Quanta diversidade funcional é necessária para acelerar o desenvolvimento inicial de agroflorestas e da restauração ecológica?

Abstract

Falhas comuns e custosas durante o estabelecimento inicial de árvores de lento crescimento em pomares, plantios florestais e restauração ecológica, são em parte devidas às condições microclimáticas, edáficas, de luminosidade, herbivoria e competição com vegetação espontânea. Ainda faltam regras de montagem generalizáveis e úteis para guiar a combinação de espécies compatíveis e assim criar as condições ecológicas adequadas para árvores valiosas sensíveis, aproveitando os processos de facilitação e complementaridade, minimizando a competição. Portanto, objetivou-se estabelecer critérios generalizáveis para guiar praticantes agroflorestais na escolha de espécies de crescimento rápido e vida curta, adequadas para promover o estabelecimento de árvores tolerantes à sombra de lento crescimento e alto valor econômico e ecológico. Para testar se a diversidade de grupos funcionais universais e amplamente reconhecíveis de plantas prediz a compatibilidade de crescimento de até quatro espécies plantadas juntas em núcleos adensados de 50 cm de diâmetro, foi implementado um experimento no município de Rio do Sul (SC), na região sul do Brasil. 100 espécies de plantas com importantes funções ecológicas e/ou econômicas foram classificadas em quatro grupos funcionais simples com base em sua longevidade. Os grupos funcionais foram combinados em consórcios de duas espécies (?bicultivos?) e quatro espécies (?tetracultivos?) e plantados em 525 unidades experimentais (?núcleos?). Assim, o delineamento experimental representa um gradiente de diversidade funcional na longevidade (e indiretamente na altura máxima da planta), que variam ao longo do tempo à medida que as plantas anuais completam seu ciclo de vida e os grupos funcionais de vida mais longa crescem proporcionalmente em tamanho (aumentando os pesos na diversidade funcional e nas médias funcionais). Os resultados mostram que os grupos funcionais propostos são complementares e usá-los em agrofloresta ou restauração florestal acelera o crescimento inicial e, provavelmente, a sucessão ecológica. A diversidade funcional tem um efeito positivo no desenvolvimento de espécies de longa vida e crescimento lento, e o design agroflorestal pode aproveitar esse efeito para facilitar o estabelecimento dessas espécies com alto valor ecológico e potencial econômico. Há um possível trade-off entre a produção agrícola de curto prazo e o desenvolvimento de árvores de alto valor ecológico. O corte seletivo de biomassa (corte, desbaste, poda) é essencial para superar esse trade-off e maximizar o acúmulo de biomassa, o fechamento do dossel e a melhoria do microclima. Os grupos funcionais de longevidade usados por profissionais de agrofloresta têm relevância ecológica e podem ser úteis para o planejamento prático em agrofloresta e restauração.

Abstract: Widespread and costly failures of valuable slow-growing trees during the initial establishment of orchards, timber plantations and ecological restoration, are partly due to microclimatic, soil, light constraints, herbivory and competition with spontaneous vegetation. We still lack generalizable assembly rules useful for practitioners to combine compatible species to create suitable ecological conditions promoting sensitive, high-value trees, by harnessing facilitation and complementarity, while minimizing competition. Therefore, my objective was to establish generalizable decision criteria to guide agroforest practitioners in selecting compatible fast-growing species with short life spans, to promote the establishment of slow-growing shade tolerant trees with high economic and ecological value. To test whether the diversity of universal, widely recognizable functional groups of plants predicts the growth compatibility among up to four species planted densely together in nuclei of 50cm diameter, an experiment was implemented in Rio do Sul municipality (SC) in subtropical humid Southern Brazil. One hundred plant species with important ecological and/or economic functions were classified into four simple functional groups based on their longevity. The functional groups were combined into two-species (?bicultures?) and four-species intercrops (?tetracultures?) and planted in 525 experimental units (?nuclei?). Thus, the experimental design represents a gradient of functional diversity in longevity (and indirectly in maximum plant height), which vary over time as annuals complete their life cycle and longer-lived functional groups grow proportionally in size (increasing weights in functional diversity and functional means). The results show that the proposed functional groups are complementary and using them in agroforestry or forest restoration accelerates initial growth and likely ecological succession. Functional diversity has a positive effect on the development of long-lived, slow-growing species and agroforestry design can harness this effect to facilitate the establishment of these species with high ecological and potential economic value. There is a possible trade-off between short-term agricultural production and the development of trees of high ecological value. Selective biomass cutting (mowing, slashing, pruning) is key to overcome this trade-off and maximize biomass accrual, canopy closure and microclimate amelioration. The functional longevity groups used by agroforestry professionals have ecological relevance and may prove useful for practical planning in agroforestry and restoration.