MICROBIOLOGICAL ATTRIBUTES AND STRUCTURE OF BACTERIAL COMMUNITIES AS INDICATORS OF SOIL QUALITY IN FOREST PLANTATIONS IN THE ATLANTIC FOREST

Authors

  • Andressa Danielli Canei
  • Anabel González Hernández
  • Diana M. L. Morales
  • Emanuela P. da Silva
  • Luiz F. Souza
  • Arcangelo Loss
  • Cledimar Rogério Lourenzi
  • Maurício Sedrez dos Reis
  • Cláudio R. F. S. Soares

DOI:

https://doi.org/10.5902/1980509835049

Keywords:

Araucaria angustifolia, enzymatic activity, microorganisms, reforestation.

Abstract

In Brazil, in order to minimize the impact of native forest exploitation for commercial purposes, forest plantations have been implemented mainly with exotic species. The evaluation of these crops as to the environmental impact on attributes that can guarantee their productivity has received more attention in the last years, and in this context, the study of microbiological attributes. This paper assesses the impact of pinus and Araucaria angustifolia forest plantations on the microbiological soil attributes and the structure of bacterial communities, which can act as indicators of soil quality. Soil samples have been collected on three areas of the National Forest of Três Barras, in Santa Catarina (SC) state: one area of native forest (F), one area of reforestation with Araucaria angustifolia (A) and one area of reforestation with pinus (P). Later on, the soil was chemically and physically characterized and the microbiological analyses were performed, as basal respiration, β-glucosidase and fosfatase enzymatic activity and bacterian community composition analysis by PCR-DGGE. Low fertility was presented on all three soils collected, highlighting the importance of microorganisms in order to maintain this environment. The β-glucosidase and fosfatase enzymatic activity were higher on the areas F and A, suggesting a higher presence of important microorganisms for nutrients cycling. The analysis of the bacteria community structure resulted in low distinction between the pinus and the Araucaria angustifolia areas. This paper presents that based on the microbiological attributes and structure of bacterial communities of soil, in forest plantations of the Atlantic Forest, it is possible to conclude that Araucaria angustifolia is the best alternative for reforestation, aiming the maintenance of soil quality.

Downloads

Download data is not yet available.

References

ALLISON, S. D.; MARTINY, J. B. Resistance, resilience, and redundancy in microbial communities. Proceedings of the National Academy of Sciences, New York, v. 105, n. 1, p. 11512-11519, aug. 2008.

ARAÚJO, A. S. F.; MONTEIRO, R. T. R. Indicadores biológicos de qualidade do solo. Bioscience Journal, Uberlândia, v. 23, n. 3, p. 66-75, jul. 2007.

ARAÚJO, E. A. et al. Qualidade do solo: conceitos, indicadores e avaliação. Revista Brasileira de Tecnologia Aplicadas nas Ciências Agrárias, Guarapuava, v. 5, n. 1, p. 187-206, jan. 2012.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE PRODUTORES DE FLORESTAS PLANTADAS. Anuário estatístico da ABRAF 2013 ano base 2012. Brasília: ABRAF, 2013.

BACHA, C. J. C. Análise da evolução do reflorestamento no Brasil. Revista de Economia Agrícola, São Paulo, v. 55, n. 1, p. 5-24, jul. 2008.

BALOTA, E. L. et al. Soil microbial properties after long-term swine slurry application to conventional and no-tillage systems in Brazil. Science of the Total Environment, Barcelona, v. 490, p. 397-404, aug. 2014.

BARETTA, C. R. D. M. Diversidade microbiana em solos sob florestas de Araucaria angustifolia. 2007. 184 f. Tese (Doutorado) - Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, Piracicaba, 2007.

BARETTA, D.; BARETTA, C. R. D. M.; CARDOSO, E. J. B. N. Análise multivariada de atributos microbiológicos e químicos do solo em florestas com Araucaria angustifolia. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, MG, v. 32, n esp, p. 2683-2691, out. 2008.

