Contribution of tree species to nutrient cycling in dry and humid tropical forests

A ciclagem de nutrientes é um processo natural, responsável por interações entre a vegetação florestal e o solo. A produção, o acúmulo e a decomposição da serapilheira são as etapas que possibilitam essa ciclagem. Em florestas tropicais esse ciclo se altera com o ambiente florestal. A maior quantidade de serapilheira aportada é de origem foliar, variando nutricionalmente de acordo com a espécie. Estudos que avaliam os teores nutricionais em ecossistemas florestais encontram resultados diferentes quanto a ordem dos nutrientes. Em ambientes tropicais essa diferenciação é observada tanto em florestas secas como úmidas e pode estar relacionada a vegetação. Portanto, a composição das espécies em cada ambiente possui diferente papel na dinâmica dos nutrientes. Assim, foram testadas as seguintes hipóteses: i: o teor, o conteúdo e a eficiência nutricional devem variar entre as espécies e entre ambientes, ii: em ambientes mais férteis a eficiência é mais individualizada entre espécies, iii: os teores nutricionais na floresta seca são maiores que na floresta úmida, no entanto, o aporte de serapilheira é menor; iv: as taxas de decomposição devem variar entre espécies e entre ambientes, na floresta seca a limitação da umidade promove uma decomposição mais lenta. Esse estudo objetiva avaliar a dinâmica da ciclagem de nutrientes em florestas tropicais seca e úmida e a contribuição de cada espécie nesse ciclo, determinando os estoques na biomassa foliar, serapilheira e solo. O trabalho foi realizado em duas áreas com diferentes tipologias, ambas em Pernambuco, uma área de Floresta Atlântica e outra de Caatinga. A composição química, conteúdo, eficiência nutricional, produção e decomposição da serapilheira foram estudadas nas espécies de maior densidade absoluta por meio de estudo fitossociológico. A eficiência de utilização biológica dos nutrientes N, P, K, Ca e Mg mostrou variação entre os ambientes, apresentando maior eficiência em N e Mg na floresta úmida e para P e K na floresta seca. Na floresta seca, as espécies Pilocarpus spicatus e Guapira opposita se mostraram importantes para a nutrição; na floresta úmida, Dialium guianese se destacou. A produção de serapilheira das espécies no ambiente de floresta seca foi maior que as quantidades coletadas no ambiente de floresta úmida. As espécies Metrodorea mollis, Guapira opposita e Brosimum guianense se destacaram. Nos teores da serapilheira Dialum guiamnense e Pilocarpus spicatus foram superiores. O aporte de nutrientes foi influenciado pela biomassa destacando Metrodorea mollis, Guapira opposita e Brosimum guianense. Em ambos os ambientes foi possível identificar espécies que apresentaram padrão diferenciado no processo de decomposição, como Guapira opposita e Brosimum guianense. Entre ambientes se observou que a decomposição em floresta tropical úmida ocorre em velocidade superior à da floresta seca. Os índices de absorção e utilização foram maiores nas espécies de floresta úmida, enquanto o índice de ciclagem foi superior nas espécies de floresta seca, resultado das relações entre os estoques de nutrientes na biomassa foliar e serapilheira das espécies além dos estoques no solo desses ambientes.Nutrient cycling is a natural process, responsible for interactions between forest vegetation and soil. The production, accumulation and decomposition of the litter are the steps that enable this cycling. In tropical forests this cycle changes with the forest environment. The largest amount of litter deposited is of foliar origin, varying nutritionally according to the species. Studies evaluating nutritional contents in forest ecosystems find different results regarding the order of nutrients. In tropical environments this differentiation is observed in both dry and wet forests and may be related to vegetation. Therefore, the composition of the species in each environment has a different role in the nutrient dynamics. Thus, the following hypotheses were tested: i: nutrient content, content and efficiency should vary between species and between environments, ii: in more fertile environments efficiency is more individualized among species, iii: nutritional contents in the dry forest are greater than in the rainforest, however, the contribution of litter is lower; iv: decomposition rates should vary between species and between environments, in the dry forest moisture limitation promotes slower decomposition. This study aims to evaluate the dynamics of nutrient cycling in dry and humid tropical forests and the contribution of each species in this cycle, determining the stocks in leaf biomass, litter and soil. The work was carried out in two areas with different typologies, both in Pernambuco, an area of Atlantic Forest and Caatinga. The chemical composition, content, nutritional efficiency, litter production and decomposition were studied in the species with the highest absolute density by phytosociological study. The biological efficiency of nutrients N, P, K, Ca and Mg showed variation among the environments, presenting higher N and Mg efficiency in the rainforest and for P and K in the dry forest. In the dry forest, the species Pilocarpus spicatus and Guapira opposita were important for nutrition; in the rainforest, Dialium guianese stood out. The litter production of the species in the dry forest environment was higher than the amounts collected in the rainforest environment. The species Metrodorea mollis, Guapira opposita and Brosimum Guianense stood out. The contents of the litter Dialum guiamnense and Pilocarpus spicatus were higher. The contribution of nutrients was influenced by the biomass emphasizing Metrodorea mollis, Guapira opposita and Brosimum Guianense. In both environments it was possible to identify species that presented different patterns in the decomposition process, such as Guapira opposita and Brosimum guianense. Among environments it was observed that decomposition in tropical rainforest occurs at a faster rate than the dry forest. Absorption and utilization rates were higher in rainforest species, while the cycling index was higher in dry forest species, as a result of the relationships between nutrient stocks in leaf biomass and litter of the species, besides the stocks in the soil of these environments.Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNP