Monodominância de aroeira: fitossociologia, relações pedológicas e distribuição espacial em Tumiritinga-MG

Abstract

O quadro de avançada degradação ambiental na região do médio rio Doce mineiro é atribuído por diversos autores à prática da pecuária extensiva somada às interações edáficas, climáticas, geomorfológicas e antrópicas. Como agravante da degradação na região, alguns pesquisadores começar a chamam a atenção para a expansão de fragmentos monodominados pela espécie florestal aroeira (Myracrodruon urundeuva Fr. All.). Paralelo ao quadro de expansão de áreas monodominadas pela aroeira no médio Rio Doce, a espécie aparece na lista oficial de espécies da flora brasileira ameaçada de extinção na categoria vulnerável desde 1992 até o presente. Em contrapartida a Portaria Normativa n° 83 de 26 de setembro de 1991 do IBAMA, permite a exploração da espécie em florestas secundárias, mediante plano de manejo florestal. Percebe-se que a falta de conhecimento sobre os fragmentos monodominados por aroeira acarreta na insegurança dos operadores do direito no que tange a autorização de intervenção nestes ambientes, seja esta visando a recuperação de áreas degradadas ou o manejo sustentável destes fragmentos. Na busca de elucidar algumas questões sobre as áreas sob monodominância de aroeira, este trabalho teve por objetivos principais caracterizar a composição florística, a estrutura horizontal e a estrutura paramétrica de povoamentos florestais sob monodominância de Myracrodruon urundeuva em Tumiritinga-MG; avaliar a existência de correlação entre atributos químicos e físicos do solo e a expansão de povoamentos monodominados pela aroeira; avaliar o desempenho do classificador da maximaverossimilhança e do classificador de redes neurais artificiais para mapear áreas ocupadas por fragmentos de aroeira em monodominância no município de Tumiritinga-MG; e avaliar o potencial de uso de dados de sensores remotos a bordo dos satélites Landsat TM-5 e Rapideye para o mapeamento de áreas monodominadas por aroeira. Para tanto o município de Tumiritinga foi amplamente percorrido, registrando com aparelho GPS de navegação e fotografias as formas de uso do solo predominantes no município, em especial os aroeirais . Dezesseis parcelas de inventário florestal foram distribuídas ao longo do município representando a diversidade de ambientes onde os aroeirais se manifestam. Nas parcelas de inventário foram registradas as circunferências, a altura total e a identificação botânica de todos os indivíduos com CAP > 15,7 cm. A partir dos dados foram feitas as análises de estrutura horizontal, estrutura paramétrica e florística dos fragmentos monodominados por aroeira no município de Tumiritinga utilizando o software Mata Nativa 2.0. Em onze das dezesseis parcelas de inventário, três amostras indeformadas compostas de solo foram coletadas e três amostras deformadas simples de solo foram coletadas de forma aleatória dentro das parcelas. Para cada fragmento foi selecionado uma pastagem adjacente de onde foram coletadas três amostras indeformadas simples de solo e três amostras deformadas compostas de solo, totalizando 33 amostras de solo sob aroeirais e 33 amostras de solo sob pastagens. A partir das amostras de solos foram realizadas as seguintes análises químicas: pH em H2O; teores de Ca2+, Mg2+, K+, Al3+, Na+ trocáveis; P disponível; H + Al; SB; t; T; V; m; MOS e ISNa; e as seguintes análises físicas: textura, Dp, Ds, Pt, Pmic, Pmac, Ko e retenção de água na capacidade de campo (-10 kPa) no ponto de murcha permanente (-1.500 kPa) e nas tensões equivalentes de -300 kPa e -500 kPa. Para avaliar a hipótese de igualdade entre as médias dos parâmetros químicos e físicos obtidos nos sistemas de monodominância de aroeira e de pastagem, foi aplicado o teste t para amostras independentes, a 5% de significância. Para a classificação da imagem Rapideye foram avaliados dois métodos de classificação supervisionada, a classificação pelo algoritmo da maximaverossimilhança e a classificação por Redes Neurais Artificiais. Foram testadas 19 combinações envolvendo bandas, componentes principais e o índice de vegetação da diferença normalizada (NDVI). O treinamento da rede foi realizado por tentativa e erro. Para a classificação da imagem Landsat foi utilizado o algoritmo da máximaverossimilhança e foram testadas 