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The [sup.15]N natural abundance and nitrogen forms in ultisol cultivated with eucalyptus and acacia/Abundancia natural de [sup.15]N e formas de nitrogenio em argissolo cultivado com eucalipto e acacia.

INTRODUCAO

O nitrogenio e um dos nutrientes mais abundantes nas camadas mais superficiais dos solos, mas, frequentemente, tem limitado o crescimento de plantas em varios ecossistemas por sua predominancia em compostos nitrogenados organicos (N organico) nao disponiveis ou pouco disponiveis (SCHULTEN e SCHNITZER, 1998; PRIETO-FERNANDEZ e C ARB ALLAS, 2000; NGUYEN e SHINDO, 2011). Ecossistemas agricolas, em especial os ecossistemas florestais, nos quais o ciclo de crescimento e mais longo, o N organico e a principal fonte de N para as plantas, pois cerca de 95% do N total do solo se encontra na materia organica (NGUYEN e SHINDO, 2011).

Plantas capazes de fixar N2 atmosferico, juntamente com a adocao de sistemas conservacionistas com menor revolvimento do solo pelo maior tempo de cultivo podem contribuir para o aumento de formas organicas labeis e inorganicas de N. A presenca de compostos organicos nitrogenados no solo esta intimamente associada a sintese de substancias humicas (STEVENSON, 1994; DIJKSTRA et al., 2004; MIKUTTA et al., 2010). Evidencias sugerem que o aumento no teor de N do solo via fertilizacao ou fixacao biologica e deposicao de residuos vegetais, tambem pode levar ao incremento dos estoques de MOS (MATZNER, 2002), pela maior producao de biomassa e estabilizacao do C no solo (HAGEDORN et al., 2003; SJOBERG et al., 2004).

A deposicao atmosferica de nitrogenio no solo proveniente da lavagem das folhas da copa e tronco das arvores pela agua da chuva tem grande relevancia no ciclo biogeoquimico em florestas e plantacoes tropicais, de baixa fertilidade natural (LACLAU et al., 2003). A utilizacao de plantios florestais com leguminosas pode intensificar a deposicao de N no solo, proveniente das chuvas. Segundo Balieiro et al. (2007), a utilizacao de Acacia mangium mostrou contribuicao intermediaria no conteudo de nutrientes, entre eucalipto e a leguminosa guachapele (Pseudosamanea guachapele (Kunth) Harms), no entanto, desviou 33,4% da precipitacao incidente de escoamento pelo tronco, o que denota um carater competitivo mais elevado na coleta de agua e de nutrientes para o seu tronco, e, comparativamente ao povoamento de eucalipto puro, a cultura mista com guachapele e eucalipto intensificou a N por lixiviacao da copa, indicando uma deposicao media de 8,42 kg [ha.sup.-1] [ano.sup.-1] de N no solo via agua das chuvas, para uma precipitacao media anual de 1.213 mm.

O fracionamento do N organico por meio de hidrolise possibilitaa separacao de formas de N labeis do solo, como N-amida e N-amino (hidrolisaveis em meio acido). No processo de mineralizacao, o N-amida e N-amino podem rapidamente ser sintetizados, liberando N inorganico (N[H.sub.4.sup.+] e N[O.sub.3.sup.-]) a solucao do solo. Porem, boa parte do N organico pode compor fracoes mais estaveis no solo, como as fracoes de N-nao hidrolisadas e N-nao identificadas (BREMNER, 1965; YONEBAYASHI e HATTORI, 1980).

A qualidade dos residuos presentes na serapilheira e o revolvimento do solo interferem diretamente na abundancia de formas labeis e estaveis (nao hidrolisadas) do N no solo. Segundo Camargo et al. (1997) e Nguyen e Shindo (2011), variacoes na fracao de N-nao hidrolisado podem estar relacionadas ao manejo dos solos, pois quanto maior a intensidade de hidrolise das fracoes organicas do N no solo, maior sera a presenca de particulas mais finas passivas de formacao de complexos argila-metal-humus que constituem o N-nao hidrolisado.

O grau de decomposicao de compostos nitrogenados e humificacao da MOS em solos submetidos a distintos cultivos florestais pode ser indicado pela abundancia natural do [sup.15]N (LIAO et al., 2006). Notoriamente, o enriquecimento do d[sup.15]N no solo, indica maior grau de humificacao da MOS (DIJKSTRA et al., 2004) e, menores teores de N organico (NADELHOFFER e FRY, 1988) e inorganico (ESHETU e HOGBERG, 2000) no solo. Nesta condicao, perde-se maior conteudo de [sup.14]N do solo por volatilizacao e lixiviacao, em comparacao ao isotopo [sup.15]N, considerado mais pesado (MAY e ATTIWILL, 2003), possibilitando o alargamento da relacao [sup.15]N e [sup.14]N e reducao na labilidade do N organico no solo para as plantas (TEMPLER et al., 2007).

A identificacao e a quantificacao das formas organicas de N e a abundancia natural de [sup.15]N no solo podem auxiliar no entendimento dos processos que norteiam a disponibilizacao do N para as plantas e formacao da MOS (YONEBAYASHI e HATTORI, 1980; CHOI et al., 2005). Nesse contexto, o estudo foi conduzido com o objetivo de avaliar a influencia do cultivo do eucalipto e da acacia na composicao das formas organicas e inorganicas de N e, na abundancia natural de [sup.15]N em um Argissolo Amarelo.

MATERIAL E METODOS

O estudo foi conduzido no municipio de Aracruz, em uma microbacia tipica da regiao litoranea do Estado do Espirito Santo. O clima da regiao e Aw, segundo a classificacao de Koppen (OMETTO, 1981), com veroes chuvosos e invernos secos, com temperatura e precipitacao media anual de 23[degrees]C e 1.400 mm [ano.sup.-1], respectivamente. Foram selecionadas areas de povoamentos de Eucalyptus urograndis (clone do Eucalyptus urophylla S. T. Blake x Eucalyptus grandis W. Hill ex Spreng) de longa rotacao (24 anos-E24), Eucalyptus urograndis em curta rotacao (sete anos-E7) provenientes de mudas clonadas, ja na quarta rotacao, e Acacia mangium com 14 anos em rotacao com o eucalipto e, uma area adjacente de mata nativa (Mata Atlantica), como referencia de condicao original de ecossistema. A selecao das areas experimentais ocorreu em um raio de, aproximadamente 500 m de distancia. O solo foi classificado como Argissolo Amarelo, fase Floresta Tropical Subprenifolia, textura media a argilosa, derivado do grupo Barreiras.

