Band planting: a new restoration technique under the multi-criteria analysis of ecological functionality

Bruno Santos Francisco; Emerson Viveiros; Felipe Bueno Dutra; Paulo Cesar Souza Filho; Rafael Paranhos Martins; Raquel Aparecida Passaretti; José Mauro Santana da Silva; Fatima Conceição Márquez Piña-Rodrigues

doi:10.5327/Z2176-94781028

Authors

Bruno Santos Francisco Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR) - Brazil https://orcid.org/0000-0001-8586-3750
Emerson Viveiros Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR) - Brazil https://orcid.org/0000-0002-0215-0585
Felipe Bueno Dutra Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR) - Brazil https://orcid.org/0000-0002-6280-7307
Paulo Cesar Souza Filho Ceiba Consultoria em Conservação Ambiental - Brazil https://orcid.org/0000-0002-7725-2834
Rafael Paranhos Martins AES Tietê - Brazil https://orcid.org/0000-0003-4264-3736
Raquel Aparecida Passaretti AES Tietê - Brazil https://orcid.org/0000-0001-6975-1505
José Mauro Santana da Silva Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR) - Brazil https://orcid.org/0000-0003-0662-4132
Fatima Conceição Márquez Piña-Rodrigues Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR) - Brazil https://orcid.org/0000-0001-8713-448X

DOI:

https://doi.org/10.5327/Z2176-94781028

Keywords:

ecological restoration; functional attributes; indicators; ecological functions.

Abstract

We evaluated band planting (BP) to assess its efficiency in the early restoring of ecological processes using a multi-criteria protocol known as Framework for the Evaluation of Natural Resource Management Systems Incorporating Sustainability Indicators (MESMIS) to obtain the ecological functionality consolidation index (EFCI). We sampled a 4.3 ha-1 plantation, aged 3 years, with BP, 1.5-m space between bands, 2-m space between seedlings, and a 3.5-m band of natural regeneration, ten areas with conventional planting (CP), aged 5 years, in the coverage and diversity models, and ten areas restored by natural regeneration (NR), aged 4 years. Sampling was carried out in 36 10 m x 10 m blocks, totaling 144 plots, 15 blocks for BP, 11 blocks for CP, and 10 blocks for NR. Species richness was similar between the areas; however, there was a significant difference between BP and the other areas (CP and NR) by the Dunn’s test (p < 0.05). The NR area had the highest diversity (H’ = 3.03; J’ = 0.76), followed by BP (H’ = 2.56; J’ = 0.62), and CP (H’ = 2.0; J’ = 0.48), whereas the BP area (4.348 ind.ha-1) had the highest density. The BP had the highest EFCI for diversity (0.100), control, and management (0.067) compared to NR, for diversity (0.022), and similar to CP in soil protection and nutrient cycling (0.047). BP was efficient in recovering early ecological processes under conditions similar to fragments in the initial stage of succession.

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References

Alvares, C.A.; Stape, J.L.; Sentelhas, P.C.; Gonsalves, J.L.M.; Sparovek, G., 2014. Köppen’s climate classification map for Brazil. Meteorologische Zeitschrift, v. 22, (6), 711-728. (Accessed November 12, 2020) at:. http://www.lerf.eco.br/img/publicacoes/Alvares_etal_2014.pdf. https://doi.org/10.1127/0941-2948/2013/0507.

Antoniazzi, L.; Sartorelle, P.; Costa, K.; Basso, I., 2016. Restauração florestal e cadeias agropecuárias para adequação ao código florestal: análise econômica de oito estados brasileiros. Iniciativas para o Uso da Terra (INPUT) e AGROICONE, São Paulo. (Accessed November 10, 2020) at:. https://www.inputbrasil.org/wp-content/uploads/2016/12/Sum%c3%a1rio-Executivo-Restaura%c3%a7%c3%a3o-florestal-em-cadeias-agropecu%c3%a1rias-para-adequa%c3%a7%c3%a3o-ao-C%c3%b3digo-Florestal_Agroicone_INPUT.pdf.

