Florística, solos e abundância isotópica de 13C em áreas de floresta e de campo no bioma Pampa

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(1)1. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE CIÊNCIAS RURAIS PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA FLORESTAL. FLORÍSTICA, SOLOS E ABUNDÂNCIA ISOTÓPICA DE 13C EM ÁREAS DE FLORESTA E DE CAMPO NO BIOMA PAMPA. DISSERTAÇÃO DE MESTRADO. Daiane Deckmann Andriollo. Santa Maria, RS, Brasil 2015.

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(3) 3. FLORÍSTICA, SOLOS E ABUNDÂNCIA ISOTÓPICA DE 13C EM ÁREAS DE FLORESTA E DE CAMPO NO BIOMA PAMPA. Daiane Deckmann Andriollo. Dissertação apresentada ao Curso de Mestrado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal, Área de Concentração em Silvicultura, da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM, RS), como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Florestal.. Orientador: Prof. José Miguel Reichert. Santa Maria, RS, Brasil 2015.

(4) 4. © 2015 Todos os direitos autorais reservados a Daiane Deckmann Andriollo. A reprodução de partes ou do todo deste trabalho só poderá ser feita mediante a citação da fonte. E-mail: daiane.dec11@gmail.com.

(5) 5. Universidade Federal de Santa Maria Centro de Ciências Rurais Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. A Comissão examinadora, abaixo assinada, aprova a Dissertação de Mestrado. FLORÍSTICA, SOLOS E ABUNDÂNCIA ISOTÓPICA DE 13C EM ÁREAS DE FLORESTA E DE CAMPO NO BIOMA PAMPA elaborada por Daiane Deckmann Andriollo. como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Engenheira Florestal COMISSÃO EXAMINADORA: _________________________________________ José Miguel Reichert, PhD. (UFSM) (Presidente/Orientador). Alexandra Augusti Boligon, Dr. (Unipampa). _____________________________________ Leandro Souza da Silva, Dr. (UFSM). Santa Maria, 26 de fevereiro de 2015.

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(7) 7. AGRADECIMENTOS. Agradeço, primeiramente, a Deus, pelo dom da vida e por ter me proporcionado chegar até aqui. Aos meus pais, que sempre foram a base de tudo, pelo apoio nos momentos difíceis, pelo esforço que fizeram para que eu conseguisse superar todas as minhas dificuldades. O que hoje sou devo a vocês! Ao professor José Miguel Reichert, pela amizade, orientação e confiança em mim depositada. Aos professores Paulo Ivonir Gubiani, Ana Paula Rovedder, Leandro Souza da Silva, Sandro José Giacomini e Alexandra Boligon, pela ajuda prestada no decorrer desta pesquisa e pelos valiosos ensinamentos. À professora Liliana Essi, pela identificação botânica das espécies de campo. À empresa CMPC Celulose Riograndense, por conceder a área experimental a este estudo, e disponibilizar recursos financeiros para a realização da pesquisa. À toda equipe de funcionários da empresa Sertef, pelo auxílio nas coletas de campo. À Capes, pela concessão da bolsa de estudos para a realização do Mestrado. Aos meus amigos, em especial à Bruna e ao Emanuel, que não só no Mestrado, mas durante grande parte da minha vida acadêmica me auxiliaram, dando-me forças para persistir. Vocês foram cruciais nesta reta final! Muito obrigada por tudo! À Cristina, que ajudou em todas as saídas de campo e também no laboratório, dividindo as dúvidas e as alegrias, e que a partir de agora vai seguir com as pesquisas. A ela, meus sinceros agradecimentos! Ao Lucas, pelo auxílio no decorrer do estudo e, em especial, na fase final da redação. Sua ajuda foi muito importante, muito obrigada! À Fabiane, pelo auxílio com os isótopos de carbono, e por me ajudar a descobrir esse mundo novo! À Claudine, Juliana, Patrícia, Rita, Simone, Bianca, ao Maurício, à Ana, ao Luis, à Maureen, ao Jorge, Alessandro... agradeço pela ajuda prestada! Aos colegas do laboratório de Física dos Solos e aos bolsistas de iniciação científica, pelo auxílio nas atividades de laboratório, bem como pelo bom convívio nesses dois anos. Obrigada pelos momentos de descontração durante um café e outro, enfim, obrigada pela amizade! Agradeço a todos, que de alguma forma me ajudaram e me incentivaram durante esses anos, tornando possível a realização deste trabalho!.

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(9) 9. RESUMO Dissertação de Mestrado Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal Universidade Federal de Santa Maria. FLORÍSTICA, SOLOS E ABUNDÂNCIA ISOTÓPICA DE 13C EM ÁREAS DE FLORESTA E DE CAMPO NO BIOMA PAMPA AUTOR: DAIANE DECKMANN ANDRIOLLO ORIENTADOR: JOSÉ MIGUEL REICHERT LOCAL E DATA DE DEFESA: Santa Maria, 26 de Fevereiro de 2015.. A fim de auxiliar estratégias de uso, manejo e conservação do Bioma Pampa, o presente estudo procurou descrever a vegetação atual, características físicas do solo e, por meio da análise de abundância natural de δ13C, identificar grupos de plantas que influenciaram a formação da matéria orgânica do solo. Áreas contendo floresta e campo nativo foram avaliadas em duas fazendas pertencentes à empresa CMPC Celulose Riograndense, localizada na cidade de São Gabriel, Estado do Rio Grande do Sul. Foram instaladas 35 unidades amostrais para vegetação campestre (17 unidades no Campo Batovi e 18 no Campo Santa Olga). Na vegetação florestal foram instaladas 60 unidades amostrais (40 unidades na Floresta Santa Olga Média e 20 unidades amostrais na Floresta Santa Olga Inicial). Foi realizada a classificação dos solos, com a avaliação dos seguintes atributos físicos em cada horizonte: densidade do solo, porosidade total, macro e microporosidade, condutividade hidráulica saturada e composição granulométrica. A isotopia das plantas foi determinada a partir da amostra de folha de espécies presentes em cada área. Para a quantificação do carbono orgânico e abundância natural de δ13C do solo foram coletadas amostras nas profundidades de 0-5, 5-10, 10-20, 20-30, 30-40, 40-60 e, assim, até 140 cm. O levantamento e classificação do solo mostrou grande variação, com as seguintes classes predominantes: Argissolo, Plintossolo, Gleissolo, Neossolo e Vertissolo (Sistema Brasileiro de Classificação de solos). As famílias botânicas mais representativas da florística do campo foram Poaceae, Asteraceae, Apiaceae e Fabaceae, enquanto da floresta foram Myrtaceae e Euphorbiaceae. Com relação à abundância natural de δ13C das plantas, as espécies de campo se enquadram em vegetação com cliclo C4 e a floresta com ciclo C3. No solo, os teores de carbono orgânico foram superiores nas áreas de floresta em relação às de campo. No Campo Batovi a abundância natural de δ13C do solo está no intervalo de formação de plantas C4, o Campo Santa Olga seguiu a mesma tendência até os primeiros 100 cm, a partir desta profundidade a abundância natural de δ13C está na faixa intermediária, na qual pode ter ocorrido influência de plantas C3 e C4. A mudança isotópica do carbono do solo na Floresta Santa Olga Média foi perceptível a partir de 20 cm de profundidade, enquanto na Floresta Santa Olga Inicial a partir de 10 cm, o que demonstra ter ocorrido uma mudança de vegetação predominante em um período passado. Palavras-chave: Formação campestre. Isótopos estáveis. Mudanças de vegetação..

