CEN-5750 INTER-RELAÇÕES BIOMASSA MICROBIANA e GASES DO SOLO

Apresentação em tema: "CEN-5750 INTER-RELAÇÕES BIOMASSA MICROBIANA e GASES DO SOLO"— Transcrição da apresentação:

1 CEN-5750 INTER-RELAÇÕES BIOMASSA MICROBIANA e GASES DO SOLO
CENTRO DE ENERGIA NUCLEAR NA AGRICULTURA INTER-RELAÇÕES BIOMASSA MICROBIANA e GASES DO SOLO CEN-5750 Abril 2005

2 Quais são as principais relações ?
BIOMASSA MICROBIANA GASES DO SOLO Quais são as principais relações ? • imobilização de nutrientes • mineralização de nutrientes • produção/oxidação de gases CO2 N2O CH4 biomassa microbiana decomposição da MOS fatores ambientais trocas solo/atmosfera efeito estufa

3 "The nation that destroys its soil destroys itself" (Roosevelt 1937)
"Soil organisms contribute to a wide range of essential services to the sustainable function of all ecosystems, by acting as the primary driving agents of nutrient cycling, regulating the dynamics of soil organic matter, soil carbon sequestration and greenhouse gas emission; modifying soil physical structure and water regimes, enhancing the amount and efficiency of nutrient acquisition by the vegetation, and enhancing plant health. These services are not only essential to the functioning of natural ecosystems but constitute an important resource for the sustainable management of agricultural systems". “Os organismos do solo contribuem com um amplo espectro de serviços em prol do funcionamento sustentável de todos os ecossistemas atuando como agentes reguladores da ciclagem de nutrientes, dinâmica da matéria orgânica do solo, seqüestro de carbono no solo e emissão dos gases do efeito estufa. Modificam a estrutura física do solo e o regime das águas, aumentando a eficiência de obtenção de nutrientes pelos vegetais e melhorando a saúde das plantas. Esses serviços são essenciais não somente para o funcionamento dos ecossistemas naturais, mas também constituem um recurso importante para o manejo sustentável dos sistemas agrícolas”.

4 BIOMASSA MICROBIANA GASES DO SOLO
1. Componentes,funções e distribuição da biota do solo 1. Componentes,funções e distribuição da biota do solo 2. Vias de produção dos gases do efeito estufa e fatores condicionantes. 3. Princípios metodológicos para a quantificação 4. Importância ambiental dos gases do efeito estufa 5. Importância agrícola da biomassa microbiana 6. Interrelações biomassa microbiana/gases do solo

5 1. Componentes,funções e distribuição da biota do solo
Plantas superiores Planta Nematoides, mites, milípedes, centípedes, vermes segmentados, colêmbolas, insetos alados Animalia Zygomycetos, fungos Mycota Oomycetes, Algae Chromista Ciliados, zooflagelados, amebas Protozoa Eucariota Termófilas extremas, redutoras de enxôfre Crenarcheota Halófilas extremas, metanogênicas Euryarcheota Archea Bactérias verdadeiras, bactérias verdes e púrpuras, actinomycetos, bacilos esporogênicos, cyanobacteria Eubacteria Procariota Organismos representativos Reinos Domímio

6 Cabeça de nematóide bacteriófago
Número em g de solo Raízes ,5 a 3,8 m (em culturas anuais) 38 a 76 m (em pastagens perenes) Bactérias a Actinomicetos a Fungos a Ameba Protozoa cilicata Bactérias Protozoários a Parede celular da raiz Pelo da raíz Nematóides a Fungos Núcleo Artrópodos a 1.103 Cabeça de nematóide bacteriófago Actinomicetos Minhocas a 2

7 Macro e mesofauna Ex: Minhocas Epigeicas Endogeicas Anécicas
fragmentação dos resíduos orgânicos transporte/incorporação da MO ao solo fragmentação/polimerização de compostos  liberação de nutrientes  redução de compactação  aumento de permeabilidade e aeração  estruturação do solo  redução da erosão Trato digestivo bactérias + polissacarídeos + argila

8 Fungos Bactérias Biomassa Microbiana do Solo (BMS)
Definição: Organismos menores do que 0,2 mm, predominando fungos, bactérias e actinomicetos em número, massa e capacidade metabólica. Fungos Bactérias

9 Modos de ação de rizobactérias
Rizobactérias promotoras de crescimento de plantas (RPCPs) Rhizobium trifolii (eubacteria) Pseudomonas Azospirillum Rhizobium Arthrobacter Enterobacter Azotobacter Modos de ação de rizobactérias • Suprimento de nutrientes (N, P e Fe) • Supressão de patógenos (antibiose) • Produção de sideróforos, • Produção de hormônios de crescimento • Detoxificação de xenobióticos • Substituição de produtos químicos

