Methods of evaluation of nutrient cycling in the Cerrado biome: a systematic review
DOI:
https://doi.org/10.5902/1980509827982Keywords:
Litter, Decomposition, Litterfall, Systematic quantitative literature reviewAbstract
In forest systems, the natural form of nutrient supply is through the litter, which comprises all plant material deposited in the soil. Therefore, the present work aimed to perform a systematic review on the different methodologies used in the litter and nutrient cycling topics in the diverse phytophysiognomies of the Cerrado biome. All publications were evaluated, regardless of the period of publication, and cataloged those that fit the theme: quantification of the production and decomposition of litter in the Cerrado biome, through searches in the Periódicos CAPES gate. Twentysix (26) articles were selected with studies in the following forest formations: Cerrado restricted sense; Cerradão; Gallery Woods; Cerrado-Amazonian transition forests and homogeneous plantations. About the methodologies, the most common collectors in the production works were those with square format (0.25 m²) and the number of collectors varied widely between works (from 10 to 60 collectors). The leaves contributed around 70% or more of the total litter. The decomposition showed great variation in the mass conditioned in the litter bags and also in times of collection. Except one study, the evaluated manuscripts did not present studies on the decomposition of other litter components, other than the leaves, thus evidencing the need for studies in this topic. The studies presented a total time of one-year evaluation in almost all of them, which shows the need for long-term monitoring, since short-term studies do not allow the evaluation of the inter-annual changes effects. The methodologies used in the evaluated works presented a high degree of variation, evidencing the need for standardization that allows the comparison between them. Finally, it could be observed that some phytophysiognomies do not have any publications on the subjects evaluated, which reinforces the need to study the dynamics of the nutrient cycling in these sites.
Downloads
References
ALMEIDA, J. C. R.; LACLAU, J.-P.; GONÇALVES, J. L. M.; RANGER, J.; SAINT-ANDRÉ, L. A positive growth response to NaCl applications in Eucalyptus plantationsestablished on K-deficient soils. Forest Ecology and Management, v. 259, p. 1786–1795, 2010.
AQUINO, P. S. R.; NAPPO, M. E.; RODRIGUES, M. S.; PEREIRA, I. M.; MATRICARDI, E. A. T.; PELÁ, G. M. Análise espacial da produtividade de serapilheira em uma mata de galeria. Ciência Florestal, Santa Maria, v. 26, n. 2, p. 489-500, 2016.
BALCH, J.; NEPSTAD, D. C.; BRANDO, P. M.; CURRAN, L.M.; PORTELA, O.; CARVALHO JR, O.; LEFEBVRE, P. Negative fire feedback in a transitional forest of southeastern Amazonia. Global Change Biology, v. 14, p. 2276–2287, 2008.
BAMBI, P.; LOBO, F. A.; DALMOLIN, Â. C.; DIAS, C. A. A. Decomposição e redistribuição de nutrientes das folhas de espécies da floresta de transição Amazônia - Cerrado, MT. Ciência e Natura, Santa Maria, v. 33, n. 1, p. 17-31, 2011.
BASTOS, L. A.; FERREIRA, I. M. Composições fitofisionômicas do bioma cerrado: estudo sobre o subsistema de Vereda. Espaço em Revista, Catalão, v. 12, n. 2, p. 97–108, 2010.
BORENSTEIN, M., HEDGES, L. V., HIGGINS, J. P. T. & ROTHESTEIN, H. R. Introduction to metaanalysis. London: Wiley, 2009. 421 p.
BUSTAMANTE, M. M. C.; NARDOTO, G. B.; PINTO, A. S.; RESENDE, J. C. F.; TAKAHASHI, F. S. C.; VIEIRA, L. C. G. Potential impacts of climate change on biogeochemical functioning of Cerrado ecosystems. Brazilian Journal of Biology, São Carlos, v. 72, n. 3, p. 655-671, 2012.
