Morphological diversity of springtails (Hexapoda: Collembola) as soil quality bioindicators in land use systems / Diversidade morfológica de colêmbolos (Hexapoda: Collembola) como bioindicadora de qualidade do solo em sistemas de uso

ABSTRACT

Abstract The aim of this work was to evaluate the soil quality of native forest, eucalyptus plantations, pasture, integrated crop-livestock, and no-tillage systems, correlating the morphological diversity of springtails with physical and chemical soil properties. Springtail samples were captured from soils of the southern plateau of the State of Santa Catarina in Brazil, during winter and summer, by using Pitfall traps, using a 3 × 3 point grid. The morphotyping of springtails consisted of the observation of five traits and for each one a partial value of the eco-morphological index was assigned to obtain the modified Soil Quality Index. A correlation of the morphotype abundance and diversity with physical (soil moisture, bulk density, biopores, microporosity, and macroporosity) and chemical (pH in water, calcium/magnesium ratio and total organic carbon content) soil properties was studied, describing all results by variance and multivariate analyses. The springtail abundance and diversity were influenced by the different land use systems. Higher soil quality index was determined in native forest followed by eucalyptus plantations, pasture, no-tillage system and integrated crop-livestock, in the winter. Moreover, higher soil quality index was found in native forest followed by integrated crop-livestock, eucalyptus plantations, no-tillage system and pasture, in the summer. Therefore, the quality index of a soil can be evaluated by the springtail morphological traits in correlation with the physical and chemical properties such as calcium/magnesium ratio, total organic carbon contents, biopores, macroporosity, microporosity, soil moisture, bulky density and pH.

RESUMO

Resumo O objetivo deste trabalho foi avaliar a qualidade do solo de florestas nativas, reflorestamento de eucalipto, pastagem, sistemas de integração lavoura-pecuária e plantio direto, correlacionando a diversidade morfológica de colêmbolos com propriedades físicas e químicas do solo. Amostras de colêmbolos foram coletadas de solos do planalto sul do Estado de Santa Catarina no Brasil, durante o inverno e o verão, usando armadilhas de queda, em grade amostral de 3 × 3. A morfotipagem dos colêmbolos consistiu na observação de cinco características e para cada uma foi atribuído um valor parcial do índice eco-morfológico para a obtenção do Índice de Qualidade do Solo modificado. As avaliações foram da abundância e diversidade de morfotipos e de atributos físicos (umidade do solo, densidade do solo, bioporos, microporosidade e macroporosidade) e químicos do solo (pH em água, relação cálcio/magnésio e carbono orgânico total), descrevendo os resultados por análises de variância e multivariada. A abundância e a diversidade de colêmbolos foram influenciadas pelos diferentes sistemas de uso do solo. Maior índice de qualidade do solo foi determinado em floresta nativa seguida de reflorestamento de eucalipto, pastagem, plantio direto e integração lavoura-pecuária, no inverno. Além disso, encontrou-se maior índice de qualidade do solo em floresta nativa seguida de integração lavoura-pecuária, reflorestamento de eucalipto, plantio direto e pastagem, no verão. Portanto, o índice de qualidade do solo pode ser avaliado pelas características morfológicas de colêmbolos em correlação com as propriedades físicas e químicas, como razão cálcio/magnésio, teores de carbono orgânico total, bioporos, macroporosidade, microporosidade, umidade do solo, densidade do solo e pH.