Amostragem de solo e uso de "litterbags" na avaliação populacional de microartrópodos edáficos

Soil core sampling and use of litterbags to assess soil microarthropod population

Resumos

A distribuição agregada de microartrópodos edáficos dificulta a obtenção da estimativa de suas populações em agroecossistemas, por amostragem de solo. Buscando uma alternativa, compararam-se coletas realizadas em saquinhos com folhedo ("litterbags") e amostras de solo, em parcelas experimentais de sistemas de produção de tomate orgânico e convencional, em Jaguariúna, SP. Utilizaram-se três parcelas de 20 x 10m de cada sistema, avaliando-se as populações de Acari e Collembola presentes em quatro amostras de solo e em dois "litterbags" de cada parcela. Foram identificadas 30 famílias de Acari e quatro de Collembola nos sistemas de produção, 88% estando presentes em orgânico e 70% em convencional avaliados por "litterbags" e 53% em quaisquer dos sistemas avaliados por amostras de solo. Os elementos de ambos os grupos foram mais abundantes em sistema orgânico, somente em avaliação por "litterbags". Foi possível estabelecer o sistema mais impactante à mesofauna apenas através de "litterbags", os quais mostraram-se também viáveis para determinação de bioindicadores.

Acari; amostragem; avaliação de impacto; bioindicadores; Collembola; mesofauna de solo; tomate


The patchy distribution of microarthropods in soils makes it difficult to obtain reliable population estimates by direct soil sampling. Searching for alternative collection methods, litterbags and soil cores were compared in terms of extraction, efficiency and representativeness. Both collection methods were tested in experimental plots of conventionally and organically grown tomato crops in Jaguariúna, SP, Brazil. Soil mite and springtail populations were assessed in three 20 x 10 m experimental plots for each cropping system, using either four soil core samples or two litterbags in each plot. A total of thirty mite and four springtail families were identified in the plots. When litterbags were the sampling method used, 88% of the families occurred in the organic and 70% in the conventional cropping system, whereas 53% of the families were common to both cropping systems when soil cores was the sampling method. A larger variety of specimens of both microarthropod groups were found in the organic cropping system, only when litterbags were utilized. The results suggest that it is possible to determine which cropping system is more damaging to the soil mesofauna, and that, using litterbags, bioindicators can be selected.

Acari; bioindicator; Collembola; impact assessment; sampling; soil mesofauna; tomato


Amostragem de solo e uso de "litterbags" na avaliação populacional de microartrópodos edáficos

Luiz Antonio Silveira Melo*; Marco Antonio Vieira Ligo

Embrapa Meio Ambiente, C.P. 69 - CEP: 13820-000 - Jaguariúna, SP.

*e-mail: melo@cnpma.embrapa.br

RESUMO: A distribuição agregada de microartrópodos edáficos dificulta a obtenção da estimativa de suas populações em agroecossistemas, por amostragem de solo. Buscando uma alternativa, compararam-se coletas realizadas em saquinhos com folhedo ("litterbags") e amostras de solo, em parcelas experimentais de sistemas de produção de tomate orgânico e convencional, em Jaguariúna, SP. Utilizaram-se três parcelas de 20 x 10m de cada sistema, avaliando-se as populações de Acari e Collembola presentes em quatro amostras de solo e em dois "litterbags" de cada parcela. Foram identificadas 30 famílias de Acari e quatro de Collembola nos sistemas de produção, 88% estando presentes em orgânico e 70% em convencional avaliados por "litterbags" e 53% em quaisquer dos sistemas avaliados por amostras de solo. Os elementos de ambos os grupos foram mais abundantes em sistema orgânico, somente em avaliação por "litterbags". Foi possível estabelecer o sistema mais impactante à mesofauna apenas através de "litterbags", os quais mostraram-se também viáveis para determinação de bioindicadores.

