The importance of mesofauna and decomposition environment on leaf decomposition in three forests in southeastern Brazil

We examined the effects of soil mesofauna and the litter decomposition environment (above and belowground) on leaf decomposition rates in three forest types in southeastern Brazil. To estimate decomposition experimentally, we used litterbags with a standard substrate in a full-factorial experimental design. We used model selection to compare three decomposition models and also to infer the importance of forest type, decomposition environment, mesofauna, and their interactions on the decomposition process. Rather than the frequently used simple and double-exponential models, the best model to describe our dataset was the exponential deceleration model, which assumed a single organic compartment with an exponential decrease of the decomposition rate. Decomposition was higher in the wet than in the seasonal forest, and the differences between forest types were stronger aboveground. Regarding litter decomposition environment, decomposition was predominantly higher below than aboveground, but the magnitude of this effect was higher in the seasonal than in wet forests. Mesofauna exclusion treatments had slower decomposition, except aboveground into the Semi-deciduous Forest, where the mesofauna presence did not affect decomposition. Furthermore, the effect of mesofauna was stronger in the wet forests and belowground. Overall, our results suggest that, in a regional scale, both decomposers activity and the positive effect of soil mesofauna in decomposition are constrained by abiotic factors, such as moisture conditions.

Die Entwicklung der Mesofauna eines Weinberges im nordöstlichen Rheinhessen im Vergleich zum Lennebergwald und weiteren Agrarflächen

ZusammenfassungrnrnrnDer Köderstreifentest, die Auswertung der Minicontainer und die Erfassung der Bodenlebewesen mit Hilfe der Bodenstechkerne ergeben zusammen eine gut standardisierte Methode zur Darstellung und Beurteilung der Mesofauna. Unter der Vorraussetzung gleicher abiotischer Faktoren ist es problemlos möglich, selbst unterschiedliche Standorte wie Agrarflächen, Weinberge und Waldböden vergleichend zu untersuchen.rnrnAuf den verschiedenen Versuchsflächen des Laubenheimer Weinberges gelingt es deutlich zu zeigen, wie wichtig eine naturnahe Begrünung für den Boden ist. Dies betrifft nicht nur die Entwicklung der Humusschicht und damit die Bodenlebewesen, sondern auch die Schaffung von Kapillaren und Poren, die durch schwere landwirtschaftliche Geräte im Rahmen der Bo-denverdichtung reduziert werden. Erosionserscheinungen kommen vollständig zum Stillstand. Das Ökosystem Boden sollte auch so gut wie keine Belastung durch Herbizide, Insektizide und Pestizide erfahren. Ähnliches gilt auch für agrarisch genutzte Flächen. rnrnDer Lennebergwald als Naherholungsregion von Mainz ist besonders schützenswert, da dieser durch intensiven Immissionseintrag aufgrund der Nähe zu den Autobahnen und durch die Eutrophierung über die Haustiere stark belastet wird. Die immer größere Ausdehnung des Siedlungsgebietes und die damit verbundene steigende Anzahl an Waldbesuchern, die durch Verlassen der vorgegebenen Wege den Boden zerstören, gefährden zusätzlich das Ökosystem.rnrnÜber Sinn und Zweck einer Flurbereinigung zu diskutieren ist hier nicht angebracht. Aus bo-denkundlicher Sicht ist sie nicht zu befürworten, da hiermit alle bodenbewahrenden Maßnah-men ignoriert werden. Wichtig ist es, bei den Landwirten Aufklärungsarbeit zu leisten, was bodenschonende und bodenweiterentwickelnde Bearbeitungsmethoden bedeuten. Mit Hilfe sachgemäßer Aufklärung und richtiger Umsetzung kann durch Begrünungsmaßnahmen der zum Teil sehr stark strapazierte Boden erhalten, gefördert und auf lange Sicht stabilisiert wer-den.rnrnAufgrund der festgestellten Tatsachen wurde ab 2008 auf eine flächige Dauerbegrünung um-gestellt, so dass es auch in den unbegrünten Rebzeilen zu einer Bodenverbesserung kommen kann. Mit großer Wahrscheinlichkeit dürfte diese schneller voranschreiten, da die Mesofauna von den benachbarten begrünten Rebzeilen einwandern kann. rnDie Mesofauna landwirtschaftlich genutzter Flächen und Waldgebiete kann, obwohl extrem unterschiedlich, miteinander verglichen werden.rnrnBrachflächen und Waldgebiete lassen sich aufgrund der unberührten Bodenstrukturen sogar gut miteinander vergleichen. Temperatur- und Niederschlagsverhältnisse müssen dabei über-einstimmen. Die Azidität der jeweiligen Böden gilt es zu berücksichtigen, da verschiedene Tiergruppen damit unterschiedlich umgehen. Collembolen bevorzugen neutrale Böden, wäh-rend Acari als Räuber mit den Lebewesen in sauren Böden besser zurechtkommen. Die Streu-auflage ist dabei von großer Bedeutung.rnrnIm Rahmen von Bearbeitungsmaßnahmen kommt es durch jeglichen Maschineneinsatz zu ei-ner mehr oder weniger starken Veränderung der Bodenstruktur und somit auch der darin le-benden Mesofauna. Bis sich diese erholt hat, steht meist schon die nächste Bodenbewirtschaf-tung an. Die Bodenverdichtung spielt auch eine Rolle. Bei herkömmlichem Ackerbau ist eine Fruchtfolge mit eingeschalteter Brache oder Gründüngung mit Klee oder Luzerne angebracht, um die Mesofauna nicht zu stark zu strapazieren. Organische Düngegaben leicht abbaubarer Streu sind deutlich zu bevorzugen gegenüber sehr zellulose- und ligninhaltigen Pflanzenresten. Die Einbringung von Stoppeln nach Aberntung von Getreidefeldern ist sinnvoll, solange dabei nicht zu tief in die Bodenstruktur eingegriffen wird (ZIMMER 1997).rnrnIm Rahmen der Sonderkultur Wein, bei der eine Bodenbearbeitung aus den aufgezeigten Gründen eigentlich nicht notwendig wäre, sind Dauerbegrünungsmaßnahmen generell von Nutzen: der Erosion wird vorgebeugt, die Bodenfeuchte konstant gehalten, der anfallende Mulch als Gründüngung genutzt. Dies sind alles entscheidende Faktoren, die die Meso- und Makrofauna fördern. Nur die Bodenverdichtung durch schweres Gerät, wie Schlepper und Vollernter, sind für den Boden nicht förderlich (HEISLER 1993, EHRENSBERGER 1993). Nie-derdruckreifen und Verringerung der Befahrung sind geeignete Gegenmaßnahmen. rnrnEntgegen landläufiger Winzermeinung, stellen die Pflanzen einer Begrünung eigentlich keine Konkurrenz für die Weinstöcke dar. Die Vorteile einer Begrünung sind nicht nur die Förde-rung der einheimischen Flora in ihrem standortgerechten Artenreichtum, sondern auch Ver-vielfältigung von Meso- und Makrofauna aufgrund der dadurch mehr anfallenden und ein-zuarbeitenden leicht abbaubaren Streu (GRIEBEL 1995).rn

