Caracterização de horizontes orgânicos e estoques de C e N em plantios florestais

TEORES DE CARBONO, NITROGÊNIO E BIOMASSA DE HORIZONTES
ORGÂNICOS ACUMULADOS SOBRE SOLOS DE DIFERENTES PLANTIOS
FLORESTAIS EM RIO NEGRO-PR
Bárbara Sloboda1
, Cristine Gobel Donha2
, Daniel da Silva Carvalho1
, Fabiana de Medeiros Silveira2
, Francihele
Cardoso Müller1
, Kelly Geronazzo Martins2
, & Renato Marques3
(1)
Mestrandos do Programa de Pós Graduação em Ciência do Solo, UFPR. Rua dos Funcionários, 1540, Juvevê, Campus I, Curitiba-PR, Cep
80035-050, bar.sloboda@yahoo.com.br ; (2)
Doutorandos do Programa de Pós graduação em Engenharia Florestal da UFPR; Av. Lothário
Meissner, 3400, Jardim Botânico, Campus III, Curitiba-PR, CEP 80210-170.; (3)
Professor Adjunto, Universidade Federal do Paraná. Rua
dos Funcionários, 1540, Juvevê, Curitiba-PR, CEP 80035-050.
Resumo – O objetivo deste estudo foi caracterizar os
horizontes orgânicos, determinar sua biomassa e
quantificar os teores de C e N na serapilheira
acumulada sobre solo em plantios de diferentes
espécies florestais na Estação de Pesquisas Florestais
da UFPR, em Rio Negro-PR. As espécies estudadas
foram Cryptomeria japonica, Ocotea porosa e Pinus
sp. A serapilheira acumulada foi coletada em outubro
de 2010 com auxílio de um gabarito de 20 x 20 cm,
separada em diferentes horizontes orgânicos e seca em
estufa de ventilação forçada à 60ºC por 48 horas para
determinação da fitomassa por fração e total. O solo
foi coletado até a profundidade de 10 cm, sendo
analisados os teores de NO3
-
, P, Mg, Ca, K e pH. As
análises de C e N foram realizadas em analisador
elementar modelo Vario El II, sendo os elementos
determinados após combustão. O delineamento
experimental foi do tipo inteiramente casualizado com
5 repetições para cada variável dependente (Carbono,
Nitrogênio, C:N e biomassa), em cada horizonte
amostrado (fator). Em relação à fitomassa o cultivo
que apresentou a maior quantidade de serapilheira
acumulada foi o pinus velho (51,7 t/ha), seguido do
cultivo de criptomeria (45,4 t/ha), pinus novo (26,6
t/ha) e imbuia (14,7 t/ha). Com exceção do pinus
velho, todos os horizontes orgânicos apresentaram
diferença estatística (p<0,05) para fitomassa,
porcentagem de C e relação C:N. Os resultados
mostram que as diferentes espécies florestais
contribuem de forma diferenciada para a formação dos
horizontes orgânicos em sítios florestais.
Palavras-Chave: carbono, floresta, nitrogênio,
serapilheira, solo.
INTRODUÇÃO
Os solos presentes nas regiões tropicais e
subtropicais são na sua grande maioria ácidos e
possuem baixa fertilidade. Essas características se
devem a alta lixiviação de nutrientes devido à baixa
fixação dos mesmos, principalmente do nitrogênio
(Silva et al 1984). Sendo assim a maioria das florestas
encontradas no Brasil encontram-se sobre esses tipos
de solos. A biomassa florestal é explorada por
indústrias, e sua produção e manutenção são dependentes
da quantidade de nutrientes encontrados neste bioma
(Brown e Lugo 1992). Com o avanço na idade das
florestas, uma parte desses nutrientes é suprida pela
ciclagem, cuja dinâmica desse processo é dependente de
vários fatores, como espécies envolvidas, idade do
povoamento, tipo de solo e condições climáticas. Desta
forma, a compreensão deste processo em um ambiente
florestal é de extrema importância para o entendimento e
auxilio nos tratos culturais dentro do ecossistema florestal.
