VARIAÇÃO SAZONAL DO CARBONO ORGÂNICO DISSOLVIDO (COD) E PROPRIEDADES ÓPTICAS DA MATÉRIA ORGÂNICA EM DIFERENTES SISTEMAS DE PASTAGEM E DE SOJA NO ESTADO DE MATO GROSSO

O objetivo deste estudo é caracterizar uma quantidade e qualidade do carbono orgânico dissolvido (COD) em diferentes condições hídricas nos sistemas de produção de massa e soja no estado de Mato Grosso. Como amostrogens foram realizadas nas estações úmidas (Fevereiro-março) e nas estações secas (setembro-outubro). Uma concentração de COD e seus bens de fluorescência óptica medidos a partir de amostras coletadas em diferentes ecossistemas não Estado de Mato Grosso (Cerrado, Pantanal, Amazônia e ecótono Cerrado / Amazônia). A concentração de COD variou significativamente entre diferentes sistemas e períodos hidrológicos. O IF (Índice de fluorescência) variaram significativamente apenas entre como estações hidrológicas.Os valores de IF caracterizam principalmente fontes alóctones de matéria orgânica. Uma análise de SR também indicou significativas entre locais, ecossistemas e estações hidrológicas. Uma análise das propriedades ópticas sugerem uma grande quantidade de nossos dispositivos de controle, o que sugere uma presença de lixiviados ea rápida e ineficiente decomposição das plantas aquáticas. Nas áreas de soja, picos de alta intensidade, foram identificados para o componente de tirosina sem bioma Cerrado. Com isso, uma concentração de COD, e os índices referentes à sua qualidade, diferiu entre ecossistemas de estudo e períodos hidrológicos.Uma análise das propriedades ópticas sugerem uma grande quantidade de nossos dispositivos de controle, o que sugere uma presença de lixiviados ea rápida e ineficiente decomposição das plantas aquáticas. Nas áreas de soja, picos de alta intensidade, foram identificados para o componente de tirosina sem bioma Cerrado. Com isso, uma concentração de COD, e os índices referentes à sua qualidade, diferiu entre ecossistemas de estudo e períodos hidrológicos. Uma análise das propriedades ópticas sugerem uma grande quantidade de nossos dispositivos de controle, o que sugere uma presença de lixiviados ea rápida e ineficiente decomposição das plantas aquáticas.Nas áreas de soja, picos de alta intensidade, foram identificados para o componente de tirosina sem bioma Cerrado. Com isso, uma concentração de COD, e os índices referentes à sua qualidade, diferiu entre ecossistemas de estudo e períodos hidrológicos.O objetivo deste estudo é caracterizar a quantidade e a qualidade do carbono orgânico dissolvido (COD) em diferentes condições hídricas nos sistemas de produção de pastagem e soja no estado de Mato Grosso. As amostragens foram realizadas nas estações úmidas(Fevereiro-março) e nas estações secas (setembro-outubro). A concentração de COD e suas propriedades de fluorescência óptica foram medidos a partir de amostras coletadas em diferentes ecossistemas no Estado de Mato Grosso (Cerrado, Pantanal, Amazônia e ecótono Cerrado/Amazônia). A concentração de COD variou significativamente entre diferentes sistemas e períodos hidrológicos. O IF (Índice de fluorescência) variaram significativamente apenas entre as estações hidrológicas. Os valores de IF caracterizam principalmente fontes alóctones de matéria orgânica. A análise de SR também indicou diferenças significativas entre locais, ecossistemas e estações hidrológicas. A análise das propriedades ópticas sugeriu uma grande quantidade de componentes húmicos nos sistemas de pastagem, o que sugere a presença de lixiviados e a rápida e ineficiente decomposição das plantas aquáticas. Nas áreas de soja, picos de alta intensidade foram identificados para o componente de tirosina no bioma Cerrado. Com isso, a concentração de COD, e os índices referentes a sua qualidade, diferiu entre ecossistemas de estudo e períodos hidrológicos