Previamente ao plantio, o solo foi preparado mediante gradagem (bedding), coveado e adubado com 100 g [cova.sup.-1] do formuladoNPK 6-30-6.0 plantio das mudas de eucalipto foi realizado manualmente em 1980 (E24) e 1996 (E7), com plantas clonais de Eucalyptus urograndis, cultivados em sistema de reforma e, espacamento entre plantas de 3 m x 3 m.

O talhao de E24 foi desbastado ao longo dos anos ate chegar ao espacamento de 9 m x 9 m, no ano de 1996. No povoamento, ha um subbosque que e controlado frequentemente por meio de rocada manual, uma vez por ano, no periodo do verao. Apos 90 dias do plantio, os clones receberam 350 kg [ha.sup.-1] de fosfato natural e, no final do primeiro ano, mais 160 kg [ha.sup.-1] do formulado NPK 6-30-6. O plantio das mudas de Acacia mangium foi realizado como rotacao ao cultivo de Eucalyptus urograndis no ano de 1987, apos a area ter sido cultivada com eucalipto por duas rotacoes (14 anos), com manejo de adubacao foi realizado com a utilizacao de 100 g [cova.sup.-1] do formulado NPK 6-30-6 no plantio, 350 kg [ha.sup.-1] de fosfato natural nos primeiros seis meses de plantio e 160 kg [ha.sup.-1] do formulado NPK 6-30-6 ate o final dos 12 meses de plantio.

Nessas areas, com diferentes tipos de uso, foram selecionados talhoes de aproximadamente 10 ha, nos quais se coletaram tres amostras compostas (tres repeticoes) de solo na profundidade de 0-20 cm. Apos a coleta, as amostras de solo foram secas ao ar, destorroadas, passadas em peneira com malha de 2 mm, homogeneizadas para caracterizacao fisica e quimica (Tabela 1), segundo EMBRAPA (1997). Para determinacao do pH em [H.sub.2]0 foi observada a relacao 1:2,5 de solo:solucao; P e K disponiveis foram extraidos por meio da solucao Mehlich 1 e quantificados, respectivamente, em Espectrofotometro UV-VIS e Fotometro de Chama; [Ca.sup.2+] e [Mg.sup.2+] trocaveis foram extraidos com solucao KCl--1 mol [L.sup.-1] e dosados em Espectrofotometro de Absorcao Atomica; a acidez potencial (H+Al) foi extraida com acetato de calcio 0,5 mol [L.sup.-1] a pH 7,0 e, dosada por titulacao com a solucao hidroxido de sodio 0,025 mol [L.sup.-1]; a textura do solo foi determinada pelo metodo da pipeta e a areia retida na peneira foi fracionada em areia fina (0,05-0,20 mm) e areia grossa (0,20-2,00 mm); e a densidade do solo foi determinada pelo Metodo do Anel Volumetrico, utilizando-se um anel (cilindro) com dimensoes correspondentes a 50 mm de diametro e 2,65 mm de altura.

Foram coletadas de cada talhao, na profundidade de 0-20 cm, amostras indeformadas para determinacao da densidade do solo, por meio do Metodo do Anel Volumetrico, utilizando-se um anel (cilindro) com dimensoes correspondentes a 50 mm de diametro e 2,65 mm de altura.

A serapilheira na superficie do solo foi amostrada no momento da coleta das amostras de solo, da seguinte forma: dentro de cada area dos tratamentos selecionados foram identificados quatro pontos aleatoriamente, lancando-se um gabarito com 0,25 [m.sup.2] de area (0,5 m x 0,5 m). A serapilheira coletada era composta por galhos, cascas e folhas. No eucalipto de ciclo curto e na acacia, a coleta foi feita apos o corte das arvores, ao final do ciclo. Posteriormente, as amostras de serapilheira foram secadas em estufa a 65[degrees]C durante 72 horas para determinacao da massa de materia seca: MN= 25,55 t [ha.sup.-1]; E24= 46,24 t [ha.sup.-1]; A=74,52 t [ha.sup.-1]; E7= 94,93 t [ha.sup.-1] e, para determinacao da abundancia natural de [sup.15]N.

Em todas as amostras de solo coletadas efetuaramse analises de carbono organico total (COT), nitrogenio total (NT), fracionamento do N organico, teor de N[H.sub.4.sup.+] e N[O.sub.3.sup.-], abundancia natural de [sup.15]N nas amostras de solo, serrapilheira e do N[H.sub.4.sup.+] e N[O.sub.3.sup.-].

Determinacao do carbono organico total e nitrogenio total do solo

Subamostras de solo (TFSA) foram trituradas e passadas em peneira de 100 mesh (0,149 mm) para determinacao de COT por meio de oxidacao via umida, com aquecimento externo (YEOMANS e BREMNER, 1988). O NT foi determinado por destilacao apos digestao sulfurica (BATAGLIA et al., 1983).

Fracionamento do N organico

Foram usadas subamostras de terra fina seca ao ar (TFSA) contendo, aproximadamente, 10 mg de N para realizacao do fracionamento do N organico do solo via hidrolise acida, conforme Yonebayashi e Hattorf (1980), sendo realizado o deslocamento do N[H.sub.4.sup.+] adsorvido ao solo por meio da adicao de KCl 2,0 mol [L.sup.-1]. Com esse metodo foram obtidas as seguintes fracoes do N, em ordem decrescente de labilidade: N-N[H.sub.4.sup.+]; N-[alpha]-amino; N-hexosamina; N-amida; N-nao identificado e N-nao hidrolisado.

