MINERALIZAÇÃO DO NITROGÊNIO NO SOLO SOB FLORESTA OMBRÓFILA DENSA DAS TERRAS BAIXAS, EM PARANAGUÁ, PR- BRASIL
DOI:
10.31413/nativa.v8i4.9971Resumo
O objetivo deste trabalho foi compreender a dinâmica da mineralização do nitrogênio (N) do solo, nas diferentes estações do ano, em Espodossolo sob Floresta Ombrófila Densa das Terras Baixas, no litoral do Paraná. Foram feitos dois ensaios de mineralização do nitrogênio, um aeróbico e outro anaeróbico, com amostras de solo coletadas nas profundidades 0-5 e 5-10 centímetros (cm). No anaeróbico as amostras de solo foram submetidas ao processo de incubação/extração em período sequencial de 0, 15, 30, 45, 60 e 75 dias, sendo a incubação feita com solução nutritiva, em estufa a 30 graus Celsius (º C) a extração de nitrogênio inorgânico com soluções de Cloreto de Potássio (KCl) e as determinações de N inorgânico por leitura em espectrofotômetro ultra violeta visível (UV-VIS) a 210 nanômetros (nm) para (nitrato) e pelo método do endofenol (amônio) descrito por Waring e Bremner (1964); APHA (1995). No aeróbico as amostras foram secas a 30º C, sendo feita uma primeira extração de N inorgânico com soluções de KCl. Depois disso, as amostras foram umedecidas a 30 porcento (%) e incubadas a 19,8 ºC em câmara fitoclimática por 15 dias. Diariamente foi feita leitura de respiração do solo e, ao final, foi feita nova extração com KCl. Alíquotas dos dois extratos obtidos foram então transferidas para microplacas para leitura de nitrato e amônio (Rodríguez et al., 2009). A análise estatística foi realizada com teste paramétrico com teste de Duncan (p<0,10) para os resultados de mineralização anaeróbica. A mineralização do N no solo mostrou-se influenciada pelas estações do ano e suas variáveis meteorológicas, além da umidade do solo. As temperaturas mais elevadas favoreceram a atividade microbiológica, a umidade do solo quando excessiva resulta em menor nitrificação e maior amonificação. Os ensaios de mineralização anaeróbico e aeróbico mostraram-se como ferramentas importantes para a identificação do efeito estacional e na profundidade de coleta sobre a mineralização de N no solo.
Palavras-chave: carbono; respiração do solo; amonificação; nitrificação; processo de mineralização.
MINERALIZATION OF NITROGEN IN THE SOIL UNDER ATLANTIC RAINFOREST DENSE OMBROPHYLOUS OF THE LOWLAND, IN PARANAGUÁ, PR – BRAZIL
ABSTRACT:
The objective of this work was to understand the dynamics of soil nitrogen mineralization in the different seasons of the year in Spodosol under Atlantic Rainforest Dense Ombrophylous of the Lowland in the Paraná state coast. Two nitrogen mineralization tests, one aerobic and one anaerobic, were performed at depths 0-5 and 5-10 centímetros (cm) in Spodosol under Dense Ombrophylous Lowland. The anaerobic test, soil samples were subjected to the incubation /extraction process in a sequential period of 0, 15, 30, 45, 60 and 75 days, with incubation being carried out with nutrient solution, in an oven at 30 degrees Celsius (º C) the extraction of inorganic nitrogen with solutions of Potassium Chloride (KCl) and the determination of inorganic N by reading in a visible ultra violet spectrophotometer (UV-VIS) at 210 nanometers (nm) for (nitrate) and by the endophenol (ammonium) method described by Waring and Bremner (1964); APHA (1995). The aerobic test, the samples were dried at 30º C, with a first extraction of inorganic N with KCl solutions. After that, the samples were moistened at 30 percent (%) and incubated at 19.8 ºC in a phytoclimatic chamber for 15 days. The soil breath was read daily and, at the end, a new extraction was done with KCl. Aliquots of the two extracts obtained were then transferred to microplates for reading nitrate and ammonium (Rodríguez et al., 2009). Statistical analysis was performed with parametric test with Duncan's test (p <0.10) for the results of anaerobic mineralization. The mineralization of N in the soil was shown to be influenced by the seasons and its meteorological variables, in addition to soil moisture. Higher temperatures favored microbiological activity, and excessive soil moisture results in less nitrification and greater ammonification. The anaerobic and aerobic mineralization tests proved to be important tools for the identification of the seasonal effect and the depth of collection in the mineralization of N in the soil.
