmara de efluxo de CO2 do solo (SRC-1, PP Systems, U.K.) e c - Termômetro digital tipo

espeto, no fragmento de Cerrado em Cuiabá-MT. ................................................................... 22

Figura 8 – (a) - Serapilheira colocada em saco de papel para ser secada em estufa, (b) -

serapilheira, após triada sendo pesada. ..................................................................................... 23

Figura 9 – (a) – Pá de metal utilizada para retirar o solo, (b) – solo armazenado em sacos

plásticos lacrados com fita adesiva, (c) – amostra de solo colocados em estufa e (d) – pesagem

do solo para obter umidade, no fragmento de Cerrado na cidade de Cuiabá-MT. ................... 24

Figura 10 - Estação microclimática portátil, Kestrel 4500 Pocket Weather Tracker. .............. 25

Figura 11 – Média da Precipitação (mm), Temperatura (ºC) e Umidade Relativa do ar (%),

referente a agosto/15 a julho/16, fragmento de Cerrado em Cuiabá-MT ................................. 28

Figura 12 - Efluxo de CO2 (µmol.m-2s-1), média horária mensal, correspondendo a agosto/15 e

julho/16, no fragmento do Cerrado, na cidade. ........................................................................ 32

Figura 13 – A- Efluxo de CO2 (µmolm-2s-1), B- serapilheira produzida (ton/ha), C - umidade

do solo (%) e D - temperatura do solo (ºC), correspondendo de 2015-2016, no fragmento do

Cerrado, na cidade de Cuiabá. .................................................................................................. 33

Figura 14 –Efluxo de CO2 (µmolm-2s-1), média horária, correspondendo das 8h as 16h, em

agosto/15 à julho/16, no fragmento de Cerrado em Cuiabá-MT. ............................................. 34

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Figura 15 – Média e desvio padrão do Efluxo de CO2 no fragmento de Cerrado. .................. 35

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Resultados microclimáticos de trabalho no mesmo local. ...................................... 29

Tabela 2 - Folhas (ton/ha), flores (ton/ha), galhos (ton/ha), outros (ton/ha), total de

serapilheira produzida (ton/ha), coletada no período de agosto a julho, no fragmento do

Cerrado em Cuiabá-MT. .......................................................................................................... 30

Tabela 3 – Correlação do efluxo de CO2, serapilheira, precipitação, temperatura do solo,

umidade do solo, umidade relativa do ar (UR do ar), ponto de orvalho e temperatura,

correspondendo média do período de coleta agosto/15 a julho/16, no fragmento de Cerrado

em Cuiabá-MT. ........................................................................................................................ 36

Tabela 4 - Média anual com trabalhos realizados com efluxo de CO2. ................................... 37

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RESUMO

PEREIRA, S. P. Dinâmica temporal do efluxo de CO2 em fragmento do Cerrado na cidade

de Cuiabá-MT. Cuiabá, 2017, 44p. Dissertação (Mestrado em Ciências Ambientais),

Universidade de Cuiabá.

As emissões de gases que geram o aquecimento na atmosfera, tem causas

antrópicas e ciclos naturais. O presente estudo analisa de forma temporal a dinâmica do efluxo

de CO2 do solo em um fragmento de Cerrado, na cidade de Cuiabá-MT. Abordando

características microclimáticas e da quantificação da serapilheira produzida. No período seco

as médias de temperaturas foram menores (24,13ºC) do que no período chuvoso (25,76ºC). A

precipitação total foi de 1066,5mm, um pouco a baixo da média para a região. A produção

anual de serapilheira foi de 6,832 ton/ha, com maior produção no período seco. E o efluxo de

CO2 teve a média mensal do efluxo de CO2 do solo em 2,12 µmolm-2s-1. Este fragmento de

Cerrado emitiu menos CO2 do solo, quando comparado com outros lugares.

Palavras-chaves: Respiração do solo, serapilheira, precipitação

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ABSTRACT

.

PEREIRA, S. P. Temporal dynamics of CO2 efflux in a Cerrado fragment in the city of

Cuiabá-MT. Cuiabá, 2017, 44p. Dissertation (Master in Environmental Sciences), University

of Cuiabá.

Emissions of gases that generate heating in the atmosphere, have anthropogenic causes and

natural cycles. The present study analyzes the dynamics of soil CO2 efflux in a Cerrado

fragment in the city of Cuiabá-MT. Approaching microclimatic characteristics and

quantification of litter produced. In the dry period the average temperatures were lower

(24.13ºC) than in the rainy season (25.76ºC). The total precipitation was 1066.5 mm, slightly

below average for the region. Annual litter production was 6.832 tons/ha, with higher

production in the dry season. And the CO2 efflux had the monthly average CO2 efflux of the

soil at 2.12 μmolm-2s-1. This Cerrado fragment emitted less CO2 from the soil when compared

to other places.

Keywords: Breathing soil, litter, precipitation.

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1. INTRODUÇÃO

1.1 Problemática

O meio ambiente é a fonte do qual o ser humano se relaciona para existência. As

alterações no meio que causam mudanças, podem ser fatores naturais ou ações antrópicas. E

quando se discute sobre mudanças climáticas, é ainda desconhecido o grau de interferência

humana nos ciclos naturais de um ecossistema e se esta intervenção poderá ter impacto em

escala mundial.

A ingerência humana no ambiente, é associada as emissões de gases poluentes na

atmosfera. O crescimento populacional, desenvolvimento e o progresso industrial,

principalmente pós Revolução Industrial no século XVIII, trouxeram o avanço do

desmatamento, das queimadas e das emissões de gases poluentes. São estes alguns fatores que

demonstram ações humanas impactando o ambiente no qual o homem relaciona sua

subsistência.

Não só as indústrias, mas também os meios de transportes que utilizam combustíveis

fósseis, acabam provocando liberação de gases à atmosfera. E por outro lado, a natureza, um

ambiente sem estabilidade, conta com ciclos naturais que emitem em escala até maior que o

ser humano, gases para o aquecimento da atmosfera ou do efeito estufa, sendo um processo

natural por ela desenvolvido.

E dentro desses ciclos naturais, um dos processos biogeoquímicos da Terra é o ciclo

do carbono. Um componente importante na interação homem e natureza, o carbono faz parte

da composição da atmosfera, da natureza e do ser humano.

Ainda associado a estrutura da matéria orgânica, o átomo carbono com junção de mais

dois átomos de água, formam a estrutura molecular do dióxido de carbono (CO2). Este

aquecimento natural, é necessário para existência de vida no planeta, para manutenção da

biodiversidade, e para sua própria subsistência, a vegetação captura e libera CO2 para

atmosfera, formando um ciclo de interação entre o fluxo deste gás e a permanência da

biodiversidade.

Ainda relacionado aos processos naturais de um ecossistema, o efeito estufa por ser

um processo natural e vital para existência de vida no planeta, movimenta outros ciclos que

tem participação do CO2, como a fotossíntese, a dissolução oceânica do carbono e a

respiração realizada por seres vivos no processo de decomposição.

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Há fatores que interferem nesses ciclos naturais, como o clima, a vegetação e a

conservação de ambientes. Ponderando os vários biomas e climas no planeta, o tipo de solo

encontrado em cada região é diferenciado e possui características próprias que influenciam

em processos do ciclo de carbono. Além da localização geográfica, a ciclagem de nutrientes,

está relacionada também as condições climáticas, pois a decomposição e atividade de

microrganismos no solo é influenciada pela temperatura, umidade do solo, disponibilidade de

nutrientes e carbono.

Dentro dessas diversidades de clima e vegetação, o Brasil, conhecido por suas belezas

e diversidades naturais, possui seis principais biomas, a Floresta Amazônica, Cerrado,

Pantanal, Caatinga, Pampas e Mata Atlântica. E essa diversidade se estende pelo estado de

Mato Grosso, pois nesta região está localizado três dos principais biomas do país, Floresta

Amazônica, Cerrado e Pantanal. Na capital desse estado, Cuiabá, o bioma predominante é o

Cerrado.

Dentro do bioma Cerrado, existem características próprias cada região. E essa

diversidade é reflexo da fauna e flora do ecossistema, pois o regime de chuvas, o tipo de solo,

a preservação do ambiente, a proximidade em área de ecótonos, formam características

peculiares.

Na capital do estado existem vários fragmentos de Cerrado, localizado em meio ao

centro urbano, envolvido por atividade humana em seu redor, mas protegido por órgãos

públicos, apresentam ainda características típicas conservadas, favorecendo o estudo nessas

áreas.

1.2. Justificativa

Em um fragmento de Cerrado, com características peculiares, a respiração do solo e

ciclagem de nutrientes, pode ser entendida a partir da medição do fluxo de CO2 e

quantificação da serapilheira. Para a caracterização, das variáveis consideradas foram medidas

temperatura, umidade relativa do ar e precipitação mensal.

Então é necessário, mensurar o efluxo do carbono do solo, que é vital na ciclagem de

nutrientes mantendo a sobrevivência de um ecossistema florestal, conhecer as características

físicas e químicas do solo, que ajudam a sustentar e compreender o fluxo de nutrientes na

vegetação e a produção de serapilheira, que demonstram a renovação do ecossistema.

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Sendo o Cerrado, um bioma típico na capital de Mato Grosso, Cuiabá, o objetivo geral

deste trabalho foi analisar a dinâmica temporal de efluxo do solo de CO2 em um fragmento de

Cerrado em área urbana. E os objetivos específicos foram:

Caracterização climática local;

Medir efluxo de CO2 do solo em um fragmento de Cerrado na cidade de Cuiabá-MT;

Analisar a influência das variáveis microclimáticas e serapilheira na dinâmica do

CO2.

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2. REVISÃO TEÓRICA

2.1 Cerrado

O Brasil possui uma extensão territorial de mais de 8,5 milhões de km². Dentro deste

espaço geográfico, existem domínio morfoclimáticos e fitogeográficos, separados em

Amazônico, Mata Atlântica, Caatingas, Cerrados, Araucária e Pradarias do Sul, (KLEIN,

2002). Como a natureza não tem limites lineares que separam as características endêmicas de

um lugar para outro, a passagem de um bioma para outro é por uma faixa de transição.

A vegetação de savana brasileira é conhecida como Cerrado e cobre cerca de 2

milhões de km² do território brasileiro, isto representa 23% do território nacional, (RATTER

et al., 1997). Sendo o Cerrado o segundo maior bioma no Brasil, perdendo em espaço

territorial para a floresta Amazônica.

O bioma Cerrado no Estado de Mato Grosso, encontra-se entre as latitudes 09°45'S e

18°10'S e as longitudes 50°00'W e 60°25'W, (SILVA, et al., 2010), (Figura 1).

Figura 1 - Bioma Cerrado no Estado de Mato Grosso.

Fonte: adaptado: Silva, et al, 2010.

O Cerrado possui tipologias desde campo limpo até cerradão, apresentando floresta

decídua na encosta de morros e ao longo dos rios e ainda possui áreas alagadas, (CAMARGO

et al., 2014). Possui a mais rica flora, considerando as savanas mundiais, somando mais de

7.000 espécies conhecidas e exclusivas do bioma, porém não é característica típica possuir

riqueza em mamíferos, (KLINK e MACHADO, 2005). Os solos no bioma Cerrado

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(predominantes latossolos, argissolos e neossolos quartzarênicos), são na maioria

intemperizados, com baixo teor de nutrientes e elevada acidez, (FRAZÃO et al., 2008).

Além das características físicas e químicas de um ecossistema, existem os ciclos

naturais que garantem a manutenção daquele ambiente. As maiores diversidades de espécies

de uma floresta podem ser encontradas abaixo do dossel das árvores, ou seja, até uma altura

de 25m, (altura considerando o solo).

O Cerrado, também chamado de savana neotropical, tem um clima sazonal com

período de seca e um longo período de alta precipitação, porém a evaporação é maior durante

a seca, podendo provocar um estresse hídrico nas plantas que possuem raízes com pouca

profundidade, (CURADO, et al, 2014). Além de contar com uma variedade de animais e

plantas, a variedade de espécies no Cerrado aumenta em regiões de transição entre biomas.

E segundo estes autores, tais características podem ter influência na disponibilidade

hídrica e balanço de energia na região. Relacionando ainda ao Cerrado, as variações temporais

na troca de vapor de água, entre terra e a atmosfera, são evidenciadas em ambientes sazonais,

sendo a variação da precipitação e temperatura, poderá afetar diretamente a interação entre o

meio e a atmosfera, (RODIGUES, et al, 2016)

2.2 Carbono

O nome “carbono”, foi batizado por Lavoisier em 1789 (PEIXOTO, 1997), é uma

palavra de origem grega que significa carvão. A química orgânica, é conhecida como a

química do carbono, pois demonstra que há carbono na matéria orgânica, ou seja, há carbono

na origem animal e vegetal. Porém, não é regra que um elemento tendo carbono em sua

composição, será de origem orgânica, (ADUAN et al., 2004). Um dos ciclos responsáveis

pelo o movimento contínuo em um ecossistema, é o fluxo de carbono.

De algumas exceções que possuem carbono em um composto inorgânico (compostos

formados a partir da junção de dois ou mais átomos), também conhecido como composto de

transição (FELTRE e YOSHINAGA, 1973) e por um processo natural de transformação

biogeoquímica, envolvendo 1 átomo de carbono e 2 átomos de oxigênio, temos o CO2

(dióxido de carbono) (DIECKOW, et al., 2005).

O carbono é elemento químico de maior concentração nos oceanos, mas também é

encontrado na vegetação, no solo e em formações geológicas (petróleo, gás natural e carvão),

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(CARVALHO, et al, 2010). E em cada um desses ambientes, o carbono possui um fluxo de

interações.

A atmosfera, camada que envolve o planeta Terra, é constituída principalmente por

nitrogênio (78,1%), oxigênio (20,9%) e outros gases (BARBOSA, 2011). Sendo a atmosfera

um componente importante para as condições de vida na Terra, há fatores externos que

influenciam a relação entre os gases que a compõe. O fator externo mais importante nessa

interação é a radiação solar, (MONTEIRO, 2010), pois o aquecimento da superfície da Terra e

efeito estufa, estão condicionados à recepção da energia solar.

Possuem outros gases que compõe menos que 0,1% da atmosfera, tem interação com a

radiação emitida pela Terra. E muito desses gases, que são chamados de gases do efeito

estufa, absorvem e emitem a radiação infravermelha, (MACHADO, 2005).

2.2.1– Efluxo e dióxido de carbono

O estoque de carbono orgânico no solo é evidenciado pelo influxo de carbono, ou

adição de carbono fotossintetizado e pelo efluxo, quem é perda de carbono orgânico devido a

oxidação de CO2, ocasionado pelos microrganismos heterotróficos, (COSTA, et al., 2006).

Efluxo de CO2, a respiração do solo que produz a liberação de dióxido de carbono para

a atmosfera, é um fluxo de gás físico para fora do solo, (MOREIRA & SIQUEIRA, 2006). A

respiração do solo, envolve a oxidação da matéria orgânica, respiração de raízes e organismos

do solo. As emissões de CO2 por atividades humanas, menores e de quantidade incerta

comparada emissões dos oceanos, é o uso de combustível fósseis, desflorestamento e

queimadas de floresta, (ADUAN, et al., 2004).

Alguns dos gases do efeito estufa (GEE), retêm o calor emitido pela radiação solar e

provoca o aquecimento da superfície, como os clorofluorcarbonetos (CFC’s), metano (CH4),

óxido nitroso (N2O), vapor d’água e dióxido de carbono (CO2), (CARVALHO, 2010;

MEDEIROS, 2005).

Os CFC’s, são encontrados em aerossóis, espumas plásticas, evaporação na indústria

de solventes e vazamentos de aparelhos de refrigeração.

O ar atmosférico é composto por cerca de 78% de nitrogênio, conhecido como a

molécula da vida, o nitrogênio é parte indispensável na constituição do DNA, na

produtividade marinha e terrestre, (POGGIANI, 1985). Já o óxido nitroso, formado por duas

partes de nitrogênio e uma de oxigênio, vem da degradação de fertilizantes que usam

nitrogênio, queima de matéria viva e dejetos de animais (MEDEIROS, 2005).

