Characterization of edaphic fauna in different monocultures in Savanna of Piauí / Caracterização da fauna edáfica em diferentes monoculturas no Cerrado piauiense

Abstract Vegetation cover may show diversity and composition patterns of the soil invertebrate community, as a function of litter quantity and quality in a specific habitat. The objective of this work was to characterize the distribution of edaphic fauna in different monocultures. The study was carried out at Chapada Grande farm in Regeneração, PI. Four monoculture areas were chosen: no-tillage soybean, eucalyptus, pasture, and a preserved native cerrado forest. Soil fauna was collected in a dry and wet period by pitfall traps containing 4% formaldehyde. The edaphic fauna was evaluated by the number of individuals per trap per day, average richness and richness, Shannon diversity index and Pielou uniformity index. Data were submitted to analysis of variance and multivariate Principal Component Analysis (PCA). The highest number of individuals per day trap and of average richness were registered in the pasture, eucalyptus and forest areas in both periods, while soybean showed lower values with predominance of Coleoptera and Formicidae groups. The pasture and forest areas showed of higher Shannon index values in the two evaluated seasons, probably due to higher contributions organic residues in the soil that favors the shelter, feeding and reproduction conditions. Regarding the Pielou index, the soybean system showed higher values in this variable. The Aranae, Coleoptera, Formicidae and Diptera groups predominated in the humid period, while Coleoptera and Formicidae predominated in the dry period. Systems that generate greater accumulation of residues harbor a greater diversity of invertebrates of the edaphic fauna. Seasonality had an effect on all variables analyzed and the wet period showed more expressive values.

Resumo A cobertura vegetal pode mostrar padrões de diversidade e composição da comunidade de invertebrados do solo, em função da quantidade e qualidade da serapilheira em determinado habitat específico. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a distribuição da fauna edáfica em diferentes monocultivos. O estudo foi realizado na fazenda Chapada Grande no município de Regeneração, PI. Foram escolhidas quatro áreas de monocultivos: soja em sistema de plantio direto, eucalipto, pastagem, além de uma mata nativa de cerrado preservada. Foram realizadas coletas da fauna do solo, em período seco e úmido, por meio de armadilhas do tipo pitfall contendo 4% de formol. A fauna edáfica foi avaliada pelo número de indivíduos por armadilha por dia, riqueza e riqueza média, índice de diversidade de Shannon e índice de uniformidade de Pielou. Os dados foram submetidos à análise de variância e à análise multivariada de Componentes Principais (ACP). O maior número de indivíduos por armadilha dia e de riqueza média foram registrados nas áreas pastagem, eucalipto e mata nos dois períodos, enquanto que a soja mostrou valores inferiores com predomínio dos grupos Coleoptera e Formicidae. As áreas de pastagem e mata mostraram maiores valores de índice de Shannon nas duas épocas avaliadas provavelmente em função de maiores aportes de resíduos orgânicos no solo que favorece as condições de abrigo, alimentação e reprodução. Em relação ao índice de Pielou o sistema com soja mostrou maiores valores nessa variável. Os grupos Araneae, Coleoptera, Formicidae e Diptera predominaram no período úmido, enquanto Coleoptera e Formicidae se destacaram no período seco. Sistemas que geram maior acúmulo de resíduos abrigam uma maior diversidade de invertebrados da fauna edáfica. A sazonalidade apresentou efeito sobre todas as variáveis analisadas sendo que o período úmido mostrou valores mais expressivos.

Ecotoxicity test as an aid in the determination of copper guideline values in soils / Ensaios de ecotoxicidade como auxílio na determinação de valores orientadores de cobre em solos

