Fisiologia e indicadores de estresse em árvores crescendo em ambientes alagados pela hidroelétrica de Balbina na Amazônia central

Human activities can promote an increase of flooding areas as consequence of the hydroelectric dam construction and the increase of the risks and the severity of the inundations provoked by climatic changes. For this, it is necessary an increase in ecophysiological studies of plants growing in flooded areas artificial and naturally with the objective to comprehend as the forests will response the environmental changes. Thus, the objective of this thesis was analyse the efects of flooding on survive strategies, gas exchanges, nutrient and pigment contents, variables of fluorescence transients and performance index in flooding tolerant and non tolerant species growing in flooding áreas by Uatumã river downstream and upstream of the Balbina Dam, Presidente Figueiredo-AM (01o 55'S e 59o 28' W). Besides, were evaluated the viability and the utilization of fast, easy and non destructive tools as fluorometer (PEA) to acess physiological parameters and in the monitoring the plants behavior on flooding areas. The studied species were: Nectandra amazonum (Na), Macrolobium angustifolium (Ma), Alchornea discolor (Ad), Brosimum lactescens (Bl), Cassia reticulata (Cr), Genipa spruceana (Gs), Parinari excelsa (Pe); Cecropia concolor (Cc), Vismia guianensis (Vg) e Vismia japurensis (Vj), in which the last three are non flooding tolerant. For the survival rates were observed that the tolerant species exhibited values above 90% while the non tolerant species exhibited values below 20%. In non tolerant species the physiological changes induced by the flooding were much more intense than in the tolerant species. In the flooded period the non tolerant species exhibited reductions of maximal net photosynthesis (Pnmax) and transpiration rate at 2000 mmol (fótons) m-2 s-1 (E2000) above 70%. The reduction in the values of Pnmax and E2000 can especially be attributed to the stomatic closure in flooded period. In addition, did the flooding also induce a decrease in the pigment contents and in the use efficiency of the light energy for the reduction of CO2 to carbohydrate as demonstrated by the values of apparent quantum yield ( ) and performance index (PIABS). The decrease of the photochemical yields might also have contributed to the reduction of the photosynthesis values in non tolerant species in flooded period. In the tolerant species the changes induced on gas exchanges, pigment content ando and fluorescence parameters were slighter compared to non tolerant species. On leaf nutrient contents, the flooding induced decrease in the concentrations of N, P and Cu and an increase in the concentrations of Fe, Mn, Zn and Na of the species during flooding period in both groups. It was also studied the effects of the increase of the temperature on the gas exchanges of plants under flooding in which was demonstrated that the increase of leaf temperature can promote reduction of gas exchanges, especially, in the flooded period. Its occur because due the reduction of the stomatal conductance is induced a loss of the capacity of the plant to maintaining the leaf temperature in appropriate levels promoting consequently damages to the enzymatic apparatus of the photosynthesis. As the evaluation of fast, easy and non destructive tools to access physiological parameters was demonstrated that the fluorometer (PEA) was efficiency to detailed screening of the changes in the capture and use of the light energy in the reduction of CO2. This tool can be useful for the monitoring the effects of flooding on species as well as to be used for the selection of species to be used in projects reforestation of environments flooded antropic and naturally. Finally, the analysis of three models to estimate photosynthetic parameters, as non rectangular hyperbola (NRH), rectangular hyperbola (RH) and exponential (EXP), demonstrated that there are high differences among them and that those differences should be taken into account in the projects of environmental modelling. The best estimates were obtained when the value of measured Rd was added to the model and the models EXP and RH were the ones that came as more appropriate compared to model NRH.Atividades antrópicas podem promover o aumento de áreas alagadas tanto no que tange a construção de