Woody species distribution across a savanna-dry forest soil gradient in the Brazilian Cerrado / Distribuição de espécies arbóreas em gradiente de solo savana-floresta seca no Cerrado brasileiro

Abstract Although richness and distribution of woody species in the Cerrado physiognomies have been extensively studied, the shifts of woody species from savanna physiognomies to dry forests have not yet been addressed. Here, we investigate the effect of soil physical-chemical traits on the woody species turnover between adjacent cerrado stricto sensu and dry forest physiognomies. Woody species were surveyed, and soil and topographic variables measured, in 30 10×40 m plots systematically distributed, with 15 plots in each physiognomy. We found a spatially structured distribution of woody species, and differences of soil traits between cerrado stricto sensu and dry forest areas, mainly related to the aluminum saturation, base saturation, and available phosphorus. Aluminum saturation increased toward the savanna area, while base saturation increased toward the dry forest. Most woody species predominated in one physiognomy, such as Callisthene major in the cerrado stricto sensu and Anadenanthera colubrina in the dry forest. Only 20% of the species were widely distributed across both physiognomies or, not often, restricted to the intermediary values of the soil gradient. General results indicate that contrasting soil traits between cerrado stricto sensu and dry forest produce a strongly spatially organized and sharp transition in terms of species distribution between these physiognomies.

Resumo Embora a distribuição e a riqueza em espécies arbóreas nas fitofisionomias do Cerrado venham sendo bastante estudadas, a transição entre savanas e florestas deciduais ainda não foi abordada. Investigamos o efeito de características físico-químicas do solo sobre a distribuição de espécies arbóreas em região de contato entre cerrado sentido restrito e floresta estacional decidual (FED). As espécies arbóreas foram amostradas sistematicamente, e variáveis de topografia e características do solo foram medidas em 30 parcelas de 10×40 m, sendo 15 parcelas em cada fisionomia. A distribuição das espécies arbóreas foi espacialmente estruturada, e as características do solo diferiram entre as áreas de cerrado sentido restrito e FED, principalmente relacionadas à saturação de alumínio, saturação de bases e teores de fósforo. A saturação de alumínio aumentou em direção ao cerrado sentido restrito, enquanto a saturação de bases aumentou em direção à FED. A maioria das espécies arbóreas predominou em uma das fisionomias, como Callisthene major em cerrado sentido restrito e Anadenanthera colubrina em FED. Apenas 20% das espécies foram amplamente distribuídas em ambas as fisionomias ou, em poucos casos, restritas aos valores intermediários do gradiente de solo. Os resultados indicam um forte contraste de características do solo entre o cerrado sentido restrito e a FED, assim como uma transição acentuada e espacialmente organizada quanto à distribuição de espécies arbóreas.

Microbiological properties of soils are sensitive to changes provided by organic cultivation of banana 'BRS Princesa' in the semi-arid region

Soil microbiota has a key role in the dynamics of natural and agro-ecosystems and is sensitive to changes in these environments. This study evaluated changes in the microbiological properties of soils under an organic production system of banana 'BRS Princesa' (Musa spp.). The experimental design consisted of completely randomized blocks, with four replications. Treatments consisted of 1) soil cover with green manure and agricultural gypsum at a dose of 2,820 kg ha−1, 2) soil cover with green manure without gypsum application, 3) soil cover with weeds and agricultural gypsum at a dose of 2,820 kg ha−1, 4) soil cover with spontaneous plants without gypsum application, and two controls: 5) soil under native Caatinga and 6) soil under regenerating forest (capoeira). The evaluated properties were ß-glucosidase, arylsulfatase, acid phosphatase, fluorescein diacetate hydrolysis activities (FDA), carbon and phosphorus contents in microbial biomass, basal soil respiration, microbial and metabolic quotients, and arbuscular mycorrhizal fungi spore density. Soil samples were collected from the 0­0.20m depth layer in two seasons. No parameter could distinguish the treatments. Spontaneous plants provided conditions equivalent to those under green manure. Agricultural gypsum application also did not influence the microbial biomass and microbiota activity, in the analyzed soil depth. However, ß-glucosidase and arylsulfatase activities, the carbon content in microbial biomass, and metabolic and microbial quotients were sensitive to land-use changes and could distinguish areas under organic cultivation from those under native vegetation. Therefore, these properties can be considered good indicators for monitoring the quality of these soils. Furthermore, microbial communities of soils under organic cultivation responded with arylsulfatase activity corresponding to that found in soils under regenerating forest, which may indicate that organic management tends to provide the microbiota with a condition similar to that found under situations that are little disturbing to edaphic living.(AU)

Enzymatic stoichiometry in tropical soil under pure and mixed plantations of eucalyptus with N2-fixing trees

Soil enzymes play a fundamental role in nutrient cycling in forest systems. The stoichiometry of C, N, and P­acquiring enzymes has been used to indicate nutrient limitation in the soil. However, the enzymatic stoichiometry remains poorly understood in pure and mixed eucalypt plantations. Thus, this study aims to assess the activity of enzymes in the soil to address the hypothesis that the introduction of N2-fixing trees could influence the enzymatic stoichiometry on C, N, and P cycling. The activity of ß-glucosidase (BG), urease (U), and acid phosphatase (AP) was assessed in soil (0-20 cm depth) of pure Eucalyptus grandis without (E) and with N fertilization (E+N), and a mixed system with E. grandis and Acacia mangium (E+A), and a pure A. mangium (A) plantation at 27 and 39 months after planting. The activities of BG/U, BG/AP, and U/AP were used to calculate the enzyme C/N, C/P, and N/P ratios, respectively. Rates of N­acquiring enzymes were higher in E and E+N, while soil microorganisms invested in P­acquiring enzymes in A and E+A. The vector length and angle demonstrated that C demand by microorganisms does not change in relation to N and P, regardless of the treatment. However, N demand decreased in relation to P in A and E+A (mainly at 27 months). Our results suggest that enzymes activity in pure eucalypt systems is limited for their soil-litter nutrient contents. At the same time while acacia and mixed plantation seem to invest in P­acquiring enzymes to improve biological N2 fixation promoted by diazotrophic bacteria associated to acacia.

