Balanço de nutrientes e da fitomassa em um Argissolo Amarelo sob floresta tropical amazônica após a queima e cultivo com arroz

O sistema de agricultura migratória constitui um dos principais modelos de agricultura praticados na região Amazônica. Este trabalho teve por objetivo avaliar o balanço de nutrientes no ecossistema florestal após a derrubada da vegetação primária e sua queima. Após a retirada e queima da mata, foi instalado um experimento para comparar áreas queimadas sem cultivo (queimado) e áreas queimadas com cultivo de arroz (cultivado). Estas áreas ainda foram contrastadas com uma área de vegetação primária (mata), considerada como referência. O procedimento da queimada consumiu 36,3 % da biomassa inicial e originou 5,5 Mg ha-1 de cinzas com significativas quantidades de nutrientes, principalmente Ca, Mg e K. A prática da queima como meio de limpeza do terreno apresentou baixa eficiência, uma vez que apenas um pequeno percentual da fitomassa inicial foi convertido em cinzas e grande parte dessa biomassa permaneceu na área na forma de resíduos. Mesmo com a reposição de nutrientes, como Ca, Mg, K, pelas chuvas da região, houve uma considerável remoção de N, P, K, Ca, Mg e S, seja pela ação direta do fogo e do vento sobre as cinzas, seja pela remoção pela cultura. No balanço final, a área queimada sem cultivo apresentou maior perda de nutrientes do que a queimada e cultivada, denotando a importância da cobertura do solo na manutenção de elementos no sistema. Ao final do ciclo da cultura, ainda se verificou o efeito residual das cinzas no sistema, evidenciado pelos valores de P, K, Ca e Mg superiores aos do controle (mata).

Efeito do monocultivo de Pinus e da queima do campo nativo em atributos biológicos do solo no Planalto Sul Catarinense

O presente estudo objetivou avaliar o impacto da queima tradicional de campo nativo e do monocultivo de Pinus sp. em Lages (SC), no CO total do solo (COT), carbono da biomassa microbiana (CBM), respiração basal (C-CO2), quociente metabólico microbiano (qCO2) e relação CBM:COT. Foram selecionadas quatro áreas representativas da região, de 0,5 ha cada, sendo: (a) Campo nativo, sem queima nos últimos 50 anos (CN); (b) Campo nativo submetido à queima tradicional (CNQ), ambas, pastagens naturais; (c) Mata natural com predominância de Araucaria angustifolia (MATA); e (d) Reflorestamento de Pinus taeda com oito anos (PINUS). Para tanto, coletaram-se seis amostras, compostas de nove subamostras de solo em cada área, na profundidade de 0-5 cm, em dezembro de 2002. Para avaliar o CBM, foi utilizado o método da fumigação-extração. O C-CO2 foi determinado em laboratório. Os maiores valores de liberação de C-CO2 foram encontrados na MATA e no PINUS, seguidos de CNQ e CN, respectivamente. Os maiores valores de CBM, COT e relação CBM:COT foram encontrados na MATA, não tendo as demais áreas estudadas apresentado diferenças entre si. O qCO2 foi maior no PINUS, seguido de CNQ, em comparação com MATA e CN. A análise multivariada mostrou ser uma ferramenta auxiliar importante ao discriminar o CBM como sendo o atributo que mais contribuiu na separação entre as áreas estudadas.

