Sampling strategies for tropical forest nutrient cycling studies: a case study in São Paulo, Brazil

Sparovek, G.; Camargo, O. A.

doi:10.1590/S0100-06831997000400014

Abstracts

The precise sampling of soil, biological or micro climatic attributes in tropical forests, which are characterized by a high diversity of species and complex spatial variability, is a difficult task. We found few basic studies to guide sampling procedures. The objective of this study was to define a sampling strategy and data analysis for some parameters frequently used in nutrient cycling studies, i. e., litter amount, total nutrient amounts in litter and its composition (Ca, Mg, Κ, Ν and P), and soil attributes at three depths (organic matter, Ρ content, cation exchange capacity and base saturation). A natural remnant forest in the West of São Paulo State (Brazil) was selected as study area and samples were collected in July, 1989. The total amount of litter and its total nutrient amounts had a high spatial independent variance. Conversely, the variance of litter composition was lower and the spatial dependency was peculiar to each nutrient. The sampling strategy for the estimation of litter amounts and the amount of nutrient in litter should be different than the sampling strategy for nutrient composition. For the estimation of litter amounts and the amount of nutrients in litter (related to quantity) a large number of randomly distributed determinations are needed. Otherwise, for the estimation of litter nutrient composition (related to quality) a smaller amount of spatially located samples should be analyzed. The determination of sampling for soil attributes differed according to the depth. Overall, surface samples (0-5 cm) showed high short distance spatial dependent variance, whereas, subsurface samples exhibited spatial dependency in longer distances. Short transects with sampling interval of 5-10 m are recommended for surface sampling. Subsurface samples must also be spatially located, but with transects or grids with longer distances between sampling points over the entire area. Composite soil samples would not provide a complete understanding of the relation between soil properties and surface dynamic processes or landscape aspects. Precise distribution of Ρ was difficult to estimate.

Tropical forest; Utter; soil nutrients; variability

A amostragem precisa de atributos edáficos, biológicos ou microclimatics; em florestas tropicais, que apresentam elevada diversidade de espécies e variabilidade espacial complexa, é uma tarefa difícil. Encontram-se poucos estudos básicos sobre o assunto. Este estudo foi desenvolvida com o objetivo de definir uma estratégia de amostragem e análise de dados para alguns parâmetros utilizados, freqüentemente, em estudos de ciclagem de nutrientes, isto ê, a quantidade, conteúdo em nutrientes e composição da serapilheira depositada (Ca, Mg, Κ, Ν e P) e atributos do solo em três profundidades (matéria orgânica, conteúdo de P, capacidade de troca de cations e saturação por bases). Como área de estudo, foi escolhido um remanescente florestal, localizado no Oeste do Estado de São Paulo, e as amostras foram coletadas em julho de 19S9. A quantidade total de serapilkeira acumulada sobre o solo e o seu conteúdo em nutrientes apresentaram elevada variância espacialmente independente. A composição da serapilheira acumulada apresentou menor variância com dependência espacial peculiar a cada elemento. Assim, a amostragem para a determinação da quantidade de serapilheira e para o seu conteúdo em nutrientes deve ser distinta daquela adotada para a avaliação de sua composição em nutrientes. Para estimar a quantidade e o conteúdo em nutrientes (relacionados com a quantidade), grande número de amostras distribuídas ao acaso ê necessário. Visando a estimativa da composição em nutrientes (relacionados com a qualidade), menor número de amostras de localização conhecida deoe ser considerado. A definição da. amostragem para os atributos do solo foi distinta para as diferentes profundidades. De forma geral, as amostras superficiais (0-5 cm) apresentaram elevada variância com dependência espacial a pequenas distâncias, enquanto as camadas mais profundas apresentaram dependência espacial a distâncias maiores. Transeções curtas, com intervalos de amostragem de 5 a 10 m, devem ser utilizadas para a camada superficial. As amostras das camadas subsuperficiais também devem ser espacialmente referenciadas, mas tomadas em transeções ou malhas com distâncias maiores, cobrindo toda a área. Amostras compostas não possibilitariam a compreensão completa das relação dos atributos químicos do solo com a dinâmica superficial ou posição no relevo e material de origem. A distribuição precisa do Ρ foi difícil de ser estimada.

floresta tropical; serapilheira; nutrientes do solo; uariabilidade

SEÇÃO IV - FERTILIDADE DO SOLO E NUTRIÇÃO DE PLANTAS

Sampling strategies for tropical forest nutrient cycling studies: a case study in São Paulo, Brazil(¹ (1 ) Parte da Tese de Doutoramento do primeiro autor defendida na Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", financiada pelo CNPq e apresentada na 3rd Conference on Forest Soils, Balikpapan. )

Estratégias para a amostragem em estudos de ciclagem de nutrientes em florestas tropicais: um estudo de caso em São Paulo, Brasil

G. Sparovek^I; O. A. Camargo^II

^IProfessor do Departamento de Ciência do Solo da Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", Caixa Postal 9, CEP 13418-900 Piracicaba (SP), Brasil, Bolsista do CNPq