Woody species distribution across a savanna-dry forest soil gradient in the Brazilian Cerrado / Distribuição de espécies arbóreas em gradiente de solo savana-floresta seca no Cerrado brasileiro

Although richness and distribution of woody species in the Cerrado physiognomies have been extensively studied, the shifts of woody species from savanna physiognomies to dry forests have not yet been addressed. Here, we investigate the effect of soil physical-chemical traits on the woody species turnover between adjacent cerrado stricto sensu and dry forest physiognomies. Woody species were surveyed, and soil and topographic variables measured, in 30 10×40 m plots systematically distributed, with 15 plots in each physiognomy. We found a spatially structured distribution of woody species, and differences of soil traits between cerrado stricto sensu and dry forest areas, mainly related to the aluminum saturation, base saturation, and available phosphorus. Aluminum saturation increased toward the savanna area, while base saturation increased toward the dry forest. Most woody species predominated in one physiognomy, such as Callisthene major in the cerrado stricto sensu and Anadenanthera colubrina in the dry forest. Only 20% of the species were widely distributed across both physiognomies or, not often, restricted to the intermediary values of the soil gradient. General results indicate that contrasting soil traits between cerrado stricto sensu and dry forest produce a strongly spatially organized and sharp transition in terms of species distribution between these physiognomies.

Embora a distribuição e a riqueza em espécies arbóreas nas fitofisionomias do Cerrado venham sendo bastante estudadas, a transição entre savanas e florestas deciduais ainda não foi abordada. Investigamos o efeito de características físico-químicas do solo sobre a distribuição de espécies arbóreas em região de contato entre cerrado sentido restrito e floresta estacional decidual (FED). As espécies arbóreas foram amostradas sistematicamente, e variáveis de topografia e características do solo foram medidas em 30 parcelas de 10×40 m, sendo 15 parcelas em cada fisionomia. A distribuição das espécies arbóreas foi espacialmente estruturada, e as características do solo diferiram entre as áreas de cerrado sentido restrito e FED, principalmente relacionadas à saturação de alumínio, saturação de bases e teores de fósforo. A saturação de alumínio aumentou em direção ao cerrado sentido restrito, enquanto a saturação de bases aumentou em direção à FED. A maioria das espécies arbóreas predominou em uma das fisionomias, como Callisthene major em cerrado sentido restrito e Anadenanthera colubrina em FED. Apenas 20% das espécies foram amplamente distribuídas em ambas as fisionomias ou, em poucos casos, restritas aos valores intermediários do gradiente de solo. Os resultados indicam um forte contraste de características do solo entre o cerrado sentido restrito e a FED, assim como uma transição acentuada e espacialmente organizada quanto à distribuição de espécies arbóreas.

Woody species distribution across a savanna-dry forest soil gradient in the Brazilian Cerrado / Distribuição de espécies arbóreas em gradiente de solo savana-floresta seca no Cerrado brasileiro

Although richness and distribution of woody species in the Cerrado physiognomies have been extensively studied, the shifts of woody species from savanna physiognomies to dry forests have not yet been addressed. Here, we investigate the effect of soil physical-chemical traits on the woody species turnover between adjacent cerrado stricto sensu and dry forest physiognomies. Woody species were surveyed, and soil and topographic variables measured, in 30 10×40 m plots systematically distributed, with 15 plots in each physiognomy. We found a spatially structured distribution of woody species, and differences of soil traits between cerrado stricto sensu and dry forest areas, mainly related to the aluminum saturation, base saturation, and available phosphorus. Aluminum saturation increased toward the savanna area, while base saturation increased toward the dry forest. Most woody species predominated in one physiognomy, such as Callisthene major in the cerrado stricto sensu and Anadenanthera colubrina in the dry forest. Only 20% of the species were widely distributed across both physiognomies or, not often, restricted to the intermediary values of the soil gradient. General results indicate that contrasting soil traits between cerrado stricto sensu and dry forest produce a strongly spatially organized and sharp transition in terms of species distribution between these physiognomies.(AU)

Embora a distribuição e a riqueza em espécies arbóreas nas fitofisionomias do Cerrado venham sendo bastante estudadas, a transição entre savanas e florestas deciduais ainda não foi abordada. Investigamos o efeito de características físico-químicas do solo sobre a distribuição de espécies arbóreas em região de contato entre cerrado sentido restrito e floresta estacional decidual (FED). As espécies arbóreas foram amostradas sistematicamente, e variáveis de topografia e características do solo foram medidas em 30 parcelas de 10×40 m, sendo 15 parcelas em cada fisionomia. A distribuição das espécies arbóreas foi espacialmente estruturada, e as características do solo diferiram entre as áreas de cerrado sentido restrito e FED, principalmente relacionadas à saturação de alumínio, saturação de bases e teores de fósforo. A saturação de alumínio aumentou em direção ao cerrado sentido restrito, enquanto a saturação de bases aumentou em direção à FED. A maioria das espécies arbóreas predominou em uma das fisionomias, como Callisthene major em cerrado sentido restrito e Anadenanthera colubrina em FED. Apenas 20% das espécies foram amplamente distribuídas em ambas as fisionomias ou, em poucos casos, restritas aos valores intermediários do gradiente de solo. Os resultados indicam um forte contraste de características do solo entre o cerrado sentido restrito e a FED, assim como uma transição acentuada e espacialmente organizada quanto à distribuição de espécies arbóreas.(AU)

Identification of locally isolated entomopathogenic Fusarium species from the soil of Changa Manga Forest, Pakistan and evaluation of their larvicidal efficacy against Aedes aegypti / Identificação de espécies de Fusarium entomopatogênicas localmente isoladas do solo da Floresta de Changa Manga, Paquistão e avaliação de sua eficácia larvicida contra Aedes aegypti

Abstract Dengue fever vectored by the mosquito Aedes aegypti is one of the most rapidly spreading insect-borne diseases. Current reliance of dengue vector control is mostly on chemical insecticides. Growing insecticide resistance in the primary mosquito vector, Aedes aegypti, limits the effectiveness of vector control through chemical insecticides. These chemical insecticides also have negative environmental impacts on animals, plants and human health. Myco-biocontrol agents are naturally occurring organisms and are found to be less damaging to the environment as compared to chemical insecticides. In the present study, entomopathogenic potential of local strains of fungi isolated from soil was assessed for the control of dengue vector. Local fungal isolates presents better alternative to introducing a foreign biocontrol strain, as they may be better adapted to environmental conditions of the area to survive and may have more entomopathogenic efficacy against target organism. Larvicidal efficacy of Fusarium equiseti and Fusarium proliferatum was evaluated against Aedes aegypti. Local strains of F. equiseti (MK371718) and F. proliferatum (MK371715) were isolated from the soil of Changa Manga Forest, Pakistan by using insect bait method. Larvicidal activity of two Fusarium spp. was tested against forth instar larvae of A. aegypti in the laboratory, using concentrations 105, 106, 107 and 108 conidia /ml. LC50 values for F. equiseti after 24h, 48h, 72h and 96h of exposure were recorded as 3.8x 108, 2.9x107, 2.0x107, and 7.1x106 conidia /ml respectively while LC50 values for F. proliferatum were recorded as 1.21x108, 9.6x107, 4.2x107, 2.6x107 conidia /ml respectively after 24h, 48h, 72h and 96h of exposure. The results indicate that among two fungal strains F. equiseti was found to be more effective in terms of its larvicidal activity than F. proliferatum against larvae of A. aegypti.

Resumo A dengue transmitida pelo mosquito Aedes aegypti é uma das doenças transmitidas por insetos de propagação mais rápida. A dependência atual do controle do vetor da dengue é principalmente de inseticidas químicos. O aumento da resistência a inseticidas no principal vetor do mosquito, Aedes aegypti, limita a eficácia do controle do vetor por meio de inseticidas químicos. Esses inseticidas químicos também têm impactos ambientais negativos sobre os animais, plantas e saúde humana. Os agentes de micobiocontrole são organismos que ocorrem naturalmente e são menos prejudiciais ao meio ambiente em comparação com os inseticidas químicos. No presente estudo, avaliou-se o potencial entomopatogênico de cepas locais de fungos isolados do solo para o controle do vetor da dengue. Isolados de fungos locais apresentam melhor alternativa para a introdução de uma cepa de biocontrole estrangeira, pois podem ser mais bem adaptados às condições ambientais da área para sobreviver e podem ter maior eficácia entomopatogênica contra o organismo-alvo. A eficácia larvicida de Fusarium equiseti e Fusarium proliferatum foi avaliada contra Aedes aegypti. Cepas locais de F. equiseti (MK371718) e F. proliferatum (MK371715) foram isoladas do solo de Changa Manga Forest, Paquistão, usando o método de isca para insetos. Atividade larvicida de dois Fusarium spp. foi testado contra larvas de quarto ínstar de A. aegypti em laboratório, nas concentrações 105, 106, 107 e 108 conídios / ml. Os valores de LC50 para F. equiseti após 24 h, 48 h, 72 h e 96 h de exposição foram registrados como 3,8x 108, 2,9x107, 2,0x107 e 7,1x106 conídios / ml, respectivamente, enquanto os valores de LC50 para F. proliferatum foram registrados como 1,21x108, 9,6 x107, 4,2x107, 2,6x107 conídios / ml, respectivamente, após 24 h, 48 h, 72 h e 96 h de exposição. Os resultados indicam que entre duas cepas de fungos F. equiseti se mostrou mais eficaz em termos de atividade larvicida do que F. proliferatum contra larvas de A. aegypti.

Diversity of entomopathogenic fungi from soils of eucalyptus and soybean crops and natural forest areas / Diversidade de fungos entomopatogênicos em solos de culturas de eucalipto e soja e área de mata nativa

Soils present high fungal diversity, including entomopathogenic species. These fungi are used in pest control, providing easy production, multiplication, application, and dispersion in the field. The objective of the present study was to evaluate entomopathogenic fungal diversity in soils from eucalyptus and soybean crops and natural forest areas. These fungi were isolated using the "Bait Method" with Tenebrio molitor (Linnaeus, 1758) (Coleoptera: Tenebrionidae) larvae from 10 soil samples per area, collected at 10 cm deep in a zig-zag pattern. The isolated entomopathogenic fungi were cultivated in Petri dishes using PDA medium and their mycelia separated after seven days of incubation in a BOD-type chamber. Species of Aspergillus, Beauveria, Cordyceps, Fusarium, Metarhizium, Penicillium and Purpureocillium were identified. The "Bait Method" with T. molitor larvae is efficient to isolate entomopathogenic fungi with higher diversity from soils of the natural forest than the cultivated area.

A diversidade de fungos, incluindo espécies entomopatogênicas, é alta nos solos. Esses fungos são utilizados no manejo de pragas com facilidade de produção, multiplicação, aplicação e dispersão no campo. O objetivo foi avaliar a diversidade de fungos entomopatogênicos em solos de culturas de eucalipto e soja e áreas de mata nativa. Fungos entomopatogênicos foram isolados pelo "Bait Method" com larvas de Tenebrio molitor (Linnaeus, 1758) (Coleoptera: Tenebrionidae) de 10 amostras de solo por área, coletadas a 10 cm de profundidade em zig-zag. Os fungos isolados foram cultivados em três placas de Petri em meio BDA e seus micélios separados após sete dias de incubação em câmara tipo BOD. Fungos dos gêneros Aspergillus, Beauveria, Cordyceps, Fusarium, Metarhizium, Penicillium e Purpureocillium foram identificados. O "Bait Method" com larvas de T. molitor é eficiente para isolar fungos entomopatogênicos com maior diversidade em solos de área de mata nativa que naqueles com culturas de eucalipto e soja.

