Decomposição e concentração inicial de nutrientes da serapilheira foliar

A fertilização com P e NP aumentou as taxas de decomposição da serapilheira foliar, diminuindo significativamente o tempo de residência da serapilheira em relação ao observado nas parcelas controle. A adição de NP aumentou a concentração inicial de N, P e S na serapilheira,

N P K Ca Mg S

Mata de galeria úmida 117 2957 482 237 444 1605

Mata de galeria intermediária 113 2532 413 184 397 1399

Mata de galeria seca 122 3205 329 172 312 1531

Cerrado sentido restrito não queimado 136 4340 754 369 913 2840

Cerrado sentido restrito queimado 128 3190 532 177 638 1595

Controle – cerrado sentido restrito 114 3254 358 118 497 2211

Tratamento Ca 108 2930 488 110 544 1102

Tratamento N 104 2793 359 116 544 1092

Tratamento P 103 2682 391 90 537 978

enquanto que a adição de P aumentou a concentrações inicial de P e S em relação às concentrações observadas nas parcelas do tratamento controle.

De uma maneira geral, áreas de cerrado sentido restrito estão associadas a baixas taxas de decomposição (Peres et al, 1983; Resende, 2001). As taxas de decomposição de serapilheira no tratamento controle (587 dias) foram menores que a encontrada por Silva (1983) (405 dias) e maiores que as encontradas para áreas de cerrado sentido restrito por Peres (1983) e Resende (2001). O tempo de meia vida da serapilheira encontrado por estes autores, foi, respectivamente, 1480 e 951 dias. As taxas de decomposição do tratamento controle (k= 0,42) foram semelhantes às encontradas em uma mata de galeria de umidade intermediária (k=0,41), enquanto que as taxas de decomposição nos tratamentos N (k=0,46), P (k=0,52) e NP (k=0,59) foram maiores que o relatado por Parron (2004). Entretanto, estes valores são menores que em florestas ombrófila densas (k entre 0,68 e 0,95) (Scheer et al, 2008) e florestas estacionais semideciduais em zona ripária (K=1,71) (Vital et al, 2004). Em florestas de terra firma na Amazônia, os valores de k são mais altos, variando entre 0,6 e 2,6 (Luizão et al, 1998).

As taxas de decomposição descritas anteriormente demonstram que ocorre grande variação na decomposição de serapilheira devido à influência das características climáticas e edáficas da cada ambiente de estudo. A elevação na temperatura e na pluviosidade são fatores ambientais associados ao aumento nas taxas de decomposição. Isto pode ser observado pela acentuada perda de massa de serapilheira em todos os tratamentos entre os tempos T0 e T2 (outubro a fevereiro de 2007) e T6 e T7 (outubro a janeiro de 2008), que representam os meses chuvosos e com maiores temperaturas (Figura 1). A maior perda de massa (> 20%) ocorreu durante os dois meses iniciais de incubação em todos os tratamentos. A perda de massa inicial da serapilheira é elevada devido à rápida degradação de componentes mais solúveis, como carboidratos de baixo peso molecular.

Mesmo que as características ambientais exerçam grande controle nas taxas de decomposição em escala global, a concentração inicial de N, P, K, Ca e Mg na serapilheira têm correlação positiva com o aumento nas taxas de decomposição, sendo um importante determinante da decomposição em escala de ecossistema (Aerts, 1997; Zhang et al, 2008).

Sendo assim, as maiores concentrações iniciais de N, P e S na serapilheira das parcelas NP e as maiores concentrações iniciais de P e S na serapilheira das parcelas P podem ter influenciado no aumento das taxas de decomposição da serapilheira nestes tratamentos. Este aumento pode ser devido a trade-offs dos organismos decompositores entre o investimento de energia para a síntese de celulase e lignocelulase e para a aquisição de nutrientes. Se os nutrientes (principalmente N e P) estão mais disponíveis no material em decomposição, os organismos decompositores gastam menos energia para a aquisição destes nutrientes, investindo mais energia na síntese de enzimas que degradam celulose, hemicelulose e lignina (Weedon et al, 2009).