Teores de amonio, nitrato e abundancia natural de [sup.15]N no solo e serapilheira

Para determinacao do N[H.sub.4.sup.+] e N[O.sub.3.sup.-] (N-inorganico), adicionaram-se 20 g de subamostras de solo em tubos de centrifuga, juntamente com 25 mL de KCl 2,0 mol [L.sup.-1] (relacao solo:solucao de 1:1,25), seguindo-se de agitacao por uma hora. A mistura foi filtrada utilizando filtro rapido e bomba de vacuo. No filtrado, foi determinado o N[O.sub.3.sup.-], sendo o N[H.sub.4.sup.+] separado por destilacao na presenca de MgO. Logo em seguida, o N[O.sub.3.sup.-] foi separado por meio de destilacao apos adicao de liga Devarda (CHOI et al, 2005). O NH3 volatilizado foi coletado em 5 mL de solucao HCl 0,01 mol [L.sup.-1] (BREMNER, 1965). A solucao foi concentrada sob vacuo e, entao diluida em 0,5 mL de [H.sub.2]O ultrapura. Desta solucao, foram pipetados 200 (iL e transferidos para capsulas de estanho e concentrados a temperatura de 65[degrees]C para dosagem dos teores de N por meio de espectrometria de massas de razao isotopica (IRMS) em fluxo continuo (20-20 ANCA-GSL, Sercon, Crewe, UK). Para dosagem dos teores de N e d[sup.15]N por IRMS, as amostras de TFSA e serapilheira foram maceradas em almofariz de agata e peneiradas (100 mesh). A composicao isotopica do nitrogenio (d[sup.15]N) foi calculada pela seguinte formula (CHOI et al., 2005):

[delta]([per thousand]) = ([R.sub.amostra]/[R.sub.standard]-1)x1000

Em que, R e a razao [sup.15]N/[sup.14]N. Os resultados de abundancia natural de [sup.15]N (d[sup.15]N) foram expressos em relacao ao padrao de referencia que foi o N atmosferico (d[sup.15]N=0). Todos os resultados de teor de N inorganico foram corrigidos para massa de solo seco ao ar.

Analises estatisticas

Os resultados foram submetidos a analise de variancia (ANO VA) no programa estatistico Saeg 5.0 (FUNARBE, 1993). O delineamento experimental foi em blocos inteiramente casualizados. O teste de comparacao de medias adotado foi o LSD de Fisher (p < 0,05) protegido (STEEL et al., 1997). Para isso, foram realizadas comparacoes multiplas apenas quando o teste de F da analise de variancia foi significativo (p < 0,05).

RESULTADOS E DISCUSSOES

Teores de carbono, nitrogenio e abundancia natural de [sup.15]N na serrapilheira, no solo e nas formas inorganicas de N (N[H.sub.4.sup.+] e N[O.sub.3.sup.-])

O teor de N na serapilheira, no solo e o teor de C organico no solo foram incrementados com o cultivo de Acacia mangium em comparacao aos monocultivos de eucalipto de ciclo curto (E7) e longo (E24) e, nao diferiram daqueles obtidos na mata nativa. Tais resultados indicam a recuperacao dos teores medios de C organico e N total do solo de eucalipto quando submetido a rotacao com Acacia mangium em comparacao aos seus teores originais (mata nativa).

O maior teor de N na serapilheira de Acacia mangium tambem contribuiu para estreitamento da relacao C/N em comparacao aqueles cultivados com eucalipto e, os teores medios de N e C totais na serapilheira foram de 48,00 e 0,91 dag [kg.sup.-1], respectivamente (Tabela 2). No solo, os teores de C organico total variaram de 13,86 a 23,46 g [kg.sup.-1] e, os de N de 0,30 a 0,81 g [kg.sup.-1] (Tabela 2).

No solo de eucalipto de ciclo curto obteve-se maior abundancia natural de [sup.15]N (42), nao diferindo daquele observado no cultivo de eucalipto de longa rotacao (35) e mata nativa (31). Ja o menor valor de d[sup.15]N foi obtido no solo de acacia (25), nao diferindo daquele de eucalipto de longa rotacao e mata nativa (Tabela 2), indicando que o cultivo de leguminosa arborea (Acacia mangium), apos monocultivo de eucalipto, reduz o grau de humificacao da MOS e aumenta a ciclagem do N no solo, promovendo aumento da labilidade do N organico do solo para as plantas, conforme indicado por Templer et al. (2007).

A maior abundancia natural de [sup.15]N verificada no solo cultivado com eucalipto de rotacao curta indicou o avancado estagio de decomposicao das fracoes do N no solo e esteve vinculado ao menor teor de N total, possivelmente, devido a menor qualidade dos residuos de eucalipto aportados no solo (Tabela 2) e, maior utilizacao da MOS nativa pelos microrganismos decompositores. Outro fator que pode ter contribuido para ocorrencia de maior valor de d[sup.15]N no solo cultivado com eucalipto de ciclo curto e a mobilizacao de solo em um menor periodo de tempo (a cada sete anos) em comparacao aos demais tratamentos, o que pode ter estimulado a decomposicao da materia organica nativa pela microbiota do solo.

Os microrganismos decompositores tem importante papel no enriquecimento do [sup.15]N do solo, por participar diretamente na formacao da MOS estabilizada (KRAMER et al., 2003; SIX et al., 2002). Estudos tem demonstrado a preferencia microbiana pela utilizacao de [sup.14]N em detrimento do [sup.15]N, com isso, no processo de decomposicao microbiana (nitrificacao e desnitrificacao), temse maior abundancia de [sup.14]N nos produtos de sua atividade, e de [sup.15]N na materia organica residual humificada em decorrencia da sua menor utilizacao pelos microrganismos (PICCOLO et al., 1996; LEMMA e OLSSON, 2006).