barragens de usinas hidroelétricas (UHE) como no aumento dos riscos e da severidade das inundações provocadas pelas mudanças no clima. Para tanto é necessário uma intensificação nos estudos de ecofisiologia de plantas crescendo em áreas alagadas natural e artificialmente a fim de se entender como os ecossistemas florestais irão responder a essas mudanças ambientais. Assim, este trabalho teve como objetivo analisar os efeitos do alagamento sobre as estratégias de sobrevivência, as trocas gasosas, as concentrações foliares de nutrientes, as concentrações de pigmentos cloroplastídicos, os transientes de fluorescência, e o índice de desempenho de espécies arbóreas tolerantes e não tolerantes a hipoxia crescendo em áreas inundadas pelo rio Uatumã a montante e a jusante da UHE de Balbina, Presidente Figueiredo-AM (01o 55'S e 59o 28' W). Além disso, foi avaliada a viabilidade e a utilização de ferramentas rápidas, fáceis e não destrutivas de estimativa de parâmetros fisiológicos como o fluorômetro (PEA) no monitoramento do comportamento de plantas em ambientes alagados. As espécies estudadas foram: Nectandra amazonum (Na), Macrolobium angustifolium (Ma), Alchornea discolor (Ad), Brosimum lactescens (Bl), Cassia reticulata (Cr), Genipa spruceana (Gs), Parinari excelsa (Pe); Cecropia concolor (Cc), Vismia guianensis (Vg) e Vismia japurensis (Vj), sendo as três últimas não tolerantes a hipoxia. Quanto as taxas de sobrevivência foi observado que as espécies tolerantes exibiram valores acima de 90% enquanto as espécies não tolerantes exibiram valores abaixo de 20%. Nas plantas não tolerantes as mudanças fisiológicas induzidas pelo alagamento foram bem mais intensas que nas espécies tolerantes. No período alagado as espécies não tolerantes exibiram reduções de fotossíntese máxima (Pnmax) e transpiração na irradiância de 2000 mmol m-2 s-1 (E2000) acima de 70%. Essa redução nos valores de Pnmax e E2000 pode ser atribuída em especial ao fechamento estomático no período alagado. Adicionalmente, o alagamento também induziu uma diminuição nas concentrações de pigmentos e na eficiência da utilização da energia luminosa para a redução de CO2 a carboidrato como demonstrado pelos valores de rendimento quântico aparente ( ) e índice de desempenho (PIABS). Esta diminuição do rendimento fotoquímico também pode ter contribuído para a redução dos valores de fotossíntese nas espécies não tolerantes no período alagado. Nas espécies tolerantes as mudanças induzidas sobre as trocas gasosas, os pigmentos cloroplastídicos e sobre as variáveis de fluorescência foram mais brandas comparada com as espécies não tolerantes. No que se refere as concentrações de nutrientes foliares, o alagamento induziu diminuição nas concentrações de N, P e Cu e aumento nas concentrações de Fe, Mn, Zn e Na nas espécies durante o período alagado em ambos os grupos, estando estas diferenças mais fortemente relacionadas com a espécie do que com a estratégia de tolerância. Também foram estudados os efeitos do aumento da temperatura sobre as trocas gasosas de plantas sob alagamento no qual foi demonstrado que o aumento da temperatura pode reduzir as trocas gasosas, em especial, no periodo alagado. Isso ocorre porque com a redução da condutância estomática é induzida a perda da capacidade da planta em manter a temperatura da folha em níveis adequados promovendo consequêntemente danos ao aparato enzimático da fotossíntese. Quanto a avaliação de ferramentas de acesso a parâmetros fisiológicos foi demonstrado que o fluorômetro (PEA) foi eficiente para o mapeamento detalhado das mudanças na captação e utilização da energia luminosa na redução de CO2. Esta ferramenta pode ser útil para o monitoramento dos efeitos do alagamento sobre as espécies bem como ser utilizada para a seleção de espécies a serem utilizadas em projetos de reflorestamento de áreas alagadas natural e antropicamente. Por fim, a análise de três modelos de estimativa de parâmetros fotossintéticos, a saber, hipérbole não retangular (NRH), hipérbole retangular (RH) e exponencial (EXP), demonstrou que há grandes diferenças entre eles e que essas diferenças devem ser levadas em consideração nos projetos de modelagem ambiental. As melhores estimativas foram obtidas quanto o valor de Rd medido foi adicionado ao modelo e os modelos EXP e RH foram os que se apresentaram como mais adequados quando comparados com o modelo NRH

