Avaliação da Precipitação na Serapilheira, População Microbiana, Biomassa e nos Nutrientes dos Solos em Floresta de Terra Firme, Caxiuanã-Pa

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1 Avaliação da Precipitação na Serapilheira, População Microbiana, Biomassa e nos Nutrientes dos Solos em Floresta de Terra Firme, Caxiuanã-Pa Rosecélia Moreira da Silva CASTRO 1, Maria de Lourdes Pinheiro RUIVO 2, Elessandra Laura Nogueira LOPES 2, Antonio Carlos Lola da COSTA 3 1 Universidade Federal Rural da Amazônia/UFRA, rmsilva@museu-goeldi.br 2 Museu Paraense Emílio Goeldi/MPEG ruivo@museu-goeldi.br 2 Museu Paraense Emílio Goeldi/MPEG enogueira@museu-goeldi.br 3 Universidade Federal do Pará/UFPA lola@ufpa.br ABSTRACT: The study of the chemical and biological characteristics of the soil can supply important subsidies for the correct use of the earth associated to the temperature studies and precipitation. The study area went to Scientific Station Ferreira Penna. Study Area is inside of it (ESECAFLOR). The studies of influence of the temperature variables and precipitation become important so that it can evaluate the alterations that happen in certain soil through the microbial biomass, carbon, litter production and nutritious, when this she meets under stress hidric so that it can evaluate the alterations provoked by the humidity of the soil. Precipitation data and temperature were collected to correlate to the biomass data and sedan chair. The largest values of organic carbon were found in the station it evaporates in Igapó North's experimental areas and South with 43,33 and 57,54 g C kg-1, respectively. The largest values of carbon of the microbial biomassa of the soil (C -BMS) they were found in the station it evaporates in Igapó North's experimental portions and South (1010,59 and 974,36 mg C kg-1, respectively), in comparison to the other areas. However, in the present study, C and N of BMS they were larger in the station it evaporates in all the studied areas. The results suggest that the seasonal variations interfere in the microbial community's of the soil structure, allied the humidity change in the status of humidity of the soil through the stress hidric. Palavra - chave: variáveis climáticas, carbono, nitrogênio, biomassa microbiana. 1. INTRODUÇÃO Uma das pesquisas desenvolvidas no âmbito do Projeto LBA: Experimento em Grande Escala da Biosfera Atmosfera na Amazônia é O Impacto da Seca Prolongada nos Fluxos de Água e Dióxido de Carbono em uma Floresta Tropical Amazônica (ESECAFLOR), que investiga a influência da exclusão de água no solo sobre o ciclo da floresta e as alterações provocadas no solo. Neste contexto, são realizados estudos ambientais que têm demonstrado que o stress hídrico influencia na biodiversidade (RUIVO et al., 2007). No entanto, faz-se necessário avaliar as alterações que ocorrem no solo, também, através de bioindicadores, como a biomassa microbiana do solo e a serapilheira, aliadas aos nutrientes como carbono e nitrogênio do solo, entre outros, para que se possam avaliar as alterações provocadas pela variação na umidade do solo. A quantidade e qualidade dos resíduos vegetais nos sistemas produtivos provocam alterações na composição da comunidade microbiana, influenciando na taxa de decomposição. Neste sentido, os sistemas de manejo do solo atuam diretamente na persistência dos resíduos no solo, refletindo em suas características físicas, químicas e biológicas, no tamanho da biomassa microbiana e, conseqüentemente, na sustentabilidade dos agrossistemas. O conhecimento das características afetadas pelo uso do solo, nem sempre

2 disponíveis para um mesmo sítio, constitui um importante passo para que se possa empregar um manejo mais adequado e contornar possíveis limitações advindas de sua utilização, permitindo a concepção de instrumentos confiáveis de gestão, que poderão conduzir ao uso sustentável do solo. Os estudos de influência das variáveis microclimáticas e meteorológicas tornam-se de suma importância para que se possam avaliar as alterações que ocorrem em determinado solo através da biomassa microbiana, carbono, produção de serapilheira e nutrientes, quando este se encontra sob estresse hídrico para que se possa avaliar as alterações provocadas pela umidade do solo. 2. MATERIAL E MÉTODOS 2.1. Descrição do Local A área de estudo está localizada no sítio experimental do Projeto LBA-ESECAFLOR, na Estação Científica Ferreira Penna (ECFPn), da floresta Nacional de Caxiuanã, Pará. O experimento apresenta cinco parcelas de amostragem de 1 hectare cada. Uma das parcelas é destinada à exclusão de água de precipitação (estresse hídrico) LBA -Experimento (LBA 1) outra funciona como controle (ambiente natural) LBA-Controle (LBA 2) Medições Meteorológicas e Microclimáticas A plataforma de instalação dos instrumentos constituiu-se de uma torre de alumínio com 55 m de altura, sendo os equipamentos mantidos por dois conjuntos de baterias, um com quatro e o outro com cinco baterias de 150 Ah/12 VDC, e por quatro painéis solares (75 W), cada um contendo três células fotovoltáicas. Os dados meteorológicos referentes a precipitação foram coletados continuamente acima do dossel das árvores. Foram registradas médias de 30 minutos, as quais foram armazenadas em um sistema de aquisição de dados (data logger) Campbell Scientific Coleta e preparo das amostras As amostras de solo foram coletadas em função da sazonalidade no ano de A coleta foi realizada em mini-trincheiras na profundidade de 0-20 cm em cinco pontos a partir de um transecto nas áreas. Foram coletadas 5 amostras compostas de solo, a partir 5 amostras simples e acondicionadas em sacos plásticos, e imediatamente colocadas em isopor contendo gelo, para estagnar ou diminuir a atividade microbiana Produção da serapilheira A serapilheira produzida foi coletada nas duas parcelas, pelo método de coletores de serapilheira para recolher os detritos vegetais do solo, nos meses de março, maio, agosto e novembro/2003, para tanto foram instaladas em cada parcela 20 coletores de formato circular, no total de 40 coletores. Após a coleta, o material foi seco em estufa de laboratório, separado em frações de folhas, gravetos e partes reprodutivas e posteriormente pesado em balança analítica Determinação do Carbono da Biomassa Microbiana (CBM) Utilizou-se o método da fumigação-extração para estimar o carbono da biomassa microbiana (CBM) (VANCE et al., 1987; TATE et al., 1988). As amostras de aproximadamente 25g (peso úmido) em dessacador foram submetidas à fumigação com clorofórmio livre de álcool por 24 horas. Em mesa agitadora horizontal, as amostras foram agitadas pó 30 com K 2 SO 4 0,5 M e filtradas em filtro Whatman 42. As amostras não fumigadas foram submetidas à extração também com K 2 SO 4 0,5 M Determinação da respiração basal da biomassa microbiana e o quociente metabólico. A respiração basal foi estimada pela quantidade de C-CO 2 liberado num período de 10 dias de incubação (JENKINSON & POWLSON, 1976). Utilizou -se 30g de solo para cada repetição, e a umidade foi corrigida para 40% de capacidade de campo. O CO 2 capturado por 10 ml hidróxido de sódio 0,5 M foi determinado por titulação, com solução de HCl 0,5 M.

3 Para isto, colocou-se uma alíquota de 4 ml de solução de BaCl 2 1 M e 5 gotas de fenolftaleína, como indicador. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO A umidade do solo não apresentou diferenças significativas entre as estações (Figura 1), sendo que a parcela LBA-2 sem exclusão de água apresentou a maior umidade do solo. A umidade do solo apresentou diferenças significativas nas parcelas estudadas em função da estação climática. Os resultados mostram uma grande variação no conteúdo de água no solo entre as parcelas. A parcela LBA-1 apresentou menor disponibilidade de água, em relação a parcela LBA-2 provavelmente, pela ação da exclusão de água no solo (Figura 1). Os resultados mostram uma grande variação no conteúdo de água no solo entre as parcelas. As parcelas LBA-Controle se diferenciaram estatisticamente da parcela LBA-Experimento, apresentando menor disponibilidade de água, provavelmente já pela ação da exclusão de água no solo ,18 a 14 Umidade (%) ,43 b 10,71 a 5,74 b LBA 1 LBA seca época Figura 1- Umidade do solo (%) dos sítios sob exclusão de água (LBA-1) e sob condições naturais (LBA-2) nos períodos seco e chuvoso, em Caxiuanã-PA Para o carbono orgânico não houve diferenças significativas entre os sítios e as épocas estudadas (Tabela 1). Como o estresse hídrico não é tão pronunciado, já que mesmo na estação seca ocorrem vários eventos de chuva e por se tratar de áreas de floresta, onde o sistema radicular é profundo (em solos também profundos) ameniza as deficiências estacionais de água. Em sua maioria, os estudos sobre o efeito de sistemas de manejo evidenciam a pouca sensibilidade da medida do C orgânico. Como alternativa, tem-se