ESTRUTURA FUNCIONAL DAS PLANTAS CULTIVADAS AFETA A RELAÇÃO C:N DE BIOMASSA PODADA E SERRAPILHEIRA EM SISTEMAS AGROFLORESTAIS SUCESSIONAIS

Abstract

A identidade funcional (valores dominantes de atributos das plantas) e a diversidade funcional (variação nos valores de atributos) fazem parte da estrutura funcional de uma comunidade de plantas e podem pautar a composição de consórcios de espécies para prover múltiplos serviços agroecossistêmicos. Este estudo teve como objetivo avaliar o efeito da estrutura funcional de consórcios de plantas cultivadas sobre a massa e relação C/N da biomassa podada e na serapilheira acumulada em Sistemas Agroflorestais Sucessionais com baixos insumos em um solo arenoso de baixa fertilidade localizado em Santa Catarina, região subtrópico úmido do Brasil. Implantamos um experimento de longa duração em campo em 2016, em blocos completos casualizados, com seis repetições e três tratamentos que avaliaram a estrutura funcional dos consórcios. Quatro atributos funcionais foram coletados nas plantas cultivadas: concentração de N foliar, pH da folha, área foliar específica e conteúdo de matéria seca foliar. Para caracterizar a identidade funcional calculamos as médias dos atributos ponderadas pelas biomassas relativas de cada cultura conhecida como Community Weighted Mean (CWM). A diversidade funcional foi calculada pela entropia quadrática de Rao, também ponderada pela biomassa relativa de cada cultura. Uma análise de componentes principais foi realizada para preservar o máximo de informações. Também, a análise de regressão foi realizada usando modelos lineares mistos para explicar as variáveis resposta (massa de serapilheira acumulada e relações C:N de serapilhera acumulada, caule e folha na biomassa podada). Dois componentes principais explicaram conjuntamente 79% da variação dos dados dos índices que mediam a estrutura funcional das comunidades. O primeiro componente (PC1) foi relacionado forte e negativamente com os índices de diversidade funcional, enquanto o segundo (PC2) foi relacionado forte e positivamente com os índices de identidade funcional (CWM de pH foliar, LNC e SLA). Conforme predito pela hipótese de razão de massa (que sugere que uma função ecossistêmica é influenciada mais fortemente pelas espécies mais dominantes numa comunidade), consórcios de culturas dominados por plantas com folhas grandes e finas (alta área foliar específica), alta concentração de N foliar e alto pH foliar resultaram em comunidades vegetais com baixa relação de C:N nas folhas e caules da biomassa disponível para poda, e produziram serapilheiras acumuladas com relação C:N baixa. Assim, destacamos que a média de atributos das plantas consorciadas (identidade funcional) pode ser mais importante do que a diversidade funcional no manejo da qualidade da biomassa e serrapilheira em sistemas agroflorestais em solos nutricionalmente pobres.

Functional identity (dominant values of plant traits) and functional diversity (variation in trait values) are part of the functional structure of a plant community and may direct species choice in intercropping to promote multiple agroecosystem services. The objective of this study was to evaluate the effect of the functional structure of polycultures on the mass and C/N ratio of pruned crop biomass and litter layer in low–input Successional Agroforestry Systems on low–fertility sandy soil in Santa Catarina, humid subtropical Brazil. We established a long–term field experiment in 2016, in randomized complete blocks with six replications and three treatments that varied the functional structure of polycultures. We collected four traits of all intercropped plants: leaf N concentration (LNC), leaf pH, specific leaf area (SLA) and leaf dry matter content (LDMC). To characterize the functional identity, we calculated the trait mean, weighted by the relative biomass in each intercrop community (CWM). Functional diversity was calculated by Rao's quadratic entropy, also weighted by each crop’s relative biomass. We performed principal components analysis and fitted the data using linear mixed models. Two principal components jointly explained 79% of data variation that measured the functional structure of communities. The first component (PC1) was strongly negatively related to the functional diversity indices, while the second (PC2) was strongly positively related to the functional identity indices (CWM of pH, LNC and SLA). As predicted by the mass–ratio hypothesis, intercrops dominated by species with large and thin leaves (high specific leaf areas), high leaf N concentrations and high leaf pH resulted in plant communities with low C:N ratio in leaves and stems of biomass available for pruning and produced litter layers with low C:N ratio. This study suggests that functional identity may be more important than functional diversity to manage biomass and litter quality in agroforestry systems on nutrient–poor soils.