Avaliação de dois Métodos para Estimativa do Indice de Área Foliar em Floresta de Transição Amazônia-Cerrado

The estimated leaf area index in Amazonian forest ecosystems has been held, in majority, by methods that include intensity and qualitybalance of electromagnetic radiation transmitted through the canopy. Toincrease the results reliability, it is necessary to test alternatives to estimatethe leaf area index. Thus, the objective of this paper was to test an alternativemethod to Monsi and Saeki (1953), proposed by Charles-Edwards and Lawn(1984).The comparative analyses were performed with data ofphotosynthetic active radiation obtained from a micrometeorological towerinstalled in a transitional area of the Amazonian forest to Savannah in 2003.The method proposed by Charles-Edwards and Lawn (1984) supplies valuesof the fraction of radiation intercepted significantly different from the Monsiand Saeki (1953) method. Although it has not been observed any significantdifference between the leaf area index calculated by both methods, thealternative method presented limitations to be used in forest ecosystems.Therefore, further studies in different forest ecosystems are needed toconfirm the use of both methods.Considerando a necessidade de se obter um método simples e eficiente na determinação da variabilidade espacial do índice de área foliar em ecossistemas florestais, o presente trabalho teve como objetivo testar um método alternativo ao de Monsi e Saeki (1953), proposto por Charles-Edwards e Lawn (1984). As análises comparativas foram realizadas a partir de dados de radiação fotossinteticamente ativa obtidos durante o ano de 2003 em uma torre micrometeorológica instalada em uma área de Floresta de transição Amazônia-Cerrado. O método proposto por Charles-Edwards e Lawn (1984) fornece valores da fração de radiação interceptada significativamente diferentes do método de Monsi e Saeki (1953) e, apesar de não verificada qualquer diferença significativa entre o índice de área foliar calculado por ambos os métodos, a variabilidade de resposta obtida permite inferir que esse método alternativo apresenta limitações para seu emprego em ecossistemas florestais

Trocas Gasosas de uma Espécie Lenhosa na Floresta de Transição Amazônia - Cerrado

As florestas de transição parecem ter um balanço de CO2 nulo, porém as mudanças climáticas que têm ocorrido, como a seca prolongada, podem alterar esse equilíbrio a longo prazo. Desta forma, o presente trabalho teve como objetivo estudar as variáveis fisiológicas: fotossíntese, fotorrespiração e respiração, e entender como essas variáveis podem ser afetadas pelas variações sazonais e a posição da folha na copa da árvore de uma espécie vegetal característica de floresta de transição Amazônia-Cerrado, a Brosimum lactescens S Moore (Moraceae). Utilizando-se um sistema portátil LI-6400 (LI-COR, Inc., Lincoln, NE, USA), as medidas foram realizadas mensalmente. Verificou-se que na estação seca, houve um incremento substancial na densidade de fluxo fotossinteticamente ativo, DFFA, elevando o déficit de pressão de vapor (DPV). Visando reduzir as perdas de água, a planta tende a promover o fechamento dos estômatos, havendo uma diminuição da condutância estomática (gs), reduzindo assim também a concentração de carbono interno (Ci). Como conseqüência, verificou-se que a fotossíntese comportou-se de maneira descendente. Contudo. Nesse contexto, como estratégia para dissipação de energia em excesso, a fotorrespiração (Rp) aumentou e de forma análoga a respiração (Rd) também aumentou. Os resultados encontrados neste estudo sugerem que variações na distribuição da precipitação alteram significativamente as trocas gasosas da espécie estudada

Efeito do microclima no intercâmbio gasoso potencial de cambará (Vochysia divergens Pohl) e lixeira (Curatella americana L.) em área de Cerrado

