Ciclagem do nitrogênio em uma cronosequência formada por florestas restauradas e floresta natural

Abstract

A recuperação de funções e processos ecossistêmicos, entre outros atributos, é um dos indicadores mais importantes no processo de retorno de um ecossistema à sua trajetória histórica. A ciclagem de nutrientes é um atributo fundamental do ecossistema, e relaciona-se diretamente à regulação do funcionamento e do desenvolvimento dos ecossistemas e inclui, em um modelo geral, as entradas de nutrientes, as transferências internas entre plantas e solo e as saídas do sistema. A compreensão das mudanças nos processos biogeoquímicos durante a sucessão secundária em áreas em restauração ecológica ainda é incipiente, principalmente em áreas de florestas tropicais. Esse estudo tem por objetivo elucidar a dinâmica do nitrogênio ao longo do processo de restauração ecológica em áreas reflorestadas com espécies nativas da Mata Atlântica. A questão norteadora deste estudo é a seguinte: “A restauração florestal com alta diversidade de espécies e predominância de espécies arbóreas nativas regionais restaura a dinâmica original do nitrogênio?” Esse estudo visa investigar o funcionamento da ciclagem de nutrientes, com foco no nitrogênio, que é um elemento limitante à sucessão secundária, especialmente em florestas tropicais. Para tal, alguns indicadores da ciclagem do nitrogênio foram mensurados em uma cronosequência florestal formada por uma floresta natural preservada e florestas restauradas de diferentes idades (21 e 52 anos) reflorestadas com alta diversidade de espécies e predominância de nativas regionais. Os indicadores utilizados foram: δ15N e teor de N da vegetação, serrapilheira e solo; razão N:P da vegetação e da serrapilheira; taxas líquidas de mineralização e nitrificação; teor de amônio, nitrato, N mineral e razão nitrato:amônio. As florestas foram amostradas entre agosto de 2008 e abril de 2009, nas seguintes estações: seca, transição entre seca e chuvosa, chuvosa, e transição entre chuvosa e seca. Foram encontrados padrões claros de mudanças na ciclagem do N ao longo da cronosequência estudada, incluindo diferenças nos valores de δ15N foliar, teor de N, razão N:P, N mineral e taxas líquidas de mineralização e nitrificação, caracterizadas por um aumento de valores médios dessas variáveis ao longo da cronosequência. Os resultados encontrados sugerem que as florestas em processo de restauração, mesmo a de 52 anos, ainda não possuem uma ciclagem de N característica de uma floresta madura e, portanto, a recuperação da ciclagem de N ainda não foi completamente atingida. Entretanto, é possível afirmar que as florestas em processo de restauração estudadas estão seguindo uma trajetória de desenvolvimento caracterizada por uma ciclagem de N cada vez mais parecida com a de uma floresta natural madura, como a da floresta natural madura utilizada como referência. Através dos modelos de restauração utilizados para as florestas da cronosequência estudada, os processos da ciclagem do N são recuperados à medida que a floresta desenvolve-se, com uma clara tendência de mudança na economia de N para economia de P típica de florestas tropicais maduras.

The recuperation of ecosystem processes and functions, among other attributes, is one of the most important indicators in the process of return of an ecosystem to its historic trajectory. Nutrient cycling is a fundamental ecosystem attribute, and relates directly to regulation of functioning and development of ecosystems and includes, in a general model, nutrients entering, being transferred internally between plants and soil, end leaving the system. The comprehension of changes in biogeochemical processes during secondary succession in areas in ecological restoration is still incipient, mainly in tropical forests. This study aims to elucidate nitrogen dynamics along the process of ecological restoration in areas reforested with Atlantic Forest native species. The question driving this study is: “Does ecological restoration with high diversity of species and predominance of regional native tree species restore nitrogen original dynamics?” This research investigated nutrients cycling functioning, focusing on nitrogen, which is a limiting nutrient in secondary succession, particularly in tropical forests. In order to do so, some indicators of nutrient cycling were assessed in a forest chronosequence formed by a preserved natural forest and restored forests of different ages (21 and 52 years) reforested using high species diversity and predominance of regional native species. The indicators used were: δ15N and N content in green foliage, litter and soil; N:P ratio of green foliage and litter; net mineralization and net nitrification rates; content of ammonium, nitrate, inorganic N, and nitrate:ammonium ratio. The forests were sampled between August 2008 and April 2009, in the following seasons: dry, dry-rainy transition, rainy, rainy-dry transition. Clear patterns of change in the N cycling along the studied chronosequence were found, including differences in green foliage δ15N values, N content, N:P ratio, inorganic N and net mineralization and nitrification rates, characterized by an increase in the mean values of these variables along the chronosequence. The results found suggest that the forests in restoration process, even the 52 years old one, still do not present a N cycling characteristic of a mature forest and, therefore, the recuperation of the N cycling was not completely reached yet. However, it is possible to state that the forests in restoration process studied here are following a development trajectory characterized by a N cycling progressively more similar to what is common to a mature native forest, as the one used as the reference ecosystem in this study. Through the restoration models used for the forests studied, the N cycle processes are recovered as the forests develop, as they present a clear tendency of changing from N economy to P economy, typical to mature tropical forests.