Arsenic toxicity in Acacia mangium willd. and mimosa Caesalpiniaefolia benth. seedlings

Acacia mangium and Mimosa caesalpiniaefolia are fast-growing woody fabaceous species that might be suitable for phytoremediation of arsenic (As)-contaminated sites. To date, few studies on their tolerance to As toxicity have been published. Therefore, this study assessed As toxicity symptoms in A. mangium and M. caesalpiniaefolia seedlings under As stress in a greenhouse. Seedlings of Acacia mangium and M. caesalpiniaefolia were grown for 120 d in an Oxisol-sand mixture with 0, 50, 100, 200, and 400 mg kg-1 As, in four replications in four randomized blocks. The plants were assessed for visible toxicity symptoms, dry matter production, shoot/root ratio, root anatomy and As uptake. Analyses of variance and regression showed that the growth of A. mangium and M. caesalpiniaefolia was severely hindered by As, with a reduction in dry matter production of more than 80 % at the highest As rate. The root/shoot ratio increased with increasing As rates. At a rate of 400 mg kg-1 As, whitish chlorosis appeared on Mimosa caesalpiniaefolia seedlings. The root anatomy of both species was altered, resulting in cell collapse, death of root buds and accumulation of phenolic compounds. Arsenic concentration was several times greater in roots than in shoots, with more than 150 and 350 mg kg-1 in M. caesalpiniaefolia and A. mangium roots, respectively. These species could be suitable for phytostabilization of As-contaminated sites, but growth-stimulating measures should be used.

Fungos micorrízicos arbusculares em estéril revegetado com Acacia mangium, após mineração de bauxita

O objetivo deste trabalho foi avaliar a composição das comunidades de FMAs em áreas revegetadas com Acacia mangium após a mineração de bauxita na região de Porto Trombetas, PA. Foram coletadas amostras de solo compostas nos períodos seco e chuvoso, em áreas revegetadas com Acacia mangium, que receberam inóculos de Glomus clarum e Gigaspora margarita, com 1 e 5 anos de idade. Os solos foram revegetados sem a reposição do horizonte superficial orgânico. Os esporos dos fungos micorrízicos arbusculares (FMAs) foram extraídos e identificados através de suas características morfológicas. Analisou-se a densidade de esporos e de espécies em cada amostra, a densidade relativa e a freqüência de ocorrência de cada espécie por período de amostragem, além do índice de abundância e freqüência (IAF). Sob o plantio de mudas de A. mangium, a densidade de esporos de FMAs foi elevada e aumentou com a idade, enquanto o número de espécies não variou. Glomus clarum produz alta densidade de esporos na fase inicial do plantio e declina com o tempo, e Gigaspora margarita não esporula nas condições edafoclimáticas locais. A maioria das espécies de FMA não apresenta o mesmo padrão de esporulação nos períodos seco e chuvoso.

Evaluation of the throughfall and stemflow nutrient contents in mixed and pure plantations of Acacia mangium, Pseudosamenea guachapele and Eucalyptus grandis

The interception of the rainfall by the forest canopy has great relevance to the nutrient geochemistry cycle in low fertility tropical soils under native or cultivated forests. However, little is known about the modification of the rainfall water quality and hydrological balance after interception by the canopies of eucalyptus under pure and mixed plantations with leguminous species, in Brazil. Samples of rainfall (RF), throughfall (TF) and stemflow (SF) were collected and analyzed in pure plantations of mangium (nitrogen fixing tree -NFT), guachapele (NFT) and eucalyptus (non-nitrogen fixing tree -NNFT) and in a mixed stand of guachapele and eucalyptus in Seropédica, State of Rio de Janeiro, Brazil. Nine stemflow collectors (in selected trees) and nine pluviometers were randomly disposed under each stand and three pluviometers were used to measure the incident rainfall during 5.5 months. Mangium conveyed 33.4% of the total rainfall for its stem. An estimative based on corrections for the average annual precipitation (1213 mm) indicated that the rainfall's contribution to the nutrient input (kg ha-1) was about 8.42; 0.95; 19.04; 6.74; 4.72 and 8.71 kg ha-1 of N-NH4+, P, K+, Ca+2, Mg+2 and Na+, respectively. Throughfall provided the largest contributions compared to the stemflow nutrient input. The largest inputs of N-NH4+ (15.03 kg ha-1) and K+ (179.43 kg ha-1) were observed under the guachapele crown. Large amounts of Na+ denote a high influence of the sea. Mangium was the most adapted species to water competitiveness. Comparatively to pure stand of eucalyptus, the mixed plantation intensifies the N, Ca and Mg leaching by the canopy, while the inputs of K and P were lower under these plantations.

