Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, 2004. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-05-29T19:24:04Z No. of bitstreams: 1 2004_IubataRogerioPauladeFarias.pdf: 1170436 bytes, checksum: 628db30e2b7bd8c295a76ae7724ed5f7 (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Ferreira de Souza(jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-05-29T19:36:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2004_IubataRogerioPauladeFarias.pdf: 1170436 bytes, checksum: 628db30e2b7bd8c295a76ae7724ed5f7 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-05-29T19:36:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2004_IubataRogerioPauladeFarias.pdf: 1170436 bytes, checksum: 628db30e2b7bd8c295a76ae7724ed5f7 (MD5) / O bioma Cerrado, típico do Brasil Central, é caracterizado por diversos tipos de vegetação savânica e por apresentar duas estações bem definidas, uma chuvosa (outubro a abril) e outra seca (maio a setembro). O campo sujo, uma formação campestre e o cerradão, em que predomina o estrato arbóreo são duas fitofisionomias típicas do Cerrado. O objetivo deste estudo foi determinar o efeito da predação de sementes, da sazonalidade climática e do tipo de fitofisionomia no estabelecimento e desenvolvimento das lenhosas Kielmeyera coriacea (Guttiferae) e Qualea grandiflora (Vochysiaceae) em uma área de campo sujo (CS) e de cerradão (CD) na reserva ecológica da Fazenda Água Limpa pertencente à Universidade de Brasília, Distrito Federal, Brasil. Além disso, comparou-se os padrões fenológicos de indivíduos adultos, dessas duas espécies, que foram encontrados nestas duas fitofisionomias. No primeiro capítulo, faz-se uma caracterização do ambiente luminoso no CS e CD. Foram realizadas seis curvas diárias em diferentes épocas do ano, entre 1999 e 2003. Foi medida a Densidade de Fluxo de Fótons (DFF) na faixa de 400 a 700 nm, a partir de sensores instalados a diferentes alturas da superfície do solo. A disponibilidade de luz no CS foi maior em todas as alturas medidas, apresentando valores máximos de até 2000 µmol.m2.s1 entre 50 e 300 cm de altura do solo. No CD, os valores não ultrapassaram 1400 µmol.m2.s1. No segundo capítulo, analisa-se a remoção e predação pós-dispersão de sementes das duas espécies estudadas. Para isto, foram dispersas 100 sementes de Q. grandiflora (em outubro de 2001) e 500 sementes de K. coriacea (em outubro de 2002) em cada fitofisionomia. As sementes foram observadas 1, 2, 3, 4, 7, 10, 20, 40, 50, 80, 100 e 200 dias após a dispersão. Foi observada a presença/ausência, condições das sementes e animais predadores. A remoção e predação das sementes das duas espécies foram bastante altas, e ocorreu principalmente nos primeiros dias após a dispersão. Para K. coriacea foram removidas ou predadas 95% das sementes no CS e 91% no CD. Para Q. grandiflora 100 e 98% das sementes foram removidas no CS e CD, respectivamente. Os principais predadores de sementes foram insetos das Ordens Hymenoptera, Isoptera, Coleoptera e Orthoptera. No terceiro capítulo, foram determinados os padrões de germinação, emergência e sobrevivência das duas espécies no CS e no CD. Em novembro de 1998, foram enterradas 51 sementes de K. coriacea e 96 de Q. grandiflora, em cada fitofisionomia. Cerca de 69% e 48% das sementes de Q. grandiflora emergiram no CS e CD, respectivamente, sendo que a mortalidade foi de 44% no CS e 72% no CD. A emergência de K. coriacea foi de 78% no CS e 22% CD, e a mortalidade foi de 12% no CS e 54% no CD. Em outubro de 2002, foi repetido o experimento com K. coriacea. Foram enterradas 200 sementes em cada fitofisionomia. A emergência foi de 58% no CS e 32% no CD. E a mortalidade foi de 82% e 88% no CS e CD, respectivamente. A emergência das plântulas ocorreu nos dois primeiros meses após a dispersão, durante a estação chuvosa. Além disso, analisa-se a germinação de 500 sementes de K. coriacea e 100 de Q. grandiflora, expostas na superfície do solo. Germinaram 5% e 9% de sementes de K. coriacea, e 0% e 2% de Q. grandiflora no CS e CD, respectivamente. Portanto, a remoção e predação de sementes expostas na superfície do solo, é uma barreira importante