Upload
internet
View
104
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
Concentração de N e Concentração de N e δδ1515N em formações N em formações vegetais que ocorrem sobre vegetais que ocorrem sobre
solos arenosos no Brasilsolos arenosos no Brasil
Sílvia F. Mardegan
Piracicaba – SPJunho/2013
Universidade de São Paulo – Campus “Luiz de Queiroz”Centro de Energia Nuclear na Agricultura – CENA/USP
Abundância natural dos isótopos estáveis de N (δ15N):
• ≠ entre fonte e planta → reações enzimáticas → discriminação contra 15N;
• Variações nas composições isotópicas dos vegetais em função de:
a) Processos fisiológicos;
b) Associações com microorganismos;
c) fontes de N;
d) Disponibilidade e demanda de N pelas plantas.
δ15N + [N e P] balanço entradas e saídas de N
Padrão de distribuição global dos valores de δ15N
Martinelli et al. (1999):
• tropical vs temperado
• ↑ δ15N → floresta tropical
• N disponível → ↑entradas e saídas → ↑enriquecimento em 15N
tropical
temperado
Amundson et al. (2003):
• δ15N do solo e vegetação no mundo
•Clima → fator influente no δ15N → precipitação e temperatura
• δ15N mais enriquecido em regiões tropicais e áridas
δ15Nsolo
δ15Nveg - δ15Nsolo
Craine et al. (2009):
• δ15N foliar vs clima e concentração de nutrientes foliares
temperatura precipitação [Nfoliar]
Ecossistemas tropicais → toda exceção tem sua regra
Tipo de solo; Simbiose com microrganismos...
Formação vegetal LocalizaçãoN δ15N
(g kg-1) (‰)
Floresta Amazônica de terra firme - platô
Manaus, AM ~ 20,0 ~ 4,5
Floresta Tropical Atlântica
Ubatuba, SP ~ 30,0 ~ 4,0
Campinarana Manaus, AM ~ 22,0 ~ 1,5
Floresta Amazônica de terra firme - baixio
Manaus, AM ~ 17,0 ~ 0,8
Floresta de Restinga Ubatuba, SP 22,3 -0,1
Restinga aberta de Clusia
Macaé, RJ 16,3 -1,7
Restinga aberta Arraial do Cabo, RJ 16,9 -3,5
Campinarana Manaus, AM 13,0 -3,6
Campina Manaus, AM 13,0 -5,4
Solos ↑↑ arenosos
Formações vegetais sobre areia branca
Campinas e campinaranas → Amazônia
Campinas:
• Dominância de poucas espécies perenes;
• Distribuição esparsa;
• ↑ fatores ambientais limitantes
↑↑ radiação luminosa
↓ H2O (lençol freático profundo)
↓↓ nutrientes
LiquensLiquens
SerapilheiraSerapilheira
Porte reduzidoPorte reduzido
EpífitasEpífitas
Solo arenoso Solo arenoso (espodossolo)(espodossolo)
Características:
Campinarana:
• “Nem campina, nem floresta densa”
• Vegetação + contínua
• Porte mais desenvolvido
• Características comuns à campina e à floresta densa
Área de estudo:
• Reserva Biológica da Campina – INPA (Manaus, AM)
• Transecto campina → campinarana
Resultados → solos:
0
10
20
30
40
50
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
N (g.kg-1)
Prof
undi
dade
(cm
)
0
10
20
30
40
50
3 5 7 9 11
15N( ‰ )
Pro
fund
idad
e (c
m)
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0 50 100 150 200 250
Distância (m)
N (
g.k
g-1)
1
1,7
2,4
3,1
3,8
4,5
0 50 100 150 200 250
Distância (m)
15 N
(‰
) Ao longo dos transectos:
Ausência de variação campina x campinarana
Diferenças nas taxas de mineralização entre campina
e campinarana
Campinarana: ↑↑ serapilheira acumulada
vs
Campina: mineralização rápida (mais eficiente)
N (g.kg-1) Razão C/N 15N (‰) Espécie Média
(DP) Variação
Média
(DP) Variação
Média
(DP) Variação
A. heterophylla 21,6 (2,6)
27,3 a 16,4
23,0 (2,9)
17,5 a 29,9
-1,5 (0,8)
-3,2 a 0,1
C. nemorosa 10,8 (1,2)
15,0 a 9,2
47,2 (4,3)
32,5 a 54,6
-6,4 (1,7)
-9,3 a -3,0
M. opaca 15,6 (1,8)
21,1 a 10
33,5 (3,5)
27,9 a 48,5
-6,1 (1,7)
-9,6 a -1,5
M. argyrophylla 10,7 (1,0)
13,0 a 8,0
46,1 (4,4)
38,4 a 61,5
-3,7 (1,5)
-6,0 a -0,2
O. spruceana 9,8 (1,5)
16,1 a 7,7
51,7 (6,7)
33,2 a 66,1
-4,2 (2,9)
-8,7a 1,6
P. duckei 12,4 (1,1)
14,5 a 9,8
39,7 (4,3)
33,2 a 50,4
-4,0 (1,1)
-5,8 a -1,3
P. schomgburkiana 10,5 (0,8)
12,2 a 8,6
47,5 (4,4)
41,1 a 59,8
-6,6 (1,4)
-9,0 a -3,4
P. heptaphyllum 15,0 (1,7)
18,6 a 10,1
32,6 (4,6)
25,9 a 52,7
-5,4 (1,4)
-8,2 a -2,5
Resultados → vegetação:
A. h
ete
rop
hylla
C. n
em
oro
sa
M. o
pa
ca
P. sch
om
gb
urkia
na
P. h
ep
tap
hyllu
m
M. a
rgyro
ph
ylla
O. sp
ruce
an
a
P. d
ucke
i
Espécie
-8
-6
-4
-2
0
15
N (
‰ )
a
b b
cc c
b
b
Uso de ≠ fontes de N:
leguminosa(não fix.)
