Edaphic macrofauna in degradation of animal and vegetable residues / Macrofauna edáfica no processo de vermicompostagem de resíduos animais e vegetais

Abstract The objective of this study was to evaluate the ability to degrade organic matter by edaphic macrofauna (worms), carbon/nitrogen (C/N) ratio and hydrogenation potential (pH) during the vermicomposting process in different organic residues. The treatments were constituted by organic residues of animal origin (bovine, ovine and equine manure) and vegetable (herb-checkmate and coffee drag), which were conditioned in plastic pots with a capacity of 10 liters, comprising five treatments in a completely randomized experimental design, with five replications. Were inoculated 150 earthworms of the species Eisenia foetida, into each plot. After 87 days, the evaluation of the multiplication of the earthworms was carried out, through its manual count and its cocoons. At the beginning and at the end of the experiment, the samples were submitted to analysis of humidity at 60 °C, pH, volumetric density, chemical analysis of macronutrients and C/N ratio. There was a dominance of worms and cocoons in the process of vermicomposting in the residues of ovine manure and herb-checkmate. The macronutrients (P, K and Mg) and C/N ratio were higher in the vegetal residues, while for N higher values were found in ovine manure and coffee drag treatments, and for Ca higher value among treatments was observed in the coffee drag treatment at the end and the lowest value at initiation. The results obtained in this study demonstrate the importance of the edaphic macrofauna to the vermicomposting process, since it allows more information about its influence on the continuity of soil organic matter decomposition processes.

Resumo Este estudo objetivou avaliar a capacidade de degradar a matéria orgânica pela macrofauna edáfica (minhocas), a relação carbono/nitrogênio (C/N) e o potencial hidrogeniônico (pH), durante o processo da vermicompostagem em diferentes resíduos orgânicos. Os tratamentos foram constituídos por resíduos orgânicos de origem animal (esterco bovino, ovino e equino) e vegetal (resíduo de erva-mate e borra-de-café), os quais foram acondicionados em vasos plásticos com capacidade de 10 litros, compondo cinco tratamentos em delineamento experimental inteiramente casualisado, com cinco repetições. Foram inoculadas 150 minhocas da espécie Eisenia foetida, em cada recipiente. Após 87 dias, foi realizada a avaliação da multiplicação das minhocas, através da sua contagem manual e seus casulos. Os resíduos foram submetidos, ao inicio e ao final do experimento, a análises de umidade a 60 °C, pH, densidade volumétrica, análise química de macronutrientes e relação C/N. Houve uma dominância de minhocas e casulos no processo da vermicompostagem nos resíduos de esterco ovino e erva-mate. Observou-se para os macronutrientes (P, K e Mg) e para a relação C/N uma maior quantidade nos resíduos vegetais, enquanto que para N valores maiores foram encontrados nos tratamentos esterco ovino e borra-de-café, e para Ca o maior valor entre os tratamentos foi observado no tratamento com borra de café ao final e o menor valor no inicio. Os resultados obtidos neste estudo demonstram a importância da macrofauna edáfica para o processo da vermicompostagem por possibilitar maiores informações sobre sua influência na continuidade dos processos de decomposição da matéria orgânica.

Soil macrofauna in areas with different ages after Pinus patula clearcutting / Macrofauna edáfica en áreas con diferentes edades después de la tala rasa de Pinus patula / Macrofauna do solo em áreas com diferentes Idades após o corte raso de Pinus patula

Abstract In Andean high montane areas, the establishment of exotic tree forests changes the soil dynamics and its biodiversity. Soil macrofauna act as indicators of ecosystem successional processes, and may have an important role in ecological restoration processes after clearcutting exotic tree plantations. The aim of the present study was to understand how soil macrofaunal assemblies change in areas with different ages post clearcutting of Pinus patula, and to identify the soil physico-chemical variables that better explain these variations. The macrofauna in a high montane forest was evaluated along with that of three areas with different ages post clearcutting: 0, 2.5, and 5 years after clearcutting (Yac). The effect of soil physico-chemical variables on macrofauna abundance was also evaluated. Macrofauna composition changed after clearcutting. Macrofauna abundance, richness, and diversity were lower in the 0 Yac area than in the other areas. Moreover, the macrofuna similarity to the reference forest did not increase with the years after clearcutting. This is due to the changes in soil characteristics, triggered by clearcutting. Slope, temperature, bulk density, real density, loam, pH, P, Na and K were the soil variales with a positive effect on the macrofauna abundance. These physico-chemical variables should be considered when designing restoration plans for Andean forest ecosystems. Moreover, Diplopoda, Coleoptera and Chilopoda might be useful to monitor and evaluate restoration processes after Pinus spp. clearcutting, because of their high abundance, diversity and relationship with environmental conditions.