O objetivo do trabalho foi caracterizar os horizontes
orgânicos, determinar sua biomassa e quantificar os teores
de C e N na serapilheira acumulada sobre solos em plantios
de diferentes espécies florestais na Estação de Pesquisas
Florestais da UFPR, em Rio Negro-PR.
MATERIAL E MÉTODOS
Caracterização da área
O trabalho foi conduzido na Estação de Pesquisas
Florestais da UFPR no município de Rio Negro, PR. A
cidade situa-se a latitude 26º 06’ S e longitude de 49º 48’
W, com altitude média de 847m s.n.m. O clima é
classificado segundo Koeppen, como Cfb, com
precipitação média anual de 1420 mm e temperatura média
anual de 16,6ºC.
Tratamentos e amostragens
As espécies estudadas no presente trabalho foram: Ocotea
porosa (Nees & Mart) Barroso com idade aproximada de
44 anos; Cryptomeria japonica (D.F) D. Don com idade
aproximada de 30 anos; e Pinus sp. L. com idades
aproximadas de 20 anos (novo) e 44 anos (velho). As
coletas ocorreram em outubro de 2010, sendo 5 amostras
por povoamento florestal, utilizando-se uma régua
graduada e uma pá de corte. A serapilheira acumulada foi
coletada com um gabarito de 20 x 20 cm, separada em
diferentes horizontes orgânicos de acordo com Reissmann
(1983) e seca em estufa de ventilação forçada à 60ºC por
48 horas para determinação da fitomassa por fração e total.
Para medição da biomassa utilizou-se balança com três
dígitos de precisão. As amostras foram moídas em moinho
da marca Fritsch modelo pulverisette 14 com peneira de
0,5 mm. O solo foi coletado até a profundidade de 10 cm,
logo abaixo do ponto de coleta de serapilheira. A análise

- XXXIII CONGRESSO BRASILEIRO DE CIÊNCIA DO SOLO -
- Resumo Expandido -
2
química foi realizada nos Laboratórios de
Biogeoquímica e Nutrição Mineral de Plantas e
Biogeoquímica (LABINP) do DSEA/UFPR, sendo N e
C determinados por combustão em analisador
elementar modelo Vario E1 II. A caracterização
química do solo foi feita segundo Marques e Motta
(2003).
Análise estatística
O estudo seguiu um delineamento experimental
inteiramente casualizado com 5 repetições para cada
variável dependente (Carbono, Nitrogênio, C:N e
biomassa), em cada horizonte amostrado (fator),
excetuando-se o Pinus velho, que foi amostrado com 4
repetições. Após a checagem da homogeneidade das
variâncias pelo teste de Levenes a 5% de significância
(Zar, 1999), as variáveis dependentes foram testadas
isoladamente pela anova com uma fonte de variação.
Quando o teste F apresentava significância a 5%, a
diferença entre as médias foi assegurada pelo teste de
Duncan 5% de significância.
Para visualização de possíveis agrupamentos das
espécies em função da biomassa, carbono, nitrogênio e
relação C/N dos horizontes amostrados, foi efetuada
uma análise de cluster, pelo método de ligação Furthest
Neighbor e a distância Euclidiana (McCune e James
2002).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Através da morfologia foi possível subdividir a
serapilheira acumulada em seis horizontes orgânicos
distintos: Ln, Lv, Fn, Fv1, Fv2 e raiz. O plantio que
apresentou maior biomassa total de serapilheira foi o
pinus velho (51,7 t/ha), seguido do cultivo de
criptomeria (45,4 t/ha), pinus novo (26,6 t/ha) e imbuia
(14,7 t/ha). Tabela 1
Trevisan et al. (1987) encontraram valores de
fitomassa total maiores (86,8 t/ha) em plantios de
Pinus taeda L., com 15 anos, na região de Ponta
Grossa-PR, e subdividiram a serapilheira em seis
horizontes orgânicos diferentes (Ln1, Ln2, Lv, LvFr,
Fr1 e Fr2). Porém Reissmann (1983) encontrou valores
menores de fitomassa (34,8 t/ha) em um plantio de
Pinus elliotti Engelm., também com 15 anos, na região
metropolitana de Curitiba-PR, e diferenciou em cinco
horizontes orgânicos (Ln1, Ln2, Lv1, Lv2 e Fr).
