Para identificar a importância ecológica das matas ciliares é essencial conhecer a interação entre sua hidrologia e ciclagem de nutrientes. Isto se torna ainda mais crucial diante das crescentes transformações na paisagem causadas pelo homem, que têm promovido forte antropização destas formações florestais. O estudo foi conduzido em uma floresta ribeirinha sazonalmente alagada na região sudoeste da Amazônia entre os anos de 2005 e 2007. Foram medidas as principais vias hidrológicas: chuva, precipitação interna, escoamento pelo tronco, escoamento superficial, solução do solo e água subterrânea, além do rio Urupá. Em todas foram realizadas análises químicas para determinação das concentrações de C, N e macronutrientes (cátions/ânions). A mata ciliar apresenta solos ácidos, bem estruturados, pobres em nutrientes e com um eficiente mecanismo de retenção nas camadas superficiais, associado à distribuição da matéria orgânica, absorção por raízes finas ou retenção pelos complexos de troca do solo. Os estoques de nutrientes no solo estão dentro da faixa de valores observada em outros estudos na Amazônia, apresentando baixa fertilidade. A região estudada apresenta altos índices pluviométricos (em torno de 2125 mm), com um regime de sazonalidade bem definido (apresentando déficit hídrico entre maio e setembro). A partição da chuva na mata ciliar ocorre com 15% de interceptação pelo dossel e o restante sendo distribuído entre a precipitação interna (83%) e escoamento pelo tronco (2%). A lixiviação de nutrientes pelo dossel foi observada para a maioria dos elementos avaliados, excetuando Na+ e Cl-, confirmando o importante papel do dossel em suprir nutrientes para a mata ciliar. Este enriquecimento também é influenciado pela queima de biomassa durante a transição do período seco para o chuvoso. A contribuição do escoamento pelo tronco foi essencial, principalmente para NO3- e cátions básicos, evidenciando a importância da inclusão desta via hidrológica na rotina de amostragens em estudos de ciclagem de nutrientes em florestas. Os fluxos no solo foram maiores na camada superficial, principalmente em função da entrada da rica solução da precipitação interna, sendo sua contribuição extremamente alta para K+, Carbono Orgânico Dissolvido (COD), PO43-, NH4+ e SO42-. Alguns elementos apresentaram indícios de lixiviação durante os meses mais chuvosos, enquanto o Na+ apresentou lixiviação durante o ano inteiro, em função da natureza conservativa deste elemento. A retenção das bases observada no solo pode estar associada com a absorção pelas raízes, adsorção pelas fases minerais e orgânicas do solo ou ainda pela retenção de ânions, que também foi observada. A relação entre os íons e a descarga do rio Urupá gerou uma histerese em sentido horário, indicando uma importante contribuição do fluxo lateral (escoamento superficial), e evidenciando a importante conectividade entre a mata ciliar e o rio Urupá. A maioria dos elementos apresentou balanço positivo (Ca2+, K+, HCO3-, Cl-, SO42- e COD) ou próximo do equilíbrio (Mg2+, NH4+, NO3-, PO43-), com exceção do Na+. Estes resultados indicam que a floresta estudada apresenta um eficiente mecanismo de conservação dos nutrientes em seus solos, uma baixa contribuição da ciclagem geoquímica (intemperismo de rochas) e forte controle da atmosfera e dossel florestal caracterizando um ciclo relativamente fechado / To identify the ecological importance of riparian forests is crucial to evaluate the interactions between its hydrology and nutrient cycling. This becomes more important due to fast changes in landscape promoted by mankind, which has been causing strong anthropization of these forests. The present study was conducted on a seasonal flooded riparian forest in the Southwestern Amazonia between 2005-2007. Main hydrological flowpaths (rainfall, throughfall, stemflow, overland flow, soil solution, groundwater and the Urupá riverwater) were sampled and posteriorly analyzed for C, N and macronutrients (cations/anions). Riparian forest soils are acid, well structured, poor in nutrients and with an efficient retention mechanism at the surface layers, which is