Ecofisiologia de espécies arbóreas plantadas sobre área degradada por atividade petrolífera na Amazônia Central

Dados recentes revelam que nos últimos anos o desmatamento tem crescido de forma progressiva na Amazônia. Por outro lado, estudos ecológicos, silviculturais e fisiológicos de espécies arbóreas crescidas sob condiçSes de plantio ou regeneração natural ainda são poucos e fragmentados. Desta forma, a falta de conhecimento sobre o comportamento ecofisiológico das espécies nativas crescendo em ambientes alterados tem se tornado um fator limitante para a tomada de decisSes por parte do governo e da iniciativa privada no sentido de implementar projetos sustentáveis de recuperação de áreas degradadas. Portanto, a hipótese deste estudo foi que espécies arbóreas de crescimento rápido apresentam diferentes estratégias de sobrevivência, adaptação e acúmulo de biomassa quando plantadas sobre área degradada. Para consubstanciar o estudo analisou-se variáveis relacionadas ao crescimento das plantas, absorção e utilização de nutrientes, indicadores de estresse, desempenho fotossintético e eficiência no uso da água em plantas jovens de oito espécies arbóreas plantadas sobre área degradada por atividade petrolífera na Amazônia Central. O estudo foi realizado na Província Petrolífera de Urucu (4º53' S e 65º11' W), distante 600 Km de Manaus, Amazonas, Brasil. As espécies estudadas foram Bellucia grossularioides, Bombacopsis macrocalyx, Cecropia ficifolia, Cecropia sciadophylla, Chrysophyllum sanguinolentum, Eugenia cumini, Inga edulis e Irianthera macrophyla. As variáveis analisadas envolvem a análise de crescimento absoluto e relativo das plantas, concentração de nutrientes foliares, concentraçSes de pigmentos cloroplastídicos, eficiência fotoquímica do aparato fotossintético, trocas gasosas e as características fotossintéticas. Os resultados demonstram que as espécies estudadas utilizam diferentes padrSes de crescimento no que se refere ao aumento em altura, diâmetro do caule e expansão da área foliar. Ainda, quanto à expansão da área foliar, observou-se que as espécies apresentaram diferentes estratégias de crescimento, por exemplo, E. cumini investiu mais no crescimento aboluto do número de folhas enquanto que as duas espécies de Cecropia investiram mais em área foliar. Adicionalmente, observou-se que C. sanguinolentum apresentou a menor porcentagem de sobrevivência quando comparada com B. macrocalyx, C. ficifolia, E. cumini, I. edulism e I. macrophyla. Em relação ao estado nutricional foliar verificou-se que as espécies apresentaram diferentes exigências e/ou estratégias diferenciadas quanto ao acúmulo de elementos minerais, com destaque para I. edulis que sendo da família Mimosaceae, teoricamente tenha sido favorecida pela fixação de N2 e, por conseguinte, acumulou maior quantidade de nitrogênio nas folhas. Quanto aos indicadores de estresse, os resultados sugerem que maiores concentraçSes de clorofila total podem fazer parte de uma estratégia para aumentar a absorção de luz e, que em condiçSes de alta irradiância, o acúmulo de carotenóides pode ser importante para a proteção do aparato fotossintético. No que se refere à eficiência fotoquímica do fotossístema II, observou-se que C. sanguinolentum apresentou maior grau de fotoinibição quando comparada com as demais espécies estudadas. Quanto à assimilação de carbono, observu-se que C. ficifolia, C. sciadophylla, E. cumini e I. edulis apresentaram as maiores taxas fotossintéticas quando comparadas com as outras quatro espécies. No que se refere às trocas gasosas, observou-se que altas taxas de fotossíntese foram acompanhadas por altas taxas transpiratórias, sugerindo que as quatro espécies mais destacadas, em termos de fotossíntese, podem dominuir suas performances fotossintéticas caso sejam submetidas a períodos com baixa disponibilidade hídrica no solo. Desta forma, conclui-se que há diferenças marcantes entre as espécies estudadas quanto às estratégias adotadas para a captação e a utilização dos recursos primários e essas diferentes estratégias podem ser determinantes para a sobrevivência, adaptação e acúmulo de biomassa das espécies plantadas sobre sítios específicos, como por exemplo, áreas degradadas por atividade petrolífera na Amazônia Central

