Chemical changes of soil and litter properties of riparian and non-riparian zones in a tropical dry forest

Autores

  • Luiz Guilherme Medeiros Pessoa
  • Márcio Fléquisson Alves Miranda
  • Altanys Silva Calheiros
  • Fernando José Freire
  • Maria Betânia Galvão dos Santos Freire
  • Mozart Duarte Barbosa
  • Luiz Carlos Marangon

DOI:

https://doi.org/10.24221/jeap.8.4.2023.5818.285-298

Palavras-chave:

Litter deposition, nutrient cycling, principal component analysis, semiarid regions, soil chemical properties

Resumo

Riparian zones of dry tropical forests are important due to their effect on nutrient cycling and carbon dynamics. It’s important to evaluate the changes that occur when these areas are altered, to ascertain the magnitude of nutrient gains or losses. This study compares soil and litter chemical changes in riparian and non-riparian zones. Plots were established for soil and litter sampling in riparian and non-riparian zones. Considering chemical analysis, litter, and soil surface sampling were performed at depths of 0.0 to 0.10 m and 0.10 to 0.20 m. The descriptive and principal component analysis assessed chemical attribute sets' soil and litter characteristics. We observed higher P, K, and Ca content at both depths in soils of the non-riparian zone. The total soil organic carbon content in the non-riparian zones was 1.28 and 1.51 times greater at 0-10 and 10-20 cm depths, respectively, than in the riparian zones. Additionally, the humic acid and humin fractions had strong correlations with soil nutrients and, thus, are responsible for maintaining fertility in riparian zones. Despite the chemical and organic inputs in the non-riparian zones, no significant differences were observed regarding the chemical properties of riparian areas as opposed to the soils of non-riparian areas due to the litter of the riparian zones being richer in nutrients.

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Referências

Albuquerque, A. S.; Freire, F. J.; Barbosa, M. D.; Marangon, L. C.; Feliciano, A. L. P. 2018. Efficiency of biological utilization of micronutrients by forests species in hypoxerophytic Caatinga. Floresta e Ambiente, 25, 1-10. https://doi.org/10.1590/2179-8087.092517

Andrade, R. L.; Souto, J. S.; Souto, P. C.; Bezerra, D. M. 2008. Deposição de serrapilheira em área de caatinga na RPPN “Fazenda Tamanduá”, Santa Terezinha-PB. Revista Caatinga, 21, 223-230.

Aranda, V.; Comino, F. 2014. Soil organic matter quality in three Mediterranean environments (a first barrier against desertification in Europe). Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 14, 743-760. https://doi.org/10.4067/S0718-95162014005000060

Araújo Filho, R. N. de; Freire, M. B. G. dos S.; Wilcox, B. P.; West, J. B.; Freire, F. J.; Marques, F. A. 2018. Recovery of carbon stocks in deforested caatinga dry forest soils requires at least 60 years. Forest Ecology and Management, 407, 210-220. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2017.10.002

Barbosa, M. D.; Marangon, L. C.; Feliciano, A. L. P.; Freire, F. J.; Duarte, G. M. T. 2012. Florística e fitossociologia de espécies arbóreas e arbustivas em uma área de caatinga em Arcoverde, PE, Brasil. Revista Árvore, 36, 851-858. https://doi.org/10.1590/S0100-67622012000500007

Becknell, J. M.; Kissing Kucek, L.; Powers, J. S. 2012. Aboveground biomass in mature and secondary seasonally dry tropical forests: A literature review and global synthesis. Forest Ecology and Management, 276, 88-95. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2012.03.033

Canellas, L. P.; Velloso, A. C. X.; Marciano, C. R.; Ramalho, J. F. G. P.; Rumjaneck, V. M.; Rezende, C. E.; Santos, G. A. 2003. Propriedades químicas de um Cambissolo cultivado com cana-de-açúcar, com preservação do palhiço e adição de vinhaça por longo tempo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 27, 935-944. https://doi.org/10.1590/S0100-06832003000500018

Corrêa, R. M.; Freire, M. B. G. dos S.; Ferreira, R. L. C.; Freire, F. J.; Pessoa, L. G. M.; Miranda, M. A.; Melo, D. V. M. 2009. Atributos químicos de solos sob diferentes usos em perímetro irrigado no semiárido de Pernambuco. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 33, 305-314. https://doi.org/10.1590/S0100-06832009000200008

Cruz, C. D.; Carneiro, P. C. S.; Regazzi, A. J. 2004. Modelos biométricos aplicados ao melhoramento genético. Editora UFV, 668p.

