Effects of detritus chemical composition on the anaerobic mineralization of Salvinia auriculata and Utricularia breviscapa

Abstract

Aim: This study was conducted to evaluate the effect of the detritus composition on the anaerobic mineralization of two species of aquatic macrophytes with different life forms (submerged and free floating). The hypothesis that guided this study was that the carbon concentration derived from detritus hydrosoluble fraction can act as a facilitating factor on its degradation.Material and MethodsIncubations containing detritus and water sample from the Óleo Lagoon (21° 33’ to 21° 37’ S and 47° to 47° 45’ to 51’ W) for each specie (Salvinia auriculata and Utricularia breviscapa) were set-up with: (i) integral detritus (sample of dried plant), (ii) lignocellulosic matrix (particulate organic matter (POM) remaining from leachate extraction) and (iii) leachate. The incubations were kept in the dark under anaerobic conditions. Daily rates of gas formation were evaluated and after 138 days, the incubations were fractioned in dissolved and particulate fractions and the mass balances were performed. A mass loss experiment (180 days) was performed for assessment of the dissolved organic carbon, particulate organic carbon and mineralized carbon variations.ResultsRegardless of the type of detritus (S. auriculata and U. breviscapa), C-mineralization was faster and higher in the DOC incubations (ca. 85%). For U. breviscapa the POM mineralization was slower than the corresponding integral detritus and S. auriculata mineralization was slower than U. breviscapa.ConclusionsThe composition of the detritus (i.e. macrophyte type, presence and proportion of leachate) interfered synergistically in anaerobic degradation of these plants. The leachate tends to act as a facilitator, supporting the growth of microorganisms and intensifying mineralization.ResumoObjetivo: Considerando a natureza heterogênea dos detritos vegetais, esse estudo teve por objetivo verificar o efeito da composição química dos detritos na mineralização anaeróbia de duas espécies de macrófitas aquáticas com diferentes hábitos de vida (uma flutuante e outra submersa). A hipótese desse estudo foi que a concentração de carbono da fração hidrosolúvel do detrito pode atuar como um fator facilitador de sua degradação.Material e MétodosForam preparadas incubações contendo detritos e água da lagoa do Óleo (21° 33’ a 21° 37’ S e 47° a 45’a 47° 51 O). Para cada espécie (Salvinia auriculata e Utricularia breviscapa) foram preparadas câmaras com: (i) detritos integrais (amostra de planta seca); (ii) matriz ligno-celulósica (matéria orgânica particulada (MOP) remanescente da extração do lixiviado) e (iii) lixiviado. As incubações foram mantidas em condição anaeróbia e no escuro. Diariamente foram avaliadas as taxas de formação de gases e ao final (dia 138) as incubações foram desmontadas e foram elaborados os balanços de massa. Periodicamente (durante 180 dias), câmaras foram fracionadas em uma fração dissolvida e outra particulada para a avaliação das variações de carbono orgânico dissolvido, carbono orgânico particulado e carbono mineralizado (CM).ResultadosIndependente do tipo (S. auriculata ou U. breviscapa) a mineralização do carbono foi mais rápida e elevada para os lixiviados (ca. 85%). Para U. breviscapa a mineralização da MOP foi mais lenta que a do respectivo detrito integral e a mineralização de S. auriculata foi mais lenta que a de U. breviscapa.ConclusõesA composição do detrito (i.e. tipo de macrófita, presença e proporção de lixiviado) interferiu de forma sinérgica na degradação anaeróbia das plantas. O material lixiviado tende a constituir-se em agente facilitador, subsidiando o crescimento dos microrganismos e intensificando a mineralização.