Abundância natural da δ

A δ13C encontrada nos solos do Campo Batovi variaram de -15,35‰, em superfície, até -16,98‰, em profundidade, sendo que de 20 a 60 cm observou-se um enriquecimento nos valores (Figura 8a). Entre as posições no relevo (pontos altos, intermediários e baixos) ocorreu pouca variação (Tabela 12), pois os solos em classes distintas têm características semelhantes, como moderada drenagem, baixa condutividade hidráulica, densidade, porosidade total e predomínio de silte (Tabelas 4 e 7).

A δ13

C observada no CB se encontra no intervalo em que a matéria orgânica dos solos é influenciada por espécies com ciclo fotossintético C4 na sua formação. Estas, em geral, são gramíneas de origem tropical e subtropical (FARQUHAR; EHLERINGER; HUBICK, 1989; BOUTTON, 1991; EHLERINGER; BUCHMANN; FLANAGAN, 2000; FAURE; MENSING, 2005; DUMING et al., 2008).

Para a interpretação dos resultados da δ13

C, assumiu-se que as variações menores que 3‰ estão associadas com fracionamento isotópico durante a decomposição de matéria orgânica e com variações na composição isotópica do carbono do CO2 atmosférico (MARTIN

et al., 1990; BOUTTON, 1991; EHLERINGER; BUCHMANN; FLANAGAN, 2000; SANAIOTTI et al., 2002; KRULL et al., 2005; WYNN; HARDEN; FRIES, 2006).

Tabela 12 – Estatística descritiva da δ13C avaliada no Campo Batovi em função das posições no relevo. São Gabriel, RS, 2015.

Posição no relevo Prof. (cm) N Mínimo (‰) Média ± Dp (‰) Máximo (‰) CV (%) PA 0-5 4 -17,47 -15,35 ± 1,53 -13,82 9,95 5-10 4 -16,61 -15,04 ± 1,07 -14,16 7,14 10-20 4 -16,14 -14,59 ± 1,10 -13,60 7,57 20-30 4 -15,06 -14,04 ± 0,70 -13,45 5,01 30-40 4 -14,87 -13,84 ± 0,84 -12,95 6,09 40-60 4 -14,97 -14,09 ± 0,72 -13,22 5,09 60-80 4 -16,12 -15,04 ± 0,78 -14,37 5,22 80-100 3 -15,5 -14,91 ± 0,60 -14,30 4,04 PI 0-5 6 -17,28 -15,28 ± 1,09 -14,13 7,11 5-10 6 -15,26 -14,26 ± 0,64 -13,67 4,46 10-20 6 -14,93 -13,73 ± 0,60 -13,32 4,34 20-30 6 -14,77 -13,39 ± 0,81 -12,32 6,03 30-40 6 -14,52 -13,51 ± 0,55 -13,02 4,09 40-60 6 -17,23 -14,18 ± 1,58 -13,05 11,16 60-80 6 -15,95 -14,59 ± 0,89 -13,68 6,12 80-100 5 -17,1 -15,68 ± 1,04 -14,40 6,63 100-120 3 -15,99 -15,63 ± 0,49 -15,08 3,11 120-140 2 -17,93 -16,98 ± 1,34 -16,04 7,87 PB 0-5 4 -16,15 -15,24 ± 0,66 -14,62 4,33 5-10 4 -15,57 -14,67 ± 0,93 -13,49 6,33 10-20 4 -14,48 -13,91 ± 0,75 -12,89 5,38 20-30 4 -13,88 -13,34 ± 0,91 -11,98 6,82 30-40 4 -13,74 -13,29 ± 0,41 -12,88 3,09 40-60 4 -13,77 -13,49 ± 0,26 -13,21 1,93 60-80 4 -14,66 -14,14 ± 0,62 -13,25 4,39 80-100 4 -15,57 -14,83 ± 0,67 -14,17 4,49 100-120 3 -15,81 -15,13 ± 0,59 -14,77 3,89 120-140 1 -15,43 - - -

Em que: PA – Pontos Altos; PI – Pontos Intermediários; PB – Pontos Baixos; Prof – profundidade; N - número de amostras; Dp – Desvio padrão; CV(%) - Coeficiente de variação.