BARETTA, D. et al. Efeito do monocultivo de Pinus e da queima do campo nativo em atributos biológicos do solo no Planalto Sul-Catarinense. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, MG, v. 29, n. 5, p. 715-724, sept. 2005.

BRADY, N. C. Natureza e propriedades dos solos. 7. ed. Rio de Janeiro: Freitas Bastos, 1989. 898 p.

CALDEIRA, M. V. W. et al. Carbono orgânico em solos florestais. In: SANQUETTA, C. R. et al. (Ed.). As florestas e o carbono. Curitiba: Imprensa Universitária da UFPR, 2002. p. 191-213.

CARVALHO, P. E. R. Espécies florestais brasileiras: recomendações silviculturais, potencialidades e uso da madeira. Colombo: EMBRAPA; CNPF; SPI, 1994. 640 p.

CARVALHO, F.; MOREIRA, F. M. S.; CARDOSO, E. J. B. Chemical and biochemical properties of Araucaria angustifolia (Bert.) Ktze. forest soils in the state of São Paulo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Lavras, v. 36, n. 4, p. 1189-1202, jul. 2012.

CHAER, G. M.; TÓTOLA, M. R. Impacto do manejo de resíduos orgânicos durante a reforma de plantios de eucalipto sobre indicadores de qualidade do solo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, MG, v. 31, n. 6, p. 1381-1396, nov. 2007.

COUTO, R. R. et al. Microbiological and chemical attributes of a Hapludalf soil with swine manure fertilization. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v. 48, n. 7, p. 774-782, jul. 2013.

DORAN, J. W.; PARKIN, T. B. Defining and assessing soil quality. In: DORAN, J. W. et al. (Ed.). Defining soil quality for a sustainable environment. Madison: SSSA, 1994. p. 1-20.

EIVAZI, F.; TABATABAI, M. A. Glucosidases and galactosidases in soils. Soil Biology and Biochemistry, Leicestershire, v. 20, n. 5, p. 601-606, 1988.

EIVAZI, F.; TABATABAI, M. A. Phosphatases in soils. Soil Biology and Biochemistry, Leicestershire, v. 9, n. 3, p. 167-172, 1977.

EMBRAPA. Manual de métodos de análise de solo. 2. ed. Rio de Janeiro: EMBRAPA, 1997. 230 p.

FERRARI, A. M. W. A utilização de madeira nativa para exploração comercial sustentável no setor de construção civil: a possibilidade da Araucaria angustifolia. 2011. 189 f. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2011.

FERREIRA, D. F. Sisvar: a computer statistical analysis system. Ciência e agrotecnologia, Lavras, v. 35, n. 6, p. 1039-1042, nov. 2011.

FRANZLUEBBERS, A. J. Should soil testing services measure soil biological activity? Agricultural & Environmental Letters, Madison, v. 1, n. 1, feb. 2016.

HERRERA, R. et al. Amazon ecosystems. Their structure and functioning with particular emphasis on nutrients. Interciencia, Caracas, v. 3, n. 4, p. 223-231, jul. 1978.

INDÚSTRIA BRASILEIRA DE ÁRVORES. Relatório IBÁ 2016. Brasília: IBÁ, 2016.

INOUE, M. T.; RODENJAN, C. V.; KUNIJOSKI, Y. S. Projeto madeira de Paraná. Curitiba, FUPEF, 1984. 260 p.

JENKINSON, D. S.; POWLSON, D. S. The effects of biocidal treatments on metabolism in soil. Fumigation with chloroform. Soil Biology and Biochemistry, Leicestershire, v. 8, n. 3, p. 167-177, aug. 1976.

KHEYRODIN, H.; GHAZVINIAN, K.; TAHERIAN, M. Tillage and manure effect on soil microbial biomass and respiration, and on enzyme activities. African Journal of Biotechnology, [s. l.], v. 11, n. 81, p. 14652-14659, oct. 2012.