Verteilungsmuster der Mesofauna im hohen Ober-Hauterive Nordwestdeutschlands

The vertical distribution pattem of mesofaunal elements is described from clay-marl bedding rhythms from the Frielingen section (Hannover, NW Germany), which exposes latest Hau- terivian sediments (early Cretaceous). Some mesofaunal groups show a correlation with the pale- dark bedding rhythms. The pale, marly beds are chracterised by bryozoans. In addition remnants of crinoids, echinoids, asteroids, ophiuroids and holothuroids are more common in pale layers than in dark ones. Converseley, the relative abundance of serpulids, fish remains, bivalves and gastropods shows no relationship to the bedding rhythms.

Response of surface horizons in an oak forest to prescribed burning

The reduction of forest floor ground cover and litter layers by prescribed fires may alter the morphology (field and micro) and physical properties of surface horizons. This study determined long-term (35 yr) changes in surface horizon bulk density, organic matter concentration and content, and morphology in response to periodic (5 yr) and annual (1 yr) prescribed fires. Soils were fine-silty, siliceous, thermic Glossic Fragiuldults, supporting mixed oak vegetation in middle Tennessee. Upper mineral soils (0- to 2-cm and 0- to 7.6-cm depths) were sampled and detailed field descriptions made. Periodic and control plots had a thin layer of Oi, Oe, and Oa horizons 5 yr after the 1993 burn, whereas on annual burn plots a 1- to 2-cm charred layer was present. Significant reductions in organic matter concentration and mean thickness of the A horizon were found from burning (A horizons thicknesses were 6.4, 4.6, and 2.9 cm in control, periodic, and annual plots, respectively). Periodic burns did not significantly alter the organic matter and bulk density of the upper 7.6 cm of mineral soil; however, annual burns did result in significantly higher bulk densities (1.01, 1.07, and 1.29 Mg m-3 in control, periodic, and annual plots, respectively) and lower organic matter concentrations and contents. Microscopic investigations confirmed that compaction was increased from annual burning. Thin sections also revealed that the granular structure of the A horizons in control and periodic plots resulted from bioterbation of macro and mesofauna, fungi, and roots. Long-term annual burning greatly affected surface soil properties, whereas periodic burning on a 5-yr cycle had only limited effects.

Mineralogy, chemistry and biological contingents of an early-middle Miocene Antarctic paleosol and its relevance as a Martian analogue

Fossil mesofauna and bacteria recovered from a paleosol in a moraine situated adjacent to the inland ice, Antarctica, and dating to the earliest glacial event in the Antarctic Dry Valleys opens several questions. The most important relates to understanding of the mineralogy and chemistry of the weathered substrate habitat in which Coleoptera apparently thrived at some point in the Early/Middle Miocene and perhaps earlier. Here, Coleoptera remains are only located in one of six horizons in a paleosol formed in moraine deposited during the alpine glacial event (> 15 Ma). A tendency for quartz to decrease upward in the section may be a detrital effect or a product of dissolution in the early stage of profile morphogenesis when climate was presumably milder and the depositing glacier of temperate type. Discontinuous distributions of smectite, laumontite, and hexahydrite may have provided nutrients and water to mesofauna and bacteria during the early stage of biotic colonization of the profile. Because the mesofauna were members of burrowing Coleoptera species, future work should assess the degree to which the organisms occupied other sites in the Dry Valleys in the past. Whereas there is no reasonable expectations of finding Coleoptera/insect remains on Mars, the chemistry and mineralogy of the paleosol is within a life expectancy window for the presence of microorganisms, principally bacteria and fungi. Thus, parameters discussed here within this Antarctic paleosol could provide an analogue to identifying similar fossil or life-bearing weathered regolith on Mars.

