Characterization of humic substances from five macrophyte species decomposed under different nutrient conditions

• Autores: F. Bottino, B. P. Souza, R. J. S. Rocha, Marcela Bianchessi da Cunha Santino, Irineu Bianchini Júnior
• Localización: Limnetica, ISSN 0213-8409, Vol. 40, Nº. 2, 2021, págs. 267-278
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Caracterização das substâncias húmicas derivadas de cinco espécies de macrófitas decompostas em diferentes condições de trofia
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  • English

    Macrophyte detritus contribute up to 50 % of carbon available for humic substances (HS) synthesis in aquatic ecosystems which influence the carbon supply for many ecological processes. This study reports on a qualitative characterization of the HS from five aquatic macrophytes species with different traits (free-floating: Eichhornia crassipes, Pistia stratiotes, and Salvinia auriculata; emerged: Sagittaria montevidensis; amphibian: Urochloa arrecta) decomposed under oligotrophic and eutrophic conditions. To do this, we performed a decomposition experiment using the litter bag technique in two tropical reservoirs (Rio de Janeiro State, Brazil). The nutrient and fiber content in the plant tissues used in the decomposition assays were analyzed.

    From the remaining detritus in the litter bags, the HS were extracted using analytical procedures based on their solubility in different pH ranges. The HS ratios were calculated considering the ratio of non-humified and humified materials (Humification Index – HI), the percentage of humic acid (HA) and the relationship between humic acid and fulvic acid (Polymerization Degree – PD). The amphibian and emerged species showed the highest cell wall content and the lowest and the highest C:N:P ratios, respectively. Eutrophication increased the HI values of all plant detritus. The detritus from the amphibian macrophyte showed the highest HA proportion (oligotrophic: 25.2 %; eutrophic: 21 %) and E. crassipes detritus the lowest HA yields (oligotrophic: 13 %; eutrophic: 11.4 %). The PD values were directly related to the HA percentage and the detritus from E.

    crassipes and P. stratiotes showed the lowest values. The C:N and C:P ratios and the macrophyte life form had minor importance in the HS genesis. The fiber content in the plant tissues predicted the HA yields and therefore the PD that increased in the eutrophic reservoir. The non-humic material was the main fraction of detritus in both reservoirs suggesting carbon accumulation mainly in the eutrophic reservoir with high macrophyte biomass.

  • português

    Os detritos de macrófitas contribuem com até 50 % do carbono disponível para a síntese de substâncias húmicas (SH) em ecossistemas aquáticos, as quais influenciam o suprimento de carbono para muitos processos ecológicos. Este estudo descreve, por meio de razões específicas, a caracterização qualitativa das SH derivadas de cinco espécies de macrófitas aquáticas com diferentes características (livres-flutuantes: Eichhornia crassipes, Pistia stratiotes e Salvinia auriculata; emersa: Sagittaria montevidensis; anfíbia: Urochloa arrecta) sob decomposição em diferentes estados tróficos (oligotrófico e eutrófico).

    Experimentos de decomposição foram realizados usando-se a técnica dos litter bags em dois reservatórios tropicais (Rio de Janeiro, Brasil). O conteúdo de fibras e a concentração de nutrientes dos tecidos das plantas usadas nos ensaios de decomposição foram analisados. A partir dos detritos remanescentes nos litter bags, as SH foram extraídas por meio de procedimentos analíticos baseados na solubilidade das SH em diferentes classes de pH. Para caracterização das SH considerou-se a relação entre materiais não-humificados e humificados (Índice de Humificação – HI), a porcentagem de ácido húmico (HA) e a relação entre ácido húmico e ácido fúlvico (Grau de Polimerização – PD). As espécies anfíbia e emersa apresentaram maior conteúdo de fração celular, bem como menor e maior relação C:N:P, respectivamente. A eutrofização aumentou o HI dos detritos de todas as espécies de plantas. A macrófita anfíbia apresentou a maior proporção de HA (oligotrófico: 25.2 %, eutrófico: 21 %) e E. crassipes os menores rendimentos de HA (oligotrófico: 13 % e eutrófico: 11.4 %). Os valores de PD foram diretamente relacionados às porcentagens de HA e as espécies E. crassipes e P. stratiotes apresentaram os menores valores de PD. As relações C:N e C:P e a forma de vida das macrófitas não foram importantes para a formação de SH. O conteúdo de fibras nos tecidos das plantas in fluenciou o rendimento de HA e, consequentemente, os valores de PD que aumentaram no reservatório eutrófico. O material não-húmico foi a principal fração dos detritos em ambos os reservatórios, sugerindo acúmulo de carbono, principalmente no reservatório eutrófico com maior biomassa de macrófitas.