caracterização química de serrapilheira de solos sob vegetação de

CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA DE SERRAPILHEIRA DE SOLOS SOB
VEGETAÇÃO DE CERRADO, MATA, PINUS E EUCALIPTO
Dalcimar Regina Batista Wangen1; Alfredo Castilhano Neto2; Giulia Faria
Shimamoto3; Ivaniele Nahas Duarte4 e Risely Ferraz de Almeida4
1.Professora Doutora da Fundação Educacional de Ituiutuba, Caixa Posta 131,
Ituiutaba, MG - Brasil ([email protected])
2. Graduando em Agronomia na Fundação Educacional de Ituiutaba
3. Graduanda em Engenharia Ambiental da Universidade Federal de Uberlândia,
Caixa Postal 593, Uberlândia, MG – Brasil.
4. Pós-Graduandas em Agronomia na Universidade Federal de Uberlândia
Recebido em: 30/09/2013 – Aprovado em: 08/11/2013 – Publicado em: 01/12/2013
RESUMO
O estudo da serrapilheira é importante para a compreensão do funcionamento dos
sistemas florestais. Neste contexto, o presente trabalho objetivou determinar os
teores de carbono orgânico total (COT), macro e micronutrientes em serrapilheiras
de solos sob vegetação de cerrado, mata, pinus e eucalipto. Para tanto,
selecionaram-se quatro áreas: uma cultivada com pinus e outra com eucalipto, uma
com vegetação natural de cerrado e outra com mata nativa, situadas na região do
Triângulo Mineiro, MG. Coletaram-se cinco amostras de serrapilheira em cada área,
para determinação dos teores de COT, macro e micronutrientes totais. Os resultados
foram submetidos à análise de variância e as médias comparadas entre si pelo teste
de Tukey a 0,05% de significância. Constatou-se que o teor de COT variou entre
(28,87-39,32 dag kg-1) e foi significativamente menor na serrapilheira de mata. Os
teores de macronutrientes (g kg-1) variaram entre: N (9,98-10,10), P (0,52-0,68), K
(0,30-0,90), S (11,56-17,84), Ca (2,24-8,76) e Mg (0,36-1,88). Somente teores de Ca
e Mg diferiram significativamente entre as serrapilheiras, tendo sido superior na
mata. Os teores de micronutrientes (mg kg-1) oscilaram entre: B (38,20-49,20), Cu
(3,8-23,0), Fe (13.558,40-27.237,60), Mn (64,0-166,20) e Zn (12,60-37,60), porém
somente os de Cu, Mn e Zn variaram significativamente, tendo sido superiores na
serrapilheira da mata, sem diferir em relação à do eucalipto, cerrado e pinus,
respectivamente. Em geral, os teores de nutrientes nas serrapilheiras apresentaram
a seguinte ordem: S > N > Ca > Mg > P > K, e Fe > Mn > B > Zn > Cu.
PALAVRAS-CHAVE: Liteira, nutrientes, macronutrientes, micronutrientes, carbono
orgânico total, florestas, ciclagem de nutrientes, sequestro de carbono.
CHEMICAL CHARACTERIZATION OF SOIL LEAF LITTER FROM CERRADO,
FOREST, PINE AND EUCALYPTUS VEGETATION
ABSTRACT
Studying leaf litter is essential for understanding forest function. Thus, we quantified
total organic carbon (TOC), macronutrients and micronutrients of soil leaf litter under
ENCICLOPÉDIA BIOSFERA, Centro Científico Conhecer - Goiânia, v.9, n.17; p.618
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Cerrado, forest, pine and eucalyptus vegetation. Therefore, four areas were selected
in the Triângulo Mineiro region of Minas Gerais, Brazil. The areas were vegetated
with: (1) pine plantation, (2) eucalyptus plantation, (3) native Cerrado vegetation and
(4) native forest. Five leaf-litter samples were collected from each area and used to
determine TOC and total macro and micronutrients. The results were submitted to
analysis of variance and averages were compared using Tukey’s test (p<0.05). We
found that TOC varied from 28.87 to 39.32 dag kg-1. Macronutrient levels ranged
from (g kg-1): N (9.98 to 10.10), P (0.52 to 0.68), K (0.30 to 0.90), S (11.56 to 17.84),
Ca (2.24 to 8.76) and Mg (0.36 to 1.88). Only Ca and Mg levels differed significantly
and were highest in forest litter. Micronutrient levels varied from (mg kg-1): B (38.2049.20), CU (3.8-23.0), Fe (13,558.40-27,237.60), Mn (64.0-166.20) and Zn (12.6037.60). Only Cu, Mn and Zn varied significantly and were highest in forest litter.
Nevertheless, forest litter levels were not significantly different from those of
eucalyptus, pine and Cerrado. Nutrient levels in the four types of litter were related as
follows: S > N > Ca > Mg > P > K, and Fe > Mn > B > Zn > Cu.
KEYWORDS: Litter, nutrients, macronutrients, micronutrients, total organic carbon,
forests, nutrient cycle, carbon sequestration.
INTRODUÇÃO
Há novas e fortes evidências de que a maior parte do aquecimento global
verificado nas últimas cinco décadas seja decorrente de atividades humanas
(INTERGOVERNMENTAL PANEL ON CLIMATE CHANGE - IPCC, 2001), muitas
das quais têm contribuído para o aumento crescente dos teores CO2 na atmosfera
(um dos mais importantes gases responsáveis pelo aquecimento global). O
desmatamento figura entre as principais causas responsáveis pelo incremento do
gás carbônico (CO2) atmosférico (FORSTER & RAMASWAMY, 2007).
A Serrapilheira ou liteira é a camada superficial de solos sob florestas,
constituída por resíduos vegetais como folhas, restos de ramos, cascas de árvores,
raízes finas, excluindo as partes vivas, em diferentes estágios de decomposição
(CURI et al., 1993; EMBRAPA, 2006). Constitui-se, portanto, numa importante fonte
carbono (C) (BARBOSA & FARIA, 2006), e de nutrientes essenciais para as plantas
(DICKOW et al., 2009).
A deposição da serrapilheira na superfície do solo corresponde a uma das
etapas fundamentais da ciclagem de nutrientes nos biomas (ALVES et al., 2006).
Em ecossistemas florestais a ciclagem de nutrientes consiste em um dos processos
mais importantes para a garantia de sua sustentabilidade, e conta com a produção e
decomposição da serrapilheira como principal fator (DICKOW et al., 2009; ADUAN et
al., 2003). À medida que a serrapilheira se decompõe seus constituintes passam a
fazer parte dos horizontes subjacentes, por infiltração ou através de mecanismos
físicos (BRADY, 1983). Os nutrientes mineralizados tornam-se disponíveis às
plantas, o húmus produzido contribui substancialmente para o aumento da
capacidade de troca catiônica (CTC), principalmente em solos com baixa saturação
por bases, de baixa fertilidade, bem como para a sua estruturação, auxiliando na
redução dos processos erosivos. Por outro lado, grande parte do C retorna à
atmosfera, sob a forma de CO2. Enquanto não é decomposta, a serrapilheira
constitui-se numa importante forma de sequestrar C no solo.
Os ecossistemas e agroecossistemas florestais têm papel expressivo no
sequestro de C atmosférico. Portanto, considera-se que a redução ou eliminação do
desmatamento em alguns locais, bem como melhor gestão de florestas naturais e de
reflorestamentos em outros, onde a taxa de desflorestamento seja mínima, estejam
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entre as melhores alternativas para mitigação da emissão de CO2 (IPCC, 2001).
Conforme ALVES et al., (2006), o estudo qualitativo e quantitativo da
serrapilheira é de grande importância para a compreensão do funcionamento dos
sistemas florestais, onde a ciclagem de nutrientes pode ser analisada através da
compartimentalização da biomassa acumulada nos diferentes estratos e da
quantificação das taxas de nutrientes que se movimentam entre seus
compartimentos, através da produção da serrapilheira.
Uma vez que os sistemas florestais apresentam diferentes produções de
serrapilheira com composição distinta, a porcentagem de restituição dos
constituintes desta ao solo (taxas de emissão de CO2 para a atmosfera) varia em
função de fatores tais como, composição de espécies, densidade, local, idade do
povoamento, época do ano e atividade dos microrganismos (HAAG, 1985 e
FONSECA et al., 1993, citados por MELO & RESCK, 2002).
A proporção de nutrientes disponibilizados pela serrapilheira depende da
composição, bem como velocidade de decomposição da mesma, do regime
pluviométrico, da temperatura, dos agentes decompositores e da qualidade do sítio
(FERREIRA et al., 2001), a qual, por sua vez, está relacionada com sua
produtividade (REISSMANN & WISNIEWSKI, 2000). Quando o processo de
decomposição da serrapilheira se dá de forma lenta, os nutrientes podem
permanecer retidos na serrapilheira (VALERI, 1988), o mesmo ocorrendo com o C.
Para diversos tipos de florestas nativas em regiões tropicais úmidas, a
estimativa é de que o tempo necessário para que a serrapilheira tenha 95% de sua
massa decomposta varie de 0,4 a 13,6 anos (CUEVAS & MEDINA, 1988, citados por
COUTEAUX et al., 1995). Para serrapilheira de pinus, esse tempo pode variar de
menos de um até 629 anos, dependendo da região e do tipo de floresta (MELO &
RESCK, 2002). Estes mesmos autores, ao estudarem a dinâmica de serrapilheira de
pinus em Latossolo de Cerrado do Distrito Federal, constaram tempo médio de
residência de 3,5 anos, indicativo de baixa taxa de decomposição, provavelmente
devido à presença de resina nesse tipo de material.
Objetivou-se determinar o teor de carbono e de nutrientes em serrapilheiras
em solos sob vegetação natural de cerrado e mata e em solos cultivados com pinus
e eucalipto.
MATERIAL E MÉTODOS
Para a condução do experimento foram selecionadas quatro áreas para
estudo, uma cultivada com pinus tropical e outra com eucalipto, uma com vegetação
natural de cerrado e a outra com vegetação de mata original, situadas na região do
Triangulo Mineiro, MG (18º91´47,89´´S e 47º48´31,39´´O). Conforme classificação
de Koppen, o clima na região de estudo é do tipo Aw – tropical de savana - inverno
seco e verão chuvoso (EMBRAPA,1982).
A amostragem da serrapilheira foi realizada no mês de abril de 2012, logo
após o término do período chuvoso. Foram coletadas cinco amostras por área, em
pontos amostrais alocados aleatoriamente dentro das áreas. Para delimitar cada
ponto, utilizou-se um quadrante de madeira, com dimensões de 0,5 m x 0,5 m,
perfazendo-se uma área de amostragem de 0,25 m2/ponto. A quantidade de
serrapilheira coletada por ponto amostral variou conforme o tipo de vegetação, tendo
sido, em média, de 0,16; 0,28; 0,49; e 0,68 kg de massa seca, respectivamente, nas
áreas de pinus, cerrado, mata e eucalipto.
As amostras foram secas em estufa com circulação forçada de ar, a 70ºC, até
atingirem pesos constantes e, em seguida, foram analisadas (em duplicata) para
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determinação dos teores de macro e micronutrientes (N, P, K, Ca, Mg, S e B, Fe, Cu,
Mn, Zn). Para tanto, empregou-se a mesma metodologia utilizada para análises
foliares de plantas, conforme EMBRAPA (2009).
Os resultados foram submetidos à análise de variância, com o auxílio do
Programa Estatístico Sisvar (FERREIRA, 2000), e as medias dos tratamentos
comparadas entre si pelo teste de Tukey a 0,05% de significância.
RESULTADOS E DISCUSSÂO
Constatou-se menor teor de carbono orgânico total (COT) na serrapilheira de
solo sob mata (28,87 dag kg-1), em relação à dos demais tipos de vegetação, cujos
teores de COT não diferiram significativamente entre si (P<0,05), tendo variado entre
35,84- 39,32 dag kg-1 (Tabela 1). (BICALHO, 2010) constatou teores de COT em
serrapilheira sob vegetação clímax de cerrado, em Minas Gerais, variando entre
31,29 e 38,90 dag kg-1, portanto, muito semelhantes àqueles constatados nesse
estudo, para o mesmo tipo de vegetação (35,84 dag kg-1) (Tabela 1).
