Is there more soil carbon under nitrogen-fixing trees than under non-nitrogen-fixing trees in mixed-species restoration plantings?

Afforestation of agricultural land provides an important opportunity to mitigate climate change by storing carbon (C) in both plant biomass and the soil. Here we present results of a study in which we sought to determine whether soil under nitrogen(N)-fixing trees contained more C than soil under non-N-fixing trees in mixed-species plantings, and thus if inclusion of N-fixers is beneficial in terms of increasing soil C sequestration. Soils were sampled directly beneath N-fixing and non-N-fixing tree species in riparian and upland mixed-species plantings in southeastern Australia. Soil C and N contents were assessed at both the landscape and individual planting scales. At the landscape scale, there were higher levels of soil C and N under N-fixing trees compared with non-N-fixing trees. At the individual planting scale, the patterns were less clear with both large increases and decreases occurring across the range of sites. The results presented here indicate that the inclusion of N-fixers may help to increase soil C, and N, but that the response may be site- and species-specific. © 2014 Elsevier B.V.

N-fixing trees in restoration plantings: effects on nitrogen supply and soil microbial communities

Mixed-species restoration tree plantings are being established increasingly, contributing to mitigate climate change and restore ecosystems. Including nitrogen (N)-fixing tree species may increase carbon (C) sequestration in mixed-species plantings, as these species may substantially increase soil C beneath them. We need to better understand the role of N-fixers in mixed-species plantings to potentially maximize soil C sequestration in these systems. Here, we present a field-based study that asked two specific questions related to the inclusion of N-fixing trees in a mixed-species planting: 1) Do non-N-fixing trees have access to N derived from fixation of atmospheric N2 by neighbouring N-fixing trees? 2) Do soil microbial communities differ under N-fixing trees and non-N-fixing trees in a mixed-species restoration planting? We sampled leaves from the crowns, and litter and soils beneath the crowns of two N-fixing and two non-N-fixing tree species that dominated the planting. Using the 15N natural abundance method, we found indications that fixed atmospheric N was utilized by the non-N-fixing trees, most likely through tight root connections or organic forms of N from the litter layer, rather than through the decomposition of N-fixers litter. While the two N-fixing tree species that were studied appeared to fix atmospheric N, they were substantially different in terms of C and N addition to the soil, as well as microbial community composition beneath them. This shows that the effect of N-fixing tree species on soil carbon sequestration is species-specific, cannot be generalized and requires planting trails to determine if there will be benefits to carbon sequestration. © 2014 Elsevier Ltd.

An assessment of riparian restoration outcomes in two rural catchments in south-western Victoria: Focusing on tree and shrub species richness, structure and recruitment characteristics

Riparian ecosystems are among the most degraded systems in the landscape,and there has been substantial investment in their restoration. Consequently, monitoring restoration interventions offers opportunities to further develop the science of riparian restoration, particularly how to move from small-scale implementation to a broader landscape scale. Here, we report on a broad range of riparian revegetation projects in two regions of south-western Victoria, the Corangamite and Glenelg-Hopkins Catchment Management Areas. The objectives of restoration interventions in these regions have been stated quite broadly, for example, to reinstate terrestrial habitat and biodiversity, control erosion and improve water quality. This study reports on tree and shrub composition, structure and recruitment after restoration works compared with remnant vegetation found regionally. Within each catchment, a total of 57 sites from six subcatchments were identified, representing three age-classes: <4, 4–8 and >8–12 years after treatment, as well as untreated (control) sites. Treatments comprised fencing to exclude stock, spraying or slashing to reduce weed cover, followed by planting with tube stock. Across the six subcatchments, 12 reference (remnant) sites were used to provide a benchmark for species richness, structural and recruitment characteristics and to aid interpretation of the effects of the restoration intervention. Vegetation structure was well developed in the treated sites by 4–8 years after treatment. However, structural complexity was higher at remnant sites than at treated or untreated sites due to a higher richness of small shrubs. Tree and shrub recruitment occurred in all remnant sites and at 64% of sites treated >4 years ago. Most seedling recruitment at treatment sites was by Acacia spp. This assessment provides data on species richness, structure and recruitment characteristics following restoration interventions. Data from this study will contribute to longitudinal studies of vegetation processes in riparian landscapes of south-western Victoria.

Plantations, not farmlands, cause biotic homogenisation of ground-active beetles in South-Eastern Australia

Following landscape change, species invasions and extinctions may lead to biotic homogenisation, resulting in increased taxonomic and functional similarity between previously distinct biotas. Biotic homogenisation is more likely to occur in landscapes where the matrix contrasts strongly with native vegetation patches. To test this, we examined the distribution of ground-active beetles in a landscape of remnant Eucalyptus open woodland patches where large areas of lower contrast matrix (farmland) are being transformed to high-contrast pine plantations in south-eastern Australia. We sampled beetles from 30 sites including six replicates of five categories; (1) remnants adjacent to farmland, (2) remnants adjacent to plantation, (3) farmland, (4) plantation, and, (5) remnants between pine plantation and farmland. Community composition in the pine matrix was similar to native patches embedded in pine (ANOSIM, Global R=. 0.49, P<. 0.000), which we suggest is due to biotic homogenisation. Remnant patches with edges of both farmland and pine plantation did not represent an intermediate community composition between patches surrounded by either matrix type, but rather a unique habitat with unique species. Farmland supported the greatest number of individuals (. F=. 9.049, df. =. 25, P<. 0.000) and species (. F=. 5.875, df. =. 25, P=. 0.002), even compared to native remnant patches. Our results suggest that matrix transformations can reduce species richness and homogenise within-patch populations. This may increase the risk of species declines in fragmented landscapes where plantations are not only replacing native vegetation patches, but also other matrix types that may better support biodiversity. Our findings are particularly concerning given expanding plantation establishment worldwide.

Failure to respond to food resource decline has catastrophic consequences for koalas in a high-density population in Southern Australia

Understanding the ability of koalas to respond to changes in their environment is critical for conservation of the species and their habitat. We monitored the behavioural response of koalas to declining food resources in manna gum (Eucalyptus viminalis) woodland at Cape Otway, Victoria, Australia, from September 2011 to November 2013. Over this period, koala population density increased from 10.1 to 18.4 koalas.ha-1. As a result of the high browsing pressure of this population, manna gum canopy condition declined with 71.4% manna gum being completely or highly defoliated in September 2013. Despite declining food resources, radio collared koalas (N = 30) exhibited high fidelity to small ranges (0.4-1.2 ha). When trees became severely defoliated in September 2013, koalas moved relatively short distances from their former ranges (mean predicted change in range centroid = 144 m) and remained in areas of 0.9 to 1.0 ha. This was despite the high connectivity of most manna gum woodland, and close proximity of the study site (< 3 km) to the contiguous mixed forest of the Great Otway National Park. Limited movement had catastrophic consequences for koalas with 71% (15/21) of radio collared koalas dying from starvation or being euthanased due to their poor condition between September and November 2013.

Estudo dos compostos voláteis de algumas espécies de eucalipto através do uso de microextração em fase sólida no modo headspace (HS-SPME)

Neste trabalho utilizou-se a técnica de HS-SPME/GC/ITMS para o estudo qualitativo dos compostos voláteis (VOC) emitidos pelas folhas de três espécies de Eucalyptus (E.): E. citriodora, E. dunnii e E. saligna tanto em laboratório como in situ, além do estudo da relação entre folhas de eucalipto e rãs Litoria ewingi. Para este fim, foram desenvolvidos métodos análiticos. Os compostos tentativamente como (E,E)-a-farseno, (E)-4,8-dimetil-1,3,7-nonatrieno (DMNT),(E,E)-4,8,12-trimetil-1,3,7,11-tridecatetraeno (TMTT),B-cariofileno,a-cariofileno, gerrmacreno D e (E,E,E)-3,7,11,15-tetrametil-1,3,6,10,14-hexadecapentaeno (TMHP) foram encontrados no headspace de folhas picadas de eucalipto, sendo que os três primeiros também foram nas emissões áreas de E. saligna in situ, não tendo sido encontrados nos óleos voláteis das mesmas árvores, obtidos por hidrodestilação. Nas amostragens in situ, foram observados dois tipos de perfis circadianos nas emissões voláteis, incluindo compostos como cis-, trans-óxido de rosa, trans-B-ocimeno, citronelal, citronelol, entre outros. O comportamento dos compostos citados sugere que os mesmos sejam semioquímicos. Os resultados obtidos com HS-SPME (PDMS/DVB) mostraram que esta é uma ferramenta analítica relativamente simples, que preserva a vida devido ao seu caráter não invasivo, de mínima pertubação do sistema vivo sob amostragem e que, devido a sua rapidez (1 min), permite o acompanhamento de alteraçãoes rápidas provocadas por processos endógenos e/ou exógenos nos seres vivos. O monitoramento da emissão de voláteis de folhas in situ durante 8 a 10 h por vários dias consecutivos, e a extração dos voláteis de rãs vivas sob estresse, submetidas a diferentes condições de dieta e meio ambiente, exemplificam o potencial desta técnica, que abre novos horizontes na investigação de voláteis de seres vivos.

Avaliação do desempenho de classificadores neurais para aplicações em sensoriamento remoto

Atualmente, pesquisadores das mais diversas áreas, tais como: Geologia, Física, Cartografia, Oceanografia, entre outras, utilizam imagens de satélite como uma fonte valiosa para a extração de informações sobre a superfície terrestre. Muitas vezes, a análise (classificação) destas imagens é realizada por métodos tradicionais sejam eles supervisionados (como o Método de Máxima Verossimilhança Gaussiana) ou nãosupervisionados (como o Método de Seleção pelo Pico do Histograma). Entretanto, pode-se utilizar as Redes Neurais Artificiais como uma alternativa para o aumento da acurácia em classificações digitais. Neste trabalho, utilizou-se imagens multi-espectrais do satélite LANDSAT 5-TM para a identificação de espécies vegetais (Mata Nativa, Eucalyptus e Acácia) em uma região próxima aos municípios de General Câmara, Santo Amaro e Taquari, no Estado do Rio Grande do Sul, Brasil. Comparou-se qualitativamente e quantitativamente os resultados obtidos pelo método de Máxima Verossimilhança Gaussiana e por uma Rede Neural Artificial Multinível com BackPropagation na classificação da área de estudo. Para tanto, parte desta área foi mapeada através de uma verificação de campo e com o auxílio de classificadores nãosupervisionados (Kohonen, que é uma Rede Neural, e o método de Seleção pelo Pico do Histograma). Com isto, foi possível coletar dois conjuntos de amostras, sendo que um deles foi utilizado para o treinamento dos métodos e o outro (conjunto de reconhecimento) serviu para a avaliação das classificações obtidas. Após o treinamento, parte da área de estudo foi classificada por ambos os métodos. Em seguida, os resultados obtidos foram avaliados através do uso de Tabelas de Contingência, considerando um nível de significância de 5%. Por fim, na maior parte dos testes realizados, a Rede Neural Artificial Multinível com BackPropagation apresentou valores de acurácia superiores ao Método de Máxima Verossimilhança Gaussiana. Assim, com este trabalho observou-se que não há diferença significativa de classificação para as espécies vegetais, ao nível de 5%, para a área de estudo considerada, na época de aquisição da imagem, para o conjunto de reconhecimento.

Diagnóstico da produção de madeira serrada e geração de resíduos do processamento de madeira de florestas plantadas no Rio Grande do Sul

A perda de material, na forma de sobras ou resíduos, no processamento das toras de madeira, além de ser uma variável muito importante para o gerenciamento da produção é responsável por uma parcela significativa dos impactos ambientais causados pela produção de madeira serrada. A quantificação e a identificação dos resíduos do processamento (desdobro) da madeira são componentes fundamentais para o estudo de suas possibilidades de aproveitamento como insumo de outros produtos. Tradicionalmente o aproveitamento dos resíduos ou sobras pelas serrarias tem sido utilizados em caldeiras para geração de vapor para a secagem da madeira processada e para produzir energia elétrica. Mas os resíduos e sobras, que são uma fonte de matéria-prima madeireira, também podem ser empregados para a produção de outros produtos, tais como: chapas e painéis. O presente trabalho consistiu de uma pesquisa realizada em serrarias das três principais regiões produtoras de madeira serrada do Rio Grande do Sul, as quais processam madeira de espécies de Eucalyptus spp. e Pinus spp. A pesquisa visou obter informações a respeito do processo produtivo de madeira serrada de florestas plantadas por serrarias e sua consequente geração de resíduos e sobras. Os resultados obtidos, além de estabelecerem um diagnóstico da produção de madeira serrada de florestas plantadas e da conseqüente geração de resíduos e sobras pelas serrarias no Rio Grande do Sul, revelam aspectos referentes ao atual destino e o aproveitamento potencial dos resíduos e sobras, neste caso para a produção de painéis ou chapas de madeira reconstituída Esta pesquisa e a análise dos dados coletados trazem, ainda, contribuições para o estabelecimento de formas e programas de redução na geração, qualificação e utilização de resíduos e sobras, como mecanismo de redução dos impactos ambientais negativos, através da substituição do processo da queima ou dispensa indevida na natureza, dando ênfase na sustentabilidade ambiental e econômica no uso do insumo madeira. O aproveitamento de sobras e resíduos serve, ainda, para agregar valor à madeira e para o emprego em produtos com base na madeira consumidos por setores industriais importantes, tal como a construção civil.

Desempenho animal em sistema silvipastoril com acácia-negra (Acacia mearnsii De Wild.) e rendimento de matéria seca de cultivares de Panicum maximum Jacq. sob dois regimes de luz solar

Esse estudo foi compreendido por dois experimentos de campo, no período de outubro/2003 a abril/2004, na Fundação Estadual de Pesquisa Agropecuária (FEPAGRO), localizado em Tupanciretã, no Planalto Médio, região ecoclimática do RS. O principal objetivo do primeiro experimento foi avaliar o desempenho de novilhas de corte e a dinâmica de três pastos constituídos por Panicum maximum cvs. Gatton e Aruana e por Digitaria diversinervis em um sistema silvipastoril (SSP), associadas com acácia-negra (Acacia mearnsii De Wild.) sob duas densidades arbóreas (833 e 500 árvores/ha). Os resultados mostraram que não houve efeito da densidade arbórea com relação à dinâmica dos pastos e no desempenho animal. As cvs. de P. maximum apresentaram maiores resultados de massa de forragem residual do que a D. diversinervis. A taxa de acúmulo diário de MS, forragem total, oferta de forragem real e relação folha/colmo não diferiram entre as espécies. A cv. Gatton obteve maior resultado de forragem disponível quando comparado com a D. diversinervis. O ganho médio diário, ganho por área, animais.dia/ha, lotação animal e carga animal média também não diferiram com relação as forrageiras. O objetivo do segundo experimento foi avaliar o rendimento de matéria seca total de cinco cultivares de Panicum maximum, crescendo dentro e fora de um bosque de Eucalyptus sp. de 17 anos de idade, estabelecido na densidade de 1111 árvores/ha. A produção media de MS e a taxa de crescimento diário foram significativamente menores (P≤0.05) na condição de sombra (5.529 kg/ha) do que em pleno sol (22.346 kg/ha). Na condição de sombra, os resultados das cvs. não diferiram, enquanto que os resultados em pleno sol apresentaram diferenças significativas (P≤0,01), onde a cv. Tanzânia apresentou menores resultados no rendimento de matéria seca e taxa de crescimento e a cv. Mombaça os maiores resultados Pode-se concluir que as cvs. Mombaça, Tobiatã, Gatton e Vencedor são boas promissoras para o uso em SSP. Esse estudo indicou claramente altos níveis de desempenho animal sob pastejo em SSP com algumas cvs. de P. maximum selecionadas ou D. diversinervis usando Acacia-Negra no Sul do Brasil.