Impactos das atividades agrícolas, florestais e pecuárias...

Impactos das atividades agrícolas, florestais e pecuárias

nos recursos naturaisProf. Dr. Mercedes Bustamante

Departamento de Ecologia – Universidade de Brasília

Painel 5: Impactos dos sistemas de produção e estratégias de mitigação

Brasília, 14 de outubro de 2008.

Estrutura da apresentação

• Mudanças de uso da terra no Cerrados• Impactos sobre os ciclos do Carbono e

Nitrogênio• Impactos sobre os recursos hídricos• Impactos sobre a Biodiversidade• Medidas mitigadoras• Considerações finais

South American andthe two largest

Brazilian biomes

Amazônia

Cerrado

Cerrado:Segundo Maior BiomaAmérica do Sul

Caatinga

Mata Atlantica

Pampas

Pantanal

O Cerrado• Savana sazonal úmida

•24 % da área do Brasil

•Presente em 11 estados brasileiros

• 2a. Formação vegetal em extensão na América do Sul

• Distribição central = transições com os principais biomas brasileiros

• Berço de grandes bacias hidrográficas: Araguaia- Tocantins, São Francisco, Paraná

(LAPIG, UFG)

Cerrado - HOJE• 35 % de toda a produção de grãos no

Brasil - 58 % da produção brasileira de soja

• mais de 70% da produção de carne bovina do País (Pecuária de corte no Brasil Central, Corrêa 1989)

• Produção de energia:• P/ cada tonelada de ferro-gusa 0,7

tonelada de carvão vegetal.• 15% carvão MG vêm de GO

70% carvão BA clandestina e vai MinasGerais.

• Expansão da área cana-de-açúcar - metade adição de 5% de etanol nos veículos. UNICAMP (2007)

South American andthe two largest

Brazilian biomes

Amazônia

Cerrado

Cerrado:Segundo Maior BiomaAmérica do Sul

Caatinga

Mata Atlantica

Pampas

Pantanal

Landsat 2002

PROBIO / 2007

LAPIG, UFG

DIMENSÃO HUMANA

IDH 2000IDH 2000•2.4 milhões de pessoas (9,4% do

total) vivem com < 1 US$ /dia

•10% da população > 7 anos em

áreas urbanas e 18% em áreas

rurais são analfabetas

•Correlação entre áreas prioritárias

para conservação e baixo IDH.

Earth InteractionsNovaes, P.C. et al. 2006 (submetido)

CONSERVAÇÃO E USO• Demanda por agroenergia e alimento expansão e

transformação do agronegócio• Para a atividade agrícola, o meio ambiente é o fator

mais importante de produção

• Manutenção da biodiversidade e sistemas naturais éuma CONDIÇÃO e não uma OPÇÃO!

Coordenação de políticas agrícolas e ambientaisDemanda de conhecimento e tecnologias


Mudanças de uso da terra no Cerrados• Impactos sobre os ciclos do Carbono e

Nitrogênio• Impactos sobre os recursos hídricos• Impactos sobre a Biodiversidade• Medidas mitigadoras• Considerações finais

Diferentes formações vegetais e fitosionomias no bioma Cerrado. Reproduzido de Ribeiro & Walter (2001).

1. Campo limpo = 3,78 a 16,57 Mg.ha- 1

2. Campo sujo = 6,68 a 15,77 Mg.ha- 1

3. Cerrado ralo = 12,55 e 39,05 Mg.ha- 1

4. Cerrado sentido restrito = 20,9 a 58,01 Mg.ha- 1

5. Cerrado denso = 29,90 a 71,89 Mg.ha- 1

5 4 3 2 1

Fisionomias de Cerrado e estoques de Biomassa

Estoque de C ~ 40 a 45% da biomassa

(Ottmar et al. 2001)

Papel do desmatamento no Cerrado

• Estimativas recentes 40% and 55% de área convertida para uso agropecuário (Klink & Machado, 2005)

• Assumindo:

1. ~ 40 anos de conversão de usoe

2. Estoque médio de C na biomassa aérea = 29 Mg C ha-1

Perda média de cerca 0.1 Pg C por ano em função do

desmatamento do Cerrado

Desmatamento da Amazônia = 0.2 Pg C por ano

Cerrado típico

Floresta

pluvial

Papel do desmatamento no Cerrado

• Mudanças na vegetação podem não se converter diretamente em troca de CO2 com a atmosfera.

• Enquanto,– crescimento da vegetação representa um dreno imediato de

CO2 atmosférico,– mortalidade da vegetação, a menos que resultem de

combustão completa

entrada retardada de CO2 na atmosfera (“emissões comprometidas”)

dependente da taxa de decomposição

Incluindo a biomassa radicular...