Mikrobielle Nutzung von Ernteresten in Bodensäulen und Litterbags

Die vorliegende Arbeit untersuchte die Einflüsse der Bodenart und Einarbeitungstiefe von Streu auf die mikrobielle Nutzung und ihren Abbau. Anhand einer Kohlenstoffsequestrierung wurde die Verlagerung streubürtigen Kohlenstoffes in die Fraktionen CO2-C, SOC, extrahierbaren Kohlenstoff, Cmik und POM-C betrachtet. Aufgrund der Analyse der δ13C-CO2 Werte der Bodenrespiration, im Rahmen der Sequestrierung des streubürtigen Kohlenstoffes, war der Anteil der streubürtigen Bodenrespiration und somit die gesamte, zu erwartende Bodenrespiration bekannt. Durch die, bei der Kohlenstoffsequestrierung, ermittelten Werte konnte eine Plausibilitätsprüfung an vier Methoden zur Erfassung der Bodenrespiration, auf ihre Genauigkeit und mögliche Artefakte hin, durchgeführt werden. Des Weiteren wurden in einem anschließenden Freilandversuch unter subtropischen Bedingungen die Einflüsse verschiedener Dünger und Feldfrüchte, in Abhängigkeit der Streuqualität, auf den Streuabbau und die mikrobielle Besiedelung hin untersucht. Im ersten Versuch (Kapitel 3), wurde anhand eines Säulenversuches der Einfluss der Einarbeitungstiefe, in Anhängigkeit der Bodenart, auf den Streuabbau untersucht. Dieses ist von großer Bedeutung, da auf landwirtschaftlich genutzten Flächen Streu und so genannte "Grüne Dünger" durch den Einsatz unterschiedlicher Bodenbearbeitungssysteme, wie z.B. der Kreiselegge oder dem Wendepflug, in unterschiedliche Tiefen eingearbeitet werden. Die Verlagerung streubürtigen mikrobiellen Kohlenstoffes per Pilzhyphen, über eine Distanz von bis zu 20 cm wurde innerhalb dieser Arbeit das erste Mal gezeigt. Bisherige Studien zeigten einzig einen Transport von streubürtigem Kohlenstoff per Pilzhyphen, über eine kurze Distanz von der Detritussphäre in den angrenzenden Boden. Der höhere Anteil streubürtigen mikrobiellen Kohlenstoffes innerhalb der von der Streuschicht weiter entfernten Schichten im sandigen Boden, im Vergleich zum lehmigen Boden zeigte, dass das feine Porenvolumen des lehmigen Bodens den Transport Streubürtigen Kohlenstoffes per Pilzhyphen grundsätzlich behindert. Diese Annahme wurde durch die stärkere Abnahme des Anteils streubürtigen mikrobiellen Kohlenstoffes, mit zunehmender Entfernung zur Streuschicht, im lehmigen Boden im Vergleich zum sandigen Boden unterstützt. Es ist davon auszugehen, dass der sandige Boden zusätzlich durch die höhere Porosität eine erhöhte Sauerstoffdurchlässigkeit und somit, in den tieferen Schichten bessere Wachstumsbedingungen für Mikroorganismen bietet als der lehmige Boden. Durch die Ausbreitung substratbürtigen mikrobiellen Kohlenstoffes wurde im sandigen Boden mehr streubürtiger Kohlenstoff durch Mikroorganismen inkorporiert als im lehmigen Boden. Ein weiterer Grund für die geringere Verlagerung von streubürtigem Kohlenstoff in die mikrobielle Biomasse des lehmigen Bodens ist wahrscheinlich der bessere physikalische Schutz durch den höheren Tonanteil. Durch die Einarbeitung der Streu stieg in allen Ansätzen der Gehalt an Ergosterol, welcher ein wesentlicher Indikator für die Präsenz saprotropher Pilze ist. Besonders stark ausgeprägt war der Anstieg des Ergosterolgehaltes, sowie des Ergosterol / mikrobielle Biomasse C – Quotienten, wenn Streu in die untere Schicht (15 - 20 cm) ein-gearbeitet wurde. Diese tiefenspezifischen Unterschiede wurden bisher in noch keinem weiteren Versuch beobachtet und können auf die Entwicklung unterschiedlicher pilzlicher Gemeinschaften zurück zu führen sein. Es ist jedoch wahrscheinlicher, dass pilzliche Nekromasse in den oberen Bodenschichten schneller umgesetzt wird und somit bei der Ergosterolbestimmung nicht mit erfasst wird. Da der Umsatz der pilzlichen Nekromasse im porösen sandigen Boden, aufgrund der höheren Sauerstoffverfügbarkeit und des geringeren physikalischen Schutzes, vermutlich höher ist als im lehmigen Boden, wird diese Annahme durch den im sandigen Boden geringeren Gehalt an mikrobiellen Kohlenstoff unterstützt. Wie erwartet, überstieg die Mineralisation der Streu im sandigen Boden die der im lehmigen Boden. Jedoch anders als erwartet, unterschied sich die Mineralisation in Abhängigkeit der Einarbeitungstiefe, mit einer erhöhten Mineralisation bei Einarbeitung der Streu in 0 - 5 cm Tiefe, einzig im sandigen Boden. Die Berechnung des Ertragskoeffizienten zeigte, dass die Substratsnutzungseffizienz der Mikroorganismen im sandigen Boden signifikant geringer war als die im lehmigen Boden. Die Zugabe von Streu führte in beiden Böden, verstärkt jedoch im lehmigen Boden, zu einem positiven Priming Effekt, der in beiden Bö-den stärker ausgeprägt war, als Streu in 0–5 cm Tiefe eingearbeitet wurde. Trotz Abnahme der SOC-bürtigen mikrobiellen Biomasse stieg die Mineralisation des SOC stark