Na figura 1 é apresentada a análise de agrupamento
com base nos dados de biomassa, carbono, nitrogênio e
relação C:N nos horizontes orgânicos dos diferentes
sítios florestais. Observa-se de maneira geral que a
imbuia (1) formou um grupo homogêneo em função
das características de seu horizonte orgânico. Assim
como o pinus novo (3) que também formou um grupo
em função de algumas características de seus
horizontes. Já a criptomeria (2) e o pinus velho (4) não
formaram grupos distintos, não evidenciando
diferenças entre os horizontes.
0
2
4
6
8
10
1 1 1 1111 111 111 11 1 1111 2 2 22 22 2 2 22 2 222 33 3 3 33 333 333 3 34 44 444 4 4 44 44
Figura 1. Cluster de agrupamento das espécies florestais estudadas na
Estação de Pesquisas Florestais/UFPR, Rio Negro, PR. 1- Imbuia, 2-
Criptomeria, 3- Pinus novo, 4- Pinus velho.
Em relação à biomassa de serapilheira produzida pelo
plantio de O. porosa (imbuia) apenas o horizonte Fn
apresentou diferença estatística entre os demais, por
apresentar uma produção média de 5,9 t/ha enquanto o
restante permaneceu entre 1,7 – 2,8 t/ha. A relação C:N
diferiu significativamente entre as médias de todos os
horizontes. Observa-se ainda que essa relação diminui à
medida que desce nos horizontes orgânicos, mostrando um
aumento da mineralização nas camadas orgânicas mais
profundas (Ln>Lv>Fn>Fv). Em relação ao teor de
nitrogênio, os horizontes Ln, Lv e Fn apresentaram
diferenças entre médias. Já o teor de carbono apenas o
horizonte Fv (30,8%) apresentou diferença em relação aos
demais horizontes Ln, Lv e Fn (43% a 49%).
A biomassa produzida pela Criptomeria japonica
também apresentou diferença estatística entre os horizontes
orgânicos, sendo os maiores valores encontrados no
horizonte Fv2 (21,9 t/ha). Os dados de carbono
apresentaram diferenças entre os horizontes orgânicos,
sendo sua maior acumulação nos horizontes Ln, Lv e Fn
(48-47%). Entretanto os valores de nitrogênio não
apresentaram diferenças estatísticas significativas. A
relação C:N revelou significância distinta, com maiores
quantidades de carbono encontrado nos horizontes
orgânicos superficiais (Ln>Lv>Fn>Fv1>Fv2), reduzindo
com a profundidade.
No plantio de Pinus novo, a análise de variância
demonstrou diferença significativa para biomassa entre os
horizontes avaliados, sendo que Fv apresentou a maior
média (13,3 t/ha), seguido de Fn, Lv, e Raiz. Ao avaliar o
carbono observou-se significância estatística entre os
horizontes, onde a maior média encontrada foi em Lv
(45,9%) e a menor em Fv (22,7%). Em contrapartida não
obteve diferença estatística para o teor de nitrogênio.
Quanto à relação C:N, verificou-se que esta apresentou
diferença entre os horizontes, onde a maior média foi
obtida no horizonte Lv (38,8%) e a menor em Fv (23,6%),
resultado que representa o aumento da decomposição do
material à medida que a profundidade aumenta com
exceção da camada raiz, a qual apresentou maior relação
C:N que Fv, pois resíduos com baixa relação C:N são
decompostos mais rapidamente que aqueles com alta
relação (Marques et al., 2000) e, no caso da raiz, tal
resultado pode ser explicado pela maior presença de fibras
e resistência à decomposição do material analisado.

