Pinus afforestation in South Brazilian highlands: soil chemical attributes and organic matter composition

Abstract

In the last three decades, exotic tree species are being introduced in the natural pastures of the highlands located at the northeastern part of Rio Grande do Sul State (RS), Brazil. This alteration of land use may impart drastic changes in the soil attributes. In this context, this work aimed to evaluate the impact of Pinus taeda afforestation on soil chemical attributes and organic matter (SOM) composition in Leptosols from Campos de Cima da Serra, RS. Soil samples under eight year old (Pi8) and 30 year old (Pi30) Pinus plantations and under native pasture (NP) were studied. Contents of exchangeable cations and of micronutrients and soil pH were determined. The SOM composition was investigated by means of elemental analyses and FTIR spectroscopy. The soil under pasture had a higher content of nutrients and of SOM in comparison to Pinus soils, reflecting the higher input and decomposition rate of the below ground added residue in the grassland environment. The SOM in pasture soils showed a higher content of carbohydrate and of structures derived from microbial metabolism. Besides the depletion of nutrients and of SOM, Pinus afforestation affected the SOM quality: following afforestation, the proportion of chemically recalcitrant structures and of carboxylic groups increased, whereas N-containing groups decreased.Nas três últimas décadas, o cultivo de espécies exóticas vem sendo introduzido nas áreas de pastagem de solos de altitude localizados na região nordeste do Estado do rio Grande do Sul. Essa alteração de uso do solo pode causar mudanças drásticas nos atributos do solo. Avaliou-se o impacto do florestamento com Pinus Taeda nos atributos químicos e na composição da matéria orgânica (MOS) de Neossolos Litólicos dos Campos de Cima da Serra, RS. Foram estudadas amostras de solo sob plantação de Pinus há oito (Pi8) e há 30 anos (Pi30) e sob pastagem natural (NP), sendo determinados os teores de cátions trocáveis e de micronutrientes e o pH do solo. A composição da MOS foi investigada por análise elementar e espectroscopia de FTIR. O solo sob pastagem apresentou maior teor de nutrientes e de MOS comparativamente aos solos sob Pinus, refletindo a maior taxa de decomposição de resíduos subsuperficiais em ambiente de campo. A MOS apresentou maior proporção de carboidratos e de estruturas de origem microbiana nos solos sob pastagem natural. Além da depleção de nutrientes e de MOS, florestamento com Pinus afetou a qualidade da MOS: ao longo do tempo a proporção de estruturas quimicamente recalcitrantes e de grupos carboxílicos aumentou, enquanto a de grupos nitrogenados diminuiu.