BOSQUE 16(1): 47-51, 1995

Contribución del agua de lluvia en la oferta de nutrientes minerales para Eucalyptus grandis Nutrient inputs through rainfall in Eucalyptus

grandis

stands

C.D.O.: 181.34 GUILHERME DE C. ANDRADE 1 , HELTON DAMIN DA SILVA 1 , CARLOS A. FERREIRA 1 , ANTONIO F.J. BELLOTE 1 , LUIZ MORO 2 1

EMBRAPA/CNP Florestas Caixa Postal, 319 Colombo/PR - CEP 83411-000, Brasil. 2

Chamflora

Agrícola Ltda., Mogi-Guançú, SP, Brasil. SUMMARY

Incident precipitation, throughfall and stemflow under a Eucalyptus grandis stand were collected and their chemical composition was analysed to quantify nutrient accretion to the soil by precipitation during a 12 month period from November 1992 through October 1993. The stand was stablished in the State of São Paulo, Brazil, in 1991 after applications of pulp residues and ash. Throughfall and stemflow were generally richer in K, Ca, Mg and SO 4 but very poor in P and N probably due to the direct absorption of the latter by the canopy. The same was observed with K but only in the plot that received no pulp residue or ash. This paper summarizes the results of the present nutrient input study, correlating it with the nutrient requirement of E. grandis.

RESUMEN Este trabajo evalúa la contribución de las lluvias en nutrientes minerales en el período de noviembre de 1992 hasta octubre de 1993, en plantaciones de Eucalyptus grandis abonadas con fertilizantes minerales y con residuos de celulosa y de ceniza de caldera en el Estado de São Paulo, Brasil. Para la captación del agua de precipitación, fueron instalados colectores en área abierta, sin Eucalyptus, y para la evaluación de la precipitación efectiva, debajo de las copas de los árboles. Se observó que después de la circulación por la copa y tronco de los árboles, el agua de lluvia presentó mayores cantidades de potasio, calcio, magnesio y sulfato. Por otra parte, nitrógeno y fósforo presentaron, por regla general, menores cantidades, indicando una posible absorción, principalmente del nitrógeno, directamente en el dosel arbóreo. Para el potasio hay una disminución en su cantidad en el agua de lluvia, después que ésta atraviesa la cubierta forestal, en el tratamiento que recibió menor cantidad de nutrientes en la fertilización.

INTRODUCCION A través del a g u a de lluvia, e l e m e n t o s minerales existentes en la atmósfera entran en ecosistemas terrestres en la forma de iones disueltos y núcleos de c o n d e n s a c i ó n en el agua de lluvia o por el arrastre, en la f o r m a elemental, de partículas suspendidas existentes en el aire. Estos ingresos varían en función de la localización geográfica, estación del a ñ o y de la cantidad de partículas existentes en el aire. U n a vez q u e el a g u a de lluvia atraviesa la cubierta forestal, su cantidad así c o m o su c o m p o s i ción q u í m i c a sufren alteraciones ( S m i t h , 1974;

W e s t m a n , 1978; L i m a , 1979; B r i n s o n et al., 1980; Pehl y Ray, 1984; Santa R e g i n a et al., 1989; Potter, Ragsdale y S w a n k , 1991). L a s alteraciones q u í m i cas se deben principalmente a dos factores: el prim e r o es el lavado de los e l e m e n t o s depositados en seco sobre el follaje y el s e g u n d o , a los c a m b i o s que se producen en el dosel arbóreo a través de la lixiviación de nutrientes desde el follaje y/o la absorción directa por la copa, de los iones presentes en el agua de lluvia (Potter, R a g s d a l e y S w a n k , 1991). La lixiviación c o m o un m e c a n i s m o de retorno de nutrientes al suelo forestal se efectúa exclusivamente en solución acuosa. Es un p r o c e s o importante, principalmente p a r a los e l e m e n t o s con 47

