Impact of management intensification on native grassland ecosystems attributes

O manejo de campo nativo apresenta o desafio de desenvolver estratégias de intensificação sustentável para superar o dilema produçãoconservação. Embora a intensificação da produção através da agregação de insumos (fertilizantes e/ou sementes) seja possível, também pode causar mudanças negativas na sustentabilidade. Apesar das quantificações preliminares, existe uma lacuna no conhecimento acerca de como e quando são alteradas a diversidade, a estabilidade e a resiliência em processos de intensificação. Neste sentido, esta tese se concentra em identificar, através de dois experimentos: i) os principais fatores de controle da estabilidade temporal da produtividade de pastagens enriquecidas com nitrogênio (N), fósforo (P) e água; e ii) determinar os efeitos da fertilização fosfatada na diversidade de espécies e no estado da vegetação em campos nativos sobressemeados com leguminosas exóticas. O primeiro experimento apresenta o efeito de quatro anos de adição de N, P e água na produtividade e estabilidade temporal da produção. A adição de N e N + P diminuiu a estabilidade, processo associado à redução da constância da produção das espécies mais dominantes, enquanto que as adições de P e água incrementaram a estabilidade devido ao aumento da assincronia das espécies. Estas duas formas de controle da estabilidade são alternativas e a expressão está regulada pela limitação de N. Contrariamente ao proposto na teoria predominante “diversidade-estabilidade”, os resultados deste trabalho indicam que a estabilidade da produção depende principalmente do comportamento das espécies dominantes e não da diversidade de espécies. O segundo experimento expõe o efeito de mais de 10 anos de fertilização fosfatada na diversidade de espécies de um campo nativo sobressemeado com Trifolium repens e Lotus corniculatus. As respostas em riqueza e diversidade de espécies se relacionaram negativamente com a concentração de P do solo. Foram identificados limiares de concentração de P a partir dos quais se alcançaram as perdas máximas de diversidade e também foi desenvolvido um modelo de estados e transições da vegetação. Em síntese, esta tese contribui para ampliar o conhecimento do impacto de práticas de melhoramento em atributos de sustentabilidade (produtividade, diversidade, estabilidade, e resiliência) dos pastos nativos do bioma Pampa. A continuação destes esforços permitirá avanços na definição dos limites da intensificação baseados em critérios ecológicos, e assim contribuirá com o desafio de desenvolver estratégias de manejo sustentável.Native grassland management faces the challenge to develop sustainable intensification strategies to overcome the dilemma between production and conservation. Although the intensification of the production through addition of inputs (fertilizers and/or seeds) to be possible, it can potentially induces negative changes in the sustainability of the ecosystems. There is a gap in the knowledge about how and when diversity, stability and resilience are altered in the intensification process. The main body of this thesis consist of two experiments focused on: i) identifying the main factors that control the temporal stability of productivity of a native grassland enriched with nitrogen (N), phosphorus (P) and water; and ii) determining the effects of phosphorus fertilization in the diversity and the state of the vegetation of a native grassland overseeded with exotic legumes. The first experiment analyzed the effect of four years of N, P and water addition on the productivity and the temporal stability of a native grassland production. The single addition of N or combined with P decreased the temporal stability by reducing the constancy of the production of the most dominant species, whereas the additions of P and water increased the stability by increasing species asynchrony. Both controls of temporal stability appear to be alternative mechanisms, and the specific expression of each one would be regulated by the limitation of N. In the second experiment, the long term effects of two P fertilization doses on species richness and diversity of a native grassland overseeded with Trifolium repens and Lotus corniculatus were examinated. Extractable soil P was negatively related with species richness and diversity. Additionally, P concentration thresholds related to the maximum loss of species richness and diversity were identified, and a model of the states and transitions of the vegetation was developed. In summary, this thesis contributes to the understanding of the impact of intensification practices on sustainability attributes (productivity, diversity, stability and resilience) of native grasslands. The continuation of this research will focus on a detailed definition of the thresholds of the intensification based on ecological criteria, and thus contribute to the challenge to develop sustainable systems