Leaf gas exchange is affected by micrometeorological conditions, but in many cases and especially for native species, plant acclimation to prior conditions contributes to their physiological performance later. In this sense, the objective of this research was to assess the association between leaf gas exchange and climate variables prevailing at the time of measurement and taken as average values of the previous day, for two plant species Vochysia divergens and Curatella americana representatives of the region and two leaf ages (young and adult), in the case of V. divergens. The work was performed in a pasture in the Cerrado of Mato Grosso, located in Santo Antonio de Leverger 15 km SSE from Cuiabá, for the period between May and December of 2009. Based on the results, it was observed that V. divergens gas exchange rates were affected by both the past environmental conditions and prevailing conditions on the morning of the measurements. Within the ages of leaves of V. divergens, the young leaves showed greater sensitivity to variations in weather conditions as compared to older leaves. In contrast, the gas exchange of C. americana leaves were not significantly correlated with environmental variables. It’s like C. americana respond instantly to changes in microclimate that occur in the environment.O intercâmbio gasoso é afetado pelas condições micrometeorológicas. Porém, em muitos casos, e em especial para espécies nativas, a aclimatação das plantas a condições precedentes contribui para o seu desempenho fisiológico posterior. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do microclima sobre o intercâmbio gasoso das espécies Vochysia divergens e Curatella americana em uma área de Cerrado Mato-Grossense. O trabalho foi relizado no município de Santo Antônio de Leverger, distante 15 km de Cuiabá, no período compreendido de maio a dezembro de 2009. Com base nos resultados, observou-se que as taxas do intercâmbio gasoso de V. divergens foram afetadas tanto pelas condições ambientais passadas quanto pelas prevalecentes na manhã das medições, com a participação significativa de todas as variáveis microclimáticas estudadas apenas para a segunda situação. Folhas jovens de V. divergens demonstraram maior sensibilidade às variações das condições meteorológicas em relação às adultas. Por outro lado, em nenhum momento, as taxas do intercâmbio gasoso de C. americana apresentaram correlação significativa com as variáveis ambientais, como se a espécie fosse sensível às mudanças instantâneas das condições microclimáticas, dentro dos limites empregados neste estudo

Artificial neural network model of soil heat flux over multiple land covers in South America

Soil heat flux (G) is an important component for the closure of the surface energy balance (SEB) and the estimation of evapotranspiration (ET) by remote sensing algorithms. Over the last decades, efforts have been focused on parameterizing empirical models for G prediction, based on biophysical parameters estimated by remote sensing. However, due to the existing models’ empirical nature and the restricted conditions in which they were developed, using these models in large-scale applications may lead to significant errors. Thus, the objective of this study was to assess the ability of the artificial neural network (ANN) to predict mid-morning G using extensive remote sensing and meteorological reanalysis data over a broad range of climates and land covers in South America. Surface temperature (Ts), albedo (α), and enhanced vegetation index (EVI), obtained from a moderate resolution imaging spectroradiometer (MODIS), and net radiation (Rn) from the global land data assimilation system 2.1 (GLDAS 2.1) product, were used as inputs. The ANN’s predictions were validated against measurements obtained by 23 flux towers over multiple land cover types in South America, and their performance was compared to that of existing and commonly used models. The Jackson et al. (1987) and Bastiaanssen (1995) G prediction models were calibrated using the flux tower data for quadratic errors minimization. The ANN outperformed existing models, with mean absolute error (MAE) reductions of 43% and 36%, respectively. Additionally, the inclusion of land cover information as an input in the ANN reduced MAE by 22%. This study indicates that the ANN’s structure is more suited for large-scale G prediction than existing models, which can potentially refine SEB fluxes and ET estimates in South America

The Relevance of Maintaining Standing Forests for Global Climate Balance: A Case Study in Brazilian Forests