10 Modos de ação de fungos micorrízicos
Fungos micorrízicos arbusculares (FMAs) Gigaspora rosea (fungo) Glomacea Acaulosporaceae Gigasporacea Modos de ação de fungos micorrízicos • Suprimento de nutrientes (N, P, Zi, Cu e S) • Aumento da capacidade de absorção de P • Aumento do volume de solo explorado pelas raízes • Substituição da fetilização fosfatada • Aumento da resistência à seca •Efeito agregador das partículas do solo

11 Razão fungos/bactérias
Relação específica de fungos/bactérias nos ecossistemas: Ecossistemas Razão fungos/bactérias Floresta decídua 20:1 (predominância de fungos) Florestas naturais 10:1 (predominância de fungos) Arbustos, cipós e moitas 5:2 (predominância de fungos) Gramíneas tardias e culturas anuais 1:1 Hortaliças, gramíneas inermediárias 0,75:1 (predominância de bactérias Gramíneas pioneiras 0,30:1 (predominância de bactérias) Ervas daninhas 0,10:1 (predominância de bactérias)

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

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14 Biomassa microbiana N2O CH4 NOx Floresta tropical CO2
1-15 Mg.ha-1.ano-1 Biomassa microbiana 7-10 Mg.ha-1.ano-1 15-16 Mg.ha-1.ano-1 Floresta tropical Pastagem Cultura anual NH4+ NO3- Humus CO2 N2O CH4 NOx No solo Em solução Na atmosfera Ca+ K+ PO3- Mg

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16 Biomassa Microbiana  organismos com  < 0,3 m
Distribuição na matriz do solo Biomassa Microbiana  organismos com  < 0,3 m 1-3% do C orgânico do solo 0,001% do volume do solo 0,17% da superfície da MOS 0,02% da superfície dos minerais até 50 kg ps.ha-1 Fase sólida do solo  partículas < 0,2 a >2 mm  Portanto, a distribuição dos microrganismos no solo não é nem ao acaso, nem uniforme, mas em numerosas pequenas comunidades, cada uma adaptada ao meio circundante.

17 Distribuição no perfil do solo
Concentração decrescente de microorganismos com a profundidade, acompanhando a matéria orgânica do solo. Flutuações ocorrem devido a: • presença de sistema radicular • presença de substrato e oxigênio • variações texturais em solos aluviais • presença de lençol freático

18 Formação de macro e microagregados
Células bacterianas estão envolvidas por fibrilas e mucigel (macromoléculas) que em contato com argilas iniciam a formação de agregados. Microagregados < 250 m de  < Macroagregados  poros 0,2-2,5 m  poros m Calcula-se que somente 0,2 a 0,4% do espaço poroso do solo seja ocupado por microorganismos. Fungos tendem a ficar restritos aos poros maiores, entre agregados, enquanto bactérias tendem a ocorrer dentro dos agregados. Microrganismos se concentram em: Poros pequenos (<5 m) • retem água por mais tempo; • evitam predadores; •evitam efeitos antibióticos Fonte de nutrientes • resíduos celulares; • material fecal; • MO amorfa

19 Foto 1a. Rede de hifas de fungos agregando partículas de solo.
Foto 1b. Material aderente produzido por fungos ajuda a aglomerar partículas de solo em agregados. .

20 Macroagregados permitem:
• aeração; • entrada de água e drenagem; • difusão de solutos; • ocupação por microorganismos; • colonização mais intensa do que o solo como um todo; • locais de metabolismo mais intenso; • maior conteúdo de nutrientes (C, N, S, P); • maior conteúdo de açúcares de origem microbiana;

21 População microbiana na rizosfera:
Associação com raízes de plantas População microbiana na rizosfera: cm-3 • células esfoliadas da coifa; • mucilagem; • exsudatos solúveis; • substâncias lisadas; • raízes em decomposição. Abundância de substrato orgânico Desvantagens: • amplas flutuações no pH na medida que diferentes íons são absorvidos pelas raízes; • estresse hídrico, quando a planta está com alta taxa de evapotranspiração; • alta pressão osmótica; • alta taxa respiratória cria ambientes semi ou totalmente anaeróbicos

22 População rizosférica
Distância da raíz, mm

23 Associação com a liteira vegetal
Invasores primários = organismos já presentes na filosfera. Chegando ao solo, aumenta a população invasora. A biota varia com a profundidade e o estágio de decaimento. Gêneros de fungos observados na liteira de gramíneas e na camada húmica subjacente.

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25 Estimativa do carbono, nitrogênio e fósforo (média de 4 repetições ± dp) da biomassa microbiana presente na serapilheira e no solo de uma cronossequência floresta/pastagem .

26 Distribuição da Biomassa Microbiana do Solo nos ecossistemas
(g.g-1solo) N Estoque global (Gt) Ecossistema microbiano microbiano C N Floresta tropical úmida 986 100 3,68 0,43 Floresta tropical seca 653 65 Floresta temperada 877 93 1,48 0,20 Pastagem tropical 342 35 3,73 0,38 Pastagem temperada 1011 170 3,03 0,48 Terra cultivada (tropical) 240 48 Terra cultivada (temperado) 331 47 Terra cultivada (frio) 461 66 Total 13,9 (1,4%) 1,83 (2,8%)