Litter dry mass and nutrient deposition and accumulation in a sabiá (Mimosa caesalpiniifolia Benth.) woodlot
Rinaldo Luiz Caraciolo FerreiraI; Mario de Andrade Lira JuniorI; Mallon Sampaio da RochaII; Mércia Virginia Ferreira dos SantosI; Mário de Andrade LiraII; Levy Paes BarretoI
IUniversidade Federal Rural de Pernambuco, Av. D. Manoel de Medeiros, s/n Dois Irmãos, Recife, Pernambuco, 52171-900. E-mail: <rinaldo@dcfl.ufrpe.br>; <mario.lira@depa.ufrpe.br>; <mercia@dz.ufrpe.br> e <levy@ufrpe.br>
IIGraduação Engenharia Florestal, Universidade Federal Rural de Pernambuco. Av. D. Manoel de Medeiros, s/n. Dois Irmãos, Recife, Pernambuco 52171-900. mallonsampaio@ig.com.br
IIIEmpresa Pernambucana de Pesquisa Agropecuária. Av. General San Martin, 1371, Bonji, Recife-PE. 50761-000. E-mail: <mariolira@terra.com.br>, <mallonsampaio@ig.com.br>
A quantificação da deposição de serapilheira e o acúmulo de manta orgânica são etapas importantes dos estudos de ciclagem de nutrientes. Com esse fim, objetivou-se quantificar a deposição de serapilheira e o acúmulo de manta orgânica em um povoamento de Sabiá (Mimosa caesalpiniifolia Benth.), no campo experimental pertencente à Empresa Pernambucana de Pesquisa Agropecuária – IPA, Itambé, PE. Para quantificação da serapilheira foram utilizados 20 coletores de madeira de 0,50 x 0,50 x 15 cm, à distância do solo de 30 cm, distribuídos sistematicamente na área. O material depositado foi coletado mensalmente no período de outubro/2000 a setembro/2001. O material colhido em cada coletor foi separado em folhas, galhos, flores, frutos e miscelânea. A manta orgânica não decomposta sobre o solo foi amostrada, ao acaso, nas proximidades da caixa coletora, obtendo-se 20 amostras mensais. De cada amostra foi retirado o material contido numa área de 30 x 30 cm. O material colhido foi separado em folhas, flores, frutos, miscelânea e galhos. As amostras foram levadas à estufa a 60 º C no período de 48 horas até peso constante. A deposição mensal de serapilheira e frações folha e legume ocorreu em outubro, provavelmente devido ao início do período seco. A deposição e o estoque de serapilheira foram estimados em 7830,44 kg.ha-1.ano-1 e 8906.9, kg.ha-1, respectivamente, com a fração folha dominando. A fração folha apresentou os maiores teores de nutrientes.
Palavras-chave: Ciclo de carbono, decomposição, leguminosa arbórea, ciclagem de nutrientes e tropical.
Keywords: Carbon cycle, decomposition, legume tree, nutrient cycling and tropical.
No estudo da ciclagem de nutrientes, a quantificação das reservas minerais e orgânicas e suas transferências entre compartimentos são de extrema importância para compreender e comparar os diferentes ecossistemas e suas relações com o meio (KURZATKOWSKI et al., 2004). A forma pela qual as árvores efetuam essa ciclagem, via serapilheira, é um indicativo da estratégia de adaptação das diferentes espécies às limitações nutricionais de diferentes ambientes (FERREIRA et al., 2001).
A serapilheira é a principal via de transferência no fluxo de nutrientes e fundamental para a sustentabilidade de uma floresta, pois permite que, pelo menos em parte, ocorra o retorno ao solo de uma significativa quantidade de nutrientes absorvida pelas plantas. Isso tem impacto positivo no balanço de nutrientes no sítio, diminuindo os impactos que a colheita pode causar (KETTERINGS et al., 2002; MARTIUS et al., 2004). A camada de serapilheira, juntamente com a parte aérea e radicular das plantas, também protege o solo dos agentes erosivos e propicia condições para o reestabelecimento de suas propriedades físicas, químicas e biológicas (TILMAN et al., 2002; IKPE et al., 2003).
