Indicadores de serviços ecossistêmicos em sistemas silvipastoris

Abstract

Devido à necessidade de priorizar formas de uso da terra que combinem produção e conservação, os sistemas agroflorestais têm sido recomendados como sistemas de produção ambientalmente mais viáveis e capazes de fornecer diversos serviços ecossistêmicos de regulação e suporte. O presente estudo objetivou quantificar e comparar indicadores de serviços ecossistêmicos (serapilheira, umidade, microbiologia e fertilidade do solo) em diferentes ambientes, bem como analisar a influência desses ambientes nessas variáveis, sendo: dois sistemas silvipastoris, pasto em monocultivo e fragmento florestal, nos domínios da Mata Atlântica. O experimento foi conduzido no Campo Experimental da Embrapa Gado de Leite, em Coronel Pacheco, MG. Foram avaliados dois sistemas silvipastoris (SSPs), sendo: SSPA (Eucalyptus grandis, Acacia mangium e Urochloa decumbens) e SSPB (Eucalyptus grandis e Urochloa decumbens); pasto em monocultivo (Urochloa decumbens) e fragmento florestal de Mata Atlântica. A coleta de serapilheira foi realizada mensalmente, durante 1 ano, a 0, 2, 7,5 e 15 m das árvores nos SSPs, e de forma aleatória no pasto em monocultivo e no fragmento florestal. A decomposição da serapilheira foi analisada via técnica de litter bags e, a taxa de respiração basal microbiana (TRB), medida pelo método respirométrico em sistema de fluxo contínuo. O carbono da biomassa microbiana do solo (Cbio) foi mensurado segundo metodologia de fumigação-incubação e o quociente metabólico (qCO 2 ) calculado pela razão entre atividade microbiana, médias diárias de C-CO 2 evoluído das amostras de solo, e Cbio estimado de cada amostra. A umidade do solo foi aferida por meio do dispositivo Diviner 2000, também em todos os ambientes e em todas as distâncias das árvores, uma vez ao mês durante um ano. Para a fertilidade do solo, amostras foram coletadas também em todos os ambientes e distâncias, para análises químicas a granulométricas. Para todas as variáveis foram utilizadas 5 repetições, sendo utilizado o teste não-paramétrico de Wald-Wolfolwitz para as comparações estatísticas entre os ambientes. Para a comparação do efeito das distâncias das árvores nos SSPs foram utilizados modelos de regressão simples. Para a análise da influência dos ambientes nas variáveis analisadas foi utilizada a análise de componentes principais (PCA) e ajuste de modelos mistos lineares (LMM). O aporte de serapilheira foi semelhante entre os dois SSPs, sendo em distâncias mais próximas às árvores maior que no fragmento florestal. O aporte de serapilheira no pasto em monocultivo foi maior que no fragmento florestal. Os teores de nitrogênio e lignina foram maiores no SSPA, onde observou-se menores relações C/N que foram maiores no pasto em monocultivo. A umidade do solo não diferiu entre os ambientes no período seco, porém no período chuvoso essa variável foi maior no SSPB e no pasto a 0-30cm de profundidade. A umidade do solo aumentou com as distâncias das árvores. A TRB e o qCO 2 foram menores no SSPA e no fragmento florestal, enquanto o Cbio foi maior no pasto e no SSPB. Os teores de matéria orgânica foram maiores nos SSPs e no pasto quando comparados ao fragmento florestal. Quando analisados os indicadores bioquímicos, foi possível observar uma distinção mais nítida entre os ambientes. A soma de bases (SB), matéria orgânica do solo, TRB, FDN, Cbio, C e N foram as variáveis que mais explicaram a variação dos dados quando analisado o PCA. O SSPB influenciou negativamente a SB, o C e o N. A espécie leguminosa fixadora de nitrogênio no SSPA pode ter contribuído para os maiores teores de N observados nesse ambiente, e evidencia melhor qualidade dessa serapilheira quando comparada ao SSPB e ao pasto em monocultivo. As maiores relações C/N no pasto em monocultivo, evidenciam maior imobilização de N, e consequente menor qualidade da serapilheira nesse ambiente. Os menores valores de TRB e qCO 2 no SSPA e no fragmento florestal indicam maior estado de equilíbrio da microbiota do solo nesses ambientes. Altos valores de TRB e qCO 2 indicam desequilíbrio do ecossistema, bem como baixa eficiência dos microrganismos na utilização dos recursos proporcionados pelo ambiente. A menor umidade do solo em camadas superficiais no fragmento florestal e próximo às árvores no SSPA, pode ser indicativo de melhor estrutura do solo nesses ambientes, e por consequência maior drenagem e taxa de infiltração. Os maiores teores de matéria orgânica nos SSPs e no pasto, quando comparados à mata, podem estar associados ao maior aporte de serapilheira nesses sistemas, e também pela deposição de resíduos associada à presença do componente animal. A influência negativa do SSPB nas variáveis SB, C e N, pode ser explicada pela maior acidez observada nesses solos, bem como à menor qualidade da serapilheira quando comparado ao SSPA. A presença do componente arbóreo influenciou positivamente na quantidade e qualidade da serapilheira, nos indicadores microbiológicos e na umidade do solo, principalmente no SSPA. Houve influência dos ambientes nos indicadores avaliados, principalmente quando analisados os indicadores bioquímicos, tendo o ambiente SSPB influenciado negativamente em algumas variáveis. Palavras-chave: Serviços ambientais. Sistemas agroflorestais. Ciclagem de nutrientes. Qualidade do solo. Serviços de regulação. Serviços de suporte.