Dantas, J. D. N.; Oliveira, T. S.; Mendonça, E. S.; Assis, C. P. 2012. Qualidade de solo sob diferentes usos e manejos no Perímetro Irrigado Jaguaribe/Apodi, CE. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 16, 18-26. https://doi.org/10.1590/S1415-43662012000100003

Dauer, J. M.; Chorover, J.; Chadwick, O. A.; Oleksyn, J.; Tjoelker, M. G.; Hobbie, S. E.; Reich, P. B.; Eissenstat, D. M. 2007. Controls over leaf and litter calcium concentrations among temperate trees. Biogeochemistry, 86, 175-187. https://doi.org/10.1007/s10533-007-9153-8

Ebeling, A. G.; Anjos, L. H. C.; Pereira, M. G.; Pinheiro, E. F. M.; Valladares, G. S. 2011. Substâncias húmicas e relação com atributos edáficos. Bragantia, 70, 157-165. https://doi.org/10.1590/S0006-87052011000100022

EMBRAPA - Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. 1997. Manual de métodos de análise de solo. Ministério da Agricultura e do Abastecimento, Second Edition. 212p.

Ferreira, R. L. C.; Lira Junior, M. de A.; Rocha, M. S.; Santos, M. V. F.; Lira, M. A.; Barreto, L. P. 2007. Deposição e acúmulo de matéria seca e nutrientes em serapilheira em um bosque de sabiá (Mimosa caesalpiniifolia Benth.). Revista Árvore, 31, 7-12. https://doi.org/10.1590/S0100-67622007000100002

Franchini, J. C.; Meda, A. R.; Cassiolato, M. E.; Miyazawa, M.; Pavan, M. A. 2001. Plant residue extracts potential for lime mobility in the soil using a biological method. Scientia Agricola, 58, 357-360. https://doi.org/10.1590/S0103-90162001000200020

Gu, S.; Gruau, G.; Malique, F.; Dupas, R.; Petitjean, P.; Gascuel-Odoux, C. 2018. Drying/rewetting cycles stimulate release of colloidal-bound phosphorus in riparian soils. Geoderma, 321, 32-41. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2018.01.015

Heikkinen, J.; Kurganova, I.; Gerenyu, V. L.; Palosuo, T.; Regina, K. 2014. Changes in soil carbon stock after cropland conversion to grassland in Russian temperate zone: measurements versus model simulation. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 98, 97-106. https://doi.org/10.1007/s10705-014-9599-8

Holanda, A. C.; Feliciano, A. L. P.; Freire, F. J.; Sousa, F. Q.; Freire, S. R. O.; Alves, A. R. 2017. Aporte de serapilheira e nutrientes em uma área de Caatinga. Ciência Florestal, 27, 621-633 https://doi.org/10.5902/1980509827747

Ikpe, F. N.; Owoeye, L. G.; Gichuru, M. P. 2003. Nutrient recycling potential of Tephrosia candida in cropping systems of southeastern Nigeria. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 67, 129-136. https://doi.org/10.1023/A:1025591719556

James, C.; Reid, M.; Capon, S. J. 2016. Climate change the future of Australian riverine vegetation. In: Capon, S. J.; James, C.; Reid, M. [eds]. Vegetation of Australia's Rivereine Landscapes - Biology, Ecology and Management, CSIRO Publishing, Carlton. pp. 387-399.

Jaramillo, V.; Martinez-Yriznar, A.; Sanford, R. 2011. Primary productivity and biogeochemistry of seasonally dry tropical forests. In: Dirzo, R.; Young, H.; Mooney, H.; Ceballos, G. [eds]. Seasonally Dry Tropical Forests, Island Press, Washington. pp. 109-128.

