Modelos espaciais isotópicos de carbono no solo em diferentes escalas do Brasil

Abstract

O solo é o compartimento que suporta grande parte das espécies de animais e vegetais do planeta, sendo um importante elemento na avaliação das mudanças da cobertura da terra, pois se relaciona com a litosfera, biosfera, hidrosfera e atmosfera, sendo essencial para a dinâmica dos ecossistemas. Entre os ecossistemas terrestres, o solo é o compartimento com o maior estoque de carbono, tendo em torno 1.500 Pg C de carbono orgânico e 1.000 Pg C de carbono mineral. As razões isotópicas de carbono (δ 13C) são uma importante ferramenta na avaliação das atividades humanas sobre os ecossistemas, e têm sido aplicadas em diversos contextos ambientais. O δ 13C no solo é controlado pelo clima, mas também pode ser influenciado por outras variáveis ambientais em escalas mais refinadas, como topografia, atributos do solos e vegetação. Mapear a variabilidade do δ 13C no solo através de modelos espaciais isotópicos (isoscapes) possibilita um melhor entendimento dos processos biogeoquímicos que influenciam as variações isotópicas no sistema solo- vegetação. O objetivo desta tese foi identificar as variáveis que influenciam a variação do δ 13C no solo e elaborar modelos espaciais em diferentes escalas no âmbito do território brasileiro baseado em análise de regressão linear múltipla. Para isso, foram utilizados dados compilados da literatura e novos dados coletados em campo com medições do δ 13C em solos com profundidade de até 20 cm, e um conjunto de variáveis ambientais com informações do clima, topografia, atributos do solo e vegetação. Na escala do bioma Cerrado, a variação do δ 13C no solo foi explicada por variáveis climáticas, atributos do solo, vegetação a altitude (R2 = 0,76). O modelo de isoscapes de δ 13C no solo apresentou uma amplitude entre -29‰ e -13‰, com os maiores valores estimados localizados na região sul. Os resultados preencheram lacunas existentes e forneceram maiores detalhes dos aspectos locais sobre a dinâmica do carbono no Cerrado. Na escala do território nacional, abrangendo todos os biomas, variáveis climáticas, do solo e da vegetação explicaram a variação espacial do δ 13C no solo (R2 = 0,63). O modelo isotópico espacial de δ 13C no solo apresentou uma faixa de valores entre -30‰ e -13‰, com os maiores valores estimados na região sudeste e os menores valores na região noroeste. Além disso, os resultados apontaram padrões regionais na distribuição espacial do δ 13C no solo em um nível de detalhamento mais refinado em relação ao modelos existentes para a região. Na Serra da Canastra (MG), o ajuste identificou que atributos pedológicos e índice de vegetação explicam a variação do δ 13C no solo (R2 = 0,62). O modelo estimado de δ 13C no solo apresentou valores entre -22‰ e -10‰. A distância não significativa entre a linha de regressão e a linha 1:1 apontou que o modelo estimado ainda não pode ser validado, mas a relação significativa entre os valores de δ 13C no solo observados e estimados indica potencial da aplicação da abordagem. Nas escalas do Cerrado e nacional, os modelos conseguiram identificar as alterações antrópicas mais consolidadas. Porém, tem-se o desafio de incorporar dados antrópicos, como o δ 13C em solos sob manejo (pastagens e áreas agrícolas consolidadas), para refinar os resultados das interações entre ambiente natural e antrópico. Para estudos detalhados, as amostragens devem possibilitar a elaboração de modelos interpolados das variáveis preditoras que alimentam os modelos de isoscapes. Os resultados apresentados nesta tese podem auxiliar em futuros estudos ecológicos e investigações forenses.