Dinâmica da biomassa em uma floresta subtropical : efeito de componentes bióticos e abióticos

Abstract

As florestas subtropicais têm um papel importante nos serviços ecossistêmicos, embora pouco se conheça sobre a sua dinâmica e funcionamento, especialmente na porção sul da Mata Atlântica. A dinâmica florestal é frequentemente avaliada pela variação líquida da biomassa de árvores. Essa dinâmica de biomassa é influenciada por processos demográficos nas comunidades, os quais correspondem ao crescimento (de sobreviventes), recrutamento e mortalidade de indivíduos. Avaliamos a influência de fatores bióticos (atributos funcionais de plantas e a estrutura inicial da floresta) e fatores abióticos (variáveis do solo) sobre a dinâmica de biomassa de uma floresta subtropical, em um intervalo de 18 anos. Também avaliamos o efeito dos processos demográficos sobre a mudança de biomassa líquida da floresta. O estudo foi realizado no sul do Brasil, em uma área de transição entre a Floresta com Araucária e a Floresta Estacional, sem registro de distúrbio há pelo menos 60 anos, mas com histórico anterior de corte seletivo de madeira. Os levantamentos foram realizados em 1999 e em 2017, em 24 parcelas permanentes de 500 m2 cada, mensurando todos os indivíduos com CAP > 30 cm. Atributos funcionais foliares, de densidade de madeira e altura potencial foram obtidos para todas as espécies. Modelos lineares foram utilizados para avaliar o efeito de atributos funcionais (considerando valores médios da comunidade inicial (CWM= ‘community-weighted mean’) e a diversidade funcional (FD)), da estrutura inicial (área basal no tempo inicial) e de variáveis do solo sobre as variáveis resposta (taxa anual de crescimento, recrutamento e mortalidade). Modelos lineares também foram utilizados para avaliar o efeito dos processes demográficos (taxa de crescimento, recrutamento e mortalidade) e incremento em biomassa (biomassa de sobreviventes + recrutas) sobre a variação líquida de biomassa na comunidade. Observamos um efeito positivo do CWM da altura máxima sobre o crescimento de sobreviventes, e um efeito negativo do CWM do conteúdo de fósforo foliar, do FD de conteúdo de matéria seca foliar (LDMC) e da FD da altura máxima. A biomassa de recrutados teve um efeito positivo do pH e negativo do K do solo, enquanto a mortalidade foi positivamente associada à estrutura inicial da comunidade. Observamos ainda que a mudança líquida de biomassa desta floresta teve influência significativa da mortalidade e do incremento total (biomassa de sobreviventes + recrutados). Comunidades com indivíduos mais altos e com atributos relacionados à conservação de recursos em média crescem mais, enquanto que o menor crescimento teve relação com comunidades funcionalmente mais diversas em termos de LDMC e altura, potencialmente associado a espécies de sub-bosque. Solos menos ácidos permitiram o maior recrutamento, enquanto que a alta concentração de K limitou o recrutamento. Comunidades com maior cobertura inicial apresentaram maior mortalidade de espécies no período. Este trabalho traz importantes resultados sobre a dinâmica de florestas subtropicais, demonstrando que as características iniciais da comunidade, tanto bióticas quanto abióticas, tiveram influência no incremento e/ou perda em biomassa deste ecossistema num período de quase duas décadas.

Subtropical forests play an important role on ecosystem services, but the drivers of biomass dynamics and ecosystem functioning specially at the southern portion of Mata Atlântica are poorly understood. The forest dynamics is often evaluated by tree net biomass change, which is underlied by the community demographic processes. These demographic processes correspond to the growth of survival trees, recruitment and mortality. Here we evaluated the influence of biotic factors (plant functional traits and the initial forest structure) and abiotic factors (soil variables) on biomass dynamics of a subtropical forest in an interval of 18 years. We also evaluated the effect of demographic processes on the net biomass change of the forest. This study was carried out in a subtropical forest in southern Brazil and the region is characterized by the Atlantic forest s.l, in a transitional area between Araucaria and Seasonal forest. The study area corresponds to a protected area (Chapecó National Forest) that did not suffer disturbance since at least 60 years but had some selective logging before. The forestry inventories were realized in 1999 and 2017, in 24 permanent plots with 500 m2 each one. All the individuals with circumference at breast height > 30 cm were measured, identified and tagged. Leaf functional traits, wood density and maximum height were obtained for all species. We performed linear models to evaluate the effect of functional traits (following the mean values of initial community, community-weighted mean (CWM) and functional trait diversity (FD)), initial forest structure (community basal area in initial time) and soil variables, on the response variables (annual rate of growth of survival, recruits and mortality). Linear models were also used to evaluate the effect of tree demographic processes (biomass growth of survival, recruits, mortality and biomass increment (growth of survival + recruits)) on the net biomass change. We observed a positive effect of CWM and FD of maximum height, FD of leaf dry matter content (LDMC) and a negative of CWM of leaf nitrogen content on the growth of survivors. The biomass of recruits had a negative effect of soil K content, and a positive effect of soil pH. Biomass mortality was positive related to the initial forest structure. The net biomass change was negatively influenced by the biomass mortality and positively related to the biomass increment. Communities with taller individuals in mean and traits related to resources conserving grew more. The lower growth was related to more diverse communities in terms of LDMC and maximum height, probably associated to understory species. Less acid soils allowed more recruitment, and high availability of soil K limited the recruitment. Communities with more initial tree cover had more mortality along the time. This work provided important results about the biomass dynamics in subtropical forests, showing that biotic and abiotic community initial characteristics influenced the gain or loss of biomass of this ecosystem in a period of almost two decades.