BIOMASSA MICROBIANA GASES 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 5. Importância agrícola da biomassa microbiana 6. Interrelações biomassa microbiana/gases do solo

Resíduos orgânicos: 100 g 60-80 g CO2 Qual o significado da quantificação da biomassa microbiana do solo ? Resíduos orgânicos: 100 g 60-80 g CO2 Biomassa (organismos do solo) Substâncias não húmicas Compostos húmicos complexos Húmus (15-35 g) 3-8 g 10-30 g

BIOMASSA MICROBIANA Efeitos do ambiente, solo, práticas agrícolas e aditivos Efeitos do ambiente, solo, práticas agrícolas e aditivos Reservatório de nutrientes e taxa de mineralização Contaminação por metais pesados Indicador da qualidade do solo

Efeito do teor de argila sobre a BMS 2.8 453 72 2.3 508 49 3.2 741 43 - 750 42 2.7 463 40 2.4 361 34 460 26 2.1 20 1.7 213 18 1.4 262 16 0.6 83 12 6 (%) (mg C kg solo-1) Cmicr/Corg Biomassa microbiana Teor de argila Adaptado de R.C. Dalal (1998) Australian J. Exp. Agriculture, 38:649-665

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

Efeito sazonal sobre a BMS de solo sob pastagem 55:14:7:1 12 80 163 664 Inverno (9-5) 84:14:8:1 10 140 839 Outono (11-7) 106:12:5:1 14 73 171 1477 Verão (18-14) 49:13:8:1 15 116 197 730 Primavera (15-11) S P N C (oC dia/noite) C:N:P:S BMS (mg kg solo-1) Estação do ano Fatores que interferem: temperatura umidade disponibilidade de substrato Adaptado de R.C. Dalal (1998) Australian J. Exp. Agriculture, 38:649-665

Efeito do uso da terra sobre a BMS Pastagem nativa Milho (plantio convencional) Milho (plantio direto) Gramínea anual (ryegrass) Eucalipto Floresta de pinus Pastagem com Kikuyu Carbono orgânico (g C kg-1) Biomassa microbiana (mg C kg-1) Cmicr/Corg (%) Adaptado de D. Nsabimana, R.J. Haynes, F.M. Wallis (2004) Applied Soil Ecology 26:81-92

Efeito do uso da terra sobre a BMS (manejo do solo) Cultura Plantio BM-C C org do solo micr /C mg . kg solo -1 (%) Milho Convencional 120 19,6 0,61 Direto 237 21,5 1,10 Trigo/Centeio 150 22,3 0,67 299 25,5 1,18 Trigo 760 44 1,73 940 48 1,96

Efeito do uso da terra sobre a BMS (rotação de culturas) Rotação C org BMS-C BMS-N (%) (mg C kg solo-1) (mg N kg solo-1) Trigo 0.77 426 53 Trigo-pastagem 1.5 anos 0.84 570 71 Trigo-pastagem 2.5 anos 0.91 806 100 Pastagem 3.5 anos 0.94 837 105 Adaptado de R.C. Dalal (1998) Australian J. Exp. Agriculture, 38:649-665

BM-C em rotação C em rotação Sorgo Milho Efeito do uso da terra sobre a BMS (rotação de culturas) BM-C em rotação C org em rotação Monocultura Soja Diferença Monocultura Soja Diferença --- mg C kg solo-1--- (%) --- mg C kg solo-1--- (%) Sorgo 600 650 + 8,3 14,8 Milho 108 128 + 18,5 16,7 15,6 - 6,6

Monoculturas 2.3 Rotação de culturas 4.4 Em equilíbrio: Cmicr:Corg Monoculturas 2.3 Rotação de culturas 4.4 maior ganho de MOS Diversificação do substrato:  cadeia alimentar mais interdependente  manutenção de mais Cmicr por unidade de Corg Anderson & Domsch (1986)

PEQUENA GRANDE Biomassa Diversidade Clima úmido Clima árido Temp. intermediárias (17-27 oC) Temperaturas extremas pH do solo 5-8 pH alto ou baixo Floresta descídua Floresta tropical Floresta coníferas GRANDE Pastagem permanente Cultivo contínuo Retôrno de resíduos compostagem Excesso fertilizantes e pesticidas Boa drenagem aeração Impedimento drenagem inundação

Conclusão: Aparentemente os valores de BMS expressam qualitativamente o efeito do clima, uso da terra e práticas agrícolas, mas é difícil comparar esses valores entre climas, tipos de solo e usos da terra diferentes.