10 combinações envolvendo bandas, componentes principais e o NDVI. A avaliação dos mapas temáticos produzidos foi realizada através dos coeficientes Kappa e Kappa condicional para a classe de uso do solo aroeira . A estrutura horizontal e a análise florística de fragmentos florestais inventariados no município de Tumiritinga MG comprovam a ocorrência monodominante da espécie florestal aroeira (Myracrodruon urundeuva Fr. All) na região de estudo. A monodominância de aroeira é caracterizada por baixa diversidade de espécies e dominância refletida em 96% dos indivíduos amostrados, 96% da área basal medida e 96% do volume total de madeira estocado. Os parâmetros químicos K+, Ca2+, Mg2+, SB, T e t diferiram significativamente entre os sistemas pastagem e monodominância de aroeira, sendo os valores de todos os parâmetros superiores no sistema monodominância de aroeira. Os parâmetros físicos Dp, Pmic, Pt e teor de silte diferiram significativamente entre os sistemas pastagem e monodominância de aroeira, sendo os valores de Dp, Pmic e Ptot maiores em solos sob monodominância de aroeira e o teor de silte superior nas pastagens. O melhor resultado encontrado para a classificação da imagem Rapideye foi obtido pelo algoritmo da maximaverossimilhança que apresentou coeficiente Kappa igual a 80 e Kappa condicional 90. Para a imagem Landsat os coeficientes Kappa e Kappa condicional para a classe Aroeira foram respectivamente 80 e 76. Através dos mapas temáticos produzidos observou-se que 22% do município de Tumiritinga, 10.6758 ha, se encontra sob ocupação da aroeira em monodominância. Dado a dimensão que os povoamentos monodominados por aroeira ocupam na paisagem, as implicações que a monodominância da aroeira impõe sobre a biodiversidade, sob a conservação dos solos, e sob a sustentabilidade dos agroecossistemas locais, fazem-se necessários estudos complementares que busquem esclarecer os mecanismos edáficos e ecológicos envolvidos na manutenção e expansão das áreas monodominadas por aroeira. O conhecimento dos processos condicionantes deste sistema poderá subsidiar a elaboração de planos de manejo florestal sustentável que, conciliando a produção madeireira e não madeireira sejam capazes de aumentar a produtividade e a renda do produtor rural.

The framework of advanced environmental degradation in the central region of the Rio Doce in the state of Minas Gerais by is attributed several authors to the practice of extensive cattle raising added to interactions with the soil, climate, geomorphology and also anthropic interactions. As an aggravating factor of the degradation in the region, some researchers begin to draw attention to the expansion of mono-dominated fragments by the aroeira forest species (Myracrodruon urundeuva Fr. All.). Parallel to this scenario, M. urundeuva appears in the official list of species of flora threatened with extinction in the category "Vulnerable" from 1992 until the present day. On the other hand the Regulatory Ordinance number 85 of September 26, 1991 of IBAMA allows the exploitation of the species in secondary forests through a forest management plan. It is felt that the lack of knowledge about the mono-dominated fragments by aroeira entails the insecurity of the law operators regarding the authorization for intervention in these environments; this is aimed at the recovery of degraded areas and the sustainable management of these fragments. In the search to clarify questions about the areas under mono-dominance of aroeira, this work aimed to characterize the major floristic composition, the horizontal structure and the parametric structure of forest stands under the mono-dominance of Myracrodruon urundeuva in Tumiritinga-MG; evaluate the existence of correlation between chemical and physical attributes of the soil and the expansion of settlements mono-dominated by the aroeira; evaluate the performance of the maximum likelihood classifier and the classifier of artificial neural networks to map the areas occupied by fragments of aroeira in mono-dominance in the city of Tumiritinga-MG; and evaluate the potential use of remote sensing data on board the Landsat TM-5 and RapidEye satellites for the mapping of the areas mono-dominated by aroeira. For this the city of Tumiritinga was widely covered by registering with a GPS navigation device