^IIPesquisador da Seção de Pedologia do instituto Agronômico de Campinas, Caixa Postal 28, CEP 13001-970 Campinas (SP), Brasil, Bolsista do CNPq

SUMMARY

The precise sampling of soil, biological or micro climatic attributes in tropical forests, which are characterized by a high diversity of species and complex spatial variability, is a difficult task. We found few basic studies to guide sampling procedures. The objective of this study was to define a sampling strategy and data analysis for some parameters frequently used in nutrient cycling studies, i. e., litter amount, total nutrient amounts in litter and its composition (Ca, Mg, Κ, Ν and P), and soil attributes at three depths (organic matter, Ρ content, cation exchange capacity and base saturation). A natural remnant forest in the West of São Paulo State (Brazil) was selected as study area and samples were collected in July, 1989. The total amount of litter and its total nutrient amounts had a high spatial independent variance. Conversely, the variance of litter composition was lower and the spatial dependency was peculiar to each nutrient. The sampling strategy for the estimation of litter amounts and the amount of nutrient in litter should be different than the sampling strategy for nutrient composition. For the estimation of litter amounts and the amount of nutrients in litter (related to quantity) a large number of randomly distributed determinations are needed. Otherwise, for the estimation of litter nutrient composition (related to quality) a smaller amount of spatially located samples should be analyzed. The determination of sampling for soil attributes differed according to the depth. Overall, surface samples (0-5 cm) showed high short distance spatial dependent variance, whereas, subsurface samples exhibited spatial dependency in longer distances. Short transects with sampling interval of 5-10 m are recommended for surface sampling. Subsurface samples must also be spatially located, but with transects or grids with longer distances between sampling points over the entire area. Composite soil samples would not provide a complete understanding of the relation between soil properties and surface dynamic processes or landscape aspects. Precise distribution of Ρ was difficult to estimate.

Index terms: Tropical forest, Utter, soil nutrients, variability.

RESUMO

A amostragem precisa de atributos edáficos, biológicos ou microclimatics; em florestas tropicais, que apresentam elevada diversidade de espécies e variabilidade espacial complexa, é uma tarefa difícil. Encontram-se poucos estudos básicos sobre o assunto. Este estudo foi desenvolvida com o objetivo de definir uma estratégia de amostragem e análise de dados para alguns parâmetros utilizados, freqüentemente, em estudos de ciclagem de nutrientes, isto ê, a quantidade, conteúdo em nutrientes e composição da serapilheira depositada (Ca, Mg, Κ, Ν e P) e atributos do solo em três profundidades (matéria orgânica, conteúdo de P, capacidade de troca de cations e saturação por bases). Como área de estudo, foi escolhido um remanescente florestal, localizado no Oeste do Estado de São Paulo, e as amostras foram coletadas em julho de 19S9. A quantidade total de serapilkeira acumulada sobre o solo e o seu conteúdo em nutrientes apresentaram elevada variância espacialmente independente. A composição da serapilheira acumulada apresentou menor variância com dependência espacial peculiar a cada elemento. Assim, a amostragem para a determinação da quantidade de serapilheira e para o seu conteúdo em nutrientes deve ser distinta daquela adotada para a avaliação de sua composição em nutrientes. Para estimar a quantidade e o conteúdo em nutrientes (relacionados com a quantidade), grande número de amostras distribuídas ao acaso ê necessário. Visando a estimativa da composição em nutrientes (relacionados com a qualidade), menor número de amostras de localização conhecida deoe ser considerado. A definição da. amostragem para os atributos do solo foi distinta para as diferentes profundidades. De forma geral, as amostras superficiais (0-5 cm) apresentaram elevada variância com dependência espacial a pequenas distâncias, enquanto as camadas mais profundas apresentaram dependência espacial a distâncias maiores. Transeções curtas, com intervalos de amostragem de 5 a 10 m, devem ser utilizadas para a camada superficial. As amostras das camadas subsuperficiais também devem ser espacialmente referenciadas, mas tomadas em transeções ou malhas com distâncias maiores, cobrindo toda a área. Amostras compostas não possibilitariam a compreensão completa das relação dos atributos químicos do solo com a dinâmica superficial ou posição no relevo e material de origem. A distribuição precisa do Ρ foi difícil de ser estimada.

Termos de indexação: floresta tropical, serapilheira, nutrientes do solo, uariabilidade.

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ACKNOWLEDGMENTS

We offer a special thanks to Igo F. Lepsch, Quirijn de Jong van Lier and Álvaro Pires da Silva for revising the manuscript.

Recebido para publicação em Abril 1996

Aprovado em outubro de 1997

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(1

) Parte da Tese de Doutoramento do primeiro autor defendida na Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", financiada pelo CNPq e apresentada na 3rd Conference on Forest Soils, Balikpapan.

Publication Dates

Publication in this collection
08 Oct 2014
Date of issue
Dec 1997

History

Accepted
Oct 1997
Received
Apr 1996

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

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