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Carbono

Estima-se que metade do carbono fotoassimilado pela vegetação, é utilizado para

manutenção e crescimento dos seres humanos, parte do carbono está presente na serapilheira,

outra parte do carbono fica no solo quando os materiais orgânicos se decompõem e também é

devolvido à atmosfera em forma de gás, (MOREIRA & SIQUEIRA, 2006).

2.2.2 – Ciclo do carbono

Moreira e Siqueira (2006), abordam o ciclo do carbono com elementos resumidos a

atmosfera, planta e solo (Figura 2). Os autores afirmam que as perdas e ganhas de CO2, estão

relacionados ao processo de oxirredução. E a partir desse processo, pode se regular o dreno

(sequestro) e fonte (emissão) do fluxo de carbono entre solo, planta e atmosfera (Figura 2).

Machado (2005) ainda afirma que pouco se sabe da perda de carbono do solo para a

atmosfera por se tratar de um fluxo de rápida variação e pela atmosfera ainda ser subestimada

(HOUGTHON, et al., 2009). Aduan et al. (2004), abordam o ciclo global do carbono tendo

os processos de fotossíntese (realizada por organismo autotróficos e plâncton oceânico),

respiração por seres vivos, material em decomposição e dissolução oceânica, como um

circuito natural do planeta.

Outro fator importante, que interfere nos fluxos naturais, são as condições climáticas,

que atuam diretamente influenciando na quantidade de material orgânico disponível, sendo

maior em regiões quentes e úmidas, (SCHUMACHER, 1992).

A emissão de CO2 (do solo) para a atmosfera, ocorre por decomposição de resíduos

orgânicos, respiração de organismos e sistema radicular das plantas (CARVALHO, 2010). No

Planta

Solo

Atmosfera

Figura 2 - Ciclo do carbono no ambiente florestal. Adaptado de MOREIRA & SIQUEIRA, 2006,

Machado (2005).

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Solo e matéria orgânica

Vegetação

Indústria, veículos e emissões de

queima de combustíveis fósseis.

Oceano e vida marinha

Figura 3 - Fluxo do carbono. Fonte: adaptado de Aduan, (2004); Moreira e Siqueira, (2006),

Machado (2005).

Fotossíntese

Respiração

Cerrado, o armazenamento de carbono está presente no solo (64,8%), seguido pela parte

arbórea lenhosa (26,3%), raízes (5,2%) e serapilheira (3,7%) (MORAIS, et al., 2013).

Os principais fluxos e reservatórios de carbono (Figura 3), estão nos compartimentos

oceânicos, geológicos, solo, biomassa vegetal e animal e atmosfera, (CARVALHO, et al,

2010).

Atmosfera

O estoque de carbono está presente em massas fluídas (atmosfera e oceano) e massas

sólidas (rochas e solos), e em forma de CO2, é movimentado por processos naturais entre a

atmosfera e os continentes e entre atmosfera e os oceanos (Aduan et al., 2004), (Figura 3). De

todo o carbono orgânico no solo, uma parte considerável está na forma de matéria orgânica

(CARVALHO, et al., 2010).

Dreno de CO2

Fonte de CO2

Rochas

Solo, rochas e matéria orgânica

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A dinâmica do fluxo de carbono deve ser considerada juntamente com os nutrientes

minerais, que por sua vez, são influenciados pelo clima, tipo de solo, cobertura vegetal e

ações antrópicas, como o manejo, (MAFRA, et al., 2008).

2.2.3 - Carbono no solo

Existe uma comunidade invisível no solo, são os organismos micro e macroscópico,

muitos imperceptíveis aos olhos humanos. As principais atividades dos organismos no solo é

decomposição da matéria orgânica, produção de húmus, ciclagem de nutrientes e energia,

produção de compostos complexos que contribuem para agregação do solo, decomposição de

xenobióticos e controle de praga e doenças, (MOREIRA e SIQUEIRA, 2006; FELTRE e

YOSHINAGA, 1973; MONTEIRO e RODRIGUES, 2004).

Para os organismos, solo é o maior reservatório de nutrientes e o teor de carbono

orgânico no solo é dependente das taxas de adição de decomposição da biomassa, (MAFRA,

et al., 2008), onde também se encontra importantes constituintes da molécula orgânica, como

o carbono, nitrogênio, oxigênio e hidrogênio.

O maior estoque de carbono e menor densidade estão nas camadas superficiais do solo

(MORAIS et al., 2012). O carbono no solo não é permanente e está distribuído de forma

irregular, (HOUGTHON et al., 2009). A planta absorve da atmosfera, adiciona ao solo o

carbono e pelo processo de lixiviação, o solo perde este carbono para os lugares mais

profundos dos oceanos (COSTA, et al, 2008). Outra forma de saída de nutrientes é o

escoamento superficial, volatilização e exploração da biomassa (POGGIANI, 1985).

A atividade microbiana, respiração do solo, oxidação da matéria orgânica, que inclui a

respiração das raízes e organismos no solo, transforma o carbono em forma de dióxido de

carbono, e então é transferido para a atmosfera. A produtividade líquida ou a produção de

matéria orgânica resulta no estoque de carbono no solo daquele ambiente, (ADUAN, 2004).

Quanto maior a disponibilidade de água no solo, menor será as atividades microbianas,

(MOREIRA e SIQUEIRA, 2006).

Os solos que possuem vegetação natural apresenta estoque de carbono orgânico

estável, é resultante da inalteração do influxo provindo da atmosfera e emitido às plantas e

como resposta, o efluxo devolve o CO2 para a atmosfera por meio das atividades de

decomposição microbiana, (COSTA, et al., 2006). Por isso, um solo ao ser cultivado vai ter

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alteração no estoque de carbono orgânico presente no solo, pois irá ter alteração no solo nas

camadas onde se tem o maior parte do carbono.

2.2 Serapilheira

A serapilheira compreende a camada mais superficial do solo, é responsável por

diversas dinâmicas do ecossistema, pois sua produção controla diretamente a quantidade de

nutrientes que retorna ao solo, logo está relacionada a atividade de decomposição provocada

pelos microrganismos presentes no solo, (SCORIZA, et al., 2012).

O processo da serapilheira começa quando a planta, utiliza o estômato para capturar o

CO2 na atmosfera e realizar o processo de fotossíntese. Tendo luz solar, água e o dióxido de

carbono as plantas catalisam essa junção e formam o carboidrato, (ALMEIDA, 2005). Cerca

de 50% do peso seco da biomassa da terra, é constituído por polímeros de glucose, que

consumido e metabolizado é a maior fonte de carboidrato ou energia disponível para a planta,

(MCMURRY, 2008).

A somatória de nutrientes em um ecossistema florestal, considera a quantidade de

diferentes compartimentos arbóreos, bem como a vegetação rasteira, serapilheira e a

composição do solo (POGGIANI, 1995; SCHUMACHER, 1992). A camada de material

morto, proveniente da biomassa aérea da vegetação, é a serapilheira, (ADUAN, 2003),

atuando como importante regulador do fluxo de carbono e nutrientes para o solo e vegetação,

(POGGIANI, 1995; SCHUMACHER, 1992)

A produção da serapilheira de origem vegetal, é composta por folhas, ramos, flores,

sementes e detritos (SCORIZA, et al., 2012). Inclui na produção o acúmulo e decomposição

dos processos fundamentais na manutenção dos estoques e ciclagem de nutrientes, altamente

relacionados à produtividade primária e regulação do fluxo de energia nos ecossistemas,

(ARUNACHALAM et al., 1998; UNECE, 2004).

Silva (2010), afirma que a serapilheira é um ponto inicial para o entendimento de

processos que mantém grande parte do fluxo de nutrientes no solo, relacionando a atividade

biológica do solo e com o grau de perturbação dos ecossistemas.

Poggiani (1985), ao definir dois ciclos no ecossistema florestal, o ciclo biogeoquímico,

(que faz a transferência entre as plantas e solo) e o ciclo bioquímico, (que são as trocas de

componentes dentro da própria vegetação), chamou a atenção para as movimentações desses

ciclos, pois não há uma regra de fluxos, que podem ser de rápidos ou mais demorados.