G. ANDRADE, H. DA SILVA, C. FERREIRA, A. BELLOTE, L. MORO

alta solubilidad, p u d i e n d o con el a u m e n t o del nivel de a c i d e z de las lluvias influenciar en una mayor lixiviación, principalmente de cationes ( M c C u n e y B o y c e , 1992). De este m o d o , el l a v a d o y la lixiviación de los nutrientes m i n e r a l e s d e s d e las copas pueden intensificar el ciclo b i o g e o q u í m i c o , en la m e d i d a que el a g u a de lluvia q u e llega al suelo bajo el dosel a r b ó r e o c o n t e n g a nutrientes en las formas prontam e n t e asimilables, siendo r á p i d a m e n t e absorbidos p o r las raíces. E n e s t e trabajo s e p r e s e n t a n los a p o r t e s d e nutrientes por el a g u a de lluvia y la cantidad de nutrientes q u e alcanzan el suelo, por pluviolavado y por e s c u r r i m i e n t o fustal, en parcelas de Eucalyptus grandis a b o n a d a s con fertilizantes m i n e r a l e s y con r e s i d u o s de celulosa y ceniza de caldera. La c o n t r i b u c i ó n anual de nutrientes al piso forestal p o r estos p r o c e s o s , es c o m p a r a d a con las necesid a d e s anuales de nutrientes p o r una plantación de l a m i s m a especie.

MATERIAL Y METODOS El e x p e r i m e n t o se realizó en parcelas de E. grandis de 2 a 3 años de edad, con espaciamiento entre plantas de 2.0 x 3.0 m, las cuales forman parte de un e n s a y o sobre aplicación de ceniza y r e s i d u o s de la industria de celulosa y papel instalada en el m u n i c i p i o de M o g i - G u a ç ú (SP) en enero de 1 9 9 1 . Se evaluaron cuatro tratamientos con tres repeticiones: 1. 2 5 0 k g / h a de N : P : K (10:20:10) al plantar y 150 k g / h a de N : P : K (10:20:10) a 1 año de edad. 2. 2 5 0 k g / h a de N : P : K (10:20:10) y 10 t/ha de c e n i z a y r e s i d u o al plantar. 3. 2 5 0 k g / h a de N : P : K (10:20:10) al plantar y 10 t/ha de c e n i z a y residuo a 1 año de edad. 4. 2 5 0 k g / h a de N : P : K (10:20:10) y 10 t/ha de cen i z a y r e s i d u o al plantar y a 1 y 2 años de edad. El a g u a q u e atraviesa las c o p a s de los árboles es d e n o m i n a d a pluviolavado. Por otra parte, el agua q u e fluye p o r las r a m a s y troncos del árbol es d e n o m i n a d a e s c u r r i m i e n t o fustal. De la s u m a de las d o s se o b t i e n e la precipitación efectiva y de la diferencia entre la precipitación incidente y esta última, se tiene la p é r d i d a p o r intercepción. P a r a r e c o g e r el agua de precipitación incidente (PI) se d i s p u s o de un p l u v i ó m e t r o instalado en un área abierta, al l a d o de las parcelas experimentales. En la e v a l u a c i ó n de la precipitación efectiva 48

(PE), en cada tratamiento, fueron instalados colectores debajo de las copas de los árboles, de 165 c m 2 de superficie, para la colecta del p l u v i o l a v a d o (P), y recipientes fijados alrededor del fuste de los árboles para la colecta del agua de escurrimiento fustal (E). L o s análisis de nutrientes en la precipitación incidente (PI), pluviolavado (P) y e s c u r r i m i e n t o fustal (E) fueron h e c h o s m e n s u a l m e n t e a través de muestras c o m p u e s t a s de la precipitación diaria, en el laboratorio del D e p a r t a m e n t o de Ciencias F o restales/ESALQ/USP, en Piracicaba-SP. Los elementos analizados fueron nitrógeno, fósforo, potasio, calcio, m a g n e s i o y azufre. Se e m p l e ó análisis de regresión lineal simple entre los valores diarios de precipitación incidente y de pluviolavado, para la obtención de m o d e l o s a d e c u a d o s para estimación del pluviolavado. La cuantificación en kilos por hectárea (kg/ha) de los nutrientes del agua de lluvia en el área abierta se obtuvo a través de las concentraciones m e n s u a les, en miligramos p o r litro (mg/l), para c a d a nutriente analizado, y de los valores totales m e n s u a les de precipitación en litros p o r hectárea (l/ha). Y para la cuantificación del a g u a de precipitación efectiva se utilizó un valor m e d i o de las c o n c e n traciones m e n s u a l e s de nutrientes para las tres repeticiones en E y P, por tratamiento, y valores iguales, para todos los tratamientos, de los volúm e n e s totales mensuales del agua de escurrimiento fustal y de pluviolavado (estimado), respectivamente.

