Vegetation and soil carbon stocks of forest fragments in tropical landscapes

As florestas representam o mais importante reservatório de carbono (C) dentre os ecossistemas terrestres e sua conversão para usos antrópicos da terra pode afetar o estoque de C na vegetação e no solo. Esse processo pode ser mediado pela composição e configuração da paisagem, em particular em função dos efeitos de borda nas áreas florestais e pelas mudanças no tipo de uso do solo e na idade das matas. Este trabalho tem como objetivo investigar como a distância da borda, as mudanças de uso do solo, a matriz e a idade da mata impactam os estoques de C na vegetação e no solo em paisagens fragmentadas de Mata Atlântica. Para isso, foram escolhidos doze fragmentos florestais (14 - 235 ha) em duas classes de idade (jovens: =70 anos) e em contato com diferentes tipos de matriz (plantações de Eucalipto, que têm menor contraste com a floresta, e campo antrópico, com maior contraste), onde foram estimados os estoques de C acima e abaixo do solo ao longo de dois transectos com 130 x 5 m perpendicular à borda de cada fragmento. No total foram amostrados 1.310 troncos e coletadas amostras de solo em três profundidades entre 0-30 cm e em quatro distâncias da borda, além de amostras de solo nos dois tipos de matriz. O estoque de C foi calculado por equações alométricas para a vegetação e por oxidação do C orgânico para o solo. Concorreram modelos lineares mistos com o estoque de C na vegetação ou no solo em função de diferentes combinações das variáveis: idade do fragmento, tipo de matriz e a distância da borda. Para o estoque de carbono no solo também concorreram modelos com combinações entre tipo de uso do solo e a declividade do terreno. O estoque de C teve média de 14,84 ± 5,67 Mg ha-1 na vegetação e 74,86 ± 19,0 Mg ha-1 no solo da floresta (profundidade 0-30 cm). O estoque de C na vegetação foi, conforme esperado, menor nas bordas de fragmentos antigos com matriz de campo, principalmente nos primeiros 40 m. No entanto, contrariamente ao esperado, em fragmentos jovens, o estoque de C foi invertido, sendo maior nas bordas, principalmente em contato com a matriz de eucalipto e nos primeiros 40 m da borda. Esse padrão foi determinado principalmente pela contribuição de C das árvores com DAP 10-20 cm, as quais foram responsáveis por grande parte do estoque de C (46%). O estoque de C no solo não foi explicado pela idade, matriz ou distância da borda, mas varia com a declividade dependendo do tipo de uso do solo: aumentou na floresta, diminuiu no eucaliptal e não variou no campo. Os resultados sugerem que os efeitos de borda têm um impacto diferente na biomassa aérea em fragmentos antigos (remanescentes) e jovens (regenerantes). Assim, os efeitos de borda podem estar beneficiando a comunidade vegetal presente nos fragmentos jovens e prejudicando a comunidade dos fragmentos antigos. O estoque de C do solo é pouco sensível às alterações da estrutura florestal (i.e. aos efeitos de borda e da idade da mata), porém responde ao tipo de uso do solo, sendo perdido quando este uso é mais intenso. Em suma, os resultados mostram que os estoques de C em paisagens que sofreram longo processo de desmatamento e fragmentação, como as da Mata Atlântica, são bastante heterogêneos e modulados pela estrutura da paisagem. Esse processo levou a importantes perdas nos estoques aéreos, enquanto os estoques no solo ainda permanecem altos, em particular em áreas florestais ou menos manejadas. Esse padrão espacial heterogêneo nos estoques de C em paisagens fragmentadas deve ser considerado em políticas públicas que visem fomentar serviços ecossistêmicos de regulação climática em florestas tropicaisAmong terrestrial ecosystems, the forests compose the most important carbon reservoir and its conversion for anthropogenic use may affect the stored carbon in both vegetation and soil. In this context, the landscape structure (composition and configuration) can strongly modulated this process throughout edge effects and consequently by changes on land use and forest age. We aim investigate how edge effects, the changes on land use, the type of matrix and the forest age affects the carbon stock in fragmented landscapes in the Brazilian Atlantic Forest. For this, were chosen twelve forest fragments (14-235 ha) in two age classes (second growth =70 years) and in contact with different kinds of matrix (eucalyptus plantations - less contrasting edge and anthropogenic fields - more contrasting edge). In each forest fragment was stablished two perpendicular transects to the forest edge (130 x 5 m) were the stored carbon below and above-ground were estimated. In total were sampled 1.310 trunks and 756 soil samples in both types of matrix in four edge distances and carbon stored was calculated using alometric equations for vegetation and carbon organic oxidation for soil. Linear Mixed Models were building where the carbon stored above and below-ground could be a function of different combining variables: forest age, matrix type and edge distance. For the stored carbon below-ground were also included in the models the soil type and soil slope. The mean stored carbon above and below-ground was respectively 14.84 ± 5.67 Mg.ha-1 and 74.86 ± 19.0 Mg.ha-1. The stored carbon above-ground was lower in the edge (mainly first 40 m) in the most contrasting matrix (anthropogenic fields). However, unlike our hypothesis the stored carbon was reverse in the youngest forests with higher values in the edge (mainly in eucalyptus matrix and in the first 40m of the edge). This pattern can be assigned by the higher number of trees with DAP 10-20 which were responsible of the major part of the stored carbon (46%). The stored carbon below-ground has no relationship with the forest age, with the matrix type, neither with the edge distance. Although, it varies with the slope and land use: increase in the forest and decrease in eucalyptus plantations and does not change in the anthropogenic fields. Our results suggests that edge effects has different impact on stored carbon above-ground in old-growth and second-growth forests. The microclimatic changes due edge effects seems benefits second-growth forest composition while in old-growth forests, the opposite seems occurs. The carbon stored below-ground is little sensitive to changes on forest structure (i.e. edge effects and forest age), for another hand, it seems be strongly related with the land use type where the higher losses occurs when the land use is more intense. Nevertheless, the stored carbon above-ground are very heterogeneous and it should be due the intense process of deforestation and fragmentation of the Atlantic Forest. This intense process lead to important losses of stored biomass while the stored carbon below-ground remains higher mainly in forested areas or lesser managed lands. This heterogeneous pattern of stored carbon found in fragmented landscapes should be considered by decision makers aiming the provision of regulation ecosystem services mainly related to climate change in tropical forest