Variabilidade de goethita e hematita via dissolução redutiva em solos de região tropical e subtropical

Dezenove amostras de horizontes B latossólicos, uma de B plíntico, uma de B incipiente e uma de horizonte Cr foram submetidas a dissoluções seletivas da goethita e da hematita por ditionito-citratro-bicarbonato de sódio a 20 ºC em intervalos de tempo entre 5 e 3.840 minutos. O diâmetro médio do cristal (DMC), área superficial específica (ASE) e substituição do ferro por Al (substituição por Al3+) da goethita e da hematita nas amostras foram estimados, por difratometria de raios X (DRX), em subamostras não tratadas e em subamostras tratadas selecionadas ao longo das dissoluções seletivas. O controle das fases de goethita e hematita que persistiram após cada etapa da dissolução seletiva foi realizado pelo método da difratometria diferencial de raios X (DDRX). A cinética dissolutiva dos cristais foi descrita por meio da segmentação das curvas de dissolução do ferro no tempo em intervalos em que o comportamento dissolutivo foi linear. As taxas de dissolução nos diferentes segmentos lineares foram estimadas a partir do coeficiente angular da reta relativa a cada segmento. Em amostras goethíticas latossólicas, a metodologia discriminou diferentes fases de goethita (populações heterogêneas) quanto à substituição por Al3+, DMC e ASE e ofereceu condições para classificar o grau de estabilidade da goethita em baixa, média, alta e muito alta estabilidade. Amostras goethíticas oriundas de ambientes pedogênicos jovens e amostras hematíticas latossólicas caracterizaram-se pela maior homogeneidade de seus cristais, classificados como de baixa e média estabilidade. Nas amostras goethíticas, a proporção de cristais com maior estabilidade (alta substituição por Al3+ e cristalinidade) em cada população mostrou associação positiva com a proporção de gibbsita em relação a caulinita nas amostras. A hematita apresentou menor resistência à dissolução por redução em relação à goethita, exceto quando a última combinou baixa substituição por Al3+ e alta ASE. A caracterização de populações heterogêneas de goethita pode ampliar a utilização deste óxido como indicador de processos pedogênicos em solos poligenéticos, bem como contribuir para um melhor entendimento do comportamento químico e físico desses solos.

The role of population origin and microenvironment in seedling emergence and early survival in Mediterranean maritime pine (Pinus pinaster Aiton).

Understanding tree recruitment is needed to forecast future forest distribution. Many studies have reported the relevant ecological factors that affect recruitment success in trees, but the potential for genetic-based differences in recruitment has often been neglected. In this study, we established a semi-natural reciprocal sowing experiment to test for local adaptation and microenvironment effects (evaluated here by canopy cover) in the emergence and early survival of maritime pine (Pinus pinaster Aiton), an emblematic Mediterranean forest tree. A novel application of molecular markers was also developed to test for family selection and, thus, for potential genetic change over generations. Overall, we did not find evidence to support local adaptation at the recruitment stage in our semi-natural experiment. Moreover, only weak family selection (if any) was found, suggesting that in stressful environments with low survival, stochastic processes and among-year climate variability may drive recruitment. Nevertheless, our study revealed that, at early stages of recruitment, microenvironments may favor the population with the best adapted life strategy, irrespectively of its (local or non-local) origin. We also found that emergence time is a key factor for seedling survival in stressful Mediterranean environments. Our study highlights the complexity of the factors influencing the early stages of establishment of maritime pine and provides insights into possible management actions aimed at environmental change impact mitigation. In particular, we found that the high stochasticity of the recruitment process in stressful environments and the differences in population-specific adaptive strategies may difficult assisted migration schemes.

Dinâmica da distribuição e degradação de atrazina em argissolo vermelho-amarelo sob condições de clima tropical úmido