O incremento de d[sup.15]N na biomassa microbiana e reflexo do incremento gradativo do d[sup.15]N na MOS apos repetidos processos de humificacao (KRAMER et al., 2003; DIJKSTRA et al., 2006). Isso e suportado pela relacao positiva entre o grau de humificacao (alifaticidade) e d[sup.15]N da MOS (GOLCHIN et al., 1995). Situacao semelhante foi encontrada por Liao et al. (2006), em que valores de d[sup.15]N de fracoes fisicas do solo correlacionaramse positivamente com o tempo medio de residencia no solo (TMRs), sugerindo que o aumento de d[sup.15]N resultou em maior grau de humificacao da MOS e menor abundancia de fracoes labeis de N no solo.

Alem do aumento do grau de humificacao da MOS, a maior abundancia natural do [sup.15]N no solo pode indicar reducao no teor de N organico no solo (NADELHOFFER e FRY, 1988). Realmente, o solo cultivado com eucalipto de rotacao curta teve a maior abundancia natural de [sup.15]N (Tabela 2) e os menores estoques de N-amida, N-hexosamina e N-amino da fracao organica de N no solo, comparativamente, aquele cultivado com A cacia mangium (Figura 1).

Os solos cultivados e o solo de mata nativa nao apresentaram diferencas significativas entre si (p > 0,05) para os teores de N-N[O.sub.3.sup.-], N-inorganico e abundancia natural de [sup.15]N-N[O.sub.3.sup.-], indicando que o solo de eucalipto apresenta disponibilidade similar de nitrato e N-inorganico para as plantas em comparacao ao solo de acacia e mata nativa, embora com menor teor de N total no solo e serapilheira (Tabela 2), supondo reducao no acumulo de nitrogenio nas fracoes organicas do solo de eucalipto.

Os teores medios das formas de N inorganico nos solos variaram de 7,2 a 10,3 mg [kg.sup.-1] paraN[H.sub.4.sup.+] e de 5,0 a 9,7 mg [kg.sup.-1] paraN[O.sub.3.sup.-] e, no solo de acacia e eucalipto de longa rotacao verificaramse as maiores proporcoes de N-N[H.sub.4.sup.+], com 56 e 55% do N inorganico (N[H.sub.4.sup.+] + N[O.sub.3.sup.-]), respectivamente (Tabela 3), alcancando teores similares aquele encontrado no solo de mata nativa (10,3 mg [kg.sup.-1]). A maior porcentagem de N-N[H.sub.4.sup.+] nos solos de acacia, eucalipto de ciclo longo e mata nativa podem estar vinculados a maior ciclagem biogeoquimica do N, devido ao aumento do tempo de cultivo, de acordo com Balieiro et al. (2007), a lixiviacao de nutrientes da copa das arvores e do tronco pela agua da chuva e importante fonte de nutrientes para as plantas, pois pode contribuir com a adicao anual de 11, 15 e 12 kg [ha.sup.-1] de N ao solo em cultivos de Acacia mangium, Pseudosamenea guachapele e Eucalyptus grandis, respectivamente, para uma precipitacao media anual de 1.213 mm.

A abundancia natural de [sup.15]N no N[O.sub.3.sup.-] do solo foi maior do que no N[H.sub.4.sup.+] (d[sup.15]N-N[O.sub.3.sup.-]: 18 e d[sup.15]N-N[H.sub.4.sup.+]: 11) (Tabela 3). Comumente, os valores de d[sup.15]N no N[H.sub.4.sup.+] sao maiores que no N[O.sub.3.sup.-], devido ao processo unidirecional de nitrificacao, com discriminacao preferencial do [sup.15]N, fazendo com que haja maior abundancia desse isotopo no N[H.sub.4.sup.+] remanescente. No processo natural de nitrificarao do N no solo, os microrganismos utilizam preferencialmente o isotopo mais leve [sup.14]N em detrimento do [sup.15]N, favorecendo o aumento da d[sup.15]N no N[H.sub.4.sup.+] do solo (CHOI et al., 2005), nesse sentido, o aumento da abundancia natural do [sup.15]N no solo indica, principalmente, intensificacao do processo de nitrificacao.

O maior valor de d[sup.15]N no N[O.sub.3.sup.-] em comparacao ao N[H.sub.4.sup.+] obtido no solo dos cultivos estudados (Tabela 3) sugere a presenca de outras reacoes de enriquecendo de [sup.15]N no N[O.sub.3.sup.-], tais como a desnitrificacao (CHOI et al., 2002), que favorece as perdas por volatilizacao de [N.sub.2]O e [N.sub.2], mais ricos em [sup.14]N (mais leve) (BODDEY et al.,"2000). Adicionalmente, outros fatores podem alterar a presenca de d[sup.15]N no N[O.sub.3.sup.-] e no N[H.sub.4.sup.+], tais como a fonte de origem do N no solo e suas condicoes de aerobiose.

No solo de acacia e mata nativa foi observado maior valor de d[sup.15]N no N[H.sub.4.sup.+] em comparacao ao solo de eucalipto (Tabela 3). Tal observacao pode estar vinculada a intensificacao da atividade microbiana responsavel pelo processo de nitrificacao do N no solo, propiciada pela maior disponibilidade do N, discriminando o [sup.15]N em favor do [sup.14]N, com isso o N[H.sub.4.sup.+] do solo cultivado com acacia e mata nativa tiveram maior abundancia de [sup.15]N. Segundo Choi et al. (2005), a maior disponibilidade de N no solo pela adicao de fertilizantes (N-ureia, d[sup.15]N= -2,7%o, P, K, Ca, Mg, S e B), alem de aumentar o teor de N[O.sub.3.sup.-] (0,1 para 1,7 mg [kg.sup.-1]) e, reduzir o teor de N[H.sub.4.sup.+] como resultado do processo de nitrificacao, incrementou o d[sup.15]N no N[H.sub.4.sup.+] remanescente no solo. O enriquecimento de [sup.15]N (d[sup.15]N) foi justificado pela maior perda do isotopo [sup.14]N por lixiviacao (mais movel) e volatilizacao devido aos processos de nitrificacao e desnitrificacao.

