O ponto de compensação de luz da planta inteira para estimar a tolerância à sombra de plantas na restauração agroflorestal

Abstract

Agrofloresta é um sistema de manejo versátil e diversificado que integra a produção de alimentos e outros bens com a restauração ecológica nas mesmas unidades de manejo de terra. A combinação de espécies vegetais compatíveis com base em seus ciclos de vida produtivos (longevidade potencial) e tolerância à sombra (inverso da exigência relativa de luz) oferece oportunidades para acumulação eficiente de biomassa e alta produtividade econômica. No entanto, esses dois atributos podem estar positivamente correlacionados, enquanto dados sobre ambos são escassos. A previsão é ainda mais complicada devido aos mecanismos de compensação ecofisiológica dentro de uma planta, mudanças estruturais durante o desenvolvimento da planta e variação intraespecífica entre genótipos. Isso pode explicar algumas das categorias divergentes de exigência de luz atribuídas a uma única espécie por praticantes de agrofloresta, como estrato emergente, alto, médio ou baixo. O objetivo desta pesquisa foi estimar a exigência relativa de luz a partir do Ponto de Compensação de Luz da Planta Inteira (PCLPI), com base nas respostas de crescimento de espécies com diferentes longevidades potenciais ao sombreamento de intercultivos de alta densidade em agrofloresta de restauração. Para isso, até 3 espécies de diferentes grupos funcionais de longevidades potenciais contrastantes foram intercaladas no mesmo berço de plantio (núcleo), forçando-as a competir precocemente. Isso gerou um gradiente experimental de sombreamento através de dezenas de núcleos com diferentes composições de grupos funcionais em um experimento de campo no sul do Brasil subtropical úmido. Os grupos funcionais foram categorizados como: 10 espécies do grupo semiperenes (ervas e arbustos com uma longevidade produtiva potencial de até 3 anos), 10 espécies do grupo pioneiro (espécies arbóreas com uma longevidade produtiva potencial de até 20 anos) e 10 espécies do grupo longa vida (espécies arbóreas com uma longevidade produtiva potencial maior que 20 anos). Assim, a tolerância à sombra de 30 espécies vegetais úteis para agrofloresta e restauração ecológica foi estimada calculando-se o Ponto de Compensação de Luz da Planta Inteira (PCLPI), com base em medições de crescimento do caule ao longo de um gradiente de luz ao qual cada espécie foi exposta durante os primeiros 7 meses de crescimento no campo. Nas condições experimentais, foi possível estimar a tolerância à sombra de 18 das 30 espécies avaliadas usando a metodologia do PCLPI juvenil. Os grupos funcionais, pautados pela longevidade potencial produtiva da planta, não se demonstraram bons preditores de tolerância à sombra. Por exemplo, não foi possível estimar o PCLPI da maioria das espécies de longa vida, possivelmente em parte pela fase inicial de desenvolvimento como plântulas. Os valores de PCLPI das espécies dos grupos semiperene e pioneira não diferiram significativamente entre si, sendo estas espécies demandantes de luz para seu crescimento inicial. Pesquisas futuras devem testar se características foliares funcionais de fácil medição, como área foliar específica, preveem melhor o PCLPI. Além disso, recomenda-se que as medições sejam conduzidas idealmente por ao menos 1 ano.

Abstract: Agroforestry is a versatile, diversified management system that integrates the production of food and other goods with ecological restoration on the same land management units. The combination of compatible plant species based on their widely varying productive life cycle (potential longevity) and shade tolerance (inverse of relative light requirement) offers opportunities for efficient biomass accrual and high economic productivity. However, these two traits may be positively correlated, while data on both are scant. Prediction is further complicated by ecophysiological compensation mechanisms within a plant, structural changes during plant development and intraspecific variation among genotypes. This may explain some of the divergent categories of light requirement attributed to a single species by agroforest practitioners, such as emergent, high, medium or low strata. The objective of this research was to estimate the relative light requirement from the Whole Plant Light Compensation Point (WPLCP), based on growth responses of species with different potential longevities to shading from high-density intercrops in agroforest restoration. For this purpose, up to 3 species of different functional groups of contrasting potential longevity were intercropped in the same planting hole (nucleus), forcing them to compete early This generated an experimental gradient of shading across dozens nuclei of different functional group compositions in a field experiment in humid subtropical Southern Brazil. The functional groups were categorized as: 10 species from the semi-perennial group (herbs and shrubs with a potential productive longevity of up to 3 years), 10 species from the pioneer group (tree species with a potential productive longevity of up to 20 years), and 10 species from the long-lived group (tree species with a potential productive longevity longer than 20 years). Thus, the shade tolerance of 30 plant species useful for agroforestry and ecological restoration was estimated by calculating the Whole Plant Light Compensation Point (WPLCP), based on stem growth measurements along a light gradient each species was exposed to during the first 7 months of growth in the field. Under the experimental conditions it was possible to estimate the shade tolerance of 18 out of the 30 assessed species using the juvenile WPLCP methodology. The functional groups, guided by the potential productive longevity of the plant, did not prove to be good predictors of shade tolerance. For instance, it was not possible to estimate the WPLCP of most long-lived species, possibly partly due to the early phase of their seedling development. The WPLCP values of the species from the semi-perennial and pioneer groups did not differ significantly from each other, as these species demand light for their initial growth. Future research should test whether easy-to-measure leaf functional traits such as specific leaf area better predict WPLCP. Furthermore, it is recommended that measurements are ideally conducted for at least 1 year.