ABSTRACT: The process of identifying a contaminated area involves a preliminary assessment consisting of chemical analysis and comparison with guideline values. In Brazil, these values are included in the CONAMA Resolution no. 420/2009, based on chemical analysis and phytotoxicity. The objective of this research was to evaluate the ecotoxicity of copper in two natural soils in the state of Rio de Janeiro, a Haplic Planosol (sandy) and a Red-Yellow Argisol (medium texture), to verify if the values established by the legislation offer protection to the soil fauna. Lethality and reproduction tests were performed with Eisenia andrei worms and Folsomia candida springtails. Results indicated copper values in Planosol as LC50 435 mg kg 1 and EC50 29 mg kg 1 for E. Andrei and LC10 137 mg kg 1 and EC50 117 mg kg 1 for F. candida. In Argisol, these results were LC50 690 mg kg 1 and EC50 61 mg kg 1 for E. andrei, and LC10 42 mg kg 1 and EC50 138 mg kg 1 for F. candida. Values reported are lower than the research value (200 mg kg-1) established by the CONAMA resolution 420/09, indicating that concentrations lower than the limit values may affect these organisms, depending on the type of soil. Worms were more sensitive than springtails to copper contamination, and sandy soil was more susceptible to ecotoxicity due to copper contamination, probably due to the greater bioavailability of the metal. Results of such ecotoxicity tests should be considered in the development of soil guideline values.

RESUMO: O processo de identificação de uma área contaminada envolve uma avaliação preliminar que consiste em análise química e comparação com valores orientadores. No Brasil, esses valores constam na Resolução CONAMA no 420/2009, baseados em análises químicas e fitotoxicidade. O objetivo deste trabalho foi avaliar a ecotoxicidade do cobre em dois solos naturais do Estado do Rio de Janeiro, um Planossolo Háplico (arenoso) e um Argissolo Vermelho-Amarelo (textura média), para verificar se os valores estabelecidos pela legislação oferecem proteção à fauna do solo. Foram realizados ensaios de letalidade e de reprodução com minhocas da espécie Eisenia andrei e com colêmbolos da espécie Folsomia candida. Os resultados indicaram no Planossolo valores de cobre para E. andrei de CL50 435 mg kg-1 e CE50 29 mg kg-1 e para F. candida CL10 137 mg kg-1 e EC50 117 mg kg-1. No Argissolo esse resultado foi para E. andrei CL50 690 mg kg-1 e CE50 61 mg kg-1, e para F. candida CL10 42 mg kg-1 e CE50 138 mg kg-1. Os valores encontrados são menores que o valor de investigação (200 mg kg-1) estabelecidos pela resolução 420/09 do CONAMA, indicando que concentrações menores do que os valores-limite podem afetar esses organismos, a depender do tipo de solo. As minhocas mostraram-se mais sensíveis que os colêmbolos à contaminação por cobre, e o solo arenoso mostrou-se mais suscetível a apresentar ecotoxicidade diante de uma contaminação por cobre, devida, provavelmente, à maior biodisponibilidade do metal. Os ensaios de ecotoxicidade devem ser considerados no desenvolvimento de valores orientadores para solos.

Edaphic fauna in a vegetation gradient in the Sete Cidades National Park / Fauna edáfica em um gradiente vegetacional no Parque Nacional de Sete Cidades

Abstract The vegetation physionomy and cover can show patterns of diversity and composition of the edaphic community, depending on the quantity and quality of litter in a specific habitat. The objective of this study was to evaluate the effect of the vegetation gradient formed by Graminoid Field (GRF), Cerrado Sensu Stricto (CSS), Cerradão (CRD) and Semideciduous Seasonal Forest (SSF) on density, diversity and composition of the edaphic fauna community in two seasons of the year, in the Sete Cidades National Park (Piauí state). For fauna sampling, a total of eight pitfall traps, distanced 10 m, were placed in each area in the central part of each system, where they remained for seven days. In the wet period, there was a tendency to increase the number of individuals as a function of the complexity of the vegetation formation, with the inverse occurring in the dry period. It was verified an environmental variation of the climatic factors temperature and humidity according to the vegetal formation, contributing to a heterogeneous distribution of the fauna. The GRF formation presented a significantly lower value of average richness only in the dry period. Regarding the variables of diversity and uniformity, they did not show drastic variations in relation to the vegetation gradient studied. The dominant groups in the vegetation gradient were Formicidae, Coleoptera, Aranae, Acari and Collembola, with reduction of the number of Coleoptera in the dry season. Principal component analysis (PCA) revealed greater differences in the composition of the communities between the vegetation formations for the rainy season. At this time, the formations SSF and CRD were associated to a greater diversity of invertebrates than CSS and GRF, demonstrating the influence of the vegetation complexity on the soil fauna community.

