Caracterização da fauna edáfica em sistemas de manejo para produção de
forragens no Estado do Piauí
CIÊNCIA DO SOLO
Caracterização da fauna edáfica em sistemas de manejo para produção de
forragens no Estado do Piauí1
Characterization of edaphic fauna in management systems for forage production
in the State of Piauí
Luís Alfredo Pinheiro Leal NunesI, *; Danielle Ilze Barbosa da SilvaII; Ademir
Sérgio Ferreira de AraújoI; Luiz Fernando Carvalho LeiteIII; Maria Elizabeth
Fernandes CorreiaIV
IUniversidade Federal do Piauí, Campus Ministro Petrônio Portela, Teresina-PI,
Brasil, lanunes@ufpi.br, asfaruaj@yahoo.com.br
IIPrograma de Pós-Graduação em Solos e Nutrição de Plantas, Universidade
Federal do Piauí/UFPI, Bom Jesus-PI, Brasil, danielleilze@gmail.com
IIIEmbrapa Meio Norte, Teresina-PI, Brasil, luizf@cpamn.embrapa.br
IVEmbrapa Agrobiologia, Seropédica-RJ, Brasil, ecorreia@cnpab.embrapa.br
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RESUMO
O objetivo desse trabalho foi avaliar a distribuição da fauna em função da
umidade do solo em diferentes sistemas de manejo para a produção de forragens
com capim-Tifton 85 (Cynodon dactylon Pers. x C. niemfuensis Vanderys), capim-
Tanzânia (Panicum maximum Jacq. cv. Tanzânia), capim-Andropogon (Andropogon
gayanus Kunth), Leucena (Leucaena leucocephala (Lam.) R. de Wit.) tendo como
controle uma Mata dos Cocais. A coleta da fauna foi feita utilizando-se
armadilhas do tipo Pitfall em duas épocas do ano: setembro de 2007 e março de
2008, período seco e chuvoso, respectivamente. Os sistemas com capim-Tifton,
capim-Tanzânia e Leucena mostraram maior número de indivíduos nos dois períodos
avaliados. A queimada ocorrida no capim-Andropogon antes da primeira coleta
resultou em uma redução na abundância e diversidade da fauna edáfica. Os
maiores valores em riqueza, diversidade e uniformidade de fauna foram obtidos
na amostragem realizada no período úmido. A mata mostrou maior diversidade e
equitabilidade nos dois períodos avaliados. Em situação de estresse hídrico
alguns grupos como Formicidae e Collembola predominaram nos sistemas de manejo
diminuindo a uniformidade, enquanto no período úmido vários grupos mostraram
boa representatividade o que favoreceu a uniformidade. A análise multivariada
de componentes principais evidenciou que os sistemas com mata, capim-Tifton e
capim-Tanzania e Leucena mostraram associação com vários grupos da fauna
edáfica nos dois períodos avaliados enquanto que o sistema com capim-
Andropogon, que sofreu queimada, apresentou afinidade apenas com o grupo
Heteroptera, no período seco.
Plavras-chave - Leguminosa arbórea. Pastagem. Sazonalidade.
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ABSTRACT
The objective of this study was to evaluate the distribution of fauna as a
function of soil moisture in different fodder-production management systems of
Tifton 85 grass (Cynodon dactylon Pers. x C. niemfuensis Vanderys), Tanzania
grass (Panicum maximum Jacq. cv. Tanzânia), Andropogon Grass (Andropogon
gayanus Kunth) and Leucena plants (Leucaena leucocephala (Lam.) R. de Wit.),
with a coca-crop forest used as control. Sampling of the fauna was accomplished
using "pitfall" traps in two periods of the year: September 2007 and March
2008, the dry and wet seasons respectively. Those systems with Tifton grass,
Tanzania grass and Leucaena plants showed a higher number of individuals in
both periods. The fire which occurred in the Andropogon grass before the first
harvest resulted in a reduction in the amount and diversity of the soil fauna.
