Facilitation by Solanum lycocarpun A. ST-HIL. (solanaceae) in a disturbed area of cerrado sensu stricto in Brasília, DF

Com o crescente desmatamento sofrido pelo Cerrado, a restauração de áreas perturbadas deste bioma torna-se assunto de relevante interesse na atualidade. Espécie facilitadora (nurse plant) é aquela que propicia significativa melhoria nas qualidades ambientais, de modo a aumentar a probabilidade de ocupação deste ambiente por outras espécies. Se por um lado estudos anteriores em laboratório demonstraram caráter alelopático das folhas da espécie Solanum lycocarpum A. St-Hil. (Solanaceae), a lobeira, na germinação e estabelecimento de espécies agrícolas, outros estudos indicaram maior diversidade de espécies vegetais nativas e exóticas ocorrendo embaixo da sua copa em relação a áreas abertas. No presente estudo buscou-se ampliar as informações sobre esse papel facilitador de indivíduos plantados em 2005 da espécie S. lycocarpum, analisando modificações nas condições ambientais sob a sua copa e sua influência na ocupação deste ambiente por outras espécies vegetais, em uma área desmatada de Cerrado Típico na área do INMET em Brasília, Distrito Federal (DF). Assim, o microambiente sob e fora da copa dos dez indivíduos plantados de S. lycocarpum considerados no estudo anterior, foram analisados, assim como áreas controle (sem qualquer influência de copa de árvores), para diferentes variáveis ambientais: nos primeiros 05 cm da superfície do solo – resistência à penetração, umidade, textura, densidade aparente, condutividade hidráulica saturada (Ks médio) e conteúdo de nutrientes (Ca, Mg, Al, H+Al, pH, matéria orgânica, K e P); ao nível do solo - interceptação de luz e espessura da camada de serapilheira. Além disso, para comparação com área nativa, também foram selecionados dez pontos aleatórios no fragmento do Cerrado adjacente, analisando-se a textura, densidade aparente, Ks médio e conteúdo de nutrientes do solo. Nas áreas embaixo e fora da copa dos indivíduos de S. lycocarpum foi também avaliada a distribuição da cobertura de estratos vegetais, através do método da interceptação de linha. Para tal, foi mensurada a porcentagem de cobertura da biomassa dos estratos vegetais (invasora/ruderal, gramínea nativa, herbáceo/arbustivo e lenhoso) e de cobertura de solo (solo exposto e serapilheira). Ao todo, em cada uma de oito linhas partindo do tronco de cada indivíduo de S. lycocarpum em direção à área externa e foram separadas em quatro seções: SI 1 – porção mais próxima ao tronco; SI 2 – porção adjacente à SI 1, ainda sob a copa; SE 1 – primeira porção fora da copa de S. lycocarpum; SE 2 – porção mais externa a linha. Com o auxílio de uma fita métrica, foi mensurada, em centímetro, a interceptação dos seis estratos nas oito linhas de cada indivíduo para o cálculo da porcentagem de cobertura dos estratos em cada seção. Os resultados mostraram que a área embaixo da copa de S. lycocarpum apresentou alteração em diversos parâmetros ambientais, tais como maior interceptação de luz, maior umidade, menor resistência à penetração, maior conteúdo de Ca, Mg e K, maior pH e menor conteúdo de Al e H+Al do que a área externa à copa e o controle. Em relação à área do Cerrado Típico adjacente, o solo embaixo da copa de S. lycocarpum apresentou menor condutividade hidráulica saturada, maior densidade aparente, maior pH, conteúdo de alumínio quatro vezes menor, maior conteúdo de nutrientes (K, Ca e Mg), menor conteúdo de H+Al e de matéria orgânica. Em relação à cobertura, os estratos herbáceo/arbustivos apresentaram diferenças entre a SI 1 e a SE 2 e o lenhoso, entre a SI 2 e a SE 1, com maior cobertura nas porções fora da copa do que embaixo desta para ambos os estratos. Pela análise de correlação entre variáveis ambientais e os estratos vegetais, observou-se que a serapilheira (estrato) se relacionou negativamente com a resistência à penetração e, positivamente, com umidade, interceptação de luz, potássio, magnésio e densidade de indivíduos; o solo exposto se relacionou positivamente com a resistência à penetração e, negativamente com umidade, serapilheira (espessura), interceptação de luz, potássio e densidade de indivíduos. Os demais estratos não apresentaram correlação tão elevada com as variáveis ambientais, sugerindo que ainda não houve tempo suficiente para que essas variáveis pudessem influenciar na distribuição de estratos embaixo da copa de S. lycocarpum e fora dela. Entretanto, a modificação do ambiente sob a copa S. lycocarpum através de um possível enriquecimento do solo com nutrientes, diminuição da compactação e da acidez do solo e produção de sombra e serapilheira, deve contribuir para facilitar o futuro estabelecimento de espécies do estrato lenhoso nesse local. A maior diversidade de espécies encontrada embaixo da copa de S. lycocarpum observada em estudo anterior e a modificação do ambiente observada neste estudo conferem à espécie as características de facilitadora ou nurse plant. Tal status contrasta com o caráter alelopático observado em laboratório com espécies cultivadas e demonstra que tal característica não se aplica em ambiente natural e com espécies nativas. Assim, a espécie S. lycocarpum pode ser fortemente recomendada para a restauração de áreas