Resumo A fisionomia e cobertura vegetal podem mostrar padrões de diversidade e composição da comunidade edáfica, em função da quantidade e qualidade da serapilheira em determinado habitat específico. O presente trabalho teve por objetivo avaliar o efeito do gradiente vegetacional formado por Campo Graminóide (CGR), Cerrado Sensu Stricto (CSS), Cerradão (CRD) e Floresta Estacional Semidecídua (FES) sobre a densidade, diversidade e composição da comunidade da fauna edáfica em duas épocas do ano do Parque Nacional de Sete Cidades (PI). Para amostragem da fauna foram colocadas um total de oito armadilhas do tipo Pit-fall, distanciadas por 10 m, em cada área na parte central de cada sistema, onde permaneceram por sete dias. No período úmido houve uma tendência a aumento do número de indivíduos conforme a complexidade da formação vegetal e o inverso ocorreu no período seco. Verificou-se uma variação ambiental dos fatores climáticos temperatura e umidade conforme a formação vegetal contribuindo para uma distribuição heterogênea da fauna. Apenas no período seco a formação CGR apresentou valor significativamente menor de riqueza média. Em relação às variáveis de diversidade e uniformidade não apresentaram variações drásticas em relação ao gradiente vegetacional estudado. Os grupos dominantes no gradiente vegetacional foram Formicidae, Coleoptera, Aranae, Acari e Collembola, com redução do número de Coleoptera na época seca. Pela análise de componentes principais (ACP) constatou-se maiores diferenças na composição das comunidades entre as formações vegetais para o período chuvoso. Nesta época, as formações vegetais os estádios FES e CRD estiveram associados a uma maior diversidade de invertebrados do que CSS e CGR, demonstrando influência da complexidade vegetacional sobre a comunidade da fauna do solo.

Edaphic fauna in a vegetation gradient in the Sete Cidades National Park

Abstract The vegetation physionomy and cover can show patterns of diversity and composition of the edaphic community, depending on the quantity and quality of litter in a specific habitat. The objective of this study was to evaluate the effect of the vegetation gradient formed by Graminoid Field (GRF), Cerrado Sensu Stricto (CSS), Cerradão (CRD) and Semideciduous Seasonal Forest (SSF) on density, diversity and composition of the edaphic fauna community in two seasons of the year, in the Sete Cidades National Park (Piauí state). For fauna sampling, a total of eight pitfall traps, distanced 10 m, were placed in each area in the central part of each system, where they remained for seven days. In the wet period, there was a tendency to increase the number of individuals as a function of the complexity of the vegetation formation, with the inverse occurring in the dry period. It was verified an environmental variation of the climatic factors temperature and humidity according to the vegetal formation, contributing to a heterogeneous distribution of the fauna. The GRF formation presented a significantly lower value of average richness only in the dry period. Regarding the variables of diversity and uniformity, they did not show drastic variations in relation to the vegetation gradient studied. The dominant groups in the vegetation gradient were Formicidae, Coleoptera, Aranae, Acari and Collembola, with reduction of the number of Coleoptera in the dry season. Principal component analysis (PCA) revealed greater differences in the composition of the communities between the vegetation formations for the rainy season. At this time, the formations SSF and CRD were associated to a greater diversity of invertebrates than CSS and GRF, demonstrating the influence of the vegetation complexity on the soil fauna community.

Resumo A fisionomia e cobertura vegetal podem mostrar padrões de diversidade e composição da comunidade edáfica, em função da quantidade e qualidade da serapilheira em determinado habitat específico. O presente trabalho teve por objetivo avaliar o efeito do gradiente vegetacional formado por Campo Graminóide (CGR), Cerrado Sensu Stricto (CSS), Cerradão (CRD) e Floresta Estacional Semidecídua (FES) sobre a densidade, diversidade e composição da comunidade da fauna edáfica em duas épocas do ano do Parque Nacional de Sete Cidades (PI). Para amostragem da fauna foram colocadas um total de oito armadilhas do tipo Pit-fall, distanciadas por 10 m, em cada área na parte central de cada sistema, onde permaneceram por sete dias. No período úmido houve uma tendência a aumento do número de indivíduos conforme a complexidade da formação vegetal e o inverso ocorreu no período seco. Verificou-se uma variação ambiental dos fatores climáticos temperatura e umidade conforme a formação vegetal contribuindo para uma distribuição heterogênea da fauna. Apenas no período seco a formação CGR apresentou valor significativamente menor de riqueza média. Em relação às variáveis de diversidade e uniformidade não apresentaram variações drásticas em relação ao gradiente vegetacional estudado. Os grupos dominantes no gradiente vegetacional foram Formicidae, Coleoptera, Aranae, Acari e Collembola, com redução do número de Coleoptera na época seca. Pela análise de componentes principais (ACP) constatou-se maiores diferenças na composição das comunidades entre as formações vegetais para o período chuvoso. Nesta época, as formações vegetais os estádios FES e CRD estiveram associados a uma maior diversidade de invertebrados do que CSS e CGR, demonstrando influência da complexidade vegetacional sobre a comunidade da fauna do solo.

