Transpiração e eficiência de uso da água em plantios puros e mistos de Eucalyptus grandis e Acacia mangium

Abstract

Os povoamentos mistos com espécies fixadoras de N como a Acacia mangium vem-se destacando como alternativa as monoculturas por propiciar aumentos na disponibilidade de nutrientes no solo e na produção de lenho. Estudos relacionando a produção de lenho em plantações consorciadas e uso de água são escassos na literatura. O objetivo deste estudo foi comparar a transpiração e a eficiência do uso da água em povoamentos monoespecificos e mistos de Eucalyptus grandis Hill ex Maiden e Acacia mangium Wild no Brasil. A transpiração e o crescimento das árvores foram medidos durante 1 ano entre as idades de 2,8 e 3,8 anos, em monocultura de Eucalyptus grandis (100E), monocultura de Acacia mangium (100A) e em plantios mistos na proporção de 50% para cada espécie (50A50E), com a mesma densidade de plantio, em experimento em blocos casualizados. Equações alométricas para estimativa de matéria seca de lenho (MS) e área foliar foram estabelecidas aos 3,2 anos de idade em amostragens destrutivas de 10 árvores por espécie em cada tratamento. Sensores de fluxo de seiva (Granier) foram instalados em 10 a 15 fustes por espécie, levando em conta a amplitude de área basal em cada tratamento. Regressões entre a transpiração e o diâmetro das árvores (DAP) foram estabelecidas diariamente para cada espécie, em cada tratamento, e estas foram aplicadas a todas as árvores do inventário das parcelas. O índice de área foliar aos 3,2 anos de idade foi de 5,5, 5,1 e 4,1 para os tratamentos 100A, 50A50E e 100E respectivamente. A biomassa acima do solo foi maior para a monocultura de E. grandis (77,7 Mg ha -1 ) do que para A. mangium (54,2 Mg ha -1 ) e intermediária no povoamento misto (68,2 Mg ha -1 ). A transpiração anual também foi maior para 100E (1180 mm), do que para 100A (906 mm) e o tratamento 50A50E foi intermediário entre as monoculturas (996 mm; sendo 725 mm para eucaliptos e 271 mm para acácia). A monocultura de E. grandis e o plantio misto apresentaram a mesma eficiência do uso da água para a produção de biomassa acima do solo (2,2 kg MS m -3 H 2 O) e foi 10% maior do que a monocultura de Acacia mangium. A alta competição interespecífica no plantio misto levou a uma forte diminuição da eficiência do uso da água nas árvores de Acacia mangium. Diferenças de eficiência do uso de água entre povoamentos mistos e monocultura pode ser resultado da diferença da capacidade fotossintética, regulação estomática e diferenças na alocação de carbono para produção de lenho. Diversos estudos na literatura mostraram efeitos positivos de plantios mistos em plantações florestais. O presente estudo mostrou que os povoamentos mistos com Acacia mangium não aumentaram a eficiência de uso da água para a produção de biomassa relativamente às monoculturas altamente produtivas de E. grandis.

Mixed-species plantations with nitrogen-fixing species such as Acacia mangium have been proposed as an alternative to eucalypt monocultures in order to enhance soil nutrient availability and wood production. However, it is unclear if these changes in wood production are associated to equivalent changes in water-use. Thus this study aimed to compare the transpiration and water use efficiency in pure and mixed-species stands of Eucalyptus grandis Hill ex Maiden and Acacia mangium Wild in Brazil. Transpiration and growth were measured at mid rotation, between ages 2.8 and 3.8 years, in monocultures of E. grandis (100E), A. mangium (100A) and in mixtures with 50% of each species (50A50E) at the same total stocking density, in a randomized block experiment. Allometric relationships between stemwood dry matter (DM) and leaf area were established at age 3.2 years sampling destructively 10 trees per species in each treatment. Granier sap flow probes were used to estimate over one year the transpiration for 10-15 stems per species covering the range of basal areas in each treatment. A regression was established daily for each species between tree transpiration and tree diameter at breast height (DBH) in each treatment and applied to the DBH of all the trees in the experiment (interpolated linearly between the census made every 3 months). Leaf area index (LAI) at 3 years of age was 5.5, 4.1 and 5.1 in 100A, 100E and 50A50E, respectively. The aboveground biomass increment production at mid rotation was higher in E. grandis monoculture (77.7 Mg ha -1 ) than in A. mangium monoculture (54.2 Mg ha -1 ) and intermediate in mixed-species stands (68.2 Mg ha -1 ). The annual transpiration was also higher in 100E (1180 mm), than in 100A (906 mm) and in 50A50E (996 mm; 725 mm and 271 mm for eucalypts and acacias, respectively). Water use efficiency was 2.2 kg DM m -3 in E. grandis monoculture and in mixed plantation and was 10% lower in Acacia mangium monoculture. High inter-specific competition in the mixture led to a sharp decrease in water use efficiency for A. mangium trees relative to monospecific stands. Differences in water use efficiency between mixed- species plantations and monocultures may result from differences in photosynthetic capacity and stomatal regulation, but also from differences in carbon partitioning to wood production. Most of the studies in the literature show positive effects of increasing diversity in forest plantations. Our results showed that mixing E. grandis with A. mangium did not led to an increase in water use efficiency for wood production of highly Eucalyptus grandis monoculture.