• Fitofisionomias de Cerrado: maior estoque de biomassa subterrânea

• Biomassa subterrânea / biomassa aérea = entre 2,6 e 7,7.

• Assumindo, razão biomassasubterrânea / áerea = 1, 0

Aumento de 67% nas estimativas do fluxo de C (0.13 to 0.35 Pg C y-1)nos trópicos secos (p.ex. Savanas) por desmatamento.

Áreas nativas: fontes ou drenos de C?

• Cerrado típico: balanços anuais indicam um dreno que pode variar de:

0,1 a 0,3 Mg C.ha-1.ano-1 (Rochaet al. 2002)

a

2,5 Mg C ha-1.ano-1 (Miranda et al.1996)

Fluxos sazonais de CO2 entrevegetação e atmosfera:

1. dreno de C durante toda estação chuvosa

2. breve período como fonte de C ao final da estação seca

Cerrado – dreno ou fonte de C para a atmosfera? Impactos da conversão...

Substituição de sistemas nativos com dossel heterogêneo e com raízes profundas por:

1. Armazenamento de carbono no solo

2. Troca de calor e energia com atmosfera

3 Conservação de recursos hídricos

Impactossobre:

Gramíneas ou culturas anuais com dossel homogêneo e raízes superficiais

Emissões pela queima de biomassaCerrado

Fisionomia Área

queimada

(kha)

Fração da

Biomassa

Queimada

Biomassa

Queimada

(Gg)

Campo limpo 1640 0.95 11218

Cerrado

típico

16045 0.89 134235

Cerradão 2075 0.80 12615

Contribuição da combustão da vegetação:

CO = 3448,82 Gg CCH4= 229,92 Gg C

NOx= 41,73 Gg NN2O = 2,41 Gg N

(Krug et al.,2002)

E após o fogo? Fluxos de CO2 do ecossistema para

atmosfera• Imediatamente após o fogo �

cerrado tornou-se uma forte fonte de CO2 para a atmosfera

• Início da estação chuvosa �situação é revertida = área torna-se um forte dreno de CO2

• Efeitos negativos são balanceados em 12 meses Santos et al. 2005

E a freqüência de queimadas? • Queimadas freqüentes reduzem a densidade de

espécies lenhosas

• Favorecem formações mais abertas• Mais combustível (gramíneas) = queimadas mais

intensas• Redução dos estoques de biomassa do sistema

Balanço dos efeitos negativos do fogo depende do intervalo entre queimadas!


• Estoque total de C em um cerrado típico:

Mg C ha- 1

Vegetação + solo

(até 1 m profundidade) = 265.0

1. Biomassa arbórea = 28.5

2. Biomassa herbácea = 4.0

3. Serapilheira = 5.0

4. Raízes e detritos = 42.5

5. Matéria orgânica do solo = 185.0


• A quantificação completa dos impactos de mudanças no uso da terra do Cerrado deve incluir mudanças nos estoques de C no solo.

• Conversão de áreas nativas para uso agropecuário pode resultar tanto em ganhos como em perdas de C do solo dependendo do manejo.

Vegetação nativa x pastagensEstoques de C no solo

• Estoques de C org. sob vegetação nativa = após 23 anos sob cultivo de Brachiaria

• Depois de 23 anos de pastagem:

• 50% do C total na matéria orgânica do solo ainda era do cerrado

Roscoe et al. (2001)

Vegetação nativa x pastagensEstoques de C no solo

• Pastagens tropicais bem-manejadas conservamcarbono

Mas...• Pastagens no Cerrado

degradação significativa

• Pastagens Degradadas = ecossistema emergente mais importante na região

(cerca de 50% da área de pastagens plantadas)

E as emissões pelo gado?1 molécula CH4 = 25x potencial de efeito estufa de 1 molécula de CO2

• Estimativas preliminares de emissão de metano pela fermentação entérica do gado (leiteiro e corte) no Brasil = 9.4 Tg de CH4/ano (Lima etal., 2001)

• Corresponde à emissãoanual de CO2 de 36 milhões de veículos de passeio

• Região Centro-oeste – 30%do total (3.09 Tg CH4 / ano )

• Alternativas para mitigação devem envolver o manejo de todo o sistema de produção

Culturas anuais no Cerrado

• Práticas agrícolas convencionais = impactos do manejo inadequado do solo

• Início 1980s � Introduçãode sistemas de plantio direto

• Hoje � prevalência de plantio direto nas zonas agrícolas mais desenvolvidas

Culturas anuais no CerradoEstoque de C no solo

• Estudo de longa duração:

• Diferentes sistemas de manejo

• 15 anos em Latossolo Vermelho (48 % de argila)