Présentation

The rosewood (Aniba rosaeodora Ducke) is a native tree species of Amazon rainforest growing naturally in acidic forest soils with reduced redox potential. However, this species can also been found growing in forest gaps containing oxide soils. Variations in the forms of mineral nitrogen (NO3- or NH4+) may be predicted in these different edaphic conditions. Considering that possibility, an experiment was carried out to analyze the effects of different NO3-:NH4+ ratios on the growth performance, mineral composition, chloroplastid pigment contents, photochemical efficiency photosystem II (PSII), and nitrate redutase activity (RN, E.C.1.6.6.1) on A. rosaeodora seedlings. Nine-month-old seedlings were grown in pots with a washed sand capacity of 7.5 kg and submitted to different NO3-:NH4+ ratios (T1 = 0:100%, T2 = 25:75%, T3 = 50:50%, T4 = 75:25%, and T5 = 100:0%). The lowest relative growth rate was observed when the NO3-:NH4+ ratio was equal to 0:100%. In general, high concentrations of NO3- rather than NH4+ favored a greater nutrient accumulation in different parts of the plant. For the chloroplastid pigment, the highest Chl a, Chl b, Chl tot, Chl a/b and Chl tot/Cx+c contents were found in the treatment with 75:25% of NO3-:NH4+, and for Chl b and Cx+c it was observed no difference. In addition, there was a higher photochemical efficiency of PSII (Fv/Fm) when high NO3- concentrations were used. A linear and positive response for the nitrate reductase activity was recorded when the nitrate content increased on the culture substrate. Our results suggest that A. rosaeodora seedlings have a better growth performance when the NO3- concentrations in the culture substrate were higher than the NH4+ concentrations.O pau-rosa (Aniba rosaeodora Ducke) habita, naturalmente, solos florestais ácidos com potencial redox reduzido. No entanto, estas espécies têm sido encontradas também em clareiras que, teoricamente, apresentam solos mais oxidados. Nestas diferentes condições edáficas, pode-se prever variações nas formas do nitrogênio mineral (NO3- ou NH4+). Considerando essa possibilidade foi conduzido experimento com o objetivo de estudar os efeitos de diferentes relações de NO3-:NH4+ sobre o acúmulo de biomassa, a composição mineral, as concentrações de pigmentos cloroplastídicos, a eficiência fotoquímica do fotossistema II e a atividade da enzima redutase do nitrato (RN, E.C.1.6.6.1) em A. rosaeodora. Plantas jovens com nove meses foram cultivadas em vasos com capacidade para 7,5 kg e submetidas a diferentes relações de NO3-:NH4+ (T1 = 0:100%, T2 = 25:75%, T3 = 50:50%, T4 = 75:25% e T5 = 100:0%). As menores taxas de acúmulo de biomassa foram observadas quando a relação das concentrações de NO3-:NH4+ foi igual a 0:100%. De maneira geral, a maior concentração de NO3- em relação a NH4+ favoreceu maior acúmulo de nutrientes nas diferentes partes da planta. Para os teores de pigmentos cloroplastídicos, os maiores valores de Chl a, Chl tot, Chl a/b e Chl tot/x+c, foram encontrados no tratamento com 75:25% de NO3-:NH4+, não ocorrendo diferença para os teores de Chl b e Cx+c. Em relação a eficiência fotoquímica do fotossistema II (Fv/Fm) maior eficiência também ocorreu quando predominou maior concentração de NO3- em relação ao NH4+. Quanto a atividade da reductase do nitrato observou-se resposta linear e positiva para o incremento da concentração de nitrato no substrato de cultivo. Portanto, os resultados obtidos sugerem que as plantas jovens de A. rosaeodora apresentaram melhor desempenho quando as concentrações de NO3- no substrato de cultivo foram superiores as concentrações de NH4+

