Trajetórias sucessionais e fatores condicionantes da regeneração natural do cerrado em pastagens abandonadas

Abstract

Apesar da expressiva demanda para recuperação da vegetação nativa de Cerrado em pastagens abandonadas, pouco se sabe sobre a dinâmica de recuperação espontânea destes sistemas, dificultando a tomada de decisão sobre qual estratégia de restauração adotar. Neste estudo, amostramos 31 savanas secundárias resultantes da conversão de savanas naturais primárias em pastagens cultivadas e subsequente abandono e estudamos a regeneração natural da vegetação. Primeiramente, construímos uma cronosequência com 29 dessas pastagens (tempo de abandono variando entre 3 e 25 anos) e modelamos, com uso de regressões lineares simples, as trajetórias temporais de atributos da vegetação. A partir desses modelos, estimamos o tempo necessário para os atributos se igualarem aos valores de dois ecossistemas de referência, o Cerrado stricto sensu (savana natural primária, que representa o estado pré-perturbação) e o Cerradão (savana adensada, resultante da supressão do fogo, que representa um estado alternativo da vegetação). Ainda, analisamos a composição das comunidades vegetais estudadas. Posteriormente, modelamos, com uso de modelos lineares generalizados e regressões simples, o efeito do tempo desde o abandono da pastagem, de atributos do solo e da paisagem sobre a taxa anual de recuperação das savanas secundárias (n=29), a fim de investigar a influência desses fatores sobre o ritmo de recuperação da vegetação. Evidenciamos, a partir dos modelos baseados na cronosequência, que a cobertura, riqueza e densidade de árvores aumentaram rapidamente com o tempo desde o abandono das pastagens, ultrapassando facilmente os valores do Cerrado stricto sensu (28 anos) e atingindo os valores do Cerradão aos 49 anos após o abandono. A cobertura e a riqueza do estrato rasteiro aumentaram em um ritmo muito mais lento. Como as espécies deste estrato são intolerantes à sombra, elas serão eliminadas pelo fechamento do dossel ao longo do tempo. Até 25 anos após o abandono, verificamos que muitas espécies do Cerrado stricto sensu ainda não colonizaram as savanas secundárias, principalmente espécies do estrato rasteiro. Não encontramos influência do tempo desde o abandono da pastagem ou da distância do remanescente de vegetação nativa mais próximo sobre a taxa anual de recuperação das savanas secundárias. Por outro lado, uma pequena parte da variação do ritmo de recuperação da vegetação foi explicada em nossos modelos pelos atributos do solo (proporção de partículas finas, resistência à penetração e saturação por bases) e pela cobertura de vegetação nativa remanescente no entorno da pastagem. Contudo, não encontramos um fator isolado ou um conjunto único de fatores que explique a variação da taxa anual de recuperação para todos os componentes da vegetação. Apesar do elevado potencial de regeneração natural do Cerrado, o estado ecológico final das comunidades em recuperação será similar ao Cerradão (estado alternativo). Assim, se a meta da restauração é recuperar o sistema ao estado pré-perturbação, a restauração ativa (e.g. reintrodução do fogo, remoção de árvores, plantio de gramíneas nativas) será necessária. Considerando que há ampla variação no ritmo de recuperação da vegetação entre locais e que os nossos modelos lineares generalizados apresentaram baixo poder preditivo, inviabilizando sua aplicação para a tomada de decisão em larga escala, sugerimos que o monitoramento da vegetação seja efetuado caso-a-caso, para inferir sobre o potencial de regeneração natural do Cerrado e o nível de esforço requerido para restaurar o sistema ao estado pré-perturbação.

Despite the demand for Cerrado large-scale restoration in abandoned pastures, little is known about the recovery dynamics of these systems.Thus, scarce information is available to support the decision-making about which restoration approach should be applied to recovery this tropical savanna. Here, we sampled 31 secondary savannas resulting from the conversion of old-growth savannas into pastures and subsequent abandonment and assessed the natural regeneration of vegetation. Firstly, we constructed a chronosequence with 29 of these pastures (time since abandonment varying between 3 and 25 years) and modeled, using simple linear regressions, the temporal trajectories of vegetation attributes. Based on these models, we estimated the time required for these attributes to match the attributes of two reference ecosystems, the Cerrado stricto sensu (old-growth savanna that represents the pre-disturbance state) and the Cerradão (encroached savanna resulting from fire suppression, which represents an alternative ecological state). We also analyzed the composition of the studied plant communities. Later, we modeled the effect of time since pasture abandonment, soil and landscape attributes on the annual rate of recovery of secondary savannas (n=29), using generalized linear models and simple regressions, in order to investigate the influence of these factors on the rhythm of vegetation recovery. Based on the chronosequence-models, we verified that canopy cover, richness and density of trees rapidly increased with the time since pasture abandonment, easily surpassing the values of Cerrado stricto sensu (28 years old) and reaching the values of Cerradão 49 years after abandonment. The cover and richness of the ground layer increased at a much slower pace. Since the species of this layer are shade intolerant, they will be eliminated by canopy closure over time. Up to 25 years after abandonment, secondary savannas continued to lack many Cerrado stricto sensu species, mostly from the ground layer. We found no influence of time since pasture abandonment or distance from the nearest remnant of native vegetation on the annual rate of recovery of secondary savannas. On the other hand, our models demonstrated that the soil attributes (proportion of fine particles, penetration resistance and base saturation) and the surrounding native-vegetation cover explained a small portion of the variation in the vegetation recovery rhythm. However, we did not find an isolated factor or a single set of factors that explain the variation of the annual recovery rate for all vegetation components. Despite the high natural regeneration potential of the Cerrado, the end state of secondary savannas will be similar to the Cerradão (alternative state). Thus, if the restoration goal is to recover the pre-disturbance state, active restoration (e.g. reintroduction of fire, removal of trees, planting native grasses) will be necessary. Considering that there is a wide variation in the rhythm of vegetation recovery among sites and that our generalized linear models shows low predictive power, constraining its application for large-scale decision making, we suggest that vegetation monitoring should be done case-by-case, to inform the potential of natural regeneration of the Cerrado and the level of effort required to restore the system to the pre-disturbance state, that was a typical savanna.