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Microrganismos do Solo e o Ciclo dos Nutrientes Disciplina: Ecologia Microbiana 1.

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1 Microrganismos do Solo e o Ciclo dos Nutrientes Disciplina: Ecologia Microbiana 1

2 Transformações e Ciclo do Enxofre Maior estoque: Litosfera (FeS 2 ) S atmosférico: Atividades antrópicas SO 4 2- : Forma assimilada pelas plantas; Aceptor de e - p/ redutores de sulfato 2

3 Mineralização e Imobilização Fração orgânica: - 90% do S da camada arável encontra-se na matéria orgânica, a maioria ligado ao carbono com aminoácidos e ésteres 3 cisteína metionina

4 Mineralização e Imobilização Frações do S no solo: - SO S-orgânico lábil (disponível) - S-resistente (complexado) Decomposição: - Heterotróficos - Sulfatases (SO 4 2- ) – Solos aerados - Desulfidrases (H 2 S) – Solos alagados Transformações Inorgânicas - Redução dissimilatória (respiratória): SO 4 2- ou S 0 S 2- (indesejável devido a formação de chuvas ácidas) - Redução assimilatória (imobilização): SO 4 2- ou S 0 S-orgânico - Oxidação da Pirita (Thiobacillus ferroxidans ) 4

5 Oxidação da Pirita com Produção de Sulfato (Mineração de Carvão, Criciúma-SC) Oxidação da Pirita 5

6 Fósforo (P) O fósforo é essencial para plantas e animais na forma dos íons PO 4 3- e HPO 4 2- (ortofosfato) Faz parte de moléculas como ácidos nucléicos (DNA), energéticas (ATP e ADP), de células lipídicas, e da estrutura do corpo de animais como fosfato de cálcio (ossos, dentes, etc.) – ausente em celulose, hemicelulose, lignina, e proteínas 6

7 O ciclo do Fósforo Encontrado em formações rochosas, sedimentos, e em sais de fosfato (absorvido por plantas), mas nunca na forma gasosa Encontrado em pequenas quantidades, por isso é um fator limitante A ciclagem do fósforo é uma das mais lentas, especialmente se estiver nos sedimentos (feita por microrganismos) No solo pode ser adsorvido por partículas do solo, tornando-se, assim, imobilizado

8 Fósforo Três formas de fósforo nos solos: Fósforo orgânico: na matéria viva, plantas, microrganismos, etc. Fósforo solúvel: disponível. Orgânico bem como ortofosfato. Menor proporção de P do solo Fósforo adsorvido: indisponível. Anionicamente ligado a cátions de Al, Fe e Ca.

9 O ciclo do Fósforo O ciclo do fósforo tem 2 componentes principais que ocorrem em diferentes escalas de tempo: No componente local ele cicla nos ecossistemas em tempo ecológico Nos sedimentos ele faz parte da porção classificada em tempo geológico. Somente será mobilizado milhões de anos mais tarde

10 O ciclo do Fósforo

11 Transformações e Ciclagem do P Planta (10) Resíduos vegetais e animais (5) Fertilizantes (10) Biomassa Microbiana ( ) Solução do Solo (0, ,01) Orgânico ( ) lábil passivo resistente (B)(C) (D) (C) (B) (A) Absorção adsorção precipitação mineral Inorgânico ( ) (kg.ha -1 ) (E) (C) (A/B) (B/E) A/B Decom./Min. C Imobilização D Solubilização E Adsorção/Reten. Processos: Mobilização Imobilização Aquisição Perdas 11

12 P-ORGÂNICO DO SOLO Devido ao alto teor nos microrganismos (2% MS) é o segundo nutriente mais abundante na MOS (400 kg ha -1 ) Alta correlação com C-orgânico do solo 1 a 3% da MOS: % P-inositol (Fitatos) 3-5 % Ác. Nucléicos até 5% outros Importância é evidente como reserva no solo, porém complicada quanto ao efeito nutricional... Importância é evidente como reserva no solo, porém complicada quanto ao efeito nutricional... 12

13 Mineralização de Fosfatos Orgânicos Frações: lábil, passiva ou resistente: moderadamente lábeis são responsáveis por % do P- mineralizado. Macromoléculas precisam ser degradadas antes da mineralização pelos heterotróficos do solo: 1- Fosfatases – Hidrólise de ésteres (MO - fungos, plantas, animais) 2- Nucleases/nucletidases – Nucleotídeos e Ac. Nucléicos (MO rizosféricos) 3- Fosfolipases – fosfolipídeos (actinomicetos) Hidrólise enzimática 13

14 Imobilização Biológica de Fosfatos P-orgânico PO 4 -3 Mineralização Imobilização - Teor e relação C/P do resíduo em decomposição C:P 300 tendem a imobilizar. C:P 200 favorece a mineralização líquida Relação C/P: Bactérias do solo = 30:1 Resíduos de alfafa = 26:1 Milho = 600:1 Imobilização é temporária em função da progressão da mineralização P-microbiano é a principal fração mineralizável (pode atingir 50% por ano) 14

15 SOLUBILIZAÇÃO DE FOSFATOS Fosfatos Insolúveis Pi assimilável Solubilização Plantas (exsudatos) Microrganismos - Descoberta: Século passado (1908) quando Sackett detectou a Ação solvente de bactérias do solo - Gerretsen (1948): Eliminação dos MO reduz absorção de P - Sperber (1957): Solubilização é comum dentre os MO do solo e tentou elucidar o mecanismo, sugerindo o envolvimento de ácidos orgânicos (P-Ca; P-Fe; P-Al) 15

16 Solubilização de Fosfatos - Os microrganismos solubilizadores de fosfatos (MSP) ocorrência generalizada (bactérias, fungos): Bacillus, Pseudomonas, Aspergillus Densidade população é variável (rizosfera > solo) Facilidade para solubilização de P-Ca, limitada solubilização para P-Al e P-Fe Tem potencial, mas falta P&D para aplicação em larga escala Ca 5 OH(PO 4 ) 3 + 4H + 5Ca 2+ + H 2 O + 3HPO 4 -2 FePO 4 + 2H + Fe 2+ + H 2 PO 4 - AlPO 4 + 2H + Al 3+ + H 2 PO

17 Ca 3 (PO 4 ) 2, CaHPO 4, Fe 3 (PO 4 ) 2 e FN de Marrocos Mostarda Areia esterilizada Inoculado com 1% solo de jardim Areia esterilizada Inoculado com 1% solo de jardim Aveia Microrganismos Solubilizadores de Fosfatos Marra (2009) 17

18 Processos Biológicos que Regulam a Disponibilidade de P na Rizosfera e sua Aquisição pelas Raízes Moreira & Siqueira,

19 Perda de fósforo dos solos Perdas volumosas logo após fertilização orgânica (chuva) Perdas por erosão: P associado a partículas do solo Aração, transformação de ecossistemas florestais à agricultura, etc. Queimas de compostos combustíveis Rejeitos humanos (3,000,000 kg de P/ano)

20 Uso excessivo de fertilizantes Contaminação das correntes de água pelo uso de ácido sulfúrico para extrair o fósforo das rochas Lixiviação contaminando lençóis freáticos causando eutrofização Efeito antropogênico


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