Assinatura energética e estoque de carbono na biomassa aérea e em solos de manguezais na região neotropical

Abstract

O presente trabalho teve por objetivo investigar os padrões latitudinais dos estoques de carbono (C) na biomassa aérea, bem como a concentração e razão estequiométrica dos elementos C, nitrogênio (N) e fósforo (P) em solos de manguezais da região Neotropical. Em relação ao estoque de C na biomassa aérea, foi hipotetizado que a variabilidade espacial da biomassa aérea em manguezais é controlada tanto por fatores climáticos, quanto geofísicos. Primeiramente, foi desenvolvido um modelo alométrico que estima valores de biomassa aérea (t ha-1) em nível de sítio a partir de dados de inventários florestais (i.e., área basal e altura médias). Este modelo foi validado (análise por modelo nulo) e se mostrou adequado, apresentando valores semelhantes aos observados (p=0,34). Um segundo modelo preditivo (regressão múltipla), baseado em dados de 1047 sítios, provenientes de 134 estudos independentes (publicados e inéditos), foi então elaborado com a finalidade de estimar a biomassa aérea de manguezais em escala hemisférica. Os resultados mostraram que cerca de 20% da variabilidade espacial da biomassa aérea de manguezais é explicada por maiores amplitudes de marés, elevadas temperaturas e pluviosidade e reduzida evapotranspiração, resultando em valores mínimos e máximos de 16,6 e 627,0 t ha-1, respectivamente (média de 88,7 t ha-1), para a área de estudo. Os resultados do presente estudo evidenciam que a biomassa aérea de manguezais na área de estudo tem sido superestimada entre 25 e 50%. Em relação ao compartimento edáfico, foi hipotetizado que variabilidade latitudinal da concentração de C, N e P, bem como da razão estequiométrica destes elementos em solos de manguezais, é explicada pela eco-geomorfologia costeira (i.e., fatores regionais) em contraposição a fatores de macro-escala (i.e., gradiente latitudinal). Para testar esta hipótese foram coletadas amostras de solo de manguezais em 27 locais distribuídos na região Neotropical, entre as latitudes ~29,5°N e 27,5°S, representando diferentes ambientes geomorfológicos costeiros. A variabilidade espacial na concentração de P (g cm-3) não foi explicada pela latitude (R2=-0,01, p=0,52, df=79). Em contrapartida, foram observados aumentos nas concentrações de C orgânico e N total com a latitude (R2=0,19 e 0,27, respectivamente; ??<0,05 para esta e analises seguintes). As razões N:P e C:P também aumentaram com a latitude (R2=0,19 e 0,10), enquanto que a razão C:N diminui (R2=0,05). Os componentes de variação (CV) da ANOVA bi-fatorial (fatores ambiente geomorfológico costeiro e sítio) revelaram que a variabilidade latitudinal na concentração e razão estequiométrica destes elementos está relacionada aos tipos de ambientes geomorfológicos costeiros (42% para P a 64% para N), enquanto que o fator sítio explicou apenas uma pequena proporção da variabilidade (16% para N e 40% para P). A existência de grupos representando ambientes costeiros distintos foi constatada por análises multivariadas (nMDS, PERMANOVA). Além dos agrupamentos, tais análises também revelaram a formação de um gradiente ordenado desde sítios com limitação de nutrientes (alta razão N:P), e que recebem pouco ou nenhum aporte de água doce (descarga de rios), até sítios que recebem contribuições significativas de águas continentais e apresentam baixas razões N:P no solo. É proposto um arcabouço objetivando fomentar a concepção de modelos preditivos mais robustos, alinhados assim com agendas internacionais como aquelas estabelecidas pelo IPCC, UNFCCC e programas REDD+.<br>

Abstract : This study s goal was to assess the latitudinal patterns o carbon (C) storage in mangrove aboveground biomass (AGB) as well as the concentration and stoichiometry of C, nitrogen (N) and phosphorus (P) in mangrove soils across the Neotropics. With regards to C storage in mangrove AGB it was hypothesized that the combination of climatic and geophysical environmental forcings drive the latitudinal variation in mangrove AGB. First, an allometric model that predicts AGB values (t ha-1) at the site level using existing forest structure inventories (e.g., mean basal área and height) was developed. This model was validated (null models analysis) and proved efficient in predicting mangrove AGB estimates similar to observed values (p=0,34). Second, a predictive model (multiple regression) using data from 1047 sites, compiled form 134 independent studies (published and unpublished), was developed to predict mangrove AGB at hemispheric scales. Our findings showed that about 20% of the spatial variability in mangrove AGB was explained by higher tidal amplitudes, river discharge, temperature, direct rainfall and decreased potential evapotranspiration. The model s outputs for the study area ranged from 16.6 to 627.0 t ha-1 (mean, 88.7 t ha-1). Our findings show that mangrove AGB has been overestimated by 25 50% in the Neotropics. Regarding the edaphic compartment, it was hypothesized that the latitudinal variation in mangrove soil C, N, and P concentration and stoichiometry is explained by the coastal ecogeomorphology (e.g., regional factors) rather than the latitudinal gradient. To test our assumptions we sampled soil cores from 27 sites across the Neotropics, spanning from ~29.5°N e 27.5°S, and representing a variety of coastal environmental settings. P concentration (g cm-3) was not correlated with latitude (OLS; R2=-0.01, p=0.52, df=79). Contrary, C and N increased with latitude (R2=0.19 and 0.27, respectively; ??<0.05 for this and following analyses). The molar ratios N:P and C:P also increased with latitude (R2=0.19 and 0.10), while the C:N ratio decreased with it (R2=0.05). The components of variation (CV) of the two-way ANOVA (factors: coastal environmental setting and site) indicated the coastal environmental settings explained most of the variation in mangrove soil properties (ranging from 42% for P to 64% for N), with sites accounting for a smaller portion of the variability (16% for N, and 40% for P). The cohesion of groups representing distinct coastal environmental settings was tested using multivariate analyses (nMDS, PERMANOVA). These analyses evidenced the formation of groups and a gradient spanning from nutrient-limited sites (higher soil N:P ratios), with little or no freshwater input (river discharge), to sites that receive significant river input and have low soil N:P ratios. A framework to improve the development of more robust predictive models is proposed, meeting highest accuracy standards established by international agends such as the IPCC, UNFCCC e REDD+ programmes.