[1] Changes in land-use and climate are likely to alter moisture and substrate availability in tropical forest soils, but quantitative assessment of the role of resource constraints as regulators of soil trace gas fluxes is rather limited. The primary objective of this study was to quantify the effects of moisture and substrate availability on soil trace gas fluxes in an Amazonian regrowth forest. We measured the efflux of carbon dioxide (CO 2 ), nitric oxide (NO), nitrous oxide (N 2 O), and methane (CH 4 ) from soil in response to two experimental manipulations. In the first, we increased soil moisture availability during the dry season by irrigation; in the second, we decreased substrate availability by continuous removal of aboveground litter. In the absence of irrigation, soil CO 2 efflux decreased during the dry season while irrigation maintained soil CO 2 efflux levels similar to the wet season. Large variations in soil CO 2 efflux consistent with a significant moisture constraint on respiration were observed in response to soil wet-up and dry-down events. Annual soil C efflux for irrigated plots was 27 and 13% higher than for control plots in 2001 and 2002, respectively. Litter removal significantly reduced soil CO 2 efflux; annual soil C efflux in 2002 was 28% lower for litter removal plots compared to control plots. The annual soil C efflux:litterfall C ratio for the control treatment (4.0-5.2) was consistent with previously reported values for regrowth forests that indicate a relatively large belowground C allocation. In general, fluxes of N 2 O and CH 4 were higher during the wet season and both fluxes increased during dry-season irrigation. There was no seasonal effect on NO fluxes. Litter removal had no significant impact on N oxide or CH 4 emissions. Net soil nitrification did not respond to dry-season irrigation, but was somewhat reduced by litter removal. Overall, these results demonstrate significant soil moisture and substrate constraints on soil trace gas emissions, particularly for CO 2 , and suggest that climate and land-use changes that alter moisture and substrate availability are therefore likely to have an impact on atmosphere chemistry.

Abstract:Litterfall quantity and quality may respond to alterations in resource availability expected with ongoing land-use and climate changes. Here, we quantify the effects of altered resource availability on non-woody litterfall quantity and quality (nitrogen and phosphorus concentrations) in eastern Amazonian forest regrowth (Brazil) through two multi-year experimental manipulations: (1) daily irrigation (5 mm d−1) during the dry season; and (2) fortnightly litter removal. Consistent with other tropical forest data litterfall exhibited seasonal patterns, increasing with the onset of the dry season and declining with the onset of the rainy season. Irrigation did not affect litterfall mass and had little impact on nitrogen (N) or phosphorus (P) concentrations and return, except for decreasing litter P concentration at the end of two irrigation periods. Litter removal did not alter litterfall mass or P concentration, but progressively reduced litterfall N during the course of the experiment. Overall, these results suggest significant resistance to altered resource availability within the bounds of our experimental treatments; our findings may help to constrain carbon and nutrient cycling predictions for tropical forests in response to land-use and climate changes.