3
No plantio de Pinus velho não houve diferença
estatística na biomassa da serapilheira e na
porcentagem de N entre os horizontes. Para a
porcentagem de carbono apenas o horizonte Fv2 se
diferiu dos demais, enquanto que na relação C:N
apenas os horizontes Fv1 e Fv2 se mostraram
homogêneos. Entretanto os valores de C e C:N
seguiram uma queda decrescente de acordo com a
profundidade do horizonte. Apesar de não terem sido
significativos, nota-se que os valores da porcentagem
de N aumentam conforme a profundidade do horizonte,
situação inversa à relação C:N e porcentagem de C.
A alta relação C:N, nos horizontes superficiais
também foi observada por Reissman (1983), e está
relacionada com a velocidade relativamente lenta de
decomposição de resíduos orgânicos em áreas
florestais povoadas com coníferas, em função da alta
produção de serapilheira e por fatores como o alto teor
de lignina e polifenois desse material, o que ocasiona
uma alta relação C:N, refletindo numa lenta
decomposição e maior acúmulo de material sobre o
solo (Balbinot et al. 2000).
A qualidade do sítio também deve ser levada em
consideração, sendo encontrados níveis baixos de pH e
de macronutrientes na área estudada (tabela 2),
podendo influenciar diretamente na decomposição
realizada pelos microrganismos, acumulando dessa
forma, quantidades significativas de matéria orgânica
na camada mais profunda dos horizontes. (Reissmann e
Wisniewski 2000).
CONCLUSÕES
1. As diferentes espécies florestais contribuíram de
forma diferenciada para a formação dos horizontes
orgânicos sobre o solo mineral, tanto em sua
distribuição vertical quanto em sua composição em C e
N.
2. As coníferas, independentemente da idade,
mostraram maior fitomassa acumulada sobre o solo,
sendo isto provavelmente devido a um maior aporte
(não medido) de fitomassa ao longo dos anos e também
devido a uma menor taxa de decomposição de sua
serapilheira, mais pobre em N em comparação com o
sítio da espécie folhosa (imbuia).
3. Existência de um maior número de frações F nos sítios
com coníferas reforça a menor taxa de decomposição
nestes sítios, que pode ser explicada pela maior relação
C:N em sua serapilheira. Assim a imbuia deve contribuir
mais rapidamente para a liberação de nutrientes para o solo
mineral em comparação com as espécies coníferas.
REFERÊNCIAS
BALBINOT, R.; SCHUMACHER, M. V.; HERNANDES, J. I.
Carbono orgânico em uma floresta de Pinus taeda na região
de Cambará do Sul-RS. In: FOREST 2000, Porto Seguro.
Anais… Rio de Janeiro: Instituto Biosfera, 2000. p. 56-57.
BROWN, S.; LUGO, A. E. Aboveground biomass stimates for
tropical moist forests of the Brazilian Amazon. Interciencia,
Caracas, v. 17, n. 1, 8:18, 1992.
MARQUES, R.; MOTTA, A. C. V. Análise química de
solo para fins de fertilidade. In: Marcelo Ricardo de
Lima. (Org.). Manual de diagnóstico da fertilidade e
manejo dos solos agrícolas. 2 ed. Curitiba:
Universidade Federal do Paraná, 2003. p. 82-102.
MARQUES, T. C. L. L. S. M.; VASCOCELOS, C.A.; PEREIRA,
FILHO, I. Evolvimento de dióxido de carbono e
mineralização de nitrogênio em latossolo vermelho-escuro
com diferentes manejos. Pesqesuisa Agropecuária
Brasileira,v.35, n.3, p.581-589, 2000.
MCCUNE, B.; JAMES, B. Grace Analysis of Ecological
Communities. MJM, 2002, Oregon USA. 300p.
REISSMANN, C. B. Morfologia dos horizontes de húmus em
florestas de coníferas exóticas no Sul do Brasil. Revista do
Setor de Ciências Agrárias, Curitiba, v. 5, p.11-16, 1983.
REISSMANN, C. B.; WISNIEWSKI, C. Aspectos nutricionais de
plantios de Pinus. In: GONÇALVES, J. L. M.;
BENEDETTI, V. (Eds.) Nutrição e fertilização florestal.
Piracicaba: IPEF, 2000. p.135-166.
