Leaves chemical characterization and decomposition in native tree species from Mata Atlântica

Em ambientes degradados a ciclagem biogeoquímica promovida pela serapilheira é de fundamental importância para o estabelecimento e manutenção de uma comunidade vegetal e animal na área. Estudar o potencial de retorno dos nutrientes por meio do folhedo de espécies aptas a serem utilizadas em programas de revegetação é essencial para o entendimento do processo de ciclagem de nutrientes nestas áreas, e sua sustentabilidade. Materiais que apresentam rápida decomposição atuam diretamente como fonte de nutrientes e energia para a biota, enquanto aqueles materiais mais recalcitrantes permanecem sobre o solo, conferindo-lhe proteção física. A velocidade de decomposição dos materiais vegetais, em geral, se correlaciona negativamente com os teores de lignina, celulose e as relações lignina/nitrogênio (Lig/N), carbono/nitrogênio (C/N) e carbono/fósforo (C/P), e positivamente com os teores de nitrogênio (N) e fósforo (P). Desta forma, trabalhando com a hipótese de que a cinética de decomposição e liberação de nutrientes de folhas das espécies é função de sua composição química e das condições ambientais, este estudo teve como objetivo caracterizar quimicamente as folhas de 10 espécies arbóreas nativas da Mata Atlântica na região de Viçosa MG; avaliar a decomposição das folhas destas espécies em condições de campo e em casa de vegetação, relacionando-a com a composição química das folhas e avaliar o potencial de liberação de nutrientes destas folhas. A caracterização química consistiu da determinação dos teores de carbono (C), nitrogênio (N), lignina, celulose, fósforo (P), enxofre (S), cálcio (Ca), magnésio (Mg) e potássio (K) das folhas de 10 espécies. Estas espécies foram, então, classificadas em três grupos de acordo com a velocidade de decomposição prevista (rápida, intermediária e lenta) de seus materiais foliares, com base nos teores de C, N, lignina e celulose, e relações C/N e Lig/N. Esta classificação foi relativa entre as espécies estudadas, considerando de forma conjunta os fatores citados, sendo quatro espécies classificadas no grupo de rápida decomposição (Senna macranthera, Trema micrantha, Bauhinia forficata, Croton floribundus), três no grupo das intermediárias (Cassia ferruginea, Zeyheria tuberculosa e Luehea grandiflora) e três de decomposição lenta (Aegiphila sellowiana, Schinus terebenthifolius e Mabea fistulifera). Foi feita uma nova caracterização química com os materiais das espécies selecionadas coletados para os ensaios de decomposição. Nos ensaios de decomposição foram utilizados 18 litter bags contendo folhas frescas, para cada espécie em cada ambiente. Os litter bags foram colocados em vasos com solo de uma mata secundária em casa de vegetação, e diretamente no solo de uma mata secundária, sendo retirados três de cada espécie e ambiente a cada 30 dias durante seis meses, para serem pesados e analisados quanto aos teores de C, N, P, S, K, Ca e Mg dos materiais vegetais. Os teores de C, N, S, Ca e Mg, bem como as relações C/N das folhas das diferentes espécies apresentaram variações significativas entre as duas caracterizações. Já os de K mantiveram-se semelhantes e os teores de P apresentaram aumentos significativos. As variações observadas provavelmente se devem ao estágio de maturação dos materiais vegetais coletados, aos ambientes de coleta destes materiais, à variabilidade genética entre os indivíduos da mesma espécie (fragmentos florestais distintos) e à época de coleta (estação do ano). A decomposição acumulada dos materiais foliares em casa de vegetação e no campo variou com a espécie, com sua composição química e com o ambiente. No ensaio em casa de vegetação formaram-se apenas dois grupos, pelo teste de Scott-Knott a 5% de probabilidade. As folhas de A. sellowiana, S. terebenthifolius e B. forficata apresentaram velocidade de decomposição rápida. Os materiais foliares das demais espécies (T. micrantha, S. macranthera, M. fistulifera, C. floribundus, Z. tuberculosa, C. ferruginea e L. grandiflora) apresentaram decomposição intermediária. No ensaio de campo, as espécies foram alocadas em três grupos. As espécies cujos materiais foliares apresentaram rápida decomposição foram M. fistulifera, B. forficata, Z. tuberculosa, C. ferruginea, S. macranthera e S. terebenthifolius. As folhas do C. floribundus apresentaram decomposição intermediária e as das demais espécies apresentaram decomposição lenta. As características químicas utilizadas para predizer a velocidade de decomposição relativa dos materiais foliares estudados não foram suficientes para explicar o comportamento destes, indicando que características físicas, bem como químicas não determinadas, também influem na decomposição destes materiais. A influência da biota na decomposição dos materiais foliares em campo foi evidenciada pelo aumento observado na sua decomposição em relação aos