Florestas secundárias da Mata Atlântica: ecologia e manejo para produção de madeira

Abstract

Exploração madeireira e expansão agrícola contribuem significativamente para a mudança e intensificação do uso da terra. Em todas as regiões tropicais, as perdas de floresta crescem e acarretam a diminuição da cobertura de florestas primárias. Em alguns casos, o impacto do desmatamento é compensado pela regeneração de novas florestas quando essas áreas não são convertidas para outros usos. Florestas secundárias estão se tornando a principal cobertura tropical diante da grande degradação e perda de florestas primárias. Elas apresentam um considerável volume de madeira de espécies comerciais, que podem contribuir significativamente para produzir renda e valorizar áreas regeneração em diferentes estágios sucessionais. Na Mata Atlântica, uma característica de grande parte dessas florestas é o volume significativo de madeira de espécies de crescimento rápido acumulado entre 30 e 40 anos de regeneração. Entretanto, esses ecossistemas ainda são muito pouco manejados para produção de madeira, em parte por conta da escassez de pesquisas sobre o tema. Nesta tese, busco compreender como a floresta secundária produz madeira de qualidade ao longo do processo de sucessão e os impactos da colheita dessa madeira na dinâmica da floresta. Foram analisados dois conjuntos de dados coletados de árvores com diâmetro a altura do peito (dap) acima de 5 cm. O primeiro é resultado do inventário de 82 parcelas em cronossequência de 2 a 50 anos, distribuídas em três trajetórias sucessionais: Miconia cinnamomifolia, Miconia formosa e Tibouchina pulchra. O objetivo da análise desses dados é compreender a produtividade de madeira em florestas secundárias em diferentes idades. Os resultados mostram que espécies arbóreas comerciais contribuem significativamente para o aumento da riqueza, área basal e volume comerciais das florestas regeneradas naturalmente e que estas representam 51% da diversidade de espécies de árvores. Entre as 12 espécies dominantes, 9 são espécies comerciais, que apresentam um volume comercial de até 155m³.ha-¹. Árvores de espécies comerciais com mais de 30 cm de diâmetro produzem 126 m³.ha-¹ de volume comercial já aos 30 anos de sucessão. Hieronyma alchorneoides, M. formosa e M. cinnamomifolia são espécies dominantes de crescimento rápido e produzem 200 m³.ha-¹ de madeira de qualidade aos 40 anos de sucessão. Diversas outras espécies comerciais apresentam elevado estoque de madeira nessa idade da floresta. O segundo conjunto de dados representa uma floresta em estágio médio de sucessão, onde foram inventariadas 12 parcelas permanentes em 2009 e 15 parcelas permanentes em quatro ocasiões, com duas antes de uma colheita seletiva de árvores (2009 e 2014) e duas após a colheita (2014 e 2021). O objetivo da análise desses dados é compreender a dinâmica e o crescimento da floresta antes e após a intervenção silvicultural. Os resultados mostram que a floresta responde rapidamente à colheita de árvores com participação de espécies comerciais (45%) e com aumento da riqueza de espécies após a colheita. Entre as espécies dominantes (16 espécies), 11 são espécies comerciais, com destaque para H. alchorneoides, que atingiu 12% de valor de importância (IV) do ecossistema. Após a colheita, houve rápida recuperação da densidade de indivíduos, área basal e volume comercial para toda a floresta. A recuperação dessas variáveis foi mais lenta das espécies comerciais em relação à floresta como um todo. A sua taxa de recrutamento excedeu à taxa de mortalidade média da floresta, tanto antes quanto depois da colheita de árvores. A área basal remanescente da colheita foi determinante para as mudanças que ocorreram após a intervenção e influenciou a riqueza, a densidade de árvores e o volume comercial da floresta. A taxa de crescimento relativo (RGR) em diâmetro para toda a floresta teve um aumento significativo do período pré-colheita para o período pós-colheita. Para o conjunto de espécies comerciais, o padrão é o mesmo, porém com taxas médias menores em comparação à floresta como um todo. Por sua vez, o incremento médio periódico anual (PAI) do volume comercial total foi de 5,5 m³.ano-¹ no período de crescimento antes da colheita e de 4,4 m³.ano-¹ após a colheita. A RGR mostrou relação inversa com a área basal para espécies comerciais, com maior taxa de crescimento em áreas com menor área basal após a colheita, enquanto o incremento foi impactado pela colheita. Os dados de árvores individuais de espécies comerciais cresceram com taxas maiores após a colheita, atingindo até 3,06 cm.cm-¹.ano-¹. As taxas médias foram de 0,30 cm.cm-¹.ano-¹ antes da colheita e de 0,33 cm.cm-¹.ano-¹ após a colheita. Entre as espécies dominantes (9 espécies), H. alchorneoides, M. cinnamomifolia e Virola bicuhyba apresentaram o maior incremento após a colheita. Os resultados obtidos nesta tese mostram que florestas secundárias são geralmente dominadas por espécies comerciais e produtoras de madeira de qualidade, mostrando um rápido aumento de estoque de madeira nos estágios iniciais de sucessão. A resposta rápida da floresta ao impacto da colheita seletiva de árvores pode ser observada principalmente nos dados de crescimento de árvores individuais e nas taxas de recrutamento de novas árvores. O período de sete anos de avaliação da floresta após a colheita foi insuficiente para a recomposição da densidade, área basal e volume comercial nos níveis verificados antes da colheita. Entretanto, os resultados deste estudo indicam que a colheita comercial de madeira acelera a dinâmica da floresta e reforça a perspectiva do seu uso para a produção sustentável de madeira de espécies dominantes, enquanto contribui para a conservação de grande diversidade de espécies.

