DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AGRICOLA E SOLOS - DEAS

1. UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AGRICOLA E SOLOS - DEAS MICROBIOLOGIA DO SOLO Ecologia Microbiana CANDIDATO Daniel M. Tapia T Eng. Agro MSc Vitória da Conquista - 2008

2. Ecologia dos solo (ODUM, 1971): “ Estuda a estrutura e função do ecossistema solo” Estrutura:composição da comunidade biológica e componentes abióticos Função: fluxo de energia, ciclagem biogeoquímica e regulação mútua dos organismos e ambiente

3. Estrutura dos solos

4. Componentes dos solos • Componentes abióticos

5. Componentes dos solos Componentes bióticos:Heterogêneos: organismos com metabolismo diversos convivendo lado a lado, interagindo em equilíbrio dinâmico muitas vezes com dependência associada e gerando alta biodiversidade Estão em Associação com componentes abióticos Conseqüência do Manejo dos solos: efeitos impossíveis de se prever

6. Componentes bióticos e abióticos do solo Ar Areia Água Silte Hifas de fungos Bactérias Complexo matéria orgânica e argila Argila

7. Fatores que afetam a distribuição dos microrganismos no solo 1- Profundidade Concentração decrescente de microorganismos com a profundidade, acompanhando a matéria orgânica do solo.

8. Cmicr/Corg Teor de argila Biomassa microbiana (%) (mg C kg solo-1) (%) 6 43 0.6 12 83 0.6 16 262 1.4 18 213 1.7 20 453 2.1 26 460 2.8 34 361 2.4 40 463 2.7 42 750 - 43 741 3.2 49 2.3 508 72 453 2.8 2-Teor de argila sobre a BMS

9. Fração granulométrica Biomassa microbiana C Cmicr/Corg (mm) (mg kg solo-1) 2.0 Solo total 873.0 > 0.2 122.0 1.5 0.2-0.05 283.0 1.8 0.05-0.02 63.9 2.3 0.02-0.002 327.5 2.6 < 0.002 132.5 4.1 3-Frações granulométricas do solo na BMS Textura solo: argilo-siltoso

10. 4- Utilização do solo Solos sob floresta Solos agrícolas (gCmicr.g-1) 30 cm 400-1600 200-1000 kg ha-1 N 120 - 720 (100-700% >) P 90 – 560 (8-100% >) K 85 - 475 (1-69% >) Ca 12 - 66 kg ha-1 100-600 50-300 A BMS tem potencial para aumentar N, P e K Diaz-Raviñaet al. (1993), SoilBiol.Biochem.25:25-31

11. Funções gerais dos microrganismos nos solos

12. Componentes bióticos dos solos

19. Biomassa Microbiana nos solos • Principal fonte de enzimas no solo • Responsável por toda a atividade biológica • Catalisa transformações bioquímicas • Representam fonte e dreno de carbono • Troca de nutrientes entre a atmosfera e o ecossistema solo-planta

20. Bactérias • Decomposição (aeróbica, anaeróbica) • Degradação de moléculas orgânicas complexas (Pseudomonassp.) • Transformações de nutrientes (Solubilização de fosfato, mineralização) • Interações mutualísticas (FBN – simbiótica e • assimbiótica)

21. FUNGOS Processos em que participam • Decomposição (aeróbica e fermentação por leveduras) • Degradação de moléculas orgânicas complexas Basidiomicetos – lignina) • Produção de antibióticos (Penicillium - penicilina) • Solubilizadores de fosfato (Aspergillus) • Micorrizas • Agregação do solo

22. Plantas superiores Resíduos vegetais Nutrientes minerais Nutrientes minerais GEE GEE Nematóides Ácaros Colêmbolas Minhocas Matéria orgânica Bactérias e Actinomicetos Perda de energia calórica Protozoários Humus Energia solar Produção primária Consumidores Fungos

23. Microrganismos e a agregação dos solos

24. Microrganismos e agregação (estruturação)dos solos Solo consiste de: Partículasminerais Matériaorgânica(provenientedadecomposição de plantas, animais e microrganismos) Minerais e partículasorgânicassãointimamenteligadas, formandováriostipos de agregados