Estoques e contribuicao relativa das formas organicas e inorganicas de nitrogenio no solo

O plantio de acacia (A) e o aumento do tempo de rotacao do eucalipto (E24) garantiram o incremento das formas organicas de N-hidrolisado no solo em comparacao ao plantio de eucalipto de ciclo curto (E7) (Figura 1). Esses resultados podem implicar em maior suprimento de N inorganico para as plantas ao longo do tempo de cultivo.

O N considerado inorganico (NN[H.sub.4.sup.+]) contribuiu com menos de 1% da fracao hidrolisada (Figura 1), o que demonstrou a menor disponibilidade de N mineral no solo para as plantas em relacao a massiva presenca de formas organicas de N no solo (mais de 90%), potenciais fontes de N para microrganismos decompositores e plantas. De modo geral, compostos do tipo N-a-amino e N-amida constituiram 50 a 60% das formas de N organico hidrolisado (Figura 1).

As fracoes de N organico que apresentaram maior teor e estoque medio foram as de nitrogenio nao hidrolisado (N-NH), com 34% do N total (324 mg [kg.sup.-1] e 925 kg [ha.sup.-1]) e N-[alpha]-amino, com 39% do N hidrolisado (248 mg [kg.sup.-1] e 708 kg [ha.sup.-1]), seguidos pelo nitrogenio nao identificado (N-NI), que contribuiu com 27% do N hidrolisado (176 mg [kg.sup.-1] e 502 kg [ha.sup.-1]), do N-amida, com 18% do N hidrolisado (114 mg [kg.sup.-1] e 326 kg [ha.sup.-1]) e do N-hexosamina, com 15% do N hidrolisado (102 mg [kg.sup.-1] e 209 kg [ha.sup.-1]). Com isso, aproximadamente 66% do N do solo foi hidrolisado (640 mg [kg.sup.-1] e 1.745 kg [ha.sup.-1]). Segundo Schulten e Schnitzer (1998), as proporcoes de N hidrolisado em HCl (6 mol [L.sup.-1]), geralmente podem atingir 88,9% da fracao total do N no solo, a proporcao de N hidrolisado nao identificado pode variar de 16,5 a 17,8% e, a de N-nao hidrolisado compoe, em media, de 11,1 a 15,8% de todo o N do solo. No entanto, Sharpley e Smith (1995) relataram proporcao de N-nao hidrolisado correspondente a 47% do N total do solo.

[FIGURE 1 OMITTED]

A proporcao media de N-nao hidrolisado entre os solos do presente estudo foi de 36%, considerada pouco inferior aos valores observados por Camargo et al. (1997), que encontraram variacoes de 37 a 79% do N total como N-nao hidrolisado para o metodo proposto por Yonebayashi e Hattori (1980), em cinco solos (LR, LV, PV, LE e TR) originarios do estado do Rio Grande do Sul. Segundo estes autores e Nguyen e Shindo (2011), as variacoes na fracao nao hidrolisada podem estar relacionadas a granulometria e ao manejo dos solos, sendo, quanto mais grosseira a fracao, maior a intensidade de hidrolise, enquanto particulas mais finas sao protegidas do ataque quimico pela formacao de complexos argila-metal-humus.

Comparando-se os solos dos plantios florestais (E24, E7 e A) e da condicao nativa (mata nativa-MN), obteve-se nesse ultimo maior porcentagem de N nas formas amino e amida na fracao hidrolisada, enquanto o estoque de N-hexosamina do solo de eucalipto de rotacao longa (E24) e acacia foram semelhantes aquele da mata nativa (p < 0,05). Todos os solos que apresentaram interferencia antropica (E24, A E7) de modo geral, tinham menor proporcao de N-amida em comparacao ao solo da mata nativa. No entanto, o cultivo de acacia e eucalipto de longa rotacao propiciou o aumento das formas organicas de N labeis no solo, indicando o maior potencial de disponibilidade de N no solo para as plantas de cultivos florestais subsequentes.

O incremento nas formas organicas de N hidrolisadas (N-amida, N-amino e N-hexosamina) no solo de acacia e eucalipto de longa rotacao em comparacao ao eucalipto de ciclo curto pode estar relacionado ao menor revolvimento do solo, ao aumento da deposicao e da qualidade (menor relacao C/N) de residuos vegetais da acacia na superficie do solo e ao enriquecimento de N organico no residuo da acacia. Em sistemas conservacionistas com menor revolvimento do solo como no sistema plantio direto associado a fertilizacao, Abril et al. (2007) obtiveram maior manutencao e o incremento de palhada na superficie do solo, por reduzir o contado da palhada com os microrganismos decompositores e aumentar a producao de biomassa. Segundo Sainju et al. (2002), o menor revolvimento do solo e o aumento da deposicao de residuos vegetais resultam em aumento nos teores de carbono e nitrogenio organico em solos cultivados no sistema de semeadura direta em comparacao ao sistema convencional.

Podem-se associar comparativamente os sistemas de cultivo de eucalipto de longa rotacao e o de acacia a sistemas conservacionistas como o plantio direto, por reduzir o revolvimento do solo e aumentar a qualidade dos residuos vegetais depostos na superficie do solo. Provavelmente, estes fatores tambem contribuiram para que o solo de mata nativa apresentasse os maiores estoques de N da maioria das fracoes em comparacao aos solos dos outros ecossistemas.

No cultivo de acacia, pode-se observar a maior producao de serapilheira e a menor relacao C/N dos residuos. Segundo Pegoraro et al. (2011), a reducao da relacao C/N e VSC/N da serapilheira pode aumentar a atividade microbiana no solo e favorecer a estocagem de COT e NT na MOS. Nesse sentido, residuos grosseiros de eucalipto de curta rotacao depostos na colheita apresentam elevada relacao C/N e VSC/N implicando em reducao na taxa de decomposicao da serapilheira e do estoque de N nas formas organicas no solo, especialmente quando comparados a cultivos rotacionados com acacia. Segundo Costa et al. (2005), existe alta correlacao positiva (r = 0,98) entre o teor de lignina e a massa remanescente de serapilheira foliar (folhedo recem-caido) em plantios de E. grandis incubados durante um periodo de 382 dias, devido a maior recalcitrancia de fenois constituintes da lignina.