BUTLER, A.; MEIR, P.; SAIZ, G.; MARACAHIPES. L.; MARIMON, B. S.; GRACE, J. Annual variation in soil respiration and its component parts in two structurally contrasting woody savanas in Central Brazil. Plant and Soil, v. 352, p. 129–142, 2012.
CARVALHO, G. H.; BATALHA, M. A.; SILVA, I. A.; CIANCIARUSO, M. V.; PETCHEY, O. L. Are fre, soil fertility and toxicity, water availability, plant functional diversity, and litter decomposition related in a Neotropical savanna? Oecologia, Heidelberg, v. 175, p. 923–935, 2014.
CIANCIARUSO, M. V.; PIRES, J. S. R.; DELITTI, W. B. C.; SILVA, E. F. L. P. Produção de serapilheira e decomposição do material foliar em um cerradão na Estação Ecológica de Jataí, município de Luiz Antônio, SP, Brasil. Acta Botanica Brasilica, Feira de Santana, v. 20, n. 1, p. 49-59, 2006.
CORRÊA, R. S.; MAURO VALDIR SCHUMACHER, M. V.; MOMOLLI, D. R. Deposição de serapilheira e micronutrientes ao longo das estações do ano em um plantio de eucalipto estabelecido sobre pastagem natural degradada no bioma pampa. Scientia Forestalis, Piracicaba, v. 44, n. 110, p. 435-442, 2016.
CORREIA, M. E. F.; ANDRADE, A. G. Formação de serapilheira e ciclagem de nutrientes. In: SANTOS, G. de A.; SILVA, L. S. da; CANELLAS, L.P.;
CAMARGO, F.A.O. (2ªed.). Fundamentos da matéria orgânica do solo: ecossistemas tropicais & subtropicais. Porto Alegre: Metrópole, p. 137–157, 2008.
COSTA, C.C.A.; CAMACHO, R. G. V.; MACEDO, I. D.; SILVA, P. C. M. Análise comparativa da produção de serrapilheira em fragmentos arbóreos e arbustivos em área de caatinga na Flona de Açu - RN. Revista Árvore, Viçosa, n. 34, v. 2, p. 259-265, 2010.
EPRON, D.; LACLAU, J.-P.; ALMEIDA, J. C. R.; GONÇALVES, J. L. M.; PONTON, S.; SETTE JR, C. R.; DELGADO-ROJAS, J. S.; BOUILLET, J.-P.; NOUVELLON, Y. Do changes in carbon allocation account for the growth response to potassium and sodium applications in tropical. Tree Physiology, Oxford, v. 32, p. 667-679, 2011.
EPRON, D.; NOUVELLON, Y.; MARESCHAL, L.; MOREIRA, R. M.; KOUTIKA, L.-S.; GENESTE, B.; C, D, DELGADO-ROJAS, J. S.; LACLAU, J.-P.; SOLA, G.; GONÇALVES, J. L. M.; BOUILLET, J.-P. Partitioning of net primary production in Eucalyptus and Acacia stands and in mixed-species plantations: Two case-studies in contrasting tropical environments. Forest Ecology and Management, v. 301, p. 102–111, 2013.
FONTES, M. P. F. Intemperismo de rochas e minerais. In: KER, J. C.; CURI, N.; SCHAEFER, C. E. G. R.; VIDAL-TORRADO, P. (Ed.). Pedologia: fundamentos. Viçosa, MG: SBCS, 2012, p. 171-202.
FREITAS, J. R., CIANCIARUSO, M. V.; BATALHA, M. A. Functional diversity, soil features and community functioning: a test in a cerrado site. Brazilian Journal of Biology, São Carlos, v. 72, n. 3, p. 463-470, 2012.
GOYA, J. F. et al. Decomposition and nutrient release from leaf litter in Eucalyptus grandis plantations on three different soils in Entre Ríos, Argentina. Revista Bosque, Valdivia, v. 29, n. 3, p. 217–226, 2008.