A biodegradabilidade e a distribuição dos agrotóxicos no ambiente determinam o seu potencial poluidor. O risco de contaminação do herbicida atrazina, em Argissolo Vermelho-Amarelo, foi estudado em experimentos de campo complementados com a utilização do sistema de microcosmo. O microcosmo permitiu utilizar 14C-atrazina em condições controladas e determinar a volatilização (0,33 %), mineralização (0,25 %) e lixiviação (4 a 11 %), parâmetros difíceis de determinar no campo. Verificou-se que 90 % da radioatividade ficou no solo, encontrando-se cerca de 75 % nos primeiros 5 cm. O experimento de campo foi feito na época seca, permitindo a simulação de chuvas de verão. Os resultados mostraram que, 90 dias após a aplicação, a atrazina foi encontrada a 50 cm de profundidade, podendo ter atingido as águas do subsolo. A atrazina deslocada pelo escoamento do excesso de água encontrava-se principalmente na fase líquida, 1,6 % do valor aplicado, enquanto 0,4 % foi adsorvido nas partículas erodidas. Os valores de atrazina na água do escorrimento foram maiores dois dias após aplicação, decrescendo a menos de um décimo após 15 dias. Os resultados evidenciam que a aplicação do herbicida deve ser evitada quando houver previsão de chuvas, considerando o potencial poluidor de águas superficiais e subterrâneas neste tipo de solo.

Molecular Proxies for Climate Maladaptation in a Long-Lived Tree (Pinus pinaster Aiton, Pinaceae).

Understanding adaptive genetic responses to climate change is a main challenge for preserving biological diversity. Successful predictive models for climate-driven range shifts of species depend on the integration of information on adaptation, including that derived from genomic studies. Long-lived forest trees can experience substantial environmental change across generations, which results in a much more prominent adaptation lag than in annual species. Here, we show that candidate-gene SNPs (single nucleotide polymorphisms) can be used as predictors of maladaptation to climate in maritime pine (Pinus pinaster Aiton), an outcrossing long-lived keystone tree. A set of 18 SNPs potentially associated with climate, 5 of them involving amino acid-changing variants, were retained after performing logistic regression, latent factor mixed models, and Bayesian analyses of SNP-climate correlations. These relationships identified temperature as an important adaptive driver in maritime pine and highlighted that selective forces are operating differentially in geographically discrete gene pools. The frequency of the locally advantageous alleles at these selected loci was strongly correlated with survival in a common garden under extreme (hot and dry) climate conditions, which suggests that candidate-gene SNPs can be used to forecast the likely destiny of natural forest ecosystems under climate change scenarios. Differential levels of forest decline are anticipated for distinct maritime pine gene pools. Geographically defined molecular proxies for climate adaptation will thus critically enhance the predictive power of range-shift models and help establish mitigation measures for long-lived keystone forest trees in the face of impending climate change.

Aplicabilidade do lisem (limburg soil erosion) para simulação hidrológica em uma bacia hidrográfica tropical

As variáveis de entrada do modelo LISEM, mais importantes do ponto de vista da gênese do escoamento superficial direto (umidade do solo antecedente aos eventos de precipitação pluvial (θap) e espessura da camada de solo considerada no balanço hídrico) foram calibrados para eventos individuais de precipitação pluvial ocorridos na bacia hidrográfica do ribeirão Marcela, da região Alto Rio Grande, MG. Avaliou-se, também, a influência de diferentes cenários nas variáveis do escoamento superficial direto. O modelo apresentou elevada sensibilidade à umidade do solo, sendo este sua principal variável de calibração. A influência da camada de balanço hídrico esteve associada à umidade de calibração, observando-se que, quanto maior a profundidade, maior a umidade requerida para calibrar o modelo. Os cenários mata natural, eucalipto e café, aos 35 meses após o plantio, atenuaram as vazões máximas de 37,6; 42,2; e 28,0 %, cuja intensidade de precipitação pluvial foi de 48,0 mm h-1. O modelo hidrológico LISEM apresentou resultados satisfatórios na simulação hidrológica do escoamento superficial direto, mostrando que pode ser aplicado para previsão do comportamento hidrológico de bacias hidrográficas tropicais, desde que devidamente calibrado.