Estimate Net Ecosystem Exchange (NEE) is important to better understand carbon exchanges between terrestrial ecosystems and the atmosphere. Comprehend these dynamics is essential to better understand the responses of environments to ongoing climatic changes. This study aims to analyze, with AMERIFLUX and LBA network measurements, the variability of NEE and climate variables in four different tropical coverages: Pantanal, Amazonia, Caatinga and Cerrado (savanna). Furthermore, was estimate the Gross Primary Productivity (GPP). We found a distinct seasonality of meteorological variables and CO2 fluxes in each site. Despite acting mostly as a CO2 sink, some environments already show worrying source data in certain periods, pointed out as a direct effect of the reduction of photosynthesis caused by land use changes. The preserved forest plays an important role in maintaining rainfall at a regional and global level, and its maintenance makes it possible, by the way, an important tool in combating global warming via carbon sequestration by trees, which requires commitment and public policies of environmental preservation and recovery of degraded areas

Dinâmica do Carbono Inorgânico Dissolvido nos Rios Teles Pires e Cristalino na Bacia Amazônica

The rivers are extremely important in the carbon cycle, either inthe CO2 out gassing flows or carbon exporters to the oceans. Directmeasuring of CO2 exchanges between the terrestrial ecosystems and theatmosphere should consider the aquatic systems flows, not overestimatingthe carbon terrestrial accumulation. The Amazon basin has the largest andmore complex system of fresh water in the world, so that it holds animportant in the global carbon cycle. The objective of this work was toevaluate, during the period between September 2004 to August 2005, thedynamics of the Total Dissolved Inorganic Carbon (DIC) and fractions(dissolved CO2 + HCO3 - + CO32 -), in the waters of Teles Pires andCristalino rivers, components of the Amazon basin, in the district of AltaFloresta, MT. Fortnightly were determined DIC concentration, pH andtemperature of the rivers. Based in those results and applying thethermodynamic balance equations, it was possible to estimate the pCO2and the carbonate system fractions. The rivers presented a seasonal variationin the pH values, being closer to the neutrality in the drought period. Theconcentration of HCO3- was significantly larger in the drought than duringthe flood season. Both studied rivers were oversaturated in CO2 related tothe atmosphere.Os rios têm importante papel no ciclo do carbono, seja nos fluxosevasivos de CO2 ou como exportadores de carbono para os oceanos. Medidasdiretas de trocas de CO2 entre os ecossistemas terrestres e a atmosferadevem considerar os fluxos dos sistemas aquáticos, para não superestimaro acúmulo terrestre de carbono. A bacia Amazônica forma o maior e maiscomplexo sistema de água doce do mundo, tendo conseqüentemente umimportante papel no ciclo global de carbono. O objetivo deste trabalho foiavaliar, no período compreendido entre os meses de setembro de 2004 aagosto de 2005, a dinâmica do carbono inorgânico dissolvido total (CID) esuas frações (CO2 dissolvido + HCO3- + CO32-) nas águas dos rios TelesPires e Cristalino, componentes da bacia amazônica, no município de AltaFloresta, MT. Quinzenalmente foram determinadas as concentrações deCID, pH e temperatura dos rios. Com base nessas determinações e aplicandoas equações de equilíbrio termodinâmico, estimou-se a pCO2 e asfrações do sistema de carbonatos. Os rios apresentaram variação sazonalnos valores de pH, sendo estes mais próximos da neutralidade no períododa seca. A concentração de HCO3- foi significativamente maior no perío116Ciência e Natura, UFSM, 29(2): 115 - 127, 2007do da seca do que no período da cheia. Ambos os rios estudados apresentaram-se sempre supersaturados de CO2 em relação atmosfera

Artificial neural network model of soil heat flux over multiple land covers in South America

