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 Minas Gerais.
• Expansão da área cana-de-açúcar - meta de 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
Earth InteractionsNovaes, P.C. et al. 2006 (submetido)
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.
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 é uma CONDIÇÃO e não uma OPÇÃO!
Coordenação de políticas agrícolas e ambientais Demanda de conhecimento e tecnologias
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
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 uso e
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 biomassa subterrânea / 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 (Rocha et al. 2002)
a
2,5 Mg C ha-1.ano-1 (Miranda et al. 1996)
Fluxos sazonais de CO2 entre vegetação 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
Impactos sobre:
Gramíneas ou culturas anuais com dossel homogêneo e raízes superficiais
Emissões pela queima de biomassa Cerrado
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!
Cerrado – dreno ou fonte de C para a atmosfera? Impactos da conversão...
• 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
Cerrado – dreno ou fonte de C para a atmosfera? Impactos da conversão...
• 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 pastagens Estoques 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 pastagens Estoques de C no solo
• Pastagens tropicais bem-manejadas conservam carbono
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?
• Estimativas preliminares de emissão de metano pela fermentação entérica do gado (leiteiro e corte) no Brasil = 9.4 Tg de CH4/ano (Lima et al., 2001)
• Corresponde à emissão anual 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
1 molécula CH4 = 25x potencial de efeito estufa de 1 molécula de CO2
Culturas anuais no Cerrado
• Práticas agrícolas convencionais = impactos do manejo inadequado do solo
• Início 1980s ➫ Introdução de 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 anos
Fonte (+) Dreno (-) Líquido
Faixa de variação
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 C ha-1)
0 a +50 +30 +110 Bustamante et al. 2006
N2O do solo (kg N ha-1)
0 a +1 0 0 Varella et al. 2004 Pinto et al. 2006
CH4 do solo (kg CH4 ha-1)
0 a +1 0 0 Bustamante et al.não publicados
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 and Merlet, 2001
Total +220
Bustamante et al., em preparação
Estrutura da apresentação
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
Dosséis altos e irregulares criam 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
Dossel irregular – alta turbulência mecânica – turbilhões bem acoplados à atmosfera
Alta condutância da camada limítrofe (baixa resistência)
turbilhõesturbilhões
vento
Estrutura do dossel afeta a temperatura da superfície e a troca de energia
•Dossel heterogêneo – 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
vento
vento
turbilhões
vento
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 precipitação2. Aumento da temperatura superficial
em 0.5oC3. Aumento da freqüência de veranicos
durante o período chuvoso
IMPACTOS CLIMÁTICOS E RECURSOS HÍDRICOS
Processo chave no ciclo hidrológico terrestre!Reservatórios de água profunda – papel crítico
solo
Transferência água
vegetação
atmosfera
Perfis de resistividade do solo em floresta de transição e plantios de soja em Querência MT
Floresta
Perfis até 25 metros de profundidade
Menos água no solo – maior resistividade elétrica do solo
Cores quentes – maiores valores de resistividade
Estação Seca- Agosto 2007
Soja
Estrutura da apresentação
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 - papéis majoritários e determinam onde espécies de plantas e animais podem– viver– crescer– reproduzir
Sala et al. 2000Science 287:1770-1774
Cenários de Biodiversidade para 2100
No caso do Cerrado...• Nos últimos 40 anos = intensa
fragmentação de habitas (Sano et al., 2008).
• Dificuldades de dispersão para espécies vegetais através da matriz agrícola para alcançar áreas com climas mais favoráveis.
Mudança climática + perda de habitats +
pequena representatividade no
SNUC = efeitos catastróficos!
Impactos das mudanças climáticas Distribuição de árvores no Cerrado
162 espécies
Presente1961-1990
Siqueira e Peterson, 2003
Impactos das mudanças climáticas Distribuição de árvores no Cerrado
Cenário conservador de MC
Impactos das mudanças climáticas Distribuição de árvores no Cerrado
Cenário menos conservador de MC
Estrutura da apresentação
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 climática2. Capacidade adaptativa para superar riscos
Interferência Humana
Mudança Climática, incl. variabilidade
MitigaçãoVia fontes e drenos de GEE
Efeitos dos impactos iniciais
Adaptações esperadas
Efeitos líquidos ou residuais
Impactos
Vulnerabilidades
Perigoso? Vulnerável?
RESPOSTAS POLÍTICAS
ADAPTAÇÃO PLANEJADApara 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
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 alertas Códigos de construçãoInfraestrutura
Atuação para minimizar desastresIncentivos à realocação
Antecipada Reativa
Sistemas naturais
Sistemas humanos
Públ
ico
Priv
ado
Estrutura da apresentação
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
Mudança ClimáticaMudança Climática
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 externalidades negativas (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
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