an. Es ist anzunehmen, dass extrazelluläre Enzyme wie Cellulase und Lignin modifizierende Enzy-me, produziert von saprotrophen Pilzen, zum Abbau von Cellolose und Lignin der Streu, zum Teil sehr effizient SOC abbauen. Im zweiten Versuch (Kapitel 4) wurde anhand des gleichen Säulenversuches (Versuch 1; Kapitel 3) der Einfluss der Entfernung von CO2-hot-spots im Boden zur Bodenoberfläche, in Abhängigkeit der Bodenart, auf vier verschiedene Methoden zur Erfassung der Bodenrespiration betrachtet. Zusätzlich wurde durch eine Plausibilitätsprüfung anhand der Kohlenstoffbilanz, basierend auf der in Versuch 1 durchgeführten Kohlenstoffsequestrierung, die Genauigkeit der vier Methoden in Abhängigkeit der Bodenart überprüft. Für beide Ansätze mit sandigem Boden zeigen IR und PAS eine deutliche Überschätzung der mit NaOH und GC bestimmten Bodenrespiration. Die Überschätzung durch IR ist dabei auf die durch die dynamische Haube verursachten Turbulenzen und deren Auswirkungen auf den porösen sandigen Boden zurück zu führen. Bei geringen Respirationsraten, wie bei der Kontrolle, zeigt die Messung mittels IR trotz Turbulenzen, verursacht durch den Ventilator der Haube, keine Überschätzung. Die Überschätzung durch PAS hingegen kann nicht auf Turbulenzen, verursacht durch die dynamische Haube, zurück geführt werden, da bei den Analysen mit PAS und GC identische Hauben, höher und größer als bei IR, eingesetzt wurden und die Bodenrespiration durch GC nicht überschätzt wurde. Im Gegensatz zu beiden sandigen Ansätzen überschätzt IR die Bodenrespiration im lehmigen Boden nicht. NaOH hingegen unterschätzt die Bodenrespiration, wenn Streu in 15-20 cm Tiefe des lehmigen Bodens eingearbeitet ist. Dieses ist dadurch zu erklären, dass, bedingt durch die geringere Porosität sowie das höhere Wasserhaltevermögen und dem daraus resultierenden geringeren Luft gefüllten Porenvolumen, die Diffusion von CO2 im lehmigen Boden langsamer ist als im sandigen Boden. Nach Absorption des CO2 der Haubenluft diffundiert das CO2 des CO2-hot-spots in 15-20 cm Tiefe, entlang des Diffusionsgradienten, aufgrund des Diffusionswiderstandes in lehmigen Boden langsamer zur Oberfläche als im sandigen Boden oder wenn der CO2-hot-spot direkt unter der Bodenoberfläche liegt. Da bei der Messung mit der dynamischen Haube diese nur kurz auf der Fläche verbleibt, beeinflusst der Diffusionsgradient diese Messungen nicht. Hinzukommt, dass bei den Messsystemen, die in Kombination mit der dynamischen Haube eingesetzt werden, im Gegensatz zur Absorption durch Lauge keine CO2 Abreicherung stattfindet und die Diffusion von CO2 aus dem Boden über lange Zeit bis zu hohen CO2 Konzentration in der Haube linear bleibt. Alle drei mit einer dynamischen Haube kombinierten Methoden zeigen mit Korrelations-koeffizienten zwischen 0,90 und 0,93 starke Korrelationen mit NaOH. Während PAS die Bodenrespiration im Verhältnis zu NaOH immer überschätzt, tritt eine Überschätzung durch GC nur bei Mineralisationsraten unter 500 mg m-2 h-1 und für IR bei Mineralisations-raten über 40 mg m-2 h-1 ein. Die Plausibilitätsprüfung zeigt, dass für sandigen Boden, mit NaOH und GC eine sehr exakte Wiederfindung von Kohlenstoff erreicht wird, wohingegen IR und PAS in der Wiederfindung von Kohlenstoff bei deutlich über 100 % liegen. Für den lehmigen Boden hingegen ist nach Entfernung der CO2-hot-spots zur Bodenoberfläche zu differenzieren. Befindet sich der CO2-hot-spot direkt unter der Bodenoberfläche ist die Wiederfindung von Kohlenstoff für NaOH, GC und IR sehr exakt. Befindet sich der CO2-hot-spot jedoch in 15-20 cm Tiefe, ist die Wiederfindung des Kohlenstoffes durch NaOH deutlich unter 100 %. Die Wiederfindung durch PAS liegt sowohl für den sandigen als auch für den lehmigen Boden immer deutlich über 100 %. Im dritten Versuch (Kapitel 5), wurde anhand eines Litterbag-Versuches im Norden des Omans, der Einfluss verschiedener Dünger und Feldfrüchte auf den Abbau von Streu auf landwirtschaftlich genutzten Flächen in Abhängigkeit der Streuqualität betrachtet. Bei dem Großteil bisheriger Streuabbauversuche, unter gemäßigten und subtropischen Klimaten, stand der Abbau von Streu im Wald im Fokus der Betrachtung. Die wenigen Versuche zum Streuabbau auf landwirtschaftlich genutzten Flächen beschränken sich auf die gemäßigten Klimate. Wohingegen der Abbau von Streu, sowie der Einfluss von Dünger und Feldfrucht unter subtropischen Bedingungen, zum ersten mal mit der vorliegenden Arbeit fokussiert wurde. Der Verlust an organischem Material war verglichen mit Versuchen un-ter gemäßigten Klimaten, bei allen vier Streuarten, generell hoch. Der höhere Abbau von Luzernen- und Maisstreu im Vergleich zu Raps- und Weizenstreu ist auf Unterschiede der Streuqualität zurückzuführen. Neben der Verwertbarkeit durch Mikroorganismen