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

ABSTRACT

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

RESUMO

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