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Tese em Português | VETTESES | ID: vtt-205137

Resumo

Entre as plantas aquáticas vasculares de ambientes salinizados, as plantas de marismas (banhados costeiros salinizados na zona entremarés) são as mais cultivadas e plantadas pelo homem, particularmente com a finalidade do estabelecimento de barreiras naturais contra a erosão costeira e recuperação de áreas degradadas.Tolerantes a variações de salinidade, submersão periódica e condições hipóxicas do solo, elas são capazes de construir seu próprio ambiente formando estruturas biogênicas. A eficiência das marismas criadas em reproduzir os atributos estruturais e funcionais de marismas naturais ainda é questionada, particularmente se processos autogênicos são capazes de manter o desenvolvimento das marismas sob alta intensidade de forçantes alogênicos. Esta tese visou avaliar a estruturação temporal de marismas criadas através do plantio das gramíneas bioengenheiras nativas Spartina alterniflora e Spartina densiflora em um estuário micromareal, através da quantificação do processo autogênico e seu relacionamento com a disponibilidade de N e P, heterogeneidade ambiental estuarina e forçantes regionais. No Capítulo I, dois experimentos foram realizados em estufa agrícola para avaliar os efeitos da densidade de plantio e disponibilidade dos nutrientes N e P no desenvolvimento de mudas das gramíneas S. alterniflora e S. densiflora. Sob alta disponibilidade de nutrientes plantas de S. alterniflora tiveram sua produção foliar estimulada e produziram o dobro do número de hastes do que plantas não fertilizadas. Densidades iniciais de 400 ou mais hastes m-2 resultaram em alongamento vertical excessivo das hastes de S. alterniflora (cerca de 100 cm de altura). A adubação com razão 2N:1P resultou em melhor perfilhamento de ambas espécies. O Capítulo II descreve as similaridades e diferenças nas características estruturais de marismas criadas pelo plantio de gramíneas bioengenheiras e marismas naturais de referência, amostradas em 4 localidades no estuário da Lagoa do Patos (RS) durante o verãooutono 2012. Doze espécies de 8 famílias de angiospermas foram encontradas em 597 quadrados (0,5 X 0,5 m) observados. Todas marismas revelaram a presença de S. alterniflora nos pisos entremarés baixos e marismas maduras exibiram de 3 a 7 espécies. Análises de Agrupamento e de Correspondência, conforme a matriz de correlação das coberturas visuais, diferenciou as marismas maduras da maioria das marismas criadas e jovens. As marismas amostradas distribuíram-se entre -0,28 m e xii+0,91 m NML (nível médio da lagoa) e eram sujeitas a frequências de alagamento de 8,0 a 83,8% do tempo. As marismas maduras foram mais altas no entremarés do que as marismas criadas e jovens locais, bem como possuíam maiores teores de matéria orgânica (até 26,43%) e argilas (até 50%) no sedimento, além de menores teores de fosfato na água intersticial. Os resultados sugerem forte soerguimento orgânico e alto consumo de fósforo pela grande biomassa vegetal presente nas marismas maduras. A posição baixa no entremarés das marismas criadas dificulta o desenvolvimento de seus solos (baixos teores de finos e matéria orgânica) e resulta em redoxs positivos, devido ao batimento de ondas. Soerguimento orgânico (4-5% matéria orgânica), baixos redoxs (até -428 mV) e altos teores de N e P distinguem a parte mais continental de marismas jovens na enseada eutrofizada Saco da Mangueira de suas áreas baixas no entremarés e das marismas criadas. Maiores formações de biomassas aéreas nestes pisos altos das marismas jovens é possível pela maior disponibilidade de P em condições reduzidas. O Capítulo III faz uma avaliação dos papéis dos processos autogênicos e alogênicos no desenvolvimento de uma marisma criada pelo plantio de S. alterniflora ao longo de 3 anos (2012-2015). O desenvolvimento da marisma progrediu de forma autogênica, apesar de oscilações interanuais sequenciais de baixa vazão e de excessiva vazão associadas, respectivamente, a eventos de moderada intensidades de La Niña e de El Niño. Os blocos de plantio foram alagados 32,9-51,5% do tempo por águas com salinidade média de 23-26 em 2012, por 61,9-69,5% do tempo por água oligohalinas (< 5) em 2014. Em 2012, o sedimento arenoso do plano entremarés possuía menos de 7% finos, acumulando até 2015 altos teores médios de argilas (21,9 ± 10,9%) e matéria orgânica (14,7 ± 4,6%). A biomassa vegetal na marisma criada cresceu até valores máximos no segundo ano após o plantio (respectivamente, aérea= 1325-1364 g/m² e subterrânea= 799-810 g/m²). As concentrações dos nutrientes intersticiais nos blocos de plantio refletiram o vigor da alteração autogênica, ocorrendo redução dos teores de fosfato na água intersticial possivelmente relacionados ao consumo pela vegetação, aeração da rizosfera pelas plantas e/ou soerguimento orgânico da marisma, com consequente aumento do potencial redox. O papel autogênico no desenvolvimento estrutural da marisma criada parece ser suportado pela alta disponibilidade de nutrientes nas águas superficiais e intersticiais do Saco da Mangueira.