Barbosa, L.; Shirasuna, R.; Cirilo de Lima, F.; Ortiz, P.; Barbosa, K.; Barbosa, T., 2015. Lista de espécies indicadas para restauração ecológica para diversas regiões do estado de São Paulo. Governo do Estado de São Paulo, Secretaria do Meio Ambiente, Instituto de Botânica, São Paulo, 344 pp.

Benini, R.M.; Adeodato, S., 2017. O desafio econômico de recobrir o Brasil. In: Benini, R.M.; Adeodato, S. (Ed.), Economia da restauração florestal. The Nature Conservancy, São Paulo, pp. 8-19.

Caldeira, M.; Sperandio, H.V.; Godinho, T.O.; Klippel, V.H.; Delarmelina, W.M.; Gonçalves, E.O.; Trazzi, P.A. 2020. Serapilheira e nutrientes acumulados sobre o solo em plantios de leguminosas e em área restaurada com espécies nativas da Floresta Atlântica. Advances in Forestry Science (Online), v. 7, (2), 961-971. https://doi.org/10.34062/afs.v7i2.8310.

Calmon, M., 2021. Restauração de florestas e paisagens em larga escala: o Brasil na liderança global. Ciência e Cultura, v. 73, (1), 44-48. https://doi.org/10.21800/2317-66602021000100009.

Cândido, G.A.; Nóbrega, M.M; Figueiredo, M.T.M; Maior, S.M.M., 2015. Avaliação da sustentabilidade de unidades de produção agroecológicas: um estudo comparativo dos métodos IDEA e MESMIS. Ambiente e Sociedade, v. 18, (3), 99-120. https://doi.org/10.1590/1809-4422ASOC756V1832015.

Climate-data.org, 2019. Dados meteorológicos do projeto OpenStreetMap, coletados entre 1982 e 2012. (Accessed November 03, 2020) at:. https://pt.climate-data.org/america-do-sul/brasil/sao-paulo/borborema-34940/#climate-graph.

Dave, R.; Saint-laurent, C.; Murray, L.; Daldegan, G.A.; Brouwer, R.; Scaramuzza, C.A.M.; Raes, L.; Simonit, S.; Catapan, M.; Contreras, G.G.G.; Ndoli, A.; Karangwa, C.; Perera, N.; Hingorani, S.; Pearson, T., 2019. Second Bonn challenge progress report. Application of the Barometer in 2018. IUCN, Gland, 80 pp. (Accessed October 20, 2020) at: https://portals.iucn.org/library/node/48446.

Durigan, G.; Engel, V.L.; Torezan, J.M.; Melo, A.C.G.; Marques, M.C.M.; Martins, S.V.; Reis, A.; Scarano, F.R., 2010. Normas jurídicas para a restauração ecológica: uma barreira a mais a dificultar o êxito das iniciativas? Revista Árvore, v. 34, (3), 471-485. https://doi.org/10.1590/S0100-67622010000300011.

Fernandes, G.E.; Freitas, N.P.; Piña-Rodrigues, F.C.M., 2017. Cobertura florestal ou função ecológica: a eficácia da restauração na bacia do rio Sorocaba e médio tietê. Revista Brasileira de Ciências Ambientais, (44), 127-145. https://doi.org/10.5327/Z2176-947820170184.

Francisco, B.S., 2020. Composição, estrutura e evolução temporal de um fragmento de Cerrado no sudeste do Brasil. Dissertação de Mestrado, Programa de Pós-Graduação em Biociências, Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Bauru.

Galetti, G.; Silva, J.; Piña-Rodrigues, F.; Piotrowiski, I., 2018. Análise multicriterial da estabilidade ecológica em três modelos de restauração florestal. Revista Brasileira de Ciências Ambientais (Online), (48), 142-157. https://doi.org/10.5327/Z2176-947820180301.

Gandolfi, S.; Belotto, A.; Rodrigues, R.R., 2009. Inserção do conceito de grupos funcionais na restauração, baseada no conhecimento da biologia das espécies. In: Rodrigues, R.R.; Brancalion, P.H.S.; Isernhagen, I. (Eds.), Pacto pela restauração da floresta Atlântica: referencial dos conceitos e ações de restauração. Instituto BioAtlântica, São Paulo, 256 pp.