linked to organic matter distribution, fine roots absorption, or retention by soil exchange complexes. Soil nutrient stocks are within the range of values usually observed in other studies in the Amazon region, revealing low fertility. The studied region exhibit high annual rainfall (around 2125 mm), with a marked seasonality (drought stress from May to September) and rain partitioning in the riparian forest divided into 15% of canopy interception and the remaining distributed between throughfall (83%) and stemflow (2%). Nutrient leaching from the canopy was observed for most elements, except Na+ and Cl-, confirming the important role of the canopy in supplying nutrients to the riparian forest. This enrichment is also influenced by biomass burning during the transition between dry to wet season. Stemflow contribution was essential, especially for NO3- and base cations, showing the necessity to include this flowpath in routine sampling in nutrient cycling studies. The highest soil fluxes were observed at the surface layer as a result of enriched inputs from throughfall, especially for K+, Dissolved Organic Carbon (DOC), PO43-, NH4+ e SO42-. Some elements exhibited leaching during wetter months, whereas Na+ has leached throughout the year, as a function of the conservative nature of this element. Base retention in soils may be linked to root absorption, sorption by organic and mineral soil phases, or anions retention, which was also observed in this study. The relation between ions and Urupá river discharge exhibited a clockwise hysteresis, suggesting an important lateral flow (overland flow) contribution and the connectivity between the riparian forest and Urupá River. Most elements had positive budgets (Ca2+, K+, HCO3-, Cl-, SO42- e COD) or were close to neutral balance (Mg2+, NH4+, NO3-, PO43-), except Na+. The results point out efficient nutrient retention mechanisms in these soils, low contribution from geochemical cycling (rock weathering) and a strong control from the atmosphere and forest canopy, characterizing a relatively close nutrient cycling

Estudaram-se neste trabalho os efeitos da deposição atmosférica sobre o balanço de elementos químicos, analisando-se as entradas e saídas dos elementos através do ciclo hidrológico durante quatro anos (setembro de 1991 a agosto de 1995) na Floresta Atlântica, situada nas vizinhanças do pólo industrial de Cubatão, São Paulo. Por meio de amostragens quinzenais e de determinação da concentração iônica, avaliaram-se, em três florestas diferentemente atingidas pela impacto da poluição aérea – Pilões-menos poluída, área de referência; Moji-fortemente poluída e Paranapiacabamoderadamente poluída – os seguintes aspectos: entrada de elementos pela água de chuva; transferência pela água que atravessa a cobertura vegetal e pela solução do solo a 10cm, 60cm e 100cm de profundidade; saída e neutralização pela água de nascentes e de pequenos córregos, bem como as alterações químicas no solo induzidas pela deposição atmosférica. Na área mais poluída (Moji), as concentrações iônicas médias encontradas na precipitação que atinge a floresta e na precipitação que atinge o solo foram, respectivamente: 5 e 10 mg.L-1 para o sulfato-S, 0,5 e 0,7 mg.L-1 para o nitrato, 0,63 e 1,14 mg.L-1 para o fluoreto, 2,2 e 2,8 mg.L-1 para o amônio-N, 0,69 e 2,15 mg.L-1 para o magnésio, 3,1 e 7,7 mg.L-1 para o cálcio. Na floresta de referência, menos poluída (Pilões), as concentrações iônicas foram em média, 1/3 a 1/9 inferior a esses valores, refletindo claramente as diferenças nas cargas poluidoras que atingem cada floresta. Verificou-se que a composição química da solução do solo muda completamente com a infiltração da água. As concentrações de nitrato aumentaram de 3 a 22 vezes com a infiltração da água nos primeiros 10cm de solo do Pilões e Moji, respectivamente, valores estes bastante expressivos. Em menor proporção, isso também foi observado para o sulfato e cloreto. As mudanças nas concentrações dos elementos durante a passagem da água pelo ecossistema são explicadas pelas reações químicas que ocorrem nos diferentes compartimentos. Assim, nas florestas