Diversity of soil spiders in land use and management systems in Santa Catarina, Brazil

The ability of spiders to spread over contiguous areas (Arachnida: Araneae) is directly related to soil management conditions. The objective of this work was to study the effect of land use system (LUS) on the abundance and diversity of soil spider families and their relationship with soil physical and chemical properties. The evaluated LUS were: native forest, eucalyptus reforestation, pasture, crop-livestock integration, and no-tillage crop. Samples were collected in three municipalities of Southern Plateau of Santa Catarina, considered as true replicates, during winter and summer. A total of 270 samples was taken in each area and season. The sampling points were arranged in a grid of 3 x 3 m, spaced by 30 m. We evaluated soil physical, chemical, and microbiological attributes and the abundance and diversity of spider families, collected by soil monolith and soil traps. A total of 448 spiders were captured, 152 in winter and 296 in summer, distributed in 24 families and 52 species/morphospecies. There was a seasonality effect related to the land use systems and the highest Shannon-Wiener diversity index was recorded in the native forest in both sampling periods. Most families of spiders have a direct dependence on soil physical and chemical properties, such as microporosity, exchangeable aluminum, calcium, magnesium, and potassium during the winter. Organic matter, nitrogen, pH in water, weighted average diameter, soil density, and microbial biomass carbon exhibited dependence during the summer. Vegetation type and soil management are the factors that seem to affect most the occurrence of spiders. The families Theridiidae and Nemesiidae are dependent on sites with low human intervention.

Diversity of soil spiders in land use and management systems in Santa Catarina, Brazil / Diversidade de aranhas edáficas em sistemas de uso e manejo do solo em Santa Catarina, Brasil

Abstract: The ability of spiders to spread over contiguous areas (Arachnida: Araneae) is directly related to soil management conditions. The objective of this work was to study the effect of land use system (LUS) on the abundance and diversity of soil spider families and their relationship with soil physical and chemical properties. The evaluated LUS were: native forest, eucalyptus reforestation, pasture, crop-livestock integration, and no-tillage crop. Samples were collected in three municipalities of Southern Plateau of Santa Catarina, considered as true replicates, during winter and summer. A total of 270 samples was taken in each area and season. The sampling points were arranged in a grid of 3 × 3 m, spaced by 30 m. We evaluated soil physical, chemical, and microbiological attributes and the abundance and diversity of spider families, collected by soil monolith and soil traps. A total of 448 spiders were captured, 152 in winter and 296 in summer, distributed in 24 families and 52 species/morphospecies. There was a seasonality effect related to the land use systems and the highest Shannon-Wiener diversity index was recorded in the native forest in both sampling periods. Most families of spiders have a direct dependence on soil physical and chemical properties, such as microporosity, exchangeable aluminum, calcium, magnesium, and potassium during the winter. Organic matter, nitrogen, pH in water, weighted average diameter, soil density, and microbial biomass carbon exhibited dependence during the summer. Vegetation type and soil management are the factors that seem to affect most the occurrence of spiders. The families Theridiidae and Nemesiidae are dependent on sites with low human intervention.

Resumo: A capacidade de dispersão das aranhas em áreas contíguas (Arachnida, Araneae) está ligada diretamente às condições de manejo do solo. Objetivou-se com o presente trabalho estudar o efeito do sistema de uso do solo (SUS) sobre a abundância e diversidade das famílias de aranhas edáficas, bem como a relação dessas com os atributos físicos e químicos do solo. Os SUS avaliados foram: floresta nativa, reflorestamento de eucalipto, pastagem, integração lavoura-pecuária e lavoura com sistema plantio direto. As amostras foram coletadas em três municípios do Planalto Sul-Catarinense, considerados réplicas verdadeiras, durante o inverno e o verão. Um total de 270 amostras foi coletado em cada área e estação do ano. Os pontos de amostragem foram dispostos em uma grade de amostragem de 3 × 3 distanciados 30 m entre si. Foram avaliados atributos físicos, químicos e microbiológicos do solo e abundância e diversidade de famílias de aranhas, coletadas pelo método de monólitos e armadilhas de solo. Ao todo foram capturados 448 indivíduos, sendo 152 no inverno e 296 no verão, distribuídos em 24 famílias, 52 espécies/morfoespécies. Houve efeito da sazonalidade entre os sistemas de uso e a maior diversidade de Shannon-Wiener foi registrada em floresta nativa em ambas as épocas de amostragem. A maior parte das famílias de aranhas possui dependência direta dos atributos físicos e químicos do solo, como: microporosidade e alumínio trocável, cálcio, magnésio e potássio durante o inverno. Matéria orgânica, nitrogênio, pH em água, diâmetro médio ponderado, densidade do solo e carbono da biomassa microbiana apresentaram dependência durante o verão. O tipo de vegetação e o manejo são fatores que mais afetam a ocorrência de aranhas. As famílias Theridiidae e Nemesiidae são dependentes de locais com baixa intervenção antrópica.