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(11) 11. ABSTRACT Master Dissertation Post-Graduate Program in Forest Engineering Federal University of Santa Maria 13. FLORISTIC, SOIL AND ISOTOPIC ABUNDANCE C IN FOREST AND GRASSLAND ON THE PAMPA BIOME AUTHOR: DAIANE DECKMANN ANDRIOLLO ADVISER: JOSÉ MIGUEL REICHERT PLACE AND DATE OF THE DEFENSE: Santa Maria, February 26, 2015. To establish strategies for use, management and conservation of the Pampa Biome, this research describes the current vegetation, soil physical properties and, to identified groups of plants that influenced on soil organic matter formation, natural abundance of δ13C. Areas containing forest and native grassland were used in farms belonging to CMPC Celulose Riograndense, located in São Gabriel, Rio Grande do Sul. We defined 35 samples units in grassland (17 units in Batovi Farm and 18 in Santa Olga Farm). In the forest area 60 sample units were made (40 units in Medium Forest Santa Olga and 20 sampling units in Initial Forest Santa Olga). In each horizon, soil bulk density, total porosity, macro and micro porosity, saturated hydraulic conductivity and particle size distribution were determined. For δ13C analyses different tissues of several plant species with the most frequent occurrence at sites with soil profiles in each area. For soil organic carbon and natural abundance of δ13C in the soil profile quantification, samples were obtained from depths of 0-5, 5-10, 10-20, 20-40, 40-60 and up to 140 cm. The survey and soil classification showed wide variation, with the following main classes: Ultisol, Entisol, and Vertisol (Soil Taxonomy, USDA). The most representative botanic families found in grassland with were Poaceae, Asteraceae, Apiaceae and Fabaceae, while in forest were Myrtaceae and Euphorbiaceae. Regarding the abuncance of δ13C in plant, grassland species fall within C4 and forest in C3 plant. Soil organic carbon content was higher in forest areas than in grassland. For Batovi grassland soil natural abundance of δ13C is in C4 plants interval, Santa Olga grassland followed the same trend until the first 100 cm depth, and afterwads, natural abundance of δ13C is in the middle range, in which there may have occurred influence of C3 and C4 plants. The abundance of δ13C change of soil in Medium Forest Santa Olga was perceptible below 20 cm depth, while in Initial Forest Santa Olga below 10 cm, which suggest a change of predominant vegetation in the past. Keywords: Grassland. Stable isotopes. Changes in vegetation..

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(13) 13. LISTA DE FIGURAS Figura 1 – Localização do município de São Gabriel e dos hortos florestais Cerro do Batovi II e Santa Olga. São Gabriel, RS, 2015....................................................... 21 Figura 2 – Imagem do horto florestal Santa Olga, com os transectos de amostragem da vegetação de campo. São Gabriel, RS, 2015 .......................................................... 24 Figura 3 – Imagem do horto florestal Cerro do Batovi II (CB), com os transectos de amostragem da vegetação do campo e solos. São Gabriel, RS, 2015. ................... 25 Figura 4 – Número de indivíduos pertencentes a cada família botânica registrado nas áreas de Campo Batovi e Campo Santa Olga. São Gabriel, RS, 2015. .................. 34 Figura 5 – Número de espécies em relação à síndrome de dispersão dos diásporos de espécies, nos fragmentos florestais. São Gabriel, RS, 2015 ................................... 38 Figura 6 - Percentual de espécies em relação aos grupos ecológicos, nos fragmentos florestais. São Gabriel, RS, 2015 ............................................................................ 39 Figura 7 – Carbono orgânico em relação à profundidade dos solos nos diferentes pontos do relevo no Campo Batovi (a), no Campo Santa Olga (b), na Floresta Santa Olga Média (c), na Floresta Santa Olga Inicial (d). São Gabriel, RS, 2015 ........... 51 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). São Gabriel, RS, 2015 ........................................................ 57.

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(15) 15. LISTA DE TABELAS Tabela 1 – Composição florística da vegetação campestre no Campo Batovi (CB) e no Campo Santa Olga (CSO). São Gabriel, RS, 2015. ................................................ 31 Tabela 2 – Espécies arbóreas encontradas nos fragmentos de vegetação florestal, classificação quanto aos grupos ecológicos (GE) e as síndromes de dispersão (SD). São Gabriel, RS, 2015................................................................................... 36 Tabela 3 – Localização da catena, classe e siglas dos solos nas áreas de campo e floresta. São Gabriel, RS, 2015 ............................................................................................ 41 Tabela 4 – Composição granulométrica por horizontes dos solos presentes no Campo Batovi. São Gabriel, RS, 2015 ................................................................................ 42 Tabela 5 – Composição granulométrica por horizontes dos solos presentes nos campos do horto florestal Santa Olga. São Gabriel, RS, 2015. ........................................... 43 Tabela 6 – Composição granulométrica por horizontes dos solos presentes nas áreas de Floresta Santa Olga Média e Floresta Santa Olga Inicial. São Gabriel, RS, 2015 ........................................................................................................................ 45 Tabela 7 – Valores médios de porosidade total (Pt), macroporosidade (Macro)), microporosidade (Micro), densidade do solo (Ds), por horizonte dos solos no Campo Batovi. São Gabriel, RS, 2015 .............................................................. 46 Tabela 8 – Valores médios de porosidade total (Pt), macroporosidade (Macro), microporosidade (Micro), densidade do solo (Ds), por horizonte dos solos nos campos do horto florestal Santa Olga. São Gabriel, RS, 2015. ....................... 48 Tabela 9 – Valores médios de porosidade total (Pt), macroporosidade (Macro), microporosidade (Micro), densidade do solo (Ds), por horizonte dos solos nas áreas de Floresta do horto Florestal Santa Olga. São Gabriel, RS, 2015 ......... 49 Tabela 10 – Valores de δ13C das espécies arbóreas mais representativas das áreas do horto florestal Santa Olga. São Gabriel, RS, 2015. .............................................. 52 Tabela 11 – Valores de δ13C das espécies de gramíneas mais representativas das áreas de campo dos hortos florestais Cerro do Batovi e Santa Olga. São Gabriel, RS, 2015 ............................................................................................................... 53 Tabela 12 – Estatística descritiva da δ13C avaliada no Campo Batovi em função das posições no relevo. São Gabriel, RS, 2015 ........................................................... 54 Tabela 13 – Estatística descritiva dos valores da 13C avaliados no Campo Santa Olga, em função das posições no relevo. São Gabriel, RS, 2015................................... 55 Tabela 14 – Estatística descritiva dos valores da 13C avaliadas nas áreas de floresta, em função das posições no relevo. São Gabriel, RS, 2015................................... 59.

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(17) 17. LISTA DE ANEXOS. Anexo A – Foto representativa do Argissolo Vermelho-Amarelo Endorredóxico (PVAal) .................................................................................................................. 75 Anexo B – Foto representativa do Cambissolo Háplico Ta Eutrófico Léptico (Cxve) ........... 77 Anexo C – Foto representativa do Argissolo Vermelho-Amarelo Eutrófico Plintossólico (PVAe) ............................................................................................. 79 Anexo D – Foto representativa do Plintossolo Argilúvico Eutrófico Típico (FTe) ................. 81 Anexo E – Foto representativa do Argissolo Vermelho-Amarelo Alumínico Endorredóxico (PVAa) .......................................................................................... 83 Anexo F – Foto representativa do Cambissolo Húmico Eutrófico Saprolítico (CHe) ............ 85 Anexo G – Foto representativa do Plintossolo Argilúvico Eutrófico Abrúptico (FTe) ........... 87 Anexo H – Foto representativa do Plintossolo Argilúvico Eutrófico Abrúptico/ Gleissólico (FTe) ................................................................................................... 89 Anexo I – Foto representativa do Argissolo Amarelo Eutrófico Plintossólico (PAe) ............ 91 Anexo J – Foto representativa do Neossolo Regolítico Eutrófico Típico (RRe) .................... 93 Anexo K – Fotos representativas do Gleissolo Háplico Tb Eutrófico Típico (GXbe) ............ 95 Anexo L – Foto representativa do Plintossolo Argilúvico Distrófico Gleissólico (FTd) ........ 97 Anexo M – Fotos representativas do Planossolo Háplico Carbonático Vertissólico (SXk) ..... 99 Anexo N – Fotos representativas do Argissolo Vermelho-Amarelo Ta Eutrófico Léptico (PAve)..................................................................................................... 101 Anexo O – Foto representativa do Chernossolo Argilúvico Órtico Endorredóxico (MTo)................................................................................................................... 103 Anexo P – Foto representativa do Gleissolo Melânico Ta Eutrófico Vertissólico (GMve) ................................................................................................................ 105 Anexo Q – Foto representativa do Argissolo Vermelho-Amarelo Ta Eutrófico Nitossólico (PVAve) ............................................................................................ 107 Anexo R – Foto representativa do Chernossolo Argilúvico Órtico Saprolítico (MTo) ......... 109 Anexo S – Fotos representativas do Gleissolo Háplico Ta Eutrófico Típico (GXve) ........... 111 Anexo T – Foto representativa do Vertissolo Ebânico Órtico Chernossólico (VEo) ............ 113.