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A principal via de transferência de carbono, nitrogênio, fósforo e cálcio para os

compartimentos florestais é a serapilheira, que é utilizada para comparar a utilização de

nutrientes daquele ambiente florestal, (COLLE e RAPP, 1980; SELLE, 2007). Portanto, a

ciclagem de nutrientes (Figura 4) da floresta é definida como o intercâmbio de elementos

vivos e não vivos, sendo determinada pelos fatores locais, clima, topografia e material de

origem, (FOSTHER & BHATTI, 2006).

Figura 4- Ciclagem de nutrientes em ambiente florestal. Adaptado de Foster & Bhatti (2006);

Scoriza et al. (2012).

A ciclagem de nutrientes (Figura 4), pode estar relacionada as condições climáticas,

de temperatura e umidade do ambiente, (SCHUMACHER, 1992). O aumento ou a diminuição

da produção de serapilheira, está relacionada ao tempo em que as árvores atingem maturidade

ou fecham suas copas, (VITAL et al., 2004; SCORIZA et al., 2012), sendo relacionado as

estações do ano.

Os solos florestais têm pouca nutrição, em um ciclo desenvolvido pela planta, os

nutrientes são absorvidos e devolvidos anualmente ao solo, (FOSTER & BHATTI, 2006), que

também é reabsorvido através de material que está em decomposição no solo. E cada etapa da

ciclagem de nutrientes é caracterizado por um outro ciclo biogeoquímico.

Então, há vários fatores bióticos e abióticos influenciando na produção de

serapilheira, como tipo de vegetação, altitude, latitude, precipitação, temperatura, regimes de

Captação de

nutrientes

Armazenamento de nutrientes na

vegetação

Produção de serapilheira

Decomposição de nutrientes

Transformação de nutrientes (solo,

fauna e flora)

Exportação de nutrientes

(lixiviação e transferência gasosa)

Entradas de nutrientes

(atmosfera e intemperismo de

minerais)

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luminosidade, deciduidade da vegetação, pois há estações específicas para liberação de

folhagens, estágio sucessional, disponibilidade hídrica e características do solo (DO CARMO

PINTO, et al., 2008).

Para análise da capacidade produtiva em um ecossistema por amostragem de

serapilheira, há duas formas de verificação, por produção e ou acumulação de serapilheira,

(SCORIZA, 2012). A análise por serapilheira produzida, possui um aporte que evita o contato

do material produzido com o solo, por isso nos coletores desta produção tem uma tela de

captura do material que tem uma distância do solo, evitando o contato.

Importantes na manutenção de um ecossistema e ciclagem de nutrientes, em grandes

ou pequenas quantidades, há nutrientes encontrados no solo. Nitrogênio, fósforo, hidrogênio,

potássio, cálcio, magnésio e enxofre, são exemplos de elementos químicos encontrados no

solo, que as plantas precisam em quantidades maiores do que compostos químicos como boro,

manganês, ferro, cobre, zinco e cloro (FOSTER & BHATTI, 2006).

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3. MATERIAL E MÉTODOS

3.1 Localização e descrição da área de estudo

O local de estudo é fragmento de Cerrado, preservado com as condições naturais do

seu bioma, foi criado pelo decreto nº. 1.470, de 09 de junho de 2000 como Parque da Cidade

Mãe Bonifácia. Localizado na capital do estado de Mato Grosso, cidade de Cuiabá, este local

está em área urbana e tem uma extensão territorial de 77,16 ha (Figura 5).

Figura 5 - Mapa de localização do fragmento de Cerrado na cidade de Cuiabá MT.

Seu entorno é composto principalmente por área residencial e uma grande avenida

para fluxo de automóveis. Caracterizado pela flora do Cerrado, encontra-se ainda preservadas

espécies típicas desse bioma (BARROS, 2009), e em sua fauna há espécies de mamíferos,

répteis e aves conhecidos como sendo típicos do ambiente.

Um lugar muito utilizado para o lazer, pois é composto de trilhas pavimentadas que

facilitam a circulação de pedestre no interior do lugar. O perímetro desse fragmento de

Cerrado, é cercado por muros que impedem o acesso por vias laterais, tendo acesso somente

por duas entradas principais. O horário de funcionamento para visitação é das 06 às 18 horas,

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com entrada franca. A administração, zelo e responsabilidade é da Secretaria de Estado de

Meio Ambiente do Estado de Mato Grosso, que tem uma sede localizada no perímetro desse

fragmento de Cerrado.

3.1.1 Área de estudo

A distância da entrada do fragmento de Cerrado e a área de estudo, é de cerca de

291m, este percurso fora realizado em uma trilha de asfalto. No local de entrada para área de

estudo, havia uma árvore típica do Cerrado, Lixeira (Curatela americana sp), com

aproximadamente 7m de altura. Houve uma distância de 21m entre a saída da trilha até o

primeiro ponto de coleta, este localizado no centro da área de estudo.

As distâncias entre os pontos foram mensuradas com trena colocada há distância de

1m do solo em linha reta. O polígono era definido entre o ponto 1 e ponto 2 (distância

10,97m), ponto 2 e ponto 3 (distância 15,30m), ponto 3 e ponto 4 (distância 8,60m), ponto 3 e

ponto 4 (distância 6,60m) e finalizando o polígono, do ponto 5 ao ponto 1 (distância 7,53m).

O ponto mais próximo da trilha de asfalto era o ponto 2 e o mais distante era o ponto 3.

Dentro da área de estudo, nos 5 pontos foram coletados dados horários de efluxo de

CO2 e temperatura do solo. No interior da área de estudo, próximo cerca de 2,5m do ponto 1,

havia um coletor para medir a produção mensal de serapilheira.

Para as coletas feitas mensalmente in situ o horário inicial foi a partir das 8 horas,

sendo repetidas de hora em hora, até serem finalizada as 16 horas do mesmo dia, totalizando 9

medições no dia. Na hora inicial de cada coleta, eram também verificadas a umidade relativa

do ar, temperatura, pressão atmosférica e ponto de orvalho, medida estas abaixo do dossel das

árvores. No horário nacional brasileiro de verão (18 de outubro de 2015 à 21 de fevereiro de

2016), as coletas foram iniciadas as 9h e finalizadas as 17h.

O mês inicial foi agosto de 2015 finalizando em julho de 2016, totalizando 12 meses

de pesquisas e coleta de material para análises laboratoriais. O dia escolhido para realizar a

coleta, foram os últimos dias de cada mês, levando em consideração as condições

meteorológicas, pois não foram realizadas coletas em dias com precipitação.

A sazonalidade da região de Cerrado usando a classificação de Köppen o clima Aw

(clima tropical), consideram duas estações, sendo o inverno seco e verão chuvoso e as

temperaturas são mais elevados no período chuvoso.

Ao classificar a região em dois períodos distintos, Chiaranda et al. (2012),

distinguiram o período chuvoso sendo de outubro a abril e período seco de maio a setembro.

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Os autores se baseiam em uma série histórica de 86 anos de dados, afirmando que o trimestre

mais chuvoso é dezembro, janeiro e fevereiro, podendo concentrar até 60% de precipitação

anual.

A precipitação acumulada anual da região de Mato Grosso, no bioma Cerrado é uma

média de 1400mm/ano, (ALVARES et al., 2014).

3.2 Metodologia

3.2.1 Medição de Efluxo de CO2 do solo

As medições de efluxo de CO2 do solo ficaram determinadas mensalmente em cinco

pontos distintos. Foram fixados nos pontos de coletas, 5 tubos de PVC de 200mm no solo,

com profundidade de 10 centímetros. Esses tubos de PVC estavam anexados ao solo 30 dias

antes do início do estudo e permaneceram no solo até o final da pesquisa, como forma de

marcação do ponto de coleta.

As 8 horas iniciaram as medições de efluxo de CO2, a sequências das medições foram

o ponto 1 de coleta (Figura 6a), ponto 2 (Figura 6b), ponto 3 (Figura 6c), ponto 4 (Figura 6d),

ponto 5 (Figura 6e). O tempo de cada medição eram cerca de 2 minutos em cada ponto. A

locomoção de um ponto ao outro, durava cerca de 1 minuto. E mais cerca de 1 minuto para

recolocar o aparelho analisador para nova medição, este permanecia ligado durante as coletas

e era desligado no intervalo de uma coleta para outra.

