Ecologia da produção e da competição intra-específica do Eucalyptus grandis ao longo de um gradiente de produtividade no Estado de São Paulo

Abstract

A produtividade dos plantios de eucalipto no Brasil apresentou ganhos significativos nas últimas décadas devido a avanços em melhoramento genético e silvicultura. Contudo, a produção de madeira representa apenas uma fração da produtividade primária bruta (GPP). Avaliar fluxos e partição de carbono (C) entre os diferentes componentes da floresta, e estudar o uso e a eficiência de uso dos recursos disponíveis é essencial para compreender os mecanismos que controlam a produtividade de plantios intensivamente manejados. O estudo quantificou os fluxos e partição de C e a eficiência de uso da luz para a produção de lenho (LUE) em 12 parcelas em um gradiente natural de produtividade, durante o sétimo ano de um plantio comercial de Eucalyptus grandis. Nessas mesmas parcelas, na escala da árvore, foram avaliadas a dominância do crescimento, produção de lenho e LUE, identificando a representatividade de árvores dominantes e suprimidas na produtividade do povoamento. O estudo do balanço de C e a aplicação da teoria da ecologia da produção em diferentes escalas objetivaram ampliar o conhecimento sobre os processos que governam a produtividade florestal. A heterogeneidade espacial dos atributos do solo e a topografia da área experimental influenciaram fortemente os fluxos componentes da GPP e sua partição, gerando um gradiente de produtividade. A produtividade de lenho variou de 554 gC m-2 ano-1 na parcela com menor GPP a 923 gC m-2 ano-1 na parcela com maior GPP. O fluxo de C para o solo variou de 497 gC m-2 ano-1 a 1235 gC m-2 ano-1 sem relação significativa com GPP. A partição do GPP para produção de lenho aumentou de 0,19 a 0,23, com tendência de aumento com o GPP (R2=0,30, p=0,07). A LUE aumentou em 66% (de 0,25 gC MJ-1 para 0,42 gC MJ-1) com a GPP, como resultado da elevação do fluxo e partição de C para produção de lenho. Ao longo do gradiente de produtividade, parcelas com alta eficiência quântica do dossel também mostraram alta LUE. A dominância do crescimento entre árvores teve forte impacto sobre a produtividade do povoamento. As 20% maiores árvores apresentaram em média 38% da biomassa de lenho e representaram 47% da produção de lenho. Características das folhas sugeriram que a maior produtividade de árvores dominantes, em relação às suprimidas, pode resultar de diferenças no controle estomático e não na capacidade fotossintética. A ecologia da produção na escala da árvore mostrou que os indivíduos dominantes produziram mais madeira por terem absorvido mais radiação e pela maior eficiência do uso da luz, comparativamente às árvores suprimidas. Em média, uma árvore suprimida cresceu 1,2 kg ano-1 de lenho, absorveu 2,9 GJ ano-1 de radiação e teve uma LUE de 0,4 g MJ-1. Já uma dominante cresceu 37 kg ano-1, absorveu 38 GJ ano-1 com mais que o dobro da eficiência (1,01 g MJ-1). Estudos sobre o balanço de carbono e ecologia da produção em diferentes escalas são essenciais para aperfeiçoar o conhecimento sobre os processos que controlam a produtividade de madeira e a fixação de carbono, e aprimorar os modelos ecofisiológicos.

The productivity of the eucalypt plantations in Brazil showed significant increase over the last decades, due to improvement in breeding and silviculture. However, wood production represents only a fraction of the gross primary production (GPP). Assessing carbon (C) fluxes and partitioning among forest components, and evaluate use and use efficiency of the available resources is essential to understand mechanisms driving productivity of intensively managed plantations. The study quantified fluxes and partitioning of C and light use efficiency for stem production (LUE) in 12 plots across a natural gradient of productivity during the seventh year of a commercial Eucalyptus grandis. Within these plots, at tree level, were evaluated growth dominance, stem production and LUE, identifying representativeness of dominant and suppressed trees to stand productivity. The study of C budget and the application of the production ecology theory at different levels aimed increase the knowledge about the processes driving forest productivity. The spatial heterogeneity of soil attributes and topography across the experimental site strongly influenced the component fluxes of GPP and partitioning, generating a gradient of productivity. Stem production ranged from 554 gC m-2 year-1 at the lowest GPP plot to 923 gC m-2 year-1 at the highest GPP plot. Total below ground carbon flux (TBCF) ranged from 497 g C m-2 year-1 to 1235 g C m-2 year-1, with no relationship to ANPP or GPP. Stem NPP:GPP partitioning ratio increased from 0.19 to 0.23 showing a trend of increase with GPP (R2=0.30, p=0.07). LUE increased by 66% (from 0.25 gC MJ-1 to 0.42 gC MJ-1) with GPP, as a result of the increased C partitioned and flux to stem NPP. Across the gradient of productivity, plots with the highest canopy quantum efficiency also showed the highest LUE. Growth dominance between trees showed a strong impact on stand productivity. The 20% larger trees accounted for 38% of stem biomass and represented 47% stem production. Leaf characteristics suggested that dominant trees were more productive, in relation to suppressed, may result in differences on stomatal control and not on photosynthetic capacity. The production ecology at tree level showed that dominant trees produced more wood by absorbing more radiation and due to higher light use efficiency, comparing to suppressed trees. On average, a suppressed tree grew 1,2 kg year-1 of stem, absorbed 2,9 GJ year-1 of radiation with a LUE of 0.4 g MJ-1. Although, a dominant grew 37 kg year-1 of stem, absorbed 38 GJ year-1 of radiation with the double of efficiency (1.01 g MJ-1). Studies regarding carbon balance and production ecology at different levels are essential to improve the knowledge on processes controlling wood production and carbon uptake, and develop ecophysiological models.