Johnson, D. W.; Todd, D. E.; Hanson, P. J. 2008. Effects of throughfall manipulation on soil nutrient status: results of 12 years of sustained wet and dry treatments. Global Change Biology, 14, 1661-1675. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2008.01601.x

Kimura, A.; Baptista, M. B.; Scotti, M. R. 2017. Soil humic acid and aggregation as restoration indicators of a seasonally flooded riparian forest under buffer zone system. Ecological Engineering, 98, 146-156. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2016.10.054

Likens, G. E.; Bormann, F. H.; Johnson, N. M.; Fisher, D. W.; Pierce, R. S. 1970. Effects of forest cutting and herbicide treatment on nutrient budgets in the Hubbard Brook watershed-ecosystem. Ecological Monographs, 40, 23-47. https://doi.org/10.2307/1942440

Likens, G. E.; Driscoll, C. T.; Buso, D. C.; Siccama, T. G.; Johnson, C. E.; Lovett, G. M.; Fahey, T. J.; Reiners, W. A.; Ryan, D. F.; Martin, C. W.; Bailey, S. W. 1998. The biogeochemistry of calcium at Hubbard Brook. Biogeochemistry, 41, 89-173. https://www.jstor.org/stable/1469532

Lima, R. P.; Fernandes, M. M.; Fernandes, M. R. M. Matricardi, E. A. T. 2015. Aporte e decomposição da serapilheira na caatinga no Sul do Piauí. Floresta e Ambiente, 22, 42-49. https://doi.org/10.1590/2179-8087.062013

Lira, R. B.; Dias, N. S.; Alves, S. M. C.; Brito, R. F.; Souza Neto, O. N. 2012. Efeitos dos sistemas de cultivo e manejo da caatinga através da análise dos indicadores químicos de qualidade do solo na produção agrícola em Apodi, RN. Revista Caatinga, 25,18-24.

Mackay, J. E.; Cunningham, S. C.; Cavagnaro, T. R. 2016. Riparian reforestation: are there changes in soil carbon and soil microbial communities? Science of the Total Environment, 566-567, 960-967. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.05.045

Malavolta, E.; Vitti, G. C.; Oliveira, A. S. 1989. Avaliação do estado nutricional das plantas. Potafos. 201p.

Mariano, K. R. S.; Amorim, S. M. C.; Mariano Júnior, C. A. S.; Silva, K. K. A. 2007. Produção de serrapilheira e retorno de nutrientes ao solo pela espécie Coccoloba ramosissima Wedd. Revista Brasileira de Biociências, 5, 381-383.

Martins, C. M.; Costa, L. M. D.; Schaefer, C. E. G. R.; Soares, E. M. R.; Santos, S. R. 2015. Frações da matéria orgânica em solos sob formações deciduais no norte de Minas Gerais. Revista Caatinga, 28, 10-20. https://doi.org/10.1590/1983-21252015v28n402rc

Martins, C. M.; Galindo, I. C. de L.; Souza, E. R. de; Poroca, H. A. 2010. Atributos químicos e microbianos do solo de áreas em processo de desertificação no semiárido de Pernambuco. Revista Brasileira de Ciência Solo, 34, 1883-1890. https://doi.org/10.1590/S0100-06832010000600012

Mata, A. L. A.; Melo, J. F. G.; Cunha. G. K. G.; da Cunha, K. P. V. 2021. Effects of land use change on riparian soil attributes in northeastern Brazil. Brazilian Journal of Development, 7, 27105-27121. http://doi.org/10.34117/bjdv7n3-425

Melo, R. A.; Pacheco, E. P.; Menezes, J. C.; Cantalice, J. R. B. 2008. Susceptibilidade à compactação e correlação entre as propriedades físicas de um neossolo sob vegetação de caatinga. Revista Caatinga, 21, 12-17.

