UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS CAMPUS JATAÍ PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM AGRONOMIA ATIVIDADE MICROBIOLÓGICA E MANEJO DO SOLO

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS CAMPUS JATAÍ PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM AGRONOMIA ATIVIDADE MICROBIOLÓGICA E MANEJO DO SOLO Prof. Dr. Marco A.C. Carneiro JATAÍ GO 2010

2 Szabolcs (1994)

3 50% interferência 2x10 9 ha degradados Necessidade (alimento e água limpa): - 2,3 ha pessoa -1 Disponível - 1,9 ha pessoa -1 Menos Terra (ha per capita) , , ,15 População 20% acima Sustentável?

4 Mantida SUSTENTÁVEL Conservação SUSTENTA- BILIDADE Equilíbrio Comprometida Cadeia trófica Equilíbrio biológico FUNCIONALIDADE DO ECOSSISTEMA (estabilidade e resiliência) VEGETAÇÃO Q U A L I D A D E D O S O L O Fluxo hídrico Proteção do solo e fauna NÃO SUSTENTÁVEL Perda Redução Retirada Fotossíntese Heterotrofia Biomassa/húmus Manutenção Fluxo de energia Biodiversidade (atividade) Entrada Ciclagem de nutrientes Ampla e funcional (redundância e estabilidade) Mineralização Tr ansformação Disponibilidade Absorção OS PILARES DA SUSTENTABILIDADE

5 A BIOTA DO SOLO PARTÍCULAS SOZINHAS NÃO FAZEM UM BOM SOLO... Em cada kg de solo fértil tem-se em torno de: 500 bilhões de bactérias 10 bilhões de actinomicetos 1 bilhão de fungos 0,5 bilhão de invertebrados microrcópicos 1000 km de hifas e vários de raízes Numerosos vertebrados macroscópicos Não são estáticos e sim muito dinâmicos São bons aliados e uma grande riqueza natural São ignorados devido ao caráter microscópico São mais conhecidos pelos efeitos deletérios OS MICRORGANISMOS GARANTEM A QUALIDADE DO SOLO

6 BIOTA DO SOLO COMO INDICADORA DE QUALIDADE 1. Organismos e populações Indivíduos: Comportamento, morfologia e fisiologia Populações: Densidade e biomassa Taxa de crescimento, mortalidade e reprodução Vida e distribuição 2. Comunidades (Grupo, diversidade, atividade e relevância Grupos funcionais: trituradores, decompositores Grupos tróficos: microbiovores, predadores Biodiversidade: Riqueza, dominância, semelhança e espécies chaves Microbiomassa: Quantidade e atividade 3. Processos biológicos (taxa, quantitativa, dinâmica e integração) Decompositores: Fragmentação e lise macromolecular Mineralizadores: Liberação de CO 2 e minerais (NH 2 ) Bioacumuladores: Metais pesados e poluentes Estruturadores: Agregação e estabilidade Transformadores: Oxidação/redução, solubilizadores Bioreguladores: Equilíbrio biológico Bioprotetores: Proteção pragas, doenças, agentes abióticos Biorremediadores: Destoxificação do solo Vai de organismo a processo Siqueira & Trannin, 2002

7 SANIDADE, CONTROLE BIOLÓGICO, BIOFERTILIZAÇÃO, ESTABILIDADE ORGANISMOS DO SOLO: PRINCIPAIS PROCESSOS E FUNÇÕES NO ECOSSISTEMA FERTILIDADE DO SOLO E QUALIDADE AMBIENTAL Erosão conservação Retenção de água Aeração Equilíbrio biológico Evolução Interações biológicas Agregação do solo Decomposição Mineralização Destoxificação Fluxo de energia Bioproteção Relações tróficas ORGANISMOS BIOTA DO SOLO DO SOLO Produção de húmus Ciclo dos elementos Patógeno e Parasita Produção metabólitos Transformações inorgânicas Intemperização Biofertilização Princípios ativos Aleloquímicos e Toxinas Regulação crescimento Siqueira & Trannin, 2002

8 FUNÇÕES DA BIOTA DO SOLO CO 2 Representantes N P K S Nutrientes Mineralizados húmus Decomposição de resíduos; Microrganismo: operário do Solo Ciclo dos nutrientes: N, P, S e outros; Fluxos de energia no sistema e Formação de Mat. Org. do Solo

9 Transformações e ciclagem de nutrientes Restos microbianos Vegetais e animais CO 2 O 2 CO 2 HUMUS Roda Microbiológica RESÍDUOS MATÉRIA ORGÂNICA recalcitrantes FUNGOS BACTÉRIAS MICROFAUNA O 2 Luz CO 2 O 2 C-N-P-S orgânico CO 2 ACTINOMICETOS Biomassa Microbiana PLANTAS ANIMAIS Imobilização O 2 Mineralização CO 2 O 2 Remoção CO 2 Absorção NH 4, NO 3, PO 4, SO 4 e outros Lixiviação Erosão Transformação Gases Balanço Geral: Respiração do solo = 65% C Biomassa compostos orgânicos = 30% C Humus = 5-10% C

