Can the establishment of forage cactus plantations reduce the expansion of areas undergoing desertification?

A compreensão sobre as principais consequências hidrodinâmicas e biofísicas promovidas pela mudança do uso do solo, vem sendo investigada por muitos pesquisadores. Entretanto, pouco se sabe como o estabelecimento de plantações de cactáceas forrageiras pode minimizar os impactos promovidos pelas ações antropogênicas sobretudo em área em processo de desertificação. Nesse contexto, o objetivo desta pesquisa é investigar a cobertura vegetal, as variáveis hidrodinâmicas e meteorológicas de uma área de caatinga com perturbação antrópica (CPA) em comparação a uma área com indícios de desertificação (AID) e outra com agroecossistema de cactáceas (AAC, Opuntia stricta (Haw.) Haw.) palma forrageira, clone Orelha de Elefante Mexicana. O experimento foi conduzido na Fazenda Algodões (8,31º S, 38,51º O e 348 m), no município de Floresta – PE, durante o período de agosto de 2016 e agosto de 2017. O índice de cobertura vegetal (ICV) na CPA e na ACC foram utilizados três sensores PAR linear (SQ-321 Calibration Line Quantum Net10 sensors, Apogee, Logan, Utah, USA), ambos acoplados à estrutura das torres micrometeorológicas. Na AID o ICV foi monitorado por meio de um ceptômetro (AccuPAR, LP-80, Decagon Devices, Pullman, EUA). Adicionalmente, foi feita a análise do solo para caracterização das propriedades físico-hídricas no início do experimento e ao longo do tempo foram feitas medições do conteúdo de água no solo. Dados diários dos elementos meteorológicos foram obtidos a partir de três torres micrometeorológicas instaladas uma em cada área (CPA, AID e AAC). Os resultados revelaram que a mudança do uso do solo de áreas de caatinga com perturbação antrópica por áreas com indícios de desertificação implicou numa redução da cobertura vegetal de 41% para 17%. A variação de armazenamento de água (CAS) acompanhou o comportamento da precipitação, sendo maior na área de caatinga com perturbação antrópica (μ = 0,109 m3 m-3), mesmo esta apresentando histórico de criação de animal de pequeno porte. A temperatura média do ar (Tm) indica que existe uma maior absorção de calor na área de agroecossistema de cactáceas (8,3oC) que resultou num aquecimento do ar superior nesse ambiente. A sazonalidade da umidade relativa do ar (UR) foi influenciada pelo tipo de cobertura vegetal, resultando em maior média para a área com indícios de desertificação (μ = 64,5%) e uma menor para a área de caatinga com perturbação antrópica (μ = 62,0%). Todavia, a interação entre a elevada temperatura e a baixa umidade relativa do ar resultou num elevado déficit de pressão de vapor (DPV) para a área de agroecossistema de cactáceas (μ = 1,54 kPa). O saldo de radiação (Rn) variou em resposta a disponibilidade hídrica após os eventos de chuva, apresentando menores valores para a área com indícios de desertificação (μ = 9,8 MJ m-2 dia-1). Assim, conclui-se que a mudança do uso do solo altera os padrões hidrometeorológicos e da cobertura vegetal em interface superfície-atmosfera. Dessa forma, os resultados sugerem que o estabelecimento de áreas agrícolas com plantas cactáceas forrageiras Opuntia stricta (Haw.) Haw pode reduzir a expansão das ambientes em processo de Desertificação, sobretudo na região do Semiárido.Understanding the main hydrodynamic and biophysical consequences of land use change has been investigated by many researchers. However, little is known about how the establishment of forage cactus plantations can minimize the impacts promoted by anthropogenic actions especially in areas in the process of desertification. In this context, the objective of this research is to investigate the vegetation cover, the hydrodynamic and meteorological variables of an area of caatinga with anthropic disturbance (CPA) in comparison to an area with signs of desertification (AID) and another with cacti agroecossystem, Opuntia stricta (Haw.) Haw.) Forage palm, Mexican Elephant Ear clone. The experiment was conducted at Fazenda Algodões (8.31 ° S, 38.51 ° W and 348 m), in the municipality of Floresta - PE, during the period of August 2016 and August 2017. CPA and ACC were used three linear PAR sensors (SQ-321 Calibration Line Quantum Net10 sensors, Apogee, Logan, Utah, USA), both coupled to the structure of the micrometeorological towers. In AID, ICV was monitored by means of a ceptometer (AccuPAR, LP-80, Decagon Devices, Pullman, USA). In addition, soil analysis was carried out to characterize the physical-water properties at the beginning of the experiment, and measurements of soil water content were made over time. Daily data of the meteorological elements were obtained from three micrometeorological towers installed one in each area (CPA, AID and AAC). The results showed that the change in the soil use of caatinga areas with anthropogenic disturbance by areas with signs of desertification implied a reduction in plant cover from 41% to 17%. The water storage variation (CAS) followed the precipitation behavior, being higher in the caatinga area with anthropic disturbance (μ = 0.109 m3 m-3), even presenting a history of small animal rearing. The mean air temperature (Tm) indicates that there is a greater heat absorption in the cactaceous agroecosystem area (8.3°C) which resulted in higher air heating in that environment. The seasonality of relative air humidity (RAH) was influenced by the vegetation cover type, resulting in a higher mean for the area with signs of desertification (μ = 64.5%) and a lower one for the caatinga area with anthropic disturbance (μ = 62.0%). However, the interaction between the high temperature and the low relative humidity of the air resulted in a high vapor pressure deficit (VPD) for the area of cacti agroecosystems (μ = 1.54 kPa). The radiation balance (Rn) varied in response to water availability after rainfall events, presenting lower values for the area with signs of desertification (μ = 9.8 MJ m -2 day -1). Thus, the results suggest that the establishment of agricultural areas with forage cactus plants Opuntia stricta (Haw.) Haw can reduce the expansion of the environments in Desertification process, especially in the semi-arid region.Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNP