Frações da matéria orgânica e decomposição de resíduos da colheita de eucalipto em solos de Tabuleiros Costeiros da Bahia

Abstract

O eucalipto é a essência florestal mais plantada no Brasil e, quando se visa manter a sustentabilidade da produção florestal, é imprescindível entender os processos de decomposição de litter e o impacto do cultivo do eucalipto nas frações da matéria orgânica do solo (MOS). A conversão de pastagens em florestas plantadas de eucalipto modifica as frações lábeis e humificadas da MOS, mas a magnitude destas alterações é pouco conhecida no bioma da Mata Atlântica de Tabuleiros Costeiros. Assim, nos dois primeiros capítulos deste trabalho são relatadas as mudanças causadas pelo cultivo do eucalipto nos estoques de C e N nessas frações. Os solos selecionados foram amostrados nas profundidades em 0-10, 10-20, 20-40, 40-60 e 60-100 cm, de áreas anteriormente ocupadas por pastagem e, atualmente, cultivadas com eucalipto no final da primeira rotação - eucalipto implantação; eucalipto na segunda rotação cultivado em sistema de reforma eucalipto reformado; pastagem e, mata nativa, esta última tomada como referência. O delineamento experimental foi em blocos casualizados, com seis repetições, sendo os tratamentos analisados em parcelas subdivididas (usos do solo na parcela e profundidades na subparcela). A substituição da mata nativa pela pastagem, e a implantação do eucalipto em área de pastagem ocasionaram reduções nos estoques de C orgânico total (COT), C lábil, C da matéria orgânica leve livre (MOLL) e, substâncias húmicas (SH). No entanto, quando cultivado sob reforma, em 2ª rotação, houve recuperação do estoque de C nestas frações, retornando aos valores similares àqueles do solo sob mata nativa. A pastagem foi o uso do solo que manteve os maiores estoques de nitrogênio (N) em todas as frações da MOS. Assim como o C, a maior parte deste N no solo sob pastagem está associada à fração humina. A análise do C nas SH foi sensível para detectar diferenças entre os diferentes usos do solo, porém, a magnitude dos efeitos são maiores nas frações mais lábeis e de labilidades intermediárias da MOS. O estoque de C da fração mais lábil (biomassa microbiana do solo) não foi diferente estatisticamente nas camadas mais superficiais e somente se detectou diferença significativa quando os estoques foram analisados juntamente com aqueles em maiores profundidades. A adoção do cultivo mínimo, o descascamento do tronco na área de plantio, e o aumento da adubação, especialmente com N, em áreas plantadas com eucalipto, têm gerado resíduos que se acredita serem de melhor qualidade. Todavia, não se têm relatos sobre o tempo de ciclagem dos diferentes componentes do resíduo da colheita e como esta é influenciada pelo teor de N do tecido vegetal. No terceiro capítulo, são apresentados resultados de estudo sobre a dinâmica da decomposição de resíduos de eucalipto, com diferentes composições (com e sem a presença de casca) e teores iniciais de N, em condições climáticas distintas na Bahia. Os resíduos folha e galho utilizados nesse estudo de decomposição foram provenientes de um mesmo local, oriundos de um experimento de adubação nitrogenada. Árvores clonais de híbridos de Eucalyptus grandis com E. urophylla não fertilizadas com N e, árvores que foram submetidas a altas doses de N (320 kg ha-1), com cerca de três anos de idade, foram abatidas e separadas em folha e galho. A casca foi oriunda de um povoamento de clones do mesmo híbrido com 7,4 anos de idade recém colhido. Folhas, galhos e cascas foram secos, pesados e colocados dentro dos litter bags, na forma mais similar àquela encontrada no campo após a colheita, sendo que cada litter bag continha 40 g de resíduo homogeneizado. Os litter bags foram alocados em cinco regiões (Oeste, Central A, Norte, Central B e Sul - listadas em ordem crescente de pluviosidade). Os tratamentos consistiram de: duas composições de resíduo (folha + galho, com ou sem casca), duas qualidades nutricionais (maior ou menor teor inicial de N); cinco épocas de coleta (0, 1, 3, 6 e 12 meses), dispostas em cinco regiões do Estado da Bahia. O delineamento experimental utilizado foi em blocos casualizados, com cinco repetições, e os tratamentos dispostos em parcelas sub-sub-divididas (parcelas = tratamentos, subparcelas = regiões e sub-sub-parcelas = tempo). Os resíduos com maiores teores iniciais de N e em regiões com maiores precipitações pluviais foram mais rapidamente decompostos. O tempo necessário para a decomposição de 50 % de todo o resíduo combinado (folha + galho + casca) da colheita (t0,5) variou de 248 a 388 dias para resíduos com maiores teores iniciais de N e, de 322 a 459 dias para resíduos com menores teores iniciais de N. Todavia, com exceção da região Oeste, na presença de casca, os resíduos combinados com maiores teores de N reduziram a constante de decomposição (k) e aumentaram o valor de t0,5. Dos componentes individuais do litter, as folhas foram mais rapidamente decompostas e as taxas de decomposição variaram em função das condições ambientais, sendo mais elevada em regiões de maiores precipitações pluviais. A decomposição do galho foi estimulada pela presença da casca e pelo teor inicial mais elevado de N. Para casca, observou-se comportamento inverso, pois na presença de resíduos com maiores teores iniciais de N, houve menor decomposição. Para galho e casca, a relação C:N e lignina:N foram importantes indicadores da resistência do material à decomposição, pois quanto maior essas relações maior foi a permanência do resíduo na área. Na folha a liberação de N foi similar à dinâmica de decomposição do litter, enquanto que em materiais mais recalcitrantes (galho e casca) foi observada imobilização líquida de N.

Eucalypt is the most planted tree in Brazil and to maintain a sustainable forest production it is fundamental do understand the processes of litter decomposition and the impact of eucalypt cultivation on soil organic matter (SOM) fractions. The conversion of planted pastures in eucalypt plantations alters the labile and humified pools of SOM, but little is known about the effects of eucalypt plantations in those fractions in Argisols of Brazilian Coastal Plain. Thus, in the first two chapters of this work it was investigated the changes caused by eucalypt cultivation on carbon (C) and nitrogen (N) stocks in SOM fractions. The selected soils were sampled in the 0- 10, 10-20, 20-40, 40-60 and 60-100 cm depths in areas previously under planted pasture, and currently cultivated with short-rotation eucalypt at the end of the first rotation (implantation eucalypt); eucalypt in the second rotation, as a new stand (reformed eucalypt); planted pasture and, native vegetation (Atlantic Forest), used as a reference. The study was in a completely randomized block design with six replicates, and treatments analyzed as split-plot. The substitution of the native forest for planting pasture, and the implantation of the eucalypt in pasture land reduced total organic carbon (TOC), labile carbon (LC), free light fraction C (FLL) and humic substance (HS) C stocks. However, in the second rotation, when eucalypt was cultivated under reform, there was a recover in C stocks of those SOM fractions, which returned to values similar to those under the native forest soil. The pasture was the soil use that maintained the largest N stocks in all SOM fractions. Similarly to C, most of the N in the soil under pasture is associated to the humin fraction. The analysis of C in HS was sensitive to detect differences among the different soil uses, but the effects were more evident in the labile and intermediate SOM fractions. The soil microbial biomass (BMS) C stocks showed no significant difference among soil uses in surface layers, and significant differences were detected only when C stocks of deeper soil layers were taken into account. The adoption of reduced tillage, the on site debarking, and the increase of fertilization, especially with N, in plantation eucalypt is believed to produce plant residues of better quality and faster cycling rates. However, reports on the decomposition rate of different residue components and how it is influenced by their N content are scarce. In the third chapter, it is presented results on the dynamics of decomposition of individual eucalypt residue components (with and without bark) with distinct initial N content, under different climatic conditions in southern Bahia state, Brazil. The residues (leaves, branches) used in the decomposition study were collected in a nitrogen fertilization experiment, from three year-old clonal Eucalyptus grandis x E. urophylla trees not fertilized with N and from trees that were fertilized with high doses of N (320 kg ha-1). The bark used was from a nearby clonal 7,4 year-old eucalypt plantation that had been recently harvested with a harvester. Leaves, branches and barks were dried, weighed, combined and put inside litter bags, which were then were taken to the field. Each litter bag contained 40 g of residue. The litter bags were allocated in five regions (West, Central A, North, Central B and South) with increasing rainfall. Litter bags were collected at five periods (0, 1, 3, 6 and 12 months) after installation. The treatments consisted of two residue compositions (leaves + branches, with and without bark), two residue nutritional qualities (low and high N content), and five sampling periods (0, 1, 3, 6 and 12 months), in the five geographic regions with distinct rainfall. The experiment was in a completely randomized block design with five replicates (regions), and treatments arranged in a split-split plot design. The residues with higher initial N content and in regions with higher rainfall were more rapidly decomposed. The time required for 50 % of mass loss of the whole combined residue (leaf + branch + bark) (t0,5) varied from 248 to 388 days for residues with high initial N content, and from 322 to 459 days for residues with lower initial N content. However, with exception of the drier, West region, the presence of bark led to smaller decomposition constants (k) and larger t0,5 values for the combined residues that had greater initial N content. Of the individual components of the litter, the leaves were more rapidly decomposed. The decomposition of branches was stimulated by the presence of the bark, the greater initial N content and precipitation. Conversely, the bark that was in the presence of residues with greater initial content was less decomposed. The mass remaining of individual components of residue correlated negatively with N and lignin content. For branches and bark, the C:N and lignin:N ratios were important indicators of the resistance decomposition, because higher ration resulted in smaller mass loss and longer t0,5. The release of N from leaves followed the decomposition dynamics, while in more recalcitrant materials, with lower N initial content (branches and bark) it was observed a temporary net N immobilization.