Litter decomposition in a Northeastern Brazil semiarid ecosystem: spatial and temporal variation and microarthropods fauna effect

Apesar do reconhecimento de que a fauna seja importante na ciclagem de nutrientes, as suas relações com a decomposição da serrapilheira ainda são pouco conhecidas em ambientes semiáridos. O objetivo deste estudo foi investigar o efeito espacial e temporal das condições do habitat e dos microartrópodes do solo sobre a decomposição na Caatinga. No Cariri paraibano, entre novembro de 2009 e outubro de 2011, a taxa de decomposição foliar foi avaliada através de dois transectos com 30 bolsas de serrapilheira, com 10±0,5 g de folhas de Caesalpinia pyramidalis e Croton blanchetianus, em igual proporção, distribuídos em 12 áreas de amostragem. No transecto denominado controle, as bolsas foram preenchidas apenas com folhas, enquanto no segundo transecto, denominado fauna-reduzida, além das folhas, as bolsas de serrapilheira apresentavam cerca de 30 bolas de naftalina (~33,2 g), para avaliação do efeito da fauna sobre a decomposição. No primeiro ano, a taxa de decomposição foi menor independentemente do período de exposição, sendo decomposto cerca de 32%, 47% e 63% em 120, 240 e 360 dias, respectivamente. Enquanto, no segundo ano, a perda de massa foi de 45%, 54% e 73%, respectivamente. A taxa de decomposição correlacionou-se com a precipitação (acumulada) e a evapotranspiração (acumulada). Analisando os efeitos da fauna de microartrópodes e de cada área de amostragem sobre a taxa de decomposição, verificou-se que estes fatores tanto atuam isoladamente, quanto de forma conjunta sobre esse processo, entre os diferentes períodos de exposição (120, 240, 360 dias). A riqueza de espécies, densidade, altura da vegetação e o diâmetro do tronco à altura do solo (DTS), a serrapilheira produzida e o efeito da fauna, juntas, explicaram 91% da taxa de decomposição anual da serrapilheira, porém o DTS foi à única variável não significativa neste modelo. A precipitação e ETR tem efeito chave sobre a decomposição, pois além de atuarem sobre as perdas por lixiviação de compostos lábeis solúveis em água, estes fatores influenciam a vegetação, a produção de serrapilheira e a fauna decompositora e, portanto, desencadeiam estímulos sobre diferentes fatores, que atuam sobre o processo de decomposição. Este experimento mostrou que a decomposição de plantas pode ser influenciada por fatores bióticos em uma Floresta Tropical Seca, como a Caatinga, e que a decomposição não pode ser explicada apenas pelo clima e pela qualidade do substrato, visto que no sistema solo-serrapilheira, a vegetação e os organismos edáficos são fatores críticos na manutenção e disponibilidade de nutrientes.Studies related to litter dynamics are important to comprehend decomposing deciduos material, nutrients cycling, succession patterns, ecological disturbance and environmental variables interactions in terrestrial ecosystems. In opposition to Caatinga's degradation speed, a lack of studies related to litter production dynamics is observed. Thus, this study aimed to evaluate climatic factors (rainfall and evapotranspiration) and vegetation effects over temporal and spatial dynamics of litter production in Brazilian Northeastern's semiarid. A phytosociologic survey was performed in Paraiba's Cariri in 12 sampling areas. Two 1 m2 collectors (with 0,15 m3) were placed about 50 m distant from each other in order to estimate litter monthly production between November 2009 and 2011. Litter deposition values observed in this study varied between 3430 and 4600 kg.ha-1.year-1. Litter production was significantly bigger in the second year of survey and it varied between months in both years. Intra-annual variation was positive to total litter production, showing peaks of litterfall in dry period about three or four months after the greatest rates of monthly rainfall. While reproductive structures and branches corresponded to 14% and miscellany from 3% to 5%, leaves, which represented more than 60% of the total, corresponded to the predominant part of litter. Litter production was significantly different between areas so as each of its parts. The density of plant species, vegetation height and trunk diameter at ground were responsible for 79% of annual litter production in those different areas. Results reveal that litter production in Caatinga have a spatiotemporal heterogeneity, which is related to climate and vegetation and must provide effects over substratum in edaphic microorganisms activities and, consequently, in edaphic conditions and nutrients availability. Therefore, in Caatinga, associations of spatial variations in microhabitats conditions and inter-annual variations could interfere in the offering period of floral resource, substrate nutrients availability and, possibly, in the behavior of substrate-using animals