Nutrient fluxes on a riparian forest fragment in the Rondônia State, Brazil

Para identificar a importância ecológica das matas ciliares é essencial conhecer a interação entre sua hidrologia e ciclagem de nutrientes. Isto se torna ainda mais crucial diante das crescentes transformações na paisagem causadas pelo homem, que têm promovido forte antropização destas formações florestais. O estudo foi conduzido em uma floresta ribeirinha sazonalmente alagada na região sudoeste da Amazônia entre os anos de 2005 e 2007. Foram medidas as principais vias hidrológicas: chuva, precipitação interna, escoamento pelo tronco, escoamento superficial, solução do solo e água subterrânea, além do rio Urupá. Em todas foram realizadas análises químicas para determinação das concentrações de C, N e macronutrientes (cátions/ânions). A mata ciliar apresenta solos ácidos, bem estruturados, pobres em nutrientes e com um eficiente mecanismo de retenção nas camadas superficiais, associado à distribuição da matéria orgânica, absorção por raízes finas ou retenção pelos complexos de troca do solo. Os estoques de nutrientes no solo estão dentro da faixa de valores observada em outros estudos na Amazônia, apresentando baixa fertilidade. A região estudada apresenta altos índices pluviométricos (em torno de 2125 mm), com um regime de sazonalidade bem definido (apresentando déficit hídrico entre maio e setembro). A partição da chuva na mata ciliar ocorre com 15% de interceptação pelo dossel e o restante sendo distribuído entre a precipitação interna (83%) e escoamento pelo tronco (2%). A lixiviação de nutrientes pelo dossel foi observada para a maioria dos elementos avaliados, excetuando Na+ e Cl-, confirmando o importante papel do dossel em suprir nutrientes para a mata ciliar. Este enriquecimento também é influenciado pela queima de biomassa durante a transição do período seco para o chuvoso. A contribuição do escoamento pelo tronco foi essencial, principalmente para NO3- e cátions básicos, evidenciando a importância da inclusão desta via hidrológica na rotina de amostragens em estudos de ciclagem de nutrientes em florestas. Os fluxos no solo foram maiores na camada superficial, principalmente em função da entrada da rica solução da precipitação interna, sendo sua contribuição extremamente alta para K+, Carbono Orgânico Dissolvido (COD), PO43-, NH4+ e SO42-. Alguns elementos apresentaram indícios de lixiviação durante os meses mais chuvosos, enquanto o Na+ apresentou lixiviação durante o ano inteiro, em função da natureza conservativa deste elemento. A retenção das bases observada no solo pode estar associada com a absorção pelas raízes, adsorção pelas fases minerais e orgânicas do solo ou ainda pela retenção de ânions, que também foi observada. A relação entre os íons e a descarga do rio Urupá gerou uma histerese em sentido horário, indicando uma importante contribuição do fluxo lateral (escoamento superficial), e evidenciando a importante conectividade entre a mata ciliar e o rio Urupá. A maioria dos elementos apresentou balanço positivo (Ca2+, K+, HCO3-, Cl-, SO42- e COD) ou próximo do equilíbrio (Mg2+, NH4+, NO3-, PO43-), com exceção do Na+. Estes resultados indicam que a floresta estudada apresenta um eficiente mecanismo de conservação dos nutrientes em seus solos, uma baixa contribuição da ciclagem geoquímica (intemperismo de rochas) e forte controle da atmosfera e dossel florestal caracterizando um ciclo relativamente fechadoTo identify the ecological importance of riparian forests is crucial to evaluate the interactions between its hydrology and nutrient cycling. This becomes more important due to fast changes in landscape promoted by mankind, which has been causing strong anthropization of these forests. The present study was conducted on a seasonal flooded riparian forest in the Southwestern Amazonia between 2005-2007. Main hydrological flowpaths (rainfall, throughfall, stemflow, overland flow, soil solution, groundwater and the Urupá riverwater) were sampled and posteriorly analyzed for C, N and macronutrients (cations/anions). Riparian forest soils are acid, well structured, poor in nutrients and with an efficient retention mechanism at the surface layers, which is linked to organic matter distribution, fine roots absorption, or retention by soil exchange complexes. Soil nutrient stocks are within the range of values usually observed in other studies in the Amazon region, revealing low fertility. The studied region exhibit high annual rainfall (around 2125 mm), with a marked seasonality (drought stress from May to September) and rain partitioning in the riparian forest divided into 15% of canopy interception and the remaining distributed between throughfall (83%) and stemflow (2%). Nutrient leaching from the canopy was observed for most elements, except Na+ and Cl-, confirming the important role of the canopy in supplying nutrients to the riparian forest. This enrichment is also influenced by biomass burning during the transition between dry to wet season. Stemflow contribution was essential, especially for NO3- and base cations, showing the necessity to include this flowpath in routine sampling in nutrient cycling studies. The highest soil fluxes were observed at the surface layer as a result of enriched inputs from throughfall, especially for K+, Dissolved Organic Carbon (DOC), PO43-, NH4+ e SO42-. Some elements exhibited leaching during wetter months, whereas Na+ has leached throughout the year, as a function of the conservative nature of this element. Base retention in soils may be linked to root absorption, sorption by organic and mineral soil phases, or anions retention, which was also observed in this study. The relation between ions and Urupá river discharge exhibited a clockwise hysteresis, suggesting an important lateral flow (overland flow) contribution and the connectivity between the riparian forest and Urupá River. Most elements had positive budgets (Ca2+, K+, HCO3-, Cl-, SO42- e COD) or were close to neutral balance (Mg2+, NH4+, NO3-, PO43-), except Na+. The results point out efficient nutrient retention mechanisms in these soils, low contribution from geochemical cycling (rock weathering) and a strong control from the atmosphere and forest canopy, characterizing a relatively close nutrient cyclin