beeinflusst die Streuqualität zusätzlich die "Schmackhaftigkeit" der Streu für Organismen der Mesofauna. Wodurch ein selektiver Transport und/oder Grazing von Mikroorganismen stattfindet. Der geringere Abbau der Luzernenstreu verglichen mit Maisstreu jedoch ist nicht auf die Streuqualität sondern auf die geringere mikrobielle Besiedelung der Luzernenstreu während der Versuchszeit zurückzuführen. Der Unterschied im Grad der mikrobiellen Besiedelung kann durch die erhobenen Daten nicht erklärt werden. Es ist jedoch davon auszugehen, dass Leguminosen Substanzen wie z.B. Polyphenole enthalten, welche die mikrobielle Biomasse und im Besonderen die pilzliche Biomasse in beachtlichem Umfang inhibitieren. Ebenso wenig ist der höhere Abbau von Weizenstreu verglichen mit Rapsstreu durch die Streuqualität zu begründen. Eine mögliche Erklärung für den geringeren Abbau der Rapsstreu kann ihr hoher Aluminium Gehalt sein. Es ist jedoch wahrscheinlicher, dass die Rapsstreu organische Substanzen wie Glucosinolate enthält, welche den mikrobiellen Streuabbau inhibitieren. Während der Hemicellulosegehalt am Ende des Versuches nicht durch die Streuqualität beeinflusst war, zeigten Cellulose und Lignin quali-tätsabhängige Effekte. Der stärkere Abbau von Cellulose bei Luzernen- und Maisstreu ist auf den anfänglich höheren Stickstoffgehalt zurückzuführen, wodurch die Produktion und Aktivität von Cellulose degradierenden Enzymen, wie Exo-Cellulase, Endo-Cellulase und Xylanase, anstieg. Es ist davon auszugehen, dass die Differenzen im Celluloseabbau von Luzernen- und Maisstreu im Vergleich zu Raps- und Weizenstreu, neben Unterschieden im anfänglichen Stickstoffgehalt, auf den höheren Schutz von Cellulose durch Lignin in Raps- und Weizenstreu zurückzuführen sind. Während der initial geringe Stickstoffgehalt den Ligninabbau in Raps- und Weizenstreu unterstützt, ist die relative Anreicherung von Lignin in Luzernen- und Maisstreu hingegen auf den initial hohen Stickstoffgehalt zurückzuführen. Dem entgegen hat die Zusammensetzung weiterer Nährstoffe einen sehr geringen Effekt. Es ist jedoch möglich, dass stärkere Effekte durch den Eintrag von Boden in die Litterbags durch Organismen der Mesofauna, Wurzelwachstum oder physikalische Verlagerung überdeckt werden. Während unter organische Düngung, die pilzliche Biomasse ansteigt, fördert der leicht verfügbare Stickstoff der mineralischen Düngung die Bildung bakterieller Biomasse. Der höher Gehalt an pilzlicher Biomasse unter organischer Düngung zeigte keinen generellen Effekt auf den Abbau von Kohlenstoff. Er führte jedoch zu einer Veränderung in der Streuzusammensetzung. Die verringerte Abnahme bzw. verstärkte Zunahme der Nährstoffgehalte bei organischer Düngung ist durch den Eintrag dünger-bürtiger Nährstoffe, im Besonderen durch die verstärkte Bildung pilzlicher Hyphen in die Litterbags hinein, zu erklären. Trotz höherer Gehalte an pilzlicher Biomasse war der Ligningehalt am Ende des Versuches unter organischer Düngung höher als unter mineralischer Düngung. Diese ist auf den Eintrag düngerbürtiger Pilze zurückzuführen, welche eine geringere Lignindegradierungseffizienz aufweisen. Der Einfluss der Feldfrucht auf den Streuabbau äußert sich durch höhere Gehalte mikrobieller und im Besonderen pilzlicher Biomasse, und durch geringere Gehalte an N, P, Ca, Na und K in, im Litterbag verbleiben-der Streu, unter dem Anbau von Mohrrüben. Der Anstieg der pilzlichen Biomasse führt, ebenso wie bei der organischen Düngung zu keinem generellen Anstieg der Kohlenstoffdegradation, zeigt jedoch einen selektiven Effekt auf den Abbau von Cellulose. Der Einfluss, sowohl auf die mikrobielle Biomasse, als auch auf den Nährstoffgehalt, zeigt die Bedeutung der Unterschiede im Wurzelwachstum, der Rhizodeposition sowie des Nährstoffbedarfs in Abhängigkeit der Feldfrucht. Trotz großer Unterschiede der Streuarten im anfänglichen Gehalt mikrobieller Biomasse war dieser am Ende des Versuches für alle Streuarten identisch. Dieses war Folge eines starken Anstiegs der pilzlichen Biomasse bei Luzernen- und Maisstreu sowie einer Abnahme der pilzlichen Biomasse bei Raps- und Weizenstreu, welche zuvor noch nicht beobachtet wurde. Dieses macht den Einfluss der anfänglichen mikrobiellen Biomasse auf deren Entwicklung während des Streuabbauprozesses im Boden deutlich. Es ist anzunehmen, dass ein Teil der anfänglichen pilzlichen Biomasse der Raps- und Weizenstreu, welche sich unter gemäßigten Klimaten entwickelte, unter subtropischen Bedingungen nicht überlebensfähig war. Generell war der Streuabbau durch Pilze dominiert. Es zeigte sich jedoch, dass Unterschiede im Pflanzenmaterial einen Einfluss auf die bakterielle Biomasse hatten, Unterschiede in Düngung und Feldfrucht hingegen die pilzliche Biomasse und die bakterielle Biomasse beeinflussten.