Gatica-Saavedra, P.; Echeverría, C.; Nelson, C.R., 2017. Ecological indicators for assessing ecological success of forest restoration: a world review. Restoration Ecology, v. 25, (6), 850-857. https://doi.org/10.1111/rec.12586.

Hobbs, R.J.; Hallett, L.M.; Ehrlich, P.R.; Mooney, H.A., 2011. Intervention ecology: Applying ecological science in the twenty-first century. Bioscience, v. 61, (6), 442-450. https://doi.org/10.1525/bio.2011.61.6.6.

Hopper, R.E.; Legendre, P.; Condit, R., 2004. Factors affecting community composition of forest regeneration in deforested, abandoned land in Panama. Ecology, v. 85, (12), 3313-3326. https://doi.org/10.1890/03-0655.

Leal-Filho, N.; Santos, G.R.; Ferreira, R.L., 2013. Comparando técnicas de nucleação utilizadas na restauração de áreas degradadas na Amazônia brasileira. Revista Árvore, v. 37, (4), 587-597. https://doi.org/10.1590/S0100-67622013000400002.

López-Ridaura, S.; Masera, O.; Astier, M. 2002. Evaluating the sustainability of complex socio-environmental systems. The MESMIS framework. Ecological Indicators, v. 2, (1-2), 135-148. https://doi.org/10.1016/S1470-160X(02)00043-2.

Loureiro, J.P.B.; Santos, M.A.S.; Rodrigues, H.E.; Souza, C.C.F.; Rebello, F.K., 2020. Avaliação de sistemas de manejo de recursos naturais com base em indicadores de sustentabilidade: uma revisão sistemática da literatura sobre o uso do método MESMIS. Research, Society and Development, v. 9, (8), e538986067. https://doi.org/10.33448/rsd-v9i8.6067.

Masera, O.; Astier, M.; López-Ridaura, S., 1999. Sustentabilidad y manejo de recursos naturales: el marco de evaluación MESMIS. Mundiprensa/GIRA/UNAM, México, 103 pp.

Melo, A.; Durigan, G., 2007. Structural evolution of planted riparian forests in the Medium Paranapanema Valley, SP, Brazil. Scientia Forestalis, v. 35, (73), 101-111.

Miyawaki, A., 1999. Creative ecology: restoration of native forests by native trees. Plant Biotechnology, v.16, (1), 15-25. https://doi.org/10.5511/plantbiotechnology.16.15.

Piña-Rodrigues, F.; Reis, L.; Marques, S., 1997. Sistema de plantio adensado para a revegetação de áreas degradadas da Floresta Atlântica: bases ecológicas e comparações de custo/benefício com o sistema tradicional. Floresta e Ambiente, (4), 30-41. https://www.academia.edu/32618852/Pi%C3%B1a_Rodrigues_plantio_adensado_Floram_4_1997_pdf.

Piña-Rodrigues, F.; Silva, J.M.; Piotrowski, I.; Lopes, G.R.; Galetti, G.; Franco, F.S.; Alvares, S.M.R., 2015. Protocolo de monitoramento de funcionalidade ecológica de áreas de restauração. https://doi.org/10.13140/RG.2.1.2324.1681.

Pinheiro, M.; Monteiro, R.; Cesar, O., 2002. Levantamento fitossociológico da floresta estacional semidecidual do Jardim Botânico de Bauru, São Paulo. Naturalia, v. 27, 145-164.

Priego-Castillo, G.A.; Galmiche-Tejeda, A.; Castélan-Estrada, M.; Ruiz-Rosado, O.; Ortiz-Ceballos, A.I., 2009. Sustainability assessment of two cocoa production systems: Case studies in rural production units in Comalcalco, Tabasco. Universidad y Ciencia, v. 25, (1), 39-57. (Accessed August 14, 2020) at:. http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0186-29792009000100003.

R Core Team. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Viena, Áustria. (Accessed August 20, 2020) at:. http://www.R-project.org/.

