Padrões nutricionais de espécies lenhosas do cerrado

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Ecologia, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, 2006.A concentração foliar de nutrientes é um importante indicador do estado de nutrição mineral de espécies lenhosas. O Bioma Cerrado apresenta grande diversidade e heterogeneidade de espécies mesmo em fisionomias homogêneas como o cerrado sensu stricto. Esta diversidade se reflete em espécies nativas, que crescem sobre condições edáficas uniformes, pertencerem a diferentes grupos funcionais, especialmente em termos de padrões fenológicos. Espécies lenhosas do cerrado podem ser classificadas em três grupos fenológicos, sempre-verdes, decíduas e brevidecíduas, de acordo com o intervalo de tempo em que as árvores permanecem sem folhas. A perda anual de folhas pode afetar o estado nutricional e consequentemente as funções das folhas tais como fotossíntese e uso de água e processos como ciclagem de nutrientes. Estudos anteriores sobre nutrição mineral de espécies nativas do bioma cerrado foram geralmente focados em comparações entre fisionomias, na influência dos fatores edáficos e em aspectos específicos tais como acumulação de alumínio. O principal objetivo do presente estudo foi comparar as variações na concentração foliar de nutrientes de 15 espécies lenhosas do cerrado sensu stricto pertencentes aos três grupos fenológicos, em latossolo distrófico, para determinar a influencia da deciduidade na nutrição mineral. As principais hipóteses foram que espécies sempre-verdes apresentariam menores concentrações foliares de nutrientes, menor área foliar específica e menor variação sazonal que espécies decíduas porque suas folhas persistem por mais de um ciclo anual de estações seca e chuvosa. . O estudo foi realizado em um cerrado sensu stricto na Reserva Ecológica do IBGE no Distrito Federal. Folhas completamente expandidas foram coletadas de três indivíduos de cada espécie, em intervalos de dois meses durante um ano, iniciando-se em agosto de 2005, para a análise de nutrientes, N, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn e Cu. A área foliar específica foi determinada em duas coletas no fim da estação chuvosa e inicio da estação seca de 2006. Amostras de solo de diferentes profundidades acima de 30 cm foram coletadas em dezembro de 2005 e junho de 2006 e analisadas para determinação da disponibilidade de nutrientes. As análises químicas do solo mostraram forte acidez e baixa disponibilidade dos nutrientes essenciais. As concentrações foliares médias dos macronutrientes, N, P, K, Ca e Mg foram menores nas espécies sempre-verdes. Espécies decíduas mostraram as maiores concentrações de N, P e K no inicio da estação chuvosa, época em que as folhas encontram-se recentemente maduras e suas concentrações decresceram até o fim da estação chuvosa e começo da próxima estação seca. Concentrações de Ca foram maiores no final da estação seca, época de abscisão foliar. Espécies brevidecíduas tiveram menores concentrações de N e P do que as decíduas, que permanecem sem folhas por uma período maior, e maiores concentrações desses nutrientes que as sempre-verdes. As brevidecíduas não tiveram maiores concentrações de K que as sempre-verdes porém apresentaram as maiores concentrações foliares de Ca. Espécies brevidecíduas tiveram menores concentrações de N e P que espécies decíduas e maiores concentrações de N, P e Ca que as sempre-verdes. A área foliar específica média das espécies sempre-verdes (54,0 cm2g-1) foi menor do que a das decíduas (67,0 cm2g-1) e brevidecíduas (83,5cm2g-1). A área foliar específica foi correlacionada com N e P. Existem diferenças não só entre espécies decíduas e sempre-verdes, mas também entre espécies decíduas com diferentes períodos de deciduidade. Entretanto, as análises foliares também mostraram que existe ampla variação inter-específica na concentração de nutrientes que superam as variações entre grupos fenológicos. _______________________________________________________________________________ ABSTRACTFoliar concentration of nutrients is an important indicator of the state of mineral nutrition of woody species, especially as related to soil fertility and adaptations in native plant communities. The cerrado biome presents great biodiversity and heterogeneity of species even within homogenous physiognomies like the cerrado sensu stricto. This diversity can be reflected in native species growing under uniform edaphic conditions belonging to different functional groups, specially in terms of leaf traits and phenology patterns. Woody species of the cerrado can be classified into three phenological groups, evergreens, deciduous and brevideciduous, based on the interval during which the trees remain without leaves. Annual leaf shedding would affect the leaf nutrient status and consequently leaf functions such as photosynthesis and water use, and ecosystem processes such as nutrient cycling. Previous investigations on mineral nutrition of native plants of the cerrado biome reported in the literature are generally focused on comparisons of physiognomies, the influence of edaphic factors, and specific aspects such as aluminum accumulation. The main objective of the present study was to compare the variations in leaf nutrient concentrations among 15 woody species of a cerrado sensu stricto belonging to the three phonological groups growing on a dystrophic latosol to determine the influence of deciduousness on mineral nutrition. The main hypothesis was that evergreen species would present lower foliar concentrations of nutrients, less specific leaf area, and smaller seasonal variations than deciduous species, because their leaves would persist beyond one annual cycle of dry and wet season. The study was conducted in a cerrado sensu stricto at the Ecological Reserve of the Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística near Brasília in the Federal District of Brazil. Fully expanded leaves were collected from three individuals of each species at two-month intervals during one year, beginning August 2005 and analyzed for N, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn e Cu. Specific leaf area was determined twice toward the end of the rainy season of 2006. Soil samples from different depths up to 30 cm were collected in December 2005 and June 2006 and analyzed to determine nutrient availability. Soil analysis showed that the soil was acid and dystrophic with low availability of essential nutrients. The mean concentrations of the major nutrients, N, P, K, Ca and Mg were lower in the evergreen species than in the deciduous species. Seasonal variations were less in evergreen species. Deciduous species showed higher concentrations of N, P and K at the beginning of the rainy season when leaves were recently formed and their concentrations decreased toward the end of the rainy season and the beginning of the ix next dry season. Concentrations of Ca increased toward the end of the rainy season, as the leaf age increased. Brevideciduous species had lower concentrations of N and P than those which shed leaves for a longer period though they had higher concentrations than evergreens. Brevideciduous species did not have higher concentrations of K than evergreens but had higher concentrations of Ca. Mean specific leaf area of evergreen species (54,0 cm2g-1) was smaller than that of deciduous (67,0 cm2g-1) and brevideciduous species (83,5 cm2g-1). Specific leaf area was correlated with N and P. Thus there were significant differences not only between evergreen and deciduous species but also among deciduous species with different periods of deciduousness. However, leaf analyses also showed that there were large inter-specific variations in leaf concentrations of nutrients that surpassed the variations among phenological groups