Os teores de Ca e Mg totais foram mais altos na serrapilheira sob vegetação
de mata, comparado às demais (Tabela 1), tendo sido o teor Ca (8,76 g kg-1) mais
que o dobro daquele encontrado nas serrapilheiras sob os demais tipos de
vegetação (2,24-3,44 g kg-1), enquanto que o de Mg foi mais que o dobro daquele
constatado na serrapilheira sob cerrado (0,76 g kg-1), o qual foi de aproximadamente
duas vezes a quantidade encontrada nas serrapilheiras sob eucalipto (0,36 g kg-1) e
pinus (0,42 g kg-1). No entanto, os teores de N, P, K e S totais foram
significativamente iguais (P<0,05) na serrapilheira sob os quatro tipos de vegetação
estudada.
TABELA 1. Teores de macronutrientes na serrapilheira de solos
sob vegetação de cerrado, eucalipto, mata e pinus,
em Minas Gerais, 2012.
Médias seguidas de letras iguais na coluna não diferem entre si pelo teste de
Tukey (P < 0,05).
Conforme se constatou os teores totais de B e Fe não diferiram
significativamente entre as quatro áreas. Porém, os teores totais de Cu, Mn e Zn
apresentaram diferença significativa (P<0,05) (Tabela 2).
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TABELA 2. Teores de micronutrientes na serrapilheira de
solos sob vegetação de cerrado, eucalipto, mata e
pinus, em Minas Gerais, 2012.
Médias seguidas de letras iguais na coluna não diferem entre si pelo teste
de Tukey (P < 0,05)
O teor de Cu na serrapilheira sob mata (23 mg kg-1) foi mais que o dobro, em
relação àqueles constatados nas serrapilheiras sob cerrado (11,0 mg kg-1) e
eucalipto (11 mg kg-1), e cerca de seis vezes maior que aquele apresentado pela
serrapilheira sob pinus (3,80 mg kg-1). O teor de Mn, por sua vez, foi superior na
serrapilheira sob mata (166,20 mg kg-1), não tendo diferido significativamente
daquele resultado constatado na serrapilheira sob cerrado (123,80 mg kg-1), o qual
também não diferiu significativamente, em relação àqueles encontrados sob
eucalipto (74,80 mg kg-1) e pinus (64,00 mg kg-1).
As diferenças nos teores de nutrientes da serrapilheira sob vegetação de
mata e as serrapilheiras sob os demais tipos de vegetação estudados, notadamente,
o cerrado, pode ser devido, sobretudo, às variações nos fatores edáficos, o que
influencia a composição florística, fitossociologia e produtividade desses
ecossistemas (HARIDASAN, 2000). Segundo MORENO & SCHIAVINI (2001), o solo
está entre os fatores determinantes da distribuição da vegetação.
Os teores médios de macronutrientes na serrapilheira das quatro áreas, em
ordem decrescente foram o S > N > Ca > Mg > P > K, e a de micronutrientes: Fe >
Mn > B > Zn > Cu. BICALHO (2010), ao determinar os teores de macronutrientes em
serrapilheira sob vegetação clímax de cerrado, em Minas Gerais, observou a
seguinte ordem, em g kg-1: N (12,70 – 13,83) > Ca (5,11 - 7,93) > Mg (1,28 – 1,98) >
S (0,89 – 1,73) > K (0,71 – 1,13) > P (0,58 – 0,93), distinto do verificado no presente
estudo.
Os teores de nutrientes na serrapilheira são influenciados entre outros fatores,
pela composição florística e constituição da serrapilheira (ramos, folhas, frutos etc.),
uma vez que o tipo e a quantidade de elementos acumulados variam com a espécie
e parte da planta; e pela mobilidade dos elementos no floema, bem como a época
de coleta da serrapilheira (estação seca ou chuvosa), pois alguns elementos são
mais móveis no floema, translocando-se mais facilmente para partes jovens da
planta, antes da senescência, ou são mais facilmente lixiviados após a senescência,
em relação a outros menos móveis.
VIEIRA et al. (2012) realizaram um estudo de quantificação de nutrientes em
povoamento de eucalipto (Eucalyptus urograndis), na Serra do Sudeste - RS, e
observaram a seguinte ordem decrescente de acúmulo para os macro e
micronutrientes nas plantas: Ca > N > K > Mg > P > S e Mn > Fe > B > Zn > Cu.
