Leaf Decomposition in a Dry Season Irrigation Experiment in Eastern Amazonian Forest Regrowth

Authors

  • Steel Silva Vasconcelos,

    Corresponding author
    1. University of Florida, School of Forest Resources and Conservation, Gainesville, Florida 32611-0760, U.S.A.
      Corresponding author; e-mail: steel@cpatu.embrapa.br
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  • Daniel Jacob Zarin,

    Corresponding author
    1. University of Florida, School of Forest Resources and Conservation, Gainesville, Florida 32611-0760, U.S.A.
      Present Address: Embrapa Amazônia Oriental, Laboratório de Ecofisiologia e Propagação de Plantas, P. O. Box 48, Belém, PA 66095-100, Brazil
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  • Maria Beatriz Silva Da Rosa,

    1. Universidade Federal do Pará, Centro de Geociências, Belém, PA 66075-110, Brazil
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  • Francisco De Assis Oliveira,

    1. Universidade Federal Rural da Amazônia, Instituto de Ciências Agrárias, Belém, PA 66077-530, Brazil
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  • Cláudio José Reis De Carvalho

    1. Embrapa Amazônia Oriental, Laboratório de Ecofisiologia e Propagação de Plantas, Belém, PA 66095-100, Brazil
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Corresponding author; e-mail: steel@cpatu.embrapa.br

Present Address: Embrapa Amazônia Oriental, Laboratório de Ecofisiologia e Propagação de Plantas, P. O. Box 48, Belém, PA 66095-100, Brazil

ABSTRACT

Leaf-litter decomposition is a major component of carbon and nutrient dynamics in tropical forest ecosystems, and moisture availability is widely considered to be a major influence on decomposition rates. Here, we report the results of a study of leaf-litter decomposition of five tree species in response to dry-season irrigation in a tropical forest regrowth stand in the Brazilian Amazon; three experiments differing in the timing of installation and duration allowed for an improved resolution of irrigation effects on decomposition. We hypothesized that decomposition rates would be faster under higher moisture availability in the wet season and during dry-season irrigation periods in the treatment plots, and that decomposition rates would be faster for species with higher quality leaves, independent of treatment. The rates of decomposition (k) were up to 2.4 times higher in irrigated plots than in control plots. The highest k values were shown by Annona paludosa (0.97 to 1.26/yr) while Ocotea guianensis (0.73 to 0.85/yr) had the lowest values; intermediate rates were found for Lacistema pubescens (0.91 to 1.02/yr) and Vismia guianensis (0.91 to 1.08/yr). These four tree species differed significantly in leaf-litter quality parameters (nitrogen, phosphorus, lignin, and cellulose concentrations, as well as lignin:nitrogen and carbon:nitrogen ratios), but differences in decomposition rates among tree species were not strictly correlated with leaf-litter quality. Overall, our results show that dry-season moisture deficits limit decomposition in Amazonian forest regrowth.

RESUMO

A decomposição foliar é um dos componentes principais da dinâmica de carbono e nutrientes em florestas tropicais. A disponibilidade de água representa um fator importante no controle das taxas de decomposição em ecossistemas florestais. Neste estudo, apresentamos resultados de decomposição foliar de cinco espécies arbóreas em resposta à irrigação durante a estação seca em uma floresta secundária na Amazônia brasileira, três experimentos com diferentes épocas de instalação e duração permitiram avaliar mais detalhadamente os efeitos da irrigação na decomposição. Levantamos as seguintes hipóteses neste estudo: as taxas de decomposição seriam mais altas sob condições de maior disponibilidade de água (durante a estação chuvosa e nas parcelas irrigadas) e para espécies com serapilheira foliar de maior qualidade, independentemente de tratamento. As taxas de decomposição (k) foram até 2,4 vezes mais altas nas parcelas irrigadas do que no controle. Os valores mais altos de k foram observados em Annona paludosa (0,97 a 1,26/ano), enquanto que Ocotea guianensis (0,73 a 0,85/ano) apresentou os valores mais baixos, valores intermediários ocorreram para Lacistema pubescens (0,91 a 1,02/ano) e Vismia guianensis (0,91 a 1,08/ano). Parâmetros de qualidade de serapilheira foliar (concentrações de nitrogênio, fósforo, lignina e celulose, assim como relações lignina:nitrogênio e carbono:nitrogênio) foram estatisticamente diferentes entre espécies arbóreas. Entretanto, diferenças em taxas de decomposição entre espécies não se correlacionaram com a qualidade da serapilheira. Nossos resultados mostram que a deficiência de água na estação seca limita a decomposição foliar em florestas secundárias na Amazônia.

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