Miles, L.; Newton, A. C.; DeFries, R. S.; Ravilious, C.; May, I.; Blyth, S.; Kapos, V.; Gordon, J. E. 2006. A global overview of the conservation status of tropical dry forests. Journal of Biogeography, 33, 491-505. https://doi.org/10.1111/j.1365-2699.2005.01424.x

Milne, C. J.; Kinniburgh, D. G.; Wit, J. C. M. de; Riemsdijk, W. H. van; Koopal, L. K. 1995. Analysis of proton binding by a peat humic-acid using a simple electrostatic model. Geochimica et Cosmochimica Acta, 59, 1101-1112. https://doi.org/10.1016/0016-7037(95)00027-W

Moraes, G. M. de; Xavier, F. A. da S.; Mendonça E. de S.; Araújo Filho, J. A.; Oliveira, T. S. 2011. Chemical and structural characterization of soil humic substances under agroforestry and conventional systems. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 35, 1597-1608. https://doi.org/10.1590/S0100-06832011000500014

Naiman, R. J.; Décamps, H.; McClain M. E. 2005. Riparia: Ecology, Conservation, and Management of Streamside Communities. Elsevier, 448p.

Novais, R. F.; Smyth, T. J.; Nunes, F. N. 2007. Fósforo. In: Novais, R. F.; Alvarez, V. H.; Barros, N. F.; Fontes, R. L.; Cantarutti, R. B.; Neves, J. C. L. [eds]. Fertilidade do solo, Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa. pp. 471-550.

Olsen, S. R.; Cole, C. V.; Watanabe, F. S.; Dean, L. A. 1954. Estimation of available phosphorus in soils by extraction with sodium bicarbonate. USDA Circular-US Government Printing Office, DC, Washington, US, 939, 1-19.

Passos, R. R.; Ruiz, H. A.; Mendonça, E. S.; Cantarutti, R. B.; Souza, A. P. 2007. Substâncias húmicas, atividade microbiana e carbono orgânico lábil em agregados de um Latossolo Vermelho distrófico sob duas coberturas vegetais. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 31, 1119-1129. https://doi.org/10.1590/S0100-06832007000500027

Pereira, R. G.; Albuquerque, A. W.; Cunha, J. L. X. L.; Paes, R. A.; Cavalcante, M. 2009. Atributos químicos do solo influenciados por sistemas de manejo. Revista Caatinga, 22, 78-84.

Pinto, S. I. C.; Martins, S. V.; Barros, N. F.; Dias, H. C. T. 2009. Ciclagem de nutrientes em dois trechos de floresta estacional semidecidual na reserva florestal mata do paraíso em Viçosa, MG, Brasil. Revista Árvore, 33, 653-663. https://doi.org/10.1590/S0100-67622009000400008

Preston, W.; Nascimento, C. W. A.; Silva, Y. J. A. B.; Silva, D. J.; Ferreira, H. A. 2017. Soil fertility changes in vineyards of a semiarid region in Brazil. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 17, 672-685. http://dx.doi.org/10.4067/S0718-95162017000300010

Ruiz, H. A. 2005. Incremento da exatidão da análise granulométrica do solo por meio da coleta da suspensão (Silte + Argila). Revista Brasileira de Ciência do Solo, 29, 297-300. https://doi.org/10.1590/S0100-06832005000200015

Saatchi, S. S.; Harris, N. L.; Brown, S.; Lefsky, M.; Mitchard, E. T. A.; Salas, W.; Zutta, B.R.; Buermann, W.; Lewis, S. L.; Hagen, S.; Petrova, S.; White, L.; Silman, M.; Morel, A. 2011. Benchmark map of forest carbon stocks in tropical regions across three continents. Proceedings of the National Academy of Sciences, 108, 9899-9904. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3116381/

Silva, G. F.; Santos, D.; Silva, A. P.; Souza, J. M. 2015. Indicadores de qualidade do solo sob diferentes sistemas de uso na mesorregião do agreste paraibano. Revista Caatinga, 28, 25-35. https://doi.org/10.1590/1983-21252015v28n303rc

