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.

Temperature, organic matter and the sustainability of aquatic systems

Changes in sustainability of aquatic ecosystems are likely to be brought about by the global warming that has been widely predicted. In this article, the effects of water temperature on water-bodies (lakes, oceans and rivers) are reviewed followed by the effects of temperature on aquatic organisms. Almost all aquatic organisms require exogenous heat before they can metabolise efficiently. An organism that is adapted to warm temperatures will have a higher rate of metabolism of food organisms and this increases feeding rate. In addition, an increase in temperature raises the metabolism of food organisms, so food quality can be altered. Where populations have a different tolerance to temperature the result is habitat partitioning. One effect of prolonged high temperature is that it causes water to evaporate readily. In the marine littoral this is not an important problem as tides will replenish water in pools. Small rain pools are found in many tropical countries during the rainy season and these become incompletely dried at intervals. The biota of such pools must have resistant stages within the life cycle that enable them to cope with periods of drying. The most important potential effects of global warming include (i) the alteration of existing coastlines, (ii) the development of more deserts on some land masses, (iii) higher productivity producing higher crop production but a greater threat of algal blooms and (iv) the processing of organic matter at surface microlayers.

Organic compounds in surface sediments from the Pakistan continental margin

In order to assess whether the oxygen-minimum zone (OMZ) in the Arabian sea has an effect on the preservation and composition of organic matter in surface sediments we investigated samples from three different transects on the Pakistan continental margin across the OMZ. In addition to determining the total amount of organic carbon (TOC), we analyzed the extractable lipids by gas chromatography, combined gas chromatography/mass spectrometry, and compound-specific stable carbon isotope measurements. The extractable lipids are dominated by marine organic matter as indicated by the abundance of lipids typical of marine biota and by the bulk and molecular isotopic composition. Sediments from within the OMZ are enriched in organic carbon and in several extractable lipids (i.e. phytol, n-alcohols, total sterols, n-C35 alkane) relative to stations above and below this zone. Other lipid concentrations, such as those of total n-fatty acids and total n-alkanes fail to show any relation to the OMZ. Only a weak correlation of TOC with mineral surface area was found in sediments deposited within the OMZ. In contrast, sediments from outside the OMZ do not show any relationship between TOC and surface area. Among the extractable lipids, only the n-alkane concentration is highly correlated with surface area in sediments from the Hab and Makran transects. In sediments from outside the OMZ, the phytol and sterol concentrations are also weakly correlated with mineral surface area. The depositional environment of the Indus Fan offers the best conditions for an enhanced preservation of organic matter. The OMZ, together with the undisturbed sedimentation at moderate rates, seems to be mainly responsible for the high TOC values in this area. Overall, the type of organic matter and its lability toward oxic degradation, the mineral surface area, the mineral composition, and possibly the secondary productivity by (sedimentary) bacteria also appear to have an influence on organic matter accumulation and composition.

Relação entre pluviosidade efetiva e estoque de matéria orgânica de superfície na ciclagem de nutrientes em floresta ombrófila urbana: Parque Nacional da Tijuca - RJ

O estoque de matéria orgânica de superfície refere-se a todo material orgânico decomposto ou em decomposição sobreposto ao solo mineral, bem como ao material orgânico misturado às partículas minerais do horizonte A. Este serve como indicador da funcionalidade e integridade de ecossistemas florestais quando o analisamos sob a perspectiva das "Formas de Húmus". Nesta perspectiva o material orgânico se presenta como disposto em camadas internas que variam no peso e espessura de acordo com a atuação dos agentes decompositores locais, e expressa a ciclagem de nutrientes que se dá a partir dos dois principais processos que sintetizam e/ou modulam o funcionamento dos ecossistemas, a produção e a decomposição da matéria orgânica. O modelo de formas de húmus segue uma classificação desenvolvida na Europa que não se aplica perfeitamente às áreas tropicais pela alta variabilidade de ambientes. Estima-se que fatores locais e particulares como características edáficas, estrutura e composição da vegetação, relevo e o microclima podem distorcer esta classificação e diferir significativamente do modelo global. Esta pesquisa buscou o refinamento deste modelo, buscando entender de que modo a pluviosidade efetiva (chuva que atravessa a copa das árvores e chega ao solo), como fenômeno de natureza microclimática, se relaciona com o estoque de matéria orgânica de superfície (sob a perspectiva das formas de húmus) em ambiente de floresta ombrófila montanhosa urbana.Para tal foram executadas análises físicas sobre o estoque de matéria orgânica de superfície, monitoramento da pluviosidade efetiva com pluviômetro experimentais adaptados para esta demanda e análises químicas sobre a água da chuva após lixiviação da matéria orgânica. Foi montada uma estrutura composta de quinze pluviômetros experimentais em uma encosta florestada no Parque Nacional da Tijuca (Rio de Janeiro - RJ) e instalação de pluviômetros eletrônicos em ambientes de céu aberto em áreas adjacentes a esta encosta pertencentes à área do parque. Os resultados indicam que da chuva que cai na floresta, cerca de 15% é interceptada pelas copas e o restante, parte é interceptada pela matéria orgânica do solo. A camada MFB (ou H) é a que retém mais água, indicando que, florestas que a decomposição é rápida no processo de fragmentação e lenta na mineralização, terão mais água retida no estoque de matéria orgânica. As diferentes camadas vão nutrir o solo de maneira diferenciada quando este processo deriva da lixiviação, como o cálcio que é liberado em a maior quantidade pelas camadas mais fragmentadas como a F e a MFB, o potássio e magnésio têm maior disponibilização quando deriva da camada L, indicando que durante este processo estes nutrientes são mais consumidos do que liberados. Foi perceptível que o sódio é bastante abundante na chuva antes mesmo de atingir a matéria orgânica, confirmando estudos anteriores. A utilização deste sistema proposto de pluviômetros experimentais possibilitou entender como esta estratificação interna do estoque de matéria orgânica de superfície acumula água, pois os métodos tradicionais não se baseiam no modelo de formas de húmus, e possibilitou ainda, o a análise do processo de lixiviação e liberação de nutrientes para o solo.