Em relacao a forma inorganica N-N[H.sub.4.sup.+], obteve-se contribuicao de menos de 1% da fracao hidrolisada (Figura 1), o que demonstrou a menor disponibilidade de N mineral no solo para as plantas em relacao a massiva presenca de formas organicas de N no solo (mais de 90%), potenciais fontes de N a microrganismos decompositores e plantas. De modo geral, compostos do tipo N-[alpha]-amino e N-amida constituiram 50 a 60% das formas de N organico hidrolisado (Figura 1). Essas fracoes do N organico sao consideradas mais labeis a comunidade microbiana (CAMARGO et al., 2008), e, portanto, muito importantes para a nutricao de plantas, por serem potenciais fontes de nutrientes num curto periodo de tempo (XIAO-TANG et al., 2006).

CONCLUSOES

O plantio de acacia em rotacao com o eucalipto promove aumento do teor de C organico e N na serapilheira e no solo.

No solo de acacia e eucalipto de 24 anos obtem-se as maiores proporcoes de N-N[H.sub.4.sup.+], com 56 e 55%, respectivamente, do N inorganico (N[H.sub.4.sup.+] + N[O.sub.3.sup.-]), em comparacao ao solo de eucalipto com ciclo curto de sete anos.

Os solos cultivados com eucalipto de ciclo curto de sete anos e longo de 24 anos apresentam maior abundancia natural de [sup.15]N, que o solo de acacia.

O plantio de acacia e o cultivo do eucalipto 24 anos aumentam as formas organicas de N-hidrolisado no solo em comparacao ao plantio de eucalipto de ciclo curto (E7) em Argissolo Amarelo.

O N-nao hidrolisado (NH) constitui a maior fracao organica e representa 34% do teor total do N no solo e, os compostos N-amino, N-nao identificado, N-amida e N-hexosamina representam, respectivamente, 39%, 27%, 18% e 15% das formas hidrolisadas do N organico do solo.

AGRADECIMENTOS

A FAPEMIG e ao CNPq pelo apoio financeiro aos autores do estudo.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

ABRIL, A. et al. Effect of wheat crop fertilization on nitrogen dynamics and balance in the Humid Pampas, Argentina. Agriculture, Ecosystems & Environment, v. 119, n. 1-2, p. 171-176, 2007.

BATAGLIA, O.C. et al. Metodos de analises quimicas de plantas. Campinas: Instituto Agronomico, 1983. 48p. (Boletim, 78) BALIEIRO, F.C. et al. Evaluation of the throughfall and stemflow nutrient contents in mixed and pure plantations of Acacia mangium, Pseudosamenea guachapele and Eucalyptus grandis. Revista Arvore, Vicosa, v.31, n.2, p.339-346, 2007.

BODDEY, R M. et al. Use of the [sup.15]N natural abundance technique to quantify biological nitrogen fixation by woody perennials. Nutrient Cycling in Agroecosystems, Merida, v.57, n.3, p.235-270, 2000.

BREMNER, J.M. Inorganic forms of nitrogen. In: BLACK, C.A.; EVANS, D.D.; ENSMINGER, L.E.; CLARK, F.E. eds. Methods of soil analysis, vol 2. Chemical and microbiological properties. ASA, Madison, Wis., 1965, p. 1179-1237.

CAMARGO, F.A.C. et al. Nitrogenio organico do solo. In: SANTOS, G.A. et al. eds. Fundamentos da materia organica do solo: Ecossistemas tropicais & subtropicais. Porto Alegre, Genesis, 2a edicao, 2008. p.87-99.

CAMARGO, O.F.A.; GIANELLO, C.; VIDOR, C. Tempo de hidrolise e concentracao de acido para fracionamento do nitrogenio organico do solo. Pesquisa Agropecuaria Brasileira, Brasilia, v.32, n.2, p.221-227, 1997.

CHOI, W.J. et al. Natural [sup.15]N abundances of maize and soil amended with urea and composted pig manure. Plant and Soil, v.245, n.2, p.223-232, 2002.

CHOI, W.J. et al. Irrigation and fertilization effects on foliar and soil carbon and nitrogen isotope ratios in a loblolly pine stand. Forest Ecology and Management, v.213, n.1-3, p.90-101, 2005.

COSTA, G.S.; GAMA-RODRIGUES, A.C.; CUNHA, C.M. Decomposicao e liberacao de nutrientes da serapilheira foliar em povoamentos de Eucalyptus grandis no Norte Fluminense. Revista Arvore, Vicosa, v.29, n.4, p.563-570, 2005.

DIJKSTRA, P. et al. 13C and [sup.15]N natural abundance of the soil microbial biomass. Soil Biology and Biochemistry, v.38, n.ll, p.3257-3266, 2006.

DIJKSTRA, F.A. et al. Nitrogen deposition and plant species interact to influence soil carbon stabilization. Ecology Letters, v.7, n.12, p.1192-1198, 2004.

EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUARIA--EMBRAPA, Centro Nacional de Pesquisa de Solos. Manual de metodos de analise de solo. 2. ed. Rio de Janeiro, 1997. 212 p.

ESHETU, Z.; HOGBERG, P. Effects of land use on [sup.15]N natural abundance of soils in Ethiopian highlands. Plant and Soil, y222, n.1-2, p. 109-117, 2000.

FUNDACAO ARTHUR BERNARDES FUNARBE. SAEG--Sistema para analise estatistica 5.0. Vicosa, MG, 1993.

GOLCHIN, A. et al. The effects of cultivation on the composition of organic matter and structural stability of soils. Australian Journal of Soil Research, v.33, n.6, p.975-993, 1995.

HAGEDORN, F.; SPINNLER, D.; SIEGWOLF, R. Increased N deposition retards mineralization of old soil organic matter. Soil Biology and Biochemistry, v.35, n.12, p.1683-1692, 2003.

KRAMER, M.G. et al. N isotope fractionation and measures of organic matter alteration during decomposition. Ecology, v.84, n.8, p.2021-2025, 2003.