Palavras-chave: Acari, amostragem, avaliação de impacto, bioindicadores, Collembola, mesofauna de solo, tomate

Soil core sampling and use of litterbags to assess soil microarthropod population

ABSTRACT: The patchy distribution of microarthropods in soils makes it difficult to obtain reliable population estimates by direct soil sampling. Searching for alternative collection methods, litterbags and soil cores were compared in terms of extraction, efficiency and representativeness. Both collection methods were tested in experimental plots of conventionally and organically grown tomato crops in Jaguariúna, SP, Brazil. Soil mite and springtail populations were assessed in three 20 x 10 m experimental plots for each cropping system, using either four soil core samples or two litterbags in each plot. A total of thirty mite and four springtail families were identified in the plots. When litterbags were the sampling method used, 88% of the families occurred in the organic and 70% in the conventional cropping system, whereas 53% of the families were common to both cropping systems when soil cores was the sampling method. A larger variety of specimens of both microarthropod groups were found in the organic cropping system, only when litterbags were utilized. The results suggest that it is possible to determine which cropping system is more damaging to the soil mesofauna, and that, using litterbags, bioindicators can be selected.

Key words: Acari, bioindicator, Collembola, impact assessment, sampling, soil mesofauna, tomato

INTRODUÇÃO

Microartrópodos são importantes componentes da fauna edáfica, participando ativamente dos processos de decomposição da matéria orgânica e mineralização dos nutrientes, influenciando a estabilidade, fertilidade e estruturação do solo (Butcher et al.,1971; Seastedt, 1984; Brussaard, 1994; Harte et al.,1996). Estima-se que 95 % dos microartrópodos de solo sejam constituídos por Acari e Collembola (Seastedt, 1984) e suas populações são consideradas como bastante sensíveis a alterações do ambiente. Em decorrência dessas características, essa mesofauna tem sido utilizada como indicadora de impactos ambientais em agroecossistemas.

Ácaros e colêmbolos têm distribuição agregada no solo, em virtude de fatores edafoambientais, destacando-se umidade e alimento, os quais também influenciam sua migração vertical em busca de condições favoráveis (Christiansen, 1964; Butcher et al.,1971; Takeda, 1979 ; Eijsackers & Bund, 1980; Werner & Dindal, 1987). Esse comportamento dificulta a avaliação das populações por amostragem de solo, pois excessivo número de amostras deve ser retirado de solos cultivados, para obtenção de resultados razoáveis (Eijsackers & Bund, 1980).

O estudo de populações de microartrópodos de solo utilizando "litterbags" (saquinhos com folhedo) foi primeiramente realizado por Crossley Jr. & Hoglund (1962). Anderson (1975) utilizou essa técnica para avaliar a população de Acari envolvida na decomposição de folhedo, obtendo também dados sobre sua ocorrência, abundância e diversidade. Eijsackers & Bund (1980) sugeriram o uso de "litterbags" para medir efeitos de herbicidas na fauna do solo, quando esta for escassa para ser avaliada em amostras de solo. Entretanto, Edwards (1991) considerou que "litterbags" poderiam ser úteis para identificar os taxa envolvidos nos processos de decomposição, mas inadequados para avaliar populações de invertebrados. Porém Bressan & Paoletti (1997) utilizaram "litterbags" para avaliar efeitos de concentrações de dióxido de enxofre sobre microartrópodos de solo, obtendo ótimos resultados.

Folhedos introduzidos no solo, em forma de armadilhas, provavelmente se constituam em alternativa para coleta e avaliação de microartrópodos em agroecossistemas. A verificação desta hipótese, em sistemas de produção orgânica e convencional, foi o objetivo deste trabalho.

MATERIAL E MÉTODOS

Em experimento realizado na Embrapa Meio Ambiente, em 1994, para avaliação do impacto de sistemas de produção orgânica e convencional de tomate, foram realizadas amostragens de solo para avaliar populações de microartrópodos e introduzidos saquinhos com folhedo, para determinar taxa de decomposição e fauna envolvida. Os dados obtidos, referentes a Acari e Collembola, foram utilizados neste trabalho.

Experimento

O experimento foi realizado em blocos ao acaso com 12 parcelas e cada bloco conteve dois sistemas e dois cultivares de tomate. As parcelas mediam 20 X 10 m e foram separadas por corredores de cinco metros. No sistema orgânico utilizaram-se compostos orgânicos originários da decomposição de estrume bovino e capim, superfosfato simples e calcário, pulverizando-se as plantas com extratos vegetais, biofertilizantes e calda bordaleza. No convencional foram utilizados fertilizantes minerais e pulverizações de defensivos (inseticidas, acaricidas e fungicidas) a cada 2,5 dias, em média.