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(19) 19. SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 11 1.1 Hipótese ............................................................................................................................. 12 1.2 Objetivos ............................................................................................................................ 12 1.2.1 Objetivo geral .................................................................................................................. 12 1.2.2 Objetivos específicos ....................................................................................................... 13 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................................................... 15 2.1 Bioma Pampa...................................................................................................................... 15 2.2 Variáveis ambientais que influenciam na vegetação ..................................................... 17 2.3 Isótopos de carbono em estudos ecológicos .................................................................... 18 3 MATERIAL E MÉTODOS ................................................................................................ 21 3.1 Área de estudo................................................................................................................... 21 3.1.1 Descrição das áreas de estudo ......................................................................................... 22 3.2 Procedimento amostral da vegetação florestal .............................................................. 23 3.3 Procedimento amostral da vegetação de campo ............................................................ 25 3.4 Procedimento amostral do solo ....................................................................................... 26 3.4.1 Determinações físico-hídricas do solo ............................................................................. 27 3.5 Análises da abundância isotópica do 13C ........................................................................ 28 3.6 Análise dos dados .............................................................................................................. 29 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ........................................................................................ 31 4.1 Caracterização florística de áreas de campo e floresta ................................................. 31 4.2 Caracterização dos solos .................................................................................................. 40 4.3 Carbono orgânico ............................................................................................................. 50 4.4 Abundância natural de δ13C das plantas ........................................................................ 52 4.5 Abundância natural da δ13C do solo ............................................................................... 53 CONCLUSÕES....................................................................................................................... 61 REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 63 ANEXOS ................................................................................................................................. 73.

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(21) 11. 1 INTRODUÇÃO O Brasil tem extensas áreas de terra que vêm sofrendo alterações nos seus usos, como a conversão de áreas nativas em espaços de cultivos e de urbanização, o que vem causando grandes impactos sobre o ambiente. No Estado do Rio Grande do Sul destaca-se o Bioma Pampa, que vem sofrendo intensas alterações ambientais e, aliado à falta de conhecimento sobre a dinâmica e o passado dessas áreas, pode resultar em danos irreversíveis na sua conservação. A formação do Pampa, com mosaico de campo e floresta, está ligada às variações climáticas ocorridas em tempos geológicos passados, e também à ocorrência de distúrbios de origem natural e antrópica, como o fogo e o pastejo (BEHLING, 2002; OVERBECK et al., 2007). Outros fatores naturais também atuam na distribuição das plantas no ambiente, como a geomorfologia, hidromorfia, fatores edáficos, o tempo de origem das espécies no local, os ventos e as síndromes de dispersão de plantas (RIZZINI, 1997; QUADROS; PILLAR, 2002). O clima que atualmente predomina no Pampa não possui nenhuma restrição ao desenvolvimento das florestas, contudo, estas não dominam os ambientes, sendo encontradas frequentemente nas margens dos rios, ou em áreas mais íngremes do terreno, onde há maior umidade e solos mais profundos (TEIXEIRA et al., 1986; MARCHIORI, 2004). A maioria das espécies florestais é sensível ao fogo, diferentemente das gramíneas que suportam fogo mais intenso, bem como o efeito do pastejo comum nos campos nativos. Dessa forma, o estabelecimento das espécies florestais sobre os campos é dificultado; no entanto, a ocorrência de sítios rochosos que protejam as espécies florestais desses efeitos pode tornar-se um local propício para o desenvolvimento florestal (PILLAR, 2003; OLIVEIRA; PILLAR, 2004; CARLUCCI; DUARTE; PILLAR, 2011). No Pampa, o campo é a vegetação antecessora à floresta (LINDMAN, 1906; RAMBO, 1956; BEHLING; PILLAR; BAUERMANN, 2005). Entretanto, os campos que há muito tempo dominam extensas áreas de clima frio e seco vêm naturalmente perdendo espaço para as florestas devido às atuais mudanças climatológicas (BEHLING, 2002). Com a vigência da Lei 12.651, promulgada em 25 de maio de 2012 (BRASIL, 2012), a demarcação e a recuperação de áreas de preservação permanente passaram a ser exigidas, porém, existem dúvidas quanto à recuperação dessas áreas no Bioma Pampa. A definição para a conservação e restauração é voltada à vegetação florestal no Brasil. Mesmo que o Código Florestal Brasileiro obrigue os proprietários de terra a restaurar todos os tipos de vegetação.

(22) 12. nativa, essa orientação é, muitas vezes, desconhecida ou não reconhecida pelos proprietários de terras (OVERBECK et al., 2013). A falta de conhecimento sobre os mecanismos de ocorrência da dinâmica entre campo e floresta impede que técnicas adequadas de conservação e manejo sejam utilizadas. Assim, estudos nessas áreas são necessários para que tanto campo quanto floresta não sejam prejudicados por ações equivocadas. Existem pesquisas com abundância natural de δ13C para avaliar a mudança de vegetação com base nos tipos fotossintéticos predominantes no ambiente, visto que em estudos da origem de carbono no solo pressupõe-se que a sua matéria orgânica reflete o material do qual se derivou (NATELHOFFER; FRY, 1988; MARTINELLI et al., 2009). Dessa forma, se as áreas têm predomínio de vegetação C4 ou C3 e esse predomínio foi alterado no decorrer da formação do solo, essa mudança pode ser percebida pela abundância natural da δ13C. Esta pesquisa pretende avaliar a abundância isotópica de. 13. C na matéria orgânica do. solo em áreas de floresta e campo a fim de inferir se houve alteração do predomínio de plantas C3 e C4 e, consequentemente, investigar a ocupação passada, bem como caracterizar os solos e a vegetação atual para auxiliar e planejar a atividade de conservação e restauração.. 1.1 Hipótese. A análise de abundância isotópica de. 13. C da matéria orgânica do solo é uma. ferramenta que possibilita reconstituir a ocupação pretérita de plantas com ciclo fotossintético C3 e C4. Em associação ao diagnóstico da ocupação de plantas C3 e C4 no presente é tomada como base para a pesquisa a seguinte hipótese: houve presença de plantas C4 na matéria orgânica do solo no passado, tanto nas atuais áreas de campo quanto nas de floresta.. 1.2 Objetivos. 1.2.1 Objetivo geral. Esta pesquisa tem como objetivo descrever a vegetação atual e as características físicas dos diferentes tipos de solo encontrados na área de estudo, bem como identificar quais grupos de plantas influenciaram na formação da matéria orgânica dos solos por meio de análises de abundância isotópica de 13C..

(23) 13. 1.2.2 Objetivos específicos. Os objetivos específicos deste estudo são os seguintes: 1) caracterizar a florística de fragmentos florestais e campos nativos em áreas do Bioma Pampa; 2) avaliar as propriedades físicas dos solos de fragmentos florestais e campos nativos em áreas do Bioma Pampa; 3) quantificar o carbono orgânico do solo em áreas de fragmentos florestais e campos nativos em áreas do Bioma Pampa; 4) analisar a abundância isotópica de. 13. C de plantas em fragmentos florestais e campos. nativos em áreas do Bioma Pampa; 5) investigar o tipo de ciclo fotossintético C3 e C4 atuante na vegetação passada de fragmentos florestais e campo nativo, com base na abundância isotópica de em áreas do Bioma Pampa.. 13. C do solo,.

