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.

Microbiological and faunal soil attributes of coffee cultivation under different management systems in Brazil / Atributos microbiológicos e da fauna do solo com diferentes sistemas de cultivo de cafeeiro no Brasil

Abstract Brazil is the biggest coffee producer in the world and different plantation management systems have been applied to improve sustainability and soil quality. Little is known about the environmental effects of these different management systems, therefore, the goal of this study was to use soil biological parameters as indicators of changes. Soils from plantations in Southeastern Brazil with conventional (CC), organic (OC) and integrated management systems containing intercropping of Brachiaria decumbens (IB) or Arachis pintoi (IA) were sampled. Total organic carbon (TOC), microbial biomass carbon (MBC) and nitrogen (MBN), microbial activity (C-CO2), metabolic quotient (qCO2), the enzymes dehydrogenase, urease, acid phosphatase and arylsulphatase, arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) colonization and number of spores and soil fauna were evaluated. The greatest difference between the management systems was seen in soil organic matter content. The largest quantity of TOC was found in the OC, and the smallest was found in IA. TOC content influenced soil biological parameters. The use of all combined attributes was necessary to distinguish the four systems. Each management presented distinct faunal structure, and the data obtained with the trap method was more reliable than the TSBF (Tropical Soils) method. A canonic correlation analysis showed that Isopoda was correlated with TOC and the most abundant order with OC. Isoptera was the most abundant faunal order in IA and correlated with MBC. Overall, OC had higher values for most of the biological measurements and higher populations of Oligochaeta and Isopoda, corroborating with the concept that the OC is a more sustainable system.

Resumo O Brasil é o maior produtor mundial de café e diferentes sistemas de manejo têm sido aplicados para melhorar a sustentabilidade e a qualidade do solo. Pouco se conhece sobre os efeitos ambientais desses sistemas de manejo, assim, o objetivo desse estudo foi utilizar parâmetros biológicos do solo como indicadores de mudanças nos sistemas. Foram amostrados, na região sudeste do Brasil, solos com cultivo convencional (CC), orgânico (OC) e sistema integrado de cultivo consorciado com Brachiaria decumbens (IB) ou com Arachis pintoi (IA) na entrelinha. Foram avaliados o carbono orgânico total (TOC), carbono e nitrogênio da biomassa microbiana (MBC e MBN), atividade microbiana (C-CO2), quociente metabólico (qCO2), as enzimas desidrogenase, urease, fosfatase ácida e arilsulfatase, a colonização e número de esporos de fungos micorrízicos arbusculares (AMF) e a fauna do solo. A maior diferença entre os sistemas de manejo foram verificadas no teor de matéria orgânica do solo. O maior teor de TOC foi encontrado no OC, e o menor teor encontrado no sistema IA. O teor de TOC influenciou os parâmetros biológicos e a diferenciação da fauna do solo. O uso combinado de todos os atributos foi necessário para diferenciar os quatro sistemas de cultivo. Cada manejo apresentou estruturas diferentes de fauna, e dados obtidos com o método de armadilhas tipo pitfall foi mais confiável do que o método TSBF (Solos Tropicais). A análise de correlação canônica mostrou que Isopoda foi correlacionado com TOC e a ordem mais abundante em OC. Isoptera foi a ordem da fauna mais abundante em IA e foi correlacionada com MBC. Em geral, OC apresentou os maiores valores para a maioria dos atributos biológicos, inclusive para abundância de indivíduos de Oligochaeta e Isopoda, corroborando com o conceito de que OC é um sistema mais sustentável.

Macrofauna edáfica em diferentes coberturas vegetais / Edaphic macrofauna in different plant covers

A macrofauna edáfica desempenha papel importante na ciclagem de nutrientes e melhora as propriedades químicas e físicas do solo. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a biodiversidade da macrofauna edáfica em área com a cultura do eucalipto, cafeicultura e mata ciliar, Campos Gerais - MG. Os tratamentos constaram da coleta da macrofauna da serapilheira e solo em coberturas vegetais (café, eucalipto e mata ciliar) no período do inverno e verão. As avaliações foram realizadas pela frequência de indivíduos nos diferentes grupos taxonômicos, densidade e riqueza, índice de Shannon (H') e Pielou (J'). Na serapilheira foi observada a presença das ordens Arachinida, Coleoptera e Hymenoptera nas diferentes áreas e épocas. No solo, em todos os sistemas de manejo e épocas, foi observada a presença do grupo Oligochaeta, sendo encontrados de maneira predominante na mata ciliar. A maior riqueza de ordens e população de indivíduos por metro quadrado foi encontrado no solo de mata ciliar no período de verão. O melhor índice de Shannon (H') foi encontrado no solo da mata ciliar no inverno e na serapilheira da cultura do cafeeiro no verão. O índice de Pielou (J') apresentou melhores resultados nos diferentes sistemas de manejo de solo no período de inverno. A mata ciliar é a área de maior biodiversidade de macrofauna edáfica.

The edaphic macrofauna plays important role in the cycling of nutrients and improves the chemical and physical properties of soil. The purpose of this study was to evaluate the biodiversity of edaphic macrofauna in area with of coffee and eucalyptus crops and riparian forest, Campos Gerais - MG. The treatments consisted of edaphic macrofauna samples in different plant covers (coffee, eucalyptus and riparian forest) in winter and summer epochs. In the leaf litter was observed the presence of arachnids, coleopteras and hymenopteras in different areas and epochs. On the soil, all systems of management and epochs, was observed the presence of oligochaetas, being found so prevalent in the riparian forest. The greatest wealth of orders and individuals per square meter were found in summer in riparian forest soil. The best of Shannon index (H') was found in the soil of the forest and in the leaf litter of the coffee crop in winter and summer respectively. The index of Pielou (J') showed the best results in different soil management systems in winter period. In the leaf litter, the Pielou index showed good performance in different areas and epochs. The riparian forest is the area of highest biodiversity of soil macrofauna.