perturbadas de Cerrado considerando não apenas o benefício ambiental, mas o baixo custo desta utilização. _________________________________________________________________________________ ABSTRACTThe restoration of disturbed areas of Cerrado is a subject of considerable interest nowadays due to increasing deforestation or loss of this biome. Facilitation is understood as the ability of a species in providing a significant improvement in environmental conditions allowing increased probability of occupation of this environment by other species. Previous studies in laboratory showed an allelopathic character of the leaves of Solanum lycocarpum A. St-Hil. (Solanaceae), popularly known as wolf apple, on germination and establishment of agricultural species. In a study conducted in 2008, however, there was greater diversity of native and exotic plant species occurring under the canopy of individuals of S. lycocarpum, grown from seed in November 2005, than outside the canopy and control (area without the influence of individual trees). This study sought to evaluate the role of facilitator (nurse plant) of the same individuals of the species S. lycocarpum studied in 2008, by changing the environment conditions under its canopy, so as to allow occupation of other plant species and influencing the distribution of plant strata, in a disturbed area of Cerrado sensu stricto in Brasília, Distrito Federal (DF). The ten individuals of S. lycocarpum analyzed in that previous study were studied in this work to achieve the intended goals. Some environmental factors were compared between the area beneath and outside canopy of the planted individuals of S. lycocarpum and between the control (area with no effect of canopy trees) and the adjacent Cerrado fragment. The following environmental variables were analyzed: in the first 05 cm of the soil surface – penetration resistance, moisture, texture, bulk density, saturated hydraulic conductivity (average ks) and nutrient contents (Ca, Mg, Al, H Al, pH, organic matter, K and P); at ground level – light interception, thickness of the litter. The distribution of plant cover strata was evaluated in the areas under and outside canopy of the planted individuals of S. lycocarpum. To this end, the percentage of coverage of the strata biomass plant (weed / ruderal, native grass, herbaceous / shrub and woody) and ground cover (bare soil and litter) was measured through the method of trapping line. Eight lines from the trunk of each individual of S. lycocarpum toward the outer area and were separated into four sections, namely: SI 1 - closest to the trunk portion; SI 2 - SI portion adjacent to one, still under the canopy , SE 1 - first outside portion of the crown of S. lycocarpum; SE 2 - outer portion the line. The interception of the six strata in the eight lines of each individual of S. lycocarpum was measured in centimeter, using a tape measure and then calculated the percentage of coverage for each section of the strata. The results showed that the canopy of S. lycocarpum changed several environmental variables, such as increased light interception, increased humidity, lower resistance to penetration, increased content of Ca, Mg and K, higher pH and lower Al contents of Al and H than the area outside the canopy and control. Compared to typical Cerrado area, the soil beneath the canopy of S. lycocarpum had lower hydraulic conductivity, higher density, higher pH, four times lower aluminum content, higher nutrient content (K, Ca and Mg), and lower content of H+Al and organic matter. Regarding coverage, the herbaceous / shrubs strata showed differences between SI 1 and SE 2 and the woody one, between SE 1 and SI 2, with greater coverage in portions outside the canopy than below for both strata. For the correlation analysis between environmental variables and plant strata, it was observed that the litter (coverage) correlated negatively with the penetration resistance and positively with humidity, light interception, potassium, magnesium and density of individuals; the exposed soil is positively correlated with penetration resistance and negatively with moisture, litter (thickness), light interception, potassium and plant abundance. The other layers were not as high a correlation with environmental variables and may indicate that there wasn‟t enough time for these variables influenced the distribution of strata beneath the canopy of S. lycocarpum and beyond. However, modifying the environment under the canopy S. lycocarpum by enriching the soil with nutrients, reduced soil compaction and soil acidity and the production of shade and litter, should contribute to facilitate the establishment of woody strata in the future. The greatest diversity of species found underneath the canopy of S. lycocarpum observed in a previous study and modification of the environment showed in this study reinforce that this is a facilitator species or a nurse plant. This status contrasts with the allelopathic character reported in laboratory with cultivated species, and demonstrates that this feature does not apply in natural environment and with native species. Thus, the species S. lycocarpum can be strongly recommended for the restoration of disturbed areas of Cerrado at low cost