Decomposition in tropical forests: a pan-tropical study of the effects of litter type, litter placement and mesofaunal exclusion across a precipitation gradient

1. Litter decomposition recycles nutrients and causes large fluxes of carbon dioxide into the atmosphere. It is typically assumed that climate, litter quality and decomposer communities determine litter decay rates, yet few comparative studies have examined their relative contributions in tropical forests. 2. We used a short-term litterbag experiment to quantify the effects of litter quality, placement and mesofaunal exclusion on decomposition in 23 tropical forests in 14 countries. Annual precipitation varied among sites (760-5797 mm). At each site, two standard substrates (Raphia farinifera and Laurus nobilis) were decomposed in fine- and coarse-mesh litterbags both above and below ground for approximately 1 year. 3. Decomposition was rapid, with >95% mass loss within a year at most sites. Litter quality, placement and mesofaunal exclusion all independently affected decomposition, but the magnitude depended upon site. Both the average decomposition rate at each site and the ratio of above- to below-ground decay increased linearly with annual precipitation, explaining 60-65% of among-site variation. Excluding mesofauna had the largest impact on decomposition, reducing decomposition rates by half on average, but the magnitude of decrease was largely independent of climate. This suggests that the decomposer community might play an important role in explaining patterns of decomposition among sites. Which litter type decomposed fastest varied by site, but was not related to climate. 4. Synthesis. A key goal of ecology is to identify general patterns across ecological communities, as well as relevant site-specific details to understand local dynamics. Our pan-tropical study shows that certain aspects of decomposition, including average decomposition rates and the ratio of above- to below-ground decomposition are highly correlated with a simple climatic index: mean annual precipitation. However, we found no relationship between precipitation and effects of mesofaunal exclusion or litter type, suggesting that site-specific details may also be required to understand how these factors affect decomposition at local scales.

Qualidade de um sistema latossolo-argissolo como receptor de efluentes no município de Lins(SP)

Este trabalho objetivou caracterizar um sistema de solos, evidenciando a propriedades que possam esclarecer sua dinâmica e contribuir para a definição de critérios que condicionem a aptidão destes solos como receptores de efluentes. Trata-se de uma área experimental de estudos, contígua à Estação de Tratamento de Esgoto do município de Lins (SP), onde o efluente é gerado a partir do tratamento de esgoto por sistema de lagoas de estabilização. Os solos, situados ao longo de uma vertente com ligeira inclinação, foram caracterizados por meio de análises, morfológica, granulométrica, química, mineralógica e micromorfológica, realizadas em amostras coletadas em cinco trincheiras em toposseqüência. Os solos são desenvolvidos a partir dos sedimentos arenosos da Formação Adamantina (Grupo Bauru) e constituem um sistema Latossolo - Argissolo onde a transição Bw - Bt ocorre lateralmente do topo para a base da vertente. Foram identificadas três fases pedogenéticas nesta associação de solos. A primeira, argiluviação e adensamento de partículas, responsável pela formação dos horizontes texturais, foi superposta pelos processos de latossolização e hidromorfismo, atuantes na dinâmica atual destes solos. Análises micromorfológicas mostraram tratar-se de solos com intensa porosidade, caracterizada pelo empilhamento dos grãos do esqueleto quartzoso amplamente predominante e pelo arranjo entre os microagregados granulares. A permeabilidade é ainda favorecida pela intensa ação da mesofauna. Os solos são distróficos e compostos por caulinita e óxidos de Fe na fração argilosa. Por constituírem um sistema frágil, a disposição de quaisquer tipos de resíduos nestes solos requer o monitoramento constante de suas propriedades, tanto para a manutenção, quanto para a recuperação da qualidade desta cobertura pedológica.