ao estabelecimento das duas espécies. Por outro lado, quando as sementes são enterradas a emergência de plântulas é relativamente alta nas duas fitofisionomias. No quarto capítulo, comparou-se o desenvolvimento inicial das duas espécies no CS e CD. Foram medidos mensalmente o comprimento do caule, o diâmetro basal, o número de folhas e a percentagem de herbivoria entre janeiro de 1999 e janeiro de 2004. A área foliar das duas espécies foi calculada em quatro datas ao longo do período de estudo. Além disso, verifica-se a distribuição de biomassa de K. coriacea. Para isto, foram removidas plântulas com 6 e com 11 meses de idade. Após cinco anos de observação, os indivíduos do campo sujo das duas espécies apresentaram valores significativamente maiores de comprimento do caule, com média (± erro padrão) de 5,08 ± 0,70 cm no CS e 4,18 ± 1,08 cm no CD para K. coriacea e 18,66 ± 1,45 cm no CS e 8,46 ± 0,97 cm no CD para Q. grandiflora. A produção de folhas das duas espécies, apresentou um padrão decidual, com perda total de folhas no final da estação seca e produção de novas folhas durante o início da estação chuvosa (setembro e outubro). Em K. coriacea o número de folhas e a área foliar não diferiram estre CS e CD. Em Q. grandiflora a área foliar dos indivíduos do CS foi significativamente maior que do CD, porém o número médio de folhas por indivíduo não diferiu entre as fitofisionomias. A biomassa das raízes e do caule de K. coriacea não diferiu entre as fitofisionomias, porém diferiu entre as idades, e foi maior em plântulas com 6 meses. No quinto capítulo, estudou-se a densidade populacional, aspectos fenológicos e padrão de crescimento de indivíduos adultos das duas espécies no CS e CD. A densidade de K. coriacea não diferiu entre CS (22 indivíduos/ha) e CD (21 indivíduos/ha), porém os indivíduos do CS apresentam maior altura, diâmetro, número de ramos e de folhas. Por outro lado, Q. grandiflora apresentou maior densidade no CD com 24 indivíduos/ha e 11/ha no CS, sendo que os indivíduos do CD apresentaram maior média de altura e maior número de ramos por indivíduo. A produção de folhas dos indivíduos adultos apresentou um padrão decidual, como o observado nos jovens, com perda foliar durante a estação seca, e produção de folhas novas durante o início da estação chuvosa. O CS foi mais favorável para o estabelecimento e desenvolvimento dos indivíduos jovens das duas espécies. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Effects of predation, seasonal climate and habitat type in the establishment and development of the woody species Kielmeyera coriacea (Spreng.) Mart. and Qualea grandiflora Mart. The Cerrado Biome of Central Brazil consists of several physiognomies that differ in the predominance among the herbaceous and arboreal stratum, and a seasonal climate with distinctive wet (October to April) and dry (May to September) seasons. The campo sujo, a grassland formation and the cerradão, a closed woodland formation, are two typical physiognomies of the Cerrado. The objective of this study was to determine the effect of seed predation, seasonal climate and habitat type in the establishment and development of the woody species Kielmeyera coriacea (Guttiferae) and Qualea grandiflora (Vochysiaceae) in a campo sujo (CS) and a cerradão (CD) site in the ecological reserve of Fazenda Água Limpa, which belons to the University of Brasília, Federal District, Brazil. In addition, I was compared the phenology patterns of adult individuals of those two species that were found in these two physiognomies. In first chapter, I determined the light availability in the two physiognomies. Six days of measurements were accomplished in different times of the year, between 1999 and 2003. The Photon Flux Density (PFD; 400 to 700 nm) was measured, at different heights from the soil surface. The light availability in CS was larger in all of the measured heights, and reached maximum value of 2000 μmol.m2.s1 between 50 and 300 cm above the soil surface. In CD, the values reached less than 1400 μmol.m2.s1. In second chapter, I determined the post-dispersal seed removal and predation for the two species. It