Smith, M.; Conte, P.; Berns, A. E.; Thomson, J. R.; Cavagnaro, T. R. 2012. Spatial patterns of, and environmental controls on, soil properties at a riparian-paddock interface. Soil Biology and Biochemistry, 49, 38-45. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2012.02.007

Smukler, S. M.; Sánchez-Moreno, S.; Fonte, S. J.; Ferris, H.; Klonsky, K.; O'Geen, A. T.; Scow, K. M.; Steenwerth, K. L.; Jackson, L. E. 2010. Biodiversity and multiple ecosystem functions in an organic farmscape. Agriculture, Ecosystems & Environment, 139, 80-97. https://doi.org/10.1016/j.agee.2010.07.004

Soil Survey Staff. 2022. Keys to soil Taxonomy. USDA – Natural Resources Conservation Service, Thirteenth Edition. 410p.

Souto, P. C.; Souto, J. S.; Santos, R. V. dos; Bakke, I. A. 2009. Características químicas da serapilheira depositada em área de caatinga. Revista Caatinga, 22, 264-272.

Souza, G. S. 1998. Introdução aos modelos de regressão linear e não-linear. Embrapa. 489p.

Souza, W. L. S.; Ferreira, J. T. P.; Pessoa, L. G. M.; Freire, M. B. G. S.; Cantalice, J. R. B. 2017. Chemical attributes of an Ultisol under different management systems in a humid tropical climate. Amazonian Journal of Plant Research, 1, 24-32. https://doi.org/10.26545/b00003x

Stutter, M. I.; Richards, S. 2012. Relationships between soil physicochemical, microbiological properties, and nutrient release in buffer soils compared to field soils. Journal of Environmental Quality, 41, 400-409. https://doi.org/10.2134/jeq2010.0456

Swift, R. S. 1996. Organic matter characterization. In: Sparks, D. L.; Page, A. L.; Helmke, P. A.; Loeppert, R. H.; Soltanpour, P. N.; Tabatabai, M. A.; Johnston, C. T.; Sumner, M. E. [eds]. Methods of soils analysis part 3 - Chemical methods, Soil Science Society of America, Madison. pp. 1011-1020.

Tilman, D.; Cassman, K. G.; Matson, P. A.; Naylor, R.; Polasky, S. 2002. Agricultural sustainability and intensive production practices. Nature, 418, 671-677.

U.S. Salinity Laboratory Staff - USSL. 1954. Diagnosis and Improvement of Saline and Alkali Soils. U.S. Department of Agriculture. 166p.

Walkley, A.; Black, I. A. 1934. An examination of Degtjareff method for determining soil organic matter, and proposed modification of the chromic acid titration method. Soil Science, 37, 29-38. https://doi.org/10.1097/00010694-193401000-00003

Yavitt, J. B.; Wright, J.; Weider, R, K, 2004. Seasonal drought and dry-season irrigation influence leaf-litter nutrients and soil enzymes in a moist, lowland forest in Panama. Austral Ecology, 29, 177-188. https://doi.org/10.1111/j.1442-9993.2004.01334.x

Yeomans, J. C.; Bremner, J. M. 1988. A rapid and precise method for routine determination of organic carbon in soil. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 19, 1467-1476. https://doi.org/10.1080/00103628809368027

Zelarayán, M. L. C.; Celentano, D.; Oliveira, E. C.; Triana, S. P.; Sodré, D. N.; Muchavisoy, K. H. M.; Rousseau, G. X. 2015. Impacto da degradação sobre o estoque total de carbono de florestas ripárias na Amazônia Oriental, Brazil. Acta Amazonica, 45, 271-282. http://dx.doi.org/10.1590/1809-4392201500432

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Publicado

2023-12-01

Como Citar

Pessoa, L. G. M., Miranda, M. F. A., Calheiros, A. S., Freire, F. J. ., Freire, M. B. G. dos S. ., Barbosa, M. D., & Marangon, L. C. (2023). Chemical changes of soil and litter properties of riparian and non-riparian zones in a tropical dry forest. Journal of Environmental Analysis and Progress, 8(4), 285–298. https://doi.org/10.24221/jeap.8.4.2023.5818.285-298