A dinâmica da serapilheira e de seus nutrientes, representada pela entrada via deposição e saída via decomposição/mineralização, é essencial à manutenção de florestas nativas ou plantios florestais. Em razão disso, nos últimos anos observaram-se, na literatura científica, vários trabalhos sobre ecossistemas florestais contendo serapilheira avaliadas nutricionalmente e seu fracionamento (ANDRADE et al., 2000; SCHROTH et al., 2001; FERREIRA et al., 2001; ZINN et al., 2002; DIAS et al., 2002; TOLEDO et al., 2002; KÖNIG et al., 2002a,b; SARIYILDIZ e ANDERSON, 2003; AIDAR e JOLY, 2003; ARATO et al., 2003; FIGUEIREDO FILHO et al., 2003; SCHUMACHER et al., 2003; BERTALOT et al., 2004; SCHUMACHER et al., 2004; BALIEIRO et al., 2004a).
A escolha inicial de essências florestais para formação de maciços pode refletir-se na sazonalidade, quantidade e qualidade da serapilheira produzida, alterando, conseqüentemente, as características químicas do solo e a cadeia alimentar resultante dos detritos (POGGIANI e SCHUMACHER, 2000). No Nordeste brasileiro, uma das espécies mais promissoras para implantação de florestas é o sabiá (Mimosa caesalpiniifolia Benth.), devido ao seu rápido crescimento, seu excelente valor protéico e energético como forrageira e de suas várias outras utilidades, como estacas, mourões de cerca, lenha e carvão, podendo ser estabelecida em cerca-viva e pastos arbóreos (GOMES, 1986), além da grande produção de serapilheira (COSTA,1988).
Este trabalho objetivou quantificar a deposição e acúmulo de matéria seca e de nutrientes na serapilheira em bosque de Mimosa caesalpiniifolia Benth.
O experimento foi instalado no campo experimental de Itambé, pertencente à Empresa Pernambucana de Pesquisa Agropecuária – IPA e situado no Município de Itambé, PE, 7º41' S, 35º11' S. A vegetação da área é classificada como floresta caducifólia e subcaducifólia. A precipitação média anual é de 1.300 mm, com temperatura média anual de 26 ºC e altitude de 190 m. O solo é predominantemente Argissolo Vermelho–Amarelo, textura franco-argilo-arenoso, com relevo plano a suave-ondulado (IPA, 1994).
O bosque de sabiá foi implantado em 1990 e ocupa área de 0,30 ha. No plantio foi utilizado o espaçamento de 3,0 x 3,0 m, sendo que cada planta recebeu, na cova, 3,0 kg de esterco e 200 g de superfosfato simples por planta.
Para determinação da deposição de serapilheira foram instalados 20 coletores de madeira, com abertura de 50 x 50 cm, profundidade de 15 cm e fundo de tela de náilon com malha de 1 mm de abertura. Os coletores encontravam-se a uma altura de 0,3 m do solo e foram distribuídos sistematicamente na área. O material depositado foi coletado mensalmente no período de outubro de 2000 a setembro de 2001.
A serapilheira não decomposta sobre o solo (manta orgânica) foi amostrada ao acaso, obtendo-se 60 amostras, das quais foi retirada a quantidade contida numa área de 30 x 30 cm. O material depositado foi coletado mensalmente no período de outubro de 2000 a setembro de 2001.
O tempo médio de residência (TMR, em anos) da serapilheira no solo, sob cada plantio, foi estimado conforme Landberg e Gower (1996), a partir da razão entre a massa média anual de manta orgânica (kg.ha-1) e a massa de serapilheira depositada durante o ano (kg.ha-1.ano-1).