1. Plantio direto (PD)

2. Convencional

3. Pastagem Degradada (18 anos)

PD – Maior conteúdo de C até 40 cm de profundidade, mas diferenças entre tratamentos foram mais significativas até 10 cm

Resck et al. (2000)

• CO2 - gás efeito estufa (60 %)

• N2O – gás efeito estufa (200x mais reativo que CO2), tempo de residência (~200 anos)

• NO – gás efeito estufa indireto, chuva ácida, precursor de O3, efeitos fotoquímicos

Fluxos de óxidos de nitrogênio para atmosfera

Expansão dos biocombustíveis• Impactos ambientais Solo, água, atmosfera, biodiversiadade• Impactos sociais e econômicos Pobreza, conflitos por terra, violações de direitoshumanos, situação laboral, soberania, segurança alimentar• Anos para pagar débito de C ocasionado por

desmatamento para cultivo de biocombustíveis

Fargione et al. 2007. Science

CO2-equivalentes devido à conversão de áreas nativas de Cerrado para agropecuária

– 20 anosFonte (+)Dreno (-)Líquido

Faixa devariação

Estimativa CO2-Equivalente(Mg CO2 ha-1)

Referências

Biomassa aérea(Mg C ha-1)

+2 a +16 +15 +55 Ottmar et al.2001

Biomassa subterrânea(Mg C ha-1)

+4 a +10 +10 +35 Grace et al.2006

Carbono do solo (Mg Cha-1)

0 a +50 +30 +110 Bustamante etal. 2006

N2O do solo(kg N ha-1)

0 a +1 0 0 Varella et al.2004Pinto et al. 2006

CH4 do solo(kg CH4 ha-1)

0 a +1 0 0 Bustamante etal.nãopublicados

N2O Queimadas(kg N ha-1)

0 a +5 0 +2 Ferek et al. 1998

CH4 Queimadas(kg CH4 ha-1)

0 a +70 0 +2 Andreae andMerlet, 2001

Total +220

Bustamante et al., em preparação


Mudanças de uso da terra no CerradosImpactos sobre os ciclos do Carbono e Nitrogênio

• Impactos sobre os recursos hídricos• Impactos sobre a Biodiversidade• Medidas mitigadoras• Considerações finais

Estrutura do dossel afeta a temperatura da superfície e a troca de energia

Dosséis altos e irregularescriam mais turbulência mecânica que dosséis

baixos, contínuos e regulares

O ar flui através da vegetação criando

turbilhões para cima e para baixo, promovendo a troca

de ar entre o dossel e a atmosfera

turbilhõesturbilhões

vento

Dossel irregular – alta turbulência mecânica – turbilhões bem acoplados à atmosfera

Alta condutância da camada limítrofe (baixa resistência)

•Dossel homogêneo de pastagem ou cultivo

•Baixa turbulência mecânica –desacoplado da atmosfera

•Baixa condutância da •camada limítrofe

ventovento

turbilhões

vento

•Dossel heterogêneo – alta turbulênciamecânica – turbilhões bem acoplados à atmosfera

•Alta condutância da camada limítrofe (baixa resistência)

IMPACTOS CLIMÁTICOS DA CONVERSÃO...

• Modelos para savanas tropicais indicam (Hoffmann & Jackson,2000):

• Conversão da vegetação dominada por árvores-herbáceas para pastagens ou culturas

1. Redução de ~ 10% da precipitação

2. Aumento da temperatura superficial em 0.5oC

3. Aumento da freqüência de veranicos durante o período chuvoso

IMPACTOS CLIMÁTICOS E RECURSOS HÍDRICOS

Transferência água

soloatmosfera

vegetação

Processo chave no ciclo hidrológico terrestre!Reservatórios de água profunda – papel crítico

Perfis de resistividade do solo em floresta de transição e plantios de soja em Querência MT

Floresta

Estação Seca- Agosto2007

Soja

Perfis até 25 metros de profundidade

Menos água no solo – maior resistividade elétrica do solo

Cores quentes – maiores valores de resistividade


Mudanças de uso da terra no CerradosImpactos sobre os ciclos do Carbono e NitrogênioImpactos sobre os recursos hídricos

• Impactos sobre a Biodiversidade• Medidas mitigadoras• Considerações finais

Mudanças Climáticas e Biodiversidade

• Temperatura e precipitação - papéismajoritários e determinam onde espécies de plantas e animais podem– viver– crescer– reproduzir

Cenários de Biodiversidade para 2100

Sala et al. 2000Science 287:1770-1774

No caso do Cerrado...• Nos últimos 40 anos =

intensa fragmentação de habitas (Sano et al., 2008).

• Dificuldades de dispersãopara espécies vegetaisatravés da matriz agrícola para alcançar áreas com climas mais favoráveis.