Para os valores da δ13C do solo no CB, a variação não ultrapassou 2‰ com o aumento da profundidade (Figuras 8a e 8b). Dessa forma, parece não ter havido mudança no ciclo fotossintético predominante (C4), o que leva a acreditar que não houve mudança de vegetação por um longo período de tempo.

No CSO, os valores da δ13C do solo foram de -16,11‰ nas camadas superficiais e - 20,87‰ nas camadas mais profundas (Figura 8b). Diferentemente do CB, os valores entre as

posições do relevo obtiveram variações maiores. Para os pontos mais altos a δ13C foi de - 16,64‰ em superfície e -20,87‰ em profundidade. Nos pontos intermediários foi de - 16,13‰ até -19,97‰ e os pontos baixos de -16,11‰ até -19,09‰ (Tabela 13).

Tabela 13 – Estatística descritiva dos valores da 13C avaliados no Campo Santa Olga, em função das posições no relevo. São Gabriel, RS, 2015.

Posição no relevo Prof. (cm) N Mínimo (‰) Média ± Dp (‰) Máximo (‰) CV (%) PA 0-5 4 -18,41 -16,64 ± 1,34 -15,39 8,03 5-10 4 -17,63 -16,19 ± 1,09 -14,99 6,74 10-20 4 -16,94 -16,27 ± 0,95 -14,9 5,86 20-30 4 -16,43 -14,55 ± 1,26 -13,73 8,66 30-40 4 -18,08 -15,88 ± 2,43 -13,35 15,28 40-60 4 -17,2 -14,96 ± 1,70 -13,47 11,34 60-80 4 -19,55 -16,32 ± 2,27 -14,24 13,92 80-100 3 -16,92 -15,86 ± 1,00 -14,94 6,28 100-120 2 -22,27 -20,87 ± 1,97 -19,48 9,45 PI 0-5 4 -16,98 -16,13 ± 0,64 -15,45 3,94 5-10 4 -17,07 -15,39 ± 1,61 -13,31 10,47 10-20 4 -15,61 -14,69 ± 0,75 -13,79 5,08 20-30 3 -15,24 -14,82 ± 0,51 -14,25 3,47 30-40 4 -15,11 -14,65 ± 0,51 -13,94 3,5 40-60 4 -20,82 -16,83 ± 3,28 -13,30 19,48 60-80 3 -18,06 -15,96 ± 2,12 -13,83 13,26 80-100 3 -20,33 -16,58 ± 3,43 -13,61 20,71 100-120 2 -23,29 -19,97 ± 4,69 -16,65 23,49 PB 0-5 4 -16,6 -16,11 ± 0,52 -15,43 3,21 5-10 4 -15,47 -15,17 ± 0,36 -14,65 2,38 10-20 4 -15,94 -14,43 ± 1,09 -13,37 7,54 20-30 4 -15,01 -14,69 ± 0,35 -14,37 2,39 30-40 4 -14,25 -13,96 ± 0,28 -13,61 1,99 40-60 4 -16,12 -14,48 ± 1,25 -13,36 8,62 60-80 3 -19,46 -16,97 ± 2,49 -14,48 14,68 80-100 3 -19,16 -18,59 ± 0,74 -17,76 3,97 100-120 2 -20,03 -19,09 ± 1,33 -18,15 6,99

Em que: PA – Pontos Altos; PI – Pontos Intermediários; PB – Pontos Baixos; Prof – profundidade; N - número de amostras; Dp – Desvio padrão; CV(%) - Coeficiente de variação.

A variabilidade na abundância natural da δ13

C desses solos pode ser influenciada pelos diferentes tipos de solos encontrados nos locais de estudo. Krull e Skjemstad (2003), em estudo realizado na Austrália, em um Vertissolo e em um Latossolo, cujas áreas eram

próximas, demonstraram grande variação na 13C, e apontaram os processos de formação e as rochas como de grande influência nos seus resultados.

Outros estudos apontam que o regime de drenagem e textura (BIRD et al., 2003), a florística, os tipos de tecidos predominantes nas plantas, o fracionamento isotópico envolvido no processo de decomposição do material vegetal no solo (BALESDENT; MARIOTTI; GUILLET, 1987; DUMIG et al., 2013; SILVA et al., 2013), os microrganismos decompositores presentes nos solos e a disponibilidade de CO2 no ambiente (WYNN;

HARDEN; FRIES, 2006) influenciam nos valores de abundância natural da 13C. A influência destes fatores ambientais, no entanto, parece ser menor do que as variações observadas na 13C dos solos em virtude da troca de vegetação predominante no ambiente (EHLERINGER; BUCHMANN; FLANAGAN, 2000; WYNN; HARDEN; FRIES, 2006).

