Nutrient storage in soil and biomass of native Brazilian Cerrado

Abstract

The removal or burning of the biomass which frequently includes main roots results in significant nutrient losses from the Brazilian savanna, the Cerrado. To estimate these losses, we quantified above- and belowground plant biomass and total nutrient storage in biomass and soil of a typical Cerrado. Dominant tree species in the layer > 2 m were Pouteria torta (MART.) RADLK., Ouratea spectabilis (MART.) ENGL., Roupala montana AUBL., Byrsonima coccolobifolia H.B. et K., Dalbergia miscolobium BENTH., Kielmeyera coriacea MART., and Caryocar brasiliense CAMBESS. which together represented 70 % of the biomass of the > 2 m layer. In the 0.5—2 m tree layer, many different species were found of which Ouratea hexasperma (ST.-HIL.) BAILL. representing 33 % of the biomass in the 0.5—2 m layer was most abundant. The dominant shrub species were Miconia holosericea DC., Hortia brasiliana VAND. ex DC., Myrcia rostrata DC., Parinari obtusifolia HOOK. f., and Campomanesia velutina BLUME, contributing 93 % to the total shrub biomass. Total aboveground plant biomass was 22.7 Mg ha—1, total belowground plant biomass was 30.4 Mg ha—1. The tree layer > 2 m comprised the largest proportion of the aboveground biomass (64.6 %) > grass/herb (13.0 %) > shrub layer (11.6 %) > tree layer 0.5—2 m (10.8 %). Three quarters of the fine root biomass (17.6 Mg ha—1) were located in the upper 0.3 m of the soil. The element storages (in kg ha—1) were C: 10900, N: 173 N, P: 20, K: 51, Ca: 66, Mg: 20, S: 25, Fe: 10, Mn: 4.2, Zn: 0.35, and Al: 27 in the aboveground biomass, C: 12900, N: 214 N, P: 14, K: 41, Ca: 52, Mg: 10, S: 33, Fe: 2060, Mn: 2.9, Zn: 0.60, and Al: 648 in the belowground biomass, and C: 55400, N: 3510 N, P: 631, K: 366, Ca: 86, Mg: 75, S: 529, Fe: 159000, Mn: 124, Zn: 49, and Al: 434000 in the soil (0—0.3 m). If the above- and belowground biomass was completely removed from the Cerrado ecosystem losses would range from 5 % of the total nutrient storage for P to 58 % for Ca referred to a lower ecosystem boundary at 0.3 m mineral soil depth. Nährstoffvorrat in Boden und Biomasse eines naturbelassenen brasilianischen Cerrados Die Entfernung oder Verbrennung der Biomasse, häufig einschließlich der Hauptwurzeln, führt zu erheblichen Nährstoffverlusten aus der brasilianischen Savanne, dem Cerrado. Um diese Verluste zu schätzen, haben wir die ober- und unterirdische Pflanzenbiomasse und den Nährstoffvorrat in der Biomasse und im Boden eines typischen Cerrados bestimmt. Die dominierenden Baumarten in der > 2 m hohen Schicht waren Pouteria torta (MART.) RADLK., Ouratea spectabilis (MART.) ENGL., Roupala montana AUBL., Byrsonima coccolobifolia H.B. et K., Dalbergia miscolobium BENTH., Kielmeyera coriacea MART. und Caryocar brasiliense CAMBESS., die zusammen 70 % der Biomasse dieser Schicht umfassten. In der 0,5—2 m hohen Baumschicht wurden viele verschiedene Arten gefunden, unter denen Ouratea hexasperma (ST.-HIL.) BAILL., die 33 % der Biomasse dieser Schicht repräsentierte, die häufigste war. Die dominierenden Straucharten waren Miconia holosericea DC., Hortia brasiliana VAND. ex DC., Myrcia rostrata DC., Parinari obtusifolia HOOK. f. und Campomanesia velutina BLUME, die 93 % der gesamten Biomasse der Strauchschicht speicherten. Die gesamte oberirdische Pflanzenbiomasse betrug 22,7 Mg ha—1, die unterirdische 30,4 Mg ha—1. Die > 2 m hohe Baumschicht umfasste den größten Teil der oberirdischen Biomasse (64,6 %) > Gras/Krautschicht (13,0 %) > Strauchschicht (11,6 %) > 0,5—2 m hohe Baumschicht (10,8 %). Drei Viertel der Feinwurzelbiomasse von 17,6 Mg ha—1 befanden sich in den oberen 0,3 m des Mineralbodens. Die Elementvorräte (in kg ha—1) waren C: 10900, N: 173 N, P: 20, K: 51, Ca: 66, Mg: 20, S: 25, Fe: 10, Mn: 4.2, Zn: 0.35 und Al: 27 in der oberirdischen Biomasse, C: 12900, N: 214 N, P: 14, K: 41, Ca: 52, Mg: 10, S: 33, Fe: 2060, Mn: 2.9, Zn: 0.60 und Al: 648 in der unterirdischen Biomasse und C: 55400, N: 3510 N, P: 631, K: 366, Ca: 86, Mg: 75, S: 529, Fe: 159000, Mn: 124, Zn: 49 und Al: 434000 im Boden (0—0,3 m). Wenn die gesamte ober- und unterirdischen Biomasse aus dem Cerrado-Ökosystem entfernt würde, gingen zwischen 5 % des gesamten Nährstoffvorrates für P und 58 % für Ca, bezogen auf eine untere Grenze des Ökosystems in 0,3 m Mineralbodentiefe, verloren.