RESUMOO sucesso da produção de palma de óleo (Elaeis guineensis Jacq.) em sistemas agroflorestais (SAFs) na Amazônia está condicionado ao manejo sustentável do solo, em especial dos atributos químicos e microbiológicos. Nosso objetivo foi avaliar o impacto de SAFs com palma de óleo sobre os teores de nitrogênio (N) mineral e microbiano do solo, em função da sazonalidade pluviométrica. Avaliamos diferentes formas de N do solo (N microbiano, nitrato, amônio), além da concentração de carbono (C) do solo, em SAFs com baixa e alta diversidade de espécies cultivadas, os quais foram comparados com uma floresta secundária adjacente de 13 anos de idade. Para a maioria das variáveis analisadas (N total, relação C:N, N microbiano, relação N microbiano:N total, amônio) houve diferença significativa somente entre as épocas de amostragem. A concentração média de C no solo sob o SAF com alta diversidade (15,6 mg g -1 ) foi maior do que na floresta (13 mg g -1 ). Na época chuvosa a concentração de nitrato no SAF com alta diversidade foi 5,1 mg (N) kg -1 (solo), maior do que nos demais tipos de vegetação, resultando em menor concentração média de amônio no solo sob esse SAF, cujo valor foi 9,6 mg (N) kg -1 (solo). A mineralização do N no SAF com baixa diversidade, na época seca, foi 0,1 mg (N) kg -1 (solo) dia -1, menor do que nos demais tipos de vegetação. As variáveis analisadas foram mais sensíveis à sazonalidade da precipitação pluviométrica do que à conversão de floresta secundária em SAFs com palma de óleo. PALAVRAS-CHAVE: amônio, dendezeiro, Elaeis guineensis, nitrato Soil mineral and microbial nitrogen in oil palm-based agroforestry systems in eastern Amazon ABSTRACTThe success of oil palm (Elaeis guineensis Jacq.)-based agroforestry systems (oil palm-AFS) depends on sustainable soil management, especially of soil chemical and microbiological characteristics. Our objective was to evaluate the impact of oil palm-AFS on soil mineral and microbial nitrogen (N) in contrasting rainfall seasons. We evaluated different soil nitrogen (N) forms (microbial-N, nitrate, ammonium) and soil carbon concentration in oil palm-AFS with low and high diversity of species planted, which were compared with an adjacent 13-yr-old secondary forest. Most variables (total N, C:N ratio, microbial-N, microbial-N:total N ratio, ammonium, and net nitrification rate) varied only in response to rainfall seasonality. Soil C was significantly higher in the high diversity AFS (15.6 mg g -1 ) than in the secondary forest (13.0 mg g -1 ). In the rainy season, nitrate concentration (5.1 mg N kg -1 soil) was higher in the high diversity AFS than in other vegetation types; consequently, the average soil ammonium concentration (9.6 mg N kg -1 soil) was significantly lower in the high diversity AFS. Net N mineralization in the low diversity AFS (0.1 mg N kg -1 soil day -1 ) in the dry season was significantly lower than in other vegetation types. The soil variables were more sensitive to the rainfall seasonality than to the conversion of secondary forest to oil p...

A maioria dos estudos de sucessão em florestas secundárias na Amazônia avalia sítios de diferentes idades, que representam uma cronoseqüência sucessional, em vez de monitorar um único sítio por vários anos pelo inventário contínuo. Este estudo comparou a composição e estrutura florísticas de espécies arbóreas com diâmetro a 1,3 m de altura (DAP) ≥ 1 cm, em sítios com 4 e 12 anos na Amazônia Oriental, e avaliou a mortalidade e o recrutamento em ambos os sítios baseados em dados de inventário contínuo durante 4 anos de estudo. As áreas de estudo foram abandonadas após múltiplos ciclos de uso agrícola de 7 a 10 anos, desde ~1940. Ambos os sítios são dominados pelas espécies arbóreas Lacistema pubescens e Vismia guianensis, com densidade de indivíduos, diâmetro, altura, área basal e riqueza de espécies significativamente maiores no sítio de 12 anos. A densidade de indivíduos, ao longo do tempo, foi crescente no sítio de 4 anos e decrescente no de 12 anos; o diâmetro, a altura e a área basal aumentaram nos dois sítios. No sítio de 4 anos, foi constatada uma taxa de recrutamento líquido crescente entre 2000-2001 e 2001-2002, que diminuiu entre 2002-2003, indicando redução gradual na colonização. No sítio de 12 anos, foi observada alta mortalidade líquida (13 e 11%), sobretudo nas duas primeiras avaliações, indicando o processo de autodesbaste. A combinação dos métodos de cronoseqüência e inventário contínuo aumenta substancialmente o entendimento do desenvolvimento sucessional.

Soil microbial biomass (SMB) plays an important role in nutrient cycling in agroecosystems, and is limited by several factors, such as soil water availability. This study assessed the effects of soil water availability on microbial biomass and its variation over time in the Latossolo Amarelo concrecionário of a secondary forest in eastern Amazonia. The fumigation-extraction method was used to estimate the soil microbial biomass carbon and nitrogen content (SMBC and SMBN). An adaptation of the fumigation-incubation method was used to determine basal respiration (CO 2 -SMB). The metabolic quotient (qCO 2 ) and ratio of microbial carbon:organic carbon (C MIC :C ORG ) were calculated based on those results. Soil moisture was generally significantly lower during the dry season and in the control plots. Irrigation raised soil moisture to levels close to those observed during the rainy season, but had no significant effect on SMB. The variables did not vary on a seasonal basis, except for the microbial C/N ratio that suggested the occurrence of seasonal shifts in the structure of the microbial community.