O material colhido foi separado nas frações: folhas, galhos finos (diâmetro £ 2 cm), flores, frutos e miscelânea e foi levado à estufa a 60 ºC, por 48 horas, até peso constante, e triturado em um moinho de facas.
As análises para a determinação dos minerais na serapilheira por fração foram realizadas nos Laboratórios de Química Vegetal e Química do Solo da Universidade Federal de Pernambuco (UFRPE). Inicialmente, foi feita a digestão nitroperclórica; em seguida, realizaram-se análises para a determinação de potássio (K) por fotometria e nitrogênio (N) pelo método Macro-Kheldahl, conforme Bezerra Neto et al. (1994). O teor de fósforo (P) foi determinado em espectrofotômetro de absorção atômica (MALAVOLTA et al., 1989).
O material formador da serapilheira é constituído principalmente por folhas, representando, em média, 70,9% dos resíduos depositados anualmente e 65,8% da acumulada (Quadro 1). Outros estudos constataram também maiores porcentagens (em média 70%) de folhas no material depositado anualmente (ANDRADE et al., 2000; TOLEDO et al., 2002; KAUR et al., 2002; KÖNIG et al., 2002a; SCHUMACHER et al., 2003; SCHUMACHER et al., 2004).
Os frutos constituíram cerca de 15,4% dos resíduos depositados em um ano, enquanto a deposição da fração galhos constituiu em torno de 5,7% da serapilheira, valor inferior ao encontrado por Andrade et al. (2000) para a mesma espécie e similar ao encontrado para Acacia mangium e Acacia holosericea e superior ao encontrado para Acacia mearnii por Schumacher et al. (2003). Os componentes que obtiveram menores índices foram os de miscelânea e flores com 5,5 e 2,5%, respectivamente (Quadro 1).
A deposição mensal da serapilheira foi estimada em 669,72 kg.ha-1, com mínima e máxima de 292,65 e 1.624,22 kg.ha-1, respectivamente, em junho de 2001 e novembro de 2000 (Figura 1). As diferentes épocas de máxima e mínima deposições de material formador de serapilheira observadas no sabiá são características que podem ser usadas estrategicamente para o processo de recuperação de solos (ANDRADE et al., 2000).
A relação deposição/acúmulo foi de 0,88/ano, indicando o tempo de renovação da serapilheira. Vale salientar que, quanto maior o valor dessa relação, mais rápida a velocidade de decomposição da camada de serapilheira e, conseqüentemente, a ciclagem de nutrientes no sistema.
A maior deposição mensal de serapilheira (Figura 1) e das frações folha e fruto (Figura 2), em outubro, provavelmente se deve ao início do período seco (Figura 1), corroborando a afirmativa de Gomes (1986) de que a sabiá é uma espécie que perde suas folhas com a escassez de água.
O declínio na deposição total foi mais acentuado entre os meses de outubro e novembro, devido à queda acentuada na deposição de folhas e frutos. Apesar de a correlação entre deposição e precipitação não ser significativa (r = - 0,43; p > 0,05), a queda na deposição de folhas poderá ser proveniente do início de estiagem e da presença de flores e frutos (Figura 2). O declínio da fração dos frutos (Figura 2) nos meses de outubro a junho está relacionado com o final de sua produção, após o aparecimento da fração flores no mês de março, expressa em maior quantidade em abril e em declínio no mês de maio. As frações de galhos e miscelânea mantiveram-se estáveis (Figura 2), com pouca variação, exceto nos meses de abril e maio.
A variação de deposição total ocorrida entre os meses de março e junho pode ser proveniente da estação chuvosa, em que a precipitação mensal variou de 86,2 a 212,8 mm. As menores oscilações ocorreram de novembro a março, indicando que nesse período a espécie propiciou uma proteção mais efetiva e contínua do solo.
