Influence of Environmental Variables on the Natural Regeneration of a Forest under Restoration after Bauxite Mining and in a Reference Ecosystem in Southeastern Brazil

The shrub-tree floristic composition of the natural regeneration stratum of a bauxite mine in the process of restoration and in a reference ecosystem (remnant of a preserved secondary Seasonal Semi-Deciduous Forest) were analysed to evaluate forest restoration conditions after five years of planting. The influence of canopy openness, accumulated leaf litter and soil attributes in the regeneration stratum were also investigated in both the forests. The floristic composition of the regeneration stratum in the forest under restoration (16 species and 5,083 individuals ha-1) and in the reference ecosystem (58 species and 26,250 individuals ha-1) are distinct due to the difference in the environmental variables. Results showed that the reference ecosystem favours the presence of species that tolerate environments with greater shading and higher aluminium and organic matter content in the soil like Psychotria carthagenensis Jacq., while the forest under restoration favours the presence of species adapted to fertile soils and those that tolerate greater luminosity like Vernonanthura phosphorica (Vell.) H.Rob

Mixed rain forest in southeastern Brazil: tree species regeneration and floristic relationships in a remaining stretch of forest near the city of Itaberá, Brazil

The aim of this work was to evaluate the floristic composition, richness, and diversity of the upper and lower strata of a stretch of mixed rain forest near the city of Itaberá, in southeastern Brazil. We also investigated the differences between this conservation area and other stretches of mixed rain forest in southern and southeastern Brazil, as well as other nearby forest formations, in terms of their floristic relationships. For our survey of the upper stratum (diameter at breast height [DBH] &gt; 15 cm), we established 50 permanent plots of 10 × 20 m. Within each of those plots, we designated five, randomly located, 1 × 1 m subplots, in order to survey the lower stratum (total height &gt; 30 cm and DBH < 15 cm). In the upper stratum, we sampled 1429 trees and shrubs, belonging to 134 species, 93 genera, and 47 families. In the lower stratum, we sampled 758 trees and shrubs, belonging to 93 species, 66 genera, and 39 families. In our floristic and phytosociological surveys, we recorded 177 species, belonging to 106 genera and 52 families. The Shannon Diversity Index was 4.12 and 3.5 for the upper and lower strata, respectively. Cluster analysis indicated that nearby forest formations had the strongest floristic influence on the study area, which was therefore distinct from other mixed rain forests in southern Brazil and in the Serra da Mantiqueira mountain range.7186Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq

Evaluation of the tree component, natural regeneration and seed bank of a restored forest in 40 years, Viçosa, MG