Crescimento inicial de mudas de Acacia mangium cultivadas em mantas de fibra de coco contendo substrato de lodo de esgoto

O objetivo deste trabalho foi avaliar o crescimento inicial de mudas de Acacia mangium semeadas em "manta" de fibra de coco contendo substrato de lodo de esgoto. O delineamento experimental foi em blocos casualizados com 13 tratamentos e três repetições, distribuídos em esquema fatorial (6 x 2 + 1) com seis proporções de fibra de coco e resíduo agregante, combinados com substratos com e sem lodo de esgoto, mais o tratamento-controle (terra de subsolo). Foram avaliados o índice de velocidade de emergência (IVE), a percentagem de emergência (EM) e a altura das plantas aos 40 e 60 dias após a emergência. O tratamento- controle apresentou melhores resultados em relação ao IVE e EM quando comparado com os tratamentos utilizando "manta" de fibra de coco e resíduo agregante. Não houve diferença entre o controle e os tratamentos com "mantas" em altura das plantas aos 40 e 60 dias. Não foram observadas interações entre o tipo de substrato utilizado no semeio e as diferentes proporções de fibra de coco na "manta". A presença de lodo no substrato não influenciou o IVE e a EM, contudo verificou-se que o substrato sem lodo de esgoto proporcionou maior crescimento em altura das plantas. O uso de "mantas" contendo 50 e 100% de fibra de coco proporcionou maior crescimento às mudas de acácia em condições de campo.

Atividade alelopática de substâncias químicas isoladas da Acacia mangium e suas variações em função do PH

Os objetivos deste trabalho foram isolar, identificar e caracterizar a atividade alelopática de substâncias químicas produzidas por Acacia mangium, além de determinar as variações na atividade das substâncias em função da variação do pH da solução. A atividade alelopática foi avaliada em bioensaios de germinação (25 ºC de temperatura e fotoperíodo de 12 horas) e crescimento de radícula e hipocótilo (25 ºC de temperatura e fotoperíodo de 24 horas) das plantas daninhas malícia (Mimosa pudica) e mata-pasto (Senna obtusifolia). Avaliou-se a interferência do pH (3,0 e 9,0) da solução na atividade alelopática das substâncias sobre a germinação das sementes da espécie malícia. Os triterpenoides lupenona (3-oxolup-20(29)-eno) e lupeol (3β-hidroxilup-20(29)-eno), obtidos das folhas caídas da planta doadora, isolados e em par, evidenciaram baixo efeito alelopático inibitório da germinação de sementes e do crescimento do hipocótilo, especialmente do primeiro, cujos efeitos não ultrapassaram o valor de 2,0%. Os efeitos promovidos sobre o crescimento da radícula foram de maior magnitude, atingindo valores superiores a 40%, com destaque para as inibições promovidas pela substância lupenona. Isoladamente, as substâncias promoveram efeitos superiores aos efetivados pelas substâncias analisadas em pares, indicando a existência de antagonismo. O pH da solução influenciou a atividade alelopática das substâncias; para lupenona os efeitos foram mais intensos em pH ácido, enquanto para lupeol os melhores resultados foram verificados em condições alcalinas, mostrando que este fator é ponto importante a ser considerado em trabalhos de campo.

A parametric model for the interval censored survival times of Acacia mangium plantation in a spacing trial

Survival times for the Acacia mangium plantation in the Segaliud Lokan Project, Sabah, East Malaysia were analysed based on 20 permanent sample plots (PSPs) established in 1988 as a spacing experiment. The PSPs were established following a complete randomized block design with five levels of spacing randomly assigned to units within four blocks at different sites. The survival times of trees in years are of interest. Since the inventories were only conducted annually, the actual survival time for each tree was not observed. Hence, the data set comprises censored survival times. Initial analysis of the survival of the Acacia mangium plantation suggested there is block by spacing interaction; a Weibull model gives a reasonable fit to the replicate survival times within each PSP; but a standard Weibull regression model is inappropriate because the shape parameter differs between PSPs. In this paper we investigate the form of the non-constant Weibull shape parameter. Parsimonious models for the Weibull survival times have been derived using maximum likelihood methods. The factor selection for the parameters is based on a backward elimination procedure. The models are compared using likelihood ratio statistics. The results suggest that both Weibull parameters depend on spacing and block.

Efeito do sombreamento e do substrato sobre a germinação e o crescimento de plântulas de Acacia mangium e Acacia mearnsii

The speed and uniform germination of seeds, followed by the prompt seedling emergence, are highly desirable characteristics in seedling production. Studies aiming to enable the use of organic waste such as sewage sludge and pine bark in the supply chain represent a current demand. The aim of this study was to identify conditions of shading and substrate which are more favorable to the process of seed germination and seedling growth of Acacia mangium and Acacia mearnsii. After overcoming dormancy in hot water, the seeds were sown in three substrates: substrate plantmax commercial forest (control), pine bark and pine bark mixed with biosolids (1:1). The tubes were placed in a tree nursery under three shading conditions: 50%, 30% and 0% (full sun). The evaluated parameters were: speed and germination percentage (daily until 30 days) and shoot length of seedlings (weekly from 75 to 150 days). The experiment was a completely randomized design with treatments in a factorial 3 x 3 and the results were submitted to regression analysis. The highest germination was obtained in the sowing of Acacia mangium in pine bark at 30% shading and commercial substrate at 30 and 50% shading for Acacia mearnsii in pine bark under 50% shading or commercial substrate in full sun. For both species, seedlings grew faster and reached larger size in the final substrate of pine bark with biosolids and in any condition of shading (30 e 50 %) and full sun, anticipating the production of seedlings.

Prospecção de moléculas químicas com propriedades alelopáticas em Acacia mangium (Willd.)

Muito se tem estudado sobre o potencial que algumas plantas têm de inibir o desenvolvimento de outras plantas. Em busca de alternativas para reduzir a dependência de herbicidas sintéticos, diminuindo os danos ambientais e prejuízos à saúde humana e procurando alternativas à resistência aos herbicidas do mercado, os compostos naturais oferecem excelentes perspectivas. Este trabalho isola, identifica as estruturas e caracteriza a atividade alelopática de duas substâncias químicas produzidas pela espécie Acacia mangium. Para isso, procede-se com solução hidroalcoólica (7:3) extração exaustiva das folhas secas caídas, folhas verdes, raízes e sementes dessa espécie, passando-se pela recuperação do etanol (evaporador rotativo) e liofilização dos extratos para a desidratação e obtenção do extrato bruto hidroalcoólico (EBHA). Para identificar qual parte da planta possui maior potencial alelopático, é preparado um bioensaio com a utilização de solução hidroalcoólica (7:1) de cada EBHA em concentração de 1%. É determinado o potencial inibitório sobre a germinação, desenvolvimento do hipocótilo e desenvolvimento da radícula das sementes das plantas daninhas malícia (Mimosa pudica), mata-pasto (Senna alata) e puerária (Pueraria phaseoloides). 10 g do EBHA das folhas caídas são submetidas à CCVU para separação das substâncias, a partir do qual são obtidas quatro reuniões de substâncias semelhantes. Três delas são refracionadas em colunas menores (R1’, R2- R3’, R4’) e da coluna R1’ são isoladas as substâncias Lupenona e Lupeol. Nos bioensaios com os extratos, o das folhas secas apresenta as inibições mais acentuadas, notadamente sobre a germinação (99%). Nesta característica, mata-pasto é a espécie de menor sensibilidade, com inibições abaixo de 12%. São realizados bioensaios com as substâncias isoladas e em par (solubilizadas em clorofórmio), na concentração de 140 ppm, sobre as sementes de Mimosa pudica e Senna obtusifolia. Para a germinação das sementes, as substâncias em todos os tratamentos não evidenciam qualquer efeito. Para o desenvolvimento da radícula, ambas as substâncias, isoladamente, promovem inibições em torno de 40% sobre duas espécies de plantas daninhas, enquanto que em par, observa-se que há antagonismo entre as substâncias, já que os resultados são inferiores, ficando ao redor de 30%. Com relação ao crescimento do hipocótilo a inibição em todos os tratamentos fica em torno de 15% e não há diferença significativa entre os resultados. É testado também o efeito do pH (3,0 e 9,0) na atividade alelopática das substâncias, isoladas e em par, sobre a germinação das sementes de malícia e observa-se que há interação para os fatores pH e germinação, havendo maior atividade inibitória da lupenona em condições ácidas e do lupeol em condições alcalinas. Não há efeito aditivo ou negativo quando da associação das substâncias. É realizada também análise por HPLC nos extratos brutos hidroalcoólicos de três partes da planta Acacia mangium para a detecção dos flavonóides catequina e epicatequina (substâncias com comprovado efeito alelopático), sendo que a epicatequina é a substância com absorção para os espetros selecionados, mostrando que esta substância pode ter contribuído para os resultados expressivos observados nos primeiros bioensaios com os extratos brutos das partes das plantas.

Estoques e fluxos de carbono em plantações florestais jovens de Acacia mangium e Schizolobium parahyba var. Amazonicum na Amazônia Oriental

Plantações florestais são consideradas como alternativas de uso da terra para mitigação dos efeitos das mudanças climáticas, devido ao potencial de sequestro de carbono em espécies arbóreas. No entanto, há poucas informações sobre estoques e fluxos de carbono em espécies comumente usadas em plantações florestais, sobretudo na Amazônia. O objetivo deste estudo foi determinar o estoque de carbono na fitomassa e o efluxo de dióxido de carbono do solo em plantios de Acacia mangium Willd e Schizolobium parahyba var. amazonicum em diferentes espaçamentos. O estudo foi conduzido em Dom Eliseu, Pará, cujo clima apresenta temperatura média anual em torno de 25 ºC e precipitação anual de 2250 a 2500 mm; o solo predominante é Latossolo amarelo distrófico típico A moderado textura muito argilosa. Neste estudo foram selecionadas duas espécies (A. mangium e S. parahyba) em dois espaçamentos (4,0 m x 2,0 m e 4,0 m x 3,0 m), com duas repetições, totalizando 4 tratamentos e 8 parcelas, estudadas por um período de um ano, dos 2,5 aos 3,5 anos de idade. As parcelas mediram 48 m x 60 m. Mediram-se altura total, diâmetro à altura do peito, fluxo de CO₂ do solo, e estimou-se o estoque de carbono na fitomassa acima do nível do solo. O efluxo de CO₂ do solo nos plantios de A. mangium tiveram uma média global de 5,61 ± 1,30 Mg C ha^-1 ano^-1, e, em S. parahyba, a média global foi 7,07 ± 1,50 Mg C ha^-1 ano^-1. O acúmulo anual de carbono na fitomassa acima do solo nos plantios de A. mangium foi 16,41 ± 1,16 e 14,03 ± 0,82 Mg C ha^-1 ano^-1, no 4,0 x 2,0 m e 4,0 x 3,0 m, respectivamente. Em S. parahyba o acúmulo anual global foi 8,93 ± 1,87 Mg C ha^-1 ano^-1. O plantio de A. mangium acumulou mais carbono na fitomassa acima do solo em relação a S. parahyba, com efluxos anuais de CO₂ menores em relação ao plantio de S. parahyba em ambos espaçamentos. Dessa forma, plantios de A. mangium, no espaçamento 4,0 x 2,0 m, são recomendados para projetos de sequestro de carbono. Entre os espaçamentos de plantio testados para S. parahyba, 4,0 x 3,0 m seria recomendado devido a mesma eficiência no sequestro de carbono em relação a 4,0 x 2,0 m, porém com menor requerimento de mudas. A continuidade no monitoramento nessas plantações florestais é fundamental para que conclusões mais definitivas sejam feitas a respeito da dinâmica do carbono.

Atividade alelopática de substâncias químicas isoladas da Acacia mangium e suas variações em função do PH

Os objetivos deste trabalho foram isolar, identificar e caracterizar a atividade alelopática de substâncias químicas produzidas por Acacia mangium, além de determinar as variações na atividade das substâncias em função da variação do pH da solução. A atividade alelopática foi avaliada em bioensaios de germinação (25 ºC de temperatura e fotoperíodo de 12 horas) e crescimento de radícula e hipocótilo (25 ºC de temperatura e fotoperíodo de 24 horas) das plantas daninhas malícia (Mimosa pudica) e mata-pasto (Senna obtusifolia). Avaliou-se a interferência do pH (3,0 e 9,0) da solução na atividade alelopática das substâncias sobre a germinação das sementes da espécie malícia. Os triterpenoides lupenona (3-oxolup-20(29)-eno) e lupeol (3β-hidroxilup-20(29)-eno), obtidos das folhas caídas da planta doadora, isolados e em par, evidenciaram baixo efeito alelopático inibitório da germinação de sementes e do crescimento do hipocótilo, especialmente do primeiro, cujos efeitos não ultrapassaram o valor de 2,0%. Os efeitos promovidos sobre o crescimento da radícula foram de maior magnitude, atingindo valores superiores a 40%, com destaque para as inibições promovidas pela substância lupenona. Isoladamente, as substâncias promoveram efeitos superiores aos efetivados pelas substâncias analisadas em pares, indicando a existência de antagonismo. O pH da solução influenciou a atividade alelopática das substâncias; para lupenona os efeitos foram mais intensos em pH ácido, enquanto para lupeol os melhores resultados foram verificados em condições alcalinas, mostrando que este fator é ponto importante a ser considerado em trabalhos de campo.

Periphoba hircia (lepidoptera: saturniidae) defoliating plants of acacia mangium in the state of roraima, Brazil

Larvae of Periphoba hircia (Cramer) (Lepidoptera: Saturniidae) defoliated Acacia mangium in the state of Roraima, Brazil. This is the first report of this species defoliating A. mangium in Brazil. The damage to the foliage was substantial and P. hircia should be monitored to ascertain its significance as pest of this plant. The larval stage of this species had 6 instars. Its cocoons were woven either on A. mangium leaves or in the soil. The pupal period of P. hiricia reared on A. mangium lasted 6 months. Its adults were dimorphic with females larger and having more prominent abdomens than males.

Transpiração e eficiência de uso da água em plantios puros e mistos de eucalyptus grandis e acacia mangium

Pós-graduação em Ciência Florestal - FCA

Production and carbon allocation in monocultures and mixed-species plantations of Eucalyptus grandis and Acacia mangium in Brazil

Introducing nitrogen-fixing tree species in fast-growing eucalypt plantations has the potential to improve soil nitrogen availability compared with eucalypt monocultures. Whether or not the changes in soil nutrient status and stand structure will lead to mixtures that out-yield monocultures depends on the balance between positive interactions and the negative effects of interspecific competition, and on their effect on carbon (C) uptake and partitioning. We used a C budget approach to quantify growth, C uptake and C partitioning in monocultures of Eucalyptus grandis (W. Hill ex Maiden) and Acacia mangium (Willd.) (treatments E100 and A100, respectively), and in a mixture at the same stocking density with the two species at a proportion of 1 : 1 (treatment MS). Allometric relationships established over the whole rotation, and measurements of soil CO2 efflux and aboveground litterfall for ages 4-6 years after planting were used to estimate aboveground net primary production (ANPP), total belowground carbon flux (TBCF) and gross primary production (GPP). We tested the hypotheses that (i) species differences for wood production between E. grandis and A. mangium monocultures were partly explained by different C partitioning strategies, and (ii) the observed lower wood production in the mixture compared with eucalypt monoculture was mostly explained by a lower partitioning aboveground. At the end of the rotation, total aboveground biomass was lowest in A100 (10.5 kg DM m(-2)), intermediate in MS (12.2 kg DM m(-2)) and highest in E100 (13.9 kg DM m(-2)). The results did not support our first hypothesis of contrasting C partitioning strategies between E. grandis and A. mangium monocultures: the 21% lower growth (delta B-w) in A100 compared with E100 was almost entirely explained by a 23% lower GPP, with little or no species difference in ratios such as TBCF/GPP, ANPP/TBCF, delta B-w/ANPP and delta B-w/GPP. In contrast, the 28% lower delta B-w in MS than in E100 was explained both by a 15% lower GPP and by a 15% lower fraction of GPP allocated to wood growth, thus partially supporting our second hypothesis: mixing the two species led to shifts in C allocations from above- to belowground, and from growth to litter production, for both species.

Introducing Acacia mangium trees in Eucalyptus grandis plantations: consequences for soil organic matter stocks and nitrogen mineralization

Background and aims Eucalyptus plantations cover 20 million hectares on highly weathered soils. Large amounts of nitrogen (N) exported during harvesting lead to concerns about their sustainability. Our goal was to assess the potential of introducing A. mangium trees in highly productive Eucalyptus plantations to enhance soil organic matter stocks and N availability. Methods A randomized block design was set up in a Brazilian Ferralsol soil to assess the effects of mono-specific Eucalyptus grandis (100E) and Acacia mangium (100A) stands and mixed plantations (50A:50E)on soil organic matter stocks and net N mineralization. Results A 6-year rotation of mono-specific A. mangium plantations led to carbon (C) and N stocks in the forest floor that were 44% lower and 86% higher than in pure E. grandis stands, respectively. Carbon and N stocks were not significantly different between the three treatments in the 0-15 cm soil layer. Field incubations conducted every 4 weeks for the two last years of the rotation estimated net soil N mineralization in 100A and 100E at 124 and 64 kg ha(-1) yr(-1), respectively. Nitrogen inputs to soil with litterfall were of the same order as net N mineralization. Conclusions Acacia mangium trees largely increased the turnover rate of N in the topsoil. Introducing A. mangium trees might improve mineral N availability in soils where commercial Eucalyptus plantations have been managed for a long time.