Ciclo de Nitrogênio em Florestas Secundárias da Amazônia: uma

abordagem isotópica

Michela Figueira

Lab. Ecologia Isotópica – CENA/USP

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to:

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Jean Pierre Ometto, Gabriela Nardoto, Ima Vieira, Cláudio Carvalho, Eric Davidson, A. Almeida,

Luiz A. Martinelli

THE WOODS HOLE RESEARCH CENTER

Por quê??? … Florestas secundárias… nitrogênio… Isótopos (15N)

•Aumento no desmatamento: agricultura, exploração madeireira…

•Aumento nas áreas de florestas secundárias (“capoeira”) na Amazônia nos últimos anos

•Banco de diversidade genética, reguladoras de funções hidrológicas, corredores ecológicos

•O que acontece com a floresta em regeneração?

Como ocorre a ciclagem de nutrientes diante deste

novo sistema?

•Nitrogênio ciclagem influenciada pelas interações bióticas, limitante da produção primária

•Isótopos (15N ) ferramenta de estudo (Caráter Integrador)

• O que pretendemos?

Investigar a dinâmica de nitrogênio em florestas secundárias de diferentes idades na região Amazônica.

• O que fizemos?

Amostragem de espécies vegetais em áreas de diferentes idades de abandono e em floresta primária.

Determinação da concentração de N e C e razão isotópica do nitrogênio (δ15N)

Atmosfera

N2NH3

N2O + N2

Sistema Terrestre

MO NH4+ NO3

-

mineralização

imobilização

nitrificação

redução

fixação denitrificaçãovolatilização

Sistema Aquático

argilaslixiviação

Ciclo de Nitrogênio

O uso de isótopos estáveis em estudos ambientais baseia-se no fato de que a relação isotópica varia de uma forma previsível conforme o elemento cicla na natureza.

N14N15

=leve

pesado=

abundanteraro

=R

    Para que essa relação seja modificada é preciso que algum fenômeno altere a quantidade de isótopos pesados e leves de uma amostra FRACIONAMENTO ISOTÓPICO

Isótopos: Elementos com mesmo número de prótons e

# número de nêutrons , ou seja mesmo número atômico e diferentes números de massa.

NH4+ NO3

-

N2

OMMineralização nitrificação

N2O + N2

denitrificação

Fixação biológica NH3

volatilização

0‰ 15 to 35‰

0 to 33‰

29‰

-2 to +2‰

1. A maior demanda por nutrientes na fase de

estabelecimento da floresta secundária determina:Ciclagem de nitrogênio mais fechada nessas florestas

MENOR PERDA DE NITROGÊNIO pelo sistema

2. Menor perda de N pelo sistema determina:

Menor fracionamento isotópico do nitrogênio remanescente

Menor 15N quando comparado ao da floresta primária.

O que esperamos encontrar?

FLORESTA SECUNDÁRIA

Perdas gasosas (N2O + N2)

15N

14N

15N

14N14N

14N

15N <<< 15N >>>

15N

15N

FLORESTA PRIMÁRIA

Perdas gasosas (N2O + N2)

Ciclagem fechada

Ciclagem aberta

Lixiviação Lixiviação Imobilização

Imobilização

14N14N

15N15N 15N

14N14N

14N

14N14N

15N

14N

14N

Fonte: INPE PRODES Digital, 2004.Fonte: INPE PRODES Digital, 2004.

Desmatamento 2002/2003Desmatamento 2002/2003

Desmatamento até 2002Desmatamento até 2002

Onde???

•Florestas Secundárias de São Francisco do Pará -

Estado do Pará, Brasil

Fonte: Vieira et al., 2003

Características gerais:

Vegetação predominante: floresta secundária

Clima quente e úmido com duas estações: chuvosa e “menos” chuvosa

Precipitação média: 2200mm/ano

Temperatura média: 260C

Umidade relativa: 78% a 93%

Mudança no uso do solo:

agricultura de subsistência (roça e queima)

Fisionomias amostradas:

Áreas de florestas secundárias com uso

anterior exclusivo por agricultura de

subsistência (roça e queima).

Florestas secundárias “jovens”: 6 anos

Florestas secundárias intermediárias: 20 anos

Florestas secundárias avançadas: 40 anos

Floresta Primária

Área de estudo

Argila pH Corg Ntotal C/N Ptotal Ca2+ SB1 T2 V3

% - % - mg dm-3 - mmol dm-3 - %

6 anos 18 3,9 1,56 0,11 15,0 6 5 8,8 60,8 14

20 anos 18 3,5 1,26 0,09 14,2 5 3 6,7 53,7 12

40 anos 18 3,5 1,32 0,10 13,6 5 1 3,1 67,1 5

Floresta Primária 20 3,5 1,65 0,12 14,4 7 2 4,9 84,9 6

1 SB = soma de bases trocáveis (Ca2+ + Mg2+ + K+ + Na+); 2 T = SB + acidez potencial;

3 V = percentagem de saturação em bases no complexo sortivo

Caracterização físico-química dos solos superficiais (0-10cm de profundidade) das áreas estudadas.

Coleta de dados:

Folhas: ~= 30 indivíduos em cada área

Indíviduos/espécies escolhidos levando em conta seu Índice de Valor de Importância

IVI = FR+DR+DoR (Frequência, Densidade e Dominância relativas)

Análises químicas:

Determinação isotópica de N e determinação de N e C total.

Resultados

1,0

1,5

2,0

2,5

6 anos 20 anos 40 anos Floresta primária

N (

%)

Valores de concentração de N total das plantas coletadas em floresta primária e florestas secundárias estudadas (média erro padrão).

15

18

21

24

6 anos 20 anos 40 anos Floresta primária

C/N

Razão C:N das plantas coletadas em floresta primária e florestas secundárias estudadas (média erro padrão).

Fonte: Françoise Ishida

Emissões de N2O do solo - São Francisco do Pará (dados não publicados)

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

Jovem Intermediaria Avancada Mata 1a.

N2O

-N

(n

gN

.cm

-2.h

-1)

Seca

Umida

3-6 anos

40-70 anos

10-20 anos

Floresta Primária

-1

0

1

2

3

6 anos 20 anos 40 anos Floresta primária

15N

Valores de 15N foliar das plantas coletadas em floresta primária e florestas secundárias estudadas (média erro padrão).

Conclusão

Estes resultados indicam que as florestas

secundárias tornam-se mais ricas em N à

medida que o sistema recupera-se da

perturbação, sugerindo uma mudança na

ciclagem de N, de mais fechada nos primeiros

estágios da sucessão, à mais aberta à medida

que esta se aproxima da fisionomia original.

THE WOODS HOLE RESEARCH CENTER

Muito obrigada!!!