Keywords: carbon; soil respiration; ammonification; nitrification; mineralization process.
Referências
ALEIXO, S.; GAMA-RODRIGUES, A. C.; GAMA-RODRIGUES, E. F.; CAMPELLO, E. F. C.; SILVA, E. C.; SCHRIPSEMA, J. Can soil phosphorus availability in tropical forest systems be increased by nitrogen-fixing leguminous trees? Science of the Total Environment. nº 712, 136405, April. 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.136405
ALMEIDA, D. O.; BAYER, C.; ALMEIDA, H. C. Fauna e atributos microbiológicos de um Argissolo sob sistemas de cobertura no Sul do Brasil.. Pesquisa Agropecuária Brasileira. v.51, n. 9, set, 2019. DOI: https://doi.org/10.1590/s0100-204x2016000900013
APHA, A. E. G.; AWWA, A. D. E.; WEF, L. S. C. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. Washington D. C. American Public Health Association. 1995.
BARBOSA, V.; BARRETO-GARCIA, P.; GAMA-RODRIGUES, E.; PAULA, A. Biomassa, Carbono e Nitrogênio na Serapilheira Acumulada de Florestas Plantadas e Nativa. Floresta e Ambiente. nº 24, 2017. DOI: http://dx.doi.org/10.1590/2179-8087.024315
BLUM, H. Caracterização biogeoquímica da serapilheira e de substâncias húmicas do solo sob plantios com espécies florestais nativas e exóticas no sul do Brasil. Tese de Doutorado em Engenharia Florestal – Setor de Ciências Agrárias da Universidade Federal do Paraná. Curitiba, PR. 2014.
BRODLIN, D.; KAISER, K.; HAGEDORN. F. Divergent Patterns of Carbon, Nitrogen, and Phosphorus Mobilization in Forest Soils. Frontiers and Forests and Global Change. Oct. 2019. v. 2. DOI: 10.3389/ffgc.2019.00066
CARRILLO, Y.; BALL, B. A.; BRADFORD, M. A.; JORDAN, C. F.; MOLINA, M. Soil fauna alter the effects of litter composition on nitrogen cycling in a mineral soil. Soil Biology & Biochemistry. v. 43, p. 1440 – 1449 2011. DOI: https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2011.03.011
CARVALHO, D. Características da serapilheira e do solo sob florestas de coníferas e folhosas em Rio Negro, PR. Dissertação de mestrado em Ciência do Solo – Setor de Ciências Agrárias da Universidade Federal do Paraná. 2011.
CARVALHO, D. C.; PEREIRA, M. G.; GUARESCHI, R. F.; SIMON, C. A.; TOLEDO, L. O.; PICCOLO, M. C. Carbono, Nitrogênio e Abundância Natural de δ13 C do Solo em Coberturas Florestais. Floresta e Ambiente. nº 24, 2017. DOI: http://dx.doi.org/10.1590/2179-8087.009315
, L. A. Y.; McNULTY, S. G.; SUN. G.; ZHANG, Y. Net Nitrogen mineralization in natural ecosystems across the conterminous US. International Journal of Geosciences. v. 4, p. 1300-1312, 2013.
