Innerhalb der letzten zwei Jahrzehnte ist die Entwaldungsrate auf Sumatra, Indonesien stark gestiegen, dies geht einher mit eine Umwandlung von Tieflandwäldern in Ölpalm- (Elaeis guineensis) und Kautschukmonokulturplantagen (Hevea brasiliensis). Es wurde festgestellt, dass Landnutzungsänderungen in landwirtschaftlichen Systemen die Bodennährstoffbestände sowie die Umsatzrate von Bodennährstoffen senkt, dies kann zu einer Abhängigkeit vom Einsetzen von Düngemitteln führen, die nur eine zeitweise Verfügbarkeit von Nährstoffen gewährleistet. Des Weiteren bedroht die Umwandlung von Wald in Monokulturen die hohe Biodiversität, welche in tropischen Wäldern vorherrscht, was wiederum die Funktionsweise des Ökosystems beeinflusst. Der Schwerpunkt dieser Arbeit lag darin, die Auswirkungen der Landnutzungsänderung auf Bodennährstoffhaushalt und Ökosystemdynamiken festzustellen, sowie die Mechanismen die für die Veränderungen verantwortlich sind zu verstehen. Alle Drei Studien waren Teil eines großen interdisziplinären Projekts welches die ökologischen und sozialen Effekte von tropischen Landnutzungsveränderungen untersucht. Die Probenentnahme für jede Studie erfolgte in der Region von Jambi auf Sumatra, Indonesien – ein Gebiet das früher dicht bewaldet war, aber eine starke Entwaldung erfahren hat. Es wurden zwei Landschaften ausgesucht, die sich über ihre vorherrschende Bodentextur und ihren Bodentyp definieren und die Region natürlich repräsentieren: zum einen waren dies lehmige Acrisole und zum anderem tonige Acrisole. In den beiden Bodenlandschaften wurden vier Systeme untersucht: Tieflandregenwald und regenerierter Wald durchsetz mit Kautschukbäumen (hier benannt als „Jungle-rubber“) sowie Monokulturen von Kautschuk (Sein bis 17 Jahre alt) und Ölpalmen (Neun bis 16 Jahre alt). Das Ziel der ersten Studie war zu bewerten, wie sich die Umsatzrate von Stickstoff (N) im Boden in Bezug auf die Umwandlung von Wald in Kautschuk- und Ölpalmplantagen verändert. Die Bruttoumsatzrate von Stickstoff im Boden wurde mit der 15N-Verdünnungsmethode mit in situ Inkubation der Bodenbohrkerne bestimmt. In den Lehm-Acrisolen, in denen die Bodenfruchtbarkeit gering war, waren auch die mikrobielle Biomasse, die Bruttostickstoffmineralisation und die Immobilisierung von Ammonium (NH4+) gering und es wurden keine signifikanten Veränderungen durch die Landnutzung aufgezeigt. Die Ton-Acrisole welche eine höhere Ausgangsfruchtbarkeit, bezogen auf die Referenzflächen, aufwiesen, waren auch einen höheren Anteil an mikrobielle Biomassen sowie durch höhere NH4+-Umwandlungsraten im Vergleich zu den Lehm-Acrisolen gekennzeichnet. In den Ton-Acrisolen hat die Umwandlung von Wald und Jungle-rubber in Kautschuk- und Ölpalmplantagen zu einer Verringerung der Bodenfruchtbarkeit geführt, was wiederum zu einer Reduzierung der mikrobiellen Biomasse und der NH4+-Umwandlungsraten beigetragen hat. Unsere Ergebnisse lassen annehmen, das je höher die Ausgangsbodenfruchtbarkeit und Stickstoffverfügbarkeit im Boden ist, desto höher ist die Reduktionen durch die Landnutzungsänderungen. Das Ziel der zweiten Studie war es, Veränderungen biochemischer Charakteristika des Bodens sowie des Nährstoffbestandes bis 2 m Bodentiefe in den verschiedenen Landnutzungssystemen zu erfassen und die Proportionen der Gesamtvarianz der biochemischer Bodencharakteristika zu bestimmen, die durch die räumlichen Komponenten in unserem experimentellem Design hervorgerufen werden. Der Tongehalb beeinflusst die Bodenfruchtbarkeit