Due to the need to prioritize forms of land use that combine production and conservation, agroforestry systems have been recommended as more environmentally viable production systems capable of providing various regulatory and support ecosystem services. The present study aimed to quantify and compare indicators of ecosystem services (litter, moisture, microbiology and soil fertility) in different environments, as well as to analyze the influence of these environments on these variables, namely: two silvopastoral systems, monoculture pasture and forest fragment, in domains of the Atlantic Forest. The experiment was carried out at the Experimental Field of Embrapa Gado de Leite, in Coronel Pacheco, MG. Two silvopastoral systems (SSPs) were evaluated: SSPA (Eucalyptus grandis, Acacia mangium and Urochloa decumbens) and SSPB (Eucalyptus grandis and Urochloa decumbens); monoculture pasture (Urochloa decumbens) and Atlantic Forest forest fragment. Litter collection was carried out monthly, for 1 year, at 0, 2, 7.5 and 15 m from the trees in the SSPs, and randomly in the monoculture pasture and in the forest fragment. Litter decomposition was analyzed using the litter bag technique and the basal microbial respiration rate (TRB) was measured by the respirometric method in a continuous flow system. Soil microbial biomass carbon (Cbio) was measured according to the fumigation-incubation methodology and the metabolic quotient (qCO2) was calculated as the ratio between microbial activity, daily averages of evolved C- CO2 from soil samples, and estimated Cbio of each sample. . Soil moisture was measured using the Diviner 2000 device, also in all environments and at all distances from the trees, once a month for a year. For soil fertility, samples were also collected in all environments and distances, for chemical and granulometric analysis. For all variables, 5 repetitions were used, using the non-parametric Wald-Wolfolwitz test for statistical comparisons between environments. To compare the effect of tree distances on SSPs, simple regression models were used. To analyze the influence of environments on the variables analyzed, principal components analysis (PCA) and linear mixed models adjustment (LMM) were used. Litter contribution was similar between the two SSPs, being greater at distances closer to the trees than in the forest fragment. Litter contribution in the monoculture pasture was higher than in the forest fragment. Nitrogen and lignin contents were higher in SSPA, where lower C/N ratios were observed, which were higher in monoculture pasture. Soil moisture did not differ between environments in the dry season, but in the rainy season this variable was higher in the SSPB and in the pasture at 0-30cm depth. Soil moisture increased with distances from trees. TRB and qCO2 were lower in the SSPA and in the forest fragment, while Cbio was higher in the pasture and in the SSPB. The organic matter contents were higher in the SSPs and in the pasture when compared to the forest fragment. When analyzing the biochemical indicators, it was possible to observe a clearer distinction between the environments. The sum of bases (SB), soil organic matter, TRB, NDF, Cbio, C and N were the variables that most explained the variation in the data when analyzing the PCA. SSPB negatively influenced SB, C and N. The nitrogen-fixing leguminous species in the SSPA may have contributed to the higher levels of N observed in this environment, and shows a better quality of this litter when compared to the SSPB and the pasture in monoculture. The higher C/N ratios in the pasture in monoculture, evidence greater immobilization of N, and consequent lower quality of the litter in this environment. The lowest values of TRB and qCO2 in the SSPA and in the forest fragment indicate a higher equilibrium state of the soil microbiota in these environments. High values of TRB and qCO2 indicate ecosystem imbalance, as well as low efficiency of microorganisms in the use of resources provided by the environment. The lower soil moisture in surface layers in the forest fragment and close to the trees in the SSPA may be indicative of better soil structure in these environments, and consequently greater drainage and infiltration rate. The higher levels of organic matter in the SSPs and in the pasture, when compared to the forest, may be associated with the greater contribution of litter in these systems, and also by the deposition of residues associated with the presence of the animal component. The negative influence of SSPB on SB, C and N variables can be explained by the higher acidity observed in these soils, as well as the lower litter quality when compared to SSPA. The presence of the tree component had a positive influence on the quantity and quality of litter, on microbiological indicators and on soil moisture, mainly in the SSPA. There was an influence of the environments on the indicators evaluated, especially when analyzing the biochemical indicators, with the SSPB environment having a negative influence on some variables. Keywords: Environmental services. Agroforestry systems. Nutrient cycling. Soil quality. Regulatory services. Support services.