SILVA, J.B.C. da; NOVAIS, R.F. de; SEDIYAMA, C.S.
Comportamento de genótipos de soja em solo com alta
saturação de alumínio. Pes. Agro. Bras., v.19, n.3, 287:298,
1984.
TREVISAN, E.; REISSMANN, C.B.; KOEHLER, C.W; LIMA,
J.M.J.C. Morfologia de horizontes orgânicos acumulados
sob povoamento de Pinus taeda L. em três sítios distintos.
Revista do Setor de Ciências Agrárias, Curitiba, v.9,
p.59-62, 1987.
ZAR, J.H., 1999. Biostatistical analysis. Prentice-Hall, New
Jersey.

4
Tabela 1. Biomassa média, porcentagem de carbono, nitrogênio e relação C/N total e por fração da serapilheira acumulada sob plantios de diferentes
espécies florestais, na Estação de Pesquisas Florestais da UFPR em Rio Negro/PR.
Pinus sp. Pinus sp.
Ocotea porosa Criptomeria japonica
(pinus novo) (pinus velho)
Biomassa C N C/N Biomassa C N C/N Biomassa C N C/N Biomassa C N C/NHorizontes
orgânicos
(t/ha) (%) (%) (t/ha) (%) (%) (t/ha) (%) (%) (t/ha) (%) (%)
Ln 1,7 b 49,0 a 2,03 b 24,2 a 3,1 b 47,8 a 1,16 a 43,3 a - - - - 4,8 a 47,0 a 0,95 a 50,1 a
Lv 2,8 b 47,5 a 2,25 ab 21,2 b 4,7 b 47,7 a 1,14 a 43,0 a 4,6 bc 45,9 a 1,18 ab 38,8 a 7,0 a 45,2 a 1,11 a 42,2 ab
Fn 6,0 a 43,4 a 2,47 a 17,6 c 3,4 b 47,3 a 1,16 a 41,0 ab 5,5 b 39,3 ab 1,34 a 29,1 b 7,7 a 41,9 a 1,13 a 37,5 b
Fv1 1,7 b 30,9 b 2,0 b 15,5 d 2,3 b 44,4 a 1,34 a 33,1 bc 13,3 a 22,7 c 0,95 b 23,6 b 9,4 a 35,9 a 1,28 a 28,1 c
Fv2 - - - - 21,9 a 26,5 b 1,09 a 23,7 d - - - - 9,5 a 24,9 b 1,01 a 24,6 c
Raiz - - - - 7,3 b 34,8 ab 1,21 a 28,4 cd 1,3 c 35,3 b 1,24 ab 28,3 b - - - -
Miscelania 2,6 43,8 1,92 23,0 2,7 45,8 1,08 42,7 2,0 45,6 1,06 44,3 13,2 42,9 0,91 47,2
Total 14,7 42,9 2,13 20,3 45,4 42,0 1,17 36,5 26,6 37,7 1,16 32,8 51,7 39,6 1,07 38,3
Médias seguidas da mesma letra em cada coluna não diferem estatisticamente pelo teste de Duncan a 5% de significância.
Tabela 2. Atributos químicos do solo em plantios de diferentes espécies florestais, na Estação de Pesquisas Florestais da UFPR em Rio Negro/PR.
Tratamento pH Al + H Al K Ca Mg SB T P V m C N
H2O CaCl2 SMP *****************cmolc/dm3
**************** g/dm3
*******%******
O. porosa 4,1 3,6 5,0 10,7 2,00 0,05 0,09 0,11 0,25 10,9 1,0 2,2 13,6 2,92 0,16
C. japonica 4,3 3,6 5,1 10,2 1,98 0,03 0,10 0,07 0,20 10,4 1,7 1,9 13,6 2,47 0,13
Pinus sp. novo 3,9 3,6 5,1 9,8 2,04 0,04 0,09 0,04 0,17 9,9 1,8 1,6 18,8 2,15 0,11
Pinus sp. velho 3,8 3,5 5,0 10,8 2,62 0,04 0,09 0,05 0,18 11,0 2,9 1,6 19,2 2,46 0,11

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