Impact of crop management systems on soil nematode communities in South Brazil

The analysis of nematode communities allows inferring consequences of management practices on the soil food web. We studied the taxonomic structure of nematode communities in preserved areas of the Atlantic forest (native forest = NF) in Ponta Grossa, Paraná State, Brazil, and in three different agroecosystems in neighboring areas to assess the effect of agricultural land use on nematode assemblages. Agroecosystems were located in a red latosol cropped during 30 years under conventional tillage (CT), no-tillage (NT), and minimal tillage (MT). We collected ten composite soil samples in each area in the summer. Nematodes were extracted by Baermann funnel and fixed with formalin. Subsequently, individuals were classified into taxonomic groups and counted on a Peters slide to determine densities of each taxon. Plant-parasitic and free-living nematodes were classified at the genus level. Data were analyzed with the parameters abundance, Bray & Curtis, Shannon-Weaver, and Simpson indexes. We recorded 35 genera and abundance of nematodes in MT and NT areas was more similar. Higher richness was observed in NF in relation to cropped areas, especially under NT and CT. The PCA and clustering analyses from both nematode communities and soil chemical characteristics showed that MT and CT were more similar and NT was clustered near NF. The replacement of native vegetation by cropping systems caused a reduction of nematode diversity, demonstrating the influence of agricultural practices on nematode communities.(AU)

Effects of nitrogen and phosphorus availability on the early growth of two congeneric pairs of savanna and forest species / Efeitos da disponibilidade de nitrogênio e fósforo no crescimento inicial de dois pares congenéricos de espécies de savana e floresta

In the tropical region, savannas and seasonal forests, both highly diverse biomes, occur side by side, under the same climate. If so, that mosaic cannot be explained solely by climatic variables, but also by fire, water availability and soil status. Nutrient availability in the soil, especially nitrogen and phosphorus, has been postulated to explain the abrupt transitions between savannas and seasonal forests in tropical regions. Plants from these two biomes may present different nutritional strategies to cope with nitrogen and phosphorus limitation. We used two congeneric pairs of trees - each pair with a species from the savanna and another from the neighboring seasonal forest - to test whether savanna and forest species presented different nutritional strategies during their early development. We cultivated 56 individuals from each of these species in a hydroponics system with four treatments: (1) complete Hoagland solution, (2) Hoagland solution without nitrogen, (3) Hoagland solution without phosphorus, and (4) Hoagland solution without nitrogen and phosphorus. After 45 days, we harvested the plants and measured total biomass, root to shoot ratio, height, leaf area, and specific leaf area. Overall, savanna species were lighter, shorter, with smaller leaves, higher specific leaf areas, and higher root to shoot ratios when compared to the forest species. Nitrogen increased the performance of species from both biomes. Phosphorus improved the performance of the forest species and caused toxicity symptoms in the savanna species. Hence, savanna and forest species presented different demands and were partially distinct already as seedlings concerning their nutritional strategies.

Em regiões tropicais, savanas e florestas estacionais, biomas altamente diversos, ocorrem lado a lado, sob o mesmo clima. Sendo assim, esse mosaico não pode ser explicado somente por variáveis climáticas, devendo ser considerada a frequência e intensidade de incêndios, disponibilidade de água e status do solo. A disponibilidade de nutrientes no solo, especialmente nitrogênio e fósforo, tem sido postulada para explicar as transições abruptas entre savanas e florestas estacionais nos trópicos. Espécies vegetais desses dois biomas podem apresentar estratégias nutricionais diferentes para lidar com a limitação tanto de nitrogênio como de fósforo. Utilizamos dois pares de árvores congenéricas - cada par com uma espécie típica de savana e outra de floresta estacional vizinha - para testar se as espécies da savana e da floresta apresentaram estratégias nutricionais diferentes durante seu desenvolvimento inicial. Cultivamos 56 indivíduos de cada uma dessas espécies em um sistema hidropônico com quatro tratamentos: (1) solução Hoagland completa, (2) solução Hoagland sem nitrogênio, (3) solução Hoagland sem fósforo e (4) solução Hoagland sem nitrogênio e fósforo. Após 45 dias, colhemos as plantas e medimos a biomassa total, a relação raiz / parte aérea, altura, área foliar e área foliar específica. No geral, as espécies savânicas foram mais leves, menores em altura, área foliar e área foliar específica e apresentaram maiores razões entre biomassa radicular por biomassa aérea quando comparadas às espécies florestais. A oferta de nitrogênio aumentou o desempenho das espécies de ambos biomas. O fósforo melhorou o desempenho das espécies florestais e causou sintomas de toxicidade nas espécies savânicas. Concluímos que, já como mudas, espécies congenéricas de savana e floresta apresentaram demandas distintas e foram parcialmente diferentes em relação a suas estratégias nutricionais.

Estimation of carbon stock in the soil plant system of the main phytophysiognomies of the cerrado of west Bahia, Brazil / Estimativa do estoque de carbono no sistema solo planta das principais fitofisionomias do cerrado do oeste da Bahia, Brasil

The work was carried out in the western region of Bahia in five phytophysiognomies of cerrado. The regional climate is of the Aw type with rainy summers and dry winters. The main soils are Red-Yellow Latosol, Quartzarenic Neosol and Dystrophic Haplic Gleysol with texture varying from sandy to sandy loam. Soil samples were taken up to 0.40 m to determine the soil carbon and for plant biomass models already established by other authors were chosen. The total soil carbon content followed the decreasing order: VRD>CRD>CSS>CCS>CCL. This may reflect the difference in density of plants in these phytophysiognomic compartments, although there is no significant difference between the soils under the phytophysiognomies of CCS and CCL. The soils under the five phytophysiognomies, on average, presented a carbon stock of 50.63 Mg ha-1. The studied phytophysiognomies in aboveground vegetation presented carbon stocks ranging from 0.05 to 23.36 Mg ha-1.This variation is explained by the plant diversity of each phytophysiognomy. Therefore, the accumulation of carbon depends on the richness and size of species of the area. In general, the upper soil layers stored greater amounts of carbon. Above ground biomass and in roots stand out for higher carbon production in biomass, the phytophysiognomies of CRD and CSS.

O trabalho foi desenvolvido na região Oeste da Bahia em cinco fitofisionomias de cerrado. O clima regional é do tipo Aw, com verão chuvoso e invernos seco. Os principais solos são Latossolo Vermelho-Amarelo e Neossolo Quartzarênicos, com textura variando de arenosa a franco arenosa. As amostras de solo foram retiradas até 0,40 m, para determinar o carbono do solo, para a biomassa vegetal, foram escolhidos modelos já consagrados por outros autores. O teor carbono total do solo obedeceu a seguinte ordem decrescente: VRD>CRD>CSS>CCS>CCL, fato que pode refletir a diferença de adensamento de plantas nesses compartimentos fitofisionômicos, apesar da não haver diferença significativa entre os solos sob as fitofisionomias de CCS e CCL. Em média, os solos sob as cinco fitofisionomias apresentaram média de estoque de carbono de 50,63 Mg ha-1. As fitofisionomias estudas, na vegetação acima do solo, apresentaram estoque de carbono variando 0,05 a 23,36 Mg ha-1. Essa variação é explicada pela diversidade vegetal de cada fitofisionomia. Portanto, o acumulo de carbono depende da riqueza e porte das espécies da área. De modo geral, as camadas superficiais do solo armazenaram maiores quantidades de carbono. A biomassa acima do solo e nas raízes, destacam-se por maiores produção de carbono na biomassa, as fitofisionomias de CRD e CSS.