The highest values for wealth, diversity and uniformity of fauna, were obtained
from samples collected during the wet season. The forest presented a greater
diversity and balance for both periods assessed. In a situation of water-
stress, some groups, such as Collembola and Formicidae, predominated in the
management systems, decreasing uniformity, while in the wet season, several
groups were well represented, favouring uniformity. Principal-component
multivariate analysis showed that systems of forest, Tifton grass, Tanzania
grass and Leucaena plants were associated with several groups of soil fauna in
the two periods evaluated, while the system of Andropogon grass, which suffered
a fire, showed an affinity only with the Hepteroptera group during the dry
season.
Key words - Leguminous plants. Pasture. Seasonality.
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Introdução
A Mata dos Cocais é um tipo de cobertura vegetal de transição entre os climas
semi-árido, equatorial e tropical e que se insere no ecossistema das Florestas
Deciduais Mistas. Essa formação vegetal ocupa cerca de 9% do território
piauiense, sendo constituída principalmente pela palmeira-babaçu [Orrbignya
speciosa (Mart.) Barb. Rodr] que, por se desenvolver mais rápido, está livre de
competição e domina a paisagem.
A substituição de sistemas nativos por sistemas agrícolas resultam em
modificações na composição e diversidade dos grupos mais freqüentes de
organismos edáficos em diferentes graus de intensidade. Isto ocorre devido às
mudanças de habitat, por meio de cultivo de espécie com baixa qualidade
nutricional, ausência de cobertura do solo, dentre outros, limitando o número
de nichos ecológicos e favorecendo a competição intra e interespecíficas (COLE
et al., 2006; HU et al., 1997; JIMENEZ; DECAENS, 2004).
Em geral, a comunidade de invertebrados pode ser conservada quando o sistema de
manejo do solo derivado tem uma estrutura ambiental similar ao sistema de
origem. Assim, a fauna edáfica é beneficiada por sistemas de manejo que
proporcionem condições ambientais que favoreçam a reprodução dos invertebrados
e uma maior qualidade e quantidade de resíduos vegetais, que servem de alimento
e abrigo (BARETTA et al., 2003; BROWN et al., 2004; SEEBER et al., 2005). Pela
sua importância nos processos biológicos dos ecossistemas naturais, a fauna é
utilizada, como importante indicador de qualidade do solo, podendo ser útil na
indicação de agroecossistemas degradados, pois sua diversidade tende a diminuir
em sistemas antropizados (WINK, 2005).
Para um melhor entendimento da abundância e da diversidade e as relações
existentes entre os grupos da fauna edáfica e o manejo do solo, alguns autores
têm empregado técnicas de análise multivariada (BARETTA et al., 2006; LIMA et
al., 2010; MARCHÃO et al., 2009; NUNES et al., 2009,). Para Coimbra et al.
(2007), a utilização dessas técnicas pode adicionar informações relevantes ao
entendimento da variação conjunta de variáveis-resposta, e facilitar a
interpretação de dados biológicos.
O objetivo do presente trabalho foi caracterizar a distribuição da fauna
edáfica em função da umidade do solo em diferentes sistemas de manejo
utilizados para a produção de forragens no Estado do Piauí.
Material e métodos
O experimento foi conduzido na Universidade Federal do Piauí, no município de
Teresina (PI) (latitude: 05º05'21" S; longitude: 42º48'07" W; altitude: 74,4
m). O local apresenta pluviometria média anual de 1.300 mm, distribuída entre
janeiro e maio, e temperaturas variando entre 22,1 e 33,8 ºC (BASTOS; ANDRADE
JÚNIOR, 2000). O solo dominante é um Latossolo Amarelo distrófico, textura
franco-arenosa, relevo plano e boa drenagem, e possuía os seguintes atributos
químicos: pH (CaCl2) de 4,4; concentrações de matéria orgânica e fósforo
disponível de 31,6 g kg-1 e 6 mg dm-3, respectivamente; acidez total e
capacidade de troca de cátions de 29 e 55 mmolc dm-3, respctivamente; saturação
por bases de 47%.
Foram selecionadas cinco coberturas vegetais adjacentes uma a outra, com
diferentes manejos (TAB._1): capim-Tanzânia (Panicum maximum Jacq. cv.