mais poluídas (Moji e Paranapiacaba) elas são caracterizadas pela retenção praticamente total do amônio, e parcial do sulfato, nas camadas superficiais do solo, pela liberação do alumínio dos minerais do solo e pela lixiviação extremamente alta de nitrato em conseqüência do processo de nitrificação da matéria orgânica. A deposição atmosférica nas florestas investigadas é bastante elevada e variável. Entram anualmente no solo, pela precipitação: de 122 a 255 kg.ha-1 de enxofre na forma de sulfato; de 7 a 70 kg.ha-1 de nitrogênio, principalmente na forma de amônio; e de 4 a 28 kg.ha-1 de fluoreto. Com a entrada de amônio e de nitrogênio orgânico no sistema, reações de nitrificação ocorrem na camada superficial do solo, principalmente das áreas mais atingidas pela poluição. Na floresta mais poluída (Moji), a saída de nitrato pela água do solo a 100cm de profundidade chega anualmente a 271 kg de N por hectare, enquanto a saída de enxofre alcança o valor de 386 kg de S por hectare, anualmente. A acidificação do solo em decorrência da entrada e transferência de nitrogênio e enxofre provoca a liberação de alumínio dos minerais do solo e a lixiviação de formas iônicas (mais de 240 kg de Al por ha anualmente). A transferência de íons alumínio para o lençol freático e para águas de nascentes e córregos acarreta um problema ecológico sério, pois esses íons consomem a alcalinidade e a água fica sujeita a acidificação. / The effects of atmospheric deposition upon element balance (input and output) and turnover through the hydrological cycle have been investigated from September 1991 to August 1995 (four years), in the vicinity of the industrial complex of Cubatão, State of São Paulo, Brazil. The aim was to assess atmospheric deposition and fluxes through precipitation, soil water at 10cm, 60cm and 100cm depths, and surface water as well as to investigate possible soil changes induced by atmospheric deposition. Three sites were chosen which differed significantly with respect to pollution impact: Pilões (reference site, less polluted), Moji (most polluted) and Paranapiacaba (mildly polluted). Annual averages of ionic concentrations in precipitation found in open field and below the tree canopy amounted to 5 and 10 mg.L-1, respectively, for sulfate-S, 0.5 and 0.7 mg.L-1 for nitrate, 0.63 and 1.14 mg.L-1 for fluoride, 2.2 and 2.8 mg.L-1 for ammonium-N, 0.69 and 2.15 mg.L-1for Mg, and 3.1 and 7.7 mg.L-1 for Ca at the most polluted site (Moji). The relatively "clean" reference site (Pilões) attained 1/3 to 1/9 of these averages, thus clearly reflecting the difference in air pollution load. Chemical composition in the liquid phase is completely changed when precipitation infiltrates the soil profile. Nitrate concentration increases by the factor 3 to 22. A clear increase is also found for sulfate and chloride. Concentration changes during ecosystem passage of seepage are interpreted in relation to chemical reactions taking place in different compartments. They are characterized by an almost complete retention of ammonium and some retention of sulfate in the upper soil layers, and at the most polluted site by mobilization of Al from soil minerals and very high leaching of nitrate as a consequence of nitrification of organic matter. The forests under investigation are characterized by a very high input from the atmosphere. Between 122 and 255 kg S per hectare are annually carried into soil by precipitation in the form of sulfate, 7 to 70 kg of nitrogen mainly in the form of ammonium, 4 to 28 kg of fluoride. Input of ammonium and organic bound nitrogen is followed by nitrification in the topsoil. At the most polluted site (Moji), nitrate output with seepage amounts to 271 kg N per ha and year, sulfate output to more than 386 kg S. Soil acidification associated with turnover of sulfur and nitrogen is followed by the release of aluminum from soil minerals, and leaching of ionic forms of Al (up to 240 kg Al per hectare annually). Transfer of aluminum ions to groundwater and surface water can have serious ecological effects. Alkalinity is consumed, and the water is subject to acidification.

