Isotopic variations of carbon and nitrogen and their implications on the conversion of Cerrado vegetation into pasture

As conversões de vegetação natural em pastagem podem, em um curto intervalo de tempo, alterar o estoque de carbono e a abundância natural de δ13C no solo. O objetivo deste trabalho foi avaliar alterações nos estoques de carbono (C) e nitrogênio (N) e na abundância natural de δ13C e δ15N no Argissolo Vermelho distrófico (Acrisolo) em uma área de vegetação natural e pastagem plantada no Cerrado em Aquidauana (MS). Para isso, foram avaliadas uma área de pastagem (PA), cultivada durante 25 anos com Urochloa brizantha, e uma área de vegetação natural (VN). Foram coletadas amostras de solo em intervalos de profundidade de 0,05 m até 0,60 m, e a partir delas foram determinados os atributos físicos, os estoques de C e N (EstC e EstN) e as variações isotópicas de δ13C e δ15N do solo. Na camada de 0–0,05 m, os maiores estoques de C e N ocorreram na VN; 21,99 e 1,9 Mg ha-1, respectivamente. Na conversão para PA, 14,62 Mg ha-1 do EstC e 1,36 Mg ha-1 do EstN foram perdidos na camada de 0–0,05 m. A área com PA apresentou maior enriquecimento isotópico do δ13C nas camadas de 0–0,05 e 0,05–0,10 m, cujos valores foram de -18,3 e -17,4‰, respectivamente, enquanto, nas demais camadas, os valores isotópicos diminuíram com a mistura entre C de plantas C3 e C4. A VN apresentou enriquecimento nos sinais isotópicos nas camadas 0,25–0,30 até 0,40–0,45 m, com valores entre -21,74 e -21,54‰, respectivamente, o que é característico de vegetação mista de plantas C3 e C4. Os valores de δ15N apresentaram enriquecimento isotópico de acordo com o aumento da profundidade, indicando maior mineralização da matéria orgânica do solo em ambas as áreas. A conversão do Cerrado em pastagem e, consequentemente, sua fragmentação, provoca impactos negativos na capacidade de sequestro e armazenamento do C e N, tanto na pastagem quanto na vegetação natural.Conversions of natural vegetation into pasture can, in a short time, change the carbon stock and the natural abundance of δ13C in the soil. The objective of this study was to evaluate changes in carbon (C) and nitrogen (N) stocks, as well as in the natural abundance of δ13C and δ15N of Argissolo Vermelho distrófico (Acrisol), in an area of natural vegetation and planted pasture in the Cerrado region of Aquidauana (MS), Brazil. In order to do this, an area of pasture (PA), cultivated for 25 years with Urochloa brizantha, and an area of natural vegetation (NV) were evaluated. Soil samples were collected at intervals of 0.05 m up to 0.60 m depth, and physical attributes, C and N stocks (CSt and NSt) and isotopic variations of δ13C and δ15N of soil were determined. In the 0–0.05 m layer, the highest C and N stocks occurred in NV, 21.99 and 1.9 Mg ha-1, respectively. In the conversion to PA, 14.62 Mg ha-1 of CSt and 1.36 Mg ha-1 of NSt were lost in the 0–0.05 m layer. The area with PA had greater isotopic enrichment of δ13C in the layers of 0–0.05 and 0.05–0.10 m, with values of -18.3 and -17.4‰, respectively, while in the other layers the isotopic values decreased with the mixture between C of C3 and C4 plants. NV showed enrichment in the isotopic signals, in the layers from 0.25–0.30 m up to 0.40–0.45 m, with values between -21.74 and -21.54‰, respectively, which is characteristic of mixed vegetation of C3 and C4 plants. The values of δ15 N showed isotopic enrichment as depth increased, indicating greater mineralization of soil organic matter in both areas. The conversion of Cerrado into pasture and its consequent fragmentation causes negative impacts on the C and N sequestration and storage capacity, both in pasture and in natural vegetation