Ecofunctional traits and biomass production in leguminous tree species under fertilization treatments during forest restoration in Amazonia

Background: Choosing the correct species and fertilization treatments is a determining factor in the success of forest restoration. Methods: A field study was conducted in a degraded area near the Balbina hydroelectric dam in Amazonas State (AM), Brazil, to evaluate two hypotheses: (i) leguminous tree species exhibit differences in growth, leaf nutrient content, and photosynthetic nutrient use efficiencies; and (ii) differences in these characteristics depend on the fertilization treatments to which the species have been subjected. Dipteryx odorata, Inga edulis and Schizolobium amazonicum were subjected to the following treatments: (T1) unfertilized control; (T2) post-planting chemical fertilization; (T3) post-planting organic fertilization and (T4) combined chemical and organic post-planting fertilization. Results: In general, I. edulis had the highest absolute growth rate of biomass under all of the fertilization treatments. I. edulis and S. amazonicum showed the highest growth rates under the T4 treatment. D. odorata showed the greatest responses under the T2 and T4 treatments. Native leguminous trees with higher photosynthetic performance and better nutrient use efficiency exhibited greater growth and biomass production. Conclusion: The results suggest that an adequate balance between leguminous species selection and fertilization will aid in the success of forest restoration in Amazonia. © 2016 by the authors

Biomassa, trocas gasosas e aspectos nutricionais de plantas jovens de pau de balsa (Ochroma pyramidale (Cav. Ex Lamb.) Urb.) submetidas à fertilização fosfatada em ambientes contrastantes de irradiância

The irradiance and nutrient supply affect the assimilation of carbon and influence the gain and biomass partition. The aim of this research was to investigate the growth and photosynthesis in young plants of Ochroma pyramidale subjected to contrasting light environments and phosphorus fertilization. Young plants of O. pyramidale were exposed to two irradiance levels (Low: 10 to 15 and High: 1200 to 1400 μmol m-2 s-1) and two levels of P fertilization (0 and 1 mM as KH2 PO4) for 160 days. The experimental design was a completely randomized in factorial arrangement (2 x 2), with 10 replications. The greatest growth in height and diameter was observed in plants fertilized with phosphorus and under high irradiance. Concerning the allocation of dry mass, plants under high irradiance invested more in root mass ratio and plants under low irradiance in leaf mass ratio. For foliar P content, the plants fertilized with P exhibited values 137 and 54% higher than the plants not fertilized with P, under high and low irradiance, respectively. The absence of P fertilization promoted intense reduction in the efficiency of electron transport, as demonstrated by the values of photochemical efficiency of photosystem II, and photosynthetic rates. The greatest biomass production and higher photosynthetic rates in plants fertilized with phosphorus and under higher irradiance suggest that O. pyramidale plants have appropriate functional mechanisms to show a better growth and physiological performance in open fields (high irradiance), common in forest plantations or environments in recovery process