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(25) 15. 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA. 2.1 Bioma Pampa. O Rio Grande do Sul apresenta uma grande variedade de ecossistemas que estão situadas sob o domínio de dois biomas brasileiros: Mata Atlântica e Pampa. Essa diversidade é influenciada pela localização do Estado em região de transição entre os climas tropical e temperado. O Bioma Mata Atlântica predomina no litoral e metade norte do Estado, sendo composto por Floresta Ombrófila Densa, Floresta Ombrófila Mista, Floresta Estacional Semidecidual, Floresta Estacional Decidual e ecossistemas associados, como as restingas e os campos de altitudes. Na metade sul e oeste do Estado predomina o Bioma Pampa, com área de 176.496 km² (IBGE, 2004). As paisagens naturais características são os campos, mas há também a presença de matas ciliares, matas de encosta, matas de pau-ferro, formações arbustivas, butiazais, banhados e restingas (RAMBO 1956; MARCHIORI, 2004). Em extensas regiões do Bioma Pampa predomina a vegetação campestre em condições climáticas características de regiões florestais. Essa contradição entre clima e vegetação vem sendo constatada há mais de um século (LINDMAN, 1906; RAMBO, 1956; PILLAR; QUADROS, 1997). Estudos mais recentes indicam que a paleovegetação que existiu nos campos ocorreu numa variação climática, inicialmente mais fria e seca durante os tempos glaciais e, posteriormente, no Holoceno inicial a médio, mais quente e seca (BEHLING et al., 2004; BEHLING; PILLAR; BAUERMANN, 2005). Uma mudança para condições mais úmidas refletiu no desenvolvimento de matas de galerias e no início da expansão florestal em 5170 AP (Anos antes do Presente, ano base de calibração por radiocarbono, 1950) e especialmente depois de 1550 AP em área amostrada em São Francisco de Assis-RS. Apesar do início da expansão florestal, a região se manteve com predomínio de campo (BEHLING; PILLAR; BAUERMANN, 2005). Duas causas principais são apontadas para a permanência da vegetação campestre em detrimento do estabelecimento da floresta, sendo elas o fogo e o pastejo. Há evidências fósseis de grandes mamíferos pastadores, espécies semelhantes ao cavalo (Equidae) e à lhama (Camelidae), bem como de outros herbívoros de grande porte que existiram na região do Pampa até cerca de 8,5 mil anos AP (SCHERER; DA ROSA, 2003; SCHERER et al., 2007)..

(26) 16. Desde a extinção da megafauna até a entrada do gado europeu, que se deu somente no século XVII, e que foi incentivada pelos jesuítas, nas Missões, existe um grande intervalo de tempo, onde não se encontram relatos de grandes mamíferos, apenas indícios de uma fauna de pequeno porte, que exercia um pastejo localizado na vegetação campestre e, provavelmente, era incapaz de controlar a expansão lenhosa (PILLAR; QUADROS, 1997; BEHLING et al., 2009). Estudos revelam que a partir do início do Holoceno houve uma frequência elevada de fogo, como indica a grande abundância de partículas de carvão em perfis de turfeira (BEHLING et al., 2004; BEHLING; PILLAR; BAUERMANN, 2005; BAUERMANN; BEHLING; PILLAR, 2011;). Esse aumento esteve provavelmente relacionado com a chegada das populações indígenas na região, juntamente com a presença de um clima sazonal (CRUZ; GUADAGNIN, 2012). No Bioma Pampa se estima que a riqueza esteja próxima de três mil espécies campestres, ocasionadas principalmente pelas mudanças climáticas e ações antrópicas. A mistura de espécies hibernais e estivais, determinada pelas variações climáticas interanuais e adaptadas ao clima subtropical, resulta em uma das principais formações de pastagens naturais do mundo (BOLDRINI, 1997; 2009; NABINGER et al., 2009). Entre as plantas de crescimento estival predominam as espécies do grupo fotossintético C4, enquanto que entre as plantas com crescimento hibernal há um predomínio das espécies do grupo C3 (FONSECA; SILVEIRA; SALOMONI, 2006; BOLDRINI, 2009). Na ausência do fogo e do pastejo há um aumento de herbáceas cespitosas e também de plantas lenhosas, o que pode levar à expansão de elementos florestais sobre a vegetação de campo (PILLAR, 2003; DUARTE et al., 2006). A expansão da floresta sobre os campos e seus mecanismos de estabelecimento é pouco estudado e entendido até então. Sabe-se, porém, que sítios com afloramentos rochosos podem facilitar esse processo (OLIVEIRA; PILLAR, 2004; CARLUCCI; DUARTE; PILLAR, 2011). A cobertura natural ou seminatural da vegetação campestre no Estado é de 64.210,09 km2, equivalente a 51% da vegetação campestre original (HASENACK; CORDEIRO; COSTA, 2007). Grande parte dessa perda se deve ao aumento da população e à expansão da agricultura e silvicultura (OVERBECK et al., 2007; BOLBRINI, 2009). O Bioma Pampa, mesmo com toda a diversidade de fauna e flora, é o de menor representatividade em unidades de conservação do Brasil, com apenas 0,5% de sua área protegida (MMA, 2000). Dessa forma, estudos sobre seu manejo, proteção e restauração são de extrema importância. A restauração na região é pouco desenvolvida e, por se tratar de.

(27) 17. amplas áreas abertas com vegetação campestre nativa, a execução é mais difícil, pois o Brasil tem focado quase exclusivamente na recuperação da vegetação florestal. Faltam, contudo, experiências na recuperação de ecossistemas campestres (VIEIRA; OVERBECK, 2015).. 2.2 Variáveis ambientais que influenciam na vegetação. A influência combinada de fatores geomorfológicos, hidrológicos e pedológicos é responsável por certa uniformidade nos padrões de estrutura e de fisionomia das diferentes paisagens brasileiras (FERNANDES, 1998). O ambiente condiciona as características dos ecossistemas, podendo propiciar diferenças entre remanescentes e habitats ou mesmo em uma única formação vegetal. A distribuição de espécies vegetais é influenciada por diversos fatores ambientais bióticos e abióticos que, inter-relacionados, afetam o seu crescimento, desenvolvimento e reprodução. Entre os fatores abióticos que potencialmente atuam sobre a vegetação estão a estrutura do solo, a disponibilidade de água, a intensidade da luz (incidência solar), a temperatura e a topografia, aliadas às variações do fogo e às demais ações antrópicas (RICKLEFS, 1996; CARVALHO et al., 2005; KRAY, 2010). A florística e a estrutura da vegetação mostram-se fortemente influenciadas pela natureza do substrato adjacente. Os solos que sustentam as formações vegetacionais são responsáveis pela quantidade de nutrientes e água fornecidos às espécies que sobre eles se desenvolvem (MARTINS et al., 2003; PINTO et al., 2008; SCHAEFER et al., 2012). No Bioma Pampa a estrutura da vegetação é bastante variável, reflexo de ações antrópicas, como fogo e pastejo, e de fatores físicos, como a geologia, relevo e solos (QUADROS; PILLAR, 2002; PILLAR, 2003; SETUBAL; BOLDRINI, 2010). As características edáficas e hidrológicas relacionam-se com a distribuição dos complexos vegetacionais de uma determinada região, como também em uma mesma formação, e são frequentemente correlacionados com a distribuição espacial das espécies (DUARTE, 2007). A produtividade forrageira das comunidades vegetais do Pampa está extremamente relacionada às características físicas e químicas dos solos, associadas, por sua vez, aos grandes grupos de solos, como também ao relevo e à continentalidade. Esses fatores edafoclimáticos determinam grandes variações na composição botânica, além de substanciais diferenças de produtividade em função da dominância de certas espécies (NABINGER; CARVALHO; DALL’AGNOL, 2005)..