Tanzania), capim-Tifton 85 (Cynodon dactylon Pers.), capim-Andropogon
(Andropogon gayanus Kunth), Leucena (Leucaena leucocephala (Lam.) R. de Wit.),
todas com 1,0 ha e estabelecidas no ano de 2000. Como referência foi utilizada
uma Mata dos Cocais, visto que, teoricamente, é um sistema que está em
equilíbrio e os processos de adição e perda de carbono orgânico se equivalem.
A coleta da fauna edáfica foi realizada em setembro de 2008, período seco, e em
março de 2009, época de chuvas abundantes na região. Para efetuar a coleta,
foram utilizadas armadilhas do tipo "pitfall", constituídas de recipientes
plásticos (500 mL) com 9 cm de diâmetro e 11 cm de altura enterrados ao nível
do solo contendo cerca de 170 mL de álcool a 500 mL L-1. (MOLDENKE, 1994). Em
cada área foram instaladas seis armadilhas na forma de um transecto na parte
central de cada sistema, onde permaneceram por sete dias, sendo a solução
renovada por duas vezes, e após este período foi feita a coleta do material. Os
espécimes capturados foram quantificados e identificados, em placas de Petri,
sob lupa binocular, ao nível de grandes grupos taxonômicos ou famílias.
A fauna edáfica foi avaliada pelo número de indivíduos por armadilha por dia,
riqueza da fauna, que corresponde ao número de grupos identificados, e riqueza
média que representa o número médio de indivíduos por armadilha. O número total
de grupos taxonômicos presentes foi avaliado pelo índice de diversidade de
Shannon que foi calculado por meio da seguinte fórmula: H = -∑pi x log2 pi, em
que pi é a proporção da indivíduos que pertence a iésima família. Para a
análise da uniformidade, ou seja, a abundância relativa utilizou-se o índice de
Uniformidade de Pielou, por meio da seguinte expressão: U= H/lognS, onde H
corresponde ao índice de Shannon, n é o número total de indivíduos na
comunidade e S é o número total de espécies encontradas em cada sistema de
manejo.
Os resultados dos números de indivíduos coletados e de grupos da fauna edáfica
foram submetidos à análise de variância e a comparação de médias, entre cada
sistema, foi feita por meio da aplicação do teste de Tukey a 5%. Realizou-se
ainda a análise multivariada de componentes principais (ACP), utilizando-se o
programa Canoco (TER BRAAK; SMILAUER, 1998) entre os grupos taxonômicos e os
sistemas de manejo do solo.
Resultados e discussão
A maior abundância de fauna edáfica foi registrada entre os sistemas com
Leucena seguido pelo capim-Tanzânia no período seco, e capim-Tifton e capim-
Tanzânia seguido pela Leucena no período úmido (TAB._2). Isto pode estar
associado ao manejo adequado por meio de adubações periódicas de manutenção,
além de um uso racional da área por meio de pastejo rotacionado e corte da
parte aérea para a produção de feno, sem nenhum revolvimento do solo, o que
favorece a manutenção de resíduos orgânicos.
O capim-Tifton e o capim-Tanzânia, mostram um considerável aporte orgânico
resultante da renovação constante pela morte de raízes. Esses resíduos
incorporados ao solo irão constituir a serapilheira que servem como fonte de
alimento e na maioria dos casos cria um microclima favorável aos invertebrados
do solo assemelhando-se a um ambiente natural de mata (DIAS et al., 2007). Já a
presença de uma leguminosa arbórea cria condições favoráveis à fauna, já que a
serapilheira depositada possui um maior teor de nitrogênio, o que favorece a
fragmentação dos resíduos pelos indivíduos edáficos (ALONSO et al., 2005; DIAS
et al., 2006; LOK et al., 2005; SANTOS et al., 2008).
No entanto, o elevado erro-padrão, observado nos sistemas com Leucena, capim-
Tifton e capim-Tanzânia no mês de setembro, revela uma grande heterogeneidade
espacial, e demonstra que em apenas algumas armadilhas foram encontrados
determinados grupos de invertebrados. Isso decorre de uma provável estrutura em
mosaico, em que alguns microhabitats, nesses sistemas, foram capazes de atrair
mais indivíduos funcionando como uma espécie de refúgio para a fauna do solo.