Microartrópodos

Para avaliação de microartrópodos, consideraram-se apenas as parcelas de um dos cultivares de tomate, nos sistemas orgânico e convencional. Foram realizadas três amostragens aleatórias de solo e três introduções e coletas de "litterbags", em média a cada 20 dias, nos meses de outubro, novembro e dezembro, em três parcelas de cada sistema. Em solo, de cada parcela foram retiradas quatro amostras de 10 cm de profundidade e 5 cm de diâmetro, com trado Uhland. Para avaliação em folhedo, introduziram-se dois "litterbags" por parcela, a 10 cm de profundidade, que foram coletados e reintroduzidos em cada período. Os saquinhos, de 20 X 10 cm, eram de tela de náilon preto com 1mm² de malha, e cada um continha 10 g de folhedo, constituído por palha de milho seca em estufa a 60 ºC por três dias.

As amostras coletadas foram transferidas para funil de Tullgren modificado, onde permaneceram por 72 horas, para extração dos microartrópodos. Estes foram preservados em solução 1:1 de etanol e glicerina. Posteriormente, Acari e Collembola foram identificados a nível de família.

Os dados apresentados referem-se aos totais dos microartrópodos coletados em 36 amostras de solo e 18 "litterbags", em cada sistema de produção, durante o período estudado.

RESULTADOS E DISCUSSÂO

Os dados foram totalizados em virtude do número relativamente baixo de indivíduos obtidos nas famílias, em amostras de solo . Comparativamente a estas, em "litterbags" obteve-se elevado número de indivíduos (TABELA 1), possivelmente em decorrência do que Crossley Jr. & Hoglund (1962) designaram como "efeito do saco", para explicar a grande quantidade de ácaros presentes nos "litterbags", ou seja, que "a conservação da umidade no folhedo ensacado possibilitou a ocorrência de microclima mais estável e a reduzida malha do saco impediu a passagem de artrópodos predadores de maior envergadura".

Foram identificadas 30 famílias de Acari e quatro de Collembola nas duas técnicas de amostragens dos sistemas de produção. Destas famílias, cerca de 53% ocorreram em amostras de solo tanto em sistema orgânico como convencional; em saquinhos com folhedo, 88% ocorreram em sistema orgânico e 70% em convencional. Considerando somente as técnicas de amostragens em ambos os sistemas, aproximadamente 97% do total de famílias apareceram em "litterbags" e 71% nas amostras de solo. Conseqüentemente, a avaliação através de saquinhos com folhedo também proporcionou melhor conhecimento da diversidade desses microartrópodos (TABELA 1).

Em amostras de solo, o número de espécimes de Acari encontrado praticamente não diferenciou entre os sistemas. Em "litterbags", essa subclasse apresentou a maior diferença em número de espécimes, entre os sistemas produtivos, ocorrendo cerca de 68% em orgânico e 32% em convencional. Porém, nas ordens Acaridida e Actinedida, o número de espécimes foi superior no sistema convencional, em avaliação por "litterbags" (TABELA 1). Essas duas ordens agrupam espécies microfitófagas (Luxton, 1972) que poderiam ter ocupado o nicho deixado pelos espécimes das demais famílias que tenham sido mais suscetíveis aos agrotóxicos aplicados. Edwards & Thompson (1973) citaram que ácaros predadores são extremamente sensíveis a muitos inseticidas e que, sendo reduzidos por organofosforados, geralmente ocorre aumento numérico de várias outras espécies de ácaros. Espécies de ácaros predadores são principalmente da ordem Gamasida (Luxton, 1972) e famílias desta ordem tiveram menor ocorrência de espécimes em sistema convencional (TABELA 1).

