Quantificação e modelagem do conteúdo de nutrientes na biomassa aérea de bracatinga (Mimosa scabrella Bentham)

Abstract

Resumo: Esta dissertação teve como objetivo quantificar e modelar os nutrientes da biomassa aérea de bracatinga (Mimosa scabrella Bentham) sob diferentes classes de sítio, de idade e de diâmetro. Os dados para realização deste estudo provieram de 25 árvores amostradas em bracatingais nativos da porção norte da região metropolitana de Curitiba, no estado do Paraná. As árvores foram derrubadas e seccionadas nos compartimentos: folhas, galhos < 4 cm, galhos = 4 cm, madeira e casca. Em seguida, foi tomada uma amostra de cada compartimento da biomassa para determinação do peso seco em laboratório. Posteriormente, foi realizada análise química para determinação das concentrações dos nutrientes N, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu e Zn em cada compartimento da biomassa aérea. Para avaliar os efeitos dos diferentes compartimentos da biomassa, classes de sítio, idade e diâmetro sobre as concentrações e conteúdos de nutrientes, foram utilizados delineamentos estatísticos inteiramente casualizados, sendo que a análise estatística constituiu-se do teste de Bartlett, análise de variância e teste de Tukey. Visando a obtenção de estimativas do conteúdo de nutrientes nos diferentes compartimentos da biomassa da árvore por meio de variáveis dendrométricas, foram ajustados vários modelos matemáticos, dentre eles, modelos tradicionalmente encontrados na literatura florestal, modelos formulados especificamente para este estudo e resultantes do procedimento estatístico stepwise. Os resultados encontrados neste estudo indicaram que a maioria dos nutrientes apresentou a seguinte ordem decrescente de concentração relativa aos diferentes compartimentos da biomassa: folhas > casca > galhos > madeira. De maneira geral, a ordem das concentrações dos nutrientes analisados para a maioria dos compartimentos da biomassa foi: N > Ca > K > Mg > P > Mn > Fe > Cu > Zn. Dentre os fatores sítio, idade e diâmetro, o único que apresentou efeitos com significância e consistência sobre as concentrações de alguns nutrientes foi o sítio. Foi constatado que as concentrações de fósforo e potássio foliares foram diretamente proporcionais aos níveis de produtividade dos bracatingais (classes de sítio). Quanto aos conteúdos de nutrientes, a madeira foi o compartimento da biomassa aérea de bracatinga que acumulou a maior quantidade de nutrientes, se a lenha de bracatinga for considerada, há um acúmulo de 70% do conteúdo de nutrientes da biomassa aérea, evidenciando o grande potencial de exportação de nutrientes dos bracatingais. Dentre os fatores analisados, o diâmetro foi o único que apresentou influência significativa e clara sobre os diferentes conteúdos de nutrientes nos compartimentos da biomassa da árvore, que foram diretamente proporcionais ao aumento dos diâmetros. Resultados mais consistentes dos efeitos do sítio, idade e diâmetro sobre as concentrações e conteúdos de nutrientes poderiam ter sido alcançados com a ampliação da amostragem ou com maior rigor no controle das interações entre esses três fatores. De maneira geral, os macronutrientes apresentaram boas relações com as variáveis dendrométricas, resultando em equações satisfatórias. Entretanto, o mesmo não ocorreu para os micronutrientes, exceto para cobre e ferro em alguns compartimentos da biomassa. Geralmente, as equações desenvolvidas apresentaram melhores ajustes para os compartimentos da biomassa do fuste e quando o conteúdo de nutrientes foi considerado somando-se os compartimentos da biomassa (folhas + galhos < 4 cm, lenha e toda a biomassa aérea). Em alguns casos, a inserção de dimensões da copa e do fuste, idade (I) e altura dominante (hdom) como variáveis independentes, melhoraram a qualidade dos ajustes das equações para a estimativa do conteúdo de nutrientes.

Abstract: The aims of this dissertation were to quantify and to modelling the nutrients in aboveground biomass for Mimosa scabrella Bentham under different site, age and diameter classes. The data for this research came from 25 trees sampled into native Mimosa scabrella stands of the northern Curitiba metropolitan region, Paraná State, Brazil. The trees were cut down and their components were separated in: leaves, twigs, branches, stem wood and bark. Then, a sample of each component was taken to obtain dry matter. Later on, chemical analysis was proceeded to determine N, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn concentrations for each tree component. To evaluate tree component, site, age and diameter effects over nutrient concentrations and nutrient contents, a completely random experimental design was used, where the statistical analysis was constituted by Bartlett’s test, analysis of variance and Tukey’s test. Several mathematical models were fitted intending to obtain nutrient content estimates for different tree components using tree dimensions, being them: traditional volume models found in the literature, mathematical models specifically built for this work and built by stepwise procedure. The results found in this research indicated that the major of nutrient concentrations presented a decreasing order relative to different tree component as follow: leaves > stem bark > twigs > branches > stem wood. In a general way, the decreasing order of nutrient concentration for the major of tree components was: N > Ca > K > Mg > P > Mn > Fe > Cu > Zn. Considering stie, age and diameter effects over nutrient concentrations, only the site classes showed a significant and coherent influence over some nutrient concentrations. It was verified that P and K leaf concentrations increased with site quality. The nutrient content of the stem wood presented the largest quantity of nutrients, but if firewood of Mimosa scabrella was considered, it owns 70% of total above-ground biomass nutrient content. It turns clear the great Mimosa scabrella stands potential of nutrient losses at crop (harvest). For the nutrient content in the tree components, only the diameter classes presented a significant and coherent influence. The nutrient content increases with the diameter classes. Perhaps, better results of the the site, age and diameter effects over nutrient concentration and content could be found if more trees and stands had been sampled, or with a severe control of the site, age and diameter interrelationships. In a general way, the macronutrient contents were well correlated with tree dimensions, and acceptable equations were derived. However, the same did not occur to the micronutrients, except for Cu and Fe for some tree components. Generally, nutrient content equations presented better performances to the bole components and to the added tree components (leaves + twigs, firewood and total above-ground biomass). In some cases, the insert of bole and crown dimensions, age and dominant height as independent variables improve the nutrient content equations.