Soil macrofauna in organic and conventional coffee plantations in Brazil / Macrofauna do solo em plantações de café orgânico e convencional no Brasil

Abstract: Brazil has always been one of the most important coffee producing countries. Lately, there has equally been a renewed interest in alternative coffee production systems. The state of Espírito Santo is the second greatest coffee producer in Brazil; so, we used local coffee plantations to evaluate the relations between soil macrofauna and chemical and microbiological soil properties to identify which of these properties discriminate more effectively between the organic management system (OS) and the conventional management system (CS) of coffee plantations. For each of these two cultivation systems we chose three coffee farms who employed both cultivation systems and picked out the most similar fields from each property. At each site, first we sampled the litter at the soil surface. Afterwards, we sampled nine soil monoliths to evaluate the macrofauna, in summer and winter. We also collected nine supplemental soil samples, taken at a few centimeters from the soil monoliths, for chemical and microbiological analyses. Macrofauna density was evaluated by ANOVA and multivariate analysis. The chemical and microbiological properties are environmental variables, while the data on macrofauna are the explanatory variables. The total number of individuals recovered in this study was 3,354, and the climate, identified by the sampling season, was a great modulator of macrofauna, with higher numbers in winter. The principal components analysis showed that soil moisture, organic matter, nitrogen, phosphorus, boron, copper, pH, acid and alkaline phosphatases and microbial biomass carbon, were the most outstanding ones to discriminate both cultivation systems. We found no statistical significant differences in macrofauna density between OS and CS, probably due to a general great variability, since there was a tendency for much greater values in OS. We detected the interference of chemical and microbiological soil properties on the macrofauna community in both systems of coffee cultivation, and some results clearly correlated much better with climate data than with other factors. To our knowledge, this is the first time in which the data point to a clear separation between the more numerous and diversified soil macrofauna in coffee with organic cultivation from that with a conventional cultivation system.

Resumo: O Brasil sempre foi um dos mais importantes países produtores de café. Ultimamente, houve um renovado interesse pelos sistemas alternativos de produção de café. O Estado do Espírito Santo é o segundo maior produtor de café do Brasil; então, utilizaram-se plantações locais de café para avaliar as relações entre a macrofauna do solo e as propriedades químicas e microbiológicas do solo para identificar quais dessas propriedades discriminam mais efetivamente entre o sistema de manejo orgânico (SO) e o sistema de manejo convencional (SC) das plantações de café. Para cada um desses dois sistemas de cultivo, escolheu-se três fazendas de café que empregaram ambos os sistemas de cultivo e selecionaram os campos mais similares de cada propriedade. Em cada local, primeiro amostrou-se a serrapilheira do solo. Posteriormente, amostraram-se nove monólitos de solo para avaliar a macrofauna, tanto no verão como no inverno. Também, foram coletadas nove amostras suplementares de solo, a alguns centímetros dos monólitos de solo, para análises químicas e microbiológicas. A densidade da macrofauna foi avaliada por ANOVA e análise multivariada. As propriedades químicas e microbiológicas são variáveis ambientais, enquanto os dados sobre a macrofauna são as variáveis explicativas. O número total de indivíduos recuperados neste estudo foi de 3.354 e o clima, identificado pela época de amostragem, foi um ótimo modulador da macrofauna, com maiores números no inverno. A análise dos componentes principais mostrou que a umidade do solo, matéria orgânica, nitrogênio, fósforo, boro, cobre, pH, fosfatases ácido e alcalina e carbono da biomassa microbiana, foram os mais destacados para discriminar ambos os sistemas de cultivo. Encontraram-se diferenças significativas na densidade da macrofauna entre SO e SC, provavelmente devido a uma grande variabilidade geral, uma vez que houve uma tendência para valores muito maiores no SO. Detectou-se a interferência das propriedades químicas e microbiológicas do solo na comunidade de macrofauna em ambos os sistemas de cultivo de café, e alguns resultados claramente correlacionados muito melhor com os dados climáticos do que com outros fatores. A nosso conhecimento, esta é a primeira vez em que os dados apontam para uma clara separação entre a macrofauna do solo mais numerosa e diversificada em café com cultivo orgânico de que com um sistema de cultivo convencional.

Earthworms (Amynthas spp. ) increase common bean growth, microbial biomass, and soil respiration / Minhocas (Amynthas spp. ) aumentam o crescimento do feijoeiro, a biomassa microbiana e a respiração do solo

Few studies have evaluated the effect of earthworms on plants and biological soil attributes, especially among legumes. The objective of this study was to evaluate the influence of earthworms (Amynthas spp.) on growth in the common bean (Phaseolus vulgaris L.) and on soil biological attributes. The experiment was conducted in a greenhouse using a completely randomized design with five treatments and eight repetitions. The treatments consisted of inoculation with five different quantities of earthworms of the genus Amynthas (0, 2, 4, 6, and 8 worms per pot). Each experimental unit consisted of a plastic pot containing 4 kg of soil and two common bean plants. The experiment was harvested 38 days after seedling emergence. Dry matter and plant height, soil respiration, microbial respiration, microbial biomass, and metabolic quotient were determined. Earthworm recovery in our study was high in number and mass, with all values above 91.6% and 89.1%, respectively. In addition, earthworm fresh biomass decreased only in the treatment that included eight earthworms per pot. The presence of earthworms increased the plant growth and improved soil biological properties, suggesting that agricultural practices that favor the presence of these organisms can be used to increase the production of common bean, and the increased soil CO2 emission caused by the earthworms can be partially offset by the addition of commonbean crop residues to the soil.(AU)

Poucos estudos têm avaliado o efeito de minhocas nas plantas e nos atributos biológicos do solo, principalmente em plantas leguminosas, como o feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.). Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência de minhocas (Amynthas spp.) no crescimento do feijoeiro e nos atributos biológicos do solo. O experimento foi realizado em casa de vegetação em delineamento completamente casualizado, com cinco tratamentos e oito repetições. Os tratamentos foram constituídos de cinco níveis de inoculação (0, 2, 4, 6 e 8 minhocas por vaso) de minhocas do gênero Amynthas spp. Cada unidade experimental foi composta por um vaso de plástico, contendo 4 kg de solo e duas plantas de feijoeiro. O período experimental foi encerrado após 38 dias da emergência das plantas. Foram determinadas a matéria seca e a altura das plantas, a respiração edáfica, a respiração microbiana, a biomassa microbiana do solo e o quociente metabólico. A recuperação de minhocas foi alta em número e massa, com todos os valores acima de 91,6% e 89,1%, respectivamente. Adicionalmente, a massa de minhocas diminuiu apenas no tratamento com oito minhocas por vaso. A presença de minhocas aumentou o crescimento da planta e atributos biológicos do solo, sugerindo que práticas agrícolas que favoreçam a presença de minhocas podem vir a ser utilizadas para aumentar a produção de feijoeiro e, a elevação da emissão de CO2 causada pelas minhocas pode ser parcialmente mitigada pela adição deresíduos culturais de feijoeiro no solo.(AU)

Earthworms (Amynthas spp. ) increase common bean growth, microbial biomass, and soil respiration / Minhocas (Amynthas spp. ) aumentam o crescimento do feijoeiro, a biomassa microbiana e a respiração do solo

Few studies have evaluated the effect of earthworms on plants and biological soil attributes, especially among legumes. The objective of this study was to evaluate the influence of earthworms (Amynthas spp.) on growth in the common bean (Phaseolus vulgaris L.) and on soil biological attributes. The experiment was conducted in a greenhouse using a completely randomized design with five treatments and eight repetitions. The treatments consisted of inoculation with five different quantities of earthworms of the genus Amynthas (0, 2, 4, 6, and 8 worms per pot). Each experimental unit consisted of a plastic pot containing 4 kg of soil and two common bean plants. The experiment was harvested 38 days after seedling emergence. Dry matter and plant height, soil respiration, microbial respiration, microbial biomass, and metabolic quotient were determined. Earthworm recovery in our study was high in number and mass, with all values above 91.6% and 89.1%, respectively. In addition, earthworm fresh biomass decreased only in the treatment that included eight earthworms per pot. The presence of earthworms increased the plant growth and improved soil biological properties, suggesting that agricultural practices that favor the presence of these organisms can be used to increase the production of common bean, and the increased soil CO2 emission caused by the earthworms can be partially offset by the addition of commonbean crop residues to the soil.

Poucos estudos têm avaliado o efeito de minhocas nas plantas e nos atributos biológicos do solo, principalmente em plantas leguminosas, como o feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.). Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência de minhocas (Amynthas spp.) no crescimento do feijoeiro e nos atributos biológicos do solo. O experimento foi realizado em casa de vegetação em delineamento completamente casualizado, com cinco tratamentos e oito repetições. Os tratamentos foram constituídos de cinco níveis de inoculação (0, 2, 4, 6 e 8 minhocas por vaso) de minhocas do gênero Amynthas spp. Cada unidade experimental foi composta por um vaso de plástico, contendo 4 kg de solo e duas plantas de feijoeiro. O período experimental foi encerrado após 38 dias da emergência das plantas. Foram determinadas a matéria seca e a altura das plantas, a respiração edáfica, a respiração microbiana, a biomassa microbiana do solo e o quociente metabólico. A recuperação de minhocas foi alta em número e massa, com todos os valores acima de 91,6% e 89,1%, respectivamente. Adicionalmente, a massa de minhocas diminuiu apenas no tratamento com oito minhocas por vaso. A presença de minhocas aumentou o crescimento da planta e atributos biológicos do solo, sugerindo que práticas agrícolas que favoreçam a presença de minhocas podem vir a ser utilizadas para aumentar a produção de feijoeiro e, a elevação da emissão de CO2 causada pelas minhocas pode ser parcialmente mitigada pela adição deresíduos culturais de feijoeiro no solo.