Characterization of edaphic fauna in different monocultures in Savanna of Piauí

Abstract Vegetation cover may show diversity and composition patterns of the soil invertebrate community, as a function of litter quantity and quality in a specific habitat. The objective of this work was to characterize the distribution of edaphic fauna in different monocultures. The study was carried out at Chapada Grande farm in Regeneração, PI. Four monoculture areas were chosen: no-tillage soybean, eucalyptus, pasture, and a preserved native cerrado forest. Soil fauna was collected in a dry and wet period by pitfall traps containing 4% formaldehyde. The edaphic fauna was evaluated by the number of individuals per trap per day, average richness and richness, Shannon diversity index and Pielou uniformity index. Data were submitted to analysis of variance and multivariate Principal Component Analysis (PCA). The highest number of individuals per day trap and of average richness were registered in the pasture, eucalyptus and forest areas in both periods, while soybean showed lower values with predominance of Coleoptera and Formicidae groups. The pasture and forest areas showed of higher Shannon index values in the two evaluated seasons, probably due to higher contributions organic residues in the soil that favors the shelter, feeding and reproduction conditions. Regarding the Pielou index, the soybean system showed higher values in this variable. The Aranae, Coleoptera, Formicidae and Diptera groups predominated in the humid period, while Coleoptera and Formicidae predominated in the dry period. Systems that generate greater accumulation of residues harbor a greater diversity of invertebrates of the edaphic fauna. Seasonality had an effect on all variables analyzed and the wet period showed more expressive values.

Resumo A cobertura vegetal pode mostrar padrões de diversidade e composição da comunidade de invertebrados do solo, em função da quantidade e qualidade da serapilheira em determinado habitat específico. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a distribuição da fauna edáfica em diferentes monocultivos. O estudo foi realizado na fazenda Chapada Grande no município de Regeneração, PI. Foram escolhidas quatro áreas de monocultivos: soja em sistema de plantio direto, eucalipto, pastagem, além de uma mata nativa de cerrado preservada. Foram realizadas coletas da fauna do solo, em período seco e úmido, por meio de armadilhas do tipo pitfall contendo 4% de formol. A fauna edáfica foi avaliada pelo número de indivíduos por armadilha por dia, riqueza e riqueza média, índice de diversidade de Shannon e índice de uniformidade de Pielou. Os dados foram submetidos à análise de variância e à análise multivariada de Componentes Principais (ACP). O maior número de indivíduos por armadilha dia e de riqueza média foram registrados nas áreas pastagem, eucalipto e mata nos dois períodos, enquanto que a soja mostrou valores inferiores com predomínio dos grupos Coleoptera e Formicidae. As áreas de pastagem e mata mostraram maiores valores de índice de Shannon nas duas épocas avaliadas provavelmente em função de maiores aportes de resíduos orgânicos no solo que favorece as condições de abrigo, alimentação e reprodução. Em relação ao índice de Pielou o sistema com soja mostrou maiores valores nessa variável. Os grupos Araneae, Coleoptera, Formicidae e Diptera predominaram no período úmido, enquanto Coleoptera e Formicidae se destacaram no período seco. Sistemas que geram maior acúmulo de resíduos abrigam uma maior diversidade de invertebrados da fauna edáfica. A sazonalidade apresentou efeito sobre todas as variáveis analisadas sendo que o período úmido mostrou valores mais expressivos.