RESULTADOS Y DISCUSION El análisis de regresión simple entre los datos diarios de precipitación i n c i d e n t e (PI) y pluviolavado (P) de n o v i e m b r e de 1992 hasta o c tubre de 1993, generó una ecuación p o r tratamiento que por no presentar diferencias significativas entre sí permitió el u s o de una ecuación general en el cálculo del pluviolavado. P = 0.820167PI-1.110

R 2 = 96.73

El ajuste de la ecuación general es bastante significativo, mostrando que la variable PI es responsable por alrededor del 9 7 % de la variación del pluviolavado. Otras investigaciones hidrológicas en eucalipto obtuvieron correlaciones altamente significativas entre estas variables (Smith, 1974; Lima, 1976).

CONTRIBUCION DEL AGUA LLUVIA EN LA OFERTA DE NUTRIENTES

En el c u a d r o 1 se e x p o n e n r e s u m i d o s los valores totales o b s e r v a d o s de precipitación incidente y e s c u r r i m i e n t o fustal, la estimación del pluviolav a d o , así c o m o los valores calculados de la precipitación efectiva y de la p é r d i d a por intercepción, d u r a n t e los d o c e m e s e s del estudio. El v a l o r total de la p r e c i p i t a c i ó n anual fue a p r o x i m a d a m e n t e 140 m m m á s q u e l a m e d i a d e 1.163 m m / a ñ o , citada p o r Bellote (1990) p a r a esta región. CUADRO 1 Precipitación incidente (PI), pluviolavado (P), precipitación efectiva (PE), escurrimiento fustal (E) y pérdida por intercepción (I) en el área experimental (Nov./92 hasta Oct./93). Percentages of interception water (I), throughfall (P), stemflow (E), and throughfall + stemflow (PE) in E. grandis stands in relation to bulk precipitation (PI) from November 1992 through October 1993. PI

P

E

PE

I

1305.5

1021.0

105.5

1126.5

179.0

100.0

78.2

8.1

86.3

13.7

Unidad mm %

En relación a los porcentajes de precipitación efectiva ( 8 6 . 3 % ) e intercepción ( 1 3 . 7 % ) con resp e c t o a la precipitación incidente, entre los 2 a 3 años d e s p u é s de la plantación, éstos están de acuerd o con los r e s u l t a d o s o b t e n i d o s por L i m a (1976), en un e s t u d i o con E. saligna de 6 años de edad (PE = 8 7 . 8 % e I = 12.2%).

Las concentraciones de nutrientes en el a g u a de lluvia colectada bajo un b o s q u e a c o s t u m b r a n ser n o r m a l m e n t e m á s altas que las concentraciones del agua de lluvia en área abierta (Schlesinger, 1978). Esto sugiere que ocurre un lavado de los elementos depositados a seco y/o una lixiviación de los nutrientes de la copa, resultando u n a transferencia para el suelo. En el cuadro 2 se puede observar la cantidad anual de nutrientes que llega al suelo en las parcelas de eucalipto, una vez que el agua de precipitación atraviesa las copas de los árboles, en comparación con el aporte de nutrientes de la precipitación incidente en área sin vegetación, adyacente al experimento. Con relación a los aportes de nutrientes, vía precipitación incidente (PI) o b s e r v a d o s en este trabajo, se verificó que éstos difieren de los valores obtenidos para N, P, K, Ca y Mg por D e n n i n g t o n y C h a d w i c k (1978), W e s t m a n (1978) y O k e k e y O m a l i k o (1991); p a r a P, K y Mg p o r Carlisle, B r o w n y W h i t e (1966); para P y K p o r M c C l u r k i n et al. (1985); y para Mg p o r L i m a (1979). Estas variaciones encontradas se deben p r i n c i p a l m e n t e a las diferencias de localización geográfica (corrientes aéreas e influencia marina, volcánica y de concentraciones urbanas e industriales) discutidas anteriormente. C o m p a r a n d o los aportes de nutrientes a través de la precipitación efectiva con los de precipitación incidente (cuadro 2), se observan dos c a s o s . En el primero, en que los nutrientes N, P (tratam i e n t o s 1, 3 y 4) y K (tratamiento 1) presentan valores m e n o r e s en la precipitación efectiva. En el