valores encontrados em casa de vegetação. A liberação de nutrientes dos materiais vegetais das espécies variou em função das condições ambientais, sendo mais efetiva em condições de campo, devido à ação da biota mais diversa. No ensaio de casa de vegetação, o período de decomposição dos materiais vegetais possibilitou significativa mineralização de K, Mg, Ca e P para a totalidade das espécies e de S para a maioria destas. Já no ensaio de campo, houve ocorrência de liberação de K, Mg, Ca, P e S para todos os materiais vegetais. Para o material foliar das espécies estudadas, o S seria o nutriente mais limitante do processo de decomposição.In degraded environments biogeochemical cycle following litter decomposition is very important to maintain plant and animal communities. To study the nutrients release coming from leaves of cycling species potentially useful in revegetation programs is fundamental to know the nutrients cycling process, and its sustainability. Organic materials with fast decomposition are sources of nutrients and energy to biota, while more resistant materials remain on the soil, acting as a physical protection. Rapid decomposition of plant materials, in general, shows negative correlation with lignin and cellulose contents, lignin/nitrogen (lig/N), carbon/nitrogen (C/N) and carbon/phosphorus (C/P) ratios; conversely, shows positive correlation with nitrogen (N) and phosphorus (P) contents. Therefore, it was hypothetised that the kinetic decomposition and nutrients release from leaves is function of its chemical composition and environmental conditions, this study aimed to: characterize chemically leaves from 10 native trees species from Mata Atlântica in Viçosa region, Minas Gerais State; evaluate the leaves decomposition in field and greenhouse conditions, relating it with leaves chemical composition, and; evaluate leaves nutrients release. Chemical characterization was carried by the determination of total carbon (C), nitrogen (N), lignin, cellulose, phosphorus (P), sulfur (S), calcium (Ca), magnesium (Mg) and potassium (K) in the leaves. Species were separated into three groups according to estimated leaves speed decomposition (fast, intermediary, and slow), considering C, N, lignin and cellulose contents and C/N and lig/N ratios. Four species were classified with fast decomposition (Senna macranthera, Trema micrantha, Bauhinia forficata, Croton floribundus), three with intermediary (Cassia ferruginea, Zeyheria tuberculosa e Luehea grandiflora), and three with slow decomposition (Aegiphila sellowiana, Schinus terebenthifolius e Mabea fistulifera). Further leaves collection and characterization was performed before the decomposition essay, which was run with 18 litter bags with fresh leaves from each specie and environment (field and greenhouse). In greenhouse, litter bags were inserted in pots with topsoil from a secondary forest, and in field conditions they were placed over the topsoil of the secondary forest. During six months, materials from three litter bags from each specie and environment were taken each 30 days, weighed and analyzed for C, N, P, S, K, Ca and Mg contents. C, N, S, Ca and Mg contents and C/N ratios values varied significantly among species, while K contents were similar. The observed variations are probably due to different leaves maturation stage, environment and genetic variability among individuals of the same specie (different forest fragments) and collection time (season). The accumulated decomposition of leaves varied according with species, chemical composition and environment. In the greenhouse essay only two groups were formed by Scott-Knott test (5 % of probability): Leaves from A. sellowiana, S. terebenthifolius e B. forficata showed fast decomposition, while leaves from the others species (T. micrantha, S. macranthera, M. fistulifera, C. floribundus, Z. tuberculosa, C. ferruginea e L. grandiflora) showed intermediary decomposition. In the field essay, the species formed three groups: fast decomposing material from M. fistulifera, B. forficata, Z. tuberculosa, C. ferruginea, S. macranthera e S. terebenthifoliu intermediary decomposing; from C. floribundus intermediary, and slow decomposing materials for the remaining species. The chemical composition of leaves were not the only factor to explain the decomposition rate, suggesting that physical characteristics, or chemical attributes other than those determined, may also affect it. The biotic influence in the decomposition rate was illustrated by the faster speed observed in the field conditions compared with greenhouse conditions. Nutrients release from the leaves varied as a result of the environment, being more effective in field conditions. In the greenhouse experiment the decomposition time was sufficient to enable significant mineralization of K, Ca, Mg and P for all species, and S for most.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio

Produção e decomposição de serapilheira em um sistema agroflorestal implantado para recuperação de área degradada em Viçosa-MG

Este estudo teve por objetivos quantificar a produção e decomposição de serapilheira em um sistema agroflorestal em Viçosa-MG e comparar a produção de serapilheira com resultados obtidos em florestas estacionais semideciduais da Região Sudeste do Brasil. Foram utilizados 20 coletores de 0,5 x 0,5 m com fundo em tela de náilon com 1,0 mm² de malha, colocados a 10 cm acima da superfície do solo. As coletas foram realizadas mensalmente, durante o período de um ano, de setembro de 2000 a agosto de 2001. Em laboratório, o material depositado mensalmente nos coletores foi triado nas frações folhas, ramos (até 2,0 cm de diâmetro) e material reprodutivo, seco em estufa a 70 ºC e pesado em balança de precisão. A produção anual de serapilheira foi estimada em 10.165,13 kg/ha (67,46% de folhas, 19,87% de material reprodutivo e 12,67% de ramos). Os maiores valores de produção ocorreram no final da estação seca, atingindo valor máximo em setembro. O coeficiente de decomposição (K) foi de 1,17 e o tempo necessário para o desaparecimento de 50% da serapilheira foi estimado em 215 dias

Produção e decomposição de serapilheira em um sistema agroflorestal implantado para recuperação de área degradada em Viçosa-MG

Este estudo teve por objetivos quantificar a produção e decomposição de serapilheira em um sistema agroflorestal em Viçosa-MG e comparar a produção de serapilheira com resultados obtidos em florestas estacionais semideciduais da Região Sudeste do Brasil. Foram utilizados 20 coletores de 0,5 x 0,5 m com fundo em tela de náilon com 1,0 mm^2 de malha, colocados a 10 cm acima da superfície do solo. As coletas foram realizadas mensalmente, durante o período de um ano, de setembro de 2000 a agosto de 2001. Em laboratório, o material depositado mensalmente nos coletores foi triado nas frações folhas, ramos (até 2,0 cm de diâmetro) e material reprodutivo, seco em estufa a 70 ºC e pesado em balança de precisão. A produção anual de serapilheira foi estimada em 10.165,13 kg/ha (67,46% de folhas, 19,87% de material reprodutivo e 12,67% de ramos). Os maiores valores de produção ocorreram no final da estação seca, atingindo valor máximo em setembro. O coeficiente de decomposição (K) foi de 1,17 e o tempo necessário para o desaparecimento de 50% da serapilheira foi estimado em 215 dias.This study aimed to quantify litterfall and litter decomposition in an agroforestry system in Viçosa, Minas Gerais and to compare litter production with the results obtained in semideciduous forests in Southeastern Brazil. Twenty wooden litter traps of 0.5 x 0.5 m with nylon screen bottoms and 1.0 mm^2 mesh were used, placed 10 cm above the surface of the soil. The collections were performed monthly from September 2000 to August 2001. The material deposited in the traps, under laboratory conditions, was sorted out in the fractions leaves, branches (up to 2.0 cm of diameter) and reproductive material, - dried to 70 ºC and weighed in a precision scale. The annual litter production was estimated in 10165.13 kg/ha (67.46% leaves, 19.87% reproductive material and 12.67% branches). The largest production values occurred at the end of the dry season, reaching a maximum value in September. The decomposition coefficient (K) was 1.17 and the time needed for the disappearance of 50% of the litter was estimated in 215 days