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Figura 6 – a – Ponto 1 de coleta, b – Ponto 2 de coleta, c – Ponto 3 de Coleta, d – Ponto de

Coleta, e – Ponto 5 de Coleta e f – Coletor de Serapilheira, no fragmento de Cerrado em

Cuiabá-MT.

As medidas de efluxo de CO2 do solo foram realizadas utilizando um analisador de gás

por infravermelho portátil (EGM-4, PP Systems, U.K.) conectado a uma câmara de fluxo de

CO2 do solo (SRC-1, PP Systems, U.K.), (Figura 7).

O EGM-4, por ser um analisador de gás infravermelho não disperso, é caracterizado

por um recurso que permite adaptação às mudanças e condições ambientais. Tendo

estabilidade ao transmitir dados de CO2. O recurso de análise de gás de infravermelho,

permite determinar as concentrações de CO2 em ppm, pois os gases de moléculas diatômicas

(como o CO2), absorvem fótons na faixa de infravermelhos.

O emprego mais comum de detectores de infravermelho é para quantificação do fluxo

de CO2, utilizando o princípio de quantificação de detectores de infravermelho, é baseado na

capacidade que o gás CO2 possui de absorver a radiação eletromagnética na faixa de

infravermelho, (COSTA, et al., 2006).

Na extremidade do aparelho analisador (EGM), é colocado um sensor sensível de

fótons a 4,26µ (faixa de absorção do CO2), então o dióxido de carbono é passado pela célula

de amostra que esta absorve parte do infravermelho e a leitura do sensor diminui.

a b c

d e f

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A câmara do EGM-4 (Figura 7b), foi acoplada aos tubos de PVC durante a leitura e a

serapilheira presente dentro dos tubos não foi retirada, evitando contato antrópico com a área

em estudo.

A temperatura do solo foi coletada com termômetro digital tipo espeto, concomitante

as medições de CO2.

Figura 7 – a - Analisador de gás por infravermelho portátil (EGM-4, PP Systems, U.K.), b -

Câmara de efluxo de CO2 do solo (SRC-1, PP Systems, U.K.) e c - Termômetro digital tipo

espeto, no fragmento de Cerrado em Cuiabá-MT.

Colocada uma câmara fechada de volume conhecido (1170cm3) sobre uma área do

solo de 78 cm2 e medindo a razão de aumento da concentração de CO2 dentro desta câmara,

quantificará o fluxo de CO2 do solo de acordo com a equação 1:

𝑅𝑠 =𝑑𝐶

𝑑𝑇 .

𝑉

𝐴 Equação (1)

Em que, Rs é a razão de fluxo de CO2 do solo (fluxo de CO2/ unidade de área/unidade

de tempo), dT é o tempo decorrido de medida, dC é a diferença de concentração de CO2 no

tempo decorrido, V é volume total do sistema (cm3), A é a área do solo exposto à medida

(cm2).

A unidade da medida do fluxo de CO2 é gCO2m-2h-1 e para ser transformado em

µmolm-2s-1 utilizou o fator de conversão 6,312. Sendo µmol unidade mais utilizada para

medidas de fluxo de CO2, (PINTO JR, 2007).

a

b

c

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3.2.2 Serapilheira produzida

Para obtenção de dados de serapilheira produzida, um mês antes do início da primeira

coleta, foi fixado um coletor que foi utilizado para armazenar durante um mês a produção de

serapilheira (Figura 7f) e anexado na parte central em relação aos demais pontos da pesquisa.

O coletor foi feito de vergalhão de aço com área de 1m² por 1,20m de altura, sendo

20cm fixado no solo. Este coletor foi revestido com uma tela de 70% de sombreamento, com

uma distância que evita o contato da tela com o solo.

Mensalmente foi retirado a serapilheira produzia e armazenada. Por causa do período

de chuva que provocou umidade na serapilheira produzida, a opção para não perda de material

alojado na tela do coletor, foi retirar a produção e armazenar em sacos plástico. Para

conservação das características física do material, este foi transportado em isopor.

Somente retirou a serapilheira produzida no laboratório para ser secada em estufa. O

material ao ser retirado, foi todo colocado em saco de papel kraft (com gramatura de

100g/m²), identificado e colocado em estufa para secagem completa.

Figura 8 – (a) - Serapilheira colocada em saco de papel para ser secada em estufa, (b) -

serapilheira, após triada sendo pesada.

A duração da secagem em estufa de circulação (Figura 8a) em um período de 72h.

Após a serapilheira triada e separada em sua estrutura física. E dentro da sua composição

anatômica a origem vegetal (flores, frutos, folhas, ramos e sementes) e a origem animal

(esqueletos, carapaças e fezes), (SCORIZA, 2012). Após secagem, foi pesada em uma balança

analítica (S622 BEL), (Figura 8b).

a b

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O resultado final da serapilheira foi em g/m² e para comparação com outros resultados

e por ser uma unidade mais usada quando se trata de serapilheira, foi usado o fator de

conversão 10 para transformar em k.ha-1.

3.2.3 Umidade do solo

Em todos os meses de coleta, foi adotado o mesmo procedimento para obter o valor da

umidade do solo. As amostras de solo, todas foram retiradas (Figura 8a) no dia da medição de

efluxo de CO2. O solo retirado foi acondicionado em sacos plásticos (Figura 9b) e

conservados dentro de caixa de isopor. No total, foram retiradas 5 amostras, um em cada

ponto de coleta (Figura 6).

As amostras foram encaminhadas para o laboratório, onde eram colocadas em

recipientes de alumínio, e então passava pela primeira pesagem, para ter o valor das amostras

de solo úmido (Figura 9d).

Figura 9 – (a) – Pá de metal utilizada para retirar o solo, (b) – solo armazenado em sacos

plásticos lacrados com fita adesiva, (c) – amostra de solo colocados em estufa e (d) – pesagem

do solo para obter umidade, no fragmento de Cerrado na cidade de Cuiabá-MT.

a b

c d

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Após pesado e colocado a 100ºC em estufa, o solo permanecia por 24h para secagem

da água (Figura 9c). Depois desse período, o solo era pesado novamente. Tendo os valores de

solo seco e solo úmido, o teor de água no solo foi obtida conforme Equação 2.

𝑈𝑚𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑜 𝑠𝑜𝑙𝑜 =(𝑠𝑜𝑙𝑜 ú𝑚𝑖𝑑𝑜−𝑠𝑜𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜)

𝑠𝑜𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 Equação (2)

3.2.4 Variáveis microclimáticas

As variáveis microclimáticas medidas in situ, foram obtidas no dia de cada coleta,

sendo medidas de hora em hora, sempre iniciando com a medição quando iniciava a coleta de

dados de efluxo de CO2 no solo. O instrumento utilizado para medir temperatura do ar,

umidade relativa do ar in situ ponto de orvalho e pressão atmosférica, foi uma estação

microclimática portátil, o Kestrel 4500 Pocket Weather Tracker, (Figura 10).

Figura 10 - Estação microclimática portátil, Kestrel 4500 Pocket Weather Tracker.

Na Figura 10, a estação microclimática portátil, pode registrar dados e ser utilizado

como bússola. Para os resultados das medições o aparelho usa direção e velocidade do vento,

temperatura fria e umidade do vento, índice de carlo DP, ponto de orvalho WB, pressão

barométrica altitude D e altitude de densidade.

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3.2.5 Análise estatística

Para análise estatística utilizou a correlação de Spearman, pois nos testes de

homocedasticidade e normalidade as variáveis não demonstraram uma distribuição normal.

A correlação de Spearman é uma estatística não paramétrica, que avalia o grau de

relacionamento entre duas variáveis distintas, (STEVESON, 2001). Este coeficiente de

correlação pode variar entre -1,00 à + 1,00. Quanto mais próximo de 1 (podendo ser positivo

ou negativo), é mais próxima a correlação das variáveis.

Para comparar se houve semelhança entre o efluxo horário e diário, utilizou a análise

de variância.

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4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1 Variáveis microclimáticas

Observou-se (Figura 11), a sazonalidade da região permanecendo com períodos

maiores de chuva nos meses de outubro a março, que marcam o verão chuvoso e com

menores índices de precipitação nos demais meses que estão relacionados no período seco.