Estudaram-se neste trabalho os efeitos da deposição atmosférica sobre o balanço de elementos químicos, analisando-se as entradas e saídas dos elementos através do ciclo hidrológico durante quatro anos (setembro de 1991 a agosto de 1995) na Floresta Atlântica, situada nas vizinhanças do pólo industrial de Cubatão, São Paulo. Por meio de amostragens quinzenais e de determinação da concentração iônica, avaliaram-se, em três florestas diferentemente atingidas pela impacto da poluição aérea – Pilões-menos poluída, área de referência; Moji-fortemente poluída e Paranapiacabamoderadamente poluída – os seguintes aspectos: entrada de elementos pela água de chuva; transferência pela água que atravessa a cobertura vegetal e pela solução do solo a 10cm, 60cm e 100cm de profundidade; saída e neutralização pela água de nascentes e de pequenos córregos, bem como as alterações químicas no solo induzidas pela deposição atmosférica. Na área mais poluída (Moji), as concentrações iônicas médias encontradas na precipitação que atinge a floresta e na precipitação que atinge o solo foram, respectivamente: 5 e 10 mg.L-1 para o sulfato-S, 0,5 e 0,7 mg.L-1 para o nitrato, 0,63 e 1,14 mg.L-1 para o fluoreto, 2,2 e 2,8 mg.L-1 para o amônio-N, 0,69 e 2,15 mg.L-1 para o magnésio, 3,1 e 7,7 mg.L-1 para o cálcio. Na floresta de referência, menos poluída (Pilões), as concentrações iônicas foram em média, 1/3 a 1/9 inferior a esses valores, refletindo claramente as diferenças nas cargas poluidoras que atingem cada floresta. Verificou-se que a composição química da solução do solo muda completamente com a infiltração da água. As concentrações de nitrato aumentaram de 3 a 22 vezes com a infiltração da água nos primeiros 10cm de solo do Pilões e Moji, respectivamente, valores estes bastante expressivos. Em menor proporção, isso também foi observado para o sulfato e cloreto. As mudanças nas concentrações dos elementos durante a passagem da água pelo ecossistema são explicadas pelas reações químicas que ocorrem nos diferentes compartimentos. Assim, nas florestas mais poluídas (Moji e Paranapiacaba) elas são caracterizadas pela retenção praticamente total do amônio, e parcial do sulfato, nas camadas superficiais do solo, pela liberação do alumínio dos minerais do solo e pela lixiviação extremamente alta de nitrato em conseqüência do processo de nitrificação da matéria orgânica. A deposição atmosférica nas florestas investigadas é bastante elevada e variável. Entram anualmente no solo, pela precipitação: de 122 a 255 kg.ha-1 de enxofre na forma de sulfato; de 7 a 70 kg.ha-1 de nitrogênio, principalmente na forma de amônio; e de 4 a 28 kg.ha-1 de fluoreto. Com a entrada de amônio e de nitrogênio orgânico no sistema, reações de nitrificação ocorrem na camada superficial do solo, principalmente das áreas mais atingidas pela poluição. Na floresta mais poluída (Moji), a saída de nitrato pela água do solo a 100cm de profundidade chega anualmente a 271 kg de N por hectare, enquanto a saída de enxofre alcança o valor de 386 kg de S por hectare, anualmente. A acidificação do solo em decorrência da entrada e transferência de nitrogênio e enxofre provoca a liberação de alumínio dos minerais do solo e a lixiviação de formas iônicas (mais de 240 kg de Al por ha anualmente). A transferência de íons alumínio para o lençol freático e para águas de nascentes e córregos acarreta um problema ecológico sério, pois esses íons consomem a alcalinidade e a água fica sujeita a acidificação. / The effects of atmospheric deposition upon element balance (input and output) and turnover through the hydrological cycle have been investigated from September 1991 to August 1995 (four years), in the vicinity of the industrial complex of Cubatão, State of São Paulo, Brazil. The aim was to assess atmospheric deposition and fluxes through precipitation, soil water at 10cm, 60cm and 100cm depths, and surface water as well as to investigate possible soil changes induced by atmospheric deposition. Three sites were chosen which differed significantly with respect to pollution impact: Pilões (reference site, less polluted), Moji (most polluted) and