Nutritional adaptations of native plants of the cerrado biome in acid soils

Abstract

Soils of the cerrado biome, mostly oxisols and deep sandy entisols, are acid, dystrophic and poor in available nutrients. These soils are not very different from soils that occur in the Amazon region. However, the open savanna physiognomies of cerrado with lower biomass of their different components are deficient in nutrients at the ecosystem level, unlike the Amazon forests which retain high nutrient reserves in their live biomass. Field crops are susceptible to aluminum and manganese toxicities, besides nutrient deficiencies, in cerrado soils and do not grow well in the absence of liming and fertilization. However, concepts of nutrient deficiencies and toxicities, well established for cultivated plants, should not be extended to native species in natural ecosystems, indiscriminately. Many native plants in the cerrado biome are resistant or tolerant to soil conditions deemed unfavorable for cultivated plants but their geographic distribution, frequency in native communities, growth and productivity are determined by water and nutrient availability and other edaphic conditions. Species growing on acid soils are aluminum tolerant or resistant, since their capacity to absorb essential nutrients, growth and reproduction is not affected by high aluminum levels in the soil. Many common species of the cerrado, instead of excluding aluminum, absorb and transport it to leaves and accumulate it in different tissues including leaves and seeds whereas others do not survive in the absence of exchangeable aluminum, even though no specific role of Al in plant metabolism is yet established. Key words: aluminum toxicity, latosol, mineral nutrition, soil fertility Adaptações de plantas nativas do cerrado em solos ácidos: Os solos do bioma cerrado, na maioria oxisols e entisols, são ácidos e distróficos, e apresentam baixa disponibilidade de nutrientes. Estes solos não são muito diferentes dos solos da região amazônica. Entretanto, as formas abertas de vegetação do cerrado com baixa biomassa de seus diferentes componentes são deficientes em nutrientes em nível do ecossistema ao contrário das florestas amazônicas que possuem uma maior reserva de nutrientes na sua biomassa vegetal. As plantas cultivadas são susceptíveis a toxicidade de alumínio e manganês nos solos do cerrado independente da deficiência de nutrientes e não crescem bem na ausência de calagem e adubação. Entretanto, os conceitos de deficiência de nutrientes e toxicidade, bem estabelecidos na agricultura, não devem ser estendidos às plantas nativas em ecossistemas naturais, indiscriminadamente. As inúmeras espécies das plantas nativas que ocorrem no bioma são resistentes ou tolerantes às condições edáficas consideradas desfavoráveis às plantas cultivadas, mas sua distribuição, freqüência nas comunidades nativas, crescimento e produtividade são determinados pela disponibilidade de nutrientes, regime hídrico do solo e outros fatores edáficos. As espécies crescendo em solos ácidos são tolerantes ou resistentes ao alumínio por que sua capacidade de absorção de nutrientes ...

Ecological strategies of Al-accumulating and non-accumulating functional groups from the cerrado sensu stricto

“…Al FUNCTIONAL GROUPS IN CERRADO sensu stricto One may still argue that there is no phylogenetic context between the two groups of plants studied here, since the Al accumulation trait is restricted to three families occurring in the cerrado sensu stricto: Melastomataceae (Myconia sp. ), Rubiacea (Palicourea rigida) and Vochysiacea (Qualea sp., Vochysia sp., Salvertia convallariodora) (Haridasan 1982, 1987, 2008, Jansen et al 2002a, b, 2003, 2004. However, when studying herbivory defense traits among 61 species from 29 families in a cerrado plant community, Silva and Batalha (2011) found that phylogeny does not determine the suit of antiherbivory traits among the species.…”

“…Searching for Al-accumulating species, as those described by Haridasan (1982Haridasan ( , 2008, Medeiros and Haridasan (1985) and Araújo (1988, 2005), we grouped them into Al-accumulating and non-accumulating species. Only those species exhibiting more than 1000 mg kg -1 (mg Al kg -1 LDM) were considered Al-accumulating species, while those showing less than 1000 mg kg -1 were regarded as nonaccumulating species.…”

Adaptação de Tibouchina granulosa Submetida à Aplicação de Alumínio

“…No entanto, apesar de o alumínio ser considerado um elemento tóxico para diversas plantas, muitas espécies são capazes de excluir ou se adaptar a esse elemento, como, por exemplo, espécies da família Melastomataceae e Volchisiaceae (Haridasan, 1987(Haridasan, , 2008.…”

“…Essas espécies adquiriram essa característica ao longo dos anos por terem se estabelecido em solos do Cerrado, que possuem elevadas concentrações de alumínio (Haridasan, 2008;Teixeira, 2013). Muitas plantas cultivadas e plantas florestais são sensíveis à presença mesmo de uma pequena concentração de Al 3+ .…”

“…Contudo, espécies nativas podem utilizar estratégias de exclusão ou de absorção sem nenhum efeito prejudicial para seu crescimento vegetativo, reprodução ou funções metabólicas (Haridasan, 1987;Hartwing et al, 2007;Neri et al, 2012). Existem espécies que parecem ser incapazes de se desenvolver na ausência de Al, como é o caso da Miconia albicans Triana (Melastomataceae) e da Vochysia thyrsoidea Pohl, família das Vochysiaceae, duas espécies lenhosas do Cerrado (Watanabe et al, 2001;Haridasan, 2008).…”