Relações de fatores edáficos, da vegetação e de manejo com atributos microbiológicos do solo

Abstract

Resumo: Os atributos microbiológicos do solo são potenciais indicadores para a compreensão das relações solo-planta em ecossistemas nativos e plantações florestais comerciais, pois complementam os atributos químicos e físicos do solo. Fatores edáficos, da vegetação e de manejo influenciam a microbiologia do solo de diferentes formas; e estudar suas interrelações é fundamental para o entendimento da dinâmica de ciclagem de nutrientes em ecossistemas florestais. A utilização dos atributos microbiológicos como indicadores de qualidade do solo tem obtido resultados satisfatórios devido à sensibilidade para predizer os estresses que ocorrem nos ecossistemas, e isso varia de acordo com a classe do solo, cobertura vegetal e manejo aplicado. O objetivo geral foi avaliar as relações entre fatores edáficos, da vegetação e de manejo com os atributos microbiológicos do solo e a eficiência destes como indicadores de mudanças no sistema solo-planta. A tese foi composta por 3 capítulos; e as áreas de pesquisa são representadas por: (i) plantações de Pinus taeda L. com e sem fertilização aos 8 anos de idade, sobre Latossolos, Cambissolos e Neossolos, e coleta de solo aos 18 anos; (ii) plantações de Pinus taeda em crescimento inicial, com solo coletado aos 18 meses, em Latossolos, Nitossolos e Cambissolos; e (iii) ecossistemas terrestres expostos a vários graus de impactos antrópicos, em diferentes classes de solo, em áreas de Mata Atlântica e de Cerrado. Amostras de solo foram coletadas das camadas superficiais (0-5, 5-10 e 0-10 cm) e determinadas para as seguintes análises microbiológicas: ensaio de mineralização de nitrogênio (Nmin), carbono da biomassa microbiana (CBM), nitrogênio da biomassa microbiana (NBM), respiração basal do solo (RBS) e quociente metabólico (qCO2). Foram determinados os atributos químicos do solo: P e K (Mehlich I), Al, Ca e Mg (KCl), pH em CaCl2, acidez potencial (H+Al), N e C (combustão total); e a análise granulométrica foi realizada pelo método do densímetro. Os dados de inventário florestal foram obtidos em colaboração com o Programa Cooperativo sobre Pesquisa do Pinus no Brasil (PPPIB) e a Sociedade de Pesquisa em Vida Selvagem (SPVS). De maneira geral, os atributos microbiológicos Nmin, CBM e RBS se correlacionaram com as características do solo e da vegetação, com particularidades de acordo com cada plantação de Pinus taeda e a fitossociologia dos ecossistemas. A fertilização no Pinus taeda aos 8 anos mostrou efeito significativo nos atributos microbiológicos do solo; e os teores de fósforo e argila se correlacionaram positivamente com o Nmin e o CBM. Para o Pinus taeda em crescimento inicial, o CBM e a RBS mostraram estreita correlação com o teor de argila, pH, K e relação C/N; e os atributos microbiológicos se mostraram sensíveis em explicar o histórico de uso do solo. Nos ecossistemas de Mata Atlântica, CBM e RBS foram os atributos microbiológicos mais correlacionados com os fatores do solo e da vegetação. No Cerrado, os atributos microbiológicos Nmin, CBM, NBM e RBS foram bons indicadores de relações com a vegetação e com as características edáficas do solo. Os atributos microbiológicos apresentaram associação espacial direta com as tipologias vegetais em cada ecossistema e foram influenciados de maneira específica, conforme as características edafoclimáticas de cada ecossistema.

Abstract: Soil microbiological attributes are potential indicators for understanding soilplant relationships in native ecosystems and commercial forest plantations, as they complement the soil's chemical and physical attributes. Edaphic, vegetation, and management factors influence soil microbiology in different ways; and studying their interrelationships is fundamental to understanding the dynamics of nutrient cycling in forest ecosystems. The use of microbiological attributes as indicators of soil quality has obtained satisfactory results due to the sensitivity to predict stresses that occur in ecosystems, and this varies according to the soil class, vegetation cover, and applied management. The general objective was to evaluate the relationships between edaphic, vegetation, and management factors with the microbiological attributes of the soil and their efficiency as indicators of changes in the soil-plant system. The thesis was composed of 3 chapters; and the research areas are represented by: (i) Pinus taeda L. plantations with and without fertilization at 8 years of age, on Oxisols, Cambisols, and Entisols, and soil collection at 18 years of age; (ii) Pinus taeda plantations in initial growth, with soil collected at 18 months, in Oxisols, Ultisols and Cambisols; and (iii) terrestrial ecosystems exposed to varying degrees of anthropogenic impacts, in different soil classes, in Atlantic Forest and Cerrado areas. Soil samples were collected from the surface layers (0-5, 5-10, and 0-10 cm) and determined for the following microbiological analyses: nitrogen mineralization assay (Nmin), microbial biomass carbon (CBM), biomass nitrogen microbial balance (NBM), basal soil respiration (RBS) and metabolic quotient (qCO2). The chemical attributes of the soil were determined: P and K (Mehlich I), Al, Ca, and Mg (KCl), pH in CaCl2, potential acidity (H+Al), N and C (total combustion); and particle size analysis was carried out using the densimeter method. Forest inventory data was obtained in collaboration with the Cooperative Program on Pine Research in Brazil (PPPIB) and the Wildlife Research Society (SPVS). In general, the microbiological attributes Nmin, CBM, and RBS correlated with the characteristics of the soil and vegetation, with particularities according to each Pinus taeda plantation and the phytosociology of the ecosystems. Fertilization in Pinus taeda at 8 years of age showed a significant effect on the microbiological attributes of the soil; phosphorus and clay contents were positively correlated with Nmin and CBM. For Pinus taeda in early growth, CBM and RBS showed a close correlation with clay content, pH, K, and C/N ratio; and microbiological attributes proved to be sensitive in explaining the history of land use. In Atlantic Forest ecosystems, CBM and RBS were the microbiological attributes most correlated with soil and vegetation factors. In the Cerrado, the microbiological attributes Nmin, CBM, NBM, and RBS were good indicators of relationships with vegetation and soil edaphic characteristics. The microbiological attributes showed a direct spatial association with the plant typologies in each ecosystem and were influenced in a specific way, according to the edaphoclimatic characteristics of each ecosystem.