(28) 18. Diferentes tipos de campos são classificados de acordo com diferentes tipos de solo, tais como os campos de solos rasos, localizados na fronteira Oeste do Rio Grande do Sul, em áreas de alta pedregosidade e com baixa retenção de umidade, onde é mais comum a ocorrência de gramíneas cespitosas de porte baixo. A ocorrência de campos de solos profundos se dá na região Sudoeste do Estado, especialmente sobre Chernossolos, Vertissolos e Planossolos, solos férteis nos quais as Poaceae são superiores às demais famílias e as espécies estivais (C4) têm maior participação do que as hibernais (C3) (BOLDRINI, 2009). Outro fato interessante quanto às relações edáficas e ambientais no Pampa é a ocorrência de áreas de transição entre a vegetação campestre e florestal. Os fragmentos florestais são frequentemente observados permeando afluentes hídricos e ou refugiadas em áreas mais baixas do terreno, onde a umidade é maior e a luminosidade é menor (QUADROS; PILLAR, 2002). Essa distribuição da floresta sobre os campos, porém, não é bem compreendida. Pillar (2003) aborda a importância dos sítios rochosos na expansão florestal, os quais oportunizam a estabilização de sementes florestais e seu desenvolvimento a partir de condições de maior umidade e menor luminosidade quando comparados às condições de campo nativo, protegendo as espécies florestais dos fogos mais intensos e do pastejo do gado. Estudos recentes investigaram mais detalhadamente como rochas expostas, denominadas “rochas enfermeiras”, em meio ao campo podem favorecer a expansão florestal nos Campos de Cima da Serra. Constatou-se naquele local que os principais mecanismos envolvidos foram a dispersão de plantas por animais, altura, tamanho, forma e distância dos afloramentos rochosos em relação a remanescentes florestais (CARLUCCI; DUARTE; PILLAR, 2011). Estudos detalhados associando vegetação a fatores ambientais são de grande valia para qualquer iniciativa que vise à proteção ou à restauração de áreas naturais (OLIVEIRAFILHO; SCOLFORO; MELLO, 1994). O conhecimento da analogia entre variáveis ambientais e a flora, portanto, é essencial ao manejo de áreas de preservação e conservação.. 2.3 Isótopos de carbono em estudos ecológicos. A abundância natural isotópica pode ser usada para traçar padrões e verificar mecanismos fisiológicos em organismos; traçar fluxos energéticos em cadeias alimentares; no entendimento de paleo-dietas; e ainda no estabelecimento das vias de ciclagem de nutrientes em ecossistemas terrestres e aquáticos (PEREIRA; BENEDITO, 2007). Nos últimos anos.

(29) 19. isótopos têm sido frequentemente usados para descrever a dinâmica do carbono orgânico do solo (BALESDENT; MARIOTTI; GUILLET, 1987; DESJARDINS et al., 1994; EHLERINGER, BUCHMANN; FLANAGAN, 2000), ou ainda para reconstruir as mudanças de vegetação que vêm ocorrendo (BOUTTON et al., 1998; BIEDENBENDER et al., 2004; PESSENDA et al., 2010). Estudos que analisam as mudanças de vegetação predominante enfatizam que o uso de isótopos estáveis pode ocorrer em paisagens onde plantas C3 e C4 coexistem ou podem ter coexistido. A determinação de carbono estável 12C e 13C na composição isotópica da matéria orgânica do solo (MOS) representa um método consistente para reconstruir trocas de vegetação (BOUTTON, 1991; BOUTTON et al., 1998). Outra técnica consolidada para estudos de vegetação pretérita é a paleopalinologia, a qual pode dar respostas de mudanças de clima e de vegetação (LEDRU; SALGADOLABOURIAU; LORSCHEITTER, 1998; BAUERMANN et al., 2008; BAUERMANN; BEHLING; PILLAR, 2011). Essa análise, contudo, é restrita a áreas que tenham ambientes como turfeiras, devido ao fato de os grãos de pólen se conservarem nas condições anóxidas desses depósitos orgânicos (BEHLING et al., 2009). O carbono possui naturalmente dois isótopos estáveis, isto é, o 13C e o 12C, sendo que aproximadamente 98,89% de todo o carbono presente na natureza é apresentado sob a forma de. 12. C e somente 1,11% na forma de. 13. C. A proporção. 13. C/12C não é idêntica em todos os. materiais naturais, principalmente em função do seu fracionamento isotópico que ocorre durante processos biológicos, físicos e químicos (TAIZ; ZEIGER, 2006). O uso de 13C como traçador é possível devido à discriminação diferenciada realizada pelas plantas. As com ciclo C3 (ou de Calvin) fixam o CO2 atmosférico por meio da enzima Rubisco (Ribulose bifosfato carboxilase/oxigenase), enquanto as C4 fixam o CO2 a partir da enzima PEP carboxilase (fosfoenolpiruvato carboxilase). A PEP carboxilase apresenta alta afinidade pelo CO2. Como a Rubisco apresenta menor afinidade pelo CO2 esta enzima discrimina o isótopo pesado de carbono (13C) em relação ao isótopo leve (12C), muito mais do que a PEP carboxilase e, assim, as plantas de ciclo C3 acumulam menos. 13. C (FARQUHAR;. EHLERINGER; HUBICK, 1989; TAIZ; ZEIGER, 2006). Tecidos de plantas de ciclos fotossintéticos C3 apresentam valores isotópicos (13C) mais empobrecidos, isto é, entre -20,0‰ e -32,0‰, com uma média de -27,0‰, enquanto os valores isotópicos de (13C) das espécies C4 são mais enriquecidos, variando entre -9,0‰ e 17,0‰, com média de -13,0‰. Assim, plantas C3 e C4 possuem valores isotópicos de 13C que.

(30) 20. diferem de, aproximadamente, 14,0‰ entre si (FARQUHAR; EHLERINGER; HUBICK, 1989; BOUTTON, 1991; SILVA et al., 2013). As características isotópicas da vegetação são transmitidas, ao menos parcialmente, à matéria orgânica do solo, uma vez que esta última resulta diretamente da transformação dos resíduos vegetais (NATELHOFFER; FRY, 1988; MARTINELLI et al., 2009). Em áreas florestais, o 13C da MOS é maior que o 13C da vegetação, indicando a perda preferencial de átomos de. 12. C entre a vegetação e o solo. Estudos indicam que durante a decomposição do. tecido vegetal ocorre um enriquecimento em torno de 1 a 2‰ da matéria orgânica do solo em relação aos valores das folhas (MARTINELLI et al., 1994, 2009). Para a aplicação das análises isotópicas do carbono do solo assume-se que as variações ocorridas com a profundidade em até 3‰ podem estar ligadas a fenômenos como o efeito Suess. Trata-se de uma alteração na proporção das concentrações atmosféricas de isótopos pesados de carbono (13C) por meio da diminuição de CO2 atmosférico desde o início da Revolução Industrial, ao fracionamento de. 13. C por microrganismos do solo durante a. decomposição da MO, a intensidade de luz e estresse hídrico à qual as plantas estão expostas, e não a uma troca de vegetação predominante (BALESDENT; MARIOTTI; GUILLET, 1987; MARTIN et al., 1990; BOUTTON, 1991; EHLERINGER; BUCHMANN; FLANAGAN, 2000; WYNN; HARDEN; FRIES, 2006; WERTH; KUZYAKOV, 2010). Depreende-se, pelo exposto, que estudos de abundância natural de. 13. C da MOS são. uma ferramenta potencial para avaliar mudanças do tipo de predomínio de vegetação no Estado do Rio Grande do Sul, bem como para documentar os efeitos das práticas de uso do solo..

(31) 21. 3 MATERIAL E MÉTODOS 3.1 Área de estudo. O estudo foi desenvolvido no município de São Gabriel, em áreas pertencentes à Empresa CMPC Celulose Riograndense, no horto florestal Cerro do Batovi II, delimitado pelas coordenadas UTM 21J 735777 e 738492 E, 6629221 e 6623847 S e no horto florestal Santa Olga, delimitado pelas coordenadas UTM 21J 741010 e 736208 E, 6620042 e 6616838 S, ambos localizados em região de transição entre a Depressão Central e Escudo Riograndense, no Estado do Rio Grande do Sul (Figura 1).. Figura 1 – Localização do município de São Gabriel e dos hortos florestais Cerro do Batovi II e Santa Olga. São Gabriel, RS, 2015. Fonte: Stefanello (2015)..

