Dinâmica de nitrogênio em manguezal de franja e de bacia na ilha do Cardoso, sudeste do Brasil

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, 2013.Apesar da reduzida riqueza de espécies comparada à outras florestas tropicais, as florestas de mangue apresentam uma grande diversidade estrutural e funcional. Com o objetivo de contribuir com o conhecimento sobre o funcionamento de manguezais, o presente estudo investigou a dinâmica de N em dois tipos fisiográficos de manguezal, Bosques de Franja e de Bacia, no Parque Estadual da Ilha do Cardoso (Cananéia-SP). As seguintes hipóteses foram testadas: (1) o manguezal de Franja exibe maiores taxas de mineralização do N e de nitrificação comparado ao manguezal de Bacia, caracterizando a maior disponibilidade de N no manguezal de Franja comparado ao manguezal de Bacia e (2) o sistema solo-planta- -serapilheira no manguezal de Franja é mais enriquecido em 15N (exibe maior δ15N) comparado ao manguezal de Bacia, refletindo a maior disponibilidade de N no manguezal de Franja comparado ao manguezal de Bacia. Foram avaliadas (1) a estrutura da vegetação, (2) as limitações nutricionais, através da concentração e proporção de N e P no sistema solo-planta- -serapilheira e pela concentração de P disponível e de bases trocáveis (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) no solo, (3) as taxas de mineralização do N e de nitrificação líquidas, que também caracterizaram a disponibilidade de N no solo, e possíveis fatores limitantes (o teor gravimétrico de água no solo, o potencial redox, as concentrações de N total e de N-NH4+ e a razão C:N no solo e as concentrações de N e P e as razões C:N, C:P, N:P e o teor de polifenóis totais na serapilheira), (4) a composição isotópica do N (δ15N) e do C (δ13C) no sistema solo-planta-serapilheira e (5) o atributo área foliar específica (AFE). A altura do dossel, a área basal e o diâmetro médio na altura do peito foram maiores no manguezal de Franja e a densidade de indivíduos foi maior no manguezal de Bacia. Rhizophora mangle dominou o manguezal de Franja e ambas R. mangle e Laguncularia racemosa foram dominantes no manguezal de Bacia. A concentração de N orgânico (N total) e o potencial redox no solo foram maiores no manguezal de Franja, assim como a disponibilidade de N, caracterizada pela maior taxa de mineralização líquida do N no solo comparado ao manguezal de Bacia. Não foram observadas diferenças da taxa de nitrificação líquida entre os tipos fisiográficos, mas houveram evidências de que a taxa de nitrificação bruta foi maior no manguezal de Franja comparado ao manguezal de Bacia. A concentração de P disponível e de bases trocáveis no solo foram menores no manguezal de Bacia, assim como a concentração de P foliar e na serapilheira comparado ao manguezal de Franja. Não foram observadas diferenças na concentração de N foliar e na serapilheira entre os tipos fisiográficos. A razão N:P foliar foi maior no manguezal de Bacia (15,92) comparado ao manguezal de Franja (13,16). O sistema solo-planta-serapilheira no manguezal de Franja exibiu maior δ15N comparado ao manguezal de Bacia. As vegetação no manguezal de Bacia exibiu maior δ13C foliar e menor AFE comparado à vegetação no manguezal de Franja. A vegetação no manguezal de Bacia exibiu uma correlação negativa entre o δ15N e o δ13C foliares. Os resultados permitiram concluir que manguezais de Franja e de Bacia exibem diferenças na dinâmica de N, que o manguezal de Franja exibe maior disponibilidade de N e taxas de transformação do N no solo e maior importância de entradas e saídas de N no sistema comparado ao manguezal de Bacia. Os resultados também evidenciaram que o manguezal de Bacia exibe maiores limitações por P e bases trocáveis e maiores restrições à manutenção de uma maior condutância estomática comparado ao manguezal de Franja. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACTDespite the low species richness compared to other tropical forests, mangroves exhibit great structural and functional diversity. Aiming to contribute to a better understanding about the functioning of mangrove forests, we investigated N dynamics in two physiographic types of mangroves (Fringe and Basin forests), in southeastern Brazil. We tested the following hypothesis: (1) Fringe mangrove exhibit higher net rates of N mineralization and nitrification in the soil compared to Basin mangrove, characterizing the higher N availability in Fringe compared to Basin, and (2) the soil-plant-litter system in Fringe is 15N enriched (exhibit higher δ15N) compared to Basin, due to higher N availability in Fringe compared to Basin. We evaluated: (1) the structure of vegetation, (2) nutrient limitations by the concentration and proportion of N and P in soil-plant-litter system, and concentrations of available P and exchangeable bases (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) in soil, (3) mineralization of N and nitrification net rates and their possible limiting factors (soil water content, soil redox potential, concentrations of total N, N-NH4+ and C:N ratio in soil and concentrations of N, P, and C:N, C:P and N:P ratios and total polyphenols concentration in litter), (4) nitrogen isotope ratio (δ15N) and carbon isotope ratio (δ13C) in soil-plant-litter system, and (5) specific leaf area (SLA). The canopy height, basal area and mean diameter at breast height were higher in Fringe mangrove, and the density of individuals was higher in Basin mangrove. Rhizophora mangle dominated Fringe mangrove and both R. mangle and Laguncularia racemosa dominated Basin mangrove. The concentration of organic N (total N) in soil and the soil redox potencial were higher in Fringe than in Basin mangrove, as well as the N availability, characterized by the higher net rate of N mineralization in soil compared to Basin mangrove. The physiographic types did not differ in net rate of nitrification, however, there were evidences of higher gross rate of nitrification in Fringe compared to Basin mangrove. The concentrations of available P and exchangeable bases in soil were lower in Basin, as well as the concentrations of P in leaves and litter compared to Fringe mangrove. The physiographic types did not differ in leaf and litter N concentration. The N:P ratio was higher in Basin (15,92) compared to Fringe mangrove (13,16). The δ15N in soil-plant-litter system was higher in Fringe than in Basin. The vegetation in Basin mangrove exhibited higher leaf δ13C and lower SLA compared to Fringe mangrove. Foliar δ15N was negatively correlated with leaf δ13C in Basin mangrove. The results indicate that Fringe and Basin mangroves differ in N dynamics, that Fringe mangrove