A partir do século XIX, a cobertura florestal da Zona da Mata de Minas Gerais foi subjugada a um intenso processo de fragmentação, constatando portanto, a necessidade de conservação dos remanescentes florestais ainda existentes, da realização de restauração florestal e, consequentemente, o monitoramento e avaliação dos projetos de restauração. O conhecimento dos processos ecológicos envolvidos na dinâmica de populações de plantas através do monitoramento e avaliação de áreas restauradas é extremamente importante para a definição de estratégias de conservação, manejo e restauração dos ecossistemas florestais. Portanto, este trabalho tem como objetivo geral, avaliar o estrato arbustivo-arbóreo, o estrato de regeneração, o banco de sementes e a serapilheira de uma floresta restaurada por meio de plantio, após 40 anos de sua implantação. Foram alocadas na área total de um hectare, 16 parcelas contíguas de 25 x 25 m para a avaliação do estrato arbustivo-arbóreo, registrando todos os indivíduos com CAP &#8805; 15 cm. Dentro de cada parcela, alocou-se duas subparcelas de 5,0 x 5,0 m para a avaliação do estrato de regeneração, registrando todos os indivíduos com altura &#8805; 0,5 m e DAP < 5,0 cm. Coletou-se em cada parcela contígua, cinco amostras de solo superficial (0,30 x 0,30 x 0,05 m) para avaliação do banco de sementes e uma amostra de 1,0 m² de serapilheira, posteriormente secada e pesada, para avaliação da mesma. Também foi realizado a classificação quanto a classe sucessional e síndrome de dispersão, análise da abertura do dossel, por meio de fotografias hemisféricas, análise física e química do solo, análise da temperatura, da umidade relativa e da luminosidade da floresta restaurada, bem como análise de similaridade florística, pelo índice de Jaccard, entre os componentes da floresta e entre os levantamentos florísticos já realizados no município de Viçosa, MG. No estrato arbustivo-arbóreo registrou-se 1.432 indivíduos, 112 espécies e 36 famílias, sendo 95 espécies nativas e 16 exóticas, com maior VI para espécie Guarea guidonia e família Fabaceae, alta diversidade (H =3,51) e baixa dominância ecológica (J =0,743), maior porcentagem da classe sucessional secundária inicial, a nível de espécie (34,82%), e de secundária tardia, a nível de indivíduos (34,29%), e predomínio de síndrome de dispersão zoocórica. A área basal foi de 47,8 m²/ha, apresentando na distribuição para classe diamétrica um padrão invertido, e a altura média de 10,6 m, variando de 2,2 m a 27,2 m. No estrato de regeneração registrou-se 1.938 indivíduos, 102 espécies mais um morfotipo (trepadeiras) e 33 famílias, sendo 94 espécies nativas e 7 exóticas, com maior VI para espécie Psychotria sessilis e família Fabaceae, alta diversidade (H =3,56) e baixa dominância ecológica (J =0,768), maior porcentagem da classe sucessional secundária inicial, a nível de espécie (33,33%), e de secundária tardia, a nível de indivíduos (37,05%) e predomínio de síndrome de dispersão zoocórica. No banco de sementes recrutou-se 5.555 indivíduos, 93 espécies mais um morfotipo (trepadeiras) e 32 famílias, nenhuma espécie exótica, com maior VI para espécie Leandra niangaeformis e família Melastomataceae, média diversidade (H =3,21) e baixa dominância ecológica (J =0,708), maior porcentagem da classe sucessional pioneira, a nível de espécie (50,00%) e de indivíduos (87,06%) e predomínio de síndrome de dispersão zoocórica. Quanto ao hábito de vida, maior percentual de ervas, a nível de espécie (45,74%) e de indivíduos (35,17%). A serapilheira acumulada obteve 3.432 kg/ha, com a fração foliar representando 65% e correlação significativa com a área basal (p = 0,031; R² = 0,29) do estrato arbustivo-arbóreo. A camada de 0-20 cm do solo apresentou média saturação de bases (V = 43,40%) e a camada de 20-40 cm baixa saturação de bases (V = 34,70%), com densidades do solo (1,08 e 1,07 kg/m³) dentro da faixa ideal para solos com textura argilosa. A abertura do dossel obteve média de 5,81% e o índice de área foliar média de 4,68 m² de componentes do dossel / m² de área do solo. As temperaturas e umidades relativas médias em março de 2011 apresentaram valores superiores em relação a agosto de 2010, e a luminosidade média foi superior em agosto de 2010. Houve semelhança florística entre o estrato arbustivo-arbóreo e o estrato de regeneração e dissimilaridade entre estes e o banco de sementes. A floresta restaurada apresenta baixa semelhança florística com os fragmentos florestais do município de Viçosa, MG, devido, principalmente, pela composição de espécies alóctones utilizadas no plantio. A presença de espécies exóticas invasoras como a Archontophoenix cunninghamiana, torna-se necessário uma ação de manejo visando a retirada desta espécie para propiciar melhor conservação da floresta. A floresta restaurada, após 40 anos, alcançou um patamar semelhante às Florestas Estacionais Semideciduais, em estádio avançado de sucessão, da região de Viçosa, MG, e resultados superiores às áreas restauradas em diferentes idades no Estado de São Paulo, em termos dos parâmetros fitossociológicos. Por fim, a avaliação de áreas restauradas possibilita