Mudança climática +perda de habitats +

pequenarepresentatividade no

SNUC =efeitos catastróficos!

Impactos das mudanças climáticas Distribuição de árvores no Cerrado

162espécies

Presente1961-1990

Siqueira e Peterson, 2003

Impactos das mudanças climáticas Distribuição de

árvores no Cerrado

Cenárioconservadorde MC

Impactos das mudanças climáticas Distribuição de

árvores no Cerrado

Cenáriomenosconservadorde MC


Mudanças de uso da terra no CerradosImpactos sobre os ciclos do Carbono e NitrogênioImpactos sobre os recursos hídricosImpactos sobre a Biodiversidade

• Medidas mitigadoras• Considerações finais

Vulnerabilidade às mudanças climáticas

• Depende de:

1. Exposição aos riscos da mudança climática

2. Capacidade adaptativa para superar riscos

InterferênciaHumana

Mudança Climática,incl. variabilidade

MitigaçãoVia fontes e drenos de GEE

Efeitos dos impactos iniciais

Adaptaçõesesperadas

Efeitos líquidos ou residuais

Impactos

Vulnerabilidades

Perigoso? Vulnerável?

RESPOSTAS POLÍTICAS

ADAPTAÇÃOPLANEJADApara impactos e vulnerabilidades

Estratégias de redução das emissões no Cerrado

• Áreas nativas1. Ampliação das unidades de conservação,2. Controle e monitoramento do desmatamento3. Controle e monitoramento de queimadas

• Áreas agrícolas

1. Controle de queimadas de restos culturais2. Recuperação de pastagens degradadas com incremento de cobertura

arbórea3. Manejo de nutrição animal para redução das emissões de metano4. Manejo adequado do uso de fertilizantes nitrogenados5. Adoção de sistemas de rotação de culturas6. Planejamento territorial para expansão da agroenergia

Sistemas multifuncionais e diversificação da paisagem agrícola

Adaptação às mudanças climáticas

• Ajustes nos sistemas ecológicos, sociais e econômicos, em resposta a estímulos das mudanças climáticas (reais ou esperadas) seus efeitos e impactos– Reduzir vulnerabilidade– Amenizar danos– Aproveitar oportunidades

Tipos de adaptação

ReativaAntecipada

Mudanças na composição de ecossistemas,LocalizaçãoMigração de áreas úmidas

Diversificação de cultivos agrícolasAquisição de segurosDesenho de habitações

Desenvolvimento de cultivos agrícolasMudança de atividadeReconstrução e Realocação

Sistema de alertasCódigos de construçãoInfraestrutura

Atuação para minimizar desastresIncentivos à realocação

Púb

lico

Priv

ado

Sistemasnaturais

Sistemashumanos


Mudanças de uso da terra no CerradosImpactos sobre os ciclos do Carbono e NitrogênioImpactos sobre os recursos hídricosImpactos sobre a BiodiversidadeMedidas mitigadoras

• Considerações finais

MUDANÇAS NO CERRADO E CLIMA: UM CAMINHO DE MÃO

DUPLA...Atividades agrícolas +

Aumento da freqüência de fogo

Impacto direto sobre as emissões de gases de efeito estufa e clima

MudanMudançça Clima Climááticatica

Mudanças na temperatura e disponibilidade de água

Assim, agricultura sustentável e conservação…

Produção de:• Bens = comida, fibras

e materiais

&• Serviços =

conservação de água, regulação do clima, polinização etc…

• Reduzir / eliminar externalidadesnegativas (impactos ambientais)

&

• Maximizar a provisão de serviços (positivos) e bens.

Desenvolvimento sustentável requer diálogo sustentado

Vetores Pressão Estado Impacto Resposta

Sistemas Naturais

Sociedade

Políticos, economistas, Cientistas sociais

Cientistas Naturais

A natureza do jogo …

Competição por terra, determinada por:

1. Qualidades naturais

2. Potencial de ganho econômico

3. Valores intrínsecos conferidos pelos competidores

WE HAVE ONLY ONE GLOBE WITH WHICH TO EXPERIMENT!

O Homem; As ViagensTrecho poema de Carlos Drummond de Andrade (1979)

...Restam outros sistemas foraDo solar a colonizar.Ao acabarem todosSó resta ao homem(estará equipado?)A dificílima dangerosíssima viagemDe si a si mesmo:Pôr o pé no chãoDo seu coraçãoExperimentarColonizarCivilizarHumanizarO homemDescobrindo em suas próprias inexploradas entranhasA perene, insuspeitada alegriaDe con-viver.

Conhecimento

Valores

Ética

Obrigada!Mercedes Bustamante

[email protected]

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