Soil heat flux (G) is an important component for the closure of the surface energy balance (SEB) and the estimation of evapotranspiration (ET) by remote sensing algorithms. Over the last decades, efforts have been focused on parameterizing empirical models for G prediction, based on biophysical parameters estimated by remote sensing. However, due to the existing models’ empirical nature and the restricted conditions in which they were developed, using these models in large-scale applications may lead to significant errors. Thus, the objective of this study was to assess the ability of the artificial neural network (ANN) to predict mid-morning G using extensive remote sensing and meteorological reanalysis data over a broad range of climates and land covers in South America. Surface temperature (Ts), albedo (α), and enhanced vegetation index (EVI), obtained from a moderate resolution imaging spectroradiometer (MODIS), and net radiation (Rn) from the global land data assimilation system 2.1 (GLDAS 2.1) product, were used as inputs. The ANN’s predictions were validated against measurements obtained by 23 flux towers over multiple land cover types in South America, and their performance was compared to that of existing and commonly used models. The Jackson et al. (1987) and Bastiaanssen (1995) G prediction models were calibrated using the flux tower data for quadratic errors minimization. The ANN outperformed existing models, with mean absolute error (MAE) reductions of 43% and 36%, respectively. Additionally, the inclusion of land cover information as an input in the ANN reduced MAE by 22%. This study indicates that the ANN’s structure is more suited for large-scale G prediction than existing models, which can potentially refine SEB fluxes and ET estimates in South America

Identifying dominant environmental predictors of freshwater wetland methane fluxes across diurnal to seasonal time scales

While wetlands are the largest natural source of methane (CH4) to the atmosphere, they represent a large source of uncertainty in the global CH4 budget due to the complex biogeochemical controls on CH4 dynamics. Here we present, to our knowledge, the first multi-site synthesis of how predictors of CH4 fluxes (FCH4) in freshwater wetlands vary across wetland types at diel, multiday (synoptic), and seasonal time scales. We used several statistical approaches (correlation analysis, generalized additive modeling, mutual information, and random forests) in a wavelet-based multi-resolution framework to assess the importance of environmental predictors, nonlinearities and lags on FCH4 across 23 eddy covariance sites. Seasonally, soil and air temperature were dominant predictors of FCH4 at sites with smaller seasonal variation in water table depth (WTD). In contrast, WTD was the dominant predictor for wetlands with smaller variations in temperature (e.g., seasonal tropical/subtropical wetlands). Changes in seasonal FCH4 lagged fluctuations in WTD by similar to 17 +/- 11 days, and lagged air and soil temperature by median values of 8 +/- 16 and 5 +/- 15 days, respectively. Temperature and WTD were also dominant predictors at the multiday scale. Atmospheric pressure (PA) was another important multiday scale predictor for peat-dominated sites, with drops in PA coinciding with synchronous releases of CH4. At the diel scale, synchronous relationships with latent heat flux and vapor pressure deficit suggest that physical processes controlling evaporation and boundary layer mixing exert similar controls on CH4 volatilization, and suggest the influence of pressurized ventilation in aerenchymatous vegetation. In addition, 1- to 4-h lagged relationships with ecosystem photosynthesis indicate recent carbon substrates, such as root exudates, may also control FCH4. By addressing issues of scale, asynchrony, and nonlinearity, this work improves understanding of the predictors and timing of wetland FCH4 that can inform future studies and models, and help constrain wetland CH4 emissions.Peer reviewe

Global carbon dioxide efflux from rivers enhanced by high nocturnal emissions

Carbon dioxide (CO2) emissions to the atmosphere from running waters are estimated to be four times greater than the total carbon (C) flux to the oceans. However, these fluxes remain poorly constrained because of substantial spatial and temporal variability in dissolved CO2 concentrations. Using a global compilation of high-frequency CO2 measurements, we demonstrate that nocturnal CO2 emissions are on average 27% (0.9 gC m−2 d−1) greater than those estimated from diurnal concentrations alone. Constraints on light availability due to canopy shading or water colour are the principal controls on observed diel (24 hour) variation, suggesting this nocturnal increase arises from daytime fixation of CO2 by photosynthesis. Because current global estimates of CO2 emissions to the atmosphere from running waters (0.65–1.8 PgC yr−1) rely primarily on discrete measurements of dissolved CO2 obtained during the day, they substantially underestimate the magnitude of this flux. Accounting for night-time CO2 emissions may elevate global estimates from running waters to the atmosphere by 0.20–0.55 PgC yr−1