Produção de Plantas e Microorganismos do Solo em Ecossistemas de Sucessão Tardia: Um Estudo em Escala Continental

As entradas anuais de C da produção de plantas em ecossistemas terrestres atendem apenas às necessidades energéticas de manutenção dos microorganismos do solo, permitindo um pequeno ou nenhum aumento líquido da biomassa anual. Como o crescimento microbiano dentro do solo é limitado pela disponibilidade de C, raciocinamos que a produção de plantas deve, em parte, controlar a biomassa dos microorganismos do solo. Também argumentamos que a textura do solo deve modificar ainda mais a influência da produção de plantas na disponibilidade de C no solo, uma vez que solos de textura fina normalmente suportam mais biomassa microbiana do que solos de textura grossa. Para testar essas ideias, quantificamos a relação entre a produção primária líquida acima do solo (ANPP) e a biomassa microbiana do solo em ecossistemas de sucessão tardia distribuídos ao longo de um gradiente continental na América do Norte. Também medimos os estoques lábeis de C e N dentro do solo, pois eles representam substratos potenciais para a atividade microbiana. Os ecossistemas variaram de uma floresta de douglas-fir no oeste dos Estados Unidos até as pradarias do meio do continente e a floresta de folhas largas no leste dos EUA. As estimativas de ANPP obtidas na literatura variaram de 82 a 1460 g m—2 yr—1. A biomassa microbiana de C e N foi estimada pela técnica de fumigação-incubação. Os estoques lábeis de C e N no solo e as constantes de taxa de primeira ordem para respiração microbiana e mineralização líquida de N foram estimados utilizando uma incubação em laboratório de longo prazo (32 semanas). Análises de regressão foram usadas para relacionar ANPP e textura do solo com biomassa microbiana e estoques lábeis de C e N no solo. O carbono da biomassa microbiana variou de 2 g/m2 na pradaria desértica a 134 g/m2 na pradaria de grama alta; o N microbiano exibiu uma tendência semelhante entre os ecossistemas. Os estoques lábeis de C, derivados de uma equação de taxa de primeira ordem, variaram de 115 g/m2 na pradaria desértica a 491 g/m2 na floresta de folhas largas do sul. As constantes da taxa de primeira ordem para respiração microbiana (k) ficaram dentro de uma faixa estreita de valores (0,180 a 0,357 wk—1), sugerindo que os estoques lábeis de C eram quimicamente semelhantes entre esse conjunto diverso de ecossistemas. As taxas potenciais de mineralização líquida de N durante a incubação de 32 semanas foram lineares na maioria dos ecossistemas, com respostas de primeira ordem apenas na tundra alpina, pradaria de grama alta e florestas. O carbono da biomassa microbiana exibiu uma relação positiva e linear com ANPP (r2 = 0,51), mas não estava significativamente relacionado à textura do solo. O C lábil também estava linearmente relacionado a ANPP (r2 = 0,32) e à textura do solo (r2 = 0,33). Os resultados indicam que a biomassa microbiana e os estoques de matéria orgânica lábil mudam de forma previsível ao longo de amplos gradientes de ANPP, apoiando a ideia de que o crescimento microbiano no solo é restringido pela disponibilidade de C.