Balanço do carbono e transpiração num montado alentejano de sobro e azinho

Abstract

As condições estivais do clima mediterrânico, défice hídrico associado a temperatura e radiação elevada, promovem, nas plantas, processos de regulação e aclimatação a nível fisiológico e estrutural. Este trabalho foi realizado em árvores adultas das espécies Quercus rotundifolia e Quercus suber, num montado Alentejano próximo de Évora, Portugal. Pretendeu-se conhecera variação sazonal da assimilação de carbono e da transpiração a diferentes níveis estruturais (folha ou árvore ou ecossisterna) nas duas espécies de quercíneas; e analisar a capacidade de aclimatação da fotossíntese às condições ambientais estivais. Entre 1999 e 2001, estudaram-se as variações diárias e sazonais de potencial hídrico foliar, condutância estomática, taxa de assimilação de carbono, a nível da folha, e estimou-se a transpiração das árvores, por um método de medição de fluxo de seiva. Determinou-se a existência de limitações estomáticas e bioquímicas da fotossíntese, pela realização de curvas de resposta da fotossíntese à concentração de CO2 e á densidade de fotões da radiação fotossintéticamente activa (PPFD). Analisou-se a distribuição da PPFD, na copa de Q. rotundifolia, relacionando-se os padrões observados com a caracterização estrutural, área foliar específica e química, azoto e compostos de carbono estruturais e ainda o teor de clorofila nas folhas. Estimou-se a existência de limitações bioquímicas da fotossíntese em folhas que se desenvolveram à sombra e em folhas ao sol. Finalmente, testou-se o comportamento de um modelo funcional de crescimento desenvolvido para ecossistemas sujeitos a défice hídrico, GOTILWA + (Growth of Trees is Limited by Water) na estimativa dos fluxos e carbono e água no montado. Concluiu-se que a taxa de assimilação de carbono no período estival decresceu, entre 92% e 96%, face a períodos do ano em que as condições ambientais são favoráveis (Primavera e Outono). No mesmo período, a limitação estomática à assimilação de carbono constituiu cerca 40% e a capacidade máxima de carboxilação pela enzima Rubisco (Vc..,,) decresceu entre 26% e 33%. As espécies estudadas registaram. no Verão um elevado controlo estomático e um decréscimo da transpiração ao nível da árvore, estimada pelo método da medição de fluxo de seiva, de cerca de 53% na azinheira e 70% no sobreiro, face a períodos de condições ambientais favoráveis (ex. Primavera). A área foliar específica em Q. rotundifolia evidenciou uma relação exponencial negativa com a PPFD. As folhas desenvolvidas à sombra apresentaram maior eficiência quântica do que as folhas de sol mas não apresentaram diferenças quanto à capacidade de carboxilação. O ecossistema de montado funcionou como um sumidouro de dióxido de carbono da atmosfera quando as temperaturas foram amenas e na ausência de limitações hídricas no solo, i.e. durante os meses de Primavera e Outono. Nestes meses, os valores máximos, estimados pelo modelo GOTILWA, de NEE foram entre -1.44 e –3.14 g C m-2 dia-1. Nos meses de Verão, quando não ocorreu precipitação e as temperaturas foram elevadas os valores máximos de NEE foram entre 1.25 e 1.87 g C m-2 dia-1 e o ecossistema funcionou como fonte de dióxido de carbono para a atmosfera. A aplicação do modelo GOTILWA na simulação de fluxos de carbono e água no montado requer alterações na estrutura do modelo afim de melhorara validade dos resultados. ### ABSTRACT - During the summer in Mediterranean regions, water deficit associated with high temperature and radiation, promote regulation and acclimation of physiological and structural, processes in plants. This experiment was dope in adult trees, of Quercus rotundifolia and Quercus suber species in an ecosystem called montado located in South of Portugal near Évora in Portugal. The objective of this work was the study of seasonal, variations in carbon assimilation and transpiration at different levels (leaf, tree or ecosystem) in both Quercus species and to detect the capacity of biochemical and structural acclimation under summer conditions. Seasonal and diurnal patterns of water potential, stomatal conductance and carbon assimilation, at leaf level and transpiration at tree level, estimated by sap-flow method, were studied between 1999 e 2001. Stomatal and biochemical limitations to photosynthesis were determined, by doing photosynthetic response curves to internal CO2 concentration and light intensity. Light distribution in Q. rotundifolia and its relation with structural parameter, specific leaf area, and biochemical, leaf nitrogen and structural carbon and chlorophyll were analysed. Finally a functional growth model, developed for water stress ecosystems, GOTILWA + (Growth of Trees is Limited by Water) was tested in the montado ecosystem to estimate carbon and water flows. Carbon assimilation rate decreased in summer, between 92% and 96% in relation to spring and autumn. In that period, carboxilation capacity decreased between 26% and 33% and stomatal limitation to carbon assimilation was near 40%. In the summer period both species showed a high stomatal control and a decrease in canopy transpiration, by 53% in holm oak and 70% in cork oak, in relation to more favourable conditions periods (e.g. spring). Specific leaf area was negatively related with photosynthetic photon flux (PPFD) received by the leaf. Leaves grown in the shade had higher quantum efficiency than sun leaves, however there were no differences in carboxilation capacity between the two types of leaves. The ecosystem was a sink for CO2 at mild temperature, and when no water stress is occurring, i.e. in spring and autumn, Net Ecosystem Exchange (NEE) values, estimated by GOTILWA model, between -1.44 e –3.14 g C ni-2 day-1. In summer, in water stress condition and high air temperature NEE values were, between 1.25 e 1.87 g C ni-2 day-1 and the ecosystem was a source for CO2. The simulation of carbon and water fluxes; at montado, using GOTILWA model, needs future modifications in the model structure to improve the results.