Ciclagem bioquímica e biogeoquímica de nutrientes em teca

Abstract

A dinâmica da ciclagem de nutrientes em florestas caducifólias, como, a teca influencia no manejo nutricional adequado dos plantios. Assim, objetivou-se com o trabalho: i) avaliar a variação temporal dos teores de nutrientes em folhas de teca; ii) determinar a melhor posição na copa e o período para amostragem foliar visando o diagnóstico do estado nutricional dos plantios; iii) estimar a magnitude relativa da ciclagem bioquímica nas folhas e no lenho; iv) avaliar a dinâmica de decomposição do litter e a liberação de nutrientes e compostos orgânicos para o solo. Os trabalhos foram realizados em teca clonal em São José do Rio Claro, Mato Grosso. Para a determinação da ciclagem bioquímica nas folhas e da posição na copa para a diagnose foliar foi adotado o delineamento inteiramente casualizado, considerando 26 árvores médias, coletando-se mensalmente (12 meses) folhas, na parte central dos ramos do terço inferior, médio e superior das copas. Para avaliar a ciclagem bioquímica no lenho foi considerada uma árvore média, da qual foram retirados discos de 2,5 cm de espessura, nas secções: 0%, 25%, 50%, 75% e 100% da altura comercial. Em cada disco na posição radial foram retiradas amostras próximas à casca até o centro do disco. O número de amostras retiradas da posição radial de cada disco variou com a localização do mesmo na árvore. Nas amostras de folhas e lenho, foram determinados os teores de macronutrientes. Foi calculada a Magnitude Relativa da Ciclagem Bioquímica (MRCB) na folha e no lenho. O experimento para determinação da ciclagem biogeoquímica foi realizado dispondo, no povoamento, 12 coletores de litter. O litter depositado nos coletores no período seco foi disposto em 72 litter bags. Mensalmente (11 meses), foram retirados 6 litter bags para avaliação da decomposição, e dos teores e conteúdos dos macronutrientes. Os litter bags foram coletados em: 0; 0,25; 0,58; 0,75 e 0,91 ano, para a realização das análises: lignina solúvel (LGS), insolúvel (LGI) e total (LIG), carbono orgânico total (COT), holocelulose (HOLO), extrativos (EX), polifenóis (POLF), taninos (TAN) e polissacarídeos (POLS). Amostras de solo foram coletadas nas profundidades de 0-20, 20-40 e 40-60 cm para a determinação de: carbono lábil (CL), carbono e nitrogênio da biomassa microbiana (CBM e NBM), nitrogênio total (NT), carbono orgânico total no solo e na matéria orgânica particulada (CMOP) e matéria orgânica associada aos minerais (CMAM), fenóis solúveis em água (FSA) e polissacarídeos. As mesmas amostras foram submetidas às análises de fertilidade. Foram calculadas as relações para o resíduo: C/N, C/P, C/S, LIG/N, LIG/P, LIG/POLF e LIG+POLF/N; e para o solo: C/N e CBM/NBM. Para a diagnose foliar em povoamento de teca clonal nas condições edafoclimáticas do Mato Grosso é indicada a coleta das folhas na posição inferior da copa e na região central dos ramos, de dezembro a fevereiro. Os nutrientes N, P, K e S foram retranslocados no período de senescência das folhas de teca clonal para algum órgão de reserva da planta. O teor de Ca e Mg permaneceu inalterado em grande parte nas folhas senescentes. A MRCB nas folhas considerando o período antes da abscisão e após o reenfolhamento (MRCB máxima) foi em média 95% para N, P, K e S, e 71% para Mg. Após o reenfolhamento para a construção da reserva, a MRCB foi em média 44,3% para N, P, K e Mg, e de modo geral seguiu a ordem: Mg>K>P>N. No lenho a MRCB dos nutrientes seguiu a ordem: P>K>N>Mg, sendo maior na posição correspondente a 25% da altura total do fuste. A ciclagem bioquímica de nutrientes nas folhas e no lenho pode contribuir para reduzir a quantidade da adubação, correspondendo a 61,3 kg ha -1 N, 4,9 kg ha -1 P, 43,2 kg ha -1 K e 24,7 kg ha -1 Mg. O litter em plantios de teca no período seco foi constituído principalmente por folhas, com decomposição lenta (T 1/2 de 0,736 ano) em razão da alta concentração da LGI. No litter, a velocidade de liberação dos nutrientes, seguiu a ordem decrescente: K>Ca>Mg>P>N, sendo a contribuição da ciclagem biogeoquímica de 17,5 kg ha -1 N, 1,5 kg ha -1 P, 15,8 kg ha -1 K, 61,0 kg ha -1 Ca e 28,5 kg ha -1 Mg. A transferência dos nutrientes e compostos orgânicos do litter para o solo foi mais perceptível na profundidade de 0-20 cm, sendo maior entre 0,25 ano a 0,75 ano. A fertilidade do solo foi melhorada com o aumento do pH, teor de Ca e Mg, soma de bases, saturação por base, capacidade de troca catiônica (CTC) efetiva, CTC total e ausência de alumínio; houve ainda aumento da matéria orgânica do solo expressa pelo maior teor de CL, COT, NT, índice C/N, POLS, CMAM, CMOP e FSA.