Gamasida e Oribatida foram as ordens mais representativas de Acari, pois apresentaram, conjuntamente, ocorrência superior a 90%. Esse resultado poderia vir a constituí-las como boas indicadoras, dependendo, entretanto, da forma de amostragem. Gamasídeos foram mais numerosos em sistema orgânico por ambos os meios de avaliação e assim, as famílias Sejidae e Uropodidae, cujas ocorrências transcenderam 99% em "litterbags" em sistema orgânico, provavelmente foram bioindicadoras de impacto ambiental de agrotóxicos na cultura de tomate. Porém, Oribatida, cujos componentes são na maioria panfitófagos (Luxton, 1972; Werner & Dindal, 1987) e agrupa vários ácaros saprófagos que participam ativamente da decomposição de materiais orgânicos, foi mais abundante em sistema orgânico apenas em avaliações por "litterbags". A maior ocorrência de oribatídeos em sistema convencional, obtida por amostragem de solo, provavelmente não correspondeu à realidade, pois Butcher et al. (1971) observaram haver dominância desses ácaros em solos com alto teor de matéria orgânica e que sua abundância pareceu depender diretamente do teor de húmus no solo.

Colêmbolos têm hábitos alimentares semelhantes a ácaros oribatídeos (Werner & Dindal, 1987) e tal como estes, foram numericamente superiores em amostras de solo do sistema convencional. Edwards & Thompson (1973) citaram que colêmbolos são menos suscetíveis aos químicos que os ácaros e que algumas espécies são afetadas somente por altas doses; também, que podurídeos não foram suscetíveis a concentrações de agrotóxicos na superfície do solo, estas afetando bastante aos entomobriídeos e isotomídeos. Essas informações, no geral, diferiram dos resultados obtidos neste trabalho, pois podurídeos tiveram maior ocorrência em orgânico por ambas as técnicas de avaliação; entomobriídeos ocorreram mais em orgânico por amostragem de solo e mais em convencional por "litterbags" e isotomídeos foram mais abundantes em orgânico por "litterbags" e mais em convencional por amostragem de solo (TABELA 1).

As variações populacionais verificadas entre as técnicas de avaliação, notadamente para famílias de Collembola, provavelmente relacionaram-se ao microhabitat e a fatores extrínsecos às amostras de solo. Saquinhos com folhedo, introduzidos no solo, não só proporcionam abrigo e alimento à fauna, mas também retenção de umidade. Colêmbolos são extremamente sensíveis a variações de umidade no solo (Christiansen, 1964), que, quando baixa, pode resultar em migração, baixa taxa reprodutiva e alta mortalidade (Butcher et al., 1971). Porém, cada espécie tem seu limite de tolerância e sobrevivência (Christiansen, 1964) e Takeda (1979) observou que populações do isotomídeo Folsomia octoculata Handschin correlacionaram-se negativamente com teor de água no solo, enquanto que para o entomobriídeo Tomocerus varius Folson e o isotomídeo Isotoma carpenteri Börner, as correlações foram positivas. Com isso, percebe-se que pequena alteração no habitat pode resultar em grande mudança das espécies dominantes, alterando os resultados de amostragens. Em adição, as condições do habitat influenciam a agregação e seu grau, que variam de acordo com a resposta dos indivíduos ao meio, determinando a distribuição e adaptação das espécies nos horizontes do solo (Takeda, 1979). Esse comportamento da população provavelmente também influenciou os resultados obtidos neste trabalho, pois os "litterbags" foram introduzidos a 10 cm de profundidade, "explorando" essa camada, enquanto que as amostras de solo foram retiradas de zero a 10 cm de profundidade. Por outro lado, as variáveis do solo, cuja importância à fauna varia com a profundidade, têm efeito relativo na abundância das populações, pois Straalen (1985) obteve que condições de seca foram mais prejudiciais às espécies de Collembola que viviam em horizontes mais profundos do que às de superfície, porém estas, por serem mais móveis, ficaram mais expostas ao ataque de predadores. Fatores exclusivamente relacionados à amostragem de solo provavelmente também contribuíram para a ocorrência das diferenças populacionais entre as técnicas de avaliação. O número de amostras talvez tenha se constituído no mais importante, porque no ensaio foram retiradas quatro amostras por parcela de 20X10 m , enquanto que Eijsackers & Bund (1980) sugeriram a retirada de no mínimo 36 amostras em áreas de 3X3 m , para contornar o problema da distribuição agregada. Outro fator foi a manipulação da amostra de solo a qual, ocorrendo desde a retirada do trado até sua inserção no equipamento extrator, pode ter causado dano aos indivíduos sensíveis e mesmo sua morte, impedindo a detecção desses, pois somente formas vivas e móveis são extraídas em funil de Tullgren. Esse efeito mecânico geralmente não existe para "litterbag".