HARIDASAN, M. Nutrição mineral de plantas nativas do cerrado. Revista Brasileira de Fisiologia Vegetal, Londrina, v. 12, n. 1, p. 54-64, 2000.
KOZOVITS, A. R.; BUSTAMANTE, M. M. C.; GAROFALO, C. R.; BUCCI, S.; FRANCO, A. C.; GOLDSTEIN, G.; MEINZER, F. C. Nutrient resorption and patterns of litter production and decomposition in a Neotropical Savanna. Functional Ecology, London, v. 21, p. 1034–1043, 2007.
LACLAU, J.-P.; RANGER, J.; GONÇALVES, J. L. M.; MAQUÈRE, V.; KRUSCHE, A. V.; M’BOU, A. T.; NOUVELLON, Y.; SAINT-ANDRÉ, L.; BOUILLET, J.-P.; PICCOLO, M. C.; DELEPORTE, P. Biogeochemical cycles of nutrients in tropical Eucalyptus plantations Main features shown by intensive monitoring in Congo and Brazil. Forest Ecology and Management, v. 259, p. 1771–1785, 2010.
LATHWELL, D. J.; GROVE, T. L. Soil-Plant Relationships in the Tropics. Annual Review of Ecology and Systematics, v. 17, p. 1-16, 1986.
LOPES, J. F. B. et al. Deposição e decomposição de serapilheira em área da Caatinga. Revista Agro@mbiente On-line, v. 3, n. 2, p. 72-79, 2009. Disponível em: < http://revista.ufrr.br/agroambiente/article/view/252/234>. Acesso em: 7 de abr. 2017.
MIATTO, R. C.; BATALHA, M. A. Leaf chemistry of woody species in the Brazilian cerrado and seasonal forest: response to soil and taxonomy and effects on decomposition rates. Plant Ecology, Oxford, v. 217, p. 1467–1479, 2016.
OLIVEIRA, B.; MARIMON JUNIOR, B. H.; MEWS, H. A.; VALADÃO, M. B. X.; MARIMON, B. S. Unraveling the ecosystem functions in the Amazonia–Cerrado transition: evidence of hyperdynamic nutrient cycling. Plant Ecology, Oxford, n. 218, p. 225–239, 2007.
PAIVA, A. O.; SILVA, L. C. R.; HARIDASAN, M. Productivity-efficiency tradeoffs in tropical gallery forestsavanna transitions: linking plant and soil processes through litter input and composition. Plant Ecology, Oxford, v. 216, p. 775–787, 2015.
PARRON, L. M.; BUSTAMANTE, M. M. C.; MARKEWITZ, D. Fluxes of nitrogen and phosphorus in a gallery forest in the Cerrado of central Brazil. Biogeochemistry, v. 105, n. 1-3, p. 89–104, 2011.
PEGORARO, R. F. et al. Fenóis derivados da lignina, carboidratos e aminoaçúcares em serapilheira e solos cultivados com eucalipto e pastagem. Revista Árvore, Viçosa, v. 35, n. 2, p. 359-370. 2011.
PICKERING, C.M.; BYRNE, J. The benefits of publishing systematic quantitative literature reviews for PhD candidates and other early career researchers. Higher Education Research and Development, v. 33, p. 534-548, 2014.
QUESADA, C. A.; HODNETT, M. G.; BREYER, L. M.; SANTOS, A. J. B.; ANDRADE, S.; MIRANDA, H. S.; MIRANDA, A. C.; LLOYD, J. Seasonal variations in soil water in two woodland savannas of central Brazil with different fire history. Tree Physiology, Oxford, v. 28, p. 405–415, 2008.
RIBEIRO, J. F; WALTER, B. M. T. As principais fitofisionomias do Bioma Cerrado. In.: SANO, S. M; ALMEIDA, S. P; RIBEIRO, J. F. Ecologia e flora. Brasília: EMBRAPA, 2008. v. 1, p. 152-212.
RUBIM, P.; NASCIMENTO, H. E. M.; MORELLATO, L. P. C. Variações interanuais na fenologia de uma comunidade arbórea de floresta semidecídua no sudeste do Brasil. Acta Botânica. Brasilica, São Paulo, v. 24, n. 3, p. 756-762, 2010.
SANCHES, L.; VALENTINI, C. M. A.; BIUDES, M. S.; NOGUEIRA, J. S. Dinâmica sazonal da produção e decomposição de serrapilheira em floresta tropical de transição. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Campina Grande, v. 13, n. 2, p. 183–189, 2009.
SANTANA, J. A. S.; VIEIRA, F. A.; SOUTO, J. S.; GONDIM, S. C.; FONSECA, F. C. E. Decomposição da biomassa foliar de cana-de açúcar em um neossolo na região de areia - PB. Revista Caatinga, Mossoró, v. 24, n. 3, p. 28-32, 2011.
SCORIZA, R. N.; PEREIRA, M. G.; PEREIRA, G. H. A.; MACHADO, D. L.; SILVA, E. M. R. Métodos para coleta e análise de serapilheira aplicados à ciclagem de nutrientes. Floresta e Ambiente, Seropédica, v. 2, n. 2, p. 01-18, 2012.
SILVA, C. J.; LOBO, F. A.; BLEICH, M. E.; SANCHES, L. Contribuição de folhas na formação da serrapilheira e no retorno de nutrientes em floresta de transição no norte de Mato Grosso. Acta amazônica, Manaus, v. 39, n. 3, p. 591–600, 2009.
SILVA, C. J.; SANCHES, L.; BLEICH, M. E.; LOBO, F. A.; NOGUEIRA, J. S. Produção de serrapilheira no Cerrado e Floresta de Transição Amazônia-Cerrado do Centro-Oeste Brasileiro. Acta amazônica, Manaus, v. 37, n.4, p. 543–548, 2007.
SILVA, P. H. M.; POGGIANI, F.; LACLAU, J. P. Applying Sewage Sludge to Eucalyptus grandis Plantations: Effects on Biomass Production and Nutrient Cycling through Litterfall. Applied and Environmental Soil Science, v. 2011, p. 1-11, 2011.
SOUTO, P. C.; SOUTO, J. S.; SANTOS, R. V.; BAKKE, I. A. Características químicas da serapilheira depositada em área de caatinga. Revista Caatinga, Mossoró, v. 22, n. 1, p. 264–272, 2009.
VALENTI, M. W.; CIANCIARUSO, M. V.; BATALHA, M. A. Seasonality of litterfall and leaf decomposition in a cerrado site. Brazilian Journal of Biology, São Carlos, v. 68, n. 3, p. 459-465, 2008.
VILLALOBOS-VEJA, R.; GOLDSTEIN, G.; HARIDASAN, M.; FRANCO, A. C.; MIRALLES-WILHELM, F.; SCHOLZ, F. G.; BUCCI, S. J. Leaf litter manipulations alter soil physicochemical properties and tree growth in a Neotropical savana. Plant and Soil, v. 346, p. 385–397, 2011.
ZIMMERMAN, J.K.; WRIGHT, S.J.; CALDERÓN, O.; PAGAN, M.A. & PATON, S. Flowering and fruiting phenologies of seasonal and aseasonal neotropical forests: the role of annual changes in irradiance. Journal of Tropical Ecology, Winchelsea, v. 23, p. 231-251, 2007.
WIEDER, R.K.; LANG, G.E. A critique of the analytical methods used examining decomposition data obtained from litter bags. Ecology, v. 63, p. 1636-1642, 1982.
WILCKE, W.; LILIENFEIN, J. Biogeochemical consequences of the transformation of native Cerrado into Pinus caribaea plantations in Brazil. Plant and Soil, v. 238, p. 175–189, 2002.