The dynamics of nutrient cycling in deciduous forests such as in teak influences the proper nutritional management of plantations. The objectives of this study were: i) to evaluate the temporal variation of nutrient contents in clonal teak leaves; ii) determine the best canopy position and season for leaf sampling to diagnosis the nutritional status of plantations; iii) estimate the relative magnitude of the biochemical cycling at the level of leaves and wood; iv) evaluate the dynamics of decomposition, the release of nutrients and organic compounds of teak clonal litter to soil. The study was carried out in clonal teak in São José do Rio Claro, Mato Grosso. We selected 26 trees and collected monthly (12 months) sheets in the central part of the lower third of the branches, middle and top canopy to determine the biochemical cycling (RMBC) at leaf level and the best position for the canopy’s nutritional leaf diagnosis in the completely randomized design. To study the biochemical cycling of wood we sampled thick disc (2,5 cm height) of a representative tree considering the sections: 0%, 25%, 50%, 75% and 100% of the commercial height. From each disc we extracted wood samples from the shell to disc center. Macronutrients were determined in leaf and wood samples. The relative magnitude of RMBC at leaf and wood level was also calculated. The experiment to determine the biogeochemical cycling was carried out with 12 litter collectors. The litter deposited in the collectors during the dry period was arranged in 72 litter bags. During 11 months we collected monthly 6 litter bags to determine the content and contents of the macronutrients and to evaluate the litter decomposition. In litter bags collected at: 0; 0.25; 0.58; 0.75 and 0.91 years were performed biochemical analyzes residue (lignin soluble (LGS), insoluble (LIGI) and total (LGT); total organic carbon (TOC), holocellulose (HOLO), extractives (EX), polyphenols (POLP), tannins (TAN), polysaccharides (POLS)), and the soil in the depths of 0-20, 20- 40 e 40-60 cm (labile carbon (labile C), carbon and nitrogen microbial biomass (MBC and MBN), total nitrogen (Total N), total organic carbon in soil and particulate organic matter (CMOP) and organic matter associated with the minerals (CMAM ), water soluble phenols (FSA) and polysaccharides). In the soil samples we performed analyzes to verify soil fertility. The nutrients’s relationships for the residue were calculated: C/N, C/P, C/S, LIG/N, LIG/P, LIG/POLF and LIG+POLF/N; and for the soil: C/N and MBC/MBN. The results show that the for Mato Grosso state’s edaphoclimatic conditions teak trees should be sampled for nutritional diagnosis in lower part of canopy and the in central part of branches during the period between december and february. The nutrient contents N, P, K and S were translocated in the senescence period of the clonal teak leaves to a reserve organ’s plant, while the content of Ca remained largely in the senescent leaves, and the Mg content presented similar behavior. The RMBC in the leaves considering the period before abscission and after re-folding (RMBC maximum) on average 95% for N, P, K and S, and 71% for Mg. After re-foliation for the reserve construction, the RMBC was on average 44.3% for N, P, K and Mg, and generally followed the order: Mg>K>P>N. At wood level the RMBC of the nutrients followed the order: P>K>N>Mg, being higher in the position of 25% of the total height of the stem. Biochemical cycling of nutrients at leaf and wood level contributed to the reduction of fertilization, since it corresponds to 61.3 kg ha -1 of N, 4.9 kg ha -1 of P, 43.2 kg ha -1 of K and 24.7 kg ha -1 of Mg. The decomposition of the litter consisting mainly of teak leaves was slow, with T 1/2 of 0.736 years, reflecting the higher concentration of LIGI, made it difficult to decompose the residue. The rate of nutrients release from litter followed the descending order: K>Ca>Mg>P>N. With the contribution of biogeochemical cycling of 17.5 kg ha -1 of N, 1.5 kg ha -1 of P, 15.8 kg ha -1 of K, 61.0 kg ha -1 of Ca e 28.5 kg ha -1 of Mg. The transfer of nutrients and organic compounds from the litter to the soil were more noticeable in depth of 0-20 cm, the period of 0.25 years to 0.75 years had the greatest degradation of litter by microorganisms improving soil fertility (higher pH, Ca content and Mg, sum of bases, base saturation, cation exchange capacity (CTC) effective, total CTC and without the presence of aluminum); and also improving the soil organic matter with the highest labile C, COT, Total N, C/N, POLS, CMAM, CMOP and FSA.