Os resultados obtidos com a precipitação acumulada total foi de 1066,5mm, sendo

uma média anual abaixo do que Chiaranda, et. al, 2012, caracterizam para precipitação na

região em 2014. No período seco, a precipitação mensal acumulada foi de 33,7 mm e a média

no período chuvoso foi 147,54 mm de chuva. Não houve registro de precipitação nos meses

em agosto/2015 e julho/2016 e o mês com maior volume de chuva foi janeiro/2016 com 256,8

mm, (Figura 11).

As médias diárias de UR do ar foram menores nos meses de agosto/2015 (36,9%) e

setembro/2015 (24,6%). A UR foi maior nos meses de dezembro/2015 (83,5%), janeiro/2016

(79,1%), fevereiro (87,8%), março/2016 (79,1%) e junho (81,4%). A UR do ar esteve mais

baixa nos meses com maior temperatura, e o aumento da UR do ar representou temperaturas

menores, (Figura 11).

Além disso, com relação a temperatura do ar, a médias foram maiores nos meses de

agosto/2015(32,3ºC), setembro/2015 (38,2ºC), outubro/2016 (37ºC), novembro/2016

(33,1ºC). Sendo meses relacionados no período seco, apresentou-se menores temperaturas em

abril/2016 (22,7ºC) e junho/2016 (20,4ºC).

Sendo ainda, comparando os maiores registros de temperaturas, os horários das 11

horas (39,2 ºC), 12 horas (40,2ºC), 13 horas (40,9 ºC), todas temperaturas relacionadas ao mês

de setembro/2015, no mês de outubro/2015, os horários com maior temperatura foi 13 horas

(39,3ºC) e 14 horas (39,7 ºC). No mês de agosto/2015 as 13 horas (36,1ºC), e em novembro as

13 horas (35,9 ºC), registraram maiores temperaturas do dia, o horário das 13h, registrou uma

média de temperatura maior em comparação a todos os outros horários.

O horário com menor temperatura foram as 9 horas. No mês de junho/2016 com

menores temperatura, sendo 17,2 ºC (9 horas) e 18,6ºC (10 horas) e no mês de abril registrou-

se 20,7ºC (9 horas).

Ainda com relação a temperatura, a diferença da variação média da temperatura do

solo entre os períodos seco e chuvoso foi de 1,63 °C (Figura 13). No período seco a média de

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temperatura foi menor (24,13 ºC) do que a média de temperatura no período chuvoso (25,76

ºC). T

emp

. d

o a

r (º

C)

10

15

20

25

30

35

40

45

Temp. ar

Pre

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itaç

ão (

mm

)

0

50

100

150

200

250

300

Precipitação (2015/2016)

UR

%

15

30

45

60

75

90

UR do ar

Ago

Set

Out

Nov

Dez

Jan

Fev

Mar

Abr

Mai

Jun

Jul

Total acumulado = 1066,5 mm

Figura 11 – Média da Precipitação (mm), Temperatura (ºC) e Umidade Relativa do ar (%),

referente a agosto/15 a julho/16, fragmento de Cerrado em Cuiabá-MT

No mês de agosto/2015, houve a menor taxa de média diária de UR, e temperatura de

32,5ºC e julho/2016 com temperatura de 20,4ºC, não houve registro de precipitação nestes

meses e foi registrado 24,90 mm de chuva. E ainda, com relação a precipitação o mês com

menor registro foi maio/2015 com acumulado mensal de 1,60 mm.

Nos meses de agosto/2016, setembro/2016 e outubro/2015, as médias de temperaturas

foram maiores do que as médias de umidade relativa do ar, (Figura 11).

No mês de setembro foi registrado a menor média do índice de umidade relativa do ar

(38,69%). Conquanto, a menor média de temperatura foi registrada em junho/2016 (19,16ºC)

e a maior média de UR foi em fevereiro/2016 (80,61%).

Há uma relação direta entre os padrões de ocupação do solo e a topografia sobre o

ambiente térmico do lugar. Tais variáveis, (temperatura e umidade relativa) sofrem influência

da vegetação, de corpos d’água, da presença de superfícies gramadas, de pavimentação em

asfalto de algumas trilhas, das construções dentro da área de estudo e pela barreira de

edifícios altos que se formam ao redor do fragmento de Cerrado, (BARROS, NOGUEIRA E

DE MUSIS, 2010)

A partir da Tabela 1 e comparando com os resultados da temperatura do ar no período

úmido (31,5ºC) e período seco (28,6º), ainda a UR do ar para o período úmido e seco (72,72%

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29

e 54,43%, respectivamente), verifica o padrão da sazonalidade da região durante o período da

pesquisa. O período seco foi marcado por temperaturas mais baixas e ausência de precipitação

em alguns meses, já no período chuvoso, houve altas temperaturas com incidências maiores

de precipitação.

Tabela 1 - Resultados microclimáticos de trabalho no mesmo local.

Autor Período Variável Período

Chuvoso

Período Seco

Barros,

De Musis,

Hornick

(2010)

(2007-2008)

Nov - Out

Temperatura do ar 30,6 ºC 33,1 ºC

Umidade Relativa

do ar

74,7% 58,2 %

A ausência de precipitações associada às características da vegetação (árvores

decíduas) apresenta perda parcial de folhas na estação seca, podem explicar a inversão dos

padrões da temperatura do ar nessa época do ano, (BARROS, 2010). Há essa inversão entre

ausência de precipitação e perda das folhagens das árvores, tal perda é evidenciado pelo

aumento de produção de serapilheira, (Figura 12).

4.2 Serapilheira produzida

Ao ser caracterizado a serapilheira, o acumulado total foi de 6,835 ton/ha, (Tabela 2).

Sendo o mês de setembro/15 com o maior volume 1,494 ton/ha e março/16 foi o mês com o

menor índice de serapilheira com 0,115 ton/ha.

No primeiro mês de coleta, agosto/2015, não teve registro de chuva, a serapilheira foi

de 0,561 ton/ha e no mês seguinte setembro/15, quando houve registro de precipitação, a

serapilheira produzida foi de 1,498 ton/ha.

Em seu estudo, Pinto Jr et al. (2009), referiram que para evitar a perda de água no

período seco, as plantas perdem suas folhas, provocando maior estoque de serapilheira

produzida nos meses com menores índices de precipitação e menor disponibilidade hídrica no

solo, permitindo também menor perda de água do solo.

As diferenças entre a serapilheira produzida nos períodos secam e chuvoso foi de

2,829 ton/ha (Tabela 2). Com maior índice, o período seco registrou 3,882 ton/ha de

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30

serapilheira, e no período chuvoso a quantidade foi de 1,053 ton/ha de produção, registrado no

coletor.

Em nenhum dos meses foi identificado algum tipo de frutos na serapilheira coletada.

Nos meses de outubro/15, janeiro/16, fevereiro/16, março/16, abril/16 e maio/16, não houve

identificação de flores na separação da serapilheira produzida. A identificação de flores foi a

menor produção, (total de 0,160 ton/ha acumulado anual).

Tabela 2 - Folhas (ton/ha), flores (ton/ha), galhos (ton/ha), outros (ton/ha), total de

serapilheira produzida (ton/ha), coletada no período de agosto a julho, no fragmento do

Cerrado em Cuiabá-MT.

Período

(2015/2016) Folhas

(ton/ha)

Flores

(ton/ha)

Galhos

(ton/ha)

Outros

(ton/ha)

Total

(serapilheira)

(ton/ha)

Agosto 0,561 0,006 0,020 0,051 0,639

Setembro 1,321 0,132 0,002 0,039 1,494

Outubro 0,489 0 0,058 0,038 0,585

Novembro 0,662 0,001 0,192 0,196 1,053

Dezembro 0,493 0,002 0,031 0,155 0,682

Janeiro 0,076 0 0,217 0,036 0,331

Fevereiro 0,136 0 0,019 0,028 0,184

Março 0,064 0 0,023 0,028 0,115

Abril 0,255 0 0,131 0,092 0,478

Maio 0,102 0 0,039 0,023 0,164

Junho 0,364 0,002 0,035 0,021 0,423

Julho 0,626 0,005 0,032 0,020 0,683

Total 5,150 0,150 0,802 0,731 6,835

A produção de serapilheira no período seco foi maior, totalizando 72,87% da produção

anual total. Enquanto o período chuvoso representa 27,13% de toda a produção de

serapilheira. Em todos os meses a produção de folhas foi maior, isto representa que as plantas

liberaram mais folhagens no período seco, pois a disponibilidade de água no solo foi menor e

este é uma fonte essencial para obtenção de nutrientes para a sobrevivência da planta.

