Inovação para a Agricultura

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SILVPAST - Implementação custo-eficiente de mosaicos silvo-pastoris de carvalho negral

Entidade líder do projeto: TERRAPRIMA - SERVIÇOS AMBIENTAIS, SOCIEDADE UNIPESSOAL LDA
Responsável pelo projeto: Nuno Rodrigues
Site do projeto: https://www.terraprima.pt/pt/projecto/23
Área do plano de ação: Outras culturas permanentes
Parceiros:

APIS COMPANHIA AGRICOLA E PECUARIA S.A.; FACULDADE DE CIENCIAS DA UNIVERSIDADE DE LISBOA; MULTINATURA LDA; SOCIEDADE DE DESENVOLVIMENTO DA QUINTA DO COLMEAL; TRANSUMANCIA E NATUREZA - ASSOCIACAO; UNAC - UNIÃO DA FLORESTA MEDITERRÂNICA


Prioridade do FEADER: P5E) promoção da conservação e do sequestro de carbono na agricultura e na silvicultura;
Identificação do problema ou oportunidade que se propõe abordar:

O abandono da actividade agrícola e florestal, em áreas de baixa aptidão produtiva, constitui um desafio para a gestão da paisagem e para a sustentabilidade económica e social das regiões. Em regiões como a Beira Interior, os processos de sucessão secundária em áreas abandonadas podem constituir uma ameaça à sustentabilidade da paisagem, por aumento do risco de incêndio devido à expansão (não gerida) de matos. A falta de soluções custo-eficientes desencoraja a gestão activa e promove o absentismo, conduzindo a um regime de fogo mais frequente, que eventualmente se perpetua com a transição do coberto para matos, o que acarreta elevados custos socioeconómicos. Em contrapartida, processos de produção assentes na gestão da sucessão secundária podem oferecer uma oportunidade para criar novos mosaicos silvo-pastoris, criando uma matriz paisagística heterogénea, pela manutenção de zonas abertas e/ou de controlo de combustível através do pastoreio, e pelo restauro de bosques nativos, nomeadamente de carvalho-negral (Quercus pyrenaica), por regeneração natural. Quando implementados em escalas relevantes, os mosaicos silvo-pastoris melhoram a resiliência do território por via da multifuncionalidade e da redução do risco de fogos severos, o que resulta numa maior capacidade adaptativa das populações locais a alterações ambientais e socioeconómicas. Esta oportunidade é reforçada pelo potencial da gestão silvo-pastoril como uma solução custo-eficiente para conduzir os processos de sucessão secundária, e de criar de novos bosques a baixo custo. A regeneração natural de florestas em áreas abandonadas ou com baixa intervenção é menos dispendiosa do que a plantação e tendencialmente mais eficiente no restauro das funções e serviços dos ecossistemas e da biodiversidade, gerando benefícios ambientais para a sociedade que são passíveis de remuneração. No âmbito do Domínio temático 2.2 (Portaria 402/2015, 9 de Novembro), este Grupo Operacional (GO) propõe uma inovação de processo na produção silvo-pastoril em área de carvalho negral, assente num método de planeamento e gestão suportado por meios de detecção remota e gestão integrada dos diferentes usos produtivos e serviços ambientais.


Objetivos visados:

Os objectivos fundamentais são:Os objectivos fundamentais são:

a) Ensaiar um processo de produção custo-eficiente que viabilize a actividade silvo-pastoril e garanta a sua sustentabilidade a longo-termo.

b) Disponibilizar metodologias e ferramentas que permitam a replicação do processo proposto.

c) Suportar processos de decisão, a avaliação e o desenho de políticas agroambientais.

d) Promover o restauro de bosques de carvalho negral e da biodiversidade associada.

e) Desenvolver processos que contribuam para o controlo do risco de incêndio associado à acumulação (não gerida) de biomassa.

f) Reforçar a resiliência do território, a alterações ambientais e socioeconómicas, contribuindo para a capacidade adaptativa das populações locais.