10 RECICLAGEM DE NUTRIENTES Solo sob mata no Brasil, Argissolo Vermelho (De-Polli et al., 1996) 1811 kg/ha de M.O. microbiana seca 101 kg/ha de N 78 kg/ha de P Grande quantidade de NPK 68 kg/ha de K 9 kg/ha de Ca Taxa de reciclagem: 2 a 5 vezes/ano 26 a 23% C e N da BM = Florestas tropicais Requerimento da cultura 150 kg ha -1 N Decomposição Nutrientes na biomassa 86 kg ha -1 de N Correspondente requerimento da cultura 60% do N 120 kg ha -1 P da M.S. total 56 kg ha -1 de P 47% do P (Paul & Smith, 1990)

11 Efeito do uso da terra sobre a BM Cultura Plantio BM-C C org do solo C micr /C org mg. kg solō 1 mg. kg solō 1 (%) Milho Convencional ,6 0,61 Direto ,5 1,10 Trigo/Centeio Convencional ,3 0,67 Direto ,5 1,18 Trigo Convencional ,73 Direto ,96 Adaptado de D. Nsabimana et a., 2004 Rotação C org BM-C BM-N (%) (mg C kg solo -1 ) (mg N kg solo -1 ) Trigo Trigo-pastagem 1.5 anos Trigo-pastagem 2.5 anos Pastagem 3.5 anos Dalal (1998)

12 Efeito do uso da terra sobre a BM BM-C em rotação Corg em rotação Monocultura Soja Diferença Monocultura Soja Diferença --- mg C kg solo (%) --- mg C kg solo (%) Sorgo 600 b 650 a + 8,3 14,8 ns 14,8 0 Milho 108 b 128 a + 18,5 16,7 ns 15,6-6,6 * Rotação melhora a qualidade do solo * BM sensível indicador Em equilíbrio: C micr :C org Monoculturas 2.3 Rotação de culturas 4.4 maior ganho de MOS Diversificação do substrato: cadeia alimentar mais interdependente manutenção de mais C micr por unidade de C org Anderson & Domsch (1986)

13 Concentração de C orgânico em sistema Plantio Direto e Plantio Convencional Áreas Corg g kg -1 C-BM g g solo -1 Cerrado Neossolo Quartzarênico 10 a 368 a Redução Pastagem 12 a 200 c 45 % Soja PD 10 a 305 b 17 % Latossolo Vermelho Cerrado 34 b 541 a Pastagem 42 a 334 b 38 % Milheto PD 35 b 236 bc 56 % Sorgo - PC 35 b 171 c 68 % Carneiro et al., 2009

14 Efeito da substituição de floresta por pastagem na B.M. em LVd (0-10 cm). Referência C org. BM Cmic/Corg Mata natural P - 4 anos P - 10 anos P - 15 anos (Geraldes et al., 1995, modificado) g/kg mg/kg % 25, ,9 27, ,7 23, ,7 22, ,7 * Declinio da BM- C ao longo do tempo A longo prazo indicação da redução do C orgânico Efeito da substituição de floresta por pastagem na B.M. em Nitossolo (0-10 cm). Referência BM-C BM-N Mata natural P - 20 anos P - 25 anos Algodão 10 anos mg/kg (15) 402 (06) 143 (66) (37) 31 (46) 29 (49) * Redução de BM-C e BM- N > no algodão * Indicadores altamente sensivel (Marchiori-Junior, 1997, modificado)

15 Resíduo soja Semead. aveia Manejo mecânico da aveia Semead. Milho Estádio V6 Florescimento Mat. Fisiológica Representação da aplicação de N e alterações no N no solo e na biomassa microbiana N antecipado Conteúdo Conteúdo de NO de -NO Biomassa Biomassa Microbiana N no Milho t ha -1 Sem N 6,9 a 30 S + 90 C 9,2 d > imobilização > de Nde N 90 M + 30 S 9,4 d 30 S 7,8 b 90 C 8,7 c Curva crescimento do Milho > Consumo de N Sá, 1999

16 BACTÉRIAS DIAZOTRÓFICAS 1. Rizóbio - Nodulação (diversidade) e aproveitamento do N 2 atmosférico; - Fornecimento de N para o ecossistema (muito limitante); - Melhora a qualidade do solo e da matéria orgânica do solo; - Acúmulo de matéria orgânica e ciclagem de nutrientes; - Tecnologia desenvolvida, mas COM GRANDE POTENCIAL e - Quantidade de N fixado pode atingir 600 kg ha -1 ano -1 em algumas espécies. 2. Associativos e de vida livre - Aproveitamento do N 2 atmosférico; - Ampla ocorrência, porém baixa taxa de fixação de N; - Elevada diversidade de hospedeiros; - Tecnologia pouco desenvolvida.

