Efeitos da estrutura funcional de consórcios agroflorestais agroecológicos em estágio inicial sobre a estrutura da comunidade de plantas espontâneas

Abstract

A agricultura tem contribuído para a degradação ambiental, perda da biodiversidade, dos serviços ecossistêmicos e da estabilidade da produção agrícola. Como alternativa os Sistemas Agroflorestais (SAFs) têm sido utilizados devido à sua alta diversidade funcional, a qual favorece a ocupação dos diferentes estratos por cultivos em detrimento das espécies espontâneas. O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos dos consórcios de plantas cultivadas sobre as comunidades de plantas espontâneas em sistemas agroflorestais agroecológicos em estágio inicial. O experimento foi desenvolvido com três diferentes tratamentos de acordo com a concentração de nitrogênio foliar dos cultivos e foi conduzido no segundo semestre de 2017 em Florianópolis (sul subtropical do Brasil), sob manejo de sistemas agroflorestais. Seis atributos funcionais de plantas foram utilizados para determinar a identidade funcional (CWM) das comunidades de plantas cultivadas e espontâneas. Os atributos funcionais utilizados foram: altura de planta no sistema (H), área foliar (LA), área foliar específica (SLA), densidade de caule (SD), conteúdo de matéria seca foliar (LDMC) e o potencial Hidrogeniônico foliar (pH). Estas características estão relacionadas a ciclos biogeoquímicos e a capacidade competitiva das plantas no ecossistema. Foram utilizados Modelos Lineares de Efeitos Mistos (MMLs) para testar os efeitos dos estratos, tratamentos, CWMs, e índice de área foliar (LAI) de cultivos, e topografia sobre CWMs, LAI de plantas espontâneas, cobertura morta do solo e solo exposto. Como resultado, os tratamentos com baixa (B) e com alta (A) concentração de nitrogênio foliar dos cultivos e o estrato arbóreo (ARV) selecionaram uma comunidade de plantas espontâneas com elevado valor de conteúdo de matéria seca foliar (LDMC). O mesmo estrato ARV possibilitou a existência de uma comunidade de plantas espontâneas com elevado valor de densidade do caule (SD) que apresentou relação positiva com a cobertura proporcionada pelos cultivos. A cobertura proporcionada pelos cultivos não foi eficiente na redução da comunidade de plantas espontâneas no estrato de herbáceas basais (HB). No entanto, o estrato de HB foi o que apresentou menor exposição de solo. Os tratamentos apresentaram uma relação linear positiva com a exposição do solo, sendo o tratamento B com menos e o tratamento A com mais solo exposto. Os tratamentos associados aos estratos (interação entre tratamento e estrato) promoveram a redução de solo exposto no estrato HB no tratamento com média concentração de nitrogênio foliar ( M), e promoveu o aumento de solo exposto no estrato arbustivo (ARB) no tratamento M. De forma complementar, a cobertura proporcionada pelos cultivos apresentou efeito negativo sobre a exposição do solo. A comunidade de cultivos, que apresentou elevado valore de LDMC, tiveram efeito positivo no percentual de cobertura morta, e este mesmo efeito pode ser observado com relação à altura da microtopografia do sistema. Estes resultados evidenciaram o efeito dos atributos funcionais das plantas no funcionamento do ecossistema, ressaltando que os efeitos das características funcionais dos cultivos, sobre as propriedades do solo, são importantes reguladores dos processos e serviços ecossistêmicos. Este trabalho contribui para reforçar a importância do manejo ecológico de plantas espontâneas, sugerindo que os sistemas agroflorestais devem ser projetados baseados na ecologia funcional.

Abstract: Agriculture has contributed to environmental degradation, loss of biodiversity and ecosystem services including the stability of agricultural production. As an alternative, Agroforestry Systems (AFS) have been used due to their high functional diversity, which favours the occupation of the different strata by crops to the detriment of weeds. The goal of this study was to test the effects of the functional structure of polycultures on the functional structure of weed communities in early agroecological agroforestry systems. The research was developed with three different treatments of crop combinations (functional types according to foliar N concentration), and was conducted in the second half of 2017 in Florianópolis (subtropical southern Brazil). Six plant functional traits were used to determine functional identity (community weighted mean, CWM) of crop and weed communities. The functional traits analyzed were: plant maximum height (H), leaf area (LA), specific leaf area (SLA), stem density (SD), leaf dry matter content (LDMC) and leaf pH. These features are related to biogeochemical cycles and the competitive capacity of plants. Linear Mixed Effects Models (LMMs) were used to test the effects of strata, treatment, functional identity (CWMs) and leaf area index (LAI) of crops, and topography over the CWMs and LAI of weeds, soil cover and exposed soil. The treatments with low and high leaf nitrogen concentration and the tree strata selected a weed community with high LDMC value. The same tree strata made possible the existence of a weed community with high SD value which showed a positive relationship with the cover provided by the crops. Crop cover wasn?t effective in reducing the weed community in the basal herbaceous stratum. However, the row planted to basal herbaceous crops showed the lowest soil exposure. The treatments showed a positive linear relation with soil exposure, the treatment of low leaf nitrogen concentration with less and the treatment of high leaf nitrogen concentration with more exposed soil. A significant interaction between treatment and crop growth form highlighted that the row planted to basal herbaceous crops presented least exposed soil in the treatment with medium leaf nitrogen concentration (M), and presented most exposed soil in the row planted to shrubby crops in the same treatment. In addition, the cover provided by the crops had a negative effect on bare soil exposure. The crop community with a higher LDMC value and microtopography positively affected plant litter cover. The results showed the effect of functional traits on ecosystem functioning, highlighting that the effect of crop functional traits on soil protection is important regulating ecosystem process and service. This work contributes to reinforce the importance of ecological management of weeds through the increase of agrobiodiversity and functional diversity, and it suggests that agroforest systems should have their design based in functional ecology.