CONTOSTA, A. R.; FREY, S. D.; COOPER, A. B. Seasonal dynamics of soil respiration and N mineralization in chronically warmed and fertilized soils. Ecosphere. v. 2, n. 3. 2011. DOI: https://doi.org/10.1890/ES10-00133.1
COPELAND, S. M.; BRUNA, E. M.; SILVA, L. V. B.; MACK, M.; VASCONCELOS, H. Short-term effects of elevated precipitation and nitrogen on soil fertility and plant growth in a Neotropical savana. Ecosphere. v. 3, n. 4. 2012. DOI: https://doi.org/10.1890/ES11-00305.1
DURÁN, J. H.; MORSE, J. L.; GROFFMAN, P. M.; CAMPBELL, J. L.; CHRISTENSON, L. M.; DRISCOLL, C. T.; FAHEY, T. J.; FISK, M. C.; LIKENS, G. E.; MELILLO, J. M.; MITCHELL, M. J.; TEMPLER, P. H.; VADEBONCOEUR, M. Climate change decreases nitrogen pools and mineralization rates in northern hardwood forests. Ecosphere. v.7, n. 3. 2016. DOI:
https://doi.org/10.1002/ecs2.1251
EMBRAPA. Sistema brasileiro de classificação de solos. 5ª ed. Ed. EMBRAPA, 2018.
FIGUEIREDO, V.; ENRICH-PRAST, A.; RUTTING, T. Evolution of nitrogen cycling in regrowing Amazonian rainforest. SCIENTIFIC REPORTS. nº 9, 8538, 2019. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-019-43963-4
FUCHSLUEGER, L.; KASTL, E. M.; BAUER, F.; KIENZL, S.; HASIBEDER, R.; LADREITER-KNAUSS, T.; SCHMITT, M.; BAHN, M.; SCHLOTER, M.; RICHTER.; SZUKICS, U. Effects of drought on nitrogen turnover and abundances of ammonia-oxidizers in mountain grassland. Geosciences. v. 11, 6003–6015 p. 2014.
GARCÍA-VELÁZQUEZ, L.; RODRÍGUEZ, A.; GALLARDO, A.; MAESTRE, F. T.; DOS SANTOS, E.; LAFUENTE, A.; FERNANDEZ-ALONSO, M. J.; SINGH, B. K.; WANG, J. T.; DURÁN, J. Climate and soil micro-organisms drive soil phosphorus fractions in coastal dune systems. Functional Ecology, jun. P. 1-12, 2020. DOI: https://doi.org/10.1111/1365-2435.13606
GIÁCOMO, R. G.; PEREIRA, M. G.; GUARESCHI, R. F.; MACHADO, D. L. Chemical and physical attributes of soil, and carbon and nitrogen stock and humic fractions in different plant formations. Ciência Florestal, Santa Maria, v. 25, n. 3, p. 617-631, jul.-set., 2015. DOI: https://doi.org/10.5902/1980509819613
GONÇALVES, J. L. M.; MENDES, K. C. F. S.; SASAKI, C. M. Mineralização de nitrogênio em ecossistemas florestais naturais e implantados do estado de SÃO PAULO. Revista Brasileira de Ciência do Solo. v. 25, 601-616 p. 2001.
HEINZMANN, F.X.; MIYAZAVA, M.; PAVAN, M.A. Determinação de nitrato por espectrofotometria de absorção ultravioleta. Revista Brasileira de Ciência do Solo. v.8, p.159-163. 1984.
MASUNGA, R. H.; UZOKWE, V.; MLAYA, P. D.; ODEH, I.; SINGH, A.; BUCHAN, D.; NEVE, S. Nitrogen mineralization dynamics of different valuable organic amendments commonly used in agriculture. Applied Soil Ecology. n. 101. P. 185-193, 2016. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2016.01.006
MOREIRA, M. F. S.; SIQUEIRA, J. O. Microbiologia e bioquímica do solo. 2ª ed. Editora UFLA. Lavras. 2006.
MORSE, J. L.; DURÁN, J. H.; GROFFMAN, P. M. Soil Denitrification Fluxes in a Northern Hardwood Forest: The Importance of Snowmelt and Implications for Ecosystem N Budgets. Ecosystems. Jan. 2015a. DOI: https://doi.org/10.5902/1980509819613
MORSE, J. L.; DURÁN, J. H.; BEALL, F.; ENANGA, E. M.; CREED, I. F.; FERNANDEZ, I.; GROFFMAN, P. M. Soil denitrification fluxes from three northeastern North American forests across a range of nitrogen deposition. Oecologia. n. 177, p. 17-27, 2015b. DOI: 10.1007/s00442-014-3117-1
MULVANEY, R. L. Nitrogen inorganic forms in: Methods of soil analysis part 3, chemical methods, books series number 5. Madison, USA. Soil Science Society of America. n. 5, p. 1123, 1996.