17 LEGUMINOSAS NA REABILITAÇÃO Matéria seca e Acúmulo de nutrientes em solos de mineração de Bauxita em Porto Trombetas (Dias et al., 1994) Espécie Serapilheira N P kg ka -1 K Ca Mg C/N E. pellita ,4 0,6 2,7 46 4,9 93 A. mangium ,5 1,4 4,9 29 5,5 39 Leguminosas Nodulíferas Não nodulíferas Não leguminosas Massa (kg árvore -1 ) 7,8 1,0 1,0 Franco et al. (1996) - Cobertura do solo e serapilheira - Velocidade decomposição (ciclagem) - Fauna do solo - Sucessão (diversidade) Condição Sem reabilitação Eucalipto 16 anos Bracatinga 19 anos Referência C N dag kg -1 solo 0,01 0,25 2,9 0,72 3,7 0,99 3,1 0,05 Carneiro (2000)

18 FUNGOS MICORRÍZICOS a1. Ectomicorrízicos - Favorece o estabelecimento de mudas e o reflorestamento; - Melhora a nutrição e tolerância a estresses ambientais; - Interfere na decomposição e ciclagem de nutrientes; - É restrita a poucos hospedeiros (Eucalyptus e Pinus) que são exóticos no país; - Tecnologia disponível, porém não empregada no Brasil... a2. Endomicorrízicos a2.2. Arbusculares - Ocorrem na maioria das espécies vegetais; - Vários efeitos benéficos ao hospedeiro, facilitando a nutrição de P e outros nutrientes e - Tecnologia desenvolvida, porém de uso ainda muito limitado.

19 MICORRIZAS NO DESENVOLVIMENTO DAS PLANTAS EFEITOS NUTRICIONAIS: 1- Aumento na absorção de nutrientes. 2- Utilização de algumas formas não disponíveis de nutrientes. 3- Favorecimento de microrganismos benéficos. 4- Aumento na nodulação e fixação do N 2 EFEITOS NÃO NUTRICIONAIS: 1- Amenização dos efeitos adversos do ph, Al, Mn e outros. 2- Resistência à salinidade. 3- Maior tolerância à estresses ambientais e fatores tóxicos. 4- Melhoramento do regime hídrico. 5- Altera as relações hormonais. 6- Melhoria da agregação do solo. 7- Contribuição à estrutura e composição de comunidades vegetais Siqueira, 1986

20 FUNGOS MICORRÍZICOS

21 Alterações no Ecossistema que Impactam os FMAs Componente Vegetação/Cultura Solo Insumos Práticas ou Mecanismo Desmatamento ou Mudança na Composição (fogo, pastejo, poluição, monocultura), Espécies e Genótipos não Micotróficos Perda da Camada Superficial (erosão, decaptação, empilhamento), Compactação, Revolvimento, Inundação, Poluição Fertilizantes (quantidades elevadas, desbalanços), Pesticidas (fungicidas), Resíduos Poluentes

22 FUNGOS MICORRÍZICOS Densidade e diversidade de fungos micorrízicos arbusculares. Áreas Densidade Diversidade (esporos 50 ml -1 ) (n espécies) Mata Pastagem PD A área de plantio direto apresentou menor densidade e diversidade de FMAs. - Ausência de vegetação (pousio) Carneiro et al., 2010

23 As Micorrizas Arbusculares Estimulam o Crescimento das Plantas em Solo Degradado Efeitos: - Nutricionais - Fisiológicos - Protetores NI FMA NI FMA

24 Solo Degradado Solo Decapitado de Área de Empréstimo Sem P +P Sem P +P +FMA NI Carneiro, 1997

25 OUTROS MICRORGANISMOS CONDICIONADORES DO SOLO - Contribuem para a estruturação do solo; - Vários agentes e mecanismos diversos; - Melhoram as condições físicas e hídricas do solo (erosão); - Atuam predominantemente via rizosfera (Sinergismo); - Não há desenvolvimento tecnológico específico. CONTROLE BIOLÓGICO - Fungos e bactérias antagonistas que podem reduzir o uso de pesticidas; - Vários agentes desenvolvidos, tecnologia em desenvolvimento. AUTOTRÓFICOS - Incorporam C e energia ao solo; - Atuam na agregação; - Ainda sem aplicação prática.

26 CONSIDERAÇÕES FINAIS Os organismos do solo são componentes essenciais no funcionamento dos ecossistemas: (São Parte do ALICERCE...) Sofrem grandes impactos das ações antrópicas: Degradação Biológica Estão presentes mesmo em ambientes muito estressados: Recuperação Em ambientes antropizados a diversidade e função dos organismos do solo dependem da presença de plantas

27 CONSIDERAÇÕES FINAIS São componentes essenciais à sucessão biológica em áreas em recuperação: Sustentabilidade Os microrganismos simbiotróficos (diazotróficos e micorrizas) são os de maior potencial tecnológico Possuem relação direta e indireta com a degradação e recuperação de solos degradadas - Importantes sensores ambientais

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29 CONTATO: ou OBRIGADO