Nitrogênio e produção primária líquida da Floresta Amazônica utilizando o modelo IBIS

Abstract

A disponibilidade de nitrogênio (N) nos ecossistemas terrestres tem importante efeito sobre o ciclo de carbono. Variações na disponibilidade desse nutriente, no espaço e no tempo, podem afetar o crescimento e a produção das plantas, alterando a dinâmica dos ecossistemas e, consequentemente, as formas que a vegetação troca massa e energia com a atmosfera, causando uma retroalimentação no clima em nível regional ou global. Uma variedade de modelos de dinâmica de ecossistemas tem sido utilizada a fim de se obter um melhor entendimento da relação entre a disponibilidade de nutrientes, o ciclo do C e as possíveis mudanças climáticas, diferindo significativamente nas conceitualizações, formulações, parametrizações e dados de entrada. Neste trabalho foi implementada ao modelo de dinâmica de ecossistema IBIS, a influência do estresse de N na fotossíntese, permitindo estabelecer a ciclagem de N no solo e na planta, possibilitando inferir os valores dos estoques deste nutriente em cada um dos compartimentos da planta e assim avaliar a influência da deficiência de N no crescimento da mesma. Através da comparação entre os dados simulados pelo modelo e os observados em campo, verificou-se que o modelo apresentou bom desempenho ao simular o comportamento da produção primária líquida (NPP), biomassa, N foliar e no solo. Quando a vegetação foi submetida a uma condição de estresse por deficiência de N, pela redução da fração de N foliar, o modelo respondeu com diminuição na NPP, indicando a relação entre a deficiência deste nutriente e a capacidade da planta em sequestrar C da atmosfera. Isso indica que ao se incluir a relação entre C e N nos modelos de superfície, é possível obter-se melhores respostas do comportamento do ecossistema frente a variações ambientais, o que auxilia na melhor compreensão das retroalimentações entre biosfera e atmosfera que são desencadeadas por variações na disponibilidade de nutrientes.

Nitrogen availability in terrestrial ecosystem has an important effect on the global carbon cycle and may influence the accumulation of carbon in ecosystems, since these depend on the availability of nutrients such as nitrogen to support the growth of vegetation. A variety of dynamic ecosystem models have been used to gain a better understanding of the relationship between nutrient availability, the C cycle and possible climate change. These models differ significantly in their conceptualization, formulation, parameterization and input data. In this work we used the ecosystem dynamics model IBIS to investigate the influence of nitrogen stress on photosynthesis. The model simulates the cycling of N in soil and plants, allowing the estimation of the values of stocks of this nutrient in each of the compartments of the plant and the assessment of the influence of N deficiency in growth. A comparison of simulated and observed data confirms that IBIS robustly simulates the behavior of net primary production (NPP), biomass, foliar N and soil N. When the vegetation is exposed to nitrogen stress by a reduction of N-leaf fraction, NPP decreases. When atmospheric carbon dioxide was increased, N stress limited the plant s capacity to respond by stimulating photosynthesis in response to the increased concentration of atmospheric CO2. This indicates that inclusion of the relationship between C and N in surface models produces a better simulation of ecosystem behavior. We also observed that there is an increase in N leaf concentration with the age of the forest, which serves as an indicator of increased availability of N for the growth of secondary forest.