und die größeren Nährstoffbestände wurden in den Referenzflächen der Ton-Acrisolen gefunden. Bewirtschaftungspraktiken in den veränderten Landnutzungssystemen übten den größten Einfluss auf Boden-pH, Basensättigung, extrahierbaren Phosphor und austauschbares Natrium aus. Die Mehrheit der biochemischen Bodencharakteristika und der Nährstoffbestände wurden nicht signifikant durch Landnutzungsänderungen verändert. Basierend auf der Varianzkomponentenanalyse der verschachtelten räumlichen Struktur des experimentellen Designs, wurde die Gesamtvarianz von vielen biochemischen Bodencharakteristika durch die Abweichungen zwischen replizierten Plots und nicht durch die unterschiedliche Landnutzung erklärt. Dieses Ergebnis deutet darauf hin, dass wenn man signifikante Effekte von Landnutzungsänderungen auf biochemische Bodencharakteristika feststellen will, die Stichprobenzahl replizierter Plots pro Landnutzungssystem erhöht werden muss. Das Ziel der dritten Studie war es, zwischen direkten Landnutzungseffekten und indirekten „Bottom-up“-Effekten auf ober- und unterirdisch lebende Taxa zu differenzieren. Es wurden allgemeine „Multilevel path“- Modelle (eine Form von Strukturgleichungsmodellen), die eine Berechnung direkter und interaktiver Effekte von Landnutzung mit abiotischen Variablen und „Bottom-up“-Effekten zwischen biotischen Variablen zulassen, auf der Basis von Daten von Pflanzen, Mikroorganismen, Invertebraten der Streuschicht, baumbewohnende Ameisen, Vögeln und Umweltparametern (Boden- und Mikroklimaeigenschaften) entworfen. Die Ergebnisse der „Multilevel path“- Modelle zeigen, dass die Landnutzungsänderungen direkte Effekte auf Pflanzen, unterirdisch lebende Taxa einer niedrigen trophischen Ebene (z.B. Saprobionten und Herbivoren) und baumbewohnende Ameisen haben, fast alle Landnutzungsauswirkungen auf höhere trophische Ebenen von Invertebraten und Vögel waren jedoch „Bottom-up“-kontrolliert. Diese Studie lässt erkennen, dass Landnutzungsveränderungen, direkt und indirekt, ökologische Verschiebungen im großen Rahmen lenken. Die gefundenen Effekte auf höhere trophische Ebenen sind jedoch meistens von den Organismen der darunterliegenden trophischen Ebenen abhängig. Die Stickstoffumsatzraten im Boden und der Umfang der Stickstoffpools, welche in der ersten Studie gemessen wurden, wurden parallel mit Studien zur Stickstoffoxidemission und Stickstoffauswaschung des Bodens durchgeführt, um ein ganzheitliches Bild des Stickstoffhaushaltes in den veränderten Landschaft zu erhalten. Analysen zur Probenoptimierung wurden für die biochemischen Bodencharakteristika der oberen Bodenschicht bis 0,5 m aus der zweiten Studie durchgeführt, um festzustellen was die minimale Anzahl an Replikaten pro Landnutzungstyp ist, um signifikante Unterschiede zwischen den Landnutzungssystemen in unserem experimentellen Design festzustellen. Die Bodenkomponenten die in die „Multilevel path“- Modelle integriert waren, wurden erfasst und direkte Zusammenhänge zwischen diesen Bodeneigenschaften und der Biodiversität des Ökosystems und den Biomassen wurden untersucht, um ein besseres Verständnis davon zu bekommen, welche Rolle Bodennährstoffbeständen für die transformierten Systeme spielen. Insgesamt zeigen die Ergebnisse der drei Studien, dass die Bodennährstoffbestände eine wichtige Komponente des Ökosystems darstellt und Veränderungen der Bodennährstoffbestände durch Landnutzungsänderungen Auswirkungen auf die Biodiversität und die Funktionsweise des Ökosystems haben können.