Este tipo de distribuição espacial também foi observado por Dauger et al.
(2005), e Dias et al. (2007), onde diferentes grupos da fauna do solo
agregavam-se em função de fatores do microhabitat ou de características da
vegetação. Por outro lado, na coleta no período úmido o erro padrão diminuiu
provavelmente por melhor condição de umidade que pode ter contribuído para
tornar esses sistemas mais funcionais.
A menor abundância de organismos foi observada no capim-Andropogon nos dois
períodos avaliados (TAB._2), em função da queimada que esse sistema sofreu um
pouco antes da primeira coleta. Estudo realizado por Lima et al. (2010),
mostrou uma diminuição na abundância e riqueza de espécies da fauna do solo
área manejada com agricultura de corte e queima em relação a sistemas
conservacionistas de manejo do solo. A prática da queimada, além da eliminação
direta de praticamente todos os animais que vivem na superfície do solo,
promove a exclusão da serapilheira, esgota a fonte de carbono e energia e
desestrutura o habitat. Nessas condições, a recolonização é lenta e restrita a
poucos grupos (CORREIA; ANDRADE, 2008).
Observou-se, como esperado, que o sistema que sofreu queimada apresentou um
discreto aumento no número de indivíduos na segunda coleta, já que a queimada
ocorreu pouco antes da primeira coleta dizimando a comunidade da fauna. Esse
aumento ocorreu porque a vegetação se encontrava em plena fase de restauração e
expansão da copa. Nessas condições, a fauna se mostra em fase de colonização,
não tendo ainda uma comunidade com estrutura definida, e variáveis como
densidade, riqueza e eqüabilidade poderão sofrer ainda grandes mudanças até a
sua estabilização.
De uma maneira geral, houve aumento nos valores de riqueza (TAB._2) e
diminuição de número de indivíduos no período de boa umidade. Alterações na
umidade do solo podem modificar a distribuição e abundância dos insetos tanto
no sentido de ocupação vertical como horizontal do solo. Alguns estudos têm
mostrado que no período de baixa umidade as condições de colonização do meio
ficam limitadas para poucas espécies mais resistentes ao déficit hídrico em
detrimentos de outras que podem ter migrado para a subsuperfície ou para outras
áreas (BANDEIRA; HARADAS, 1998; NUNES et al., 2009).
A mata de uma maneira geral apresentou valores mais elevados na diversidade e
uniformidade em relação aos demais sistemas estudados nos dois períodos
avaliados (TAB._3). Sabe- se que quanto mais diversa for a cobertura vegetal,
maior será a heterogeneidade da serapilheira, que apresentará maior diversidade
das comunidades de fauna (CORREIA; ANDRADE, 2008). Como a Mata dos Cocais é um
bioma de transição, apresenta características da Floresta Amazônica, Cerrado e
Caatinga. Isto poderia proporcionar uma serapilheira com diversos substratos de
qualidade nutricional e orgânica bastante distinta. Essas condições resultam no
aparecimento de maior número de nichos ecológicos e uma complexa rede alimentar
contribuindo para uma menor competição entre as espécies e favorecendo,
portanto, um grande número de grupos funcionais associados (LAVELLE et al.,
1997; MOÇO et al., 2005). De acordo com Barros et al. (2003), a cobertura
vegetal exerce efeito importante sobre a diversidade de fauna edáfica,
influenciando até mesmo os grupos taxonômicos que são capazes de colonizar o
solo, pois são organismos extremamente dependentes da presença de habitats
específicos.
A umidade aliada à diversidade de substratos orgânicos também influencia a
presença deste ou daquele grupo taxonômico. Nesse trabalho, o grupo Aranae
esteve presente em maiores proporções no sistema de mata no período seco (TAB.
4). Por ser um predador, esse grupo se sobressaiu em função de uma maior
competição e de um menor número de nichos ecológicos o que favoreceu sua
presença, conforme também observado por Nunes et al. (1999) em mata de
Caatinga. O sistema com capim-Andropogon que sofreu queimada mostrou maior
diversidade que outros sistemas de manejo nos dois períodos de coleta (TAB._3).
