Utilize este identificador para referenciar este registo: http://hdl.handle.net/10451/7840
Título: Microclimate matters for the natural regeneration of abandoned agriculture areas and ecophysiological performance of Quercus ilex in drylands
Autor: Silva, Adriana Príncipe da, 1988-
Orientador: Branquinho, Cristina, 1967-
Correia, Otília da Conceição Alves, 1953-
Palavras-chave: Reflorestação
Florestas
Radiação solar
Microclima
Montado
Teses de mestrado - 2012
Data de Defesa: 2012
Resumo: As drylands estendem-se por cerca de 41 % da superfície terrestre, albergando 38% da população mundial e correspondem ao conjunto dos locais com clima sub-húmido, semi-árido e árido. Estas zonas constituem áreas de elevada susceptibilidade à desertificação. A crescente pressão humana e o aumento previsto da temperatura global são factores que incrementam esta susceptibilidade. As zonas com clima Mediterrânico do Sul da Europa constituem um destes casos. A grande parte do sul de Portugal está classificada climaticamente como semi-árido ou sub-húmido. Os bosques de azinho (Quercus ilex L.) são um dos tipos de vegetação potencial destas drylands do Mediterrâneo e em particular no sudeste de Portugal. Desde a idade média que estes bosques estão associados a vários usos nomeadamente, à caça, à conservação e ao pastoreio, contudo nos últimos séculos têm vindo a sofrer alterações profundas apresentando-se actualmente fragmentados. Nas últimas décadas o êxodo rural levou ao aumento do abandono da agricultura no SE de Portugal e permitiu que os bosques de azinho voltassem a regenerar. Com este trabalho pretendemos contribuir para a compreensão do processo de regeneração natural do ecossistema bosques de azinho, após abandono ou supressão das actividades de exploração aí existentes. Os resultados obtidos neste trabalho poderão ainda contribuir para a elaboração de propostas de mitigação ou restauração destas áreas ou outras áreas desertificadas. O tipo de solo, a topografia e a dispersão de sementes são normalmente considerados factores muito importantes na regeneração da vegetação arbórea. Contudo quando se estuda este efeito a larga escala o clima é em geral o factor mais importante. O microclima gerado pela orografia é em geral considerado um factor muito importante quando se discutem as taxas de regeneração de árvores à escala local e regional. No entanto a quantificação da sua contribuição relativa para a taxa de regeneração de árvores a longo prazo é raramente analisada uma vez que não há em geral medidas a longo prazo do microclima (mais de 30 anos) nem medidas de microclima contínuas no espaço. O conhecimento da quantificação da escala em que estes fenómenos ocorrem e a magnitude da sua importância na taxa de regeneração natural dos bosques de azinho poderá contribuir para uma gestão mais eficaz de drylands em risco de desertificação. Este trabalho desenvolveu-se na Herdade da Contenda, distrito de Beja, Baixo Alentejo, Sul de Portugal. Esta zona revelou-se um excelente local para estudar a dinâmica da regeneração natural nos bosques de azinho devido a vários factores: condições climáticas associadas a zonas de elevada susceptibilidade à desertificação, a ausência de intervenção humana e de incêndios florestais nalgumas áreas desde há pelo menos 63 anos e o facto de ter sido incluída recentemente na rede de locais LTER em Portugal (Long Term Ecological Research site). O objectivo deste trabalho foi quantificar a importância relativa do microclima associado à orografia na taxa de regeneração dos bosques de azinho assim como da sua performance ecofisiológica numa zona com elevada susceptibilidade à desertificação. Escolheram-se diferentes locais com variações microclimáticas causadas pela orografia, uma vez que esta poderá ter um papel chave na taxa de regeneração das florestas de azinho. Um dos aspectos inovadores deste trabalho foi a utilização da energia solar potencial (PSR – potential solar radiation), uma medida contínua no espaço, como indicador integrado do microclima, reflectindo a temperatura e a humidade relativa. A PSR foi estimada a partir da topografia da área de estudo utilizando uma ferramenta de quantificação da variação temporal e espacial da radiação solar (ArcGis Solar Analyst). Estabeleceram-se 6 classes de valores de PSR, criando um gradiente de acordo com a topografia. Através da interpretação de fotografias aéreas antigas foi determinada a data de abandono agrícola de cada local deste gradiente desde 1947 até 2010. O coberto arbóreo foi mapeado em cada uma das fotos, calculando-se a percentagem de cobertura para cada um dos locais. A avaliação dos factores mais importantes para a regeneração e desenvolvimento da azinheira foi realizada através da aplicação de modelos GLM, utilizando como variáveis explicativas as variáveis climáticas, topográficas e presença de azinheiras antes do abandono. O modelo mais simples, com apenas duas variáveis; radiação solar do mês de Janeiro e número de anos de abandono, foi interpolado para uma nova área sem coberto arbóreo, de modo a prever o tempo de regeneração natural. Avaliou-se a performance ecofisiológica de Q. ilex em