BIOMASSA MICROBIANA Efeitos do ambiente, solo, práticas agrícolas e aditivos Reservatório de nutrientes e taxa de mineralização Reservatório de nutrientes e taxa de mineralização Contaminação por metais pesados Indicador da qualidade do solo

Solos sob floresta Solos agrícolas 30 cm 400-1600 200-1000 Reservatório de nutrientes e taxa de mineralização Solos sob floresta Solos agrícolas (gCmicr.g-1) 30 cm 400-1600 200-1000 kg ha-1 100-600 50-300 kg ha-1 N 120 - 720 (100-700% >) P 90 – 560 (8-100% >) K 85 - 475 (1-69% >) Ca 12 - 66 A BMS tem potencial para aumentar N, P e K Diaz-Raviña et al. (1993), Soil Biol.Biochem.25:25-31

Tratamento BM-P P disponível BM-S S disponível Biomassa microbiana e disponibilidade de P e S em solo argiloso sob pastagem Tratamento BM-P P disponível BM-S S disponível mg kg solo-1 Controle 37 0.4 19 2.8 +N (35 kg ha-1) 11 0.7 17 15.5 +P (26 kg ha-1) 154 10.6 24 5.1 +NPK 88 15.5 25 6.9 + esterco animal 193 129 27 5.7 + esterco animal + NPK 178 172 18 6.3 [ P ] nas plantas : BM-P → R2 = 0.83 [ P ] nas plantas : P disponível → R2 = 0.49 [ P ] nas plantas : BM-P + P disponível → R2 = 0.98

Conclusão: Embora os nutrientes imobilizados na BMS sejam potencialmente disponíveis para as plantas, a interpretação de sua contribuição efetiva é complicada pela aplicação de diferentes técnicas de medida e as variáveis como umidade, temperatura, pH, textura e relação C:nutriente que afetam tanto o processo de mineralização como o da imobilização.

BIOMASSA MICROBIANA Efeitos do ambiente, solo, práticas agrícolas e aditivos Reservatório de nutrientes e taxa de mineralização Contaminação por metais pesados Contaminação por metais pesados Indicador da qualidade do solo

• Indicador de poluição por metais pesados

Estresse causado pelo excesso de metais pesados no solo BM-C Fungos Bactérias qCO2 solo natural excesso de metais pesados (Dias-Júnior et al., 1998)

Conclusão: Os valores de BMS por si só não são bons indicadores de toxicidade por metais pesados. Algumas enzimas e plantas suceptíveis são indicadores mais sensíveis. Índices como Cmicr:Corg ou quociente metabólico podem ser mais úteis.

BIOMASSA MICROBIANA Efeitos do ambiente, solo, práticas agrícolas e aditivos Reservatório de nutrientes e taxa de mineralização Degradação de pesticidas Indicador da qualidade do solo Indicador da qualidade do solo

Aplicação das estimativas de biomassa microbiana Apresenta rápida resposta à interferências externas Reflete o funcionamento do ecossistema Metodologia fácil e econômica Distribuição universal (especificidade individual/espacial) Solo de qualidade é biologicamente ativo e contém variedade estável de microrganismos

Quociente metabólico ou atividade respiratória específica (qCO2): produção de CO2 por unidade de biomassa e tempo. mg C-CO2 g Cmicr-1 h-1 qCO2 reflete a energia necessária para a manutenção da população

Alterações na composição da comunidade microbiana Efeito de um stress Área Biomassa Microbiana q CO 2 Respiração do solo n* ( m g C g solo -1 ) n g C-CO2 gC dia g C-CO2 g solo dia-1) Pousio 340 0.86 19 58 Cultura agrícola 370 1.13 21 Campina 550 0.69 31 50 Floresta 460 0.80 30 44 * número de amostras de solo analisadas Possíveis causas: Alterações na composição da comunidade microbiana Efeito de um stress Proporção de células ativas diminui com o aumento da BM Altas concentrações de CO2

Índices eco-fisiológicos Cmicr: Corg = reflete a disponibilidade de C para o crescimento da população qCO2 = reflete a demanda de energia para a manutenção da população Sob floresta ou cultivo (meio neutro) C micr:C org 2.0 - 4.4% qCO2 0.5 – 2.0 ug C-CO2 g Cmicr-1 h-1 valores críticos