Considerando-se o número de espécimes coletados, Acari e Collembola foram mais abundantes em sistema orgânico, em avaliações através de "litterbags". Do total de espécimes de microartrópodos coletados em cada técnica de avaliação, no sistema orgânico ocorreram cerca de 48% em amostras de solo e 63% em "litterbags".

A quantidade de detritos no solo, de acordo com Seastedt (1984), influencia a densidade de artrópodos. Werner & Dindal (1987) citaram que a umidade e o teor de matéria orgânica são determinantes na distribuição de alimento, cujo padrão determinará a distribuição dos artrópodos de solo. Assim, seria esperável que, num sistema onde é adicionada matéria orgânica, a população de microartrópodos de solo fosse maior que em um sistema convencional, independentemente da aplicação de químicos. Neste trabalho, isto não foi observado nas avaliações por amostragens de solo, ficando claro que as avaliações por intermédio de "litterbags" foram determinantes.

"Litterbag" pode constituir-se em ferramenta bastante útil para estudo de microartrópodos de solo. Bressan & Paoletti (1997), utilizando essa técnica, obtiveram que Collembola foi bastante afetada por altas concentrações de enxofre no solo, parecendo ser forte bioindicadora. Da mesma forma, Rodrigues et al. (1997) observaram que ácaros oribatídeos e colêmbolos foram os grupos mais afetados pelo manejo intensivo da cultura de milho.

CONCLUSÕES

  • Por amostragem de solo não foi possível determinar diferenças entre as populações de microartrópodos de solo nos sistemas de produção orgânica e convencional.

  • "Litterbags" foram eficazes para medir impacto dos sistemas de produção sobre os microartrópodos de solo, constituindo-se também em alternativa viável para determinação de bioindicadores de impacto ambiental em agroecossistemas.

AGRADECIMENTOS

Ao Dr. Geraldo Stachetti Rodrigues e à Maria Amélia de Toledo Leme, pelas importantes contribuições.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ANDERSON, J.M. Succession, diversity and trophic relationships of some soil animals in decomposing leaf litter. Journal of Animal Ecology, v.44, p.475-497, 1975.

BRESSAN, M.; PAOLETTI, M.G. Leaf litter decomposition and soil microarthropods affected by sulphur dioxide fallout. Land Degradation & Development, v.8, n.3, p.189-199, 1997.

BRUSSAARD, L. An appraisal of the Dutch programme on soil ecology of arable farming systems (1985-1992). Agriculture, Ecosystems & Environment, v.51, n.1/2, p.1-6, 1994.

BUTCHER, J.W.; SNIDER, R.; SNIDER, R.J. Bioecology of edaphic Collembola and Acarina. Annual Review of Entomology, v.16, p.249-288, 1971.

CHRISTIANSEN, K. Bionomics of Collembola. Annual Review of Entomology, v.9, p.147-178, 1964.

CROSSLEY JR., D.A.; HOGLUND, M.P. A litter-bag method for the study of microarthropods inhabiting leaf litter. Ecology, v.43, n.3, p.571-573, 1962.

EDWARDS, C.A. The assessment of populations of soil-inhabiting invertebrates. Agriculture, Ecosystems and Environment, v.34, p.45-176, 1991.

EDWARDS, C.A.; THOMPSON, A.R. Pesticides and the soil fauna. Residue Reviews,v.45, p.1-79, 1973.

EIJSACKERS, H.; BUND, C.F. van de. Effects on soil fauna. In: HANCE, R.J. Interactions between herbicides and the soil. London: Academic Press, 1980. p.255-305.

HARTE, J.; RAWA, A.; PRICE, V. Effects of manipulated soil microclimate on mesofaunal biomass and diversity. Soil Biology and Biochemistry, v.28, n.3, p.313-322, 1996.

LUXTON, M. Studies on the oribatid mites of a danish beech wood soil: I. Nutricional biology. Pedobiologia, v.12, p.434-463, 1972.