Resumo-O objetivo deste trabalho foi avaliar os impactos do ciclo pousio-cultivo sobre as frações leves da matéria orgânica do solo (MOS), em sistema agroflorestal sequencial de corte e trituração, com diferentes manejos de capoeira, na Amazônia Oriental. A amostragem foi realizada nas fases de pré-pousio, pós-pousio e pós-cultivo de milho. Foram determinados os estoques de matéria orgânica leve livre (MOL-L) e matéria orgânica leve oclusa (MOL-O), carbono orgânico total (COT), nitrogênio total (NT) e estoques de C e N na MOL-L e na MOL-O. Não houve efeito do manejo da capoeira nas variáveis estudadas, exceto quanto ao NT a 30-50 cm e à MOL-O a 10-20 cm de profundidade do solo. As frações da matéria orgânica leve foram afetadas pelas fases do sistema agroflorestal sequencial de corte e trituração. Os maiores estoques de C e N foram observados na MOL-L, nos períodos pós-pousio e pós-cultivo. Embora os estoques de C e N totais do solo não tenham aumentado, o aumento da MOL-L e de seus estoques de C e N indica melhoria e manutenção da qualidade do solo no sistema de corte e trituração da biomassa acumulada em 23 meses de pousio, mesmo após período de cultivo. Termos para indexação: Amazônia, ciclagem da matéria orgânica, enriquecimento da capoeira, fracionamento da matéria orgânica, matéria orgânica lábil, qualidade do solo. Soil light organic matter fractions in slash-and-mulch agroforestry system under fallow vegetation management Abstract-The objective of this work was to evaluate the impacts of fallow to crop cycle on the light fractions of soil organic matter (SOM) in a slash-and-mulch agroforestry system with different fallow vegetation management, in the Eastern Amazon. Sampling was carried out in the pre-fallow, post-fallow, and post-cultivation stages. Stocks of free light organic matter (F-LOM) and occluded light organic matter (O-LOM), total organic carbon (TOC), total nitrogen (TN), and C and N stocks on F-LOM and O-LOM were determined. There was no effect of fallow management in the studied variables, except for TN at 30-50 cm and O-LOM at 10-20 cm soil depth. Light organic matter fractions were affected by the phases of the agroforestry slash-and-mulch system. The highest C and N stocks were observed in F-LOM in the post-fallow and post-cultivation periods. Although there was no increase in total C and N stocks, the increase in F-LOM and its stocks of C and N indicates the improvement and maintenance of soil quality in the slash-and-mulch system of biomass accumulated in 23 months of fallow, even after crop phase. Introdução A agricultura de "derrubada e queima", que inclui ciclos de cultivo e pousio da vegetação secundária, é um dos principais sistemas de uso da terra na Amazônia brasileira. A vegetação secundária de floresta tropical, denominada de capoeira, desempenha papel-chave para a manutenção desse sistema, pois é durante o período de pousio que o sistema acumula biomassa e nutrientes para atender à demanda nutricional das culturas agrícolas (Schroth & Lehmann, 2003). Em consequência do cresci...

