Biogeochemical cycling in terrestrial ecosystems of the Caatinga Biome

Abstract

The biogeochemical cycles of C, N, P and water, the impacts of land use in the stocks and flows of these elements and how they can affect the structure and functioning of Caatinga were reviewed. About half of this biome is still covered by native secondary vegetation. Soils are deficient in nutrients, especially N and P. Average concentrations of total soil P and C in the top layer (0-20 cm) and 21 to 26 kg N ha -1 year -1 in mature and secondary Caatinga, respectively. The main processes responsible for nutrient and water losses are fire, soil erosion, runoff and harvest of crops and animal products. Projected climate changes in the future point to higher temperatures and rainfall decreases. In face of the high intrinsic variability, actions to increase sustainability should improve resilience and stability of the ecosystems. Land use systems based on perennial species, as opposed to annual species, may be more stable and resilient, thus more adequate to face future potential increases in climate variability. Long-term studies to investigate the potential of the native biodiversity or adapted exotic species to design sustainable land use systems should be encouraged.Keywords: tropical dry forest, nutrient fluxes, carbon, nitrogen, phosphorus. Ciclagem biogeoquímica em ecossistemas terrestres do Bioma Caatinga ResumoOs ciclos biogeoquímicos de C, N, P e água, os impactos das mudanças do uso da terra nos estoques e fluxos destes elementos e como estas mudanças podem afetar a estrutura e o funcionamento da Caatinga foram revisados. Cerca da metade desse Bioma ainda é coberta por vegetação nativa secundária. Os solos são deficientes em nutrientes, principalmente N e P. A concentração média, na camada superficial (0-20 cm), de P total é 196 mg kg , e a biomassa radicular entre 3 a 12 Mg ha -1 . As produtividades e acumulações anuais de biomassa nos diferentes usos da terra variam de 1 a 7 Mg ha -1 . A fixação biológica de N 2 atmosférico é estimada em 3 a 11 kg N ha -1 ano -1 e 21 a 26 kg N ha -1 ano -1 em Caatinga madura e em regeneração, respectivamente. Os principais processos de perda de nutrientes e água são queimadas, erosão do solo, escoamento e colheita de cultivos e produtos animais. As mudanças climáticas projetadas indicam maiores temperaturas e menores precipitações. Considerando a alta variabilidade intrínseca, ações para aumentar a sustentabilidade deveriam melhorar a resiliência e a estabilidade dos ecossistemas. Sistemas de uso da terra baseados em espécies perenes, em contraposição a anuais, devem ser mais estáveis e resilientes, portanto mais adequados para enfrentar os potenciais aumentos na variabilidade climática. Estudos de longa duração para avaliar o potencial da biodiversidade nativa ou de exóticas adaptadas no delineamento de sistemas de uso sustentáveis deveriam ser encorajados.Palavras-chave: floresta seca tropical, fluxo de nutrientes, carbono, nitrogênio, fósforo.

Níveis críticos para atributos do solo pela distribuição normal reduzida em culturas anuais de subsistência

“…Em levantamento realizado por Menezes et al (2012b) os valores médios de carbono orgânico do bioma Caatinga estão em torno de 9,3 g kg -1…”

“…, considerando-se que 58% da matéria orgânica é carbono, o valor médio seria de 15,9 g kg -1 (MO); assim, o resultado apresentado na Tabela 2 é aquém do sugerido pela literatura referência e Menezes et al (2012b), o que é justificável em função da não reposição de nutrientes (baixo uso de estercos na área) e manejos pouco conservacionistas empregados por alguns agricultores como cultivo intensivo, não adoção do pousio e abertura de áreas de capoeira. Na Tabela 3 estão apresentados a média, o desvio padrão, o nível crítico e os índices da literatura de referência para as áreas que foram cultivadas com feijão caupi.…”

“…Segundo Menezes et al (2012a) os solos da região semiárida apresentam baixa fertilidade natural, alta variabilidade ambiental e pouca informação disponível sobre tecnologias adaptadas aos ecossistemas da região. Ainda os principais processos de perda de nutrientes e água são queimadas, erosão do solo, escoamento e colheita de cultivos e produtos animais (Menezes et al, 2012b).…”

Production and Characterization of Collagenase by Penicillium sp. UCP 1286 Isolated From Caatinga Soil

“…Caatinga is an exclusively Brazilian Biome, located in Northeast Brazil, with about one million square kilometers, mostly overlapping with semiarid region, inhabited by approximately 23 million people [26,27]. Soils are a rich environment for microorganisms and their characteristics affect directly microbiota [28].…”

“…Soils are a rich environment for microorganisms and their characteristics affect directly microbiota [28]. The microbial diversity of Caatinga soils is still poorly studied, but this biome has severe climate conditions, such as high temperature, high UV exposure and long periods of drought which promote the presence of microorganisms with distinct taxonomic and functional composition in relation to other biomes [26,28].…”