RODRIGUES, G.S.; LIGO, M.A.V.; MINEIRO, J.L. de C. Organic matter decomposition and microarthropod community structure in corn fields under low input and intensive management in Guaíra (SP). Scientia Agricola, v.54, n.1/2, p.69-77, 1997.

SEASTEDT, T.R. The role of microarthropods in decomposition and mineralization processes. Annual Review of Entomology, v.29, p.25-46, 1984.

STRAALEN, N.M. van. Comparative demography of forest floor Collembola populations. Oikos, v.45, p.253-265, 1985.

TAKEDA, H. Ecological studies of collembolan populations in a pine forest soil. IV. Comparison of distribution patterns. Researches on Population Ecology, v.21, p.120-134, 1979.

WERNER, M.R.; DINDAL, D.L. Nutritional ecology of soil arthropods. In: SLANSKY JR., F.; RODRIGUES, J.G. Nutritional ecology of insects, mites, spiders and related invertebrates. New York: John Wiley , 1987. p.815-836.

Recebido para publicação em 01.04.98

Aceito para publicação em 22.10.98

  • ANDERSON, J.M. Succession, diversity and trophic relationships of some soil animals in decomposing leaf litter. Journal of Animal Ecology, v.44, p.475-497, 1975.
  • BUTCHER, J.W.; SNIDER, R.; SNIDER, R.J. Bioecology of edaphic Collembola and Acarina. Annual Review of Entomology, v.16, p.249-288, 1971.
  • CHRISTIANSEN, K. Bionomics of Collembola. Annual Review of Entomology, v.9, p.147-178, 1964.
  • CROSSLEY JR., D.A.; HOGLUND, M.P. A litter-bag method for the study of microarthropods inhabiting leaf litter. Ecology, v.43, n.3, p.571-573, 1962.
  • EDWARDS, C.A. The assessment of populations of soil-inhabiting invertebrates. Agriculture, Ecosystems and Environment, v.34, p.45-176, 1991.
  • EDWARDS, C.A.; THOMPSON, A.R. Pesticides and the soil fauna. Residue Reviews,v.45, p.1-79, 1973.
  • EIJSACKERS, H.; BUND, C.F. van de. Effects on soil fauna. In: HANCE, R.J. Interactions between herbicides and the soil London: Academic Press, 1980. p.255-305.
  • HARTE, J.; RAWA, A.; PRICE, V. Effects of manipulated soil microclimate on mesofaunal biomass and diversity. Soil Biology and Biochemistry, v.28, n.3, p.313-322, 1996.
  • LUXTON, M. Studies on the oribatid mites of a danish beech wood soil: I. Nutricional biology. Pedobiologia, v.12, p.434-463, 1972.
  • RODRIGUES, G.S.; LIGO, M.A.V.; MINEIRO, J.L. de C. Organic matter decomposition and microarthropod community structure in corn fields under low input and intensive management in Guaíra (SP). Scientia Agricola, v.54, n.1/2, p.69-77, 1997.
  • SEASTEDT, T.R. The role of microarthropods in decomposition and mineralization processes. Annual Review of Entomology, v.29, p.25-46, 1984.
  • STRAALEN, N.M. van. Comparative demography of forest floor Collembola populations. Oikos, v.45, p.253-265, 1985.
  • TAKEDA, H. Ecological studies of collembolan populations in a pine forest soil. IV. Comparison of distribution patterns. Researches on Population Ecology, v.21, p.120-134, 1979.
  • WERNER, M.R.; DINDAL, D.L. Nutritional ecology of soil arthropods. In: SLANSKY JR., F.; RODRIGUES, J.G. Nutritional ecology of insects, mites, spiders and related invertebrates New York: John Wiley , 1987. p.815-836.

Datas de Publicação

  • Publicação nesta coleção
    17 Set 1999
  • Data do Fascículo
    Jul 1999

Histórico

  • Recebido
    01 Abr 1998
  • Aceito
    22 Out 1998
São Paulo - Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" USP/ESALQ - Scientia Agricola, Av. Pádua Dias, 11, 13418-900 Piracicaba SP Brazil, Tel.: +55 19 3429-4401 / 3429-4486, Fax: +55 19 3429-4401 - Piracicaba - SP - Brazil
E-mail: scientia@usp.br