and photo the forms of land use prevalent throughout the studied region. Sixteen inventory plots of forest were distributed throughout the city representing the diversity of environments where the Aroeirais manifest. In the plots inventory xi circles, the total height and botanical identification of all individuals with CAP> 15.7 cm were recorded. From the collected data it was made an analysis of horizontal structure, parametric structure and floristic of the fragments mono-dominated by aroeira in the city of Tumiritinga using the Mata Nativa 2.0 software. In eleven of the sixteen parts of inventory, three undisturbed samples composed of soil were collected and three simple disturbed samples of soil were collected randomly. For each plot it was selected an adjacent pasture from where three simple undisturbed soil samples were collected and three deformed soil samples composed of soil, totaling 33 samples of soil under "Aroeirais" and 33 samples of soil under pasture. The soil samples were submitted to the following chemical analysis: pH in H2O; levels of Ca2+, Mg2+, K+, Al3+, exchangeable Na+, available P, H + Al, SB, t, T, V, m; MOS and ISNa, and the following physical tests: texture, Dp, Ds, Pt, Pmic, Pmac, Ko and water retention at field capacity (-10 kPa) at the permanent wilting point (- 1500 kPa) and in tensions equivalent to -300 kPa and -500 kPa. In order to evaluate the hypothesis of equality between the averages of chemical and physical parameters obtained in mono-dominance of aroeira and grazing systems, it was applied the t test for independent samples, at 5% of significance. For classification of the RapidEye image two methods of supervised classification were evaluated: the classification by the maximum likelihood algorithm and the classification by Artificial Neural Networks. We tested 19 combinations involving bands, principal components and the normalized difference of vegetation index (NDVI). The network training was carried out by trial and error. For the classification of the Landsat image, the maximum likelihood algorithm was used and tests were made with 10 combinations involving bands, principal components and NDVI. The assessment of the thematic maps that were produced was performed using the Kappa and conditional Kappa coefficients for the class of aroeira soil use. The horizontal structure and the floristic analysis of forest fragments inventoried in the city of Tumiritinga-MG prove the monodominant occurrence of M. urundeuva in the study region. The monodominance of aroeira is characterized by low diversity of species and dominance reflected in 96% of individuals that were sampled, 96% of the baseline measure and 96% of the total amount of stored wood. The chemical parameters K+, Ca2+, Mg2+, SB, T and t differed significantly between the grazing systems and aroeira monodominance, the values of all parameters in the aroeira monodominance system were superior. The physical parameters Dp, Pmic, Pt and silt content differed significantly between the grazing systems and aroeira monodominance; the values of Dp, Pmic and Ptot higher in soils under aroeira monodominance and silt content were superior in the upper pasture. The best results were found for the classification of the RapidEye image was obtained by the maximum likelihood algorithm that showed a kappa coefficient equal to 80 and 90 for conditional Kappa. For the Landsat image the Kappa and conditional Kappa coefficients for the aroeira class were respectively 80 and 76. Through the thematic maps produced it was observed that 22% of the city of Tumiritinga, 10,758 ha, is under the occupation of the aroeira in monodominance. Given the size that the settlements monodominated by aroeira occupy in the landscape, the implications of the aroeira monodominance imposes on the biodiversity in soil conservation, and in the sustainability in the local agroecosystem, it is necessary to pursue further studies in order to clarify the edaphic and ecological mechanisms involved in the maintenance and expansion of areas monodominated by aroeira. The knowledge of the conditioning processes of this system may help the development of plans for sustainable forest management; in which the combination the timber and not timber production will be able to increase the productivity and the income of farmers.