Os objectivos visam dois níveis de actuação e de influência do GO SILVPAST. O nível da exploração florestal, em que os principais agentes são os proprietários e gestores florestais, incluindo associações, e o nível da gestão do território em que os principais agentes são os decisores políticos da esfera local à nacional. O modelo silvo-pastoril proposto, as ferramentas de planeamento e gestão que serão desenvolvidos, pretendem dar resposta a um problema que afecta os proprietários (e.g., a falta de alternativas de gestão custo-eficientes), mas também aumentar a viabilidade económica da actividade produtiva por via da multifuncionalidade, da maior resiliência, e dos menores custos de gestão. Apresentando-se portanto como uma oportunidade.

Ao nível da gestão do território, espera-se que a implementação de mosaicos silvo-pastoris se traduza em benefícios ambientais, pelo restauro da floresta nativa, numa redução do risco de incêndio, numa maior capacidade adaptativa das populações locais, pela manutenção de sistemas multifuncionais, e numa dinamização da economia local. O GO SILVPAST prestará suporte, pela disponibilização dos dados e do conhecimento gerado, à formulação de estratégias e políticas no âmbito da gestão do território.


Sumário do plano de ação:

Promover o desenvolvimento e sustentabilidade de mosaicos silvo-pastoris através de medidas que minimizem os custos de gestão pelo uso eficiente dos processos ecológicos de regeneração natural de bosques de carvalho negral e uso de herbivoria.


Pontos de situação / Resultados:

Ponto situação (Fevereiro 2021):

O Grupo Operacional SILVPAST está a realizar actividades no sentido desenvolver metodologias de apoio a processos de implementação de mosaicos silvo-pastoris em áreas de carvalho-negral no sentido de mitigar o risco de incêndio que ameaça estas áreas, apoiar a regeneração dos ecossistemas após a cessação ou abandono da actividade agrícola e revitalizar a sua gestão. Dá-se particular destaque a cinco linhas de acção: 

  1. reintrodução de pastoreio extensivo e monitorização do uso do espaço pelos animais, 
  2. monitorização do efeito do pastoreio na estrutura e composição da vegetação (com implicações para a prevenção de incêndios rurais e florestais), 
  3. avaliação dos processos de regeneração natural de carvalho-negral de modo a apoiar o planeamento de acções de restauro e gestão florestal, 
  4. desenvolvimento de metodologias para mapeamento de alta resolução da cobertura do solo nas áreas de intervenção, 
  5. divulgação e disseminação.

1) reintrodução de pastoreio extensivo e monitorização do uso do espaço pelos animais

O GO SILVPAST está a monitorizar o uso do espaço por bovinos e equídeos nas suas áreas piloto, com recurso a dados de localização recolhidos por coleiras GPS, com o objectivo de avaliar o contributo do pastoreio para a gestão de biomassa em floresta de carvalho negral. Na Quinta da França (Covilhã) foi criada uma parcela de teste em bosque de carvalho negral, com regime de pastoreio livre por vacas, em Julho de 2018. Esta parcela com cerca de 100 ha fica contígua a pastagens, do seu lado sul, já usadas pelos animais e onde se encontram os pontos de água, e encontra-se delimitada a norte por uma vedação que a separa de uma parcela de bosque sem pastoreio. Os dados de localização GPS foram aplicados em modelos espaciais para identificar os factores mais influentes nos padrões de uso do espaço e mapear as zonas com maior probabilidade de exposição à presença do gado e ao seu efeito na vegetação, solo e fauna. Os resultados preliminares, sugerem que as deslocações dos animais no carvalhal foram limitadas pela distância aos pontos de água (localizados na pastagem, a sul da parcela) e que os animais apresentam uma preferência por áreas mais abertas, evitando zonas de vegetação mais complexa. Os resultados mostraram ainda a preferência por zonas menos declivosas, e o uso dos caminhos para as deslocações dentro da parcela. No Médio Côa (Almeida) foram colocadas coleiras em cavalos em 2019 para um estudo semelhante. Os dados recolhidos vão ainda vão analisados e aplicados a modelos espaciais. Uma análise prévia sugere resultados semelhantes aos obtidos para o gado bovino. Neste caso, a resposta dos animais ao uso das coleiras foi menos satisfatória, com impacto no bem-estar dos cavalos, pelo que se optou pela remoção das coleiras em 2020.