Ramos Filho, L.O., 2007. Uso de sistemas agroflorestais para recuperação de APP e Reserva Legal na agricultura familiar. Sumário de palestra apresentada em 21 de novembro de 2007. In: Fórum sobre Área de Preservação Permanente e Reserva Legal na Paisagem e Propriedade Rural, 1., 2007, Piracicaba. Anais. ESALQ/USP, Piracicaba. (Accessed August 28, 2020) at:. https://sigam.ambiente.sp.gov.br/sigam3/Repositorio/222/Documentos/forum%20app/20071_Uso2_Luiz_EMBRAPA.pdf.

Reis, A.; Bechara, F.C.; Espíndola, M.D.; Vieira, N.K.; Souza, L.D. 2003. Restauração de áreas degradadas: a nucleação como base para incrementar os processos sucessionais. Natureza & Conservação, v. 1 (1), 28-36.

São Paulo. Secretaria de Meio Ambiente do Estado de São Paulo, 2008. Resolução nº 8/2008, de 31 de janeiro de 2008. Diário Oficial do Estado de São Paulo, Seção I. (Accessed October 25, 2020) at:. https://licenciamento.cetesb.sp.gov.br/legislacao/estadual/resolucoes/2008_Res_SMA_08.pdf.

São Paulo. Secretaria de Meio Ambiente do Estado de São Paulo, 2014. Resolução nº 32/2014, de 5 de abril de 2014. Diário Oficial do Estado de São Paulo, Seção I, 36-37. (Accessed October 25, 2020) at:. https://smastr16.blob.core.windows.net/legislacao/2016/12/Resolu%C3%A7%C3%A3o-SMA-032-2014-a.pdf.

Schirone, B.; Salis, A.; Vessella, F., 2011. Effectiveness of the Miyawaki method in Mediterranean forest restoration programs. Landscape and Ecological Engineering, v. 7, (1), 81-92. https://doi.org/10.1007/s11355-010-0117-0.

Schorn, L.; Krieger, A.; Nadolny, M.; Fenilli, T., 2010. Avaliação de técnicas para indução da regeneração natural em área de preservação permanente sob uso anterior do solo com Pinus elliottii. Floresta, v. 40, (2), 281-294. https://doi.org/10.5380/rf.v40i2.17824.

Shono, K.; Cadaweng, E.A.; Durst, P.B., 2007. Application of assisted natural regeneration to restore degraded tropical forestlands. Restoration Ecology, v. 15, (4), 620-626. https://doi.org/10.1111/j.1526-100X.2007.00274.x.

Silva, C.; Brandão, C., 2020. Análise da decomposição da serapilheira na floresta da Tijuca-RJ através do uso de Burlap Bags. Humboldt, v. 1, (1), e45945. https://www.e-publicacoes.uerj.br/index.php/humboldt/article/view/45945/35548.

Souza, R.; Machado, S.; Galvão, F.; Figueiredo-Filho, A., 2017. Fitossociologia da vegetação arbórea do parque nacional do Iguaçu. Ciência Florestal, v. 27, (3), 853-869. https://doi.org/10.5902/1980509828635.

Theodoro, V.C.A.; Castro, F.P.; Aburaya, F. 2011. Indicadores ecológicos de sustentabilidade de unidades de produção agrícola do assentamento Falcão – Cáceres- MT, Brasil. Revista Brasileira de Agroecologia, v. 6, (3), 21-33.

Torres, C.; Jacovine, L.; Oliveira Neto, S.; Lopes de Souza, A.; Campos, R.; Schettini, B., 2017. Análise fitossociológica e valor de importância em carbono para uma Floresta Estacional Semidecidual. Floresta e Ambiente, v. 24, e00099714. https://doi.org/10.1590/2179-8087.099714.

Vieira, D.L.M.; Holl, K.D.; Peneireiro, F M., 2009. Agro-successional restoration as a strategy to facilitate tropical forest recovery. Restoration Ecology, v. 17, (4), 451-559. https://doi.org/10.1111/j.1526-100X.2009.00570.x.