RESUMOA vegetação de pousio é um dos principais componentes dos sistemas agroflorestais sequenciais de derrubada e queima, praticados tradicionalmente pela agricultura familiar na Amazônia. A remoção progressiva de nutrientes do solo por essa prática implica reduções contínuas nos estoques de carbono e nutrientes causando declínio da produtividade do solo, perda da capacidade de regeneração e diminuição da diversidade de espécies da vegetação. O melhoramento de pousio com espécies leguminosas fixadoras do nitrogênio atmosférico pode contribuir para uma maior produção de biomassa e acúmulo de nutrientes em comparação com a vegetação espontânea, atendendo à demanda nutricional das culturas subsequentes, podendo ser considerada como uma tecnologia de produção sustentável. Esse trabalho avaliou o efeito da adubação fosfatada de baixa solubilidade no acúmulo de biomassa e nutrientes da parte aérea de leguminosas arbóreas utilizadas em melhoramento de vegetação de pousio. O experimento foi conduzido por 23 meses, em um sistema agroflorestal de "corte e trituração" em Marapanim, Pará. Foram utilizadas as espécies tachi-branco -Sclerolobium paniculatum Vogel e ingá -Inga edulis Mart e foram estimados biomassa, teor e estoque de nutrientes dos compartimentos folha, galho e tronco. Houve acúmulo de biomassa, estoques de P, Ca e Mg nas folhas, estoque de P nos galhos e o teor de cálcio nas folhas das leguminosas é limitado por fósforo, segundo os resultados encontrados. A espécie Inga edulis apresentou maiores teores de potássio, cálcio e magnésio nos compartimentos folha, galho e tronco, enquanto que a espécie Sclerolobium paniculatum apresentou maiores acúmulos de biomassa e estoques de nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio e magnésio nos compartimentos folha, galho e tronco. Palavras-chave: Sclerolobium paniculatum; Inga edulis; corte-e-trituração; capoeira. ABSTRACTThe fallow vegetation is the main component of sequential agroforestry systems in Amazon rain forest.The progressive removal of soil nutrient by slash/mulch agriculture involves continuing losses in carbon and nutrient stocks, leading to decline in soil productivity, low regeneration ability and decrease of species diversity of fallow vegetation. The fallow vegetation management by introducing fast growing leguminous trees has the potential to accumulate more biomass and nutrients to serve the nutrient demands of crops and its management has been considered as a sustainable technology production. This study aimed to evaluate the effect of low solubility of phosphorus fertilizer in the biomass and nutrient stocks of leguminous trees used in fallow improvement. The experiment was conducted for 23 months in a sequential agroforestry slash-and-mulch

Resumo -O objetivo deste trabalho foi avaliar o crescimento e a produção de fitomassa de três variedades de milho submetidas a diferentes manejos da capoeira, em sistema de corte e trituração, em Marapanim, nordeste do Pará, no período da seca. Utilizou-se o delineamento experimental de blocos ao acaso, com 18 tratamentos e quatro repetições. As parcelas foram constituídas por três manejos da capoeira: natural, enriquecida com ingá (Inga edulis) e tachi-branco (Sclerolobium paniculatum) e enriquecida com ingá e tachi-branco com adubação fosfatada. Foram introduzidas três variedades de milho (BRS Sol da Manhã, BRS 4154 Saracura e BR 106), distribuídas em subparcelas com ou sem adubação complementar (NPK). Foram avaliadas as variáveis: altura da planta, diâmetro do caule, número de folhas, massa de matéria úmida e seca e estande. Os manejos com capoeira enriquecida e capoeira enriquecida com adubação fosfatada influenciaram positivamente a altura das plantas, o diâmetro do colmo e a produção de fitomassa; a adubação complementar potencializou o efeito dos manejos para estas variáveis.Termos para indexação: Zea mays, Amazônia, corte e trituração, enriquecimento de capoeira, plantio direto na capoeira. Growth and phytomass production of maize varieties in different fallow managementAbstract -The objective of this work was to evaluate the growth and phytomass production of three maize varieties under different fallow management in a slash and mulch system, in Marapanim, northeast of Pará state, Brazil, during the dry season. The experimental design was a randomized blocks, with 18 treatments and four replicates. The plots consisted of three fallow management: natural, enriched with inga (Inga edulis) and tachi-branco (Sclerolobium paniculatum), and enriched with inga and tachi-branco with phosphorus fertilization. Three maize varieties (BRS Sol da Manhã, BRS 4154 Saracura and BR 106) were introduced and distributed in split-plots with or without additional fertilization (NPK). The variables evaluated were plant height, stem diameter, leaf number, mass of moist and dry matter, and stand. The fallow management with enriched fallow and enriched fallow with phosphorus positively influenced plant height, stem diameter, and moist and dry mass production; the additional fertilization potentialized the effect of fallow management on these variables.Index terms: Zea mays, Amazon, slash and mulch, fallow enrichment, no-tillage in fallow. IntroduçãoNa região amazônica, o sistema de uso da terra é caracterizado pela prática da agricultura rotacional, que intercala períodos de cultivo com curtos períodos de pousio. O preparo da área é realizado, predominantemente, com a prática de derrubada e queima da vegetação. Esta prática apresenta a vantagem de fornecer às culturas, em curto prazo, os nutrientes necessários para seu desenvolvimento. Contudo, sua adoção em sucessivos anos de cultivo leva ao esgotamento do solo, o que faz com que o produtor abandone a área e busque novas áreas para o cultivo, e confere o caráter itinerante da ...