2) monitorização do efeito do pastoreio na estrutura e composição da vegetação

No âmbito dos trabalhos de avaliação do uso do pastoreio para gestão da vegetação e redução do risco de incêndio em áreas de carvalho negral, o GO SILVPAST tem recolhido, nos últimos três anos, dados relativos à estrutura e composição da vegetação na Quinta da França. Os dados são recolhidos em áreas fixas de amostragem no bosque de carvalho negral. Em 2018 foi instalada uma vedação divisória no carvalhal para criação de uma zona aberta a gado bovino, em regime de pastoreio livre, de um dos lados da vedação, e manutenção de uma zona sem pastoreio do outro lado. Os resultados preliminares revelam diferentes trajectórias da estrutura da vegetação em função do regime de pastoreio. Na parcela com pastoreio foi observada uma simplificação da estrutura vertical do sub-coberto. Esta alteração deveu-se essencialmente a uma redução da cobertura por carvalhos jovens e pelo desbaste dos ramos baixos das árvores (< 2m), a uma redução de gramíneas altas e também do coberto arbustivo, em particular no último ano. Por outro lado, na parcela sem pastoreio, cuja monitorização se iniciou em 2019, observou-se uma trajectória inversa. Entre 2019 e 2020, ocorreu um aumento da cobertura da vegetação no sub-coberto essencialmente associado ao aumento de gramíneas altas e outras herbáceas. Estes resultados sugerem, para já, um contributo da presença do gado na regulação da biomassa, com redução da cobertura nos estratos intermédios da vegetação, mas com possíveis impactos sobre a regeneração e recrutamento de carvalhos jovens, e consequentemente a necessidade de complementar o uso do pastoreio com medidas de proteccção da regeneração de carvalhos. No Médio Côa, foram recolhidos dados para monitorização do efeito do pastoreio por cavalos em áreas com e sem pastoreio na Primavera de 2020. A análise de dados está a decorrer, com a publicação dos resultados prevista para os próximos meses. Para além dos efeitos na estrutura e composição da vegetação, serão ainda avaliados os efeitos no solo (as amostras já recolhidas revelam baixo teor de matéria orgânica, e serão comparadas com amostras recolhidas no final do projecto), os efeitos na fauna (monitorização de avifauna, e de mamíferos com câmaras de armadilhagem) por via das alterações na estrutura da vegetação e pela presença dos bovinos e equídeos.

