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ORCID:  http://orcid.org/0000-0003-4990-6236
Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Como a suplementação de nitrogênio e fósforo pode alterar a fisiologia de plantas nativas do Cerrado?
Alternate title (s): How can nitrogen and phosphorus supplementation alter the physiology of native Cerrado plants?
Author: Eduardo, Denny Fernandes
First Advisor: Moreira, Ana Sílvia Franco Pinheiro
First member of the Committee: Modolo, Luzia Valentina
Second member of the Committee: Habermann, Gustavo
Third member of the Committee: Boanares, Daniela de Souza
Fourth member of the Committee: Silva, Tiago Vilas Boas
Summary: As atividades humanas têm modificado globalmente o ciclo dos nutrientes essenciais para as plantas, podendo afetar a fisiologia de espécies nativas. Na américa do Sul especificamente no Cerrado brasileiro grandes áreas têm-se transformado em áreas agrícolas ao longo do tempo e devido as condições oligotróficas do bioma, é amplamente utilizado a suplementação fertilizantes industriais para fornecer condições ideais o crescimento e desenvolvimento de plantas cultivadas. De uma forma geral, entre os nutrientes essenciais minerais, o nitrogênio é o mais requisitado em quantidade, assim a quantidade desse elemento tem aumentado ao longo dos anos nos ecossistemas naturais em áreas próximas a monoculturas que fazem suplementação de fertilizantes nitrogenados. Em decorrência do escoamento superficial, lixiviação e volatilização parte do nitrogênio pode ter concentrações mais elevadas principalmente nas bordas dos remanescentes de ecossistemas naturais. O que pode influenciar não apenas a dinâmica do nitrogênio no solo e nas plantas, mas também a disponibilidade de carbono. Isótopos estáveis não radioativos de 15N e 13C tem sido usado em trabalhos ecológicos para determinar a origem e o transporte do N e C em ambientes naturais. No primeiro capítulo, foi verificado a presença de 15N no solo no interior e nas bordas de oito fragmentos de Cerrado, juntamente ao 15N nas folhas de Bauhinia holophylla durante dois anos. Também foi analisado as relações entre 15N e 13C entre a borda e interior dos fragmentos. Os fragmentos de Cerrado intermediários apresentaram maiores valores de 15N nas folhas das plantas encontradas nas bordas. Em um dos fragmentos que o 15N foi maior na borda, também foi analisada a fisiologia de B. holophyllla, e foram encontrados valores mais altos de área foliar específica (SLA) e conteúdo relativo de água (CRA), nas bordas. Por outro lado, os resultados de fotossíntese sugerem que no interior do fragmento as plantas tem uma maior capacidade de dissipação de energia luminosa em excesso e mantém um aparato fotossintético mais preservado, o que pode ser interpretado como um indicativo de estresse nas bordas. No segundo capítulo, foi realizada uma suplementação de N, P e N+P em 25 parcelas de 100m² permanentes e foi analisado os efeitos fisiológicos em B. holophyllla. A espécie mostrou aumento na SLA e CRA no tratamento com suplementação de N+P, enquanto o rendimento quântico potencial (Fv/Fm) foi maior no tratamento com suplementação de P isoladamente. Por outro lado, a suplementação de P apresentou menores capacidades de dissipação de energia luminosa em excesso e menor proteção contra o excesso de luz. O terceiro capítulo, abordou as respostas fisiológicas em função da suplementação de N, P ou N+P em Handroanthus impetiginosus (Mart. ex DC.) cultivado em casa de vegetação. A suplementação de N ou P, promoveu um aumento na área foliar e crescimento, enquanto a combinação de N+P aumentou a eficiência foliar para captação de luz. Contudo, suplementação combinada de alto N+P (2,44 g de N e 2,50 g de P), as plantas não apresentaram alteração no tamanho total e na fluorescência da clorofila, por outro lado, diminuíram a eficiência fotossintética e a condutância estomática, sugerindo toxicidade. Esses resultados indicam que altas disponibilidade de N+P pode comprometer a saúde fisiológica de H. impetinosus.
Abstract: Human activities have globally modified the cycle of essential nutrients for plants, potentially affecting the physiology of native species. In South America, specifically in the Brazilian Cerrado, large areas have been transformed into agricultural lands over time. Due to the oligotrophic conditions of the biome, the use of industrial fertilizers is widely adopted to provide ideal conditions for the growth and development of cultivated plants. In general, among the essential mineral nutrients, nitrogen is the most required in quantity by plants. Consequently, the concentration of this element has increased over the years in natural ecosystems near monocultures that use nitrogen fertilizers. Due to surface runoff, leaching, and volatilization, part of the nitrogen may reach higher concentrations, especially at the edges of remaining natural ecosystems. This can influence not only the dynamics of nitrogen in the soil and plants but also the availability of carbon. Non-radioactive stable isotopes of 15N and 13C have been used in ecological studies to determine the origin and transport of N and C in natural environments. In the first chapter, the presence of 15N in the soil and leaves of a Cerrado plant species was examined at the interior and edges of eight Cerrado fragments was verified, along with 15N in the leaves of Bauhinia holophylla over two years. The relationships between 15N and 13C the edges and interior of the fragments were also analyzed. Intermediate Cerrado fragments showed higher values of 15N in the leaves at the edges. In one of the fragments where 15N was higher at the edge, the physiology of B. holophylla was analyzed, revealing higher values of specific leaf area (SLA) and relative water content (RWC) at the edges. On the other hand, the results of photosynthesis suggest that, inside the fragment, plants have a greater capacity to dissipate excess light energy and maintain a more preserved photosynthetic apparatus, which may indicate stress at the edges. In the second chapter, N, P, and N+P supplementation was applied to 25 permanent plots of 100m² each, and the physiological effects of B. holophylla were analyzed. The specie showed an increase in SLA and RWC in the treatment with N+P supplementation, while the potential quantum yield (Fv/Fm) was higher in the treatment with P supplementation alone. On the other hand, P supplementation showed lower capacity to dissipate excess light energy and less protection against excess light. The third chapter addressed the physiological responses to supplementation with N, P, or N+P in Handroanthus impetiginosus (Mart. ex DC.) grown in a greenhouse. Supplementation with N or P promoted an increase in leaf area and growth, while the combination of N+P increased leaf efficiency for light capture. However, in the combined supplementation of high N+P (2.44 g of N and 2.50 g of P), the plants did not show changes in total size and of chlorophyll fluorescence and exhibited decreased photosynthetic efficiency and stomatal conductance. These results indicate that high availability of N+P may compromise the physiological heath of H. impetiginosus.
Keywords: Alterações antropogênicas,
Anthropogenic changes,
isótopos de nitrogênio,
nutrição de plantas
metabolismo fotossintético,
fisiologia de plantas nativas
savana tropical,
plasticidade fisiológica
fotossíntese,
Cerrado,
fisiologia foliar,
nitrogen isotopes,
native plant physiology, .
plant nutrition
photosynthetic metabolism,
Cerrado,
tropical savanna,
physiological plasticity,
photosynthesis,
leaf physiology,
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BOTANICA::BOTANICA APLICADA
Subject: Ecologia
Plantas dos cerrados
Savanas
Plantas cultivadas
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Ecologia e Conservação de Recursos Naturais
Quote: EDUARDO, Denny Fernandes. Como a suplementação de nitrogênio e fósforo pode alterar a fisiologia de plantas nativas do Cerrado? 2025. 96 f. Tese (Doutorado em Ecologia, Conservação e Biodiversidade) Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2024.5068
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2024.5068
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/45084
Date of defense: 19-Dec-2024
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 13. Ação contra a mudança global do clima - Tomar medidas urgentes para combater a mudança climática e seus impactos.
Appears in Collections:TESE - Ecologia, Conservação e Biodiversidade

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