corrigir eventuais problemas que venham a ocorrer e definir intervenções de manejo que garantam o sucesso do projeto de restauração.From the nineteenth century, forest cover in the Zona da Mata of Minas Gerais was subdued to an intensive process of fragmentation, confirming thus the need for conservation of forest remnants still exist, implementation of forest restoration and therefore the monitoring and evaluation of restoration projects. The knowledge of ecological processes involved in the dynamics of plant populations through monitoring and evaluation of restored areas is extremely important to define strategies for the conservation, management and restoration of forest ecosystems. Therefore, this paper aims to generally assess the woody layer, the layer of regeneration, the seed bank and litter of a restored forest through planting, after 40 years of its implementation. Were allocated in the total area of one hectare, 16 contiguous plots of 25 x 25 m to assess the woody shrub layer, recording all individuals with PBH &#8805; 15 cm. Within each plot was allocated two plots of 5.0 x 5.0 m to assess the regeneration layer, recording all individuals with height &#8805; 0.5 m and DBH < 5.0 cm. Was collected on each contiguous plot, five samples of topsoil (0.30 x 0.30 x 0.05 m) to assess the seed bank and a sample of 1.0 m³ of litter, subsequently dried and weighed, to evaluate the same. Also was perfomed classification as successional class and dispersion syndrome, analysis of canopy openness, through hemispherical photographs, physical and chemical analysis of soil, analysis of temperature, humidity and luminosity of the restored forest, as well as analysis of floristic similarity, the Jaccard index, among the components of forest and between the floristic surveys already conducted at Viçosa, MG. In the woody shrub layer recorded 1,432 individuals, 112 species and 36 families, being 95 native and 16 exotic species, with higher Importance Value for Guarea guidonia specie and Fabaceae family, high diversity (H'= 3.51) and low ecological dominance (J'= 0.743), higher percentage of successional class early secondary, the species level (34.82%), and late secondary, the level of individuals (34.29%), and predominance of seed dispersal by animals syndrome. The basal area was 47.8 m²/ha, diameter class distribution for a standard inverted J, and the average height of 10.6 m, ranging from 2.2 m to 27.2 m. In the regeneration layer recorded 1,938 individuals, 102 species one more morphotype (creepers) and 33 families, being 94 native and seven exotic species, with higher Importance Value for Psychotria sessilis specie and Fabaceae family, high diversity (H'= 3.56 ) and low ecological dominance (J'= 0.768), higher percentage of successional class early secondary, the species level (33.33%), and late secondary, the level of individuals (37.05%) and predominance of seed dispersal by animals syndrome. In the seed bank was recruited 5,555 individuals, 93 species one more morphotype (creepers) and 32 families, no exotic species, with higher Importance Value for Leandra niangaeformis and Melastomataceae family, mean diversity (H'= 3.21) and low ecological dominance (J'= 0.708), higher percentage of pionner successional class, the species level (50.00%) and individuals (87.06%) and predominance of seed dispersal by animals syndrome. As for the habit of life, a higher percentage of herbaceous, the species level (45.74%) and individuals (35.17%). The accumulated litter received 3,432 kg/ha, with the leaf fraction representing 65% and significantly correlated with basal area (p = 0.031; R² = 0.29) of woody schrub layer. The 0-20 cm layer soil had a mean base saturation (V = 43.40%) and 20-40 cm layer of low base saturation (V = 34.70%), with soil density (1.08 and 1.07 kg / m³) within the ideal range for clayey soils. The canopy openness had an average of 5.81% and leaf area index average of 4.68 m² of canopy components / m² of soil area. The average temperatures and relative humidities in March 2011 showed higher values compared to August 2010, and the average brightness was higher in August 2010. There was a floristic similarity between the woody shrub layer and the layer of regeneration and dissimilarity between them and the seed bank. The restored forest has a low floristic similarity with the forest remnants in Viçosa, MG, due mainly to the composition of allochthonous species used in planting. The presence of invasive exotic species as Archontophoenix cunninghamian a, it becomes necessary management action aimed at the removal of this specie to provide better conservation of forest. The restored forest after 40 years, reached a level similar to semideciduous seasonal forests, in advanced stages of succession, in Viçosa, MG, and better results than the restored areas at different ages in the State of São Paulo, in terms of phytosociological parameters. Finally, the evaluation of restored areas enables correct any problems that may occur and define management interventions to ensure the success of the restoration project.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio

Soil seed bank, natural regeneration and litter dynamics in mined area in restoration process in southeast Brazil

Este estudo teve como objetivo geral avaliar o banco de sementes do solo, o estrato de regeneração e a serapilheira de uma área minerada em processo de restauração, após dez anos de sua implantação. Na área, foram alocadas 40 parcelas de 3,0 x 3,0 m. Em cada parcela coletou-se uma amostra de solo superficial (0,25 x 0,30 x 0,05 m) para avaliação do banco de sementes do solo pelo método de germinação em casa de sombra, durante seis meses. Para avaliar o estrato de regeneração, todos os arbustos e árvores com altura ≥ 0,30 m e diâmetro a 1,30 m de altura (DAP) ≤ 5,0 cm presentes nas parcelas foram amostrados e classificados em categorias sucessionais e síndromes de dispersão. Foram instalados 40 coletores de 1 m2. O material (serapilheira) interceptado pelos coletores foi coletado mensalmente, durante um ano, e separado em frações: folha, flor, fruto/semente e ramos. Em seguida, a produção foi quantificada. Quarenta litterbags foram distribuídos na área de estudo. Foi estimada a taxa de decomposição "k" e o tempo de meia vida (t 0,5 ) da serapilheira. No banco de sementes emergiram 2.489 plântulas, pertencentes a 69 espécies e 23 famílias botânicas, e densidade de 830 propágulos m -2 . As famílias com maior densidade foram Poaceae e Cannabaceae. Houve maior proporção de espécies e indivíduos da categoria sucessional pioneira e síndrome de dispersão zoocórica. No estrato de regeneração natural foram registrados 705 indivíduos, 80 espécies e 30 famílias. As famílias com maior riqueza de espécies foram Fabaceae e Melastomataceae e a espécie com o maior valor de importância (VI) foi Myrcia splendens (Sw.) DC. Predominaram as espécies secundárias iniciais e zoocóricas. A produção anual de serapilheira foi estimada em 6.772 ± 1.940 kg ha -1 . A fração predominante foi de folhas (5.101 ± 1.486 kg ha -1 ). A maior taxa de decomposição e consequente menor valor de meia-vida foram registrados no período outubro-dezembro de 2012. Com os resultados obtidos, após dez anos de implantação do projeto de restauração, em relação a composição florística do estrato de regeneração, da capacidade de resiliência da floresta e da dinâmica da serapilheira, pode-se considerar que os processos ecológicos da área foram restaurados com sucesso.The aim of this study was to evaluate the soil seed bank, the regeneration layer and litter dynamics of a mined area in restoration process, after ten years of its implementation. In the area, was allocated 40 plots of 3.0 x 3.0 m. In each plot, collected a sample of surface soil (0.25 x 0.30 x 0.05 m) to evaluate the soil seed bank by germination method in shade house for six months. To assess the regeneration layer, all the shrubs and trees with height ≥ 0.30 m and diameter at 1.30 m height (DBH) ≤ 5.0 cm within plots were sampled and classified as successional categories and dispersal syndromes. Were installed 40 litter traps of 1 m2. The material (litter) intercepted by the traps was collected monthly during one year and separated into fractions: leaf, flower, fruit-seed and branches. Then, the production was quantified. Forty litterbags were arranged systematically in the study area. Was estimated decomposition rate “k” and half-life time (t 0,5 ) of the litter. In the seed bank emerged 2,489 seedlings, belonging to 69 species and 23 botanical families, and density of 830 seedlings m -2 . Poaceae and Cannabaceae were families with higher density. Predominated species and individuals in the successional category pioneer and dispersion syndrome zoochoric. In natural regeneration layer we found 705 individuals, 80 species and 30 families. The families with the greatest species richness were Fabaceae and Melastomataceae and the specie with the greatest importance value (IV) was Myrcia splendens (Sw.) DC. Predominated the early secondary species and zoochoric species. The annual litter production was estimated at 6,772 ± 1,940 kg ha -1 . The predominant fraction was leaf (5,101 ± 1,486 kg ha -1 ). The highest decomposition rate and the consequent lowest value for half-life were recorded in the period October-December 2012. With the results obtained, after ten years of implementation of the restoration project, in relation the floristic composition of the regeneration layer, the resilience of the forest and the litter dynamics, can consider that the ecological processes of the area was successfully restored.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio

SEMEADURA DIRETA COM TRANSPOSIÇÃO DE SERAPILHEIRA COMO METODOLOGIA DE RESTAURAÇÃO ECOLÓGICA1

RESUMO O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da transposição de serapilheira na semeadura direta como metodologia de restauração ecológica de áreas degradadas. O estudo foi realizado no Viveiro de Pesquisas da Universidade Federal de Viçosa (UFV), em canteiros a céu aberto, com delineamento inteiramente casualizado. Compararam-se três tratamentos distintos, com cinco repetições cada, deixando-se também cinco parcelas como controle. Nas parcelas controle, apenas removeu-se o solo superficial do canteiro. Os demais tratamentos consistiram da semeadura direta de quatro espécies nativas, sendo duas pioneiras (Senna macranthera e Colubrina glandulosa) e duas não pioneiras (Tabebuia serratifolia e Cedrela fissilis). O tratamento 1 constituiu de apenas semeadura direta, o tratamento 2 de semeadura direta com posterior transposição de serapilheira e o tratamento 3 foi constituído de transposição de serapilheira com posterior semeadura direta. A serapilheira foi transposta de um fragmento de Floresta Estacional Semidecidual secundária localizado no Campus da UFV. Após dois anos, o tratamento 2 apresentou maior porcentagem de emergência de plântulas. No tratamento 1 foram encontrados 36 indivíduos arbóreos, oriundos apenas da semeadura. No tratamento 2 haviam 312 indivíduos arbóreos e no tratamento 3, 140, ambos com indivíduos oriundos da semeadura e serapilheira transposta. A transposição da serapilheira influenciou a emergência e estabelecimento das plântulas. S. macranthera e C. glandulosa foram as espécies com maior porcentagem de emergência e, portanto, apresentaram potencial para uso em projetos de restauração ecológica através de semeadura direta