Oxidizable organic carbon fractions in soils under leguminous nitrogen-fixing trees in a degraded pasture / Frações oxidáveis do carbono em solos sob leguminosas florestais fixadoras de nitrogênio em pastagens degradadas

The chemical fractionation of C by an increasing oxidation gradient, has shown to be a fast and promising methodology to detect changes in C lability. The objectives of the present study presents were: to evaluate the level of lability of soil organic C after conversion of degraded pasture into leguminous trees; evaluate the influence of soil depth on the lability of soil organic C. The experimental area consisted of pure plantations of Acacia auriculiformis, Mimosa caesalpiniifolia and Inga sp., a pasture and a secondary forest. The oxidizable organic carbon was determined by wet oxidation and allowed separation of four fractions according to the lability level (labile, moderately labile, moderately recalcitrant, recalcitrant). Labile fraction was the predominant fraction in all vegetation covers and depths. The conversion of degraded pasture into forest legume plantations and the soil depth promoted changes in the chemical composition of C. The continuous deposition of vegetable residues 13 years of leguminous trees favored the distribution of labile and moderately labile fractions along the soil profile and the recalcitrant fraction in the topsoil. The reference covers contributed to the recalcitrant fraction in the soil below 20 cm depth.

O fracionamento químico de carbono (C) por um gradiente crescente de oxidação, tem se mostrado uma metodologia rápida e promissora para detectar alterações na labilidade de C. Os objetivos do presente estudo foram: avaliar o nível de labilidade do C orgânico do solo após a conversão de pastagens degradadas em leguminosas; avaliar a influência da profundidade do solo na labilidade do C orgânico do solo. A área experimental consistiu em plantios puros de Acacia auriculiformis, Mimosa caesalpiniifolia e Inga sp., uma pastagem e uma mata secundária. O carbono orgânico oxidável foi determinado por oxidação úmida e permitiu a separação de quatro frações de acordo com o nível de labilidade (lábil, moderadamente lábil, moderadamente recalcitrante, recalcitrante). A fração lábil foi a fração predominante em todas as coberturas vegetais e profundidades. A conversão de pastagens degradadas em leguminosas florestais e a profundidade do solo promoveram mudanças na composição química do C. A deposição contínua de resíduos vegetais por 13 anos de leguminosas favoreceu a distribuição das frações lábil e moderadamente lábil ao longo do perfil do solo e da fração recalcitrante na camada superficial do solo. As coberturas de referência contribuíram para a fração recalcitrante no solo abaixo de 20 cm de profundidade.

Impact of crop management systems on soil nematode communities in South Brazil

The analysis of nematode communities allows inferring consequences of management practices on the soil food web. We studied the taxonomic structure of nematode communities in preserved areas of the Atlantic forest (native forest = NF) in Ponta Grossa, Paraná State, Brazil, and in three different agroecosystems in neighboring areas to assess the effect of agricultural land use on nematode assemblages. Agroecosystems were located in a red latosol cropped during 30 years under conventional tillage (CT), no-tillage (NT), and minimal tillage (MT). We collected ten composite soil samples in each area in the summer. Nematodes were extracted by Baermann funnel and fixed with formalin. Subsequently, individuals were classified into taxonomic groups and counted on a Peters slide to determine densities of each taxon. Plant-parasitic and free-living nematodes were classified at the genus level. Data were analyzed with the parameters abundance, Bray & Curtis, Shannon-Weaver, and Simpson indexes. We recorded 35 genera and abundance of nematodes in MT and NT areas was more similar. Higher richness was observed in NF in relation to cropped areas, especially under NT and CT. The PCA and clustering analyses from both nematode communities and soil chemical characteristics showed that MT and CT were more similar and NT was clustered near NF. The replacement of native vegetation by cropping systems caused a reduction of nematode diversity, demonstrating the influence of agricultural practices on nematode communities.

Mapping of soil chemical attributes in pasture areas in the Cerrado of Piauí, Brazil / Mapeamento dos atributos químicos do solo em áreas de pastagens no cerrado piauiense

The low natural fertility and compaction of agricultural soils in the Cerrado are the main limitations for agricultural production. Changes in management systems are necessary to optimize the use of natural resources. The objective of this study was to map and evaluate the presence of penetration resistance and its relationship with soil chemical attributes in pasture areas in the Cerrado of Piauí. The experiment was carried out in the municipality of Corrente-PI, Brazil. The areawas divided into two sub-areas of 0.5 ha each: the first is remaining vegetation and the second is pasture. Fifty soil samples were collected in the 0.00-0.20 and 0.20-0.40 mlayers, with a sampling grid of 10 x 10 m. The pHin water, organic matter, calcium, magnesium,and soil penetration resistance were analyzed. The introduction of animals in the pasture area increased soil compaction by 2%. Chemical attributes, pH, organic matter, calcium and magnesium vary according to soil compaction by 2%. The native forest area has soil penetration resistance at acceptable levels (<2MPa)and availability of nutrientsat adequate levels. The maps of variability of organic matter, calcium, magnesium and penetration resistanceshowed the heterogeneity of the areas, allowing decisions based on specific management zones, localized application of nutrients and decompaction,and recovery of areas with inefficient management.(AU)