NENDEL, C.; MELZER, D. THORBURN, P. J. The nitrogen nutrition potential of arable soils. Scientific Reports. v. 9, nº 5851. April. 2019. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-019-42274-y
NIU, S,; CLASSEN, A. T.; DUKES, J. S.; KARDOL, P.; LIU, L.; LUO, Y.; RUSTAD, L.; SUN, J.; TANG, J.; TEMPLER, P. H.; QUINN, T.; TIAN, D.; VICCA, S.; WANG, Y. P.; XIA, J.; ZAEHLE, S. Global patterns and substrate-based mechanisms of the terrestrial nitrogen cycle. Ecology Letters. v.19. 697–709 p. 2016.
PAJARES, S.; BOHANNAN, B. J. M. Ecology of Nitrogen Fixing, Nitrifying, and Denitrifying Microorganisms in Tropical Forest Soils. Frontiers In Microbiology. v. 7, 1045. July 2016. DOI: 10.3389/fmicb.2016.01045
PEREIRA, A. P.; SCHOFFEL, A.; JOEFENDER, J.; CAMERA, J. N.; GOLLE, D. P.; HORN, R. C. Nutrient cycling in summer cover crops. Revista de Ciências Agrárias, v. 4, nº 40, p. 799-807, 2017. 40(4): DOI: http://dx.doi.org/10.19084/RCA17065
PEREIRA, E. L.; SANTOS, S. A. P.; ARROBAS, M.; PATRICIO, M. S. Microbial biomass and N mineralization in mixed plantations of broadleaves and nitrogen-fixing species. Forest Systems. v. 20, n. 3. 516-524 p. 2011. DOI: 10.5424/fs/20112003-11458
PORTUGAL. Decreto-Lei nº 154/2005, de 06 de setembro de 2005. Institui medidas de proteção fitossanitária. Diário da República, Lisboa, n. 171, 06 set. 2005. Seção I – Série A.
PULITO, A. P. Resposta à fertilização nitrogenada e estoque de nitrogênio biodisponível em solos usados para plantações de Eucalyptus. Dissertação de Mestrado em Recursos Florestais – Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz da Universidade de São Paulo. Piracicaba, 2009.
QUAN, Q.; WANG, C.; HE, N.; ZHANG, Z.; WEN, X.; SU, H.; WANG, Q.; XUE, J. Forest type affects the coupled Relationships of soil C and N mineralization in the temperate forests of northern China. Nature Scientific Reports. v. 4. 2014. DOI: 10.1038/srep06584
REICHMANN, L. G.; SALA, O. E.; PETERS, D. P. C. Water controls on nitrogen transformations and stocks in an arid ecosystem. Ecosphere. v. 4, n. 1. 2013. DOI:
https://doi.org/10.1890/ES12-00263.1
RODRIGUES, R. A. R.; DE MELLO, W. Z.; DA CONCEIÇÃO, M. C. G.; DE SOUZA, P. A.; SILVA, J. J. N. Dinâmica do Nitrogênio em Sistemas Agrícolas e Florestais Tropicais e seu Impacto na Mudança do Clima. Rev. Virtual Química. v. 9, nº 5. p. 1868-1886. 2017. DOI: 10.21577/1984-6835.20170110
RODRÍGUEZ, A., DURÁN, J., FERNÁNDEZ-PALACIOS, J.M., GALLARDO, A., Short-term wildfire effects on the spatial pattern and scale of labile organic-N and inorganic-N and P pools. Forest Ecology and Management n. 257, p. 739–746, 2009. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.foreco.2008.10.006
SANTIAGO, W. R.; VASCONCELOS, S. S.; KATO, O. R.; BISPO, C. J. C.; RANGEL-VASCONCELOS, L. G. T.; CASTELLANI, D. C. Nitrogênio mineral e microbiano do solo em sistemas agroflorestais com palma de óleo na Amazônia Oriental. Acta Amazonica. v. 43, n. 4. 395 – 406 p. 2013. DOI: https://doi.org/10.1590/S0044-59672013000400001