Valentini, et al. (2014), estimaram a produção de serapilheira em uma área (600m2)

Revegetada do parque estadual Massairo Okamura, na cidade de Cuiabá – MT, no período de

dezembro de 2009 a agosto de 2011. A produção média mensal de serapilheira foi de 990,57

ton/ha, tendo um acúmulo médio mensal de 10.957,31 Ton/ha. Entre a produção média de

serapilheira, os resultados constaram 41,92% de folhas, 32,04% de galhos, 17,22% de

sementes e 14,40% de outros. Os meses com maiores produções de serapilheira, foram os

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31

meses secos, julho/2010 e agosto/2011, e também foram os meses que também apresentaram

menores temperaturas.

Os solos do parque Estadual Massairo Okamura e do fragmento de Cerrado (local

desta pesquisa), são localizados no mesmo bioma e possuem pH ácido. O solo no Cerrado tem

características ácidas, com deficiência de cálcio, magnésio e fósforo, e com elevada

concentração de alumínio, (SIQUEIRA, et al., 2009). A acidez do solo refere-se à capacidade

de liberar prótons. Em ambientes mais úmidos, os solos são mais ácidos devido à lixiviação

de base e decomposição de serapilheira (MOREIRA e SIQUEIRA, 2006).

Sanches et al. (2008), caracterizaram a produção de serapilheira no período de

janeiro/2001 a dezembro/2007, na Floresta do sul da Bacia Amazônica (Brasil), e a produção

de serapilheira foi maior no período seco. As folhas são produzidas durante o período chuvoso

e com a mudança estacional, no período seco a produção de folhas é negativa e assim há

aumento da produção de serapilheira, (SANCHES, et al.,2008).

A temperatura afeta as características fisioquímicas dos ambientes, (MOREIRA &

SIQUEIRA, 2006), quando o solo está mais úmido e com temperatura mais alta as atividades

microbianas tendem a serem maiores. Em uma distribuição espacial, há pouca variação da

fração de folhas da serapilheira e nutrientes, e as folhas são as principais vias de nutrientes ao

solo (SELLE, 2007).

4.3 Efluxo no fragmento do Cerrado

A média anual de emissão de CO2 no solo 1,75 µmolm-2s-1 e acumulado anual foi de

25,44 µmolm-2s-1 (Figura 12). No período chuvoso a média mensal de efluxo de CO2 foi

maior em 0,68 µmolm-2s-1 do que no período seco. A média do efluxo CO2 no solo para o

período seco e chuvoso foi de 1,67 µmolm-2s-1 e foi de 2,44 µmolm-2s-1, respectivamente.

Observou-se que houve diferença estatística quando se aplicou a ANOVA

(F(11,96);0,5% = 1,88) para os doze meses, no efluxo de CO2 do solo, considerando a

variação temporal, conforme Figura 12.

Conforme representado (Figura 12), notou-se variação do efluxo de CO2. Nos meses

de novembro/2015 à março/2016, a quantidade de efluxo esteve maior do que no restante dos

meses, reforçando o que fora observado na análise de variância (Tabela 3).

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32

Ago

8 12 16

Efl

uxo C

O2

do s

olo

m

olm

-2s-1

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

Set

8 12 16

Out

8 12 16

Nov

8 12 16

Dez

8 12 16

Jan

8 12 16

Fev

8 12 16

Mar

8 12 16

Abr

8 12 16

Mai

8 12 16

Jun

8 12 16

Jul

8 12 16

Efluxo de CO2

(2015-2016)

Figura 12 - Efluxo de CO2 (µmol.m-2s-1), média horária mensal, correspondendo a agosto/15 e

julho/16, no fragmento do Cerrado, na cidade.

Com média diária, (Figura 12), o mês com maior efluxo de CO2 foi março/2016 com

média diária de 4,18 µmolm-2s-1, e o menor registro foi no mês de outubro/2015 com 1,29

µmolm-2s-1.

A umidade do solo, variável que teve uma correlação significativa com o efluxo

(Tabela 3), demonstra a quantidade de água que havia no solo no dia da coleta e variou de

acordo com o efluxo do solo, (Figura 13). Nos meses chuvosos, dezembro/2015(15,94%),

janeiro/2015 (11,86%), fevereiro/2016 (15,59%), março/2016(17,59%), a umidade no solo foi

maior do que no período seco, setembro/2015 (5,74%), outubro/2015 (5,74%), maio/2016

(10,02%), junho/2016 (6,69%) e julho/2016 (4,99%).

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33

A

go

S

et

O

ut

N

ov

Dez

Ja

n

Fev

Mar

A

br

M

ai

Ju

n

Ju

l15

20

25

30

35Temperatura do solo

(2015/2016)

Um

idad

e d

o s

olo

(%

)

0,05

0,10

0,15

0,20 Umidade do solo

(2015/2016)

300

600

900

1200

1500Serrapilheira

(2015/2016)

Ser

rap

ilh

eira

(kg.h

a-1)

1

2

3

4

5Efluxo CO

2 do solo

(2015/2016)

Efl

ux

o d

o s

olo

de

CO

2 µ

mo

lm-2

s-1

Tem

per

atu

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o

so

lo (

ºC)

A

B

C

D

Figura 13 – A- Efluxo de CO2 (µmolm-2s-1), B- serapilheira produzida (ton/ha), C - umidade

do solo (%) e D - temperatura do solo (ºC), correspondendo de 2015-2016, no fragmento do

Cerrado, na cidade de Cuiabá.

As coletas realizadas por hora e corroboradas na figura 13 demonstram que nos

mesmos horários, houve variação do efluxo de CO2 em todos os meses. Os horários do mês de

março/16, estão com maior registro de efluxo de CO2, pois março teve o maior índice de

efluxo de CO2 do solo, (Figura 14).

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34

0

1

2

3

4

5 14h 15h 16h

13h 12h

CO

2 d

o s

olo

µm

olm

-2s-1

(2

01

5/2

01

6)

0

1

2

3

4

5 11h

0

1

2

3

4

508h 09h 10h

Ago

Set

Ou

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Dez

Jan

Fev

Mar

Ab

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Mai

Jun

Jul

Ago

Set

Ou

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No

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Dez

Jan

Fev

Mar

Ab

r

Mai

Jun

Jul

Ago

Set

Ou

t

No

v

Dez

Jan

Fev

Mar

Ab

r

Mai

Jun

Jul

Figura 14 –Efluxo de CO2 (µmolm-2s-1), média horária, correspondendo das 8h as 16h, em

agosto/15 à julho/16, no fragmento de Cerrado em Cuiabá-MT.

Observou-se que não houve diferenças estatísticas, (ANOVA F(8,99);0,5%= 2,03) do

efluxo de CO2 do solo entre os horários iguais, mesmo em meses diferentes, (Figura 13).

Os horários com os maiores médias registradas de efluxo de CO2 foram as 09 horas

(4,64 µmolm-2s-1), 12 horas (4,96 µmolm-2s-1), e 16 horas (4,67 µmolm-2s-1), todas no mês de

março/2016. No mês de março ocorreu um volume de precipitação acumulada de 178,64 mm

de chuva, temperatura média do solo no dia foi de 26,33ºC (Figura 12).

As primeiras horas do dia, registraram os menores índices de efluxo do solo, foram

todas no mês de dezembro/2015, as 8 horas (0,70µmolm-2s-1), as 9 horas (0,45 µmolm-2s-1) e

10 horas (0,64µmolm-2s-1) e outubro/2015 teve a menor média mensal.

O efluxo de CO2 do solo teve variações mensais (Figura 12) e variações horárias

(Figura 13). Como foram feitos médias dos pontos de coleta, na Figura 14 há uma

representação do desvio padrão das medições de efluxo de CO2.