Isto acontece normalmente quando o sistema apresenta poucos grupos com
pouquíssima densidade. Neste caso, como os valores de densidade não são muito
discrepantes entre os grupos e o componente "equitabilidade" do índice de
diversidade torna-se muito alto, elevando o índice de Shannon.
O índice de Pielou foi maior no sistema de Mata nos dois períodos estudados e
aumentou em todos os sistemas estudados na época de maior umidade no solo
(março) o que indica que houve um maior número de grupos dominantes neste
período. De uma maneira geral, no período úmido, os grupos Formicidae e
Coleoptera, ocorreram com maior expressão, mas outros grupos mostraram uma boa
representatividade, como Aranae, Diptera e larvas de Coleoptera, conforme o
sistema de manejo. Isso ocorreu porque a serapilheira gerada em condições de
boa umidade favoreceu a presença deste ou daquele grupo conforme o tipo de
resíduo vegetal (TAB._4).
Por outro lado, no mês de setembro alguns grupos predominaram, mostrando-se um
percentual de 73%, como foi o caso do grupo Formicidae no sistema com capim-
Andropogon e de 79% do grupo Collembola no sistema com Leucena, contribuindo
assim para uma diminuição da Uniformidade. Marchão et al. (2009) verificaram
que 95% de indivíduos encontrados em mata de Cerrado no período seco foram
representados por apenas dois grupos: Isoptera e Formicidae.
O estudo da relação entre a distribuição de indivíduos de cada grupo taxonômico
e os sistemas de manejo de solo foi realizado por meio de uma ordenação gerada
pelos componentes principais (FIG._1). As variáveis foram distribuídas em dois
componentes principais que explicaram 43,4 (26% para o primeiro e 17,4%, para o
segundo componente) no período seco, e 55,4% da variabilidade total entre os
sistemas de manejos (34,7% para o primeiro e 20,7% para o segundo componente),
no período úmido.
Houve formação de três grupos nos dois períodos de coleta. Um formado pelo
sistema com mata disposto na faixa à esquerda (com valores positivos). Outro
com os sistemas capim-Tifton, capim-Tanzânia e Leucena agrupados na faixa à
direita com valores próximos à neutralidade. E um terceiro grupo formado pelo
sistema capim Andropogon que se apresentou disposto na porção esquerda (com
valores negativos).
A interpretação desse diagrama mostra que a mata e os sistemas com capim-
Tifton, capim-Tanzania e Leucena apresentaram associação com vários grupos nos
dois períodos, o que significa que estes grupos de fauna foram favorecidos por
aqueles sistemas de manejo. No entanto, o sistema com capim-Andropogon que
sofreu queimada mostrou afinidade apenas com o grupo Heteroptera no período
úmido. Nunes et al. (2009) verificaram forte afinidade de uma mata de caatinga
com vários grupos taxonômicos, dentre eles Larva de Diptera, Collembola,
Blatodea e Larva de Coleoptera. Em contrapartida, apenas o grupo Orthoptera
mostrou associação com sistemas que sofreram queimadas.
Conclusões
1. Os sistemas de manejo adotados no capim-Tifton, capim-Tanzânia e Leucena
favoreceram a presença de um grande número de indivíduos e riqueza de espécies
da fauna edáfica no período chuvoso;
2. A queimada diminuiu a abundância de indivíduos e riqueza de grupos
taxonômicos no sistema com capim-Andropogon enquanto que os sistemas de manejo
de maneira não intensiva (capim-Tifton, capim-Tanzânia e Leucena ) tiveram
efeito contrário;
3. Os sistemas com Mata dos Cocais, capim-Tifton e capim-Tanzania e Leucena
mostraram associação com vários grupos da fauna edáfica nos dois períodos
avaliados enquanto que o sistema com capim-Andropogon, que sofreu queimada,
apresentou afinidade apenas com o grupo Heteroptera no período úmido.
Agradecimentos
Os autores agradecem à Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado do Piauí
(FAPEPI) e ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
(CNPq), pelo auxílio financeiro e logístico.