Abstract: Logging and agriculture expansion contribute significantly to land use change and intensification. In all tropical regions, deforestation loss increases, reducing the coverage of primary forests cover decrease. In some cases, the impact of deforestation is offset by the regeneration of new forests when these areas are not converted to other uses. Secondary forests are becoming the main tropical coverage in the face of large-scale degradation and loss of primary forests. These forests can hold a considerable volume of timber of commercial species, which can contribute significantly to produce income and enhance the value of regenerating areas in different successional stages. In the Atlantic Forest, an important characteristic of most of these forests is the significant volume of timber from fast-growing species accumulated between 30 and 40 years of regeneration. However, these ecosystems are still rarely managed for timber production, partly because of the lack of research to support management decisions. In this thesis, I seek to understand how the secondary forest produces quality wood throughout the succession process and the impacts of a selective tree logging has on the forest dynamics. Two sets of data collected from trees with diameter at breast height (DBH) above 5 cm were analysed. The first is the result of an inventory of 82 plots in chronosequence from 2 to 50 years, distributed in three successional routes: Miconia cinnamomifolia, Miconia formosa and Tibouchina pulchra. The objective of the analysis of these data was to understand the timber productivity in secondary forests at different ages. The results show that commercial tree species a contribute significantly to the increase in richness, basal area and commercial volume of naturally regenerated forests and represent 51% of tree species diversity. Among the 12 dominant species, 9 are commercial species, which have a commercial volume of up to 155m³.ha-¹. Commercial trees over 30 cm in diameter produce 126 m³.ha-¹ of commercial volume around 30 years of succession. Hieronyma alchorneoides, M. formosa and M. cinnamomifolia are dominant fast-growing species and produce 200 m³.ha-¹ of quality timber by 40 years of succession. Several other commercial species show high timber stock at this forest age. The second dataset represents a forest in mid-successional stage, where 12 permanent plots were inventoried in 2009 and 15 permanent plots were inventoried in 2014 and 2021, two before a selective tree logging (2009 and 2014) and two after tree logging (2014 and 2021). The aim of the analysis of these data was to understand the dynamics and growth of the forest before and after the intervention. The results show that the forest responds rapidly to tree harvesting with high participation of commercial species (45%) and with increased species richness after harvesting. Among the dominant species (16 species), 11 were commercial species, especially H. alchorneoides, which reached 12% of the total importance value (IV) of the ecosystem. After harvesting, there was rapid recovery of the density of individuals, basal area and commercial volume of the forest. Recovery of these variables was slower for commercial species than for the whole forest. The recruitment rate exceeded the mortality rate for the forest, both before and after tree harvesting. The basal area remaining from harvest was a major driver of the changes that occurred after the intervention and influenced the richness, tree density and commercial volume of the forest. The relative growth rate (RGR) in diameter for the whole forest had a significant increase from pre-harvest to post-harvest period. The pattern was observed for the set of commercial species, but with lower average rates compared to the whole forest. The average annual periodic increment (PAI) of the total commercial volume was 5.5 m³.year-¹ in the growing period before harvest and 4.4 m³.year -¹ after harvest. RGR showed negative relationship with basal area for commercial species, with higher growth rate in areas with lower basal area after harvest, while increment was strongly impacted by harvest. Data from individual trees of commercial species revealed that these trees grew faster after harvest, reaching up to 3.06 cm.cm-¹.year-¹. The average rates were 0.30 cm.cm-¹.year-¹ before harvest and 0.33 cm.cm-¹.year-¹ after harvest. Among the dominant species (9 species), H. alchorneoides, M. cinnamomifolia and Virola bicuhyba showed the highest increments after harvest. The results reported in this thesis show that secondary forests are dominated by commercial and quality timber-producing species, with a rapid increase in timber stock at early successional stages. The rapid forest response to the selective tree logging can be observed mainly in the increment of individual trees and in the recruitment rates of new trees. The regrowth of the forest during the seven-year period after harvest was insufficient for the forest to restore density, basal area, and commercial volume to pre-harvest levels. However, the results of this study indicate that commercial timber harvesting accelerates forest dynamics and reinforce the prospect of its use for sustainable timber production of dominant species, while contributing to the conservation of a significant species diversity.