CUADRO 2 Cantidades de nutrientes que llegaron al suelo por el proceso de intercepción del agua de lluvia en E. grandis, desde noviembre de 1992 hasta octubre de 1993, expresadas en kg/ha-año. Annual nutrient inputs (kg/ha) from bulk precipitation (PI) and throughfall + stemflow (PE) in E. grandis (November 1992 to October 1993). Proceso

N

P

K

Ca

Mg

01

PE

1.33

0.73

11.20

9.06

3.50

46.55

02

PE

1.19 1.83

1.86

16.69

9.27

3.68

49.92

1.00

15.72

9.57

3.36

48.50

1.49

1.11

19.88

9.67

3.25

39.52

13.30

5.09

1.74

38.33

Tratamiento

03 04

PE PE PI

5.32

1.20

SO4

PE = Pluviolavado + escurrimiento fustal. PI = Precipitación en área abierta adyacente al ensayo.

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G. ANDRADE, H. DA SILVA, C. FERREIRA, A. BELLOTE, L. MORO

s e g u n d o , P (tratamiento 2), K (tratamientos 2, 3 y 4), Ca y Mg p r e s e n t a n valores superiores en la precipitación efectiva. E s t o d e m u e s t r a que conforme al e l e m e n t o q u í m i c o y el t r a t a m i e n t o , los nutrientes p u e d e n q u e d a r retenidos en la copa o p u e d e n ser acarreados al suelo. D i v e r s o s autores han sugerido que una parte del n i t r ó g e n o presente en el agua de precipitación es a b s o r b i d a p o r las partes aéreas de los árboles. Carlisle, Brown y White (1966), Schlesinger (1978), B r i n s o n et al. (1980), Potter, Ragsdale y S w a n k ( 1 9 9 1 ) , Eilers, B r u m m e y M a t z n e r (1992) confirmaron esta absorción en árboles de Picea abies, bajo c o n d i c i o n e s controladas. L o s autores verificaron q u e la absorción de nitrógeno ocurrió tanto en la forma de nitrato c o m o de a m o n i o , por las partes aéreas de los árboles, a través de lluvias s i m u l a d a s con el uso de 15N . P a r a las condiciones del c a m p o , ellos sugirieron q u e Picea abies absorbe a n u a l m e n t e cerca de 9.0 kg de N por hectárea. L o s otros nutrientes (P, K, Ca y M g ) generalm e n t e sufren lixiviación y/o lavado hacia el suelo, Carlisle, Brown y White (1966), Schlesinger ( 1 9 7 8 ) , W e s t m a n (1978), Brinson et al. (1980) y Veneklaas (1990). E n t r e estos autores, sólo W e s t m a n (1978), que trabajó con Eucalyptus, y V e n e k l a a s (1990) no o b s e r v a r o n un a u m e n t o en el c o n t e n i d o de fósforo p o r el p a s o del a g u a de lluvia por la copa. L o s resultados p r e s e n t a d o s en el c u a d r o 2 sugieren q u e en algunas parcelas de E. grandis (trat a m i e n t o s ) hay u n a retención de nitrógeno, fósforo y de potasio, d i r e c t a m e n t e p o r la copa. La retención de P y K en la c o p a de los árboles, verificada p r i n c i p a l m e n t e en el tratamiento 1, indica u n a probable absorción de este e l e m e n t o relacionada a u n a m a y o r d e m a n d a , ya que este tratamiento testigo recibió sólo a b o n o s q u í m i c o s en el m o m e n t o de la plantación. S e g ú n L i m a (1993), las tasas anuales de r e m o ción de nutrientes del suelo, en plantíos de E. grandis de 2.5 años de edad es de: 110.0, 11.2, 9 4 . 5 , 5 0 . 0 y 13.1 k g / h a / a ñ o , r e s p e c t i v a m e n t e para N, P, K, Ca y M g . A s í , c o n s i d e r a n d o estas tasas de rem o c i ó n y los resultados del presente estudio, las c o n t r i b u c i o n e s m e d i a s para los tratamientos en la oferta de nutrientes a través del a g u a de precipitación efectiva son de 1.3% para el nitrógeno, 1 0 . 5 % para el fósforo, 1 6 . 8 % p a r a el potasio, 1 8 . 8 % para el calcio y 2 6 . 3 % para el m a g n e s i o . Se destaca t o d a v í a q u e p a r a N hay u n a p o s i b l e absorción m e d i a de 3 . 5 % , con relación al total de remoción 50