Os distintos solos observados nas áreas de estudo refletem diferentes composições granulométricas. As frações mais finas do solo guardam maiores concentração de ácidos húmicos e ácidos fúlvicos e, portanto, possuem valores da δ13C mais enriquecidos quando comparados com as frações mais grosseiras (areia) (BIRD et al., 2003; KRULL et al., 2005; WYNN; BIRD; WONG, 2005; DUMING et al., 2008), as quais, por sua vez, acumulam restos vegetais da cobertura mais atual (MARTINELLI et al., 2009). No CSO ocorre maior concentração de areia nos pontos altos e intermediários, e mesmo nas classes onde a areia não é predominante, há um valor mais elevado em comparação ao CB, onde predomina a classe silte, fator que pode ter influenciado os resultados da 13C do CSO.

Nota-se que são muitos os fatores que influenciam os valores da 13C no solo, como citado anteriormente. O procedimento amostral utilizado, no entanto, resultou num montante de classes de solos com distinta pedogênese, o que dificulta o entendimento claro dos fenômenos ali ocorridos.

Nas camadas de 0-5 cm, a diferença no enriquecimento observado da 13C no CB em relação ao CSO (Figura 8a, 8b) pode ser devido à variação da composição florística das duas áreas (Tabela 1). Mesmo com predomínio de gramíneas (provavelmente de ciclo C4) em ambas, no CSO foram observadas espécies cespitosas e arbustivas no estrato herbáceo, provavelmente C3, por exemplo, espécies das famílias Asteraceae, Convolvulaceae, Rubiaceae e Solanaceae.

Figura 8 – Variação dos valores da δ13C da matéria orgânica do solo em relação à profundidade dos solos nos diferentes pontos do relevo no Campo Batovi (a), no Campo Santa Olga (b), na Floresta Santa Olga Inicial (c), e na Floresta Santa Olga Média (d).

De maneira geral, a frequência de espécies C3 nos campos pastejados do Rio Grande do Sul é de 17,00% em relação ao total de espécies que compõem a pastagem (GOMES, 1996). Como o CSO está sem pastoreio há mais de seis anos e, antes disso, o manejo utilizado

a b

era de pecuária extensiva com carga animal reduzida, supõe-se que a concentração de espécies hibernais de ciclo C3 tenha aumentado em comparação com o CB.

Dessa forma, a δ13C varia de 3 a 5‰ no CSO, sendo que essa mudança é acentuada após os 100 cm de solo inicial. Provavelmente, no passado, quando se formou esta camada houve maior influência de plantas C3 na formação da MOS do que a observada hoje. Para esclarecer se esse valor se traduz em um efeito maior de espécies florestais ou devido a uma mudança de clima, favorecendo gramíneas C3, são necessárias ferramentas como a datação da idade da matéria orgânica do solo (δ14C), que pode, juntamente com a δ13C, demonstrar mudanças climáticas do passado ou, ainda, estudos palinológicos para a identificação da paleoflora existente nesse local no passado (BEHLING et al., 2004; BEHLING; PILLAR; BAUERMANN, 2005; PESSENDA et al., 2009, 2010).

Na área de FSOM os valores da δ13C encontrados variam de -23,25‰ em superfície no ponto baixo plano até -16,85‰ em profundidade (Figura 8c). No ponto alto da FSOI a variação vai de -22,77‰ a -17,76‰; no ponto baixo o Vertissolo varia de -18,27‰ até -15,30‰ (Figura 8d).

Os valores da 13C no solo das áreas florestais (Figura 8c e 8d) são mais enriquecidos que a 13C da vegetação. Isso indica que entre a vegetação e o solo ocorreu uma perda preferencial de átomos de 12C, fato que ocorre também entre a serapilheira e a matéria orgânica do solo (MARTINELLI et al.,1994; 2009).

