Efeito da conversão de campos nativos do Bioma Pampa em plantações de Eucalipto sobre a funcionalidade do solo

Abstract

O florestamento de campos nativos com espécies exóticas de rápido crescimento (silvicultura) é a categoria de mudanças do uso da terra que mais cresceu nos últimos anos no bioma Pampa. Estudos ao redor do mundo têm demonstrado efeitos negativos deste tipo de cultivo sobre a biodiversidade. Entretanto, informações sobre os efeitos nas comunidades do solo ainda são escassas. Os organismos que vivem no solo são extremamente diversos e participam de uma vasta gama de processos ecossistêmicos que dão origem a serviços ecossistêmicos essenciais, tais como estoque de carbono, regulação do ciclo da água e produção de alimentos. Portanto, solos diversos são saudáveis e apresentam elevada funcionalidade, promovendo o funcionamento dos ecossistemas e o bem-estar humano. Diante desse contexto, nesta dissertação objetivamos investigar os efeitos da conversão de campos nativos do bioma Pampa em plantações de Eucalipto sobre a microbiota e a fauna do solo (grupo modelo: Collembola) considerados indicadores da funcionalidade do solo. O estudo foi desenvolvido em 20 unidades amostrais pareadas no bioma Pampa (10 campos nativos e 10 plantações de Eucalipto) distribuídos em quatro municípios no estado do Rio Grande do Sul. Em cada unidade amostral foi estabelecida uma transecção de 250 m onde foi coletado solo na camada de 0-5 cm. Metade das amostras foram utilizadas para determinação do pH e umidade gravimétrica do solo e do tamanho e atividade da comunidade microbiana (respiração basal do solo e atividade enzimática). A temperatura do solo e a riqueza de plantas foram mensuradas in situ. A outra metade foi utilizado para extração (14 dias) de colêmbolos pelo método de funis de Berlese- Tüllgren, que foram identificados e descritos quanto á seus atributos funcionais. Os efeitos da mudança no uso da terra foram testados através de modelos lineares mistos generalizados. Nossos resultados demonstram que a conversão levou à redução da riqueza da comunidade de plantas, o que tende a diminuir a diversidade e qualidade da serapilheira que entra nas cadeias tróficas do solo. Este efeito, associado ao solo mais ácido e seco das plantações, pode explicar a drástica redução observada do tamanho e atividade da comunidade microbiana, o que pode comprometer as funções relacionadas a ciclagem do carbono e nitrogênio, como a decomposição, fertilidade do solo e estoque de carbono. A comunidade de colêmbolos apresentou menor riqueza total e sua composição taxonômica e funcional foram alteradas com a conversão, o que pode resultar em mudanças nas teias alimentares. Além disso, apesar de um aumento na diversidade funcional de colêmbolos nas plantações com o incremento de atributos adaptativos para o sombreamento, houve diminuição da redundância funcional, o que tende a moldar as plantações de Eucalipto a um estado menos estável perante mudanças ambientais, o que pode comprometer a funcionalidade do solo. Entretanto, os indicadores de funcionalidade do solo foram inferiores nas plantações de eucalipto. Os resultados obtidos neste este estudo são um passo adiante para ajudar a preencher essa lacuna no conhecimento ecológico, apoiando a elaboração de políticas de conservação dos campos do Pampa a partir de informações de base científica.

Grassland afforestation with fast-growing exotic species (forestry) is the category of land use change that has grown the most in recent years in the Pampa biome. Studies around the world have shown negative effects of this type of land-use change on biodiversity. However, information about the effects on soil communities is still scarce. The organisms that live in the soil are extremely diverse and contribute to a wide range of ecosystem processes that underlies essential ecosystem services, such as carbon stock, regulation of the water cycle and food production. Therefore, soils with high diversity are healthy and present major functionality, promoting ecosystem functioning of and human welfare. At this context, in this dissertation we aim to investigate the effects of converting native grasslands of Pampa biome into Eucalyptus plantations on soil microbiota and fauna (model group: Collembola) which are considered indicators of soil functionality. The study was carried out in 20-paired sampling units in Pampa biome (10 grasslands and 10 Eucalyptus plantations) distributed in four municipalities in the state of Rio Grande do Sul. In each sampling unit, a 250 m transect was established where 10 points were sampled to collect soil in the 0-5 cm layer. The soil from five samples was used to determine soil pH and gravimetric moisture and the size and activity of the microbial community (soil basal respiration of and enzyme activity). Soil temperature and plant richness were measured in situ. The soil from the other five points was used for extraction (14 days) of collembolans by the Berlese-Tüllgren funnel method, which were identified and described by their functional attributes. The effects of land use change were tested using generalized mixed linear models. Our results demonstrate that grassland conversion led to a reduction in plant richness, which tends to decrease litter quality and diversity that enters the. This effect on soil trophic chains, associated with the a more acidic and drier soil may explain the drastic reduction observed in the size and activity of the microbial community that further can impair the functions related to carbon and nitrogen cycling, such as decomposition, soil fertility and carbon stock. The community of collembolans presented reduction of richness and had their taxonomic and functional composition altered, which can result in changes in the food webs and, consequently, in their functions. Our most unexpected result was the increase of functional diversity at the plantations by the increase on collembolans with forestry-adaptive traits. In addition, there was a decrease in functional redundancy, which tends to shape Eucalyptus plantations in a less stable state what may harm soil functionality towards environmental changes. However, the indicators of soil functionality were lower in Eucalyptus plantations. The results obtained in this study are a step forward to help fill this gap in ecological knowledge, supporting the elaboration of conservation policies in the Pampa grasslands with scientific- based information.