≠ profundidades?
associação com fungos micorrízicos?
25 75 125 175
Distâ ncia (m )
-6
-5
-4
-3
15 N
(‰
)
Distinção entre campina e
campinarana
Ao longo dos transectos:
Disponibilidade de N para as plantas
↓ δ15N → N ↓ disponível
Ocean
o Atlâ
ntico
Formações de restinga
Entre o Oceano e a Floresta
Tropical Atlântica
Extensão: 8000 km planícies arenosas
costeiras
Alteração antrópica : especulação imobiliária
e turismo predatório
PaludosaFloresta alta
Brejo
Floresta baixa
Entre-cordões
Escrube
Dunas
Transiçãorestinga-encosta
Mata de encosta
OceanoAtlântico
Floresta alta
Brejo
História geológica + diversidade do entorno:
Mosaico de diversidade: fisionomia, florística e estrutura
comunidades sob condições ambientais extremas:
salinidade
temperatura
radiação
variação lençóis freáticos
disponibilidade de recursos
amplitude térmica
↓ endemismomonodominância
oligarquia• Elevada diversidade versus
RJSP
MG
Áreas de estudo:Restinga secaRestinga seca
Restinga úmidaRestinga úmida Restinga intermediáriaRestinga intermediária
Espodossolo hidromórfico
distróficoNeossolo
Quartzarênico
Solos:Solos: Serapilheira:Serapilheira:
Moitas
Floresta
• ↑ arenosos e ácidos
• Deposição de sedimentos (oceano)
• ↓ fertilidade e saturação por bases
• ↑ [Al+]
22
B B
Úmida
Extrato do Balanço Hídrico Sequencial
Seca
ClimaClima::
• Seca: semi-árido (800 mm)
• Intermediária: sub-úmido seco (1200 mm)
• Úmida: tropical chuvoso (2600 mm)
Intermediária
N (g kg-1)
0 5 10 15 20
Inte
rvalo
pro
fun
did
ad
e (
m)
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
15N (‰)
-4 0 4 8
Inte
rvalo
pro
fun
did
ad
e (
m)
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
A Búmida
N (g kg-1)
0 5 10 15 20
Inte
rvalo
pro
fun
did
ad
e (
m)
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
15N (‰)
-4 0 4 8
Inte
rvalo
pro
fun
did
ad
e (
m)
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
A B
úmida
seca (▲) intermediária (●) úmida (■)
Superficial→ 0-10 cm (g kg-1):• úmida (10) > intermediária (7,5) > seca (3,3)
Variação c/ a profundidade:• úmida → aumento [N] ao longo do perfil
Superficial→ 0-10 cm (‰):• úmida (4,2) > intermediária (2,9) > seca (-0,5)
Variação c/ a profundidade:• úmida → enriquecimento 15N ao longo do perfil
[N]
δ15N
Resultados → solos:
VEGETAÇÃO:VEGETAÇÃO:
• ↑ precipitação → ↑ qualidade nutricional folhas
• razão C/N > 30 → imobilização// compostos recalcitrantes
Restinga nN P
C/N N/P
(g kg-1)
Seca 175 16,46 ± 0,57ª 0,70 ± 0,03ª 34,16 ± 0,99ª 24,92 ± 0,59a
Intermediária 187 16,06 ± 0,48ª 0,79 ± 0,03b 34,52 ± 0,96ª 22,60 ± 0,93b
Úmida 138 22,29 ± 0,61b 0,90 ± 0,02c 23,16 ± 0,65b 26,42 ± 0,86a
δ15N foliar:
• ~ ecossistemas oligotróficos
• δ15N ↓; variável (intra e entre spp.)
• Ciclagem mais conservativa (“fechada”)
• ↑EUN :
•↓ uso N/ C fixado → ↓ [N] foliar
• Ciclagem ↓ quantidades
• ↑investimento em raízes → espodossolos (Cuevas; Medina; Herrera…)-↑ assimilação e retenção
-↑ deposição de serapilheira
• Alterações fisiologia interna
AlteraçõesCiclagem/ Fisiologia plts
Discriminação15N
↓↓δ15N foliar
• ↑ conservação → composição isotópica:
Restinga
Seca Intermediária Úmida
15
N (
‰)
-4,5
-3,0
-1,5
0,0
1,5
-3,8
-1,8
0,0
Precipitação
a b c
Valores de δ15N seguem padrão de distribuição global?
Formação vegetal δ15Nsolo δ15Nveg
Δ
(δ15Nveg-solo)
Campina 4,1 -5,4 -9,5
Campinarana 4,1 -3,6 -7,7
Restinga intermediária 2,9 -1,8 -4,7
Restinga úmida 4,2 0 -4,2
Restinga seca -0,5 -3,8 -3,3
Clima: fator ↑↑ influente ……Mas não o único!
campina
restinga úmidacampinacampinarana
restinga seca
restinga intermediária
restinga intermediária
restinga úmidarestinga seca
campinarana
• Solos ↓ nutrientes → conservação dos nutrientes disponibilizados:
• Como em outros ambientes oligotróficos:
Conclusões:
Manutenção comunidades bióticas
Produtividade dos ecossistemas
colaboradores para a manutenção dos
nutrientes no sistema
MOS
Serapilheira depositada
características estruturais da
vegetação
uso de fontes diferenciadas de N
simbiose com microrganismos
↓↓ δ15N de acordo com o ↑ eficiência no uso do N
↑ entradas de N
↓ perdas de N
Obrigada!
Contato: [email protected]