Folhas foram os principais contribuintes de nutrientes na serapilheira depositada e acumulada (Quadro 2). A espécie depositou quantidades significativas de nutrientes, com efeitos benéficos para a melhoria da fertilidade do solo. A grande deposição de N provavelmente deveu-se à fixação biológica de nitrogênio. A deposição de P e K podem ser consideradas altas, quando comparadas com as médias observadas em florestas tropicais.
Sabiá acumulou maiores quantidades de N que os demais nutrientes avaliados (Quadro 2), corroborando o observado por outros autores (BERTALOT et al., 2004; BALIEIRO et al., 2004a,b) para outras espécies florestais. A mesma seqüência de acumulação de nutrientes (N>Ca>K>P>Mg) foi observada por Balieiro et al. (2004b).
A relação estoque/deposição, que representa o tempo médio de residência dos nutrientes, indica que a serapilheira de sabiá tem alta taxa de mineralização. Os resultados obtidos neste trabalho são similares aos encontrados por Andrade et al. (2000) para a mesma espécie, Acacia mangium e Acacia holosericea e por Balieiro et al. (2004b) para a leguminosa Pseudosamanea guachapele Kunth (Harms).
Sabiá deposita 7.830,44 kg.ha-1.ano-1 de serapilheira com acúmulo de 8.906,9 kg.ha-1 e predominância de folhas.
A fração folha é a que apresenta maior teor de nutrientes.
Trabalho parcialmente financiado por bolsa de iniciação científica PIBIC/CNPq-UFRPE para o terceiro autor e bolsas de produtividade do CNPq para os primeiro, quarto e quinto autores.
AIDAR, M. P. M.; JOLY, C. A. Dinâmica da produção e decomposição da serapilheira de araribá (Centrolobium tomentosum Guill. ex Benth. - Fabaceae) em uma mata ciliar, Rio Jacaré-Pepira, São Paulo. Revista Brasileira de Botânica, v.26, p.193-202, 2003. [ Links ]
ANDRADE, A. G.; COSTA, G. S.; FARIA, S. M. Deposição e decomposição da serrapilheira em povoamentos de Mimosa caesalpiniifolia, Acacia mangium e Acacia holosericea com quatro anos de idade em planossolo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.24, p.777-785, 2000. [ Links ]
BALIEIRO, F. C. et al. Acúmulo de nutrientes na parte aérea, na serapilheira acumulada sobre o solo e decomposição de filódios de Acacia mangium Willd. Ciência Florestal, v.14, p.59-65, 2004a. [ Links ]
BALIEIRO, F. C. et al. Dinâmica da serapilheira e transferência de nitrogênio ao solo, em plantios de Pseudosamanea guachapele e Eucalyptus grandis. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.39, p.597-601, 2004b. [ Links ]
BERTALOT, M. J. A. et al. Retorno de nutrientes ao solo via deposição de serapilheira de quatro espécies leguminosas arbóreas na região de Botucatu-SP. Scientia Forestalis, v.65, p.219-227, 2004. [ Links ]
BEZERRA NETO, E.; ANDRADE, A. G.; BARRETO, L. P. Analises químicas de tecidos e produtos vegetais. Recife: Universidade Federal Rural de Pernambuco, 1994. [ Links ]
COSTA, M. G. O sabiá. Mossoró: Escola Superior de Agricultura de Mossoró, 1988.514 - Série B [ Links ]
DIAS, H. C. T. et al. Variação temporal de nutrientes na serapilheira de um fragmento de floresta estacional semidecidual montana em Lavras-MG. Cerne, v.8, p.1-16, 2002. [ Links ]
FERREIRA, C. A. et al. Deposição de material orgânico e nutrientes em plantios de E. grandis em diferentes regimes de adubação. Boletim de Pesquisa Florestal, v.43, p.75-86, 2001. [ Links ]