Em uma escala global, a adição de N não tem influência significativa na perda de massa de serapilheira quando comparado com os outros nutrientes (Knor et al, 2005). Em escalas locais, a

adição de N pode suprimir a decomposição em uma floresta de coníferas e em uma floresta sempre verde de monção na China (Fang et al, 2007), aumentar a decomposição em uma floresta de coníferas no Colorado (EUA) (Hunt et al, 1988) ou não influenciar as taxas de decomposição em uma floresta primária tropical sazonal no Panamá (Kaspari et al, 2008). No entanto, Hobbie (2008) sugere que a adição de N aumenta a retenção de C por diminuir as taxas de decomposição da serapilheira em oito locais (entre campos de gramíneas, floresta de coníferas e floresta de carvalhos) sobre solos arenosos e intemperizados nos Estados Unidos.

A adição de P apresenta um comportamento mais estável de não influir nas taxas de decomposição de uma floresta tropical úmida e em uma floresta de coníferas no Canadá (Thirukkumaran e Parkinson, 2002; Cleveland et al, 2006) ou de influenciar positivamente o aumento nas taxas de decomposição em uma floresta de eucaliptos na Austrália (O’Connell, 1994). Já a fertilização combinada com N e P produziu efeitos sinérgicos positivos nas taxas de decomposição em plantas nativas e exóticas em florestas úmidas Havaianas (Allison e Vitousek, 2004). Por outro lado, Kaspari et al (2008) sugere que as interações entre os nutrientes minerais e o processo de decomposição são complexas, e que ao menos quatro elementos (P e micronutrientes) são determinantes na decomposição de serapilheira. No caso do presente trabalho, a adição com P influenciou positivamente as taxas de decomposição, enquanto que a adição de N só aumentou a concentração de N na serapilheira e acelerou as taxas de decomposição quando aplicada em forma combinada com P, indicando que a área do experimento pode ser co-limitada por P.

Segundo Vitousek (1994) experimentos de fertilização de longa duração incorporam a modificação do meio ambiente edáfico e a composição química do substrato em decomposição. Solos férteis suportam comunidades biológicas que promovem rápida decomposição, e experimentos de curta duração geralmente não reproduzem os efeitos de aumento na decomposição, pois, como as plantas, a comunidade de organismos do solo responde lentamente a mudanças na disponibilidade de nutrientes.

As mudanças nos padrões de resposta à adição de nutrientes com o tempo de fertilização podem ser verificadas quando comparamos os resultados deste trabalho com as taxas de decomposição estimadas após a primeira fertilização na área do experimento (Kozovits et al, 2007). Nove anos após a primeira fertilização, o tempo de meia vida da serapilheira (1,6 ano) do tratamento controle não foi modificado. O tempo de decomposição no tratamento NP continuou significativamente menor que a observado no controle, porém, com menor intensidade (-42% em 1999 para -27,4% em 2007). A tendência de aumento na velocidade de decomposição nas parcelas N parece estar diminuindo, pois o tempo de decomposição da serapilheira aumentou 21,8% em relação ao observado por Kozovits et al (2007). Contudo, a velocidade de decomposição no tratamento P foi significativamente aumentada em relação ao controle, efeito não verificado após as primeiras fertilizações na área. Em uma floresta de eucaliptos (Eucaliptus marginata) na Austrália, O’ Connel e Mendham (2004) também verificaram que no primeiro ano de fertilização a adição de P não surtiu

efeito nas taxas de decomposição. Quatro anos após a fertilização, a adição de P apresentou tendência de aumentar a taxa de decomposição, pois foi observado um aumento na respiração de decompositores nestas parcelas.

Além da temperatura, umidade e concentração inicial de nutrientes, Lavelle et al (1993) consideram que a dinâmica da decomposição de serapilheira é determinada por uma série de fatores que se organizam hierarquicamente na regulação da atividade microbiana do solo. Sendo assim, a influência da adição de nutrientes nas taxas de decomposição de serapilheira são também reguladas pelas respostas da comunidade de decompositores à fertilização (Hossain et al, 1995; Fisk e Fahey, 2001; Allison e Vitousek, 2004; Gallo et al, 2005).