Os meses que tiveram maior registro de efluxo de CO2 do solo, foram os meses de

novembro/2015 (2,43 µmolm-2s-1), dezembro/2015 (2,09 µmolm-2s-1), janeiro/2016 (2,14

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35

µmolm-2s-1), fevereiro/2016 (2,94 µmolm-2s-1), março/2016 (4,18 µmolm-2s-1). Todos estes

meses estão no período chuvoso. O que pode ser explicado pelo aumento de umidade no solo

e altas temperaturas favorece a atividade microbiana.

A

go

S

et

O

ut

N

ov

Dez

Ja

n

Fev

Mar

A

br

M

ai

Ju

n

Ju

l

Efl

uxo

de

CO

2 µ

mo

l.m

-2s-1

0

1

2

3

4

5

6

Efluxo de CO2

(2015/2016)

Figura 15 – Média e desvio padrão do Efluxo de CO2 no fragmento de Cerrado.

A variabilidade do efluxo de CO2, em relação à média mensal, (Figura 15), onde

através da média e do desvio padrão, observou que durante o período de coleta, houve

variação em relação a todas as medições diárias realizadas. A dispersão dos dados foi

observada sendo maior nos meses de fevereiro/2016, março/2016 e abril/2016.

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36

Tabela 3 – Correlação do efluxo de CO2, serapilheira, precipitação, temperatura do solo,

umidade do solo, umidade relativa do ar (UR do ar), ponto de orvalho e temperatura,

correspondendo média do período de coleta agosto/15 a julho/16, no fragmento de Cerrado

em Cuiabá-MT.

Sera-

pilheira

Preci-

pitação

Tempe-

ratura

do solo

Umida-

de do

solo

UR do

ar

Ponto de

orvalho

Temperatura

do ar

Efluxo -0,441 0,62 0,133 0,783 0,615 0,545 -0,231 *

0,143 0,0285 0,667 0,00139 0,0308 0,0623 0,456 **

Serapilheira -0,35 0,308 -0,531 -0,608 -0,643 0,503 *

0,253 0,317 0,0705 0,0333 0,0222 0,0892 **

Precipitação 0,343 0,757 0,595 0,711 0,0105 *

0,263 0,00336 0,0387 0,00801 0,956 **

Temp. do solo 0,021 -0,245 0,259 0,832 *

0,939 0,429 0,402 0,0000 **

Umidade do solo 0,713 0,65 -0,294 *

0,00801 0,0203 0,34 **

UR do ar 0,699 -0,671 *

0,0101 0,0154 **

Ponto de orvalho -0,0769 *

0,8 **

* linha que corresponde a correlação

** linha que corresponde a significância

Ao ser correlacionado com todas as variáveis coletadas na pesquisa, o efluxo de CO2

do solo maior correlação significativa com a umidade do solo seguida por precipitação e

umidade do ar, (Tabela 3). A serapilheira não teve correlação com o efluxo de CO2.

Considerando a correlações significativas do efluxo de CO2, o meses que tiverem

maiores resultados do efluxo, apresentaram também o período com maior precipitação. Com o

maior volume de chuva mensal, o solo tende a ficar mais úmido. E também, é no período de

chuva que há maior disponibilidade de umidade no ar.

Ainda foram observadas correlações entre serapilheira, precipitação, temperatura do

solo, umidade do solo, umidade relativa do ar (UR do ar), ponto de orvalho e temperatura do

ar com umidade relativa do ar, ponto de orvalho e umidade do solo, (Tabela 3).

A temperatura do solo e do ar foram as variáveis com maior correlação significativa.

Por ser um ambiente florestal, na área de pesquisa não teve uma incidência de raios solares

diretamente no solo, a temperatura do ar (Figura 11), foi maior que a temperatura do solo

(Figura 12).

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37

No bioma Cerrado, quando se mantém as folhagens na superfície e não se remove o

solo, contribui para a redução de emissão de CO2 para atmosfera, propiciando um estoque de

carbono na superfície do solo, (CARVALHO, 2010). E quando o solo está parcialmente ou

totalmente preenchido por água, a disponibilidade de liberação de gases para microrganismo

se decompor é menor, (MOREIRA e SIQUEIRA, 2006).

Tabela 4 - Média anual com trabalhos realizados com efluxo de CO2.

Local Período Média

Efluxo CO2

(µmolm-2s-1)

Pinto Jr. et al.,

(2009)

Floresta de transição Amazônia

Cerrado

Mai/2005 a

Abr/2006

5,48

Carvalho,

(2013)

Reserva Particular do Patrimômio

Natural – RPPN SES – Pantanal,

município de Poconé – MT

Jan/2012 a

Dez/2012

3,40

Silva Jr et al.,

2013

Floresta Nacional de Caxiuanã (Pará) Jan/2005 a

Dez/2005

3,46

Em comparação com outros trabalhos (Tabela 4), a média no Fragmento do Cerrado

foi menor, sendo 2,12 µmolm-2s-1 efluxo de CO2. O que pode ser explicado pela física do solo,

pois no local de pesquisa o solo possui mais cascalho e dispersão do carbono é menor.

O resultado encontrado por Pinto Jr. et al., (2009), relacionado ao efluxo de CO2 do

solo, na Floresta de transição Amazônia Cerrado, sendo média dos meses no período de

maio/2005 e abril/2006, foi de 5,48 µmolm-2s-1.

Para comparação com os dados do trabalho de Carvalho (2013), foi utilizado o fator

de conversão para transformar os dados em µmolm-2s-1. A autora que realizou a pesquisa na

Reserva Particular do Patrimônio Natural – Pantanal, localizado à 130 km de Cuiabá, e os

resultados de sua coleta no período de janeiro/2012 a dezembro/2012 de efluxo de CO2 do

solo, teve um acumulado total de 3,40 µmolm-2s-1, e ainda encontrou correlação significativa

entre a temperatura do solo (5cm de profundidade) e emissão de CO2 (r = 0,67), registrando

menores taxas para efluxo de CO2 em temperaturas médias mensais mais baixas.

Nas pesquisas com efluxo de CO2 do solo, realizadas na Floresta de Transição

Amazônica Cerrado, Valentini (2004) e Pinto Jr, et al., (2009), relacionam o período chuvoso

e o aumento de efluxo de CO2. O que pode explicar a maior emissão de CO2 do solo nos

períodos chuvosos, é que com aumento da umidade, intensifica a atividade microbiana e

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38

decomposição da serapilheira e, portanto, há maior emissão de CO2 do solo, (PINTO JR, et al.

2009; VALENTINI, 2004).

Os resultados de Silva Jr et al., (2013), na Floresta Nacional de Caxiuanã (Pará),

utilizando o analisador de gás infravermelho portátil EGM-4 (PP, Hitchin, UK), durante os

meses de janeiro/2005 a dezembro/2005, as médias de efluxo de CO2 para o ambiente em

condições naturais foi de 3,46 µmolm-2s-1 e para o segundo ambiente (onde que excluiu 70%

da precipitação anual), foi de 3,21 µmolm-2s-1.

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39

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS

O fragmento de Cerrado, localizado em área urbana, apresentou padrões

comportamentais diferentes considerando a dinâmica temporal do CO2 no solo.

A sazonalidade da região constou em períodos seco e chuvoso, sendo maiores

temperaturas no período chuvoso.

A média mensal do efluxo de CO2 do solo em 2,12 µmolm-2s-1. Com relação à

respiração do solo, o efluxo de CO2 do solo teve correlação significativa com a umidade

relativa do ar e umidade do solo.

Tendo evidências que este fragmento de Cerrado, emite menor CO2 do solo, quando

comparado com outros trabalhos apresentados neste estudo.

.

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40

6. SUGESTÃO DE TRABALHO FUTUROS

Para um entendimento mais abrangente e por fazer parte de um ambiente urbano, esta

pesquisa poderá ser ampliada para verificação do efluxo no solo no período noturno e ainda

quantificação da captura de CO2 no ambiente pesquisado.

Outra abordagem, levando em consideração da importância de um fragmento de

Cerrado em área urbana e para ter uma análise mais precisa das variações microclimáticas, e a

instalação uma estação micrometeorológicas com armazenamento de dados e verificar se as

médias serão diferentes das estações meteorológicas convencionais da região, podendo este

fragmento ter seu próprio microclima durante o período estudado.

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