Ainda conforme constatação desses mesmos autores, as folhas apresentaram as
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maiores concentrações de nutrientes, sendo superior às demais frações, com
exceção ao Ca, Mg e B, que estão alocados em maiores quantidades nos galhos.
CALDEIRA et al. (2007) e CALDEIRA et al. (2008) constataram a seguinte
ordem de teores de micronutrientes em serrapilheira sob Floresta Ombrófila Mista
Montana, no Paraná, Floresta Ombrófila Densa Submontana, em Blumenau SC,
respectivamente: Fe > Mn > Zn > B > Cu. Esta sequência é bastante semelhante
àquela observada no presente estudo.
Os elevados teores de S encontrado na serrapilheira podem estar
relacionados, em parte, ao fato de esse elemento ser retido com maior intensidade
em folhas velhas, incorporado a esqueletos carbônicos (ALVAREZ et al., 2007). De
forma semelhante, Ca e Mg tendem a se concentrar em tecidos mais velhos, visto
que possuem baixa capacidade de redistribuição (PATHAR; PANDEY, 1976 e
CALDEIRA et al., 2002, citados por LIMA et al., 2011).
Os menores teores de K, em relação aos demais nutrientes, na serrapilheira
podem estar relacionados à alta suscetibilidade desse elemento à lixiviação via
lavagem de folhas e da serrapilheira, decorrente do fato de o mesmo não participar
de compostos orgânicos, ocorrendo na forma solúvel ou adsorvido no suco celular
(MARSCHNER, 1997; citado por CALDEIRA et al., 2008). É importante destacar que
a amostragem da serrapilheira foi feita no mês de abril, logo após longo período de
chuva, o que pode ter contribuído para a lixiviação de grande parte do K da
vegetação, bem como da serrapilheira (CALDEIRA et al., 2008).
Os mais elevados teores de Fe, em relação aos demais micronutrientes, na
serrapilheira podem ser justificados, sobretudo, pelos maiores teores médios desse
elemento nas folhas, em relação a outras partes da planta, como madeira, casca e
galhos (CALDEIRA et al., 2007). Outra justificativa pode ser a presença de partículas
de solo contendo altas concentrações desse elemento junto à serrapilheira
(CALDEIRA et al., 2008).
Também, os mais altos teores de Mn, inferiores somente ao Fe, podem ser
devidos à sua imobilidade na planta, mesmo sob senescência (KIRKBY; RÖMHELD,
2007), bem como, segundo CALDEIRA et al. (2008) ao seu maior teor nas folhas de
algumas espécies.
No entanto o B foi o terceiro micronutriente mas encontrado em teor na
serrapilheira. Esse fato pode estar relacionado à limitada mobilidade (CALDEIRA et
al., 2007) ou mesmo imobilidade desse elemento no tecido vegetal (KIRKBY &
RÖMHELD, 2007), o que pode contribuir para seu acúmulo nas folhas mais velhas.
Por outro lado, o Zn, considerado de baixa mobilidade (KIRKBY & RÖMHELD,
2007), ocorreu em menores teores, em relação ao B.
Embora o Cu seja considerado pouco móvel na planta, foi o micronutriente
que ocorreu em mais baixas concentrações na serrapilheira (KIRKBY & RÖMHELD,
2007). É possível que o mesmo apresente maior mobilidade por ocasião da
senescência, ou que ocorra em mais baixos teores nos compartimentos das plantas
constituintes da serrapilheira.
CONCLUSÕES
A serrapilheira sob vegetação natural de mata apresentou os mais baixos
teores de COT e mais altos teores totais de Ca, Mg, Mn, Zn e Cu, enquanto os
teores de N, P, K, S, B e Fe não diferiram entre os quatro tipos de vegetação
estudados. Os teores médios de macronutrientes na serrapilheira sob os quatro tipos
de vegetação apresentaram a seguinte ordem decrescente: S > N > Ca > Mg > P >
K, e os de micronutrientes: Fe > Mn > B > Zn > Cu.
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AGRADECIMENTOS
À FAPEMIG, pela concessão da bolsa, e a Universidade Federal de
Uberlândia e Fundação Carmelitana Mário Palmério, pelo auxílio financeiro.
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