Resumen El establecimiento de plantaciones forestales de especies exóticas cambia el ambiente edáfico y la biodiversidad del suelo, y es una de las mayores amenazas para el bosque de alta montaña. La macrofauna edáfica es un indicador de los procesos sucesionales del ecosistema y, consecuentemente, puede tener un rol importante en la restauración ecológica tras el proceso de tala rasa de estas plantaciones. El objetivo de este trabajo fue entender cómo la macrofauna cambia en áreas con diferentes edades después de la tala rasa de Pinus patula, e identificar las variables fisicoquímicas que mejor explican estas variaciones. Se evaluó la macrofauna en un bosque de alta montaña junto con tres áreas con diferentes edades después de la tala: 0, 2.5 y 5 años. También se evaluó el efecto de las características fisicoquímicas del suelo en la abundancia de macrofauna. La composicion de la macrofauna cambió después de la tala rasa. La abundancia, riqueza y diversidad fueron menores a la edad 0 después de la tala rasa que a las otras edades. Ademas, la similitud con el bosque de referencia no aumentó con el tiempo después de la tala, por los cambios en las características del suelo que ocurren como consecuencia de la tala. La pendiente, la temperatura, la densidad aparente, la densidad real, la textura del suelo, pH, P, Na y K tuvieron un efecto positivo en la abundancia de macrofauna. Estas variables fisicoquímicas deberían considerarse en el diseño de los planes de restauración de los ecosistemas de bosque andino. Además, Diplopoda, Coleoptera y Chilopoda podrían ser útiles para monitorear y evaluar los procesos de restauración después de la tala de Pinus spp., dada su alta abundancia, diversidad y relación con condiciones ambientales.

Resumo As florestas de árvores exóticas alteram as dinâmicas e biodiversidade do solo nas áreas andinas de alta montanha. A macrofauna do solo atua como indicador do processo de sucessão dos ecossistemas e pode ter um papel importante nos processos de restauração ecológica após o corte raso de plantações de árvores exóticas. O objetivo deste estudo foi entender como mudam as associações entre a macrofauna do solo em áreas com diferentes idades após o corte raso do pinheiro, Pinus patula, e identificar variáveis físico-químicas do solo que explicassem essas diferenças. Para isso avaliamos a macrofauna de uma floresta de alta montanha assim como a de três áreas com diferentes idades após o corte raso: 0; 2.5 e 5 anos após o corte raso (Yac). Também avaliamos o efeito das variáveis físico-químicas do solo na abundância da macrofauna. A composição da macrofauna mudou após o cote raso. A abundância, riqueza e diversidade da macrofauna foram menores na área com 0 Yac do que em outras áreas. Adicionalmente, a similaridade da macrofauna com a floresta de referência não aumentou em função dos anos após o corte raso. Isto é devido a mudanças nas características do solo desencadeadas pelo corte raso. A inclinação, temperatura, densidade aparente, densidade real, limo, pH, P, Na e K foram as variáveis do solo que tiveram um efeito positivo na abundância da macrofauna. Estas variáveis físico-químicas deveriam ser consideradas no projeto de planos de restauração para ecossistemas de floresta andinos. Adicionalmente, as ordens Diplopoda, Coleoptera e Chilopoda podem ser úteis para monitorar e avaliar o processo de restauração após o corte raso de Pinus spp. devido a sua alta abundância, diversidade e relação com as condições ambientais.

Soil macrofauna density and diversity across a chronosequence of tropical forest restoration in Southeastern Brazil / Densidade e diversidade da macrofauna edáfica em uma cronosequência de florestas tropicais em restauração no Sudeste do Brasil

Abstract Edaphic macrofauna must be better studied if we want to take advantage of their full potential for the restoration of tropical ecosystems. We investigated changes in edaphic macrofauna density and diversity along a secondary succession chronosequence in the Atlantic Forest. Our results show some clear patterns of change in soil macrofauna along the chronosequence. Density did not increase along secondary succession, but was correlated with canopy cover. Diversity was characterized by high dominance of social insects and evenness among other groups. We conclude soil macrofauna has a high capacity to recolonize young forests and that its recovery is considerably fast compared to other ecosystem transformations.

Resumo A macrofauna edáfica deve ser mais bem estudada se quisermos aproveitar todo o seu potencial para a restauração de ecossistemas tropicais. Nós investigamos as mudanças de densidade e diversidade da macrofauna edáfica em uma cronossequência durante a sucessão secundária na Mata Atlântica. Nossos resultados mostram padrões claros de mudança. A densidade não aumentou ao longo da sucessão secundária, mas foi correlacionada com a cobertura de dossel. A diversidade foi caracterizada pela alta dominância de insetos sociais e equidade entre os demais grupos. Nós concluímos que a macrofauna edáfica tem alta capacidade de recolonizar florestas jovens e que sua recuperação é relativamente rápida se comparada a outras transformações ecossistêmicas.

Soil macrofauna density and diversity across a chronosequence of tropical forest restoration in Southeastern Brazil

Abstract Edaphic macrofauna must be better studied if we want to take advantage of their full potential for the restoration of tropical ecosystems. We investigated changes in edaphic macrofauna density and diversity along a secondary succession chronosequence in the Atlantic Forest. Our results show some clear patterns of change in soil macrofauna along the chronosequence. Density did not increase along secondary succession, but was correlated with canopy cover. Diversity was characterized by high dominance of social insects and evenness among other groups. We conclude soil macrofauna has a high capacity to recolonize young forests and that its recovery is considerably fast compared to other ecosystem transformations.

Resumo A macrofauna edáfica deve ser mais bem estudada se quisermos aproveitar todo o seu potencial para a restauração de ecossistemas tropicais. Nós investigamos as mudanças de densidade e diversidade da macrofauna edáfica em uma cronossequência durante a sucessão secundária na Mata Atlântica. Nossos resultados mostram padrões claros de mudança. A densidade não aumentou ao longo da sucessão secundária, mas foi correlacionada com a cobertura de dossel. A diversidade foi caracterizada pela alta dominância de insetos sociais e equidade entre os demais grupos. Nós concluímos que a macrofauna edáfica tem alta capacidade de recolonizar florestas jovens e que sua recuperação é relativamente rápida se comparada a outras transformações ecossistêmicas.