25. Tipos de agregados

26. Formação dos agregados: etapas • Floculação:quando partículas primárias permanecem íntimamente unidas devido a forças interativas (eletrostática, Van der Waals, e/ou pontes de hidrogênio) • Cimentação: estabilização dos flóculospelaação de agentes cimentantes (compostosorgânicos, carbonatos, Fe e óxidos de Al)

27. Exemplos de Polissacarídeos extracelulares derivados de microrganismos com ação cimentante

28. Comparação entre Flóculosformados e Matériaorgânicadispersa Matériaorgânicadispersa Flóculos

29. Formação dos agregados Agregados ou partículas Hifas de fungos Sólido Poros Raízes Raízes e hifas de fungos Principais agentes ligantes

30. Flocos de Partículas de argila Material húmico Partículas de argila Bactérias Hifa Partículas de argila Fragmentos de plantas e fungos no interior de partículas inorgânicas Fragmentos de plantas e fungos

31. Localização dos microrganismos em agregados

32. Interação entre raízes e hifas de fungos

33. Fatores bióticos e abióticos e a agregação do solo Argila Sesquióxidos hidratados Sílica

34. Fatores que afetam a agregação do solo

35. Balanço entre microrganismos x agregação do solo Estabilidade Dos Agregados Matéria Matéria orgânica viva (Principalmente Fungos Filamentosos) Comprimento e espessura de hifas e raízes ≈ + Adição de matéria orgânica estéril (sem microrganismos, não afeta a agregação....

36. O cultivo do solo e a agregação Estrutura do solo (agregação) Manejo Protege Reduz Protege Favorece Estimula Microrganismos Matéria orgânica Decompõe

37. Solo como habitat

38. Considerações Microhabitat ou microsítio: volume do solo onde células, comunidades ou populações microbianas existem e que são afetadas por este microambiente e por sua vez também o afeta Microambiente: situação físico - química no qual uma célula, população ou comunidade microbiana vivem num dado momento

39. Equilíbrio biológico de um ecossistema • Complexidade Biológica: • maior diversidade genética • Garante relações diversas: • positivas ou negativas • Limita explosão populacional • Gera equilíbrio: tampão biológico • impede a ação de efeitos externos “Solos com comunidade diversa de organismos se recuperam melhor do stress”

40. 1- Papel dos microrganismos no solo 1- Gênese do solo: espécies fotossintéticas e fixadoras do nitrogêneo (Cianobactérias e lìquens) • FBN • Fotossíntese Anabaena

41. 2- Intemperismo: através de participação de reações que liberam prótons, nutrientes inorgânicos e ácidos orgânicos 3- Agregação do solo:

42. 4- Interações com partículas do solo: pili, Flagelos

43. 5- Enzimas microbianas: ex.ureases e proteases • Enzimas: funções • Catalizadoras das reações bioquímicas e parte integral da ciclagem de nutrientes • • Ciclo do C – glicosidase (liberação de açúcares • Ciclo do N – ureases, amilases e proteases • (liberação de N-inorg) • Ciclo do S – arilsulfatase (libera SO4-) • Ciclo do P – fosfatases ácidas e alcalinas • (liberação de P-inorg) • Desidrogenase– indicar o estado • metabólico

44. 6- Utilização de substratos por microrganismos como fonte de energia • MO do solo: plantas e outros organismos • Substâncias recalcitrantes: Naturais: ex. húmus Artificiais: xenobióticos

45. 7- Microrganismos e pH do solo

46. 8- Microrganismos e água dos solos • Filmes de água: • maior sítio de atividade microbiana • Movimentação dos microrganismos entre os poros • Acesso facilitado à substratos

47. 9- Interação entre microrganismosMicorrizas: Associação Simbiótica positiva Endomicorrizasarbuscular Pinusspp.(Pine)

48. Ectomicorrizas

49. 9- Interação entre microrganismosLíquens: Associação Simbiótica positiva • Bioindicadores da qualidade do solo: sensíveis à poluição

50. 10- Interação entre os microrganismos:Nódulos de Rhizobium:associação Simbiótica positiva Fixação do nitrogênio no solo Pisumsativum(pea)