Como os valores da 13C variaram mais do que 3‰ da superfície em relação aos pontos mais profundos, constata-se uma mudança de vegetação predominante nas áreas florestais. Nos Gleissolos, a partir dos 20 cm, observa-se enriquecimento da 13C, enquanto nos Neossolos e os Vertissolos essa mudança já ocorre a partir dos 10 cm.

Tais diferenças nos valores da δ13C entre as áreas florestais (Tabela 14) podem ser influenciadas pelas espécies presentes na área (composição florística), seu porte e seu estágio sucessional.

Com esses resultados e juntamente com os dados da vegetação florestal presume-se que a Floresta Santa Olga Média, no ponto baixo plano, com predomínio de Gleissolo, esteja na área há mais tempo que a Floresta Santa Olga Inicial, nos pontos alto e baixo, com Neossolo e Vertissolo, respectivamente. Provavelmente, os afloramentos rochosos encontrados nos pontos altos da floresta tenham facilitado o processo de estabelecimento dos propágulos florestais, já que nessas áreas há uma proteção maior contra o fogo e contra o pastejo exercido pelo gado, além de menor competição por luz com o estrato gramináceo.

Assim, os afloramentos de rochas agem como “rochas enfermeiras”, dando condição ao desenvolvimento da vegetação florestal (OLIVEIRA; PILLAR, 2004; CARLUCCI;

DUARTE; PILLAR, 2011;).

Tabela 14 – Estatística descritiva dos valores da 13C avaliadas nas áreas de floresta, em função das posições no relevo. São Gabriel, RS, 2015.

Local Posição no relevo Prof. (cm) N Mínimo (‰) Média ± Dp (‰) Máximo (‰) CV (%) FSOM PBP 0-5 6 -25,43 -23,15 ± 1,48 -21,59 6,4 5-10 6 -23,7 -20,78 ± 1,93 -18,96 9,31 10-20 6 -25,35 -20,13 ± 2,74 -17,62 13,58 20-30 6 -19,96 -18,46 ± 1,20 -16,89 6,47 30-40 6 -19,44 -18,28 ± 0,98 -16,71 5,36 40-60 6 -19,98 -17,79 ± 1,74 -15,58 9,79 60-80 6 -19,06 -17,71 ± 0,82 -16,75 4,6 80-100 6 -17,82 -17,06 ± 0,40 -16,68 2,36 100-120 6 -17,54 -16,85 ± 0,52 -16,32 3,1 FSOI PA 0-5 2 -24,03 -22,77 ± 1,79 -21,51 7,85 5-10 2 -19,52 -18,70 ± 1,16 -17,89 6,18 10-20 2 -18,03 -17,35 ± 0,97 -16,66 5,59 20-30 1 -17,76 - - - FSOI PB 0-5 2 -18,49 -15,6 ± 0,31 -18,06 1,96 5-10 2 -16,38 -15,16 ± 0,54 -15,62 3,55 10-20 2 -14,95 -14,99 ± 0,03 -14,90 0,21 20-30 2 -15,04 -15,00 ± 0,46 -14,39 3,06 30-40 2 -15,74 -15,10 ± 1,02 -14,30 6,76 40-60 2 -15,24 -15,14 ± 0,36 -14,73 2,4 60-80 2 -15,58 -15,30 ± 0,40 -15,01 2,64

Em que: FSOM – Floresta Santa Olga Média; FSOI – Floresta Santa Olga Inicial; PA - Pontos Altos; PB - Pontos Baixos; PBP – Pontos Baixos Planos; Prof – profundidade; N - número de amostras; Dp – Desvio padrão; CV(%) - Coeficiente de variação.

Com a presença de fontes de propágulos próximas, de agentes dispersores e condições de clima e solo não impeditivas (PILLAR, 2003; CARLUCCI; DUARTE; PILLAR, 2011;), provavelmente a Floresta Santa Olga Média tenha gerado propágulos que se desenvolveram e colonizaram os pontos altos da Floresta Santa Olga Inicial e, a partir daí tenha se expandido em direção aos pontos baixos.

Mesmo com o processo natural de expansão e contração dos Vertissolos nas camadas superficiais, que pode proporcionar translocação de material subsuperficial para a superfície ou vice-versa, a δ13C na profundidade de 0-5 cm demonstra empobrecimento. Abaixo dessa

profundidade há material mais enriquecido, o que indica que esta área seja a de colonização mais recente por espécies florestais.