apontado o carbono da biomassa microbiana do solo, representando o compartimento ativo da matéria orgânica do solo, referenciando o compartimento lento, como indicadores mais sensíveis aos efeitos do manejo. Tabela 1- Valores de ph em H 2 O, carbono orgânico, matéria orgânica e nitrogênio total de um Latossolo e Gleissolo no período chuvoso, em um sítio de Caxiuanã-PA, Áreas experimentais LBA Experimento LBA Controle LBA Experimento LBA Controle ph 4,2 a 4,0 a 4,2 a 3,8 b C g kg -1 10,26 a 11,52 a 12,65 a 11,95 a chuvosa Estação seca Estação chuvosa N g kg -1 2,08 b 3,08 a 0,74 a 0,98 a C/N 4,93 b 3,74 a 17,09 b 13,19 a Os maiores valores de N orgânico foram encontrados na época seca, isto significa que a sua manutenção em formas orgânicas impede, ou ao menos minimiza, a ocorrência de

4 perdas de nitrogênio por lixiviação ou desnitrificação (VARGAS et al., 2005), bem como maior conservação do nitrogênio no sistema solo. A maior deposição de serapilheira tanto na estação seca quanto na estação chuvosa foi verificada no LBA 2 (controle), sendo a maior deposição encontrada neste experimento na estação chuvosa (Tabela 2), por haver intensa renovação foliar neste período, intensificada pela ação mecânica realizada pelas chuvas. No LBA-1 (experimento) a maior deposição foi encontrada na estação seca, pela grande queda de folhas, provocada pelo estresse hídrico, uma vez que o LBA-1 encontrava-se sobre efeito de exclusão de água, tal como verificado por DIAS & OLIVEIRA-FILHO (1997) e por DURIGAN et al. (1996) que consideraram indiscutível o efeito do estresse hídrico em floresta ciliar. Tabela 2- Valores médios da produção total de serapilheira (kg ha -1 ), para as áreas experimentais estudadas, nas estações seca e chuvosa de um sítio de Caxiuanã-PA, LBA 1 Experimento LBA 2 Controle Áreas experimentais Seca 22,14 b 31,29 a Estação Chuvosa 21,79 b 53,92 a Os resultados de CBM apresentaram maiores valores na época seca para as áreas estudadas, distribuindo-se entre 64,23 mg kg -1 no LBA-1 e 138,94 mg kg -1 no LBA-2 na estação seca em decorrência da intensificação da queda de folhas que ocorre durante a época seca aliados a eventos de chuva proporcionando umidade adequada para o aumento da biomassa microbiana e variação na comunidade microbiana do solo (VASCONCELOS, 2002). Os menores conteúdos de CBM na época chuvosa podem estar relacionados ao excesso de umidade do solo, que leva a redução dos microorganismos aeróbicos (LODGE et al., 1994). A relação CBM/C em ambas as áreas experimentais foi inferior a 2% e variou de 0,48 a 1,21 %, tendo o mesmo comportamento da biomassa microbiana (Tabela 3). Tais valores são menores do que aos observados por BARRETA et al. (2005) e MARCHIORI JÚNIOR & MELO (1999). O efeito da seca na respiração basal do solo most rou um efeito sazonal variando de 0,67 a 1,18 μg de CO 2 /g de solo, nesta estação e durante a estação chuvosa de 0,53 a 0,73 μg de CO 2 /g de solo. Os maiores valores foram encontrados na estação seca no LBA-Experimento, enquanto que no período chuvoso os maiores valores foram encontrados no LBA-Controle. No período seco houve diferença significativa entre as áreas experimentais, no LBA 1- experimento a maior liberação de CO 2 indica maior atividade biológica, podendo ser decorrente dos microorganismos aeróbicos estarem se restabelecendo, ou seja, se reestruturando nesta área, sendo que no período chuvoso não houve diferenças significativas entre os tratamentos estudados. O quociente metabólico (qco 2 ) revelou efeito significativo quanto às parcelas experimentais, sendo sempre maior na parcela sob exclusão de água (LBA 1 - experimento) com diferenças significativas, independente da estação do ano. Maiores valores de qco 2 indicam maiores perdas de C no sistema na forma de CO 2 por unidade de carbono microbiano (BARRETA et al., 2005). O experimento LBA 2- controle, ao contrário, apresentaram menores valores de qco 2, sendo, portanto, sistemas mais conservativos, com menores perdas de C e de maior sustentabilidade, no que se refere ao fluxo de C. Assim, o qco 2 permitiu discriminar os sistemas quanto à sustentabilidade de C no solo. Por outro lado, os valores de qco 2 não foram influenciados pela estação do ano. Estes resultados podem estar relacionados a diminuição do substrato orgânico, no sítio LBA 1, que resulta num aumento do quociente metabólico, pois com isso os microorganismos estão tentando se estruturar novamente.

