Ciclagem de fitomassa e nutrientes em sucessão secundária na floresta atlântica , Antonina, PR

Orientador : Prof. Renato MarquesCo-Orientador: Hubert HoferTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa: Curitiba, 30/03/2010Bibliografia: fls. 190-208Área de concentração : Conservação da naturezaResumo: CICLAGEM DE FITOMASSA E NUTRIENTES EM SUCESSÃO SECUNDÁRIA NA FLORESTA ATLÂNTICA, ANTONINA, PR. Este trabalho teve como objetivo avaliar o processo de deposição e decomposição da serapilheira e o retorno de nutrientes em três áreas de Floresta Ombrófila Densa Submontana na Reserva Natural do Rio Cachoeira, Antonina, PR. As áreas selecionadas para o estudo encontravam-se em diferentes fases da sucessão secundária, após o abandono de atividades agropastoris e extrativistas. As áreas foram denominadas fases inicial (INI), média (MED) e avançada (AVA). Em cada uma das áreas foram instaladas parcelas com 1000 m2, onde foi avaliada a deposição de serapilheira (frações e total) a cada 21 dias durante quatro anos (2004 a 2007). O acúmulo de serapilheira sobre o solo foi obtido por coletas a cada 42 dias durante um ano (2004). A decomposição da serapilheira total foi obtida via método indireto (serapilheira produzida/acumulada) e a decomposição foliar de duas espécies arbóreas (Tibouchina pulchra – espécie pioneira e Sloanea guianensis – espécie secundária-tardia) foi avaliada pelo método direto (litterbags ou sacos de decomposição) em todas as parcelas do estudo. A ação da fauna de solo no processo de decomposição foi avaliada por meio do uso de litterbags com malhas de diferentes tamanhos (0,02, 0,5 mm e 4 mm). Para todo o material coletado no campo, foram determinados os teores de macronutrientes, micronutrientes e sódio, relação C/N. A produção total anual de serapilheira não diferiu entre as fases sucessionais (5201, 5399 e 5323 kg.ha-1.ano-1 nas fases INI, MED e AVA, respectivamente), porém diferiu entre as frações da serapilheira dentro de cada fase. A produção de serapilheira foi maior nos meses de primavera e verão e a velocidade do vento foi a variável que influenciou de forma mais significativa no processo de deposição. Como a concentração dos elementos variou pouco ao longo do ano, o padrão de deposição de nutrientes foi determinado pelo padrão de deposição de fitomassa. O aporte total de macronutrientes (soma de N, P, K, Ca e Mg) foi de 140, 140 e 154 kg.ha-1.ano-1 e de micronutrientes (soma de Fe, Cu, Mn e Zn) foi de 341, 453 e 650 g.ha-1, nas fases INI, MED e AVA, respectivamente. O acúmulo de serapilheira foi quase o dobro na fase MED (7216 kg.ha-1) em relação às fases INI (3786 kg.ha-1) e AVA (3922 kg.ha-1). Dessa forma, a velocidade de decomposição na fase MED foi quase duas vezes menor (k=0,75), resultando num tempo médio de quatro anos para a renovação de 95% do estoque de fitomassa, enquanto nas demais fases este tempo foi de dois anos em média. A velocidade de decomposição foliar de T. pulchra (k=2,7) foi quase duas vezes superior à decomposição de S. guianensis (k=1,2). Quando se excluiu a macrofauna (malha de 0,5 mm) e a macro-, meso- e microfauna (malha de 0,02 mm), a decomposição das folhas de T. pulchra diminuiu, enquanto para as folhas de S. guianensis não houve modificação nas taxas de decomposição com a exclusão da fauna. Portanto, a macrofauna do solo apresentou papel importante no processo de decomposição foliar de T. pulchra e menor influência sobre a decomposição de S. guianensis. Houve diferenciação do processo de ciclagem de nutrientes em função da fase sucessional da floresta.Abstract: NUTRIENT CYCLING IN A SECONDARY SUCCESION OF THE BRAZILIAN ATLANTIC RAIN FOREST, ANTONINA, PR. The aim of this work was to evaluate the processes of litterfall, litter decomposition and nutrient cycling in three fragments of the Dense Ombrophilous Submontane Forest in the Natural Reserve of Rio Cachoeira, Antonina, PR. The areas selected for the research were in different secondary sucessional stages after the abandonment from agricultural and pasture activities. The areas were named initial (INI), medium (MED) and advanced (AVA) sucessional stages. Plots of 1000m2 were installed in each forest where litterfall (fractions and total) was monitored with collections every 21 days in each sucessional stage from 2004 to 2007. Litterstock was evaluated only during the year of 2004 by collections every 42 days. Total litter decomposition was evaluated by indirect method (litterfall/littestock) and the leaf litter decomposition of two tree species (Tibouchina pulchra – pioneer species and Sloanea guianensis – late secondary species) was obtained by direct method (litterbags) for all plots. The influence of soil fauna in the decomposition process was evaluated by the use of litterbags with different mesh sizes (0.02, 0.5 mm and 4 mm). Nutrients and sodium concentration and content plus C/N ratio were determined for all vegetal material collected from the field. The total annual litterfall did not differed between the sucessional stages (5201, 5399 and 5323 kg.ha-1.year-1 in the stages INI, MED and AVA, respectively), but it differed between the litter fractions in each stage. The amount of litterfall was higher during Spring and Summer seasons and the wind speed had a significant effect on litterfall. The nutrient concentration in litterfall varied little along the year, being the pattern of nutrient return to soil determined by the litterfall amount pattern. The total contribution of macronutrients (N, P, K, Ca and Mg) in the stages INI, MED and AVA was respectively of 140, 140 and 154 kg.ha-1.year-1; and for the micronutrients (Fe, Cu, Mn and Zn) the contribution was of 341, 453 e 650 g.ha-1.year-1. Litterstock was almost the double at stage MED (7216 kg.ha-1) in comparison to the stages INI (3786 kg.ha-1) and AVA (3922 kg.ha-1). Therefore, the decomposition in stage MED was almost two times slower than in the other sites (k=0.75). The decomposition of 95% of the material was estimated in four years for the stage MED and only of two years for the stages INI and AVA. The decomposition rate of T. pulchra leaves (k=2.7) was almost two times higher than the decomposition rate of S. guianensis leaves (k=1.2). When macrofauna was excluded (mesh size of 0.5 mm) and the macro-, meso- and microfauna (mesh size of 0.02 mm) excluded, the decomposition of T. pulchra decreased, while for S. guianensis there was no change of the decomposition rates. So, the soil macrofauna played an important hole on leaf decomposition of T. pulchra. The nutrient cycling process was influenced by the successional stage of the forest