Physiological and anatomical characteristics of leaves of two clones of guarana

The objective of this work was to analyze gas exchange, photosynthetic characteristics, photochemical efficiency of photosystem II and anatomical characteristics of young plant leaves of two guarana (Paullinia cupana) clones (BRS-CG372RC and BRS-CG611RL) growing under open field. The variables of gas exchange and fluorescence of chlorophyll a were evaluated in mature leaves. The values of photosynthesis and transpiration found for BRS-CG372RC were 27% greater and 80% lesser than values found for BRS-CG611RL, respectively. The values of stomatal conductance found for the clones BRS-CG372RC and BRS-CG611RL were in the order of 224 and 614 mmol mm-2 s-1, respectively. The values of photorespiration, rate of carboxylation and rate electron transport were greater in BRS-CG372RC. The clone BRS-CG372RC exhibited stomatal density 26% greater than BRS-CG611RL. However, the area of ostiolar opening was 42% greater in BRS-CG611RL. The values of the water use efficiency in BRS-CG372RC were 134% greater than in BRS-CG611RL. High stomatal density and low stomatal conductance can be important characteristics in the selection of the clones with a good ability to assimilate carbon and optimize the use of water

Características fisiológicas e anatômicas de folhas de dois clones de guaraná

The objective of this work was to analyze gas exchange, photosynthetic characteristics, photochemical efficiency of photosystem II and anatomical characteristics of young plant leaves of two guarana (Paullinia cupana) clones (BRS-CG372RC and BRS-CG611RL) growing under open field. The variables of gas exchange and fluorescence of chlorophyll a were evaluated in mature leaves. The values of photosynthesis and transpiration found for BRS-CG372RC were 27% greater and 80% lesser than values found for BRS-CG611RL, respectively. The values of stomatal conductance found for the clones BRS-CG372RC and BRS-CG611RL were in the order of 224 and 614 mmol mm-2 s-1, respectively. The values of photorespiration, rate of carboxylation and rate electron transport were greater in BRS-CG372RC. The clone BRS-CG372RC exhibited stomatal density 26% greater than BRS-CG611RL. However, the area of ostiolar opening was 42% greater in BRS-CG611RL. The values of the water use efficiency in BRS-CG372RC were 134% greater than in BRS-CG611RL. High stomatal density and low stomatal conductance can be important characteristics in the selection of the clones with a good ability to assimilate carbon and optimize the use of water.O objetivo deste trabalho foi analisar as trocas gasosas, as características fotossintéticas, a eficiência fotoquímica do fotossistema II e as características anatômicas foliares de plantas jovens de dois clones de guaraná desenvolvidas a pleno sol. As variáveis de trocas gasosas e fluorescência da clorofila a foram determinadas em folhas maduras. Os valores de fotossíntese e transpiração encontrados para BRS-CG372RC foram 27% maiores e 80% menores que os valores encontrados para BRS-CG611RL, respectivamente. Os valores de condutância estomática dos clones BRS-CG372RC e BRS-CG611RL foram de aproximadamente 224 e 614 mmol m-2 s-1, respectivamente. Os valores de fotorrespiração, taxa de carboxilação e taxa de transporte de elétrons foram maiores em BRS-CG372RC. O clone BRS-CG372RC apresentou densidade estomática 26% maior que BRS-CG611RL. A área de abertura do ostíolo foi 42% maior em BRS-CG611RL. O valor da eficiência no uso da água em BRS-CG372RC foi 134% maior que em BRS-CG611RL. Alta densidade estomática e baixa condutância estomática são características importantes para a seleção de clones com boa capacidade para assimilar carbono e que sejam eficientes no uso da água

Utilization of the chlorophyll a fluorescence technique as a tool for selecting tolerant species to environments of high irradiance