5 4. CONCLUSÕES A biomassa microbiana e a respiração do solo sofreram influências climáticas, apresentando maiores conteúdos na estação seca, enquanto que o quociente metabólico foi maior no sítio com exclusão de água, independente da estação do ano. A sazonalidade da produção total de serapilheira e de suas componentes (folhas, gravetos e partes reprodutivas) foi bem evidenciada, com a ocorrência de maior produção na estação menos chuvosa. A exclusão da água de chuva resultou em uma redução em torno de 25% na produção total de serapilheira. Conforme era esperado, a queda de folhas representou a mais importante contribuição na produção total de serapilheira. A menor disponibilidade de água no solo, aliada a variação sazonal, pode ser a responsável pelas pequenas mudanças observadas na microbiota solo. No entanto, é necessária a continuação do estudo, principalmente acompanhando as estações, para poder avaliar melhor as interações biológicas e química que ocorrem no solo. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANDERSON, T.H.; DOMSCH, K.H. Application of eco-physiological maintenance requirements of microrganisms in a dormant state. Biology and Fertility of Soil, v. 1, p , BARETTA, D.; SANTOS,J.CC.P.; FIGUEIREDO, S.R.; KLAUBERG-FILHO,O. Efeito do monocultivo de pinus e da queima do campo nativo em atributos biológicos do solo no planalto Sul Catarinense. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 29, p , DIAS, H.C.T. & OLIVEIRA-FILHO, A.T. Variação temporal e espacial da produção de serapilheira em uma área de floresta estacional semidecídua montana em Lavras-MG. Revista Árvore, v. 21:11-26, DURIGAN, G., LEITÃO FILHO, H.F. & PAGANO, S.N. Produção de folhedo em matas ciliares na região oeste do Estado de São Paulo. Revista do Instituto Florestal, v. 8 p , JENKINSON, D. S.; POWLSON, D. S. Residual effects of soil fumigation on soil resperation and mineralization. Soil Biology and Biochemistry. v.2., p , KANCHIKERIMATH, M.; SINGH, D. Soil organic matter and biological properties after 26 years of maize-wheatcowpea cropping as affected by manure and fertilization in a Cambisol in semiarid region of India. Agriculture, Ecosystems and Environment, Amsterdam, v.86, n.2, p , LODGE, D. J.; McDOWELL, W. H.; McSWINEY, C. P. The importance of nutrient pulses in tropical forests. Trends in Ecology and Evolution, v. 9, p , MARCHIORI JÚNIOR, M.; MELO, W.J. Carbono da biomassa microbiana e atividade enzimática em um solo sob mata natural, pastagem e cultura de algodoeiro. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 23, p , MERCANTE, F. M.; FABRICIO, A. C.; GUIMARÃES, J. B. R. Biomassa microbiana como parâmetro indicador da qualidade do solo sob diferentes sistemas de manejo. Comunicado técnico, Embrapa Centro de pesquisa agropecuária do Oeste. p. 1-5, RUIVO, MLP., BARREIROS, J.A.P.; BONALDO, A.B.; SILVA, R.M.; SÁ, L;D.A.; LOPES, E.L.N. LBA-Esecaflor Artificially induced drought in Caxiuanã; Reserve, Eastern Amazonia -Soil properties and Litter Spider Fauna. Earth Interachtion Journal, v. 11, p. 1-13, 2007 SANTRUCKOVA, H.; STRASKRABA, M. On the relationship between specific respiration activity and microbial biomass in soils. Soil Biology and Biochemistry, v. 23, p , 1991.