Resumo
Carbon and nitrogen biogeochemical cycles in savannas are strongly regulated by the seasonal distribution of precipitation and pulses of nutrients released during the wetting of the dry soil and are critical to the dynamics of microorganisms and vegetation. The objective of this study was to investigate the spatial and temporal variability of C and N isotope ratios as indicators of the cycling of these elements in a cerrado sensu stricto area, within a protected area in a State Park in the state of São Paulo, Brazil. The foliar 13C and 15N values varied from -33.6 to -24.4 and -2.5 to 4.5 , respectively. The 13C values showed a consistent relationship with canopy height, revealing the importance of structure of the canopy over the C isotopic signature of the vegetation. Carbon isotopic variations associated with the length of the dry season indicated the importance of recent fixed C to the integrated isotopic signature of the leaf organic C. The studied Cerrado species showed a depleted foliar 15N, but a wide range of foliar Nitrogen with no difference among canopy heights. However, seasonal variability was observed, with foliar 15N values being higher in the transition period between dry and rainy seasons. The variation of the foliar C and N isotope ratios presented here was consistent with highly diverse vegetation with high energy available but low availability of water and N.
Os ciclos biogeoquímicos do carbono e do nitrogênio em savanas são fortemente regulados pela distribuição sazonal de precipitação e pulsos de nutrientes liberados após eventos de chuva, que são críticos para o comportamento dos microrganismos e da vegetação. Investigou-se a variabilidade espacial e sazonal dos isótopos estáveis de C e N como indicadores da ciclagem destes elementos em uma área de cerrado sensu stricto de uma área protegida em um Parque Estadual no estado de São Paulo, Brasil. Os valores de 13C e 15N foliar variaram de -33,6 a -24,4 e -2,5 a 4,5 , respectivamente. Os valores de 13C apresentaram uma relação consistente com a altura do dossel, mostrando a importância da estrutura da vegetação na assinatura isotópica do C da vegetação. A variação isotópica do Carbono associada com a duração da estação seca indica a importância do C recentemente fixado para integrar a assinatura isotópica do C orgânico da folha. Com relação ao Nitrogênio, as espécies de Cerrado estudadas apresentaram uma grande variação no 15N foliar. Não houve relação entre o 15N foliar com a altura do dossel. No entanto, os valores de 15N foliar apresentaram uma variabilidade sazonal, com maiores valores de 15N na transição entre as estações seca e chuvosa. A variação encontrada na composição isotópica do C e N foliares foi consistente com o fato de a vegetação ser altamente diversa, tendo que lidar com uma alta disponibilidade de energia, mas baixa disponibilidade de água e N.
Resumo
Carbon and nitrogen biogeochemical cycles in savannas are strongly regulated by the seasonal distribution of precipitation and pulses of nutrients released during the wetting of the dry soil and are critical to the dynamics of microorganisms and vegetation. The objective of this study was to investigate the spatial and temporal variability of C and N isotope ratios as indicators of the cycling of these elements in a cerrado sensu stricto area, within a protected area in a State Park in the state of São Paulo, Brazil. The foliar 13C and 15N values varied from -33.6 to -24.4 and -2.5 to 4.5 , respectively. The 13C values showed a consistent relationship with canopy height, revealing the importance of structure of the canopy over the C isotopic signature of the vegetation. Carbon isotopic variations associated with the length of the dry season indicated the importance of recent fixed C to the integrated isotopic signature of the leaf organic C. The studied Cerrado species showed a depleted foliar 15N, but a wide range of foliar Nitrogen with no difference among canopy heights. However, seasonal variability was observed, with foliar 15N values being higher in the transition period between dry and rainy seasons. The variation of the foliar C and N isotope ratios presented here was consistent with highly diverse vegetation with high energy available but low availability of water and N.
Os ciclos biogeoquímicos do carbono e do nitrogênio em savanas são fortemente regulados pela distribuição sazonal de precipitação e pulsos de nutrientes liberados após eventos de chuva, que são críticos para o comportamento dos microrganismos e da vegetação. Investigou-se a variabilidade espacial e sazonal dos isótopos estáveis de C e N como indicadores da ciclagem destes elementos em uma área de cerrado sensu stricto de uma área protegida em um Parque Estadual no estado de São Paulo, Brasil. Os valores de 13C e 15N foliar variaram de -33,6 a -24,4 e -2,5 a 4,5 , respectivamente. Os valores de 13C apresentaram uma relação consistente com a altura do dossel, mostrando a importância da estrutura da vegetação na assinatura isotópica do C da vegetação. A variação isotópica do Carbono associada com a duração da estação seca indica a importância do C recentemente fixado para integrar a assinatura isotópica do C orgânico da folha. Com relação ao Nitrogênio, as espécies de Cerrado estudadas apresentaram uma grande variação no 15N foliar. Não houve relação entre o 15N foliar com a altura do dossel. No entanto, os valores de 15N foliar apresentaram uma variabilidade sazonal, com maiores valores de 15N na transição entre as estações seca e chuvosa. A variação encontrada na composição isotópica do C e N foliares foi consistente com o fato de a vegetação ser altamente diversa, tendo que lidar com uma alta disponibilidade de energia, mas baixa disponibilidade de água e N.
