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https://repositorio.inpa.gov.br/handle/1/40433
Title: | Efeitos da limitação nutricional sobre a ciclagem de nutrientes em uma floresta madura na Amazônia Central |
Authors: | Ribeiro, Gyovanni Augusto Aguiar |
metadata.dc.contributor.advisor: | Quesada, Carlos Alberto |
Keywords: | Floresta Tropical Limitação de Fósforo Solos Amazônicos Fertilização Microrganismos decompositores Matéria orgânica |
Issue Date: | 31-Oct-2023 |
metadata.dc.publisher.program: | Ciências de Florestas Tropicais - CFT |
Abstract: | Tropical forests are widely distributed across a wide variety of soils. However, the forests of the Central and Eastern Amazon are located under soils with low availability of nutrients, originating from the soil parental material, such as P and basic cations. These forests are sustained by efficient nutrient cycling, however the low supply of essential nutrients may be constraining the productivity of these ecosystems, the return and recycling of C and nutrients, as well as the activities of organisms responsible for organic matter decomposition. With the aim of understanding how such limitations regulate the upland forests of the Central Amazon, we conduct a factorial experiment involving the addition of nutrients (N, P and cations) and their interactions and monitored the nutrient contents of the soil and forest for 3 consecutive Years, litter and important nutrient cycling processes, nutrient use efficiency and returned amounts of C and nutrients. After the third fertilization cycle, we conduct a litter decomposition experiment with enriched litter, to study organic matter decomposition processes in these forests, under alleviated nutrient limitation. This involving measuring mass loss, decomposition rates, soil microbial biomass C, N, P, litter biomass P and production of extracellular enzymes, used for C acquisition (Exoglucanase, β-glucosidase, Exochitinase), and P (Phosphatase) and stoichiometric relationships. Nutrient alleviation increased soil P content in all its fractions, and available cations, with a consequent increase in these nutrients in the litter. P addition enhanced the return of C, N and P, confirming that the cycling of organic matter and nutrients is limited by P. Forests in unfertilized areas showed greater efficiency in the use of nutrients while nutrient addition areas experienced a rapid loss of efficiency in the use of P and cations. Nutrient did not accelerate mass loss, and did not promote the production of enzymes for C acquisition. There was a lower production of phosphatase enzymes in areas with P addition, indicating that P limitation act as an inducer of this enzyme production. The litter microbial biomass in fertilized areas accumulated significantly more P than unfertilized areas, and the same occurred for P in soil microbial biomass. The stoichiometric relationships (C:N:P) of the litter, soil and microbial biomass were significantly altered with the addition of P. The changes that occurred in the stoichiometry of the soil, litter and biomass indicate that these organisms are P limited. Nutritional limitation determines the chemical quality and stoichiometry of the litter, and controls the strategies of decomposer microorganisms, acquisition and accumulation of nutrients, especially for P. These limitations when controlling the activity of decomposer microorganisms can determine the quality and quantity of stable organic matter in the soil, in the forest of the Central Amazon. |
metadata.dc.description.resumo: | As florestas tropicais estão amplamente distribuídas numa grande variedade de solos. No entanto, as florestas da Amazônia Central e Leste estão situadas sob solos com baixa disponibilidade de nutrientes, oriundos da matriz dos solos como P e cátions básicos. Estas florestas se mantêm graças a uma eficiente ciclagem de nutrientes. Entretanto, a baixa oferta de nutrientes essenciais pode estar limitando a produtividade destes ecossistemas, o retorno e a reciclagem de C e nutrientes, bem como as atividades de organismos responsáveis pela decomposição da matéria orgânica. Com o objetivo de entender como tais limitações regulam as florestas de terra firme da Amazônia Central, realizamos um experimento fatorial de adição de nutrientes (N, P e cátions) e suas interações e acompanhamos por 3 anos consecutivos os teores de nutrientes do solo e da serrapilheira e importantes processos da ciclagem de nutrientes, as quantidades retornadas de C e nutrientes e a eficiência no uso de nutrientes. Após o terceiro ciclo de fertilização realizamos um experimento de decomposição com a serrapilheira enriquecida, para acompanhar os processos de decomposição da matéria orgânica destas florestas, sob aliviação da limitação nutricional, por meio da mensuração da perda de massa e determinação das taxas de decomposição, C, N, P da biomassa microbiana do solo, P da biomassa microbiana da serrapilheira e produção de enzimas extracelulares, utilizadas para a aquisição de C (Exoglucanase, β-glucosidase, Exochitinase), e de P (Fosfatase) e as razões estequiométricas. A aliviação da limitação nutricional aumentou os teores de P do solo em todas as suas frações, e de cátions disponíveis, com consequente aumento destes nutrientes na serrapilheira. A adição de P aumentou as taxas de retorno de C, de N e do próprio P, confirmando que a ciclagem da matéria orgânica e de nutrientes está limita pelo P. As florestas das áreas não fertilizadas apresentaram uma maior eficiência no uso de nutrientes e nas áreas sob adição de nutrientes ocorreu uma rápida perda da eficiência no uso do P e cátions. A adição de nutrientes não acelerou a perda de massa, e não favoreceu a produção de enzimas para aquisição de C. Houve uma menor produção de enzimas fosfatase nas áreas com adição de P, indicando que a limitação de P, funciona como um indutor de produção desta enzima. A biomassa microbiana da serrapilheira e do solo, de áreas fertilizadas, acumulou significativamente mais P do que as áreas não fertilizadas. As relações estequiométricas (C:N:P) da serrapilheira, do solo e da biomassa microbiana, foram significativamente alteradas com a adição de P. As mudanças ocorridas na estequiometria do solo, da serrapilheira e da biomassa indicam que estes organismos estão sob limitação pelo P. A limitação nutricional, determina a qualidade química e a estequiometria da serrapilheira, e controla as estratégias dos micro-organismos decompositores, de aquisição e acúmulo de nutrientes sobretudo para o P. Estas limitações ao controlar a atividade dos micro-organismos decompositores podem determinar a qualidade e quantidade da matéria orgânica estável do solo, nas áreas de florestas de terra firme da Amazônia Central. |
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