Seasonal and vertical distribution of Phyllophaga cuyabana (Moser)(Coleoptera: Melolonthidae) in the soil profile / Distribuição estacional e vertical de Phyllophaga cuyabana (Moser) (Coleoptera: Melolonthidae) no perfil do solo

Phyllophaga cuyabana (Moser) temporal and vertical distribution patterns were evaluated in the soil profile, in order to subsidize methodology for population sampling, aiming at its management. In insect surveys carried out during three years, in Boa Esperança County, State of Parana, Brazil, Phyllophaga cuyabana was univoltine, with little overlap of the larval stages. Population peaked during December-February, but declined during the colder months, when larvae were in diapause. Different developmental stages exploited distinct soil depths. Eggs and early first instars tended to concentrate between 5 cm and 10 cm deep, but they spread more uniformly through the soil profile, reaching depths up to 30 cm, as they developed. Adults and eggs occurred in the spring (October to December) when active larvae also started to be observed; feeding larvae occurred up to late-April between 0 to15 cm deep. Diapausing larvae and pupae were observed from early fall to early spring, mostly from 15 cm to 30 cm deep. Throughout the year, the number of insects in the soil (up to 40 cm deep) showed a positive functional relationship with air temperature and evapotranspiration. The relationship of percent distribution of larvae in the soil profile and soil temperature, however, was positive only above 10 cm. To estimate the insect population from November to April, samples can be collected until 20 cm deep; from May to October, however, samplings should be deeper, up to 30 cm.

O padrão de distribuição temporal e vertical de Phyllophaga cuyabana (Moser) foi avaliado no perfil do solo para subsidiar amostragens da população do inseto visando ao seu manejo. Em levantamentos populacionais realizados durante três anos, em de Boa Esperança, PR, P. cuyabana foi univoltina, com baixa sobreposição de estádios de desenvolvimento. Houve um pico populacional no verão (dezembro a fevereiro) e um declínio nos meses frios, quando as larvas estavam em diapausa. O inseto, nos distintos estágios de desenvolvimento, explorou diferentes profundidades do solo. Ovos e larvas no início do primeiro instar concentraram-se entre 5 cm e 10 cm de profundidade e, ao se desenvolverem, atingiram 30 cm de profundidade. Adultos e ovos ocorreram na primavera (outubro a dezembro), quando começaram a ser observadas as larvas ativas em amostras realizadas entre zero e 15 cm de profundidade. Larvas em diapausa e pupas foram observadas em maior concentração entre 15 e 30 cm de profundidade, do inicio do outono ao início da primavera. O número de insetos no solo (até 40 cm de profundidade) mostrou relação funcional positiva com a temperatura do ar e com a evapotranspiração. Entretanto, a relação da distribuição percentual de larvas no perfil do solo com a temperatura do solo foi positiva apenas para profundidades de zero a 10 cm. Para estimar a população de corós de novembro a abril, as amostragens podem ser feitas até 20 cm de profundidade, porém de maio a outubro a profundidade das amostragens deve atingir 30 cm.

Densidade e distribuição vertical de Macroinvertebrados em solos argilosos e arenosos na Amazônia Central

The density and vertical distribution of the soil macrofauna were studied in the Manaus region, Amazonas State, Brazil, in the wet and dry seasons, under three vegetation covers, in sandy and clay soils, during two years. The macroinvertebrates were hand sorted from soil cores of 20 x 20 x 30 cm (= 12 liters), divided in subsamples 5 cm thick. The method showed to be of low efficiency, mainly for collecting animals less than 2 mm length, difficult see with the naked eye. There were more animals in the sandy than in the clay soil. The most abundant groups were termites, ants and earthworms. Comparison between wet and dry seasons data showed that on the superficial strata (0-15 cm), more animals were found during the wet than in the dry season, and deeper in the soil (15-30 cm), they were more abundant during the dry season. This was interpreted as evidence of vertical migration of the soil macrofauna to the surface in the wet season and to the mineral soil in the dry season.

A densidade e a distribuição vertical da macrofauna do solo foram estudadas nas estações chuvosa e seca na região de Manaus, Estado do Amazonas, Brasil, sob três tipos de cobertura vegetal, em áreas de solo arenoso e de solo argiloso, durante dois anos. Os animais foram coletados manualmente de amostras de solo de 20 x 20 x 30 cm (= 12 litros), divididas em subamostras de 5 cm de espessura. O método mostrou-se pouco eficiente, principalmente para coleta de animais menores que 2 mm, por serem pouco visíveis a olho nu. Encontrou-se maior número de animais no solo arenoso que no solo argiloso. Os grupos mais bem representados foram cupins, formigas e minhocas. Fez-se comparação entre o número de indivíduos coletados na estação chuvosa e na estação seca, tendo sido encontrado mais macroinvertebrados nos estratos superiores (0-15 cm) na estação chuvosa que na estação seca, e em profundidades maiores (15-30 cm), eles foram mais abundantes na estação seca, principalmente cupins. Isto foi interpretado como evidência de migração vertical da macrofauna para os estratos superiores do solo na estação chuvosa e para o solo mineral na estação seca.