A baixa fertilidade natural e a compactação dos solos agrícolas do cerrado são as principais limitações para produção agropecuária. Mudanças nos sistemas de manejo são necessárias para otimização do uso de recursos naturais. O objetivo do estudo foi mapear e avaliar a presença da resistência a penetração e sua relação com os atributos químicos do solo em áreas de pastagens no cerrado piauiense. O experimento foi realizado no município de Corrente-PI. A área foi dividida em duas subáreas de 0,5 ha cada: a primeira é de vegetação remanescente, e a segunda de pastagem. Foram retiradas 50 amostras de solos nas camadas: 0.00-0.20 e 0.20-0.40 m, com malha amostral de 10 x 10 m. Foramanalisados, pH em água, matéria orgânica, cálcio, magnésio e resistência do solo a penetração. A introdução de animais na área de pastagem, aumentou a compactação do solo em 2%. Os atributos químicos, pH, matéria orgânica, cálcio e magnésio, variam de conforme a compactação do solo em 2%. A área de mata nativa apresenta resistência do solo à penetração em níveis aceitáveis (<2MPa)e disponibilidade de nutrientes em níveis adequados. Os mapas de variabilidade espacial mostraram a heterogeneidade das áreas,permitindo decisões baseadas em zonas específicas de manejo, aplicação de nutrientes e descompactação localizada e recuperação das áreascom manejo ineficiente.(AU)

Assessment of fire hazard weather indices in theeastern Amazon: a case study for different land uses / Avaliação dos índices climáticos de perigo de incêndio na Amazôniaoriental: um estudo de caso para diferentes usos do solo

The fire frequency in the Amazon increased rapidly after the 1990s due to deforestation and forest degradation, and it is expected to increase in response to climate change. We analyzed the fire occurrence and assessed seven fire hazard indices in the municipality of Canaã dos Carajás, in the eastern Amazon, for different land use and land cover (LULC) types. We used data from three weather stations located at different heights to compare the performance of the indices using skill scores and success percentages for each LULC. Overall most hotspots occurred in deforested areas and native forests, which were the main LULC types, while few were observed in rupestrian fields, urban areas, and mining areas. However, forests presented the lowest number of hotspots per unit area, especially inside protected areas, and all hotspots in forest areas were observed after a severe drought in 2015. The performance of the fire indices varied as a function of the LULC class and the weather station considered, which indicates the importance of choosing the most appropriate location of the station according to the purpose of the monitoring. The Keetch-Byram Drought Index showed the best performance for predicting fire occurrence for all LULC classes, and forests and deforested areas individually. Despite its simplicity, the Angstrom index stood out due to its good performance in the prediction of days with more than six hotspots.

A frequência dos incêndios na Amazônia aumentou rapidamente após a década de 1990 devido ao desmatamento e degradação florestal, e espera-se que continue aumentando em resposta às mudanças climáticas. Analisamos a ocorrência de incêndios e avaliamos sete índices de perigo de incêndio no município de Canaã dos Carajás, na Amazônia oriental, para diferentes tipos de uso e cobertura do solo. Usamos dados de três estações meteorológicas situadas em diferentes altitudes para comparar o desempenho dos índices usando skill scores e porcentagens de sucesso para cada uso do solo. Em geral, a maior parte dos focos de calor ocorreu em áreas desmatadas e florestas nativas, que têm as maiores áreas de cobertura no município, enquanto poucos focos foram observados nas áreas de campo rupestre, urbanas e de mineração. No entanto, as florestas apresentaram o menor número de focos de calor por unidade de área, especialmente dentro de áreas protegidas, e todos os focos em floresta foram observados após uma seca severa em 2015. O desempenho dos índices de incêndio variou em função do uso do solo e da estação meteorológica utilizada, mostrando a importância da escolha da localização apropriada da estação, conforme o objetivo do monitoramento. O Índice de Seca Keetch-Byram apresentou o melhor desempenho para predizer a ocorrência de incêndios considerando todos os usos do solo, e para as áreas de floresta e desmatadas separadamente. Apesar de sua simplicidade, o índice de Angstrom se destacou por seu desempenho na predição de dias com mais de seis focos de calor detectados.

Assessment of fire hazard weather indices in theeastern Amazon: a case study for different land uses / Avaliação dos índices climáticos de perigo de incêndio na Amazôniaoriental: um estudo de caso para diferentes usos do solo

The fire frequency in the Amazon increased rapidly after the 1990s due to deforestation and forest degradation, and it is expected to increase in response to climate change. We analyzed the fire occurrence and assessed seven fire hazard indices in the municipality of Canaã dos Carajás, in the eastern Amazon, for different land use and land cover (LULC) types. We used data from three weather stations located at different heights to compare the performance of the indices using skill scores and success percentages for each LULC. Overall most hotspots occurred in deforested areas and native forests, which were the main LULC types, while few were observed in rupestrian fields, urban areas, and mining areas. However, forests presented the lowest number of hotspots per unit area, especially inside protected areas, and all hotspots in forest areas were observed after a severe drought in 2015. The performance of the fire indices varied as a function of the LULC class and the weather station considered, which indicates the importance of choosing the most appropriate location of the station according to the purpose of the monitoring. The Keetch-Byram Drought Index showed the best performance for predicting fire occurrence for all LULC classes, and forests and deforested areas individually. Despite its simplicity, the Angstrom index stood out due to its good performance in the prediction of days with more than six hotspots.(AU)

A frequência dos incêndios na Amazônia aumentou rapidamente após a década de 1990 devido ao desmatamento e degradação florestal, e espera-se que continue aumentando em resposta às mudanças climáticas. Analisamos a ocorrência de incêndios e avaliamos sete índices de perigo de incêndio no município de Canaã dos Carajás, na Amazônia oriental, para diferentes tipos de uso e cobertura do solo. Usamos dados de três estações meteorológicas situadas em diferentes altitudes para comparar o desempenho dos índices usando skill scores e porcentagens de sucesso para cada uso do solo. Em geral, a maior parte dos focos de calor ocorreu em áreas desmatadas e florestas nativas, que têm as maiores áreas de cobertura no município, enquanto poucos focos foram observados nas áreas de campo rupestre, urbanas e de mineração. No entanto, as florestas apresentaram o menor número de focos de calor por unidade de área, especialmente dentro de áreas protegidas, e todos os focos em floresta foram observados após uma seca severa em 2015. O desempenho dos índices de incêndio variou em função do uso do solo e da estação meteorológica utilizada, mostrando a importância da escolha da localização apropriada da estação, conforme o objetivo do monitoramento. O Índice de Seca Keetch-Byram apresentou o melhor desempenho para predizer a ocorrência de incêndios considerando todos os usos do solo, e para as áreas de floresta e desmatadas separadamente. Apesar de sua simplicidade, o índice de Angstrom se destacou por seu desempenho na predição de dias com mais de seis focos de calor detectados.(AU)

