Biological nitrogen fixation and nutrient release from litter of the guachapele leguminous tree under pure and mixed plantation with eucalyptus

Abstract

Pseudosamanea guachapele (guachapele), a nitrogen fixing leguminous tree, is an alternative for mixed forest plantations in the tropics. As little information is available for guachapele (Mimosoideae) in mixed plantation with eucalyptus considering the Brazilian edaphoclimatic conditions, an experiment was carried out to evaluate the contribution of biological nitrogen fixation to guachapele and leaf litter decomposition rates and nutrient release of eucalyptus and guachapele residues (pure and mixed). The percentage of nitrogen derived from atmospheric N 2 (% Ndfa) was estimated by comparing the natural 15 N abundance ( 15 N, ) in guachapele tissues with that of Eucalyptus grandis, a non-nitrogen fixing species, both with seven years after planting. Decomposition constants (k) and litter half-lives (t 1/2 ) were estimated by fitting a single exponential model to litter bag data. The estimation of %Ndfa for guachapele in pure stand fell within a narrower range (17-36 %) in relation to mixed conditions (35-60 %). Nitrogen concentration in leaf litter was positively related to the decomposition rate, decreasing from pure guachapele to pure eucalyptus. Half-lives (t 1/2 ) were significantly different (p < 0.05) among residues with 148, 185 and 218 days, for guachapele leaves, mixture of both species and for pure eucalyptus, respectively. Nutrient release rates followed the same sequence of t 1/2 due to the initial residues quality (mainly N). It was observed that a fast release of N, K and Mg occurred from the residues tested, mainly for guachapele and mixed stand. These results indicate that guachapele could benefit the mixed system from the N addition and a faster decomposition rate of a richer litter.

A Pseudosamanea guachapele (guachapele), leguminosa arbórea fixadora de nitrogênio, é uma alternativa para plantios florestais mistos nos trópicos. Como são escassas as informações sobre a espécie em plantios mistos de eucalipto em condições edafoclimáticas brasileiras, foi conduzido um experimento no qual objetivou-se avaliar a contribuição da fixação biológica de nitrogênio para a guachapele e a velocidade de decomposição e de liberação de nutrientes de folhas senescentes de eucalipto e guachapele (oriundas dos plantios puros e consorciado). A porcentagem de N derivado da atmosfera (% Ndfa) foi estimada comparando-se a abundância natural de 15 N ( 15 N, ) nos tecidos da guachapele com a observada nos tecidos do Eucalyptus grandis, espécie não fixadora, ambas com sete anos de idade. A constante de decomposição (k) e a meia-vida (t 1/2 ) de serapilheira foram estimadas utilizando-se o modelo exponencial aplicado aos dados oriundos de coletas de litterbags. A estimativa da %Ndfa para guachapele, em condições de plantio puro, variou de 17 a 36%, enquanto que, em condições de plantio consorciado, foi de 35 a 60 %. A concentração de N nas folhas senescentes estava positivamente relacionada com a taxa de decomposição, sendo essa decrescente da guachapele para o eucalipto. A t 1/2 dos resíduos diferiu significativamente (p < 0.05), sendo de 148, 185 e 218 dias para as folhas de guachapele, mistura das duas espécies e eucalipto, respectivamente. A liberação dos nutrientes (principalmente N, K e Mg) das folhas seguiu a mesma ordem da t 1/2 devido à qualidade inicial das mesmas. Os resultados indicam que a guachapele pode beneficiar o plantio misto pela adição de N e por meio da intensificação da decomposição da serapilheira.