Paranapiacaba (mildly polluted). Annual averages of ionic concentrations in precipitation found in open field and below the tree canopy amounted to 5 and 10 mg.L-1, respectively, for sulfate-S, 0.5 and 0.7 mg.L-1 for nitrate, 0.63 and 1.14 mg.L-1 for fluoride, 2.2 and 2.8 mg.L-1 for ammonium-N, 0.69 and 2.15 mg.L-1for Mg, and 3.1 and 7.7 mg.L-1 for Ca at the most polluted site (Moji). The relatively ”clean” reference site (Pilões) attained 1/3 to 1/9 of these averages, thus clearly reflecting the difference in air pollution load. Chemical composition in the liquid phase is completely changed when precipitation infiltrates the soil profile. Nitrate concentration increases by the factor 3 to 22. A clear increase is also found for sulfate and chloride. Concentration changes during ecosystem passage of seepage are interpreted in relation to chemical reactions taking place in different compartments. They are characterized by an almost complete retention of ammonium and some retention of sulfate in the upper soil layers, and at the most polluted site by mobilization of Al from soil minerals and very high leaching of nitrate as a consequence of nitrification of organic matter. The forests under investigation are characterized by a very high input from the atmosphere. Between 122 and 255 kg S per hectare are annually carried into soil by precipitation in the form of sulfate, 7 to 70 kg of nitrogen mainly in the form of ammonium, 4 to 28 kg of fluoride. Input of ammonium and organic bound nitrogen is followed by nitrification in the topsoil. At the most polluted site (Moji), nitrate output with seepage amounts to 271 kg N per ha and year, sulfate output to more than 386 kg S. Soil acidification associated with turnover of sulfur and nitrogen is followed by the release of aluminum from soil minerals, and leaching of ionic forms of Al (up to 240 kg Al per hectare annually). Transfer of aluminum ions to groundwater and surface water can have serious ecological effects. Alkalinity is consumed, and the water is subject to acidification.

Para identificar a importância ecológica das matas ciliares é essencial conhecer a interação entre sua hidrologia e ciclagem de nutrientes. Isto se torna ainda mais crucial diante das crescentes transformações na paisagem causadas pelo homem, que têm promovido forte antropização destas formações florestais. O estudo foi conduzido em uma floresta ribeirinha sazonalmente alagada na região sudoeste da Amazônia entre os anos de 2005 e 2007. Foram medidas as principais vias hidrológicas: chuva, precipitação interna, escoamento pelo tronco, escoamento superficial, solução do solo e água subterrânea, além do rio Urupá. Em todas foram realizadas análises químicas para determinação das concentrações de C, N e macronutrientes (cátions/ânions). A mata ciliar apresenta solos ácidos, bem estruturados, pobres em nutrientes e com um eficiente mecanismo de retenção nas camadas superficiais, associado à distribuição da matéria orgânica, absorção por raízes finas ou retenção pelos complexos de troca do solo. Os estoques de nutrientes no solo estão dentro da faixa de valores observada em outros estudos na Amazônia, apresentando baixa fertilidade. A região estudada apresenta altos índices pluviométricos (em torno de 2125 mm), com um regime de sazonalidade bem definido (apresentando déficit hídrico entre maio e setembro). A partição da chuva na mata ciliar ocorre com 15% de interceptação pelo dossel e o restante sendo distribuído entre a precipitação interna (83%) e escoamento pelo tronco (2%). A lixiviação de nutrientes pelo dossel foi observada para a maioria dos elementos avaliados, excetuando Na+ e Cl-, confirmando o importante papel do dossel em suprir nutrientes para a mata ciliar. Este enriquecimento também é influenciado pela queima de biomassa durante a transição do período seco para o chuvoso. A contribuição do escoamento pelo tronco foi essencial, principalmente para NO3- e cátions básicos, evidenciando a importância da inclusão desta via hidrológica na rotina de amostragens em estudos de ciclagem de nutrientes em florestas. Os fluxos no solo foram maiores na