was dispersed 100 Q. grandiflora’ seeds (in October 2001) and 500 K. coriacea’ seeds (in October 2002) in each physiognomies. I inspected the seeds 1, 2, 3, 4, 7, 10, 20, 40, 50, 80, 100 and 200 days after dispersal. I observed the presence/absence, condition of the seeds and the presence of predators. Seed removal and predation on the two species was high, and it happened mostly in the first days after seed dispersal. About 95% of the K. coriacea seeds in CS were removed and 91% in CD. About 100% and 98% of Q. grandiflora seeds were removed on CS and CD, respectively. The seed predators were insects from the Ordens Hymenoptera, Isoptera, Coleoptera and Orthoptera. In the third chapter, I observed the germination, emergency and survival of K. coriacea and Q. grandiflora in CS and CD. In November 1998, 51 K. coriacea seeds and 96 of Q. grandiflora were buried in each physiognomy. Approximately, 69% and 48% of the Q. grandiflora seeds emerged in CS and CD, respectively. Mortality was 44% in CS and 72% in CD. The emergency of K. coriacea was approximately 78% in CS and 22% in CD, and the mortality was 12% in CS and 54% in CD. In October 2002, I repeated the experiment with K. coriacea and 200 seeds were buried in each physiognomy. The emergency was 58% in CS and 32% in CD. The mortality was 82% and 88% in CS and CD, respectively. The emergency of the seedlings started during the first two months after seed dispersal, during the rainy season. I analyzed the germination of 500 seeds of K. coriacea and 100 of Q. grandiflora, exposed in the surface of the soil. About 5% and 9% of K. coriacea seeds and 0% and 2% of Q. grandiflora germinated in CS and CD, respectively. In the fourth chapter, I followed the initial development of the two species in CS and CD. I measured monthly sterm length, basal diameter, number of leaves and the herbivory as percentage of leaf area removal between January 1999 and January 2004. The leaf area of the two species and K. coriacea were measured during different days on study’period. I also determined biomass distribution of K. coriacea seedlings in the two plant formations. For this, it was removed seedling with 6 and 11 months of age. After five years, the campo sujo’ individuals of the two species presented values significantly higher of length of the stem. It averaged (± standard error) 5,08 ± 0,70 cm in CS and 4,18 ± 1,08 cm in K. coriacea in CD; 18,66 ± 1,45 cm, and 8,46 ± 0,97 cm for plants of Q. grandiflora in CS and CD, respectively. The production of leaves in the two species showed a decidual pattern, with total loss of leaves in the end of the dry season and production of new leaves at the beginning of the rainy period (september/october). The number of leaves and leaf area of K. coriacea didn't differ between CS and CD. In Q. grandiflora, the CS individuals’ leaf area was significantly larger than of CD, however the mean number of leaves per individual didn't differ between the physiognomies. The roots and stem biomass of K. coriacea didn't differ between the physiognomies and also didn’t differ between ages. In the fifth chapter, I determined the population density, phenology and growth pattern of individuals of the two species in CS and CD. K. coriacea density didn't differ among CS (22 individuals/ha) and CD (21 individuals/ha), however the individuals of CS had higher height, diameter, branches and numbers of leaves. Q. grandiflora density was larger in the CD, with 24 individuals/ha compared with 11/ha in CS. The Q. grandiflora individuals were higher and more branched in CD. The production of the adult leaves also showed a decidual pattern, as observed in seedlings, with leaf loss during dry, and production of new leaves at the beginning of the rainy period. Therefore, the seed removal and predation in the surface of the soil, were an important barrier to the establishment of the two species. However, when the seeds are buried the seedling emergency was high in the two physiognomies. CS was the most favorable physiognomy for the establishment and development of young individuals of the two species.