citado anteriormente, d i r e c t a m e n t e por el dosel arbóreo desde el agua de precipitación incidente. W e s t m a n (1978) también constató que las lluvias y los aerosoles del aire, a pesar de haber contribuido con aportes significativos de nutrientes para el ecosistema forestal, no fueron suficientes para atender las necesidades nutricionales de la vegetación. En cuanto al azufre, se observó que el aporte de sulfato por la lluvia incidente (38 kg/ha/año) fue a p r o x i m a d a m e n t e de 5 hasta 7 veces m a y o r que la observación de A n d r a d e (no publicado), en Cruzeta (RN)-Brasil. Veneklaas (1990) correlacionó los valores altos encontrados de aportes anuales de sulfato en el agua de lluvia (26.2 y 16.8 kg/ha) con la acidez de las lluvias, atribuyendo esto a la actividad volcánica en la región. En la zona de estudio del presente ensayo, estos niveles altos de sulfato podrían ser debido a la p r o x i m i d a d de instalaciones industriales.

CONCLUSIONES •

La precipitación total que incide sobre la plantación de E. grandis, de 2 a 3 años de edad, se distribuye en un 7 8 . 2 % c o m o a g u a de pluviolavado, un 8 . 1 % c o m o escurrimiento fustal y un 1 3 . 7 % c o m o pérdida por intercepción. • Los nutrientes potasio, calcio, magnesio y sulfato, por regla general, son e n r i q u e c i d o s durante el paso del agua de lluvia p o r la c o p a y tronco de los árboles. • L o s elementos nitrógeno, fósforo (TI, T3 y T 4 ) y potasio ( T I ) e x p e r i m e n t a n una disminución en su concentración, u n a vez que el a g u a de lluvia atraviesa la cubierta forestal, i n d i c a n d o una posible absorción de estos nutrientes directamente en el dosel arbóreo. • La m e n o r cantidad de potasio en el agua de precipitación efectiva del tratamiento 1, en c o m paración con los otros tratamientos y con el agua de precipitación incidente, indica u n a probable absorción de este nutriente relacionada a u n a m a y o r d e m a n d a , c o n s i d e r a n d o q u e este tratamiento fue sólo a b o n a d o q u í m i c a m e n t e en el m o m e n t o de la plantación. • El agua de precipitación efectiva ( p l u v i o l a v a d o y escurrimiento fustal) contribuye con 1.3%, 10.5%, 1 6 . 8 % , 1 8 . 8 % y 2 6 . 3 % de las necesidades anuales de E. grandis, para N, P, K, Ca y M g , respectivamente.

CONTRIBUCION DEL AGUA LLUVIA EN LA OFERTA DE NUTRIENTES

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Recibido: 31.7.95

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