Os valores da δ13C do solo observado no CB não indicam troca de vegetação por longos períodos de tempo. Esses campos, portanto, que permitiram exercer a conservação natural dos solos e dos diferentes ambientes na região em estudo, podem receber estratégias de manejo e conservação do solo e do sistema, mantendo a vegetação natural de campo. Implantar uma vegetação florestal, a qual parece nunca ter ocorrido no local, seria alterar e comprometer o equilíbrio natural do ambiente (ROVEDDER et al., 2014).

No CSO foram observadas variações maiores nos resultados da δ13C do solo, o que pode ser um fator natural devido à heterogeneidade das áreas encontradas (KRULL; SKJEMSTAD, 2003) ou em razão de uma mistura maior de tipos de vegetação C3 e C4 em períodos passados (MARTIN et al., 1990; EHLERINGER; BUCHMANN; FLANAGAN, 2000). A vegetação nas áreas demonstra processos de transição para vegetação arbustiva (vegetação C4 para C3) e, como no CSO os fragmentos florestais são encontrados mais próximos do que no CB, esta área tem mais possibilidade de ser colonizada por vegetação florestal.

No CB, onde há grande área sem plantios de eucalipto, uma opção é a introdução do gado, com lotação adequada para evitar possíveis degradações do ambiente. Ou, ainda, o manejo da área com roçadas periódicas, a fim de que as espécies arbustivas não tenham chance de colonizar os espaços, fazendo com que o local altere sua fisionomia e diminua a biomassa para evitar possíveis incêndios. Já no horto florestal Santa Olga, onde o CSO e os plantios de eucaliptos estão próximos e existem áreas florestais estabelecidas, naturalmente a área tende a se tornar uma floresta, e a introdução de outros manejos como o gado, por exemplo, pode impedir a regeneração da floresta.

Os resultados obtidos na pesquisa fornecem direções a seguir quanto ao manejo e à conservação ou ao tipo de restauração mais adequada para cada área, o que vai depender dos objetivos assumidos para cada finalidade. Diferentemente dos demais biomas do Brasil, o Pampa caracteriza-se por uma vegetação única, o que deve ser considerado na tomada de decisões.

CONCLUSÕES

As famílias mais representativas nas áreas de campo foram Poaceae, das quais muitas espécies têm ciclo fotossintético C4, e Asteraceae, onde o ciclo C3 é predominante. Já na vegetação florestal as famílias mais representativas foram Euphorbiaceae e Myrtaceae, as quais têm suas espécies com ciclo fotossintético predominante C3.

Os solos da área do Campo Batovi apresentam algumas restrições físicas, como baixa aeração do solo, o que pode ser prejudicial ao desenvolvimento das plantas, bem como baixa condutividade hidráulica em alguns pontos, o que possibilita o encharcamento dos solos.

Na área de campo do horto florestal Santa Olga os solos mantêm a baixa macroporosidade observada também em áreas do Campo Batovi, porém apresentam elevada condutividade hidráulica do solo, além de elevados teores de areia e melhores condições físicas.

Nas áreas de floresta, com exceção do Vertissolo, os demais solos apresentaram macroporosidade acima dos níveis mínimos. Os solos da Floresta Santa Olga Inicial apresentaram menor densidade do que os da Floresta Santa Olga Média, provavelmente em função dos seus elevados teores de matéria orgânica e pela textura argilosa predominante na Floresta Santa Olga Inicial.

A variação da abundância natural da 13C em profundidade no solo no Campo Batovi demonstra troca de vegetação predominante. Dessa forma, por um longo período de tempo essa área se manteve com o mesmo tipo de vegetação predominante com ciclo C4. No Campo Santa Olga, por sua vez, a variação da abundância natural da 13C do solo ficou entre 3 a 5‰ e pode ter havido predomínio maior de plantas C3 quando da formação do solo abaixo dos 100 cm iniciais.

A variação na abundância natural da 13C do solo nas áreas de floresta evidencia uma mudança de vegetação predominante em um período passado mais recente. Na superfície predominam valores característicos de solos formados por vegetação com ciclo fotossintético C3, ao passo que maiores profundidades no perfil de solo revelam enriquecimento nos valores, os quais são característicos de solos formados com predomínio de vegetação com ciclo fotossintético C4.

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