LACLAU, J.P. et al. Nutrient cycling in a clonal stand of Eucalyptus and an adjacent savanna ecossistem in Congo. 1. Chemical composition of the rainfall, througfall and the stemflow solutions. Forest Ecology and Managnement, v. 176, n.1/3, p.105-119, 2003.

LEMMA, B.; OLSSON, M. Soil 5[sup.15]N and nutrients under exotic tree plantations in the southwestern Ethiopian highlands. Forest Ecology and Management, v.237, n.1-3, p. 127-134, 2006.

LIAO, J.D.; BOUTTON, T.W.; JASTROW, J.D. Organic matter turnover in soil physical fractions following woody plant invasion of grassland: Evidence from natural 13C and [sup.15]N. Soil Biology and Biochemistry, v.38, n.ll, p.3197-3210, 2006.

MATZNER, K.M.E. Nitrogen content of forest floor Oa layers affects carbon pathways and nitrogen mineralization. Soil Biology and Biochemistry, V.34, n.ll, p.1807-1813, 2002.

MAY, B.M.; ATTIWILL, P.M. Nitrogen-fixation by Acacia dealbata and changes in soil properties 5 years after mechanical disturbance or slash-burning following timber harvest. Forest Ecology and Management, v.181, n.3, p.339-355, 2003.

MIKUTTA, R. et al. Mineralogical impact on organic nitrogen across a long-term soil chronosequence (0.3-4100 kyr). Geochimica Et Cosmochimica Acta, V.74, n.7, p.2142-2164, 2010.

NADELHOFFER, K.J.; FRY, B. Controls on natural nitrogen-15 and carbon-13 abundances in forest soil organic matter. Soil Science Society of America Journal, v.52, n.6, p.1633-1640, 1988.

NGUYEN, T.H.; SHINDO, H. Effects of different levels of compost application on amounts and distribution of organic nitrogen forms in soil particle size fractions subjected mainly to double cropping. Agricultural Sciences, v.2, n.3, p.213-219, 2011. OMETTO, J.C. Bioclimatologia vegetal. Sao Paulo, Ceres, 1981.425p.

PEGORARO, R.F. et al. Fenois derivados da lignina, carboidratos e aminoacucares em serapilheira e solos cultivados com eucalipto e pastagem. Revista Arvore, Vicosa, v35, n.2, p.359-370, 2011.

PICCOLO, M C. et al. [sup.15]N natural abundance in forest and pasture soils of the Brazilian Amazon Basin, Plant and Soil, v.182 n.2, p.249-258, 1996.

PRIETO-FERNANDEZ, A.; CARBALLAS, T. Soil organic nitrogen composition in Pinus forest acid soils: variability and bioavailability. Biology and Fertility of Soils, v.32, n.3, p.177-185, 2000.

SAINJU, U.M., SINGH, B P; WHITEHEAD, W.F. Long-term effects of tillage, cover crops, and nitrogen fertilization on organic carbon and nitrogen concentrations in sandy loam soils in Georgia, USA. Soil & Tillage Research, v.63, n.3, p. 167-179, 2002.

SCHULTEN, HR.; SCHNITZER, M. The chemistry of soil organic nitrogen: a review. Biology and Fertility of Soils, v.26, n.l, p.1-15, 1998.

SHARPLEY, A.N.; SMITH, S.J. Nitrogen and phosphorus in soils receiving manure. Soil Science, v. 159, n.4, p.253-258, 1995.

SIX, J. et al. Stabilization mechanisms of soil organic matter: implications for C-saturation of soils. Plant and Soil, v.241, n.2, p.155-176, 2002. SJOBERG, G. et al. Impact of long-term N fertilization on the structural composition of spruce litter and mor humus. Soil Biology and Biochemistry, v.36, n.4, p.609-618, 2004.

STEEL, R.G.D.; TORRIE, J.H.; DICKEY, D A. Principles and procedures of statistics: a biometrical approach. New York : McGraw-Hill, 1997.666p.

STEVENSON, F.J. Humus Chemistry: Genesis, Composition and Reactions. 2.ed. New York, Willey & Sons Inc., 1994. 496p.

TEMPLER, PH. et al. Plant and soil natural abundance [delta][sup.15]N: indicators of relative rates of nitrogen cycling in temperate forest ecosystems. Oecologia, v. 153, n.2, p.399-406, 2007.

XIAO-TANG, J. et al. Effect of long-term fertilization on organic nitrogen forms in a calcareous alluvial soil on the North China Plain. Pedosphere, v. 16, n.2, p.224-229, 2006.

YEOMANS, J.C.; BREMNER, J.M. A rapid and precise method for routine determination of organic carbon in soil. Communications in Soil Science and Plant Analysis, v. 13, n.13, p. 1467-1476, 1988.

YONEBAYASHI, H.;HATTORI,T. Improvements in the method for fractional determination of soil organic nitrogen. Soil Science and Plant Nutrition, v.32, n.4, p.189-200, 1980.

Rodinei Facco Pegoraro (1) Ivo Ribeiro da Silva (2) Roberto Ferreira de Novais (2) Nairam Felix de Barros (3) Reinaldo Bertola Cantarutti (4) Sebastiao Fonseca (5)

(1) Engenheiro Agronomo, Dr., Professor do Instituto de Ciencias Agrarias, Universidade Federal de Minas Gerais, Avenida Universitaria, 1.000. Bairro Universitario, CEP: 39.404-547, Montes Claros (MG), rodincipcgoraroir/yahoo.com.br

(2) Engenheiro Agronomo, PhD., Professor do Departamento de Solos, Universidade Federal de Vicosa, Av. Peter Henry Rolfs, s/n, Campus Universitario, CEP 36570-000, Vicosa (MG). Bolsista do CNPq. ivosilvai@,ufv.br/ rfnovaisi@,ufv.br

(3) Engenheiro Florestal, PhD., Professor do Departamento de Solos, Universidade Federal de Vicosa, Av. Peter Henry Rolfs, s/n, Campus Universitario, CEP 36570-000, Vicosa (MG). Bolsista do CNPq. nfbarrosi@,ufv.br

