The effects of rainfall and vegetation on litterfall production in the semiarid region of northeastern Brazil / Efeitos da precipitação e da vegetação sobre a produção de serapilheira em uma área do semiárido do nordeste brasileiro

AbstractLitterfall has a strong influence on biodiversity and on the chemical and physical characteristics of the soil. Its production can be quite variable over time and space, and can be influenced by both natural and anthropogenic factors. We evaluated litterfall production and its relationship with rainfall, species richness, and the densities of the arboreal vegetation. Thirty litter traps were constructed with 1.0 m2 nylon mesh (1.0 mm) and randomly installed within a 2000 m × 500 m area of arboreal/shrub Caatinga (dryland) vegetation. Litter samples were collected monthly from November/2010 to June/2012, and the collected material was classified, dried, and weighted. Species richness and tree densities were determined by conducting phytosociological surveys in 20 m × 20 m plots surrounding each of the litter traps. The litterfall accumulation rate was 3.673 Mgha–1yr–1, similar to values from other seasonally dry tropical forests. Litterfall production was continuous, and principally accompanied the rainfall rate, but with a time interval of 2 to 3 months, with the greatest accumulation at the beginning of the dry season and the least during the rainy season. The different fractions of materials demonstrated distinct accumulation rates, with leaves being the principal category. Litterfall production was found to be related to tree density, but no link was found to species richness. The observed temporal heterogeneity of litterfall production demonstrated a strong link between rainfall and the dynamics of nutrient cycling in the semiarid region of Brazil.

ResumoA serapilheira exerce forte influência sobre a biodiversidade e as características físicas e químicas do solo. Sua produção pode ser bastante variável no tempo e no espaço e pode ser influenciada por fatores naturais e antropogênicos. Este estudo buscou avaliar a taxa de produção de serapilheira e a sua relação com a precipitação, riqueza de espécies e densidade da vegetação arbórea. No interior de uma área de 2000 m × 500 m foram sorteados aleatoriamente 30 pontos amostrais e em cada um deles instalado um coletor de aço de 1,0 m2. As coletas ocorreram mensalmente de novembro de 2010 a junho de 2012. O material coletado foi triado, secado e pesado. A riqueza de espécies e a densidade de árvores foram obtidas através de estudo fitossociológico em 30 parcelas de 20 m × 20 m. Foi registrada uma produção de serapilheira de 3,673 Mgha–1yr–1, taxa condizente com os valores encontrados para florestas tropicais sazonalmente secas. A produção de serapilheira foi contínua entre os meses, acompanhando principalmente o efeito tardio da precipitação (dois a três meses anteriores) e apresentou maior deposição no período do início da estação seca e menor no chuvoso. As frações do material apresentaram taxas de contribuição distintas, sendo a de folha a maior contribuinte. A produção de serapilheira também foi relacionada com a densidade de árvores, porém não houve relação com a riqueza de espécies. A heterogeneidade temporal da produção de serapilheira evidencia a forte ligação entre as chuvas e a dinâmica de ciclagem de nutrientes na região semiárida do Brasil.

Abundance and stratification of soil macroarthropods in a Caatinga Forest in Northeast Brazil