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Among the vascular aquatic plants of saline environments, coastal salt marsh plants are the most cultivated and planted by man, aiming the establishment of natural barriers against coastal erosion and the recovery of degraded coastlines. These plants are tolerant to high salt concentrations, periodic flooding and hypoxic soil conditions, and they are able to build their own environment forming biogenic structures. The efficiency of created salt marshes to reproduce structural and functional attributes of natural salt marshes is still questioned, as well as it is unclear if the autogenic process can keep salt marsh development under high intensities of allogenic forcing factors. This thesis aimed to evaluate the temporal structuring of salt marshes created by planting of the native bioengeneer grasses Spartina alterniflora and Spartina densiflora in a microtidal estuary, through out the quantification of autogenic processes and their relation with the availability of N and P, environmental heterogeneity of the estuary and regional forcing factors. In Chapter I, two experiments were conducted in a greenhouse to evaluate the effects of planting density and availability of N and P on the development of S. alterniflora and S. densiflora. Under high fertilization S. alterniflora plants had their leaf production stimulated and produced twice more tillers than unfertilized plants. Initial densities of 400 tillers m-2 resulted in excessive vertical elongation of S. alterniflora tillers (about 100 cm in height). The fertilization with a 2N:1P ratio resulted in higher tillering for both species. Chapter II describes the structural similarities and differences among salt marshes created by transplantation of Spartina grasses and nearby natural marshes for four reference sites in the estuary of Patos Lagoon (RS) sampled during the summer-autumn 2012. Twelve species of 8 angiosperm families were found in 597 sampling quadrats (0.5 x 0.5 m). All marshes revealed the presence of S. alterniflora at the low intertidal zone and upper marsh mature stands exhibited 3-7 species. Cluster Analysis and Correspondence Analysis, considering the correlation matrix of plant visual coverages, differentiated mature salt marshes from most of created and natural young marshes. The sampled marshes were distributed between -0.28 and +0.91 m MWL (mean water level) and were subject to flooding frequencies from 8.0 to 83.8% of the time. Mature marshes xiv were higher in the intertidal zone than created and natural marshes, and the former had higher levels of organic matter (up to 26.43%) and clay (up to 50%) in the sediment, as well as lower phosphate levels in the porewater. The results suggest strong organic uplift and high phosphorus consumption by the large plant biomass present in mature marshes. The low position in the intertidal of created marshes refrains the development of their soils (low contents of fine grains and organic matter) and it allows positive redox potentials due to the direct contact with the breaking of the waves. The conditions of organic uplift (4-5% organic matter), low redox potentials (up to -428 mV) and high soil contents of N and P distinguished the upper zone of natural youth marshes from lower zone of young marshes and of created marshes at the eutrophic shallow bay of Saco da Mangueira. Higher shoot biomass production at the upper zone of natural youth marshes was fostered by increased P availability due to prevalent reduced conditions. Chapter III evaluates the roles of autogenic processes and allogenic forcing factors in the first 3 years of the development of a salt marsh created by the planting of S. alterniflora (2012-2015). The development of the salt marsh progressed autogenic driven, despite of high interannual fluctuations of the estuary runoff related to successive events of low fresh water inflow La Niña and high fresh water inflow El Niño, both events with moderate intensities. In 2012, created marsh stands were flooded 32.9 to 51.5% of the time by waters with average salinities of 23-26, whereas in 2014 flooding increased to 61.9-69.5% of the time and water was oligohaline (<5). Marsh surface sediment collected at 2012 and 2015 showed sandy characteristics with less than 7% fine grains and high average contents of clays (21.9 ± 10.9%) and of organic matter (14.7 ± 4.6%), respectively. The plant biomass in the created marsh grew up to a peak value in the second year after planting (respectively, shoot biomass = 1325 to 1364 g m-2 and root biomass= 799-810 g m-2). The nutrient content of porewater in the marsh stands was affected by the autogenic change, which leaded to a reduction of phosphate levels probably related to increasing consumption by the vegetation, plant ventilation of the rhizosphere and/or organic uplift of the marsh surface that can raise the soil redox potential. The protagonist role of autogenic processes in the structural development of created salt marshes seems to be fostered by a high nutrient availability in the surface water and porewater of the Saco da Mangueira.

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