Impactos das atividades agrícolas, florestais e pecuárias nos recursos naturais

Impactos das atividades agrícolas, florestais e pecuárias nos recursos naturais Prof. 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 and the two largest Brazilian biomes O Cerrado Cerrado: Segundo Maior Bioma América do Sul Amazônia • 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 Caatinga Cerrado Pantanal Mata Atlantica Pampas (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 and the two largest Brazilian biomes Landsat 2002 PROBIO / 2007 Cerrado: Segundo Maior Bioma América do Sul Amazônia Caatinga Cerrado Pantanal Mata Atlantica Pampas LAPIG, UFG

DIMENSÃO HUMANA • 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. IDH 2000 Earth Interactions Novaes, 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 é uma CONDIÇÃO e não uma OPÇÃO! Coordenação de políticas agrícolas e ambientais  Demanda de conhecimento e tecnologias

Fisionomias de Cerrado e estoques de Biomassa 1 2 5 4 3 Diferentes formações vegetais e fitosionomias no bioma Cerrado. Reproduzido de Ribeiro & Walter (2001). • Campo limpo = 3,78 a 16,57 Mg.ha-1 • Campo sujo = 6,68 a 15,77 Mg.ha-1 • Cerrado ralo = 12,55 e 39,05 Mg.ha-1 • Cerrado sentido restrito = 20,9 a 58,01 Mg.ha-1 • Cerrado denso = 29,90 a 71,89 Mg.ha-1 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 Cerrado típico Floresta pluvial Desmatamento da Amazônia = 0.2 Pg C por ano

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: Gramíneas ou culturas anuais com dossel homogêneo e raízes superficiais Impactos sobre: • Armazenamento de carbono no solo • Troca de calor e energia com atmosfera • Conservação de recursos hídricos

Emissões pela queima de biomassa Cerrado Contribuição da combustão da vegetação: CO = 3448,82 Gg C CH4= 229,92 Gg C NOx= 41,73 Gg N N2O = 2,41 Gg N (Krug et al.,2002)

E após o fogo? Fluxos de CO2 do ecossistemaparaatmosfera 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? Balanço dos efeitos negativos do fogo depende do intervalo entre 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

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 Biomassa arbórea = 28.5 Biomassa herbácea = 4.0 Serapilheira = 5.0 Raízes e detritos = 42.5 Matéria orgânica do solo = 185.0

Cerrado – dreno ou fonte de C para a atmosfera? Impactos da conversão... A quantificaçãocompleta dos impactos de mudanças no usoda terra do Cerradodeveincluirmudançasnosestoques de C no solo. Conversão de áreasnativasparausoagropecuáriopoderesultartantoemganhoscomoemperdas 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) • Plantio direto (PD) • Convencional • 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 direitos humanos, 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 Bustamante et al., em preparação

Estrutura do dossel afeta a temperatura da superfície e a troca de energia 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 vento turbilhões turbilhões 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 vento turbilhões vento vento • Dossel heterogêneo – alta turbulência mecânica – 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 • Redução de ~ 10% da precipitação • Aumento da temperatura superficial em 0.5oC • Aumento da freqüência de veranicos durante o período chuvoso

IMPACTOS CLIMÁTICOS E RECURSOS HÍDRICOS Transferência água atmosfera solo 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 Estação Seca- Agosto 2007 Floresta Soja Perfis até 25 metros de profundidade Menos água no solo – maior resistividade elétrica do solo Cores quentes – maiores valores de resistividade

Mudanças Climáticas e Biodiversidade • Temperatura e precipitação - papéis majoritários e determinam onde espécies de plantas e animais podem • viver • crescer • reproduzir

Cenários de Biodiversidade para 2100 Sala et al. 2000 Science 287:1770-1774

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 Presente 1961-1990 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

Vulnerabilidade às mudanças climáticas • Depende de: • Exposição aos riscos da mudança climática • Capacidade adaptativa para superar riscos

Mudança Climática, incl. variabilidade Interferência Humana Vulnerabilidades Mitigação Via fontes e drenos de GEE Impactos Efeitos dos impactos iniciais Adaptações esperadas Efeitos líquidos ou residuais Perigoso? Vulnerável? RESPOSTAS POLÍTICAS ADAPTAÇÃO PLANEJADA para impactos e vulnerabilidades

Estratégias de redução das emissões no Cerrado Sistemas multifuncionais e diversificação da paisagem agrícola Áreas nativas Ampliação das unidades de conservação, Controle e monitoramento do desmatamento Controle e monitoramento de queimadas Áreas agrícolas Controle de queimadas de restos culturais Recuperação de pastagens degradadas com incremento de cobertura arbórea Manejo de nutrição animal para redução das emissões de metano Manejo adequado do uso de fertilizantes nitrogenados Adoção de sistemas de rotação de culturas Planejamento territorial para expansão da agroenergia

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 Reativa Antecipada Sistemas naturais Privado Sistemas humanos Público

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 Climática Mudanças na temperatura e disponibilidade de água

Impactos das atividades agrícolas, florestais e pecuárias nos recursos naturais