SANTOS, E.; TOLEDO, V. G.; FERNANDES, H.; PEREIRA, L. A. Macrofauna edáfica invertebrada como bioindicador em dois diferentes fragmentos remanescentes de Floresta Ombrófila Mista no Paraná. Enciclopedia Biosfera. v. 16, n. 29, p. 1010-1025, 2019. DOI: 10.18677/EnciBio_2019A82
SCHWARZBACH, J. Dinâmica química da solução do solo em três fases sucessionais da floresta Ombrófila Densa das Terras Baixas no litoral do Paraná. Dissertação de mestrado em Ciência do Solo – Setor de Florestal do Setor de Ciências Agrárias da Universidade Federal do Paraná. 2015. Ciências Agrárias da Universidade Federal do Paraná. 2005.
SILVA, R. J.; BRANCALION, P. H. S.; RODRIGUES, R. R. Forest management impacts on the nitrogen cycling: implications for the rainforests conservation. Journal of Basic Education, Tecnical and Technological. n. 1, v.1, p. 240-249, 2017.
SILVEIRA, F. M. Ciclagem de nutrientes em estágios sucessionais da Floresta Ombrófila Densa do Paraná. Tese de doutorado em Engenharia Florestal – Programa de Pós Graduação em Engenharia Florestal do Setor de Ciências Agrárias da Universidade Federal do Paraná. 2015.
URAKAWA, R.; OHTE, N.; SHIBATA, H.; ISOBE, K.; TATENO, R.; ODA, T.; HISHI, T.; FUKUSHIMA, K.; INAGAKI, Y.; HIRAI, K.; OYANAGI, N.; NAKATA, M.; TODA, H.; KENTA, T.; KUROIWA, M.; WATANABE, T.; FUKUZAWA, K.; TOKUCHI, N.; UGAWA, S.; ENOKI, T.; NAKANISHI, A.; SAIGUASA, N,; YAMAO, Y.; KOTANI, A. Factors contributing to soil nitrogen mineralization and nitrification rates of forest soils in the Japanese archipelago. Forest Ecology and Management. nº 361, p. 382–396, 2016. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.foreco.2015.11.033
VELOSO, H. P.; RANGEL FILHO, A. L. R.; LIMA, J. C. A. Classificação da vegetação brasileira, adaptada a um sistema universal. IBGE - Departamento de Recursos Naturais e Estudos Ambientais, Rio de Janeiro, p 124.1991.
WARING, S.A. & BREMNER, J.M. Ammonium production in soil under waterlogged conditions as an index of nitrogen availability. Nature. 201, p.951-952 1964.
WINBOURNE, J. B.; FENG, A.; REYNOLDS, L.; PIOTTO, D.; HASTINGS, M. G.; PORDER, S. Nitrogen cycling during secondary succession in Atlantic Forest of Bahia, Brazil. SCIENTIFIC REPORTS. Nº 8, 1377. 2018. DOI:10.1038/s41598-018-19403-0
WOICIECHOWSKI, T. Ciclagem de fitomassa e nutrientes na Floresta Ombrófila Densa Submontana no litoral do Paraná. Tese de doutorado em Engenharia Florestal – Programa de Pós Graduação em Engenharia do Setor de Ciências Agrárias da Universidade Federal do Paraná. 2015.
YAGI, R,; FERREIRA, M. E.; PESSÔA, M. C.; BARBOSA, J. C. Renato. mineralização potencial e líquida de nitrogênio em solos. Revista Brasileira de Ciência do Solo. v. 33. 385-394 p. 2009. DOI: https://doi.org/10.1590/S0100-06832009000200016
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