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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.64.2023.tde-26042023-142751
Document
Author
Full name
Fernanda Ometto Asselta
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2023
Supervisor
Committee
Mui, Tsai Siu (President)
Baldotto, Lílian Estrela Borges
Muniz, Aleksander Westphal
 
Title in Portuguese
Perspectivas do micro e macro ecossistema em uma região sob recuperação florestal da Mata Atlântica
Keywords in Portuguese
Áreas restauradas
Ciclo do carbono
Ciclo do nitrogênio
Comunidades microbianas
Abstract in Portuguese
A Mata Atlântica é considerada um bioma de extrema importância e desempenha serviços ecossistêmicos fundamentais por toda sua região. Porém, áreas de mata nativa vêm sofrendo, durante décadas, mudanças provindas do desmatamento. Muitas dessas áreas desmatadas apresentam alto nível de degradação, causando problemas associados ao esgotamento dos nutrientes do solo, alterações em suas propriedades químicas e consequentemente alteram a microbiota presente na área. Com isso, a restauração de ecossistemas degradados tem tomado grande importância para o equilíbrio e bem-estar ambiental e humano. Portanto, o objetivo desta dissertação consiste em compreender os efeitos e mudanças causadas no solo sob práticas restaurativas em diferentes idades da Mata Atlântica visando o restabelecimento de suas funções ecológicas, com base em suas características físico-químicas e biológicas. Para isso, foram coletadas amostras em um fragmento florestal preservado (referência), além de duas áreas restauradas de diferentes idades, e uma pastagem, localizadas na Fazenda Capoava na região de Itu-SP. O primeiro estudo, analisou os microrganismos relacionados ao ciclo do nitrogênio (N) e possíveis influências das mudanças de uso do solo ao longo do tempo. As amostras coletadas foram caracterizadas química e fisicamente e, a partir do DNA total extraído, foram realizadas análises de quantificação dos genes marcadores filogenéticos 16S rRNA de Bacteria e Archaea; dos genes funcionais relacionados ao ciclo do nitrogênio nifH, nirK e nosZ; e sequenciamento em larga escala de amplicons dos genes 16S rRNA de Archaea e Bacteria. A partir disso, foi realizada a correlação dos dados de sequenciamento com os dados da quantificação dos genes, de forma a comparar possíveis efeitos sobre as comunidades microbianas. A área de menor disponibilidade de nutrientes foi a restauração mais jovem. De modo geral, a abundância total de bactéria representada pelo gene 16S rRNA foi maior na pastagem e a abundância total de archaeas, maior na floresta nativa. Também, a microbiota da pastagem apresentou maior diversidade quando comparada aos solos florestais. O gene nifH apresentou maior abundância no solo da restauração mais jovem, possivelmente ligado à fixação biológica de N desta área. Já no segundo estudo, foi feita uma avaliação integral do armazenamento de carbono (C) nos subsistemas acima e abaixo do solo, consequências para os fluxos de gases de efeito estufa (GEE) e a quantidade, qualidade e origem da matéria orgânica do solo (MOS). Estas análises revelaram que as restaurações seguiram uma reabilitação progressiva das propriedades da MOS e da saúde do solo e que independentemente do modelo aplicado, à restauração florestal foi melhor do que a pastagem para sequestro de C e, também, para a melhoria da saúde do solo
 
Title in English
Perspectives of the micro and macro ecosystem in a region under forest recovery of the Atlantic Forest
Keywords in English
carbon cycle
Microbial communities
Nitrogen cycle
Restored areas
Abstract in English
The Atlantic Forest is considered an important biome and perform fundamental ecosystem services in the whole region. However, native forest areas have been suffering, for decades, because of the changes from deforestation. Many of these deforested areas has a high level of degradation, causing problems associated with the soil nutrients decrease, changes in their chemical properties and consequently change the microbiota present in the area. Therefore, the restoration of degraded ecosystems has taken a big importance for the balance and environmental and human well-being. The purpose of this dissertation is to understand the effects and changes caused in the soil by restorative practices at different ages of the Atlantic Forest, aiming the recovery of the ecological functions, based on its physical-chemical and biological characteristics. For this, samples were collected in a preserved forest fragment (reference), in addition to two restored areas of different ages, and a pasture, located at Fazenda Capoava in the region of Itu-SP. The first study analyzed microorganisms related to the nitrogen (N) cycle and possible influences of changes in land use over time. The collected samples were chemically and physically characterized and, based on the extracted total DNA, quantification analyzes of the 16S rRNA phylogenetic marker genes of Bacteria and Archaea were carried out; functional genes related to the nitrogen cycle nifH, nirK and nosZ; and large-scale sequencing of amplicons from Archaea and Bacteria 16S rRNA genes. From this, the correlation of the sequencing data with the quantification data of the genes was carried out, to compare possible effects on the microbial communities. The area with the lowest nutrient availability was the youngest restoration. In general, the total abundance of bacteria represented by the 16S rRNA gene was higher in the pasture and the total abundance of archaea was higher in the native forest. Also, the pasture microbiota showed a bigger diversity when compared to forest soils. The nifH gene was more abundant in the soil of the youngest restoration, possibly associate to biological N fixation in this area. In the second study, an evaluation was carried out an integral assessment of Carbon (C) storage in above to belowground subsystems, consequences for greenhouse gas (GHG) fluxes, and the quantity, quality, and origin of soil organic matter (SOM). These analyzes revealed that restorations followed a progressive rehabilitation of SOM properties and soil health and that regardless of the model applied, forest restoration was better than pasture for C sequestration and also for improving soil health. However, both restorations only became forest in the top of the soil, because the deeper soil still carries legacies of previous historical degradation. The results indicate that the studied attributes, for the most part, differed between the reforested and pasture areas of the forest fragment, possibly because of the recovery period was not enough to restore aspects of the original forest. However, it is concluded that the integration of the soil attributes is fundamental to provide successful advances in forest restoration projects
 
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Publishing Date
2023-05-24
 
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