(32) 22. A vegetação nativa corresponde a formações campestres típicas do Bioma Pampa, com presença de pequenos fragmentos florestais espalhados pelo campo ou ao longo dos rios. De acordo com o Mapa dos Remanescentes de Vegetação dos Campos Sulinos, os hortos florestais encontram-se em fragmentos definidos como remanescentes de vegetação campestre e antrópico rural (HASENACK et al., 2010). A vegetação campestre do Rio Grande do Sul ainda segue sem consenso entre as diversas terminologias utilizadas para sua caracterização e descrição (MARCHIORI, 2002), sendo ora denominados savana, ora estepes, e/ou subdivididos em classes, conforme aspectos fisionômicos de maior ou menor presença de arbustos e árvores (TEIXEIRA et al., 1986; LEITE; KLEIN, 1990; LEITE, 2002). Dessa forma, utilizar-se-á o termo “campos”, o qual se refere a um tipo de vegetação composta predominantemente por gramíneas e outras herbáceas, classificado como estepe no sistema fitogeográfico internacional (BILENCA; MIÑARRO, 2004). A vegetação florestal que ocorre nas Áreas de Preservação Permanente foi classificada como Floresta Latifoliada Estacional Ripícola Subtropical Submontana (OLIVEIRA-FILHO, 2009). A altitude média das áreas é de 150 m e o clima da região, segundo Köppen (ÁLVARES et al., 2013), é classificado como subtropical úmido (Cfa), com temperatura média anual de 18ºC e precipitação média anual de 1800 mm. Os solos da região são classificados predominantemente nas classes de Planossolo Háplico e Argissolo VermelhoAmarelo (STRECK et al., 2008).. 3.1.1 Descrição das áreas de estudo. As áreas utilizadas para o estudo no horto florestal Cerro do Batovi II são de Reserva Legal (RL) e Áreas de Preservação Permanente (APP), sendo definidas deste modo por margearem curso d’água perene que cruza o horto em estudo (BRASIL, 2012). A vegetação predominante é o campo nativo; há plantios de Eucalyptus spp. com idade de dois anos, os quais estão, aproximadamente, a 800 m da área de estudo, e em áreas vizinhas, a uma distância média de 400 m. No horto florestal Santa Olga, as áreas de estudo estão localizadas nas APP’s, também definidas dessa forma por margearem curso d’água perene e intermitente. Nesta área de estudo, diferentemente da anterior, são encontradas duas matrizes de vegetação, uma de campo nativo e outra de floresta nativa. Estas áreas distam cerca de 50 a 100 m das zonas de plantio de Eucalyptus spp, as quais foram implantadas há aproximadamente seis anos..

(33) 23. São, portanto, quatro áreas de estudos: uma no horto florestal Cerro do Batovi II, doravante chamada Campo Batovi (CB), e três no horto florestal Santa Olga, o Campo Santa Olga (CSO), a Floresta Santa Olga Média (FSOM) e a Floresta Santa Olga Inicial (FSOI). Anterior aos plantios de Eucalyptus spp., a atividade predominante nas áreas era a pecuária em campo nativo. O local era composto por paisagem típica do Bioma Pampa, caracterizada por mosaicos com vegetação campestre e fragmentos florestais margeando os córregos ou isolados em meio ao campo, formando capões. O levantamento de recursos naturais do projeto Radam Brasil (IBGE, 1975) mostra o uso da terra dos locais em estudo na década de 70. Com base nesse levantamento acredita-se que nos últimos 30 a 40 anos, a pecuária tenha sido a atividade predominante neste solo. O CB não possui a influência do pastejo do gado há mais de um ano e seis meses. No horto florestal Santa Olga a exclusão do gado ocorre há mais de seis anos.. 3.2 Procedimento amostral da vegetação florestal. A amostragem da vegetação arbórea, situada em fragmentos com vegetação ripária da Sanga do Jacaré que atravessa o horto florestal Santa Olga, foi realizada pelo método de parcelas de área fixa descrito por Mueller-Dombois e Ellenberg (1974). As unidades amostrais têm área de 100 m² (10 x 10 m), dispostas paralelamente ao curso d’água, com área amostral total de 0,6 ha. Para a demarcação das unidades amostrais percorreu-se todo o fragmento e, onde foi possível observar uma área considerada mais significativa para representar a formação florestal, foi demarcada, aleatoriamente, a primeira unidade amostral, sendo que as demais foram pré-determinadas, o que caracterizou a amostragem sistemática da vegetação. Metodologicamente, e a fim de evitar o efeito de borda, as unidades amostrais foram instaladas próximas à calha da Sanga (em média 1 m de distância deste), pois o fragmento tem uma forma estreita e alongada, mantendo-se, no mínimo, 10 metros das bordas dos fragmentos até as unidades amostrais. Todos os indivíduos arbóreos com medida de CAP ≥ 15,7 cm (Circunferência à Altura do Peito, a 1,30 m de altura do solo) foram considerados integrantes do estrato arbóreo. As espécies foram identificadas in loco, e daquelas não identificadas foi coletado material botânico para posterior identificação com auxílio de bibliografia e consultas a especialistas. As famílias seguiram a classificação do APG III (2009). As amostragens foram realizadas nos meses de fevereiro, março e setembro de 2014..

(34) 24. Na Floresta Santa Olga Média (FSOM) foram instaladas 40 unidades amostrais em duas faixas, com 20 unidades amostrais em cada uma delas, perfazendo uma área de 0,4 ha (Figura 2). Nesta área florestal observaram-se árvores com maior porte, maior densidade de indivíduos acima de 15,7 cm de circunferência e maior número de espécies, além de menor incidência de luz no interior do fragmento em relação à FSOI. Dessa forma, acredita-se que a área esteja em estágio sucessional médio, situada nos pontos baixos e planos do relevo. Na Floresta Santa Olga Inicial (FSOI) foram instaladas 20 unidades amostrais em uma faixa, perfazendo uma área de 0,2 ha. Esta área possui menor número de espécies, densidade reduzida de indivíduos com circunferência superior a 15,7 cm, e maior incidência de luz em comparação à FSOM, o que indica que provavelmente esteja em estágio sucessional inicial.. Figura 2 – Imagem do horto florestal Santa Olga, com os transectos de amostragem da vegetação de campo e dos solos, e a localização dos dois fragmentos florestais estudados. São Gabriel, RS, 2015. Fonte: Stefanello (2015)..

(35) 25. 3.3 Procedimento amostral da vegetação de campo. As unidades amostrais seguiram o gradiente topográfico do relevo, iniciando do ponto mais alto em direção ao ponto mais baixo, onde se encontra o curso d’água. Foram instalados quatro transectos em cada uma das áreas amostrais, e implantadas unidades amostrais de 1 (um) m² a cada 50 metros para avaliação da vegetação de campo (Figuras 2 e 3). A instalação dos transectos foi predeterminada para que as unidades amostrais representassem toda a área de estudo. Para a amostragem da vegetação campestre no CB foi instalado um transecto com cinco unidades amostrais e em cada um dos outros três transectos foram instaladas quatro unidades amostrais (Figura 3), totalizando 17 unidades amostrais.. Figura 3 – Imagem do horto florestal Cerro do Batovi II (CB), com os transectos de amostragem da vegetação do campo e solos. São Gabriel, RS, 2015. Fonte: Stefanello (2015)..

(36) 26. No CSO foram instaladas 18 unidades amostrais, sendo que em dois transectos foram dispostas quatro unidades amostrais e em outros dois foram instaladas cinco unidades amostrais cada. No total, portanto, foram dispostos oito transectos e instaladas 35 unidades amostrais. O levantamento da vegetação campestre foi realizado durante os meses de fevereiro, março e maio de 2014 e, posteriormente, em setembro do mesmo ano realizou-se uma segunda avaliação nas mesmas unidades amostrais, anotando-se apenas as espécies novas encontradas. Todas as espécies presentes em cada unidade amostral foram anotadas a fim de serem identificadas. As espécies não identificadas in loco foram coletadas e herborizadas para posterior identificação, contando para tanto com o auxílio de bibliografia e consultas a especialistas. As espécies foram enquadradas nas famílias, seguindo as delimitações propostas pela APG III (2009).. 3.4 Procedimento amostral do solo. A amostragem do solo nas áreas campestres foi realizada nos mesmos transectos utilizados para a amostragem da vegetação. Assim, foram abertas trincheiras no ponto mais alto da área de amostragem, no ponto intermediário e no ponto mais baixo, locais em que geralmente é encontrada alguma mudança de tipo de solo. Nas áreas onde não se tinha certeza da transição entre classes de solos, principalmente nos pontos intermediários, foram abertas duas trincheiras, localizadas especificamente ao lado das parcelas da vegetação. Dessa forma, no CB foram abertas 14 trincheiras, sendo que em dois transectos foram abertas três trincheiras em cada um deles, e em outros dois foram abertas quatro trincheiras em cada transecto (Figura 3). Já no CSO foram abertas 12 trincheiras, sendo três em cada transecto (Figura 2). Dessa forma foram abertas 26 trincheiras para a amostragem do solo nas áreas de campo. Nas áreas florestais as trincheiras foram abertas dentro das unidades amostrais da vegetação, sendo que na FSOM foi aberta uma trincheira no início, outra no meio e outra no final de cada faixa de amostragem da vegetação, totalizando seis trincheiras. Na FSOI foram abertas duas trincheiras na parte inicial e outras duas na porção final da faixa, totalizando 10 trincheiras nas áreas de floresta. Primeiramente classificaram-se os solos encontrados nas áreas de estudo e, após, procedeu-se à coleta para análise. A classificação dos solos foi realizada a campo com auxílio.