LEAF RESIDUE DECOMPOSITION OF SELECTED ATLANTIC FOREST TREE SPECIES

ABSTRACT Biogeochemical cycling is essential to establish and maintain plant and animal communities. Litter is one of main compartments of this cycle, and the kinetics of leaf decomposition in forest litter depend on the chemical composition and environmental conditions. This study evaluated the effect of leaf composition and environmental conditions on leaf decomposition of native Atlantic Forest trees. The following species were analyzed: Mabea fistulifera Mart., Bauhinia forficata Link., Aegiphila sellowiana Cham., Zeyheria tuberculosa (Vell), Luehea grandiflora Mart. et. Zucc., Croton floribundus Spreng., Trema micrantha (L) Blume, Cassia ferruginea (Schrad) Schrad ex DC, Senna macranthera (DC ex Collad.) H. S. Irwin and Barney and Schinus terebinthifolius Raddi (Anacardiaceae). For each species, litter bags were distributed on and fixed to the soil surface of soil-filled pots (in a greenhouse), or directly to the surface of the same soil type in a natural forest (field). Every 30 days, the dry weight and soil basal respiration in both environments were determined. The cumulative decomposition of leaves varied according to the species, leaf nutrient content and environment. In general, the decomposition rate was lowest for Aegiphila sellowiana and fastest for Bauhinia forficate and Schinus terebinthifolius. This trend was similar under the controlled conditions of a greenhouse and in the field. The selection of species with a differentiated decomposition pattern, suited for different stages of the recovery process, can help improve soil restoration

LEAF RESIDUE DECOMPOSITION OF SELECTED ATLANTIC FOREST TREE SPECIES

<div><p>ABSTRACT Biogeochemical cycling is essential to establish and maintain plant and animal communities. Litter is one of main compartments of this cycle, and the kinetics of leaf decomposition in forest litter depend on the chemical composition and environmental conditions. This study evaluated the effect of leaf composition and environmental conditions on leaf decomposition of native Atlantic Forest trees. The following species were analyzed: Mabea fistulifera Mart., Bauhinia forficata Link., Aegiphila sellowiana Cham., Zeyheria tuberculosa (Vell), Luehea grandiflora Mart. et. Zucc., Croton floribundus Spreng., Trema micrantha (L) Blume, Cassia ferruginea (Schrad) Schrad ex DC, Senna macranthera (DC ex Collad.) H. S. Irwin and Barney and Schinus terebinthifolius Raddi (Anacardiaceae). For each species, litter bags were distributed on and fixed to the soil surface of soil-filled pots (in a greenhouse), or directly to the surface of the same soil type in a natural forest (field). Every 30 days, the dry weight and soil basal respiration in both environments were determined. The cumulative decomposition of leaves varied according to the species, leaf nutrient content and environment. In general, the decomposition rate was lowest for Aegiphila sellowiana and fastest for Bauhinia forficate and Schinus terebinthifolius. This trend was similar under the controlled conditions of a greenhouse and in the field. The selection of species with a differentiated decomposition pattern, suited for different stages of the recovery process, can help improve soil restoration.</p></div

Chemical, physical and micromorphological properties of termite mounds and adjacent soils along a toposequence in Zona da Mata, Minas Gerais State, Brazil

Little is known about the effects of neotropical mound-building termites in soil chemical and physical properties. The influence of soil termite activity on soil characteristics was studied by assessing chemical, physical and micromorphological properties of a toposequence of Latosols (Oxisols). Soil samples were collected from the walls and inner parts of termite mounds and also from adjacent soil. A high diversity of termite genera was found in the mounds along the toposequence, together with the inquiline termites and other soil-dwelling arthropods. Chemical analyses showed that pH and the contents of organic C and N, P, Ca and Mg were significantly higher in termite mounds compared with adjacent areas, with an inverse trend for Al content. Significant differences in pH and exchangeable Al were observed between soil and mound across the slopes. The mound density across the landscape was higher at the upper slope segment, followed by the hill top, middle slope and lower slope segments. Considering a lifespan of 30 years and dimensions of termite mounds found in the toposequence we conclude that the textural and chemical uniformity of Latosols may be increased, following the pedobiological turnover during mound building, with local rates varying from 2.1 to 7.5 m3 ha− 1