LAGOS, A. R.; MULLER, B. L. A. Hotspot brasileiro - Mata Atlântica. Saúde & Ambiente em Revista, Duque de Caxias, v. 2, n. 2, jul. 2009.

LOPES, A. S.; GUILHERME, L. A. G. Solos sob cerrado: manejo da fertilidade para a produção agropecuária. São Paulo: ANDA, 1992. 49 p.

MEDEIROS, J. D.; SAVI, M.; BRITO, B. F. A. Seleção de áreas para criação de Unidades de Conservação na Floresta Ombrófila Mista. Biotemas, Florianópolis, v. 18, n. 2, p. 33-50, mar. 2005.

MENDES, J. B. Estratégias e mecanismos financeiros para florestas plantadas. 2005. 72 f. Monografia (MBA em Gestão Empresarial) – Fundação Getúlio Vargas, Curitiba, 2005.

MOREIRA, F. M. S.; SIQUEIRA, J. O. Fixação biológica de nitrogênio atmosférico. Microbiologia e bioquímica do solo. Lavras: UFLA, 2006. p. 449-542.

MOREIRA, F. M. S.; SIQUEIRA, J. O. Transformações bioquímicas e ciclos dos elementos do solo. Microbiologia e bioquímica do solo. Lavras: UFLA, 2002.

MOREIRA-SOUZA, M. et al. Arbuscular mycorrhizal fungi associated with Araucaria angustifolia (Bert.) O. Ktze. Mycorrhiza, Oregon, v. 13, n. 4, p. 211-215, aug. 2003.

NERONI, R. F.; CARDOSO, E. J. B. N. Occurrence of diazotrophic bacteria in Araucaria angustifolia. Scientia Agricola, Piracicaba, v. 64, n. 3, p. 303-304, may 2007.

NSABIMANA, D.; HAYNES, R. J.; WALLIS, F. M. Size, activity and catabolic diversity of the soil microbial biomass as affected by land use. Applied Soil Ecology, Firenze, v. 26, n. 2, p. 81-92, jun. 2004.

ØVREÅS, L. et al. Distribution of bacterioplankton in meromictic Lake Saelenvannet, as determined by denaturing gradient gel electrophoresis of PCR-amplified gene fragments coding for 16S rRNA. Applied and environmental microbiology, New York, v. 63, n. 9, p. 3367-3373, sept. 1997.

PAREDES JUNIOR, F. P. P.; PORTILHO, I. I. R.; MERCANTE, F. M. Microbiological attributes of the soil under cultivation of sugarcane with and without burning straw. Semina: Ciências Agrárias, Londrina, v. 36, n. 1, p. 151-164, jan. 2015.

R CORE TEAM. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria, 2014.

SANTANA, D. P.; BAHIA FILHO, A. F. C. Soil quality and agricultural sustainability in the Brazilian Cerrado. In: WORLD CONGRESS OF SOIL SCIENCE, 1998, Montpellier. Proceedings… Montpellier: ISSS, 1998.

SCHOENHOLTZ, S. H.; VAN MIEGROET, H.; BURGER, J. A. A review of chemical and physical properties as indicators of forest soil quality: challenges and opportunities. Forest Ecology and Management, Eveleigh, v. 138, p. 335-356, nov. 2000.

SILVA, C. V.; SEDREZ, M. R. Produção de pinhão na região de Caçador, SC: aspectos da obtenção e sua Importância para comunidades locais. Ciência Florestal, Santa Maria, v. 19, n. 4, p. 363-374, out. 2009.

SILVA, H. D. et al. Recomendação de solos para Araucaria angustifolia com base nas suas propriedades físicas e químicas. Boletim de Pesquisa Florestal, Colombo, v. 43, p. 61-74, jul. 2001.

SILVA, L. G. et al. Atributos físicos, químicos e biológicos de um Latossolo de cerrado em plantio de espécies florestais. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v. 44, n. 6, p. 613-620, jun. 2009.