(37) 27. do professor Alberto Inda Júnior, do Departamento de Solos, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). As amostras de cada perfil foram encaminhadas para o Laboratório de Solos da universidade para a classificação até quarto nível categórico, conforme o Sistema Brasileiro de Classificação do Solo (EMBRAPA, 2013). A amostragem do solo foi realizada por meio de coleta de amostras com estrutura preservada para a determinação da densidade do solo, porosidade e condutividade hidráulica no solo. E, com estrutura não preservada, para análises de abundância isotópica de. 13. C, nas. profundidades de 0 a 5, 5 a 10, 10 a 20, 20 a 30, 30 a 40, 40 a 60, 60 a 80, 80 a 100, 100 a 120, 120 a 140 cm. Em cada horizonte dos solos classificados até quarto nível categórico foi realizada análise de granulometria. Foram coletadas três amostras com estrutura preservada por horizontes dos perfis nas camadas centrais de cada horizonte.. 3.4.1 Determinações físico-hídricas do solo. As amostras com estrutura preservada foram coletadas em cilindros metálicos em cada horizonte dos perfis de solo avaliados. Após coletadas, as amostras foram embaladas em plástico filme e transportadas até o Laboratório de Física do Solo, da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM). No laboratório, as amostras foram preparadas a fim de retirar os excessos de solo das faces superior e inferior. Após a completa saturação, as amostras foram submetidas às tensões de 1, 6 e 10 kPa em coluna de areia (REINERT; REICHERT, 2006). Considerou-se como microporosidade o conteúdo gravimétrico de água retido pelo solo à tensão de 6 kPa. A porosidade total foi determinada pela percentagem de saturação menos a microporosidade e a macroporosidade do solo foi determinada pela diferença entre porosidade total e microporosidade. Posteriormente, as amostras foram mantidas em estufa a 105°C até atingirem peso constante para a obtenção da densidade do solo (EMBRAPA, 1997). A condutividade hidráulica em solo saturado foi determinada em laboratório, mediante a utilização de amostras com estrutura preservada com permeâmetro de carga constante (EMBRAPA, 1997). As três determinações do volume de água percolada nas amostras foram feitas em intervalos de cinco e dez minutos após o início da percolação, visto que as amostras haviam sido previamente saturadas. A granulometria do solo foi determinada no Laboratório de Solos da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), conforme o Método da Pipeta (EMBRAPA, 1997). Esse método baseia-se na dispersão da amostra com solução de NaOH 1 mol L-1, separação da.

(38) 28. fração areia por tamisamento em solo úmido e da argila pela velocidade de sedimentação, considerando-se a Lei de Stokes. O silte foi determinado pela diferença das massas de areia e argila do total. A fração areia, após secagem em estufa à 100°C e pesagem em balança de precisão, foi subdividida nas frações, areia grossa e areia fina, utilizando-se para isso, peneira com malha especial de 2,50 mm. 3.5 Análises da abundância isotópica do 13C. Após a coleta, as amostras de solos foram preparadas no Laboratório de Física do Solo da UFSM, com remoção manual de resíduos macroscópicos e raízes visíveis. Posteriormente, as amostras foram secas em estufa a 40°C até peso constante, peneiradas a 2 mm, e maceradas em moedor de bolas. Com base no levantamento florístico realizado nas áreas de estudo e nas observações a campo foram coletadas as folhas das espécies mais ocorrentes para realização da análise isotópica. Após secas em estufa a 40°C até peso constante, as folhas foram maceradas em moedor de bola. As análises de abundância isotópicas do. 13. C e do carbono orgânico foram realizadas. no Laboratório de Microbiologia do Solo da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM). O primeiro passo do processo corresponde à transferência e pesagem da amostra em uma cápsula de estanho, seguida por sua queima em meio oxidante. Os gases produzidos na queima são separados por cromatografia gasosa, purificados e carregados por um fluxo contínuo de hélio. As concentrações de carbono orgânico e a isotópica. 13. C/12C foram. determinadas no autoanalisador modelo Flash 1112 Advantage acoplado ao Delta V Advantage Isotope Ratio Mass, ambos da Thermo Scientific. Os resultados da análise isotópica foram expressos em unidade de δ (‰), determinada em relação ao padrão internacional Pee De Belemnite (PDB) (FAURE; MENSING, 2005), e sendo obtidos por intermédio da equação 1:. (1). 13. Em que: δ C é a composição isotópica; Ramostra é a razão isotópica de internacional PDB.. 13. C/12C; RPDB é a relação do padrão.

(39) 29. 3.6 Análise dos dados. Para a classificação das espécies arbustivas e arbóreas quanto à estratégia de dispersão de seus diásporos, foram seguidos os critérios morfológicos propostos por Van der Pilj (1969). Foram consideradas três síndromes de dispersão: espécies zoocóricas, com diásporos dispersos por animais; espécies anemocóricas, com diásporos dispersos pelo vento; e espécies autocóricas, com dispersão pela gravidade ou por deiscência explosiva dos diásporos. Essa classificação baseou-se em observações diretas das estruturas morfológicas dos frutos e em bibliografias que tratam do assunto (BARROSO et al.,1999; BUDKE et al., 2005; GRINGS; BRACK, 2009). A classificação das espécies florestais quanto os grupos ecológicos foi realizada seguindo a proposta adaptada de Swaine e Whitomore (1988): pioneiras, as sementes que somente germinam em clareiras e em que a luz atinge o piso da floresta pelo menos em uma parte do dia; clímax, as sementes germinam na sombra ou raramente em pleno sol e suas plantas jovens podem sobreviver e crescer na sombra; e intermediárias, que se encontram em área transicional dos grupos anteriores. Para os resultados de abundância isotópica do. 13. C do solo foi realizada a estatística. descritiva dos parâmetros: mínimo, média, máximo, desvio padrão e coeficiente de variação..

(40) 30.

(41) 31. 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 4.1 Caracterização florística de áreas de campo e floresta. No levantamento florístico do Campo Batovi (CB) foram amostradas 70 espécies, distribuídas em 45 gêneros e 18 famílias botânicas. Desse total de espécies, 13 foram identificadas apenas em nível de gênero; nove em nível de família; e cinco espécies não foram identificadas (Tabela 1). As famílias com maior número de espécies foram Poaceae (25 espécies), Asteraceae (13 espécies), Apiaceae (5 espécies), Cyperaceae (3 espécies) e Fabaceae (3 espécies), representando cerca de 69,0% da riqueza específica total encontrada na área. Tabela 1 – Composição florística da vegetação campestre no Campo Batovi (CB) e no Campo Santa Olga (CSO). São Gabriel, RS, 2015. N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24. Família Amaranthaceae Amaranthaceae Apiaceae Apiaceae Apiaceae Apiaceae Apiaceae Asteraceae Asteraceae Asteraceae Asteraceae Asteraceae Asteraceae Asteraceae Asteraceae Asteraceae Asteraceae Asteraceae Asteraceae Asteraceae Asteraceae Asteraceae Asteraceae Asteraceae. (Continua...). Nome científico Gomphrena celosioides Mart. Pfaffia tuberosa (Spreng.) Hicken Centella asiatica (L.) Urb. Eryngium elegans Cham. Et Schlecht. Eryngium horridum Malme Eryngium nudicaule Lam. Eryngium sp. Achyrocline satureioides (Lam.) DC. Baccharis articulata (Lam.) Pers. Baccharis dracunculifolia DC. Baccharis sp. Baccharis trimera (Less.) DC. Bidens pilosa L Chaptalia sinuata (Less.) Baker Conyza bonariensis (L.) Cronquist Eupatorium sp. Eupatorium sp2. Facelis retusa (Lam.) Sch. Bip. Gamochaeta pensylvanica (Willd.) Cabrera Lucilia nitens Less. NI 13 NI 14 NI 3 NI 9. CB x x x x x x x. CSO x x x. x x x x x x x. x x x x x x. x x x x x x x. x x.