The use of biochar in soil has been reported in countries like Japan and the United States, where the product already has reached commercial scale. The benefits of biochar go beyond improving the physical, chemical and biological soil properties, they involve regional and global environmental aspects, such as carbon sequestration in the soil and the efficient disposal of solid organic waste. This is because its resistant and recalcitrant organic nature. Investigation on the effects of biochar in weathered tropical soils with low water and nutrient storage capacity, as in most Brazilian soils and in the State of Sergipe, it is necessary and may stimulate new sustainable management practices. Therefore, the present study evaluated the effect of differentes rates of application of coconut husk biochar, produced through slow pyrolysis process, in the growth and development of sunflower plants and, in some soil physical and chemical properties. Soil organic carbon storage and soil solution composition were also evalauted. The experiment was conducted under greenhouse conditions at the Federal University of Sergipe, campus of St. Christopher-SE, between the months of July and October 2015. The soil used in the study was the surface layer of an Yellow Ultisol. The experimental design was a randomized complete block with 6 treatments (biochar rates of application: 0, 2.5, 5, 10, 20 and 30t ha-1) and 5 replications. Sixty-two days after plant emergence (DAE), all plants were evaluated for plant height, stem diameter at 2 cm of the soil, number of fully expanded leaves, flower diameter, and plant biomass dry weight. Soil solution was collected after specific irrigation events at 6, 13 and 20 days after plant emergency, and analyzed for pH EC, concentrations of P, K, nitrate and ammonium.Seven and 78 days after the incorporation of biochar, soil samples were collected from each experimental pot and analyzed for chemical (pH, EC, P, and exchangeable K, Na, Al, Ca, Mg concentrations, and organic C) and physical (field capacity, permanent wilting point, total water availability, soil bulk density, macro and microporosity) attributes. The physical attributes were only evaluated after 78 days. The soil carbon storage at the end of the experiment was calculated according to the bulk density and depth of the soil sampling. Adding biochar resulted in an increase in the levels of P and K at a depth of 0-20 cm. The high concentration of K at the 20-40 cm layer indicated that the element was leached from the top layer. Soil EC in the soil solution increased at both soil layers indicating a restriction on the use of large amount of biochar. The presence of biochar in the soil, regardless of the rate of application, did not influence the growth and development of sunflower, which can be seen as a positive effect because it means that this type of biochar can be applied to the soil to store carbon without causing harm to the plants. Biochar reduced the soil bulk density and increased microporosity, and as a result, improved water retention in the soil in about 64% at the highest rate of application. Furthermore, the presence of biochar reduced soil acidity and the availability of Al, but increased the electrical conductivity and the concentration of exchangeable Na, both at the beginning and at the end of the experiment. There was no influence of biochar on exchangeable concentrations of Ca and Mg, but the concentrations of P and K responded positively to the rate of application in the begining of the experiment, when no chemical fertilizers had been added to the soil. A positive response was observed for the K concentration in the end of the experiment. Although the addition of biochar improved the physical and chemistry quality of the soil, its implementation should be well attended due to excessive changes in soil pH and EC, and increase in Na concentration. / A utilização de biocarvão no solo vem sendo divulgada em países como Japão e Estados Unidos, onde o comércio do produto já atinge escala comercial. Os benefícios do uso do biocarvão vão além da melhoria na qualidade física, química e biológica do solo, por se tratar de matéria orgânica de natureza