Funções ecossistêmicas realizadas por besouros coprófagos na melhoria da qualidade do solo e de gramíneas forrageiras através da remoção de fezes bovinas

Abstract

Os escarabeíneos coprófagos estão entre os organismos edáficos que promovem funções e serviços ecossistêmicos que melhoram a fertilidade do solo e desenvolvimento das plantas, evidenciando sua importância em ambientes agropecuários. O grupo funcional da espécie, se telecoprídea (roladora) ou paracoprídea (construtora de túneis), influencia sua eficiência em remover matéria orgânica. Portanto, a hipótese do presente trabalho é que rola-bostas melhoram as características do solo como consequência da remoção superficial do esterco bovino, resultando em uma melhoria no desenvolvimento das plantas, podendo se aproximar do efeito de fertilizantes minerais. Essas melhorias vão depender dos grupos funcionais envolvidos, com melhores resultados na presença de diferentes grupos, devido à complementaridade funcional. Os objetivos do trabalho foram: 1) comparar o efeito da ação de espécies de diferentes grupos funcionais, entre si, e com a aplicação de fertilizante mineral sobre a melhoria das características do solo e das gramíneas; 2) analisar o papel da remoção de fezes na melhoria das características do solo e das plantas. Para tanto, durante o verão/outono de 2021, um experimento em mesocosmos foi realizado em Florianópolis, SC, sul do Brasil, onde a gramínea Urochloa brizantha foi semeada com adição posterior dos tratamentos: T1) telecoprídeos + fezes, T2) paracoprídeos + fezes, T3) telecoprídeos + paracoprídeos + fezes, T4) fertilizante mineral, e C) controle com fezes bovinas. As espécies utilizadas foram Dichotomius sericeus (paracoprídea) e Canthon rutilans cyanescens (telecoprídea). A remoção de fezes foi quantificada semanalmente ao longo do experimento (12 vezes) e, ao final do mesmo, foram analisadas as características físicas, químicas e microbiológicas do solo dos vasos, além da biomassa seca e nutrientes (NPK) das folhas e raízes, e pigmentos fotossintéticos. Os dados foram analisados por meio de Modelos Lineares Generalizados. Os resultados mostram que paracoprídeos reduziram a densidade do solo em comparação com telecoprídeos, e melhoraram a agregação do solo comparados ao tratamento com fertilizante mineral. Também tiveram influência sobre o pH, teores de Mg, diminuição das concentrações e a saturação por Al e melhoria na soma e saturação de bases. Além disso, paracoprídeos foram tão eficientes quanto o fertilizante mineral na incorporação de K ao solo. Tratamentos com os insetos se destacaram no aumento do NT e da matéria orgânica, com destaque para as frações particuladas de C e N. Em relação às plantas, os tratamentos com besouros tiveram valores semelhantes ao fertilizante mineral nas concentrações foliares de P, e paracoprídeos promoveram aumentos nos conteúdos de K nas folhas e raízes da gramínea. A espécie paracoprídea foi mais eficiente na remoção das fezes bovinas, não diferindo quando sozinha ou em tratamento misto, e esta função ecossistêmica foi positivamente relacionada às quantidades de N, matéria orgânica e suas frações particuladas de C e N, P, macroagregados e à capacidade de troca de cátions do solo. Apesar de a hipótese da sinergia entre os grupos funcionais não ter sido corroborada, os resultados mostram a eficiência dos escarabeíneos, principalmente da espécie paracoprídea, na incorporação de nutrientes e na modificação de características físicas do solo, indicando a melhoria na qualidade do mesmo. Conclui-se que a remoção de fezes pode ser associada à melhoria no solo, reforçando a importância das funções ecossistêmicas realizadas por estes organismos em ambientes agropecuários, onde podem contribuir para o aumento da ciclagem de nutrientes com consequente diminuição do uso de fertilizantes minerais.

Abstract: Coprophagous dung beetles are among the edaphic organisms that promote ecosystem functions and services that improve soil fertility and plant development, evidencing their importance in agricultural environments. The functional group of the species, whether telecoprid (roller) or paracoprid (tunnel builder), influences its efficiency in removing organic matter. Therefore, the hypothesis of present work is that dung beetles improve soil characteristics as a consequence of superficial removal of cattle manure, resulting in an improvement in plant development, which may approach the effect of mineral fertilizers. This improvement will depend on the functional groups involved, with better results in the presence of different groups, due to functional complementarity. The objectives of this study were: 1) to compare the effect of the action of species from different functional groups, among themselves, and with the application of mineral fertilizer on the improvement of soil and grass characteristics; 2) analyze the role of dung removal in improving soil and plant characteristics. Thus, during the summer/autumn of 2021, a mesocosm experiment was carried out in Florianópolis, SC, southern Brazil, where the Urochloa brizantha grass was sown with subsequent addition of the treatments: T1) telecoprids + dung, T2) paracoprids + dung, T3) telecoprids + paracoprids + dung, T4) mineral fertilizer, and C) control with cattle dung. The species used were Dichotomius sericeus (paracoprid) and Canthon rutilans cyanescens (telecoprid). Dung removal was quantified weekly throughout the experiment (12 times) and, at the end, physical, chemical, and microbiological characteristics of the soil in the pots were analyzed, in addition to the dry biomass and nutrients (NPK) of the leaves and roots, and photosynthetic pigments. Data were analyzed using Generalized Linear Models. The results show that paracoprids reduced soil bulk density compared to telecoprids, and improved soil aggregation compared with mineral fertilizer treatment. They also had an influence on pH, Mg contents, decrease in concentrations and Al saturation and improvement in the sum and saturation of bases. In addition, paracoprids were as efficient as mineral fertilizers in the incorporation of K into the soil. Treatments with insects stood out in the increase of TN and organic matter, with emphasis on the particulate fractions of C and N. Regarding plants, treatments with beetles had similar values to mineral fertilizer in leaf P concentrations, and paracoprids promoted increases in K contents in grass leaves and roots. The paracoprid species was more efficient in the removal of cattle dung, not differing when alone or in mixed treatment, and this ecosystem function was positively related to the amounts of N, organic matter and its particulate fractions of C and N, P, macroaggregates and the cation exchange capacity of the soil. Although the hypothesis of synergy between the functional groups has not been supported, the results show the efficiency of dung beetles, mainly of the paracoprid species, in nutrient incorporation and modification of physical characteristics of the soil, indicating an improvement in its quality. It is concluded that dung removal can be associated with soil improvement, reinforcing the importance of ecosystem functions performed by these organisms in agricultural environments, where they can contribute to the increase in nutrient cycling with a consequent decrease in the use of mineral fertilizers.