Atividade microbiana de solo e serapilheira em áreas povoadas com Pinus elliottii e Terminalia ivorensis

No Brasil, as espécies Pinus elliottii e Terminalia ivorensis vêm sendo indicadas para reflorestamento. No entanto, pouco se sabe sobre as características ecológicas destas florestas, o ciclo de nutrientes e suas conseqüências sobre a produtividade e sustentabilidade sob condições tropicais. Visando melhor compreender a dinâmica do C nestes ecossistemas, objetivou-se neste trabalho avaliar a atividade microbiana do solo, serapilheira e da mistura solo + serapilheira em povoamentos florestais de P. elliottii e T. ivorensis. Amostras de solos e serapilheira foram incubadas e a atividade microbiana avaliada por meio da evolução de CO2. Ao final da incubação, a respiração acumulada foi superior para a serapilheira de T. ivorensis. Os demais substratos com serapilheira não diferiram entre si, mas diferiram do solo sob T. ivorensis, que, por sua vez, diferiu do solo sob P. elliottii. Nas condições testadas, a incorporação de solo à serapilheira, bem como a incorporação alternada de solo de um povoamento à serapilheira de outro, não promoveu aumentos significativos na respiração da serapilheira, mostrando que as características químicas da própria serapilheira alteram mais fortemente sua velocidade de degradação que as características químicas e microbianas do solo onde é incorporada.

Invader immunology: invasion history alters immune system function in cane toads (Rhinella marina) in tropical Australia.

Because an individual's investment into the immune system may modify its dispersal rate, immune function may evolve rapidly in an invader. We collected cane toads (Rhinella marina) from sites spanning their 75-year invasion history in Australia, bred them, and raised their progeny in standard conditions. Evolved shifts in immune function should manifest as differences in immune responses among the progeny of parents collected in different locations. Parental location did not affect the offspring's cell-mediated immune response or stress response, but blood from the offspring of invasion-front toads had more neutrophils, and was more effective at phagocytosis and killing bacteria. These latter measures of immune function are negatively correlated with rate of dispersal in free-ranging toads. Our results suggest that the invasion of tropical Australia by cane toads has resulted in rapid genetically based compensatory shifts in the aspects of immune responses that are most compromised by the rigours of long-distance dispersal.

Genetic differentiation for size at first reproduction through male versus female functions in the widespread Mediterranean tree Pinus pinaster.

BACKGROUND AND AIMS: The study of local adaptation in plant reproductive traits has received substantial attention in short-lived species, but studies conducted on forest trees are scarce. This lack of research on long-lived species represents an important gap in our knowledge, because inferences about selection on the reproduction and life history of short-lived species cannot necessarily be extrapolated to trees. This study considers whether the size for first reproduction is locally adapted across a broad geographical range of the Mediterranean conifer species Pinus pinaster. In particular, the study investigates whether this monoecious species varies genetically among populations in terms of whether individuals start to reproduce through their male function, their female function or both sexual functions simultaneously. Whether differences among populations could be attributed to local adaptation across a climatic gradient is then considered. METHODS: Male and female reproduction and growth were measured during early stages of sexual maturity of a P. pinaster common garden comprising 23 populations sampled across the species range. Generalized linear mixed models were used to assess genetic variability of early reproductive life-history traits. Environmental correlations with reproductive life-history traits were tested after controlling for neutral genetic structure provided by 12 nuclear simple sequence repeat markers. KEY RESULTS: Trees tended to reproduce first through their male function, at a size (height) that varied little among source populations. The transition to female reproduction was slower, showed higher levels of variability and was negatively correlated with vegetative growth traits. Several female reproductive traits were correlated with a gradient of growth conditions, even after accounting for neutral genetic structure, with populations from more unfavourable sites tending to commence female reproduction at a lower individual size. CONCLUSIONS: The study represents the first report of genetic variability among populations for differences in the threshold size for first reproduction between male and female sexual functions in a tree species. The relatively uniform size at which individuals begin reproducing through their male function probably represents the fact that pollen dispersal is also relatively invariant among sites. However, the genetic variability in the timing of female reproduction probably reflects environment-dependent costs of cone production. The results also suggest that early sex allocation in this species might evolve under constraints that do not apply to other conifers.