Efeitos da diversidade funcional sobre contribuições materiais em sistemas agroflorestais: multifuncionalidade e versatilidade

Abstract

As perdas de biodiversidade e funcionamento do ecossistema ocasionadas pela destruição de florestas, uso da terra para intensificação agrícola e homogeneização de paisagens são as principais preocupações da ciência e sociedade. Afetam os ecossistemas ocasionando perdas ecológicas enormes para satisfazer altas taxas de produção e ganhos econômicos. Os Sistemas Agroflorestais sucessionais são alternativas eficientes de mitigação desses desafios ambientais, de recuperação e restauração de áreas degradadas que têm potencial multifuncional para anteder tanto a demanda por alimentos, como de reestruturação da biodiversidade e impulsionamento do funcionamento dos ecossistemas. Tanto pela multifuncionalidade quanto pela capacidade versátil, SAFs impulsionam a biodiversidade em vários níveis, oferta de múltiplos Contribuições materiais e não materiais da natureza para as pessoas, e possibilitam rápido retorno socioeconômico ao agricultor. Diferentes maneiras de avaliar o funcionamento dos ecossistemas são propostas. A literatura aponta a eficiência de aplicação de abordagens ecológicas baseadas em estrutura funcional na pesquisa agrícola, para avaliar diferentes aspectos da biodiversidade relacionados ao funcionamento dos ecossistemas. O objetivo principal desta pesquisa é avaliar o efeito da diversidade funcional e da média funcional (medidas baseadas em atributos funcionais) de espécies cultivadas, sobre a disponibilidade de quatro contribuições materiais, da multifuncionalidade e versatilidade em Sistemas Agroflorestais Agroecológicos. Um experimento utilizando três diferentes composições funcionais de plantas cultivadas foi implantado em 2016 em Florianópolis (SC), Brasil. Seis atributos funcionais de 26 espécies foram utilizados: altura máxima da planta, área foliar, área foliar específica, densidade específica do caule, conteúdo de matéria seca e concentração de nitrogênio foliar. A média funcional foi determinada através do CWM (Community-Weighted Mean trait value) ponderado pela biomassa. O índice de entropia de Rao pelo pacote FD. No capítulo 1 utilizamos o CP1 da análise de componentes principais para composição da estrutura fixa dos modelos, para realizar a análise estatística através de modelos lineares mistos para testar os efeitos de diversidade e média funcional. Forragem, adubo verde, alimentos e germoplasmas foram medidos nas linhas de plantio com gabaritos padronizados. Descobrimos que no início da sucessão, principalmente a dominância de plantas com folhas pequenas, baixa concentração de nitrogênio foliar e maior densidade de caule promovem maiores produções de duas contribuições materiais. Mas independentemente do tempo de sucessão, consórcios dominados por plantas com baixa altura vegetativa e folhas grandes são os que devolvem maiores produções. Já consórcios com maior diversidade de atributos promovem maiores produtividade também no início da sucessão e, independente do tempo, consórcios com plantas maiores e baixa densidade de caule são as que promovem esse maior benefício. Nossos resultados sugerem que os agroflorestas devem ser planejadas com um grande número de espécies por unidade amostral para obter os benefícios tanto do efeito de seleção como de complementaridade. O capítulo 2 está em fase de análise dos dados e temos a expectativa de encontrar uma maneira robusta de análise da versatilidade em Sistemas Agroflorestais e outros agroecossistemas biodiversos.

Abstract: Biodiversity loss and ecosystem functioning decline caused by forest destruction, land-use intensification for agriculture, and landscape homogenization are major concerns for science and society. These processes affect ecosystems by generating substantial ecological losses in order to sustain high production rates and economic gains. Successional Agroforestry Systems are efficient alternatives for mitigating these environmental challenges and for recovering and restoring degraded areas, with multifunctional potential to meet both food demand and the restructuring of biodiversity and the enhancement of ecosystem functioning. Through both multifunctionality and versatility, Agroforestry Systems promote biodiversity at multiple levels, provide multiple material and non-material Nature?s Contributions to People, and enable rapid socioeconomic returns to farmers. Different approaches to assessing ecosystem functioning have been proposed. The literature highlights the effectiveness of applying ecological approaches based on functional structure in agricultural research to evaluate different aspects of biodiversity related to ecosystem functioning. The main objective of this research is to assess the effect of functional diversity and community-weighted mean (measures based on functional traits) of cultivated species on the availability of four material contributions, as well as on multifunctionality and versatility in Agroecological Agroforestry Systems. An experiment using three different functional compositions of cultivated plants was established in 2016 in Florianópolis (SC), Brazil. Six functional traits of 26 species were used: maximum plant height, leaf area, specific leaf area, stem specific density, leaf dry matter content, and leaf nitrogen concentration. The community-weighted mean trait value (CWM) was calculated weighted by biomass. Rao?s entropy index was calculated using the FD package. In Chapter 1, we used PC1 from principal component analysis to define the fixed structure of the models and performed statistical analyses using linear mixed models to test the effects of functional diversity and community-weighted mean. Forage, green manure, food, and germplasm were measured along planting rows using standardized quadrats. We found that at the beginning of succession, especially the dominance of plants with small leaves, low leaf nitrogen concentration, and higher stem density promotes greater production of two material contributions. However, regardless of successional stage, consortia dominated by plants with low vegetative height and large leaves yield higher production. Consortia with greater trait diversity also promote higher productivity at the beginning of succession and, independent of time, consortia with taller plants and low stem density provide greater benefits. Our results suggest that agroforestry systems should be designed with a large number of species per sampling unit to obtain benefits from both selection and complementarity effects. Chapter 2 is currently under data analysis, and we expect to identify a robust approach to analyze versatility in Agroforestry Systems and other biodiverse agroecosystems.