(42) 32. (Continuação...). N 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44. Família Asteraceae Asteraceae Convolvulaceae Convolvulaceae Cyperaceae Cyperaceae Cyperaceae Cyperaceae Dennstaedtiaceae Equisetaceae Fabaceae Fabaceae Fabaceae Fabaceae Fabaceae Fabaceae Iridaceae Isoetaceae Juncaceae Malvaceae. 45. Myrtaceae. 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64. NI NI NI NI NI NI NI NI Oxalidaceae Oxalidaceae Passifloraceae Plantaginaceae Poaceae Poaceae Poaceae Poaceae Poaceae Poaceae Poaceae. (Continua...). Nome científico Senecio sp. Sida rhombifolia L. Dichondra macrocalyx Meisn. Dichondra sericea Sw Cyperus laevigatus L. Cyperus sp. Scirpus sp. Kyllinga odorata Vahl Pteridium aquilinum (L.) Kuhn Equisetum sp. Aeschynomene indica L. Desmodium adscendens (Sw.) DC. Desmodium incanum DC. Desmanthus tatuhyensis Hoehne Trifolium polymorphum Poir. Trifolium sp. Sisyrinchium micranthum Cav. Isoetes echinospora Durieu Juncus sp. Sida rhombifolia L. Psidium salutare var. mucronatum (Cambess.) Landrum NI 10 NI 11 NI 5 NI 6 NI 8 NI 7 NI 18 NI 19 Oxalis brasiliensis Lodd. Oxalis perdicaria (Molina) Bertero Passiflora caerulea L. Plantago tomentosa Lam. Andropogon lateralis Nees. Andropogon macrothrix Trin. Aristida laevis (Nees) Kunth Aristida sp. Axonopus affinis Chase Axonopus obtusifolius (Raddi) Chase Urochloa decumbens (Stapf) R.D.Webster. CB x x x x x x. x x x. CSO x x x x x x x x x x x x x x. x x x x x x x x x. x x x x. x x x x x x x x x x. x x x x.

(43) 33. (Conclusão...). N 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97. Família Poaceae Poaceae Poaceae Poaceae Poaceae Poaceae Poaceae Poaceae Poaceae Poaceae Poaceae Poaceae Poaceae Poaceae Poaceae Poaceae Poaceae Poaceae Poaceae Poaceae Poaceae Poaceae Poaceae Poaceae Poaceae Poaceae Rhamnaceae Rubiaceae Solanaceae Solanaceae Talinaceae Urticaceae Verbenaceae. Nome científico Briza cf. lamarckiana Nees Chusquea nutans L.G.Clark. Coelorachis selloana (Hack.) Henr. Digitaria ciliaris (Retz.) Koeler Eragrostis airoides Nees. Eragrostis plana (Nees) NI 1 NI 12 NI 15 NI 16 NI 17 NI 2 NI 20 NI 21 NI 4 Paspalum notatum Fluegge Paspalum plicatulum Michx. Paspalum sp. Poa sp Poa sp1 Saccharum angustifolium (Nees) Trin. Schizachyrium microstachyum (Desv. ex Ham.) Roseng. Setaria parviflora (Poir.) Kerguélen Sorghastrum stipoides (Kunth) Nash Steinchisma decipiens (Nees ex Trin.) W.V. Br. Stipa sp. Discaria americana Gillies & Hook. Galianthe brasiliensis (Spreng.) E.L.Cabral & Bacigalupo Salpichroa origanifolia (Lam.) Baill. Solanum sp. Talinum paniculatum (Jacq.) Gaertn. Urtica spathulata Smith Verbena sp.. CB CSO x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x. Em que: N - número de espécies.. No Campo Santa Olga (CSO) foram amostradas 60 espécies distribuídas em 42 gêneros e 17 famílias botânicas. Desse total, dez espécies foram identificadas em gênero, quatro em família e outras quatro não foram identificadas (Tabela 1). As famílias mais representativas em número de espécies foram Poaceae (20 espécies), Asteraceae (11 espécies), Fabaceae (5 espécies) e Cyperaceae (3 espécies). Representam, dessa forma, 65,0% do total da riqueza encontrada na área (Figura 4)..

(44) 34. Figura 4 – Número de indivíduos pertencentes a cada família botânica registrado nas áreas de Campo Batovi e Campo Santa Olga. São Gabriel, RS, 2015.. Estudos realizados em outras áreas de campos nativos do Bioma Pampa, como na região central do Estado (QUADROS et al., 2003), na serra do sudeste em Canguçu (CAPORAL; BOLDRINI, 2007) e em Porto Alegre (SETUBAL; BOLDRINI, 2012) também apresentaram Poaceae, Asteraceae, Apiaceae, Cyperaceae e Fabaceae entre as famílias mais representativas. Nas áreas amostradas foram encontradas duas espécies exóticas, a Urochloa decumbens (Stapf) R.D.Webster (braquiária), amplamente usada para pastagens cultivadas, e Eragrostis plana (Nees), popularmente conhecida como capim-annoni, que foi introduzida como forragem nos campos, e que se dispersou por todo o Estado. A fim de evitar uma possível invasão dessas espécies nos campos monitoramentos periódicos destas áreas fazemse necessários. No CSO foi observado menor número de indivíduos da família Poaceae quando comparado ao CB (Figura 4). Nessa área também foram observados, em meio à vegetação campestre, pequenos fragmentos de vegetação florestal, com predomínio de espécies pioneiras, encontrados em partes declivosas do terreno, em contato com nascentes ou afluentes hídricos em condições de solo encharcado ou úmido, locais propícios para o desenvolvimento florestal (PILLAR, 2003; SETUBAL; BOLDRINI, 2010; ROVEDDER, 2013)..

(45) 35. O Campo Santa Olga está sem manejo (fogo e pastejo) há mais de seis anos, o que pode alterar a estrutura da vegetação, passando a predominar as gramíneas cespitosas, bem como a baixa diversidade de espécies herbáceas (BOLDRINI; EGGERS, 1996; OVERBECK et al., 2007; SETUBAL, 2010). Na área do CSO observa-se a presença de indivíduos de Baccharis sp. e Eupatorium sp. espalhados pelo campo, juntamente com uma fonte de propágulos de espécies florestais próximos a essa área. Acredita-se, portanto, que esta seja uma área em transição, pois há condições propícias para o desenvolvimento de florestas. Dessa forma, se não houver ação antrópica pode ocorrer o estabelecimento florestal, mesmo que de forma muito lenta (PILLAR 2003; OLIVEIRA; PILAR, 2004; MULLER, 2005; SETUBAL; BOLDRINI, 2010). Com o aparecimento de espécies arbustivas e o aumento daquelas pertencentes às famílias Asteraceae, Fabaceae, Rubiaceae, Rhamnaceae e Urticaceae, além da exclusão do fogo que não é mais fator impeditivo para o florescimento e frutificação das espécies hibernais, supõe-se a existência de um número maior de espécies C3 no CSO em comparação ao CB. No levantamento florístico realizado nas áreas de floresta do CSO foram encontrados 211 indivíduos arbustivos-arbóreos na FSOI, distribuídos em 23 espécies, 21 gêneros e 16 famílias botânicas. Na FSOM foram encontrados 634 indivíduos, os quais se distribuem em 27 espécies, 25 gêneros e 20 famílias botânicas (Tabela 2). As famílias botânicas que apresentaram maior número de espécies em FSOI foram Myrtaceae, com três espécies; Anacardiaceae, Euphorbioaceae, Sapindaceae e Rutaceae, com duas espécies cada. Estas cinco famílias abrangem 47,9% do total de espécies e 77,7% do total dos indivíduos. Em FSOM as famílias com maior riqueza foram Euphorbiaceae e Myrtaceae, com três espécies; Anacardiaceae, Primulaceae e Sapindaceae, com duas espécies cada, as quais juntas compreendem 60,0% da riqueza específica e 67,0% do total de indivíduos..