FIGUEIREDO FILHO, A. et al. Avaliação estacional da deposição da serapilheira em uma floresta ombrófila mista localizada no sul do estado do Paraná. Ciência Florestal, v.13, p.11-18, 2003. [ Links ]
GOMES, R. P. Forragens fartas na seca. São Paulo: Nobel, 1986. 233p. [ Links ]
IKPE, F. N.; OWOEYE, L. G.; GICHURU, M. P. Nutrient recycling potential of Tephrosia candida in cropping systems of southeastern Nigeria. Nutrient Cycling in Agroecosystems, v.67, p.129-136, 2003. [ Links ]
IPA. Banco de dados agrometeorológicos. Recife: 1994.100p. [ Links ]
KAUR, B.; GUPTA, S. R.; SINGH, G. Carbon storage and nitrogen cycling in silvopastoral systems on a sodic soil in northwestern India. Agroforestry Systems, v.54, p.21-29, 2002. [ Links ]
KETTERINGS, Q. M.; VANNOORDWIJK, M.; BIGHAM, J. M. Soil phosphorus availability after slash-and-burn fires of different intensities in rubber agroforests in Sumatra, Indonesia. Agriculture, Ecosystems and Environments, v.92, p.37-48, 2002. [ Links ]
KÖNIG, F. G. et al. Devolução de nutrientes via serapilheira em um fragmento de Floresta Estacional Decidual no município de Santa Maria-RS. Brasil Florestal, v.74, p.45-52, 2002a. [ Links ]
KÖNIG, F. G. et al. Avaliação da sazonalidade da produção de serapilheira numa Floresta Estacional Decidual no município de Santa Maria-RS. Revista Árvore, v.26, p.426-435, 2002b. [ Links ]
LANDBERG, J. J.; GOWER, S. T. Applications of physiological ecology to forest management. San Diego: Academic Publishers, 1996. p.89-124. [ Links ]
MALAVOLTA, E.; VITTI, G. C.; OLIVEIRA, S. A. Avaliação do estado nutricional das plantas: princípios e aplicações. Piracicaba: Potafós, 1989.201p. [ Links ]
MARTIUS, C. et al. Litter fall, litter stocks and decomposition rates in rainforest and agroforestry sites in central Amazonia. Nutrient Cycling in Agroecosystems, v.68, p.137-154, 2004. [ Links ]
POGGIANI, F.; SCHUMACHER, M. V. Ciclagem de nutrientes em florestas nativas. In: GONÇALVES, J. L. M.; BENEDETTI, V. Nutrição e fertilização florestal. Piracicaba: IPEF, 2000. p.287-308. [ Links ]
SARIYILDIZ, T.; ANDERSON, J. M. Interactions between litter quality, decomposition and soil fertility: a laboratory study. Soil Biology and Biochemistry, v.35, p.391-399, 2003. [ Links ]
SCHROTH, G. et al. Nutrient fluxes in rainfall, throughfall and stemflow in tree-based land use systems and spontaneous tree vegetation of central Amazonia. Agriculture Ecosystems & Environment, v.87, p.37-49, 2001. [ Links ]
SCHUMACHER, M. V. et al. Produção de serapilheira em uma floresta de Araucaria angustifolia (Bertol) Kuntze no município de Pinhal Grande-RS. Revista Árvore, v.28, p.29-37, 2004. [ Links ]
SCHUMACHER, M. V. et al. Retorno de nutrientes via deposição de serapilheira em um povoamento de Acácia-Negra (Acacia mearnsii De Wild) no Estado do Rio Grande do Sul. Revista Árvore, v.27, p.791-798, 2003. [ Links ]
TILMAN, D. et al. Agricultural sustainability and intensive production practices. Nature, v.418, p.671-677, 2002. [ Links ]
TOLEDO, L. O.; PEREIRA, M. G.; MENEZES, C. E. G. Produção de serapilheira e transferência de nutrientes em florestas secundárias localizadas na região de Pinheiral, RJ. Ciência Florestal, v.12, p.9-16, 2002. [ Links ]