condições extremas do gradiente microclimático, foram realizadas medições do peso específico foliar (SLW) e de índices ecofisiológicos baseados nos espectros de reflectância foliar: normalized difference vegetation index (NDVI), chlorophyll content (CHL), reflectance water índex (WI) e photochemical reflectance índex (PRI). Os resultados obtidos demonstram que o microclima é um factor determinante na regeneração natural das florestas de azinho. Os valores máximos de percentagem de cobertura de azinheira nos extremos do gradiente foram bastante diferentes para o mesmo período de tempo após o abandono (63 anos). Nas áreas com menor PSR obteve-se um valor máximo de cobertura, 92%, ao contrário das áreas com maior PSR apenas com um máximo de 20% de cobertura. Foram construídos dois modelos de regeneração espacial (ao longo do gradiente de PSR) e temporal de Q. ilex. Um modelo utilizando 3 variáveis: PSR, desvio padrão da precipitação dos últimos 70 anos e o número de anos de abandono (R=0,69) e um outro modelo mais simples que incluiu apenas a PSR e o número de anos de abandono (R=0,66). No que respeita à variável PSR, esta foi testada nos modelos para todo o ano de 2011 (integração de todos os meses) e individualmente para cada mês. Verificou-se que a PSR do mês de Janeiro foi a que se mostrou mais significativa na explicação da evolução da cobertura da azinheira ao longo do tempo. O mapa preditivo da percentagem de cobertura de azinheira demonstrou que a regeneração tende a iniciar-se primeiro nas áreas com menor PSR. O desempenho fisiológico da azinheira foi significativamente diferente entre os dois locais extremos de PSR. As azinheiras que se encontram expostas a valores mais elevados de PSR apresentaram valores mais elevados de SLW, e valores mais baixos de PRI e CHL, mostrando marcadas adaptações à seca e à elevada radiação solar. Apesar da escala local deste estudo poderemos assumir que o modelo da taxa de regeneração natural da azinheira poderá ser aplicável a outras áreas com abandono agrícola, para o mesmo tipo de solo, de clima e de uso do solo. Uma inovação deste trabalho foi a utilização da PSR como proxy do microclima a uma escala local, permitindo revelar a importância do gradiente microclimático na regeneração de ecossistemas naturais em zonas de clima Mediterrânico. A facilidade de obter a PSR e o facto de ser uma variável contínua no espaço é outra das grandes vantagens deste modelo, facilitando a sua aplicação a outras zonas. A modelação da taxa de regeneração de bosques autóctones no clima mediterrânico pode ser uma abordagem importante para o futuro, perante os cenários de alterações climáticas, que prevêem um aumento de aridez nestas zonas. A construção destes modelos permite-nos seleccionar à escala local áreas com capacidade potencial para a regeneração da floresta autóctone permitindo aos gestores florestais orientar as suas acções de acordo com um maior sucesso de implantação. O facto da área de estudo ser um local LTER acresce ainda a importância deste estudo de base, cujos resultados poderão ser o ponto de partida para estudos futuros na mesma região.
In drylands of Mediterranean region, Holm Oaks (Quercus ilex L.) are the main element of the tree layer, being a key species in these ecosystems. Holm Oak woodlands were destroyed in the past for agriculture production. On the last decades the same lands were abandoned suffering a process of natural regeneration. Moreover, revegetation of Holm Oaks is very important to arrest desertification processes especially in the SE of Portugal. The quantification of the long-term effect of microclimate for the rate of regeneration of Holm Oak woodlands was seldom analyzed since there are no long-term measurements of microclimate (more than 30 years) and when there is no spatial continuity in the measurements. Our study aimed to quantify the impact of microclimate on natural regeneration and on ecological performance of Holm Oaks. For this we developed a statistical model of the rate of regeneration of Holm Oak over time using a spatial continuous variable that integrates the potential microclimatic conditions driven by orography, the potential solar radiation (PSR). We evaluated tree cover using aerial photography interpretation since 1947 in areas dominated by Holm Oak in SE of Portugal. Results demonstrated that microclimate is an important factor for Holm Oak natural regeneration rate. The maximum value of tree cover percentage was 92% for the lower values of PSR and 20% for the higher values. This study allowed the quantification of the importance of microclimate in drylands by making use of a variable, PSR which integrates microclimate conditions. It also allowed the development of a simple model that can be used for decision making in forest management. With this model we can compare the time needed for natural regeneration and take decisions about possible restoration measures.
Descrição: Tese de mestrado. Biologia (Ecologia e Gestão Ambiental). Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2012
URI: http://hdl.handle.net/10451/7840
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