Fluxos de CO2, H2O e energia numa pastagem mediterrânica C3/C4

Abstract

No âmbito do projecto integrado europeu CARBOEUROPE, medições de fluxos de dióxido de carbono, vapor de água e energia, usando a técnica da correlação turbulenta, foram efectuadas durante dois anos hidrológicos, 2004- 2005 e 2005-2006, numa pastagem mediterrânica C3/C4, no sul de Portugal. O primeiro ano foi seco, com precipitação 45% abaixo da média, e o segundo foi normal, mais húmido que o anterior, com precipitação dentro da média. O principal objectivo deste estudo foi examinar e quantificar a variação sazonal e inter-anual da transferência de vapor de água, energia e dióxido de carbono (NEE) e seus componentes, a produtividade primária bruta (GPP) e a respiração do ecossistema (Reco). A variação sazonal dos fluxos de dióxido de carbono, vapor de água e energia seguiu, essencialmente, a variação sazonal da energia disponível no ecossistema ( n R ), da disponibilidade de água no solo e do índice de área foliar (IAF). Verificou-se que a seguir à senescência das plantas C3, a planta C4, Cynodon dactylon L., se manteve presente até ao final do Verão, propiciando evapotranspiração e GPP no ecossistema. Esta planta teve um efeito positivo no NEE anual, por converter o ecossistema em sumidouro de dióxido de carbono após fortes eventos de precipitação. A disponibilidade de água no solo foi o factor determinante da variação interanual verificada na transferência de dióxido de carbono, vapor de água e energia. O défice de água no solo durante o ano seco limitou a produção de biomassa da parte aérea e o IAF. Como consequência, durante o pico de crescimento da vegetação, os valores máximos diários de evapotranspiração (ou fluxo de calor latente, λE ), de NEE, da eficiência do uso da radiação fotossintéticamente activa incidente (EUAGPP) e da eficiência do uso de água (EUAGPP) foram cerca de metade dos valores medidos no ano normal. Em termos anuais, a maior parte do n R foi consumida em fluxo de calor sensível ( H ), no ano seco, e em λE , no ano normal. O GPP e o NEE correlacionaramse com a quantidade de precipitação e foram 524 e 49 g C m-2, respectivamente, para o ano seco, e 1261 e -190 g C m-2, para o ano normal. Portanto, o ecossistema comportou-se como fonte de carbono para a atmosfera no ano seco. Para o ano normal, avaliou-se o efeito da colheita da forragem e do pastoreio no armazenamento de carbono no ecossistema, ou precisamente, estimou-se o NBP (produtividade líquida do bioma). A avaliação mostrou que, mesmo contabilizando o carbono exportado do ecossistema devido às práticas de gestão, o ecossistema armazenou, ainda, cerca de 23 g C por metro quadrado. Neste estudo examinou-se, também, como a condutância da superfície, a evapotranspiração, o NEE, o GPP e o Reco foram controlados pelos factores biofísicos mais relevantes.

Under the CARBOEUROPE Integrated Project, eddy-covariance measurements of carbon dioxide, water vapour and energy fluxes were carried out above a Mediterranean C3/C4 grassland in southern Portugal, during two hydrological years, 2004-2005 and 2005-2006. The first year was dry, with total precipitation 45% below the long-term mean, and the second was normal, with total precipitation similar to the long-term mean. The main objective of this study was to examine and quantify the seasonal and interannual variation in water vapour, energy and carbon dioxide exchange (NEE) as well as in the major components of NEE, the gross primary production (GPP) and ecosystem respiration (Reco). The seasonal variation of carbon dioxide, water vapour and energy fluxes followed, essentially, the seasonal variation in ecosystem available energy ( n R ), soil water availability and leaf area index (LAI). It was verified that, after the senescence of the C3 plants, the C4 plant, Cynodon dactylon L., remained active until the end of the summer, propitiating evapotranspiration and GPP in the ecosystem. This plant exerted a positive effect on the annual NEE, by converting the ecosystem in a carbon dioxide sink after strong rain events. Soil water availability was the most important factor in determining the interannual variation in water vapour, energy and carbon dioxide exchange. Soil water deficit during the dry year limited the grass production and LAI. As a consequence, during the peak of vegetation growth, the maximum daily values of evapotranspiration (or latent heat flux, λE ), NEE, incident light use efficiency (EURGPP) and water use efficiency (EUAGPP) were approximately half of those measured in the normal year. On an annual basis, the major portion of n R was consumed in sensible heat flux ( H ), in the dry year, and in λE , in the normal year. GPP and NEE correlated with the quantity of precipitation and were 524 and 49 g C m-2, respectively, for the dry year, and 1261 and -190 g C m-2, for the normal year. Therefore, the ecosystem was a net source of carbon to the atmosphere in the dry year. For the normal year, the effect of grass harvest and grazing on the carbon storage in the ecosystem was assessed, or specifically, the NBP (Net Biome Productivity) was estimated. Results showed that, even accounting for the carbon exported from the ecosystem by management practices, the ecosystem still stored around 23 g C per square meter. In this study, it was also examined how surface conductance, evapotranspiration, NEE, GPP and Reco were controlled by the most relevant biophysical factors.