CH4 and N2O fluxes from planted forests and native Cerrado ecosystems in Brazil

Forest soils are N2O sources and commonly act as CH4 sinks. This study evaluated the dynamics of the CH4 and N2O fluxes of soils under Eucalyptus plantations and native Cerrado vegetation, as well as possible interactions between environmental factors and fluxes. The study was carried out in the Distrito Federal, Brazil, during 26 months, in three areas: in two stands of the hybrid Eucalyptus urophylla × Eucalyptus grandis, planted in 2011 (E1), and in 2009 (E2) and native Cerrado vegetation (CE). Measurements to determine the fluxes in a closed static chamber were carried out from Oct 2013 to Nov 2015. Soil and climate factors were monitored. During the study period, the mean CH4 fluxes were –22.48, –8.38 and –1.31 μg CH4 m–2 h–1 and the mean N2O fluxes 5.45, 4.85 and 3.85 μg N2O m–2 h–1 from E1, E2 and CE, respectively. Seasonality affected plantations in the studied sites. Cumulative CH4 influxes were calculated (year-1: –1.86 to -0.63 kg ha–1 yr–1; year-2: –1.85 to –1.34 kg ha–1 yr–1). Cumulative N2O fluxes in the three sites were ≤ 0.85 kg ha–1 yr–1. The change in land use from Cerrado to Eucalyptus plantations did not significantly changed regarding greenhouse gases (GHG), compared to the native vegetation. Flux rates of both gases (N2O and CH4) were low. Temporal variations in GHG fluxes and different ages of the stands did not cause significant differences in cumulative annual fluxes.

CH4 and N2O fluxes from planted forests and native Cerrado ecosystems in Brazil

Forest soils are N2O sources and commonly act as CH4 sinks. This study evaluated the dynamics of the CH4 and N2O fluxes of soils under Eucalyptus plantations and native Cerrado vegetation, as well as possible interactions between environmental factors and fluxes. The study was carried out in the Distrito Federal, Brazil, during 26 months, in three areas: in two stands of the hybrid Eucalyptus urophylla × Eucalyptus grandis, planted in 2011 (E1), and in 2009 (E2) and native Cerrado vegetation (CE). Measurements to determine the fluxes in a closed static chamber were carried out from Oct 2013 to Nov 2015. Soil and climate factors were monitored. During the study period, the mean CH4 fluxes were –22.48, –8.38 and –1.31 μg CH4 m–2 h–1 and the mean N2O fluxes 5.45, 4.85 and 3.85 μg N2O m–2 h–1 from E1, E2 and CE, respectively. Seasonality affected plantations in the studied sites. Cumulative CH4 influxes were calculated (year-1: –1.86 to -0.63 kg ha–1 yr–1; year-2: –1.85 to –1.34 kg ha–1 yr–1). Cumulative N2O fluxes in the three sites were ≤ 0.85 kg ha–1 yr–1. The change in land use from Cerrado to Eucalyptus plantations did not significantly changed regarding greenhouse gases (GHG), compared to the native vegetation. Flux rates of both gases (N2O and CH4) were low. Temporal variations in GHG fluxes and different ages of the stands did not cause significant differences in cumulative annual fluxes.(AU)

Carbon and phosphorus biogeochemical cycles in native forest and horticultural areas in the Metropolitan Region of Curitiba, Brazil / Ciclos biogeoquímicos de carbono e fósforo em áreas de floresta nativa e horticultura na Região Metropolitana de Curitiba, Brasil

This study was carried out to understand the dynamics of carbon and phosphorus biogeochemical cycles in native forest and horticultural areas. Soilsamples were collected from native forest and horticultural areas, in four municipalities in the Metropolitan Region of Curitiba, Brazil, and evaluated for: carbon, nitrogen and phosphorus of soil microbial biomass (MBC, MBN and MBP, respectively), total organic carbon (TOC), total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), inorganic phosphorus (iP), organic phosphorus (oP) and available phosphorus (aP. Soil suspensions diluted at 10-4were spread on plates and phosphate solubilizing bacteria (PSB) were counted. The analyses showed that horticultural areas soils accumulated 43% more TP whereas they lost 23% of TOC and 19% of TN comparing to native areas. 69% of TP in the native areas was organic (oP) whereas 59% of TP in the horticultural areas was inorganic (iP). Horticultural areas had lower numbers of colony forming unities of PSB than native areas. PSB was positively correlated with the ratio of MBC to TOC (qMic), which in turn, was negatively correlated with TOC and TN. Changes in the soil P fractions suggested a shift inthe soil community bacterial structure and in the values of soil microbial biomass of the two different soil ecosystems. The excessive P addition may stimulate soil microbial attack to soil organic matter reserves, whichmay have consequences for maintenance of soil quality and agriculture sustainability.

Este estudo foi realizado com o objetivo de compreender a dinâmica dos ciclos biogeoquímicos do carbono e do fósforo em áreas de floresta nativa e horticultura. Amostras de solo foram coletadas em áreas de floresta nativa e horticultura, em quatro municípios da Região Metropolitana de Curitiba, Brasil, e avaliadas quanto a: carbono, nitrogênio e fósforo da biomassa microbiana (MBC, MBNe MBP, respectivamente), carbono orgânico total (TOC), nitrogênio total (TN), fósforo total (TP), fósforo inorgânico (iP), fósforo orgânico (oP) e fósforo disponível (aP).As suspensões de solo foram diluídas até10-4eespalhadas em placasde Petri,e,as bactérias solubilizadoras de fosfato (PSB) foram contadas. As análises mostraram que os solos das áreas de horticultura acumularam 43% a mais de TP enquanto perderam 23% de TOC e 19% de TN,em comparação com as áreas nativas. 69% do TP nas áreas nativas era orgânico (oP) enquanto 59% do TP nas áreas de horticultura era inorgânico (iP). As áreas de horticultura apresentaram menor número de unidades formadoras de colônias de PSB do que as áreas nativas. PSB foi positivamente correlacionado com a razão de MBC para TOC (qMic), que por sua vez, foi negativamentecorrelacionado com TOC e TN. Mudanças nasfraçõesde Pdo solo podem ter levado auma mudança na estrutura bacteriana da comunidade do solo e nos valores de biomassa microbiana do solo. A adição excessiva de P pode estimular o ataque microbiano do solo àsreservas de matéria orgânica do solo, o que pode ter consequências para a manutenção da qualidade do solo e sustentabilidade da agricultura.