SILVA, M. B. et al. Atributos biológicos do solo sob influência da cobertura vegetal e do sistema de manejo. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v. 42, n. 12, p. 1755-1761, dez. 2007.

SIQUEIRA, J. P. D. Os conflitos institucionais da gestão florestal no Brasil: um benchmarking entre os principais produtores florestais internacionais. 2003. 182 f. Tese (Doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2003.

SOUZA, I. M. Z. Carbono e nitrogênio da biomassa microbiana do solo em áreas reflorestadas comparadas ao campo e a mata nativa no planalto dos Campos Gerais, SC. 2005. 61 f. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2005.

TABATABAI, M. A. Soil enzyme. In: PAGE, A. L.; MILLER, E. M.; KEENEY, D. R. (Ed.). Methods of Soil Analysis, Part 2, Chemical and Microbiological Properties. Madison: American Society of Agronomy, 1982. p. 903-947.

TABATABAI, M. A.; BREMENER, J. M. Use of p-nitrophenyl phosphate for assay of soil phosphatase activity. Soil Biology and Biochemistry, Leicestershire, v. 1, p. 301-307, nov. 1969.

TEDESCO, M. J. et al. Análises de solo, plantas e outros materiais. Porto Alegre: UFRGS, 1995. v. 2. 176 p.

VASQUEZ, A. G. et al. Uma síntese da contribuição do gênero Pinus para o desenvolvimento sustentável no sul do Brasil. Floresta, Curitiba, v. 37, n. 3, set. 2007.

THOMÉ, N. Ciclo da Madeira: história da devastação da Floresta da Araucária e do desenvolvimento da indústria da madeira em Caçador e na região do Contestado no século XX. Caçador: Universal, 1995. 206 p.

VASCONCELLOS, R. L. F. et al. Arbuscular mycorrhizal fungi and glomalin‐related soil protein as potential indicators of soil quality in a recuperation gradient of the Atlantic Forest in Brazil. Land Degradation & Development, Chichester, v. 27, n. 2, p. 325-334, jun. 2016.

VINHAL-FREITAS, I. C. et al. Land use impact on microbial and biochemical indicators in agroecosystems of the Brazilian Cerrado. Vadose Zone Journal, Oregon, v. 12, n. 1, jan. 2013.

ZALBA, S. M.; CUEVAS, Y. A.; BOÓ, R. M. Invasion of Pinus halepensis Mill. following a wildfire in an Argentine grassland nature reserve. Journal of Environmental Management, London, v. 88, n. 3, p. 539-546, aug. 2008.

ZANINETTI, R. A.; MOREIRA, A.; MORAES, L. A. C. Physical, chemical, and biological attributes of a Xanthic Oxisol after forest conversion to rubber tree plantation in the Amazon. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v. 51, n. 9, p. 1061-1068, set. 2016.

ZILLER, S. R. A Estepe gramíneo-lenhosa no segundo planalto do Paraná: diagnóstico ambiental com ênfase a contaminação biológica. 2000. 177 f. Tese (Doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2000.

WATZLAWICK, L. F. et al. Fixação de carbono em floresta ombrófila mista em diferentes estágios de regeneração. In: SANQUETTA, C. R. et al. (Ed.). As Florestas e o carbono. Curitiba: Imprensa Universitária da UFPR, 2002. p. 153-173.

Published

2018-12-16

How to Cite

Canei, A. D., Hernández, A. G., Morales, D. M. L., Silva, E. P. da, Souza, L. F., Loss, A., Lourenzi, C. R., Reis, M. S. dos, & Soares, C. R. F. S. (2018). MICROBIOLOGICAL ATTRIBUTES AND STRUCTURE OF BACTERIAL COMMUNITIES AS INDICATORS OF SOIL QUALITY IN FOREST PLANTATIONS IN THE ATLANTIC FOREST. Ciência Florestal, 28(4), 1405–1417. https://doi.org/10.5902/1980509835049

Issue

Section

Articles

Most read articles by the same author(s)