camada superficial, principalmente em função da entrada da rica solução da precipitação interna, sendo sua contribuição extremamente alta para K+, Carbono Orgânico Dissolvido (COD), PO43-, NH4+ e SO42-. Alguns elementos apresentaram indícios de lixiviação durante os meses mais chuvosos, enquanto o Na+ apresentou lixiviação durante o ano inteiro, em função da natureza conservativa deste elemento. A retenção das bases observada no solo pode estar associada com a absorção pelas raízes, adsorção pelas fases minerais e orgânicas do solo ou ainda pela retenção de ânions, que também foi observada. A relação entre os íons e a descarga do rio Urupá gerou uma histerese em sentido horário, indicando uma importante contribuição do fluxo lateral (escoamento superficial), e evidenciando a importante conectividade entre a mata ciliar e o rio Urupá. A maioria dos elementos apresentou balanço positivo (Ca2+, K+, HCO3-, Cl-, SO42- e COD) ou próximo do equilíbrio (Mg2+, NH4+, NO3-, PO43-), com exceção do Na+. Estes resultados indicam que a floresta estudada apresenta um eficiente mecanismo de conservação dos nutrientes em seus solos, uma baixa contribuição da ciclagem geoquímica (intemperismo de rochas) e forte controle da atmosfera e dossel florestal caracterizando um ciclo relativamente fechado / To identify the ecological importance of riparian forests is crucial to evaluate the interactions between its hydrology and nutrient cycling. This becomes more important due to fast changes in landscape promoted by mankind, which has been causing strong anthropization of these forests. The present study was conducted on a seasonal flooded riparian forest in the Southwestern Amazonia between 2005-2007. Main hydrological flowpaths (rainfall, throughfall, stemflow, overland flow, soil solution, groundwater and the Urupá riverwater) were sampled and posteriorly analyzed for C, N and macronutrients (cations/anions). Riparian forest soils are acid, well structured, poor in nutrients and with an efficient retention mechanism at the surface layers, which is linked to organic matter distribution, fine roots absorption, or retention by soil exchange complexes. Soil nutrient stocks are within the range of values usually observed in other studies in the Amazon region, revealing low fertility. The studied region exhibit high annual rainfall (around 2125 mm), with a marked seasonality (drought stress from May to September) and rain partitioning in the riparian forest divided into 15% of canopy interception and the remaining distributed between throughfall (83%) and stemflow (2%). Nutrient leaching from the canopy was observed for most elements, except Na+ and Cl-, confirming the important role of the canopy in supplying nutrients to the riparian forest. This enrichment is also influenced by biomass burning during the transition between dry to wet season. Stemflow contribution was essential, especially for NO3- and base cations, showing the necessity to include this flowpath in routine sampling in nutrient cycling studies. The highest soil fluxes were observed at the surface layer as a result of enriched inputs from throughfall, especially for K+, Dissolved Organic Carbon (DOC), PO43-, NH4+ e SO42-. Some elements exhibited leaching during wetter months, whereas Na+ has leached throughout the year, as a function of the conservative nature of this element. Base retention in soils may be linked to root absorption, sorption by organic and mineral soil phases, or anions retention, which was also observed in this study. The relation between ions and Urupá river discharge exhibited a clockwise hysteresis, suggesting an important lateral flow (overland flow) contribution and the connectivity between the riparian forest and Urupá River. Most elements had positive budgets (Ca2+, K+, HCO3-, Cl-, SO42- e COD) or were close to neutral balance (Mg2+, NH4+, NO3-, PO43-), except Na+. The results point out efficient nutrient retention mechanisms in these soils, low contribution from geochemical cycling (rock weathering) and a strong control from the atmosphere and forest canopy, characterizing a relatively close nutrient cycling