Carbon and phosphorus biogeochemical cycles in native forest and horticultural areas in the Metropolitan Region of Curitiba, Brazil / Ciclos biogeoquímicos de carbono e fósforo em áreas de floresta nativa e horticultura na Região Metropolitana de Curitiba, Brasil

This study was carried out to understand the dynamics of carbon and phosphorus biogeochemical cycles in native forest and horticultural areas. Soilsamples were collected from native forest and horticultural areas, in four municipalities in the Metropolitan Region of Curitiba, Brazil, and evaluated for: carbon, nitrogen and phosphorus of soil microbial biomass (MBC, MBN and MBP, respectively), total organic carbon (TOC), total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), inorganic phosphorus (iP), organic phosphorus (oP) and available phosphorus (aP. Soil suspensions diluted at 10-4were spread on plates and phosphate solubilizing bacteria (PSB) were counted. The analyses showed that horticultural areas soils accumulated 43% more TP whereas they lost 23% of TOC and 19% of TN comparing to native areas. 69% of TP in the native areas was organic (oP) whereas 59% of TP in the horticultural areas was inorganic (iP). Horticultural areas had lower numbers of colony forming unities of PSB than native areas. PSB was positively correlated with the ratio of MBC to TOC (qMic), which in turn, was negatively correlated with TOC and TN. Changes in the soil P fractions suggested a shift inthe soil community bacterial structure and in the values of soil microbial biomass of the two different soil ecosystems. The excessive P addition may stimulate soil microbial attack to soil organic matter reserves, whichmay have consequences for maintenance of soil quality and agriculture sustainability.(AU)

Este estudo foi realizado com o objetivo de compreender a dinâmica dos ciclos biogeoquímicos do carbono e do fósforo em áreas de floresta nativa e horticultura. Amostras de solo foram coletadas em áreas de floresta nativa e horticultura, em quatro municípios da Região Metropolitana de Curitiba, Brasil, e avaliadas quanto a: carbono, nitrogênio e fósforo da biomassa microbiana (MBC, MBNe MBP, respectivamente), carbono orgânico total (TOC), nitrogênio total (TN), fósforo total (TP), fósforo inorgânico (iP), fósforo orgânico (oP) e fósforo disponível (aP).As suspensões de solo foram diluídas até10-4eespalhadas em placasde Petri,e,as bactérias solubilizadoras de fosfato (PSB) foram contadas. As análises mostraram que os solos das áreas de horticultura acumularam 43% a mais de TP enquanto perderam 23% de TOC e 19% de TN,em comparação com as áreas nativas. 69% do TP nas áreas nativas era orgânico (oP) enquanto 59% do TP nas áreas de horticultura era inorgânico (iP). As áreas de horticultura apresentaram menor número de unidades formadoras de colônias de PSB do que as áreas nativas. PSB foi positivamente correlacionado com a razão de MBC para TOC (qMic), que por sua vez, foi negativamentecorrelacionado com TOC e TN. Mudanças nasfraçõesde Pdo solo podem ter levado auma mudança na estrutura bacteriana da comunidade do solo e nos valores de biomassa microbiana do solo. A adição excessiva de P pode estimular o ataque microbiano do solo àsreservas de matéria orgânica do solo, o que pode ter consequências para a manutenção da qualidade do solo e sustentabilidade da agricultura.(AU)

Strain of Bacillus thuringiensis from restinga, toxic to Aedes (Stegomyia) aegypti (Linnaeus) (Diptera, Culicidae) / Estirpe de Bacillus thuringiensis da restinga, tóxico ao Aedes (Stegomyia) aegypti (Linnaeus) (Diptera, Culicidae)

Bacillus thuringiensis is the most commonly used entomopathogen in the control of Aedes aegypti, which is a vector for different etiological agents that cause serious infections in humans. Several studies aim to isolate strains of this bacterium from different environments, with the perspective of selecting isolates with larvicidal activity for mosquitoes. Aiming at the insecticidal action of B. thuringiensis, the present study aimed to prospect B. thuringiensis of restinga and mangrove soils from the state of Maranhão, Brazil, with toxic potential for use in the biological control of Ae. aegypti. Bioassays were performed to determine the entomopathogenic activity of the bacilli against Ae. aegypti and lethal concentrations (LC50 and CL90) were estimated after the tests. Polymerase Chain Reaction and SDS-PAGE techniques were performed to verify the gene and protein content of the isolates, respectively. The soil of the mangrove and restinga ecosystems showed potential for obtaining B. thuringiensis. This isolate, in addition to having proteins with molecular mass similar to the toxins Cry and Cyt, also presented several diptera-specific genes cry and cyt, demonstrating that it has high potential to be used in the biological control of Ae. aegypti.(AU)

Bacillus thuringiensis é o entomopatógeno mais utilizado no controle do Aedes aegypti, vetor de diferentes agentes etiológicos que causam infecções graves em humanos. Diversos estudos têm como objetivo isolar cepas dessa bactéria de diferentes ambientes, com a perspectiva de selecionar isolados com atividade larvicida para mosquitos. Visando a ação inseticida de B. thuringiensis, o presente estudo teve como objetivo prospectar B. thuringiensis de solos de restinga e mangue do estado do Maranhão, Brasil, com potencial tóxico para uso no controle biológico de Ae. aegypti. Bioensaios foram realizados para determinar a atividade entomopatogênica do bacilo contra Ae. aegypti e as concentrações letais (CL50 e CL90) foram estimadas após os testes. As técnicas de Reação em Cadeia da Polimerase e SDS-PAGE foram realizadas para verificar o conteúdo de genes e proteínas dos isolados, respectivamente. Os solos dos ecossistemas de mangue e restinga apresentaram potencial para obtenção de B. thuringiensis. O isolado BtMA-750, obtido a partir da amostra de solo da restinga, foi interessantemente distinguido por sua alta toxicidade para Ae. aegypti. Este isolado, além de apresentar proteínas com massa molecular semelhante às toxinas Cry e Cyt, apresentou também diversos genes díptero-específicos cry e cyt, demonstrando que tem alto potencial para ser usado no controle biológico de Ae. aegypti.(AU)