3) avaliação dos processos de regeneração natural de carvalho-negral 

O carvalho negral, como muitas outras plantas, apresenta duas formas diferentes de reprodução: sexuada e assexuada. Enquanto que na reprodução sexuada ocorre a troca de material genético (ADN) entre as duas árvores progenitoras e resulta na formação de uma bolota; na reprodução assexuada, ou vegetativa, um pequeno rebento brota da raiz de uma árvore adulta dando origem a uma nova árvore. Esta nova árvore, ao contrário da que provém da bolota, é geneticamente igual à sua única árvore progenitora, ou seja, um verdadeiro clone.O GO SILVPAST estabeleceu como um dos seus objectivos a avaliação do contributo destas duas estratégias reprodutivas para a regeneração de bosques de carvalho negral na Beira Interior. Para tal foram recolhidas amostras nas duas áreas piloto: Quinta da França e no Médio Côa. Em particular, são recolhidas folhas, a partir das quais é extraído o ADN. O ADN é posteriormente analisado de forma a revelar as relações de parentesco entre os carvalhos. Numa análise semelhante à de um teste de paternidade. A extracção do ADN encontra-se concluída. A análise do ADN será realizada em 2021, tendo havido atrasos no trabalho laboratorial devido à actual situação de pandemia.Este estudo irá modelar o grau de parentesco com base na distância entre duas árvores e por conseguinte avaliar a importância de processos de dispersão de curta distância, mais associados a reprodução vegetativa, e de dispersão a longa distância, mais associados a regeneração por bolota, para a regeneração e continuidade de bosques de carvalho negral em paisagens rurais em mudança. Os resultados permitirão perceber como o uso do solo e a estrutura da paisagem podem determinar os processos de regeneração natural dos bosques de carvalho negral na região. Explorações silvícolas poderão compreender como os seus carvalhais estão a regenerar bem como ter uma medida da sua diversidade genética. A diversidade genética será tanto maior quanto menor o número de carvalhos nascidos por rebentos da raiz. É importante salientar que carvalhais com uma elevada diversidade genética terão maior capacidade para se adaptarem, sobreviverem e reproduzirem sob novas condições e serão menos afetados pelas alterações climáticas.

4) desenvolvimento de metodologias para mapeamento de alta resolução da cobertura do solo

O GO SILVPAST tem realizados voos regulares de drone para monitorização da cobertura de solo. Os voos foram realizados no Inverno (momento de menor produtividade, com árvores sem folha) e no Verão (momento de senescência da vegetação herbácea) de modo a testar métodos de detecção de cobertura arbustiva. Os voos no Verão são ainda particularmente interessantes para detectar áreas com cobertura herbácea e portanto maior interesse para o pastoreio.O processamento das imagens de drone para áreas extensas (e.g., 200 ha no carvalhal da Quinta da França), com morfologia complexa (e.g., desníveis acentuados no Médio Côa), e cobertura do solo muito heterógena cria enormes desafios, tendo-se revelado um processo moroso e muito exigente. Até ao momento foi possível o mapeamento de alta resolução (pixel de 20cm) da área piloto da Quinta da França, com base nas imagens recolhidas no verão de 2020 (as imagens de anos anteriores, revelaram alguns problemas de qualidade que estão a ser resolvidos, e que foram rectificados em 2020). Este mapa é um produto inédito que traz uma mais valia para a gestão da área e para o planeamento de novas intervenções, nomeadamente no âmbito do GO SILVPAST.Foi ainda desenvolvida uma tese de mestrado, em colaboração com o Instituto Superior Técnico, com o objectivo de desenvolver um classificador da cobertura arbustiva com metodologias de aprendizagem automática, que pudesse ser aplicado a paisagens de pastoreio em ambiente mediterrânico. Em particular foi testado um método para aumentar a precisão de uma rede neural convolucional (CNN) com uma arquitectura U-Ne t para detecção de arbustos num ambiente florestal, com cobertura do solo heterogénea e complexa. A alta variância intra-classe e baixa variância inter-classe da cobertura arbustiva revelaram-se um desafio para o mapeamento. Este trabalho servirá assim como ponto de partida para estudos subsequentes. As principais contribuições deste estudo são a avaliação do desempenho do estado-da-arte da CNN para mapear a cobertura do solo em paisagem com uma textura fina e propor um método para melhorar o desempenho do modelo.

5) divulgação e disseminação

No âmbito da divulgação e disseminação, listam-se os seguintes indicadores:

  • Sítio web dedicado ao Grupo Operacional no site do parceiro líder (Terraprima) e no site do parceiro que coordena as acções de divulgação e disseminação (UNAC).
  • Publicação de conteúdos web nas redes sociais da parceria (cerca de 10)
  • Comunicação dos resultados em conferências (7)
  • Publicação de artigos de divulgação dos resultados (3)
  • Publicação de artigo científico (1)
  • Tese de mestrado (1)
  • Folheto de divulgação do Grupo Operacional, a ser publicado no primeiro trimestre de 2021

Em concreto: