Qualidade do solo de sistemas de culturas sob plantio direto avaliada por frações de matéria orgânica e atributos microbiológicos

Resumo: A matéria orgânica do solo (MOS) é vista pela comunidade científica como o indicador ideal para avaliar e monitorar a qualidade do solo, considerando a sua influência sobre os processos biológicos, físicos e químicos, dando condições para que o solo exerça suas funções no ambiente. Sistemas de culturas em plantio direto com variação no número e na alternância de espécies vegetais na rotação podem alterar a qualidade do solo por afetar os estoques de C e N nos compartimentos físicos da MOS e os atributos microbiológicos do solo. A variação de plantas afeta a qualidade do solo devido alterações na quantidade, qualidade e forma de adição da matéria orgânica. Visando identificar alterações na qualidade do solo em diferentes sistemas de culturas em plantio direto, este estudo foi conduzido em experimento instalado há 21 anos na Estação Experimental da Fundação ABC de Ponta Grossa/PR, sobre Latossolo Vermelho Distrófico típico com delineamento experimental de blocos ao acaso com quatro repetições e seis sistemas de culturas: TR-SO; ER-MI-AV-SO-TR-SO; ER-MI-TR-SO; AV-MI-TR-SO; AZ-MI-AZ-SO; AL-MI, sendo TR: Trigo (Triticum aestivum L.); SO: soja (Glycine max L.); ER: ervilhaca (Vicia villosa Roth); MI: milho (Zea mays L.); AV: aveia (Avena strigosa Schreb.); AZ: azevém (Lolium multiflorum Lam.); AL: alfafa (Medicago sativa L.). Foram determinados os estoques de C e N totais e C e N nas frações > e 53?m (6,84 e 0,52 Mg ha-1, respectivamente), na camada de 0-5 cm, enquanto que o sistema referência TR-SO apresentou 1,33 Mg ha-1 de NT e 5,56 e 0,41 Mg ha-1 de C e N da fração >53?m, respectivamente. Isto ocorreu devido à elevada adição de C e N no solo pelo sistema AL-MI, principalmente devido a maior contribuição das raízes. Pela avaliação dos atributos microbiológicos, não houve diferença na qualidade do solo, pois, no geral, os sistemas apresentaram a mesma capacidade de reserva de C e N na biomassa microbiana, com variação de 529,98 a 595,97 mg kg-1 na primavera e de 332,72 a 401,75 mg kg-1 no outono, os mesmos níveis de atividade, com variação de 1,42 a 1,58 mg C-CO2 kg-1 h-1 na primavera e de 0,63 a 1,00 mg C-CO2 kg-1 h-1 no outono e a mesma eficiência de utilização das fontes de energia e nutrientes do solo com variação de 2,60 a 3,15 mg C-CO2 g-1 Cmic h-1 na primavera e de 2,01 a 2,78 mg C-CO2 g-1 Cmic h-1 no outono. Esses resultados justificam-se porque os sistemas apresentam características similares nas condições de ambiente edáfico, como os teores de C e N e as propriedades físicas (umidade, densidade e granulometria) e químicas do solo (pH e macronutrientes). Conclui-se que há alteração na qualidade do solo em diferentes sistemas de culturas em plantio direto com variação no número e alternânia de plantas na rotação, devido aos diferentes estoques de C e N nos compartimentos físicos da MOS

Functionality of Collembola across different land-uses

A identificação de atributos funcionais de colêmbolos associada com sua caracterização taxonômica responde aos impactos causados por mudanças de uso e manejo, além de terem um efeito sobre os processos funcionais do solo. Além disso, a descrição de atributos funcionais visa também atender o crescente interesse de investigar mecanismos relacionados com os processos de montagem de comunidade, tais como a convergência e divergência de atributos funcionais. Este trabalho teve três objetivos: 1) investigar a composição e estrutura de comunidades de colêmbolos em relação a alterações de uso do solo e diferentes ofertas de forragem através de uma abordagem funcional e taxonômica; 2) avaliar a existência de filtros ambientais e diferenciação de nichos dentro das comunidades; 3) avaliar o efeito de diferentes grupos funcionais dos colêmbolos no funcionamento do solo. Para isto, foram realizamos três estudos, sendo avaliados no primeiro estudo diferentes usos do solo (mata, campo e eucalipto) e no segundo estudo quatro níveis de ofertas de forragem. Como resultado principal de ambos os estudos, observamos que os de índices taxonômicos, tais como riqueza e diversidade de espécies, podem apresentar padrões diferentes dos índices funcionais, porém ambas as abordagens foram sensíveis aos tratamentos avaliados. De modo geral, o aumento da riqueza e diversidade de colêmbolos não é diretamente relacionado com o aumento da diversidade funcional. Também foi observado em ambos os estudos que a composição e estrutura das comunidades de colêmbolos foram afetadas significativamente pela existência de um filtro ambiental e pela diferenciação de nicho ecológico, uma vez que observamos convergência e divergência de atributos funcionais significativamente relacionados com os gradientes estudados. O terceiro estudo, realizado em condições de microcosmos, consistiram em 6 tratamentos e um controle, sendo os tratamento a combinação de diferentes grupos funcionais de colêmbolos. De modo geral, os resultados mostram que a presença de colêmbolos não afetou significativamente o tamanho da comunidade microbiana do solo, porém estimulou a mineralização de C e N. A presença de apenas um grupo funcional de colêmbolos estimulou a atividade microbiana, sendo estes significativamente diferentes do tratamento controle. Estas diferenças são ainda maiores quando há duas e três grupos funcionais no mesmo microcosmo. O estímulo sobre a comunidade microbiana possivelmente deve-se aos diferentes nichos ocupados pelos colêmbolos dentro do solo, pelas modificações na composição microbiana e pela redistribuição de nutrientes no interior do solo. Palavra-chave: colêmbolos; filtro ambiental; interação biológica; regras de montagem; campos; uso do solo; grupo funcional; atributo funcional; convergência de atributos; divergência de atributos.Traits-based approach (functional traits) associated with taxonomical description in collembolan communities can response to environmental changes and have a directly effect on soil functioning. Furthermore, trait-based approach also aims to attend the growing interest in investigating mechanisms that are related to assembly process in communities, such as trait-convergence and trait-divergence assembly patterns. This work was three objective: 1) investigating the composition and structure of Collembola communities regarding environmental changes in soil and litter induced by land-use and grassland management using both taxonomic and functional approaches; 2) assessing the existence of environmental filtering and biotic interaction within collembolan communities; 3) evaluating the effect of three collembolan life-form on soil functioning. To this, we carried out three studies to investigate these objectives which two of them was carried out in three land-uses types (study 1) and four herbage allowance (study 2).The results of the studies 1 and 2 showed that taxonomic indices such as richness and taxonomical diversity and functional indices can have different patterns in collembolan communities, but both approaches are sensitive to the treatments evaluated. In general, increasing the richness and diversity of collembola was not directly related with the increase of the functional diversity. We also observed in both studies the composition and structure of Collembolan communities are significantly affected by the existence of an environmental filtering and biotic interaction, since we observed significantly trait-convergence and trait- divergence related to ecological gradients tested. Our findings show that functional traits provide a better understanding of the response of communities to biotic and abiotic changes. The third study was carried out in microcosm conditions and consisted of 6 different combinations of collembolan life-form. Overall, our results showed that collembolan life-forms did not significantly affect microbial biomass but collembolan life-forms affected microbial activities. The presence of only one life-form stimulated C and N mineralization regarding to their CO2 and enzymatic activities, but these stimulations were higher when there was two or three life-forms in the same microcosm. We suggest that stimulation on the microbial community is due to different niches occupied by each collembolan life-form, the changes on microbial composition and redistribution of nutrients in the soil

Functionality of Collembola across different land-uses

A identificação de atributos funcionais de colêmbolos associada com sua caracterização taxonômica responde aos impactos causados por mudanças de uso e manejo, além de terem um efeito sobre os processos funcionais do solo. Além disso, a descrição de atributos funcionais visa também atender o crescente interesse de investigar mecanismos relacionados com os processos de montagem de comunidade, tais como a convergência e divergência de atributos funcionais. Este trabalho teve três objetivos: 1) investigar a composição e estrutura de comunidades de colêmbolos em relação a alterações de uso do solo e diferentes ofertas de forragem através de uma abordagem funcional e taxonômica; 2) avaliar a existência de filtros ambientais e diferenciação de nichos dentro das comunidades; 3) avaliar o efeito de diferentes grupos funcionais dos colêmbolos no funcionamento do solo. Para isto, foram realizamos três estudos, sendo avaliados no primeiro estudo diferentes usos do solo (mata, campo e eucalipto) e no segundo estudo quatro níveis de ofertas de forragem. Como resultado principal de ambos os estudos, observamos que os de índices taxonômicos, tais como riqueza e diversidade de espécies, podem apresentar padrões diferentes dos índices funcionais, porém ambas as abordagens foram sensíveis aos tratamentos avaliados. De modo geral, o aumento da riqueza e diversidade de colêmbolos não é diretamente relacionado com o aumento da diversidade funcional. Também foi observado em ambos os estudos que a composição e estrutura das comunidades de colêmbolos foram afetadas significativamente pela existência de um filtro ambiental e pela diferenciação de nicho ecológico, uma vez que observamos convergência e divergência de atributos funcionais significativamente relacionados com os gradientes estudados. O terceiro estudo, realizado em condições de microcosmos, consistiram em 6 tratamentos e um controle, sendo os tratamento a combinação de diferentes grupos funcionais de colêmbolos. De modo geral, os resultados mostram que a presença de colêmbolos não afetou significativamente o tamanho da comunidade microbiana do solo, porém estimulou a mineralização de C e N. A presença de apenas um grupo funcional de colêmbolos estimulou a atividade microbiana, sendo estes significativamente diferentes do tratamento controle. Estas diferenças são ainda maiores quando há duas e três grupos funcionais no mesmo microcosmo. O estímulo sobre a comunidade microbiana possivelmente deve-se aos diferentes nichos ocupados pelos colêmbolos dentro do solo, pelas modificações na composição microbiana e pela redistribuição de nutrientes no interior do solo. Palavra-chave: colêmbolos; filtro ambiental; interação biológica; regras de montagem; campos; uso do solo; grupo funcional; atributo funcional; convergência de atributos; divergência de atributos.Traits-based approach (functional traits) associated with taxonomical description in collembolan communities can response to environmental changes and have a directly effect on soil functioning. Furthermore, trait-based approach also aims to attend the growing interest in investigating mechanisms that are related to assembly process in communities, such as trait-convergence and trait-divergence assembly patterns. This work was three objective: 1) investigating the composition and structure of Collembola communities regarding environmental changes in soil and litter induced by land-use and grassland management using both taxonomic and functional approaches; 2) assessing the existence of environmental filtering and biotic interaction within collembolan communities; 3) evaluating the effect of three collembolan life-form on soil functioning. To this, we carried out three studies to investigate these objectives which two of them was carried out in three land-uses types (study 1) and four herbage allowance (study 2).The results of the studies 1 and 2 showed that taxonomic indices such as richness and taxonomical diversity and functional indices can have different patterns in collembolan communities, but both approaches are sensitive to the treatments evaluated. In general, increasing the richness and diversity of collembola was not directly related with the increase of the functional diversity. We also observed in both studies the composition and structure of Collembolan communities are significantly affected by the existence of an environmental filtering and biotic interaction, since we observed significantly trait-convergence and trait- divergence related to ecological gradients tested. Our findings show that functional traits provide a better understanding of the response of communities to biotic and abiotic changes. The third study was carried out in microcosm conditions and consisted of 6 different combinations of collembolan life-form. Overall, our results showed that collembolan life-forms did not significantly affect microbial biomass but collembolan life-forms affected microbial activities. The presence of only one life-form stimulated C and N mineralization regarding to their CO2 and enzymatic activities, but these stimulations were higher when there was two or three life-forms in the same microcosm. We suggest that stimulation on the microbial community is due to different niches occupied by each collembolan life-form, the changes on microbial composition and redistribution of nutrients in the soil

Qualidade do solo de sistemas de culturas sob plantio direto avaliada por frações de matéria orgânica e atributos microbiológicos

Resumo: A matéria orgânica do solo (MOS) é vista pela comunidade científica como o indicador ideal para avaliar e monitorar a qualidade do solo, considerando a sua influência sobre os processos biológicos, físicos e químicos, dando condições para que o solo exerça suas funções no ambiente. Sistemas de culturas em plantio direto com variação no número e na alternância de espécies vegetais na rotação podem alterar a qualidade do solo por afetar os estoques de C e N nos compartimentos físicos da MOS e os atributos microbiológicos do solo. A variação de plantas afeta a qualidade do solo devido alterações na quantidade, qualidade e forma de adição da matéria orgânica. Visando identificar alterações na qualidade do solo em diferentes sistemas de culturas em plantio direto, este estudo foi conduzido em experimento instalado há 21 anos na Estação Experimental da Fundação ABC de Ponta Grossa/PR, sobre Latossolo Vermelho Distrófico típico com delineamento experimental de blocos ao acaso com quatro repetições e seis sistemas de culturas: TR-SO; ER-MI-AV-SO-TR-SO; ER-MI-TR-SO; AV-MI-TR-SO; AZ-MI-AZ-SO; AL-MI, sendo TR: Trigo (Triticum aestivum L.); SO: soja (Glycine max L.); ER: ervilhaca (Vicia villosa Roth); MI: milho (Zea mays L.); AV: aveia (Avena strigosa Schreb.); AZ: azevém (Lolium multiflorum Lam.); AL: alfafa (Medicago sativa L.). Foram determinados os estoques de C e N totais e C e N nas frações > e 53?m (6,84 e 0,52 Mg ha-1, respectivamente), na camada de 0-5 cm, enquanto que o sistema referência TR-SO apresentou 1,33 Mg ha-1 de NT e 5,56 e 0,41 Mg ha-1 de C e N da fração >53?m, respectivamente. Isto ocorreu devido à elevada adição de C e N no solo pelo sistema AL-MI, principalmente devido a maior contribuição das raízes. Pela avaliação dos atributos microbiológicos, não houve diferença na qualidade do solo, pois, no geral, os sistemas apresentaram a mesma capacidade de reserva de C e N na biomassa microbiana, com variação de 529,98 a 595,97 mg kg-1 na primavera e de 332,72 a 401,75 mg kg-1 no outono, os mesmos níveis de atividade, com variação de 1,42 a 1,58 mg C-CO2 kg-1 h-1 na primavera e de 0,63 a 1,00 mg C-CO2 kg-1 h-1 no outono e a mesma eficiência de utilização das fontes de energia e nutrientes do solo com variação de 2,60 a 3,15 mg C-CO2 g-1 Cmic h-1 na primavera e de 2,01 a 2,78 mg C-CO2 g-1 Cmic h-1 no outono. Esses resultados justificam-se porque os sistemas apresentam características similares nas condições de ambiente edáfico, como os teores de C e N e as propriedades físicas (umidade, densidade e granulometria) e químicas do solo (pH e macronutrientes). Conclui-se que há alteração na qualidade do solo em diferentes sistemas de culturas em plantio direto com variação no número e alternânia de plantas na rotação, devido aos diferentes estoques de C e N nos compartimentos físicos da MOS

Systematics, Ecology and Taxonomy of Collembola: Introduction to the Special Issue

Springtails (Collembola) are very small terrestrial arthropods commonly found to be associated with edaphic environments [...

Carbono e nitrogênio nas frações granulométricas da matéria orgânica do solo, em sistemas de culturas sob plantio direto

A qualidade do solo em plantio direto está relacionada ao sistema de culturas e pode ser avaliada pelo teor de matéria orgânica particulada (>53 ∝m), em razão da funcionalidade que essa fração proporciona ao solo e à sua sensibilidade às diferenças de manejo. Visando estudar a qualidade do solo em sistemas de culturas em plantio direto, este trabalho foi conduzido em experimento de longa duração (21 anos) em Latossolo Vermelho distrófico típico nos Campos Gerais do Paraná. Seis sistemas de culturas foram avaliados, em que trigo-TR (Triticum aestivum L.), soja-SO (Glycine max L.), milho-MI (Zea mays L.), aveia-preta-AV, para cobertura (Avena strigosa Schreb.), ervilhaca-ER, para cobertura (Vicia villosa Roth); azevém-AZ, para feno (Lolium multiflorum Lam.); ou alfafa-AL, para feno (Medicago sativa L.) compuseram os seguintes sistemas: TR-SO (referência), ER-MI-AV-SO-TR-SO, ER-MI-TR-SO, AV-MI-TR-SO, AZ-MI-AZ-SO e AL-MI (milho a cada três anos). Os estoques de carbono orgânico total (COT), nitrogênio total (NT) e de C e N na matéria orgânica (MO) particulada (>53 µm) e associada aos minerais (<53 µm) foram determinados em 0-5, 5-10 e 10-20 cm. O sistema semiperene AL-MI apresentou os maiores estoques de COT e NT na camada de 0-20 cm (63,6 Mg ha-1 COT e 4,6 Mg ha-1 NT), com incrementos anuais de 0,23 Mg ha-1 COT e 0,03 Mg ha-1 NT, em relação ao sistema TR-SO. O sistema AL-MI também teve os maiores estoques de C e N na MO particulada nessa camada (12,5 e 0,91 Mg ha-1, respectivamente), por causa da maior adição de fitomassa pelas raízes e a proteção física dos resíduos orgânicos. Os menores estoques de COT e NT na camada 0-20 cm ocorreram no sistema ER-MI-TR-SO (57,8 Mg ha-1 COT e 4,03 Mg ha-1 NT), sem apresentar incremento anual em relação ao sistema TR-SO. Os estoques de C e N na MO particulada foram de 10,4 e 0,67 Mg ha-1, respectivamente. Essa tendência repetiu-se para as camadas individuais, com diferença significativa entre os sistemas na camada de 0-5 cm e não significativa, para as de 5-10 e 10-20 cm. Na média dos sistemas, a MO particulada contribuiu em torno de 30 % para o estoque total de C na camada 0-5 cm. Rotação de culturas com espécies que tenham sistema radicular ativo por mais tempo, como o sistema semiperene AL-MI, tem potencial de incrementar o estoque total de C e N, especialmente da fração MO particulada, proporcionando funcionalidade ao solo e, consequentemente, qualidade

Diversity Loss of Epigeic Collembola after Grassland Conversion into <i>Eucalyptus</i> Forestry in Brazilian Pampa Domain

The Brazilian Pampa is a rich domain mainly represented by grasslands. Conversion of native vegetation into Eucalyptus plantation leads to soil degradation and losses on local fauna and flora. The objectives of this study were to compare the taxonomic structure and abundance of epigeic springtails (Collembola) in two different types of land-use in the Brazilian Pampa, native grassland and Eucalyptus plantation, as well as to understand the processes that may cause species loss after grassland afforestation. Specimens were sampled in 10 paired plots of grasslands and Eucalyptus in southern Brazil. After sampling, all specimens were sorted, counted and identified. We evaluated the taxonomic composition, alpha and beta diversity, and used Random Forest Analysis to understand the influence of environmental factors on the structure and composition of Collembola communities. We sampled 1249 specimens in 26 morphospecies, and our data support there are significant losses in native Collembola communities after the conversion of grasslands into Eucalyptus plantations regarding abundance, species composition, richness, and alpha diversity. Species turnover better explained the beta diversity, and plant richness and dominance were the main environmental factors driving the Collembola diversity. These results deepen the knowledge of the impacts of native grassland conversion on soil fauna

Diversity Loss of Epigeic Collembola after Grassland Conversion into Eucalyptus Forestry in Brazilian Pampa Domain

The Brazilian Pampa is a rich domain mainly represented by grasslands. Conversion of native vegetation into Eucalyptus plantation leads to soil degradation and losses on local fauna and flora. The objectives of this study were to compare the taxonomic structure and abundance of epigeic springtails (Collembola) in two different types of land-use in the Brazilian Pampa, native grassland and Eucalyptus plantation, as well as to understand the processes that may cause species loss after grassland afforestation. Specimens were sampled in 10 paired plots of grasslands and Eucalyptus in southern Brazil. After sampling, all specimens were sorted, counted and identified. We evaluated the taxonomic composition, alpha and beta diversity, and used Random Forest Analysis to understand the influence of environmental factors on the structure and composition of Collembola communities. We sampled 1249 specimens in 26 morphospecies, and our data support there are significant losses in native Collembola communities after the conversion of grasslands into Eucalyptus plantations regarding abundance, species composition, richness, and alpha diversity. Species turnover better explained the beta diversity, and plant richness and dominance were the main environmental factors driving the Collembola diversity. These results deepen the knowledge of the impacts of native grassland conversion on soil fauna