Eucalyptus is the most planted forest genus in Brazil and worldwide. The eucalyptus plantations are established in various environments, and in the state of Rio Grande do Sul, new plantations are being established in the Pampa biome region. Therefore, there is need to use appropriate and correct genetic material nutritional management of stands. This study aimed to characterize nutritionally one Seed Production Area (APS) Eucalyptus benthamii, to six years in the city of São Francisco de Assis - RS, on the farm Estância das Oliveiras, owned by Stora Enso Florestal RS company. For the study, nine trees were harvested in three diameter classes, where samples of biomass were obtained above and below ground (leaves, branches, wood, bark, fruits and root) with subsequent determination of the dry mass and the concentration of macro and micronutrients. The total biomass in Seed Production Area was 47,59 Mg ha-1, with the following percentage of biomass: 62,14% in the wood, 10,19% in the branches, 8,26% in the bark, the leaves has 6,25%, 0,05% in the fruits and 13.11% in the roots. The stock of elements in the total biomass accumulation showed the following order of macronutrients: N > K > Ca > Mg > P > S and micronutrients to the order of distribution was as follows: Fe > Mn > Zn > B > Cu. The macronutrient concentrations in the biomass followed the sequence: wood > roots > leaves > branches > bark > fruit. For micronutrient concentrations follow the order: root > wood > branches > leaves > bark > fruit. The export of nutrients by the intensity of harvest of biomass components had the following distribution trend in the collection scenario 1 (30% removal leaves, twigs + 30% + 100% fruit): Mn> N> Cu> K> Mg> S> B> Ca> P> Zn> Fe Considering the scenario 2 (50% removal leaves, twigs + 50% + 100% fruit) harvesting the export of nutrients had the following distribution: Mn > N> Cu> K> Ca> Mg> S> B> P> Zn> Fe. For the scenario of harvest 3 (removal of 100% + 100% leaves and branches all fruit) export of nutrients presented following distribution: Mn> N> Cu> B> Mg> K> Ca> S> P> Zn> Fe / O Eucalyptus é o gênero florestal mais plantado no Brasil e no mundo. Os povoamentos de eucalipto estão estabelecidos nos mais variados ambientes, sendo que, no estado do Rio Grande do Sul, novas plantações estão sendo estabelecidas na região do bioma Pampa. Para tanto, há necessidade de utilização de material genético adaptado e correto manejo nutricional dos povoamentos. O presente estudo teve por objetivo caracterizar nutricionalmente uma Área de Produção de Sementes (APS) de Eucalyptus benthamii, aos seis anos, no município de São Francisco de Assis RS, na fazenda Estância das Oliveiras, pertencente à empresa StoraEnso Florestal RS. Para realizar o estudo, foram abatidas nove árvores, em três classes de diâmetro, onde as amostras da biomassa foram obtidas acima e abaixo do solo (folhas, galhos, madeira do tronco, casca do tronco, frutos e raiz), com posterior determinação da massa seca e a concentração dos macro e micronutrientes. A produção de biomassa total na Área de Produção de Sementes foi de 47,59 Mg ha-1, com a seguinte distribuição de biomassa: 62,14% na madeira do tronco, 10,19% nos galhos, 8,25% na casca do tronco, 6,26% nas folhas, 0,05% nos frutos e 13,11% nas raízes. O estoque dos elementos na biomassa total apresentou a seguinte ordem de acúmulo para macronutrientes: N > K > Ca > Mg > P > S e para os micronutrientes a ordem de distribuição foi a seguinte: Fe > Mn > Zn > B > Cu. A concentração dos macronutrientes na biomassa apresentou a seguinte ordem: madeira do tronco > raízes > folhas > galhos > casca do tronco > frutos. Para os micronutrientes as concentrações seguem a ordem: raízes > madeira do tronco > galhos > folhas > casca do tronco > frutos. A exportação de nutrientes pela intensidade da colheita dos componentes da biomassa, apresentou a seguinte tendência de distribuição no cenário de colheita 1 (remoção de 30% de folhas,+ 30% de galhos + 100% dos frutos): Mn > N > Cu > K > Mg > S > B > Ca > P > Zn > Fe. Considerando o cenário de colheita 2 (remoção de 50% de folhas, + 50% galhos + 100% dos frutos) a exportação de nutrientes teve a seguinte distribuição: Mn > N > Cu > K > Ca > Mg > S > B > P > Zn > Fe. Para o cenário de colheita 3 (remoção de 100% de folhas + 100% de galhos e todos os frutos) a exportação de nutrientes apresentou a seguinte distribuição: Mn > N > Cu > B > Mg > K > Ca > S > P > Zn > Fe.

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