(4) Engenheiro Agronomo, Dr., Professor do Departamento de Solos, Universidade Federal de Vicosa, Av. Peter Henry Rolfs, s/n, Campus Universitario, CEP 36570-000, Vicosa (MG). Bolsista do CNPq. cantarutti@solos.ufv.br

(5) Engenheiro Florestal, MSc., Pesquisador da Fibria Celulose S.A., Caixa Postal 331011, CEP 29197-000, Aracruz (ES), sf@fibria.com.br

Recebido para publicacao em 1/03/2013 e aceito em 14/11/2013
TABLE 1 : Chemical and physical characteristics in Ultisol collected
in the areas of native forest (NF), eucalyptus long-rotation (E24),
acacia (A) and eucalyptus short rotation (E7) in the coastal region
of Espirito Santo, Brazil.

TABELA 1 : Caracteristicas quimicas e fisicas do Argissolo Amarelo
coletado nas areas de mata nativa (MN), eucalipto de longa rotacao
(E24), acacia (A) e eucalipto de curta rotacao (E7) na regiao
litoranea do Estado do Espirito Santo, Brasil.

Cultura    ([section])pH   (#)[Ca.sup.2+]   (#)[Mg.sup.2+]

E24             4,8             0,84             0,36
MN              4,4             0,52             0,31
A               4,5             1,07             0,29
E7              4,7             0,98             0.19

                                                             Areia
Cultura    ([pounds sterling])H+A1   ([euro])P   ([euro])K   grossa

E24                 0,68                2,3         21         53
MN                  0,89                3,4         32         57
A                   0,58                5,7         35         51
E7                  2.90                4,2         19         53

           Areia
Cultura    fina    Silte   Argila   Dens.

E24         16       4       27      1,4
MN          15       5       23      1,4
A           16       5       28      1,4
E7          19       3       25      1.5

Em que: ([section]) pH em [H.sub.2]O; (#) Extrator: KCl--1 mol
[L.sup.-1]; ([pounds sterling]) Extrator: Acetato de calcio 0,5 mol
[L.sup.-1]--pH 7,0, ([euro]) Extrator: Melilich 1.

TABLE 2: Soil organic carbon, total nitrogen (dag [kg.sup.-1]), C-N
ratio and [sup.15]N natural abundance ([per thousand]) in samples of
litter and soil (0-20 cm) collected in areas of eucalyptus short (E7)
and long rotation (E24), commercial forests of acacia (A) and native
forest (NF).

TABELA 2: Teores de C organico e N total (dag [kg.sup.-1]), relacao
C-N e abundancia natural de [sup.15]N ([per thousand]) em amostras de
serapilheira e solo (0-20 cm) coletado em areas de povoamentos de
eucalipto de curta (E7) e longa rotacao (E24), floresta comercial de
acacia (A) e mata nativa (MN).

       C organico   N total     C/N     [delta][sup.15]N

                    Serapilheira

MN       48,56a      1,32a    41,63c         26,27a
E24      48,85a      0,58b    152,92a        16,32a
A        48,35a      1,13a    49,36c         21,57a
E7       46,91a      0,60b    116,32b        15,16a

                        Solo

MN       20,60a     0,60ab    35,10a        30,8 lab
E24      15,80b      0,30b    56,72a        35,00ab
A        23,46a      0,81a    29,09a         25,23b
E7       13,86b     0,37b/    37,81a         42,51a

Em que: Medias seguidas de letras minusculas iguais entre os
cultivos, na coluna, nao diferem em nivel de 5% pelo teste de DMS.

TABLE 3: Concentrations of N-N[H.sub.4.sup.+] and N-N[O.sub.3.sup.-],
inorganic-N (N[H.sub.4.sup.+] + N[O.sub.3.sup.-]) and [sup.15]N
natural abundance in the two inorganic forms of N in soil samples
(0-20 cm) collected in areas with eucalypt short (E7) and long
rotation (E24), commercial forests of acacia (A) and native forest
(NF). Values in brackets indicate percentage of N[H.sub.4.sup.+] or
N[O.sub.3.sup.-], in relation to N-inorganic for each treatment.

TABELA 3 : Teores de N-N[H.sub.4.sup.+] e N-N[O.sub.3.sup.-],
N-inorganico (N[H.sub.4.sup.+] + N[O.sub.3.sup.-]) e abundancia
natural de [sup.15]N nas duas formas inorganicas de N em amostras de
solo (0-20 cm) coletadas em areas com povoamentos de eucalipto de
curta (E7) e longa rotacao (E24), floresta comercial de acacia (A) e
mata nativa (MN). Valores entre parenteses indicam porcentagem de
N-N[H.sub.4.sup.+] ou N[O.sub.3.sup.-] em relacao ao N-inorganico
para cada tratamento.

Cultura    N-N[H.sub.4.sup.+]   N-N[O.sub.3.sup.-]   N-inorganico

                              mg [Kg.sup.-1]

MN            10,30a (53)           9,70a (47)          20,00a
E24           8,40ab (55)           6,90a (45)          15,30a
A             9,50ab (56)           7,50a (44)          17,00a
E7             7,20b (51)           7,10a (49)          14,30a
CV                9,30                41,90             19,80

Cultura    N-N[H.sub.4.sup.+]   N-N[O.sub.3.sup.-]

                      [per thousand]

MN               11,49a               18,11a
E24              9,73c                17,14a
A                10,86b               18,41a
E7               7,72d                17,97a
CV                1,60                 5,94

Em que: Medias seguidas de letras minusculas iguais entre os
cultivos, na coluna, nao diferem em nivel de 5% pelo teste de DMS.
CV(%): coeficiente de variacao em porcentagem.
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Title Annotation:texto en portugues
Author:Pegoraro, Rodinei Facco; da Silva, Ivo Ribeiro; de Novais, Roberto Ferreira; de Barros, Nairam Felix
Publication:Ciencia Florestal
Date:Jan 1, 2016
Words:7068
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