resistente e recalcitrante, alcançam também aspectos ambientais de relevada importância regional e mundial, como o sequestro de carbono no solo e a destinação eficiente dos resíduos orgânicos sólidos. O estudo dos efeitos do biocarvão em solos tropicais intemperizados, com baixa capacidade de armazenamento de água e nutrientes, como a maioria dos solos encontrados no Brasil e no Estado de Sergipe, torna-se necessário e poderá viabilizar novas práticas sustentáveis de manejo. Portanto, o presente trabalho avaliou o efeito da aplicação de biocarvão, produzido a partir de casca de coco seco em processo de pirólise lenta, nos atributos físicos e químicos do solo, no armazenamento de carbono, no desenvolvimento e produção de biomassa do girassol e na composição química da solução do solo em diferentes profundidades de coleta. O experimento foi desenvolvido em condições protegidas na Universidade Federal de Sergipe, campus de São Cristovão-SE, entre os meses de julho e outubro de 2015. O solo utilizado no estudo foi a camada superficial de um Argissolo Vermelho Amarelo. O delineamento experimental foi de blocos casualizados, com 6 tratamentos (doses de biocarvão aplicadas: 0; 2,5; 5; 10, 20 e 30t ha-1) e 5 repetições. Aos 62 dias após a emergência (DAE), todas as plantas foram avaliadas, sendo mensurados altura das plantas, com auxilio de régua graduada, diâmetro do caule a 2 cm do solo, com auxilio de paquímetro digital, número de folhas totalmente abertas, diâmetro do capitulo com auxilio de paquímetro digital e colheita da plantas para determinação da produção de biomassa, já a solução do solo foi coletada após específicos eventos de irrigação, sendo essa coletas realizadas aos 6, 13 e 20 dias após semeadura, sendo analisado nesses extratos o pH, CE, concentrações de fósforo, potássio, nitrato e amônio. Aos 7 e 78 dias após a incorporação do biocarvão, foram avaliados no solo os atributos químicos: pH, CE, P disponível e concentrações de trocáveis de K, Na, Al, Ca, Mg e porcentagem C, sendo na profundidade de 0-20 cm para as amostras coletadas 7 dias após incubação e 0-20 cm e 20-40 cm para as amostras coletadas aos 78 dias e atributos físicos: capacidade de campo, ponto de murcha permanente, disponibilidade total de água, densidade do solo, macro e microporosidade do solo, sendo que as analises físicas foram realizadas apenas aos 78 dias após incubação. O armazenamento de carbono no solo no final do experimento foi calculado de acordo com a densidade do solo e profundidade de coleta do solo. A adição do biocarvão proporcionou um aumento nos níveis de P e K na profundidade de 0-20 cm, porém contribuiu com o aumento na lixiviação de potássio visto que aumentou os níveis desse elemento na profundidade de 20- 40 cm. Aumentou a CE da solução do solo nas duas profundidades estudadas, podendo ser este um limitante a sua utilização em grandes quantidades. Nas doses utilizadas nesses estudos o biocarvão não proporcionou nenhum beneficio nem prejuízos ao desenvolvimento e produção de biomassa do girassol, fato esse que é visto positivamente, pois permite a utilização deste material no solo para outros fins sem causar danos a cultura implantada. A adição do biocarvão reduziu a densidade do solo e aumentou a microporosidade, e como consequência, melhorou a retenção de água no solo em aproximadamente 64% na maior dose aplicada. A presença do biocarvão reduziu a acidez do solo e a disponibilidade de Al, e aumentou a condutividade elétrica e a concentração de Na trocável, tanto no inicio quanto no final do experimento. Não houve influência do biocarvão nas concentrações trocáveis de Ca e Mg, mas as concentrações de P e de K responderam positivamente ao aumento das doses de biocarvão no inicio do ensaio, quando nenhum fertilizante químico tinha sido adicionado ao solo. Também observou-se resposta positiva quanto as concentrações de K no final do experimento. Embora tenha sido observado beneficio do biocarvão na qualidade física e química do solo, e na composição da solução do solo, sua aplicação deve ser bem assistida em função de mudanças excessivas na reação, na sodicidade e na salinidade do solo.