We examine the hypothesis that the chlorophyll a fluorescence technique can be an efficient tool to support the selection of species adapted to high irradiance and therefore, suitable for use in initial rehabilitation projects of degraded areas. The experiment was conducted at the Pedro de Moura Operational Base, Amazonas, Brazil. The fluorescence transients were obtained using a portable fluorometer for leaves of Bombacopsis macrocalyx (Bm), Eugenia cumini (Ec), Iryanthera macrophyla (Im) and Senna reticulata (Sr), which were subjected to high irradiance between 12:00 am and 1:00 p.m. Using the OJIP test, the following were calculated: performance index (PIABS), density of reaction centres per cross section (RC/CS), maximum efficiency of photosystem II (φPo), and probability of energy excitation (ψo) or that an absorbed photon (φEo) moves an electron beyond quinone A. The highest value of PIABS was found in Ec (0.40) while the lowest values were found in Bm (0.08) and Im (0.06). These low values of PI ABS in Bm and Im were a result of the low values for RC/CS (121 for Bm; 142 for Im) and (φPo (0.50 for Bm; 0.48 for Im) when compared to the values in Ec (RC/CS=303; φPo=0.72) and Sr (RC/CS=326; φPo=0.73). It was also observed that in Sr the decrease in PIABS when compared with Ec resulted from a low value of ψo, which was 32 % lower than the value found in Ec. Regarding the PIABS per plant, Ec had the largest number of individuals with high performance while Im and Bm had the largest numbers of individuals with low performance. In conclusion, the chlorophyll a fluorescence technique enabled the evaluation of the photochemical performance of plants in the field, in turn permitting the selection of species most suitable for rehabilitation of degraded areas

Growth, leaf nutrient concentration and photosynthetic nutrient use efficiency in tropical tree species planted in degraded areas in central Amazonia

The success of initial tree seedling establishment is related to the capture and use of primary resources such as light and nutrients. The selection of tree species with a greater potential to assimilate carbon and capacity to efficiently utilize nutrients and light would facilitate the revegetation of degraded areas, primarily where irradiance is high and soil nutrient availability low. We analyzed soil physical and chemical characteristics, survival, growth, photosynthesis, chlorophyll a fluorescence, leaf macro- and micro-nutrient content and photosynthetic nutrient use efficiency in young tropical tree species planted in degraded areas in central Amazonia. The species studied were: Bellucia grossularioides, Bombacopsis macrocalyx, Cecropia ficifolia, Cecropia sciadophylla, Chrysophyllum sanguinolentum, Eugenia cumini, Inga edulis and Iryanthera macrophyla. C. sanguinolentum, a late secondary species, exhibited the lowest survival rates, except when compared with B. grossularioides and C. sciadophylla. Photosynthesis varied between 34 and 264 nmol g-1 s-1 for the eight species; species of Cecropia had photosynthetic values eight times greater than C. sanguinolentum. For the photochemical efficiency of photosystem II, C. sanguinolentum presented the highest degree of photoinhibition as a result of an inefficient use of excess irradiance. Leaf macronutrient concentrations varied from 16 to 29, 0.4 to 1.0, 6 to 13, 7 to 22, 1.6 to 3.4 g kg-1 for N, P, K, Ca and Mg, respectively. For photosynthetic nutrient use efficiency, in general, the two species of Cecropia exhibited the highest values, while C. sanguinolentum presented the lowest macronutrient use efficiency. The two species of Cecropia had photosynthetic nitrogen use efficiency seven times greater than C. sanguinolentum. On these highly degraded soils we found that pioneer trees (Cecropia) are better able to colonize than species from other successional stages. Trees on these degraded soils are primarily limited by P or micronutrients. Despite the remove of the O horizon, N does not appear to limit photosynthetic activity. From this we conclude that species of Cecropia possess ecophysiological mechanisms associated with carbon assimilation and nutrient use that determines success in early establishment and has potential to recuperate degraded areas, especially when compared to C. sanguinolentum. Early secondary species such as I. edulis and E. cumini could also be used with success in forest plantings to recuperate degraded areas when selecting for species, (1) efficient in the utilization of excess energy for photosynthesis, (2) efficient in the use of limited soil nutrients and (3) with high survival and growth rates. © 2006 Elsevier B.V. All rights reserved