Diversidade e composição de formigas Ponerines (Hymenoptera, Formicidae, Ponerinae) de Serapilheira na Estação Científica Ferreira Penna, Caxiuanã, Melgaço, Pará, Brasil

Inventários da mesofauna de solo e serapilheira em florestas tropicais apresentam a subfamíliaC (Hymenoptera, Formicidae) como uma das mais conspícuas e a segunda com maior riqueza e abundância, depois da subfamília Myrmicinae. Nestes ambientes, as ponerines constituem componentes ecologicamente importantes, onde são notáveis predadoras de outros invertebrados e podem nidificar nos troncos em decomposição ou na serapilheira. Este estudo foi realizado com a intenção de investigar a distribuição espacial das espécies de formigas da subfamília Ponerinae associadas à serapilheira, considerando sua abundância, riqueza, diversidade e composição, em seis áreas de floresta primária (Áreas I, II, III, IV, V e VI) na Estação Científica Ferreira Penna (ECFPn), Caxiuanã, Melgaço, Pará; e como a quantidade de serapilheira influencia nessa distribuição. Este estudo resulta de três coletas realizadas pelo Protocolo de Monitoramento de Formigas do Projeto TEAM/Caxiuanã entre abril de 2003 e janeiro de 2004. Coletaram-se 720 sub-amostras de 1 m² de serapilheira, distribuídas em 72 transectos de 100 m (unidade amostral) entre as seis áreas durante as coletas (quatro transectos por área em cada coleta), utilizando extratores de mini-Winkler. Identificaram-se 4.031 exemplares, pertencentes às três tribos, oito gêneros e 60 espécies de Ponerinae em 470 registros, sendo que o número médio de espécies por amostra foi de 6,52, e estimou-se encontrar 81 espécies (Jackknife 1). Hypoponera foi o gênero com maior abundância (268 registros) e riqueza de espécies (22), compreendendo junto com Pachycondyla mais de 70% das espécies. A Área V apresentou maior diversidade (H= 3,30), abundância (121) e riqueza (38) em espécies, além de maior volume de serapilheira (ANOVA; p<0,05 entre a Área V e as demais). A quantidade de serapilheira afetou positivamente a abundância e a riqueza de espécies, e também influenciou na composição de espécies. As espécies mais freqüentes (abundantes) nas amostras foram Hypoponera sp#1, Hypoponera sp#2, Hypoponera sp#6, Hypoponera sp#7, dontomachus scalptus e Pachycondyla constricta, que juntas representaram mais de 50% da abundância total. No geral, as ponerines apresentaram ampla distribuição na serapilheira de floresta primária na ECFPn, sendo numericamente influenciadas pela quantidade de serapilheira; as áreas apresentaram diferenças na diversidade, abundância e riqueza das espécies encontradas; e, como efeito do elevado número de espécies raras, encontrou-se baixa similaridade na composição de espécies entre amostras próximas; logo, mesmo em pequena escala, a heterogeneidade da camada de serapilheira na floresta amazônica tem importante papel na distribuição das espécies.

Effect of brushwood transposition on the leaf litter arthropod fauna in a cerrado area

The results of ecological restoration techniques can be monitored through biological indicators of soil quality such as the leaf litter arthropod fauna. This study aimed to determine the immediate effect of brushwood transposition transferred from an area of native vegetation to a disturbed area, on the leaf litter arthropod fauna in a degraded cerrado area. The arthropod fauna of four areas was compared: a degraded area with signal grass, two experimental brushwood transposition areas, with and without castor oil plants, and an area of native cerrado. In total, 7,660 individuals belonging to 23 taxa were sampled. Acari and Collembola were the most abundant taxa in all studied areas, followed by Coleoptera, Diptera, Hemiptera, Hymenoptera, and Symphyla. The brushwood transposition area without castor oil plants had the lowest abundance and dominance and the highest diversity of all areas, providing evidence of changes in the soil community. Conversely, the results showed that the presence of castor oil plants hampered early succession, negatively affecting ecological restoration in this area.

Fauna edáfica na dinâmica sucessional da Mata Atlântica em floresta estacional semidecidual na Bacia do Rio Paraíba do Sul - RJ

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Micromorfologia de horizontes espódicos nas restingas do Estado de São Paulo

Os solos de restinga são pouco estudados e conhecidos no Brasil. Neste trabalho, a micromorfologia de horizontes espódicos foi investigada em quatro locais do litoral do Estado de São Paulo (Bertioga, Ilha de Cananeia, Ilha do Cardoso e Ilha Comprida). A técnica possibilitou caracterizar as diferentes formas da matéria orgânica, e, juntamente com a descrição morfológica de oito perfis de solos representativos das restingas do Estado de São Paulo, objetivou-se discutir os mecanismos envolvidos na gênese dos horizontes espódicos desses ambientes. Entre os resultados alcançados, destaca-se: a presença de revestimentos orgânicos monomórficos na superfície dos constituintes grossos da maioria dos horizontes analisados, bem como o preenchimento quase completo da porosidade entre grãos de alguns horizontes cimentados e brandos, são evidências de que a clássica teoria da mobilização, transporte e precipitação de complexos organometálicos é válida para os solos estudados. No entanto, matéria orgânica polimórfica e, ou, resíduos vegetais em diferentes estádios de decomposição foram as principais pedofeições observadas em horizontes espódicos mal drenados e sotopostos a horizontes hísticos. Nesses, a decomposição pela mesofauna e microbiológica das raízes in situ é um importante mecanismo de acumulação de matéria orgânica em profundidade e formação dos horizontes espódicos. A atuação das raízes na formação desses horizontes, no entanto, vai além da sua decomposição: a fábrica e as feições da matéria orgânica de um horizonte cimentado, incluindo remanescentes radiculares, indicaram que as raízes podem atuar na imobilização da matéria orgânica por meio de seu mecanismo de absorção seletiva. Nesse processo, a solução do solo rica em carbono orgânico dissolvido é absorvida seletivamente pelas raízes, segregando parte do carbono complexado em sua superfície e no entorno destas, absorvendo água e nutrientes. A atuação continuada desse processo leva à precipitação da matéria orgânica iluviada e segregada por meio de sua desidratação, que é condicionada pela própria absorção radicular.

Seasonal change of oribatid mite communities (Acari, Oribatida) in three different types of microhabitats in an oak forest

Oribatid mites are one of the most abundant groups of the ground-dwelling mesofauna. They can be found in almost every terrestrial habitat all over the world and they are characterized by great species richness and great number of individuals. In spite of that not enough is known about their behaviour on community level and their spatial and temporal pattern in different habitats of the world. In our present study the seasonal behaviour of oribatid mite communities was analysed in three types of microhabitats in a temperate deciduous forest: in leaf litter, soil and moss. Samples were collected at a given site in a year and a half and the oribatid mite communities living there were studied on genus level along with the changes of meteorological factors characteristic of the area. The results show that corresponding to similar previous researches, the communities in our study do not have a seasonally changing, returning pattern either. Based on this, we can conclude that climatic differences and differences in other seasonally changing factors between the seasons do not have a significant role in the annual change of communities. Besides that we discovered that the communities of the three microhabitats are not completely the same. It is the oribatid mite community of the moss which differs mostly from communities in the leaf litter and in the soil. Our study calls attention among others to the fact that compositional changes of the oribatid mite communities living all over the world and their causes are unclear to date.

Oribatid mites (Acari : Oribatida) in microcosms-A review

Oribatid mites are one of the most abundant and species rich group in soil mesofauna. In spite of this, we have limited knowledge on the role they play in ecological processes. Since they are small like other mesofauna members and live a hidden life, their observation is difficult. Their life style, interactions with other organisms and role in soil decomposition processes can be investigated with laboratory experiments more exactly and effectively. While the literature of microcosm studies is very extensive, relatively few review papers have been written about the methodology of microcosm studies. The present review summarizes details of techniques that have been applied laboratory microcosms involving oribatid mites. It is shown what one should keep in mind in planning, composing and setting up a microcosm. Our comparative evaluation reveals how the laboratory experiments were maintained and manipulated and what kind of information was extracted. This methodological review can be useful in preparing microcosm experiments applied to other animal groups as well.

Fauna edáfica sob modelos em estágio inicial de restauração de floresta subtropical

The goal of this study was to compare areas under different forest restoration technologies in relation to abundance, richness, diversity and composition of the present fauna in the litter and soil. The treatments evaluated were: natural regeneration (RN); high diversity tree plantations (L) and nucleation (N). An area of secondary forest was included in the study as a reference of soil conditions. The experimental design was in randomized block with four replications. Samples were collected for extraction of mesofauna (October/2012; July and October/2013) and macrofauna (June and October/2013) in six points of each plot, totaling 24 samples per treatment. For collecting soil macrofauna was used TSBF method. The mesofauna was collected with a metal cylinder and extracted by Berlese-Tüllgren funnel. Litter and soil were collected separately at each point and the fauna was identified level of class/taxonomic order. The springtails were classified using morphotypes. In total, considering the mesofauna, macrofauna and three times collected were accounted 28618 organisms. In relation soil mesofauna, the evaluated technologies did not differ, after three years of restoration, in relation to total abundance of organisms and community composition. The Shannon diversity index (H), in soil mesofauna, followed a human impact gradient. This index was higher in natural regeneration, which not was undergone technical interventions and showed higher moisture in the soil. The tree planting technology, under the control of volunteer plants in total area, showed lower H index. In the case of litter mesofauna, the technologies did not differ in relation the mean richness, total abundance of organisms and community composition. Considering edaphic macrofauna, technologies did not differ in relation to the abundance and richness, and in the evaluation of June/2013, RN showed higher H index and differed in relation to the community composition of other technologies. In October/2013 evaluation, the differences between the technologies in relation to H index were narrower and these did not differ in terms of composition of soil macrofauna community. In litter macrofauna, in June/2013, the RN presented greater richness and H index when compared to other technologies and in evaluation October/2013 technologies did not differ in relation to community composition, richness and mean abundance of organisms. In the case of springtails, technologies after three years in the restoration process, did not differ in relation to the abundance, richness and composition of Collembola community for different morphotypes. The secondary forest, in relation to forest restoration technologies, presented greater abundance of saprophages, predators and greater diversity of morphotypes of springtails. From these results it, we recommended to natural regeneration by to have the lowest cost of deployment, followed by nucleation and online planting. The animals should be monitored over time, in the restoration technologies, as well as the physical and chemical characteristics of the soil, in order to understand the possible changes in the composition and diversity of organisms.