Decomposition of litterfall from four forest species in Northern Portugal: Decomposition rate, and structural components and nutrient dynamics

A. Martins¹, S. Azevedo¹, F. Raimundo¹, L. Carvalho² & M. Madeira³

RESUMO

Estudou-se a decomposição e a dinâmica de nutrientes de folhas e agulhas senescentes de Castanea sativa (CS), Pinus pinaster (PP), Pinus nigra (PN) e Pseudotsuga menziesii (PM) durante 3,1 a 3,5 anos, bem como a evolução da composição química e estrutural dos mesmos resíduos durante 391 a 518 dias, por intermédio da técnica das saquetas. Os teores de N eram mais elevados nas agulhas de PM (14,5 g kg^-1) e nas folhas de CS (12,1 g kg^-1) do que nas agulhas de PP (3,8 g kg^-1) e PN (4,7 g kg^-1) e, implicando que a razão C/N fosse menor nas primeiras (respectivamente 39,0 e 46,8) do que nas segundas (respectivamente 147,7 e 122,2). As agulhas de PM apresentavam o teor mais elevado de Ca (9,1 g kg^-1) e de compostos solúveis em álcool e água (384 g kg^-1, contra 95 a 160 g kg^-1 nas restantes espécies), mas o teor mais baixo em holocelulose (253 g kg^-1, contra ±500 g kg^-1 nas restantes espécies). A razão lenhina/N era muito maior nas agulhas de PP e PN (respectivamente 71,2 e 58,3) do que nas agulhas de PM e folhas de CS (respectivamente, 20,5 e 20,3), enquanto a razão holocelulose/lenhina se situava entre o mínimo de 0,9, nas agulhas de PM, e 1,9 -2,1 para as outras espécies. A taxa de decomposição anual para todo o período de estudo, seguindo o modelo exponencial negativo, decresceu segundo a ordem CS>PN>PM>PP (0,35, -0,27, -0,19 e -0,16), com valores mais elevados no primeiro ano em CS (-0,60) e PM (-0,31). Os constituintes solúveis e a hemicelulose decresceram em geral acentuadamente com o decorrer da decomposição, enquanto a lenhina e a celulose apresentaram pequena variação, nomeadamente nas agulhas de PP e PM. As quantidades remanescentes de K, Ca e Mg decresceram durante o processo de decomposição, atingindo no final do estudo respectivamente 17 a 65%, 30 a 60 % e 18 a 59% da inicial. As quantidades remanescentes finais de N (41 a 121 %) e de P (33 a 104 %) tanto foram inferiores como superiores às iniciais. A razão C/N diminuiu acentuadamente durante a decomposição, sobretudo nas agulhas de PP e PN, com valores finais de 53,2 47,1.

ABSTRACT

Decomposition of senescent leaves of Castanea sativa (CS), and needles of Pinus pinaster (PP), Pinus nigra (PN) and Pseudotsuga menziesii (PM) was studied during 3.1 to 3.5 years through weight loss and nutrient concentration evolution, using the litter bag technique, whereas the variation of chemical structural compounds was followed during 391 to 518 days. The highest contents of N were measured in PM and CS (respectively 14.5 and 12.1 g kg^-1), which showed lower C/N ratio (39.0, 46.8) than PN and PP (122.2 and 147.7, respectively). Highest contents of Ca (9.1 g kg^-1) and of alcohol and water soluble compounds (384 against 95 to 160 g kg^-1 to other species) were measured in PM needles, which also showed the lowest contents of holocelulose (253 g kg^-1 against about 500 g kg^-1 in the other species). The lignin Klason/N ratio decreased according to PP>PN>PM>CS, (71.2, 58.3, 20.5 and 20.3 respectively), and the holocelulose/lignin ratio ranged from 0.9 (PM) to 1.9-2.1 in the other species. Annual decay rates, according to the negative exponential model, were ordered according to CS>PN>PM>PP (respectively -0.35, -0.27, -0.19 and -0.16), but with higher values during the first year for CS (-0.60) and PM (0.31). Soluble compounds and hemicelulose strongly decreased during the decomposition period, while lignin and cellulose amounts showed a low variability, mainly in PP and PM needles. Nutrient amounts decreased during the decomposition process, but remaining quantities for N (41 to 121 %) and P (33 to 104 %) were higher than those estimated for K, Ca and Mg (respectively 17 to 65%, 30 to 60 % and 18 to 59%). A strong decreasing of C/N ratio was observed especially for PP and PN, where reached 53.2 and 47.1.

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¹ Dep. Edafologia, Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro (UTAD), Apart. 1013, 5001-801 Vila Real, Portugal; Tel. 259 350209; e-mail: amartins@utad.pt;

² Centro de Química-Vila Real UTAD, Apart. 1013, 5001-801 Vila Real;

³ Departamento de Ciências do Ambiente, Instituto Superior de Agronomia, Tapada da Ajuda, 1349-017 Lisboa