Soil macrofauna in a Cerrado/Caatinga ecotone under different crops in Southwestern Piauí State, Brazil / Caracterização da macrofauna edáfica em ecótono Cerrado/Caatinga sob diferentes cultivos no Sudoeste piauiense

ABSTRACT: The aim of this study was to characterize the soil macrofauna under different crop systems and compare them to the macrofauna under the native vegetation of a Cerrado/Caatinga ecotone in southwestern Piauí State, Brazil. The areas studied included areas under sweetsop cultivation (Annona squamosa L.), andropogon grass with three years of use, andropogon grass with six years of use, pivot-irrigated corn, Napier grass, and native vegetation. In each area, soil layers of 0-0.1, 0.1-0.2, and 0.2-0.3m, including the surface litter, were evaluated following the Tropical Soil Biology and Fertility Program (TSBF) recommendations. The soil macrofauna from the different land-use systems were identified to the family level, and the mean density of each taxon was calculated for each soil-management type and layer. The structure of the soil macrofauna was negatively altered under the different crops in comparison to the native Cerrado/Caatinga vegetation, with macrofaunal occurrence varying in the different soil layers. A correlation existed between the functional groups and the soil grain-size distribution and moisture. Napier grass cultivation favored greater soil macrofaunal abundance, with a predominance of families belonging to the orders Isoptera and Hymenoptera. Number of soil macrofaunal families under pivot-irrigated corn was more like the number observed with the native vegetation, and corn also had greater family diversity compared to the other crops studied. Therefore, pivot-irrigated corn can reduce the impact of anthropogenic land use on the diversity of soil macrofauna.

RESUMO: Objetivou-se caracterizar a macrofauna edáfica sob diferentes cultivos comparando-os a vegetação nativa de ecótono Cerrado/Caatinga no Sudoeste do Piauí. As áreas estudadas foram: área sob cultivo de ata (Annona squamosa L.); capim andropogon com três anos de cultivo; capim andropogon com seis anos de cultivo; milho irrigado sob pivô; capim napier e vegetação nativa. Em cada área foram avaliadas as camadas de 0-0,1, 0,1-0,2 e 0,2-0,3m, inclusive a serapilheira de superfície, segundo recomendações do Tropical Soil Biology and Fertility Program (TSBF). A macrofauna edáfica nos diferentes sistemas de uso do solo foi identificada até o nível de famílias e a densidade média de cada táxon foi calculada para cada tipo de manejo do solo e camada. A estrutura da macrofauna edáfica foi alterada negativamente nos diferentes cultivos quando comparadas com a vegetação nativa de cerrado/caatinga, variando quanto a sua ocorrência nas diversas camadas de solo. Houve correlação entre os grupos funcionais com a distribuição granulométrica e umidade do solo. O cultivo de capim napier favoreceu maior abundância da macrofauna edáfica, porém com predominância das famílias pertencente às ordens Isoptera e Hymenoptera. O milho irrigado sob pivô apresenta número de famílias da macrofauna edáfica mais semelhante à vegetação nativa e maior diversidade de famílias em relação aos demais cultivos estudados, reduzindo o impacto do uso antrópico sobre a biodiversidade da macrofauna edáfica.

Soil macrofauna in wooded pasture with legume trees / Macrofauna do solo em pasto arborizado com leguminosas arbóreas

Grasslands afforestation aims at adding different soil uses in a way they become profitable for their owners. As such handling aims at minimizing impacts, the current study had as its goal the use of soil macrofauna in order to evaluate legume afforestation effects on the soil, regardless the depth. Thus, nitrogen fixing species were inserted onto grassland areas and the macrofauna collection was performed 6 years after their planting in the 0-10cm, 10-20cm and 20.30cm layers, in winter and summer. Leguminous influence was different between depths and times of the year. It mostly favors communities under "Mimosa" Genus treetops. Besides, the effects from climatic seasonal variations on invertebrates were mitigated by the implementation of such legume trees.

A arborização de pastagens visa a agregar diferentes usos do solo de um modo rentável a seu proprietário. Como este manejo visa a minimizar impactos, este trabalho objetivou utilizar a macrofauna do solo para avaliar os efeitos que a arborização por leguminosas causa sobre o solo, em suas diferentes profundidades. Para isso, foram inseridas espécies fixadoras de nitrogênio em uma pastagem, sendo a coleta da macrofauna realizada 6 anos após o plantio, nas camadas 0-10cm, 10-20cm e 20-30cm, no verão e inverno. A influência das leguminosas se deu de modo diferenciado entre as profundidades e estações do ano, com maior favorecimento da comunidade sob a copa das árvores do gênero Mimosa. Além disso, o efeito da variação sazonal climática sobre os invertebrados foi amenizada com a implantação das leguminosas arbóreas.

O conhecimento local sobre a fauna edáfica e suas relações com o solo em agroecossistema familiar de base ecológica: um estudo de caso / Local knowledge on soil fauna and its soil relationship in an agroecological family farm: a case study

O estudo foi realizado em uma propriedade agrícola familiar de base ecológica em Morro Redondo (RS), com intuito de analisar o conhecimento local sobre a fauna edáfica e as práticas de manejo do solo no sistema de produção de hortaliças. A família agricultora ressaltou a função das minhocas no solo, além de compreender que as práticas de manejo influenciam a fauna edáfica. A densidade da fauna edáfica foi maior no inverno, porém com diminuição da diversidade e aumento da dominância. O potencial do uso do conhecimento local como um importante aliado ao conhecimento acadêmico na avaliação da influência das práticas de manejo na fauna edáfica é discutido neste artigo.

The study was conducted on an agroecological family farm in Morro Redondo (RS) in order to verify local knowledge about soil fauna and management practices in ecological horticultural production systems. The family farmer emphasized the role of earthworms in the soil and recognized the influence of management practices on soil fauna. The soil fauna density was higher in winter time, but the diversity was reduced and the dominance was increased. The potential use of local knowledge as a valuable contribution to academic knowledge for assessing the influence of management practices on soil fauna is discussed in this paper.

Estratificação e densidade de invertebrados em solo arenoso sob floresta primária e plantios arbóreos na amazônia central durante a estação seca

Density and vertical distribution of soil invertebrates were studied during September of 1990 and 1991 in three plots, namely one forest plot and two arboreal plantations (Dipteryx odorata =cumaru Leguminosae> and Simaruba amara =marupá Simarubaceae>) near Manaus (Brazil). Nineteen main fauna groups were found, and most of them had similar densities in the three plots. The most representative groups were Isoptera (40.1 %), Formicidae (25.2%), Araneae (6.7%), all together representing 62.4% of all soil fauna in the cumaru plot, 57.0% in marupa and 84.1 % in the forest plot. Density of soil fauna decreased from the top soil to 20 cm depth (excluding termites), with a subsequent increase until 30 cm depth. 45% of all fauna occurred in the top 0-5 cm, followed by 9.5% (5-10 cm), 9.1 % ( 10-15 cm), 2.7% (15-20 cm), 20.7% (20-25 cm) and 12.3% (25-30 cm). Isoptera, Diptera and other invertebrates did not present correlation with the pH and the humidity of the soil.

Densidade e distribuição vertical de invertebrados foram estudados durante o mês de setembro de 1990 e 1991, em solo de três tipos de cobertura vegetal: floresta primária, plantios de Dipteryx odorata(Leguminosae = cumaru) e Simaruba amara(Simarubaceae = marupá), nos arredores de Manaus, Brasil. Foram encontrados 19 grupos principais da fauna. A maioria desses grupos foram similares para os três tipos de cobertura, sendo Isoptera (40,1%), Formicidae (25,2%), Araneae (6,7%) os grupos mais abundantes que, juntos, representaram 62,4% da fauna de cumaru, 57,0% da fauna de marupá e 84,1% da fauna de floresta. Houve uma diminuição da densidade para todos os grupos (excluídos os cupins) até a profundidade de 20 cm, com subseqüente aumento até 30 cm de profundidade, principalmente pela presença de Isoptera. Cerca de 45% de toda a fauna ocorreu no estrato de 0-5 cm de profundidade, seguido de 9,5% (5-10 cm), 9,1% (10-15 cm), 2,7% (15-20 cm), 20,7% (20-25 cm) e 12,3% (25-30 cm) nos estratos subseqüentes. Isoptera, Diptera e outros invertebrados não apresentaram correlação com a umidade e o pH do solo.