Resumo
Several studies in tropical watersheds have evaluated the impact of urbanization and agricultural practices on water quality. In Brazil, savannas (known regionally as Cerrados) represent 23% of the country's surface, representing an important share to the national primary growth product, especially due to intense agriculture. The purpose of this study is to present a comprehensive evaluation, on a yearly basis, of carbon, nitrogen and major ion fluxes in streams crossing areas under different land use (natural vegetation, sugar cane and eucalyptus) in a savanna region of SE Brazil. Eucalyptus and sugar cane alter the transport of the investigated elements in small watersheds. The highest concentration of all parameters (abiotic parameters, ions, dissolved organic carbon DOC - and dissolved inorganic carbon - DIC) were found in Sugar Cane Watersheds (SCW). The observed concentrations of major cations in Eucalyptus Watersheds (EW) (Mg, Ca, K, Na), as well as DIN and DOC, were found frequently to be intermediate values between those of Savanna Watersheds (SW) and SCW, suggesting a moderate impact of eucalyptus plantations on the streamwater. Same trends were found in relation to ion and nutrient fluxes, where the higher values corresponded to SCW. It is suggested that sugar cane plantations might be playing an important role in altering the chemistry of water bodies.
Diversos estudos têm sido desenvolvidos em bacias de drenagem tropicais no intuito de avaliar o impacto da urbanização e das práticas agrícolas na qualidade dos corpos d'água. No Brasil, as savanas (conhecidas regionalmente como Cerrado) representam 23% do território brasileiro, sendo uma região importante no crescimento nacional, especialmente devido às intensas atividades agrícolas. A finalidade deste trabalho é apresentar uma avaliação dos fluxos de carbono, nitrogênio e principais íons em córregos com diferentes usos do solo (vegetação, cana de açúcar e eucalipto) em uma região de Cerrado, SE Brasil. A cana de açúcar e o eucalipto alteram o transporte dos elementos investigados nessas pequenas bacias de drenagem. As concentrações mais elevadas de todos os parâmetros analisados (parâmetros abióticos, íons, carbono orgânico dissolvido e carbono inorgânico dissolvido) foram encontradas na bacia de cana de açúcar (SCW). As concentrações observadas para os cátions na bacia do eucalipto (EW) (Mg, Ca, K, Na), assim como Carbono Inorgânico Dissolvido (CID) e Carbono Orgânico Dissolvido (COD), apresentaram valores intermediários entre as bacias do Cerrado e da cana de açúcar, sugerindo um impacto moderado dessa plantação aos corpos d'água. Mesma tendência foi observada para os fluxos de íons e nutrientes, sendo, novamente, os maiores valores encontrados na bacia de cana-de-açúcar. Os autores sugerem que o cultivo da cana de açúcar representa um importante fator na modificação da química de pequenas bacias de drenagem.
Resumo
Several studies in tropical watersheds have evaluated the impact of urbanization and agricultural practices on water quality. In Brazil, savannas (known regionally as Cerrados) represent 23% of the country's surface, representing an important share to the national primary growth product, especially due to intense agriculture. The purpose of this study is to present a comprehensive evaluation, on a yearly basis, of carbon, nitrogen and major ion fluxes in streams crossing areas under different land use (natural vegetation, sugar cane and eucalyptus) in a savanna region of SE Brazil. Eucalyptus and sugar cane alter the transport of the investigated elements in small watersheds. The highest concentration of all parameters (abiotic parameters, ions, dissolved organic carbon DOC - and dissolved inorganic carbon - DIC) were found in Sugar Cane Watersheds (SCW). The observed concentrations of major cations in Eucalyptus Watersheds (EW) (Mg, Ca, K, Na), as well as DIN and DOC, were found frequently to be intermediate values between those of Savanna Watersheds (SW) and SCW, suggesting a moderate impact of eucalyptus plantations on the streamwater. Same trends were found in relation to ion and nutrient fluxes, where the higher values corresponded to SCW. It is suggested that sugar cane plantations might be playing an important role in altering the chemistry of water bodies.
Diversos estudos têm sido desenvolvidos em bacias de drenagem tropicais no intuito de avaliar o impacto da urbanização e das práticas agrícolas na qualidade dos corpos d'água. No Brasil, as savanas (conhecidas regionalmente como Cerrado) representam 23% do território brasileiro, sendo uma região importante no crescimento nacional, especialmente devido às intensas atividades agrícolas. A finalidade deste trabalho é apresentar uma avaliação dos fluxos de carbono, nitrogênio e principais íons em córregos com diferentes usos do solo (vegetação, cana de açúcar e eucalipto) em uma região de Cerrado, SE Brasil. A cana de açúcar e o eucalipto alteram o transporte dos elementos investigados nessas pequenas bacias de drenagem. As concentrações mais elevadas de todos os parâmetros analisados (parâmetros abióticos, íons, carbono orgânico dissolvido e carbono inorgânico dissolvido) foram encontradas na bacia de cana de açúcar (SCW). As concentrações observadas para os cátions na bacia do eucalipto (EW) (Mg, Ca, K, Na), assim como Carbono Inorgânico Dissolvido (CID) e Carbono Orgânico Dissolvido (COD), apresentaram valores intermediários entre as bacias do Cerrado e da cana de açúcar, sugerindo um impacto moderado dessa plantação aos corpos d'água. Mesma tendência foi observada para os fluxos de íons e nutrientes, sendo, novamente, os maiores valores encontrados na bacia de cana-de-açúcar. Os autores sugerem que o cultivo da cana de açúcar representa um importante fator na modificação da química de pequenas bacias de drenagem.