In arid and semiarid environments, seasonality usually exerts a strong influence on the composition and dynamics of the soil community. The soil macroarthropods were studied in a Caatinga forest located in the Reserva Particular do Patrimônio Natural (RPPN) Fazenda Almas, São José dos Cordeiros, Paraíba, Brazil. Samples were collected during the dry and rainy seasons following the method proposed by the Tropical Soil Biology and Fertility Program (TSBF), with minor modifications. At each station, 15 soil blocks (20 × 20 × 30 cm: 12 L) were extracted and divided into three layers: A (0-10 cm), B (10-20 cm), and C (20-30 cm). In the rainy and dry seasons 1,306 ± 543(se) and 458 ± 212 ind.m-2 macroarthropods were found, respectively, with 35 and 18 respective taxa recorded. The abundance of individuals and taxa were significantly higher in the rainy season. Isoptera (57.8%) was the most abundant taxon, followed by Hymenoptera: Formicidae (17.2%), Coleoptera larvae (7.3%), and Araneae (3.5%). In the rainy season, abundance in layer A (576 ± 138 ind.m-2) was significantly higher than that of layer C (117 ± 64 ind.m-2), but was not different from layer B (613 ± 480 ind.m-2). There was also no difference between the layer B and C abundances. In the dry season, abundance in layer B (232 ± 120 ind.m-2) was not significantly different compared to layer A (182 ± 129 ind.m-2), but was significantly higher than abundance in layer C (44 ± 35 ind.m-2). During the rainy season, layer A (34 taxa) was significantly richer in taxa than layers B (19 taxa) and C (11 taxa). On the other hand, during the dry season the richness of layers A (12 taxa) and B (12 taxa) was equal, but significantly higher than that of layer C (6 taxa). Richness of taxa and abundance were positively correlated with soil organic matter and negatively correlated with soil temperature. The community of soil macroarthropods in the area of Caatinga studied has taxonomic and functional structures that are relatively complex and is therefore likely to exert an influence on ecosystem productivity due to its physical effects on soil profile and necromass fragmentation, as occurs in other arid and semiarid ecosystems throughout the world.

Em ambientes áridos e semiáridos, a sazonalidade geralmente exerce forte influência sobre a composição e dinâmica da comunidade do solo. A fauna de macroartrópodes de solo foi estudada em uma área de Caatinga arbórea, localizada na Reserva Particular do Patrimônio Natural (RPPN) Fazenda Almas, São José dos Cordeiros, Paraíba. As amostragens foram realizadas nas estações seca e chuvosa, seguindo o método proposto pelo Tropical Soil Biology and Fertility Program (TSBF), com pequenas modificações. Em cada estação foram extraídos 15 blocos de solo (20 × 20 × 30 cm: 12 L), divididos em três camadas: A (0-10 cm), B (10-20 cm) e C (20-30 cm). Nas estações chuvosa e seca foram encontrados 1.306 ± 543(ep) ind.m-2 e 458 ± 212 ind.m-2, com 35 e 18 táxons registrados, respectivamente. A abundância de indivíduos e a riqueza de táxons foram significativamente maiores na estação chuvosa. Isoptera (57,8%) foi o táxon mais abundante, seguido por Hymenoptera: Formicidae (17,2 %), larva de Coleoptera (7,3%) e Araneae (3,5%). Na estação chuvosa, a abundância da camada A (576 ± 138 ind.m-2) foi significativamente maior do que a da camada C (117 ± 64 ind.m-2), mas não foi diferente da camada B (613 ± 480 ind.m-2). Também não houve diferença entre as abundâncias das camadas B e C. Na estação seca, a abundância da camada B (232 ± 120 ind.m-2) não apresentou diferença significativa em relação à camada A (182 ± 129 ind.m-2), mas foi significativamente maior que a da camada C (44 ± 35 ind.m-2). Na estação chuvosa, a camada A (34 táxons) foi significativamente mais rica em táxons do que as camadas B (19 táxons) e C (11 táxons). Por outro lado, na estação seca, a riqueza nas camadas A (12 táxons) e B (12 táxons) foi igual, mas significativamente maior do que a da C (6 táxons). A riqueza de táxons e a abundância foram relacionadas positivamente com a matéria orgânica e negativamente com a temperatura do solo. A comunidade de macroartrópodes de solo da Caatinga estudada possui estruturas taxonômicas e funcionais relativamente complexas e, por causa disso, é provável que exerça influência sobre a produtividade do ecossistema por sua ação física no perfil do solo e fragmentação da necromassa, como ocorre em outros ecossistemas áridos e semiáridos do mundo.