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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.64.2017.tde-30112017-101614
Document
Author
Full name
Jéssica Caroline dos Santos Silva
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2017
Supervisor
Committee
Martinelli, Luiz Antonio (President)
Ometto, Jean Pierre Henry Balbaud
Viani, Ricardo Augusto Gorne
Title in Portuguese
Estoques e fluxos de carbono e nitrogênio acima e abaixo do solo em fragmentos de Floresta Atlântica no sul do Brasil
Keywords in Portuguese
Estoques de carbono
Estoques de nitrogênio
Floresta Atlântica
Isótopos
Abstract in Portuguese
Florestas tropicais tem um papel relevante nos ciclos globais do carbono e nitrogênio. A Floresta Atlântica é um bioma tropical ameaçado da América do Sul, de imensa complexidade estrutural, mas ainda pouco investigado quanto ao seu funcionamento. Neste contexto, o objetivo principal desse estudo foi investigar a estrutura da floresta através da quantificação da biomassa viva acima do solo e da queda anual de folhas. Paralelamente, as concentrações de carbono e nitrogênio foram determinadas no solo, e na vegetação, permitindo a determinação de estoques e fluxos desses elementos em áreas de diferentes fitofisionomias localizadas nas escarpas da Serra do Mar, na costa nordeste do Estado de Santa Catarina, sul do Brasil. As áreas de estudo localizam-se no município de Joinville, onde a temperatura média anual é de 20°C e a precipitação média acumulada anualmente é de aproximadamente 2200 mm. Os sítios amostrais foram estabelecidos em elevações de 200 m anm (Submontana) e 800 m anm (Montana) Em cada área, quatro parcelas de aproximadamente 0,25 ha foram delimitadas, e, então, foram determinadas a estrutura florestal, biomassa acima e abaixo do solo (viva e morta) e produção de serrapilheira. Concentração e composição isotópica de carbono e nitrogênio em cada compartimento (folhas, tronco, serrapilheira e solo) foram determinadas e usadas para converter biomassa em estoques e fluxos desses elementos, e compreender as complexas interações dentro desses ecossistemas. A AGLB foi de aproximadamente 300 Mg.ha-1 na floresta Submontana e 380 Mg.ha-1 na floresta Montana, AGDB, por sua vez, foi de 6,8 e 6,6 Mgoha-1 e BGB (raízes) foi de 54 e 66 Mg.ha -1, respectivamente. Não foi encontrada diferença significativa entre a produção de serrapilheira entre as fitofisionomias, sendo encontrada uma produção média de 6,4 Mg.ha-1 ano-1 na floresta Submontana e 6,9 Mg.ha-1 ano-1 na Montana. As folhas foram o componente majoritário da serrapilheira, contribuindo com ~68% em ambas as áreas. Os estoques totais de carbono e nitrogênio foram significativamente maiores na fitofisionomia Montana, aumentando de 208 MgC.ha-1 para 390 MgC.ha-1 e de 7 MgN.ha-1 para 16 MgN.ha-1, respectivamente. Fluxos de carbono e nitrogênio via serrapilheira nas florestas Submontana e Montana foram, respectivamente, igual a 3,0 e 3,2 Mg.ha-1 e de 0,12 e 0,14 Mg.ha-1. Valores de ?13C em cada compartimento foram similares entre as áreas, e típico de plantas que seguem o ciclo fotossintético C3. Conforme esperado, um enriquecimento em 13C e 15N ao longo do perfil do solo foi encontrado em ambas as áreas. Valores de ?15N foram maiores em folhas, serrapilheira e solo na floresta Submontana, possivelmente devido à maior disponibilidade de nitrogênio neste sítio; e/ou ao baixo tempo de residência do solo e serrapilheira empobrecida em 15N no sítio Montana. De maneira geral, posições latitudinal (em termos de disponibilidade de luz) e altitudinal (em termos de precipitação e temperatura) foram determinantes na composição, alocação e dinâmica do carbono e nitrogênio nestes ecossistemas
Title in English
Stocks and fluxes of carbon and nitrogen above- and belowground in fragments of the southern Brazilian Atlantic forest
Keywords in English
Atlantic forest
Carbon stocks
Isotopes
Nitrogen stocks
Soil nutrients
Abstract in English
Tropical evergreen forests have a key role in the global carbon and nitrogen cycles. The Atlantic Forest is a vanishing South American tropical biome of immense structural complexity. The structure and functioning of these forests are relatively unknown. In this context, the main objective of this study was to investigate the forest structure by estimating aboveground live biomass (AGLB), belowground biomass (BGB) and litterfall. The determination of carbon and nitrogen concentrations in soils and vegetation allowed to quantify stocks and fluxes of these two elements. Four 0.25 ha-plots were established in two elevations (200 m asl and 800 m asl) in forests located on the slopes of the Serra do Mar, on the northeast coast of the State of Santa Catarina, southern Brazil. The sampling areas are located in the municipality of Joinville. The historical average annual temperature is 20°C and rainfall is approximately 2200 mm. The AGLB varied along the sites from approximately 300 Mg.ha-1 (submontane) to 380 Mgoha-1 (montane), AGDB varied from 6.8 to 6.6 Mgoha-1 and BGB (roots) varied from 54 to 66 Mg.ha -1, respectively. . The average litterfall production of 6.4 Mg.ha-1 ano-1 and 6.9 Mg.ha-1 ano-1 were found in the submontante and montane study sites, respectively. Leaves were the major component of litterfall contributing ~68% in both sites. Total carbon and nitrogen stocks were higher in the montane site. Total carbon stock (AGLB + BGB) increased from 208 Mg.ha-1 in the submontane site to 390 Mg.ha-1 in the montane. While, total nitrogen stock increased from 7 Mg.ha-1 to 16 Mg.ha-1, respectively. Fluxes of carbon and nitrogen via litterfall in the submontane and montane site varied from 3.0 to 3.2 Mg.ha-1 and from 0.12 to 0.14 Mg.ha-1, respectively. ?13C values in each compartment were similar between the two sites, and representative of C3 plants. As expected, there was an enrichment of ?13C and ?15N values in depth in each studied site. ?15N values where higher in leaves, litter and soil of the submontane site, possibly due higher nitrogen availability in this site; or low residence time of soil and depleted 15N in litterfall of the montane site. Overall, latitutinal (in terms of light availability) and altitudinal (in tems of precipitation and temperature) position were determinant in the nitrogen and carbon composition, allocation and dynamics in these ecosystems
 
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Publishing Date
2017-12-21
 
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