Microbilogical indicators of soil quality in Araucaria Forest in São Paulo State

A Araucaria angustifolia, conhecida como Pinheiro-do-Paraná é uma espécie ameaçada de extinção no Brasil, está inserida num bioma rico em biodiversidade, a Mata Atlântica, e muito pouco se conhece sobre os atributos microbiológicos dessas florestas. Este trabalho teve como objetivo avaliar potenciais atributos microbiológicos do solo e algumas variáveis ambientais (atributos químicos, físicos e efeito sazonal), a fim de estabelecer bioindicadores de qualidade do solo em Florestas de Araucária. Os estudos foram conduzidos em dois parques estaduais localizados em diferentes regiões do Estado de São Paulo, no município de Campos do Jordão (Parque Estadual de Campos do Jordão - PECJ), nos municípios de Apiaí e Iporanga (Parque Estadual Turístico do Alto Ribeira - PETAR) e também no município de Barra do Chapéu. Foram escolhidas três áreas no PETAR: FN floresta nativa de araucária, ND floresta de araucária com distúrbio antropogênico e PL plantio de araucária; e quatro áreas foram selecionadas no PECJ: FN floresta nativa de araucária, ND floresta de araucária com distúrbio antropogênico, PL plantio de araucária e PF plantio de araucária com ocorrência de fogo acidental. Ao acaso, foram selecionadas quinze árvores de araucária por área e sob a copa de cada uma delas foram retiradas amostras na profundidade de 0 a 20 cm, nas épocas seca e de chuva. Foram avaliados os atributos microbiológicos: arilsulfatase (ARIL), fosfatase ácida (FOSF), -glicosidase (GLIC), desidrogenase (DESID), nitrogênio (NBM) e carbono da biomassa microbiana (CBM), Número Mais Provável (NMP) de amonificantes (AMO), nitritadores (NITRI), nitratadores (NITRA) e desnitrificantes (DESN), respiração basal (RESP), respiração induzida por substrato (RIS), quociente metabólico (qCO2) e microbiano (qMIC). Além disso, foram estabelecidos perfis de ácidos graxos ligados a ésteres de fosfolipídios (EL-PLFAs) e o perfil de capacidade de utilização de substratos de carbono (Biolog). Alguns parâmetros químicos foram avaliados (pH, H++Al3+, Al3+, Ca2+, Mg2+, K+, P, S, N, carbono orgânico total e a capacidade de troca catiônica) e físicos (teores de argila, silte e areia). Verificou-se que o PL do PETAR e PF do PECJ foram relacionados aos atributos microbiológicos ARIL, DESN, CBM e qMIC nos dois períodos. A partição da variabilidade revelou que a atividade microbiana foi influenciada mais pelas variáveis físico-quimicas do solo do que pelas áreas e épocas de coleta. Foram identificados perfis de ácidos graxos semelhantes aos aqui obtidos, PETAR e PECJ, em um trabalho anterior no PECJ, o que pode ser indicação de um padrão de EL-PLFA próprio do ecossistema de araucária. Os ácidos graxos 10Me18:0 (actinobactéria), a relação ácido graxo saturado/insaturado (sat/insat), o consumo dos substratos -metil-D-glicosídeo e o ácido 2-hidroxibenzóico foram também relacionados às áreas PL (PETAR) e PF (PECJ) nos períodos avaliados. Já os ácidos graxos 18:19c (fungo) e 16:17c (bactéria Gram-), o consumo dos substratos glicose-1-fosfato, -D-lactose e ácido -hidroxibutírico estavam relacionados às áreas impactadas dos dois parques durante os períodos de seca e chuva. Portanto, esses atributos microbiológicos são potenciais indicadores de qualidade do solo em Florestas de Araucária, no entanto, novas avaliações são necessárias para as devidas validações dos bioindicadores e monitoramento dessas áreas.Araucaria angustifolia, also called Brazil Pine, is an endangered species in Brazil. It is part of one of the richest ecosystems in biodiversity, the Atlantic Forest, and little is known about the soil microbiological attributes in this forest. The objective was to evaluate the potential of the soil microbiological attributes and some environmental variables (physical-chemical properties and seasonal effect) to act as bioindicators of soil quality in Araucaria Forests. This study was undertaken in two different state parks in the São Paulo State, in Campos do Jordão county (Campos do Jordão State Park - PECJ), and in Apiaí and Iporanga counties (Alto Ribeira Touristic State Park - PETAR) and also in Barra do Chapéu county. Three areas were surveyed in PETAR: FN Native Araucaria forest, ND Native Araucaria forest with anthropogenic disturbance, and PL Reforested Araucaria; and four areas in PECJ: FN Native Araucaria forest, ND Native Araucaria forest with anthropogenic disturbance; PL Reforested Araucaria, and PF Araucaria reforestation submitted to an accidental fire. Fifteen Araucaria trees were selected at random in each area and the soil and roots were sampled at 0 20 cm depth, in two contrasting seasons (dry and wet). The microbiological attributes evaluated were: arylsulfatase (ARIL), acid phosphatase (FOSF), -glucosidase (GLIC), dehydrogenase (DESID), carbon (CBM) and nitrogen microbial biomass (NBM), most probable number (NMP) of bacterial ammonium oxidizers (AMO), nitrite oxidizers (NITRI), nitrate oxidizers (NITRA) and denitrifiers (DESN), basal microbial respiration (RESP), substrate induced respiration (RIS), and metabolic (qCO2) and microbial quotient (qMIC). Additionally we determined the phospholipid fatty acid profiles (ELPLFA) and the community level physiological profile (Biolog). Some chemical attributes were evaluated (pH, H++Al3+, Al3+, Ca2+, Mg2+, K+, P, S, CEC, C/N ratio, total organic carbon (COT), total nitrogen (NT), as well as some physical ones (soil texture: clay, sand and silt contents). There was a high correlation between the PL of PETAR and the PF of PECJ and the microbiological attributes ARIL, DESN, CBM and qMIC in both periods. The partitioning of the variability evidenced that microbial activity was influenced in a higher degree by the physical-chemical properties of soil than by study areas or periods. We identified similar fatty acid profiles in PETAR and PECJ and they were also similar to the ones found in a previous work in PECJ, what could indicate a specific EL-PLFA pattern in the Araucaria ecosystem. The fatty acids 10Me18:0 (actinobacteria), the saturated/unsaturated fatty acid ratio (sat/insat), the substrate utilization of -methyl-D-glucoside and 2-hydroxybenzoic acid were also related to PL (PETAR) and PF (PECJ), in both periods. The 18:19c fatty acid (fungi) and 16:17c (Gram-), the glucose-1-phosphate, -D-lactose and -hydroxybutyric acid were C-source for microbial communities of the impacted areas in both parks during the wet and dry periods. Therefore, these attributes are potential microbial indicators of soil quality in Araucaria forests, however, new evaluations are required to confirm these biomarkers and to monitor these areas