Descompunerea așternutului Pinus radiata și a trei specii de arbori nativi
CHRISTOPHER H. LUSK 1, CESAR DONOSO 1, MYLTHON JIMÉNEZ 1, CAROLINA MOYA 1, GISELA
OYARCE 1, RODRIGO REINOSO 1, ALFREDO SALDAÑA 1, PAOLA VILLEGAS 1 & FRANCISCO MATUS 2
1 Departamentul de Botanică, Universitatea din Concepción, Casilla 160-C, Concepción, Chile, e-mail: [email protected]
2 Departamentul de producție agricolă, Universitatea din Talca, Talca, Chile
Cuvinte cheie: zona frunzelor specifice, ciclul nutrienților, azotul frunzelor, Nothofagus, plantații exotice.
Cuvinte cheie: plantații exotice, azot din frunze, Nothofagus, ciclul nutrienților, zona frunzelor specifice.
INTRODUCERE
Conversia unor suprafețe mari din sud-centrul Chile în plantații exotice de arbori a ridicat îngrijorări cu privire la posibilele consecințe de mediu ale acestor schimbări (Lara și Veblen 1993). În afară de impactul evident asupra diversității biologice, în ultimii ani a fost studiată influența plantațiilor exotice asupra bilanțului de apă al sitului și a randamentului apei bazinului hidrografic (de exemplu, Huber 1992 1, Otero și colab. 1994). Cu toate acestea, posibilele efecte ale acestor schimbări asupra altor procese și proprietăți ale ecosistemului au primit încă puțină atenție. Efectele speciilor introduse de Pinus sunt demni în mod special de atenție, având în vedere capacitatea dovedită a unor specii din acest gen de a invada vegetația naturală și semi-naturală din țările emisferei sudice (Richardson și colab. 1994). Prin urmare, pinii introduși au potențialul de a modifica proprietățile ecosistemului nu numai în sectoarele alocate plantațiilor, ci și în vegetația nativă intervenită și susceptibilă de invazie (Versfeld & Van Wilgen 1986).
În alte țări, s-a documentat că unele specii de conifere tind să producă acumulări mari de detritus, din cauza descompunerii lente (Vogt și colab. 1986, Dames și colab. 1998, Silvester și Orchard 1999). De la prima rotație a P. radiata în Chile crește pe soluri care s-au dezvoltat sub alte tipuri de vegetație (păduri și arbuști nativi, pajiști), dacă rata de descompunere a așternutului de frunze P. radiata diferă substanțial de cea a vegetației anterioare, în timpul rotațiilor succesive ar fi de așteptat să se vadă modificări ale disponibilității nutrienților și, prin urmare, ale productivității sitului. În acest articol, vom documenta ratele de descompunere a câmpului de gunoi de frunze. P. radiata și trei dintre cele mai abundente specii de arbori nativi din sud-centrul Chile: Nothofagus obliqua (Mirb.) Oerst, Cryptocarya alba (Mol.) Mai slab și Peumus boldus Mol. Pentru a studia efectele atât ale speciilor, cât și ale mediului asupra ratelor de descompunere, probele din cele patru specii au fost incubate sub o pădure nativă secundară și sub un stand de P. radiata, situate în siturile învecinate.
MATERIALE ȘI METODE
Locul de studiu
Studiul a fost realizat în orașul Santa Juana (37 11 'S, 72 55' W), la 50 km sud de Concepción. Deșeurile au fost colectate și incubate în două medii: o pădure nativă secundară, dominată de Nothofagus obliqua Da Cryptocarya alba, și un stand de Pinus radiata În vârstă de 10 ani, regenerată spontan după tăierea dintr-o plantație anterioară de 30 de ani. Prin urmare, al doilea site a fost ocupat continuu de P. radiata de 40 de ani. Patru dintre cei mai mari copaci din pădurea nativă au fost forați, iar cel mai mare a fost de cca. 100 de inele de creștere. Ambele situri au fost cultivate de câteva secole înainte de restabilirea unei acoperiri forestiere. Ambele situri au fost găsite pe pantele moderate de expunere estică, 20-25 în cazul P. radiata, și 25-30 pentru pădurea nativă. La ambele locuri au fost prezente soluri argiloase profunde (> 70 cm). Pentru a evalua influența posibilă a densității copertinei pădurilor asupra regimurilor termice și a ratelor de descompunere, a fost folosit un analizor de copertină LAI-2000 (Li-Cor Inc. Lincoln, Nebraska) pentru a măsura procentul de deschidere a copertinei în 15 locuri aleatorii pe fiecare sit.
Incubații
În cursul unei săptămâni din aprilie 1999, a fost colectată gunoi de la P. radiata și dintre cele mai comune trei specii ale pădurii native studiate (Nothofagus obliqua, Cryptocarya alba, Peumus boldus) pe capcane cu ochiuri de plasă. Așternutul a fost separat de specii, iar probele de 2,0 g (greutate uscată) au fost sigilate în pungi de plasă umbrite, cu o deschidere de 2,5 x 2,0 mm. Această deschidere permite accesul la interiorul pungilor de către o gamă de detritivori de nevertebrate, dar minimizează pierderile de fragmentare (Douce & Crossley 1982). La începutul lunii mai 1999, opt replici ale fiecărei specii au fost îngropate în stratul de așternut de la fiecare sit, la o adâncime de aproximativ doi centimetri. Pungile au fost legate de baza celui mai apropiat copac pentru a preveni pierderea lor. După două luni (începutul lunii iulie 1999), patru replici au fost recuperate pentru a determina pierderea în greutate uscată. După șase luni (începutul lunii noiembrie 1999), cele patru replici rămase au fost recuperate.
Pierderea în greutate uscată în timpul descompunerii nu este un proces liniar, dar se supune ciberneticii de ordinul întâi (Matus și Rodríguez 1994):
unde y = greutatea uscată rămasă, Ao = greutatea inițială uscată, t = timpul. Prin urmare, pe lângă măsurarea pierderilor absolute în greutate uscată, au fost calculate ratele zilnice de pierdere în greutate. Următoarea ecuație a servit pentru a obține o rată neliniară de primul ordin:
Pentru a explora relațiile dintre structura și chimia frunzelor, cu variații interspecifice ale ratelor de descompunere, au fost măsurate aria specifică a frunzelor (AFE) și conținutul total de azot al așternutului (Tabelul 1). EFA a fost determinată prin măsurarea ariei proiectate a probelor cu un areafoliometru Li-COR 3000, împărțind zona menționată la greutatea uscată. Totalul N a fost determinat prin metoda Kjeldahl, în Laboratorul de analiză a solului și plantelor, Universidad de Concepción.
analize statistice
Analiza multifactorială a varianței (ANDEVA) a fost utilizată pentru a determina efectele speciilor și mediului asupra ratelor de descompunere a deșeurilor. Prin corelații, s-au examinat relațiile variației interspecifice a ratelor de descompunere cu aria specifică a frunzei și cu totalul N al așternutului, transformând logaritmic datele AFE pentru a lineari relația. Toate analizele au fost efectuate cu JMP Statistical Software (SAS Inc.).
După două luni de incubație, pierderea medie în greutate uscată a variat de la 16% la Cryptocarya alba și 23,5% pentru Nothofagus obliqua (Fig. 1A). ANDEVA a indicat că atât speciile, cât și mediul au avut un impact semnificativ asupra ratelor de descompunere (Tabelul 2), cu rate mai mari în P. radiata (Fig. 1A). Nu au existat dovezi ale interacțiunii dintre specii și mediu (Tabelul 2). Singurele diferențe semnificative între speciile individuale au fost cele care separă C. alba de N. obliqua Da P. boldus (Testul HSD Tukey-Kramer, P -1 zi -1) a tuturor speciilor a fost în mod clar mai mare în primele două luni de incubație decât în următoarele patru luni (Fig. 2).