Soil Organic Carbon under Diferent Land Uses: natural vegetation (cerradão) versus Eucalyptus and Pinus plantations

Os objetivos do presente trabalho foram avaliar o potencial de acúmulo de carbono (C) em solos de cerrado sob diferentes usos florestais (Eucalyptus, Pinus versus vegetação natural) e as possíveis alterações ocorridas na ciclagem de nutrientes sob esse tipo de coberturas. Para isso, foram coletadas 30 amostras de solo (0-5, 10-25 e 35-50 cm) e de serrapilheira acumulada em plantios de Eucalyptus, Pinus e remanescentes de cerradão em quatro municípios do estado de SP, nas quais se determinou: pH, matéria orgânica (MO), C, macronutrientes e densidade, além da granulometria no solo. Os estoques de C do solo foram calculados através do ajuste e integração de equações exponenciais, obtendo-se valores entre 3,4 e 8,6 kgC.m-2.(na camada de 0 a 30 cm) e entre 5,7 e 11,3 kgC.m-2.(até 1m). Os resultados mostraram que a silvicultura de Eucalyptus e Pinus afeta o acúmulo de C e a ciclagem de nutrientes em áreas de cerrado. As alterações nos estoques de C ocorreram principalmente nos horizontes orgânicos e na camada superficial do solo em decorrência da substituição da MO original por outra de pior qualidade química. A influência do tipo de vegetação sobre o C da camada superficial do solo variou em função de características do sítio, verificando ganhos em alguns dos locais estudados, perdas em outros e ainda diferenças não significativas. Em profundidades maiores, o conteúdo de C mostrou-se fortemente relacionado com o teor de argila e diminuiu sob cultura de Eucalyptus e Pinus, sendo mais fortes as depleções sob Pinus. Nos plantios houve formação de horizontes orgânicos espessos, com concentrações de C elevadas. A concentração de nitrogênio (N), cálcio, magnésio e potássio do material aí acumulado foi menor do que nas áreas naturais, enquanto que a acidez e a relação C/N foram maiores. Isso pode inibir a decomposição, o que explicaria o maior armazenamento de C na serapilheira. A incorporação desse material ao solo implica em alterações da MO, que é um dos principais fatores de estruturação e fertilidade dos solos tropicais e foi afetada em quantidade e qualidade. As relações C/N quantificadas na camada superficial do solo foram significativamente maiores do que em áreas de vegetação natural, indicando substituição da MO nessa camada no tempo de vida dos plantios (~40 anos). Os resultados demonstram a ocorrência de alterações na qualidade química da MO na serapilheira e no solo superficial sob uso silvicultural, as quais podem originar maiores estoques e tempos de residência do C, mas também diminuições de recursos tróficos para a comunidade decompositora, com implicações no resto do ecossistema. Os resultados sugerem que a dinâmica do carbono do solo varia ao longo do perfil, sendo necessário esclarecer melhor os fatores que definem o carbono da camada superficial, maior em quantidade e mais sensível aos efeitos do manejo.Effects on soil organic carbon storage potential and possible biogeochemical changes of established forest plantations were assessed in southeast Brazil, in Eucalyptus and Pinus plantations compared with natural areas of native dry forest (cerradão). 30 plots were randomly distributed for soil (0-5, 10-25 and 35-50 cm) and forest floor litter collection in mature plantations (~40 years old) and adjacent native forest. The design was replicated in 4 localities in Sao Paulo, southeast Brazil. Organic matter, organic carbon, macro nutrients, pH, density, and soil texture were determined. Soil organic carbon stocks were calculated through exponential equations adjustment and integration, values ranged from 3,4 to 8,6 kgC.m-2.(on the 0 and 30 cm layer) and from 5,7 to 11,3 kgC.m-2.(up to 1m). Soil organic carbon and biogeochemical features were affected under Eucalyptus and Pinus plantations. Changes in carbon stocks were stronger in organic layers and topsoil, due to the replacement of the original organic matter, causing chemical quality decrease. Effects of vegetation on topsoil organic carbon were site dependent, as plantations results in gains, losses and no remarkable differences between natural and forested areas. Eucalyptus and Pinus establishment led to organic carbon losses, which possibly conducted by soil disturbances at implementation of plantations. Carbon content was strongly related to clay at deeper layers, but not at shallower ones. Thicker organic layers with higher carbon content were found under plantations. Lower calcium, magnesium and potassium concentrations and higher acidity and C/N (carbon to nitrogen) ratios were measured at implanted forest floor litter layers. These changes could inhibit decomposition, explaining larger litter carbon storage. Soil organic matter is an important factor in maintaining tropical soil structure and fertility. It was affected by Eucalyptus and Pinus forestation. While litter organic mater is incorporated into the soil, it leads to soil organic matter chemical quality decreases. The topsoil C/N ratio measured in plantations was significantly higher than in natural vegetation areas, indicating organic matter replacement on this layer in plantations lifetime (~40 years). We concluded that litter and topsoil organic matter chemical properties were affected by forestation with Eucalyptus and Pinus, which could result in larger C stocks and residence times, but could also decrease trophic resources for decomposers, with implications on the whole ecosystem. The results suggest that soil carbon dynamics changes along the soil profile. Factors controlling surface soil carbon dynamics must be clarified further, as they contained high carbon amounts, the most sensible to management practices