Aula Concurso Ecologia Microbiana Nos Solos

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AGRICOLA E SOLOS - DEASUNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIACANDIDATODaniel M. Tapia TEng. Agro MScVitria da Conquista - 2008

Estuda a estrutura e funo do ecossistema solo

Estrutura: composio da comunidade biolgica e componentes abiticos

Funo: fluxo de energia, ciclagem biogeoqumica e regulao mtua dos organismos e ambiente Ecologia dos solo (ODUM, 1971):

Estrutura dos solos

Componentes abiticos

Componentes dos solos

Componentes biticos: Heterogneos: organismos com metabolismo diversos convivendo lado a lado, interagindo em equilbrio dinmico muitas vezes com dependncia associada e gerando alta biodiversidade Esto em Associao com componentes abiticosConseqncia do Manejo dos solos: efeitos impossveis de se prever Componentes dos solos

Componentes biticos e abiticos do sologuaArAreiaSilteHifas de fungosComplexo matria orgnica e argilaArgilaBactrias

Fatores que afetam a distribuio dos microrganismos no solo1- ProfundidadeConcentrao decrescente de microorganismos com a profundidade, acompanhando a matria orgnica do solo.

Chart2

11

7

5.5

4

2.4

0.4

Profundidade (cm)

No mdio de organismos por g solo (x 107)

Sheet1

511

157

255.5

454

752.4

1050.4

Sheet1

Profundidade (cm)

No mdio de organismos por g solo (x 107)

Sheet2

Sheet3

2-Teor de argila sobre a BMS

3-Fraes granulomtricas do solo na BMS

A BMS tem potencial para aumentar N, P e KDiaz-Ravia et al. (1993), Soil Biol.Biochem.25:25-31 kg ha-1100-600 50-300 kg ha-1N 120 - 720 (100-700% >)P 90 560 (8-100% >)K 85 - 475 (1-69% >)Ca 12 - 66 Solos agrcolas200-1000Solos sob floresta400-160030 cm(gCmicr.g-1)4- Utilizao do solo

Funes gerais dos microrganismos nos solos

Componentes biticos dos solos

Razes de plantas e partes areasNmero aproximado (poro de solo)Biomassa (libras/acre)ltimas fontes de quase todo carbono no solo para os microrganismos 100 x mais microrganismos perto das razes das plantas que numa distncia maior60 150 polegadas (culturas anuais)

1.500 3,000 polegadas (pastagens perenes) 3.000 (culturas anuais)

15.000 (pastagens perenes)

BactriasNmero aproximado por poro de soloBiomassa aproximada (libras/acre)

Junto com os fungos so o grupo mais importante na decomposio da matria orgnica. Compostos extracelulares ajudam a se ligarem s partculas dos solos nos agregados. Grupos especializados esto envolvidos em cada etapa do ciclo do Nitrogneo

300 milhes 50 bilhes

400 4.000

FungosNmero aproximado (poro de solo)Biomassa (libras/acre)Grupo mais envolvido na decomposio de compostos resistentes (lignina) Crescimento da hifa atravs do solo ajuda sua ligao aos agregados Fungos em simbiose com raizes de plantas aumentam a absoro de nutrientes e gua diminuindo a incidncia de doenas

500.000 100 milhes

500 5.000

ActinomicetosNmero aproximado (poro de solo)Biomassa (libras/acre)Tipos de bactria com crescimento semelhante aos fungos e funes semelhante a ambos Produzem compostos que proporcionam ao solo um aroma tpico

100 milhes 2 bilhes

400 4.000

NematidesNmero aproximado (poro de solo)Biomassa (libras/acre)Animais mais numerosos no solo

Auxiliam outros microrganismos na decomposio da matria orgnica

100 mil 50 milhes

50-100

ArtrpodesNmero aproximado (poro de solo)Biomassa (libras/acre)Auxiliam outros microrganismos na decomposio da matria orgnica

100 - 1000

1-10

MinhocasNmero aproximado (poro de solo)Biomassa (libras/acre)Auxiliam outros microrganismos na decomposio da matria orgnica

0 - 2

10-40

Biomassa Microbiana nos solos Principal fonte de enzimas no solo Responsvel por toda a atividade biolgica Catalisa transformaes bioqumicas Representam fonte e dreno de carbono Troca de nutrientes entre a atmosfera e o ecossistema solo-planta

Decomposio (aerbica, anaerbica) Degradao de molculas orgnicas complexas (Pseudomonas sp.)Transformaes de nutrientes (Solubilizao de fosfato, mineralizao) Interaes mutualsticas (FBN simbitica e assimbitica)Bactrias

Decomposio (aerbica e fermentao por leveduras)Degradao de molculas orgnicas complexas Basidiomicetos lignina)Produo de antibiticos (Penicillium - penicilina) Solubilizadores de fosfato (Aspergillus) MicorrizasAgregao do soloFUNGOSProcessos em que participam

Energia solarFungosProduo primriaConsumidores

Microrganismos e a agregao dos solos

Solo consiste de:Partculas mineraisMatria orgnica (proveniente da decomposio de plantas, animais e microrganismos)Minerais e partculas orgnicas so intimamente ligadas, formando vrios tipos de agregadosMicrorganismos e agregao (estruturao)dos solos

Tipos de agregados

Formao dos agregados: etapasFloculao: quando partculas primrias permanecem ntimamente unidas devido a foras interativas (eletrosttica, Van der Waals, e/ou pontes de hidrognio)Cimentao: estabilizao dos flculos pela ao de agentes cimentantes (compostos orgnicos, carbonatos, Fe e xidos de Al)

Exemplos de Polissacardeos extracelulares derivados de microrganismos com ao cimentante

Polissaca-rdeoMicrorganismoXantanasXanthomonas campestrisDextranaAerobacter spp, Streptococcus bovisCurdlanAlcaligenes faecalisPullullanAureobasidium pulullans

Comparao entre Flculos formados e Matria orgnica dispersa FlculosMatria orgnica dispersa

Formao dos agregadosAgregados ou partculasRazesHifas de fungosPorosSlidoPrincipais agentes ligantesRazes e hifas de fungos

Material hmicoPartculas de argilaFlocos de Partculas de argilaHifaBactriasPartculas de argilaFragmentos de plantas e fungosFragmentos de plantas e fungos no interior de partculas inorgnicas

Localizao dos microrganismos em agregados

Interao entre razes e hifas de fungos

Fatores biticos e abiticos e a agregao do solo

Fatores que afetam a agregao do solo

FatoresEfeitos ou contribuioTamanho das partculasBalano/ densidade de cargas e superfcie especficaRegime hdricoCiclos de umedecimento/ secagemMatria orgnica do soloSubstrato microbiano e ao cimentanteCultivo do soloPromove a disperso das partculasMicrorganismosAdeso das partculas e produo de agentes cimentantesMacrorganismosPromovem aglomerao das partculasRazes finas Decomposio favorece microrganismos; ao mecnica que promove aproximao das partculas

Balano entre microrganismos x agregao do soloMatriaMatria orgnica viva(Principalmente Fungos Filamentosos)

Comprimento e espessura de hifas e razes

+

O cultivo do solo e a agregaoProtegeFavoreceEstimulaDecompeReduzProtege

Solo como habitat

Microhabitat ou microstio: volume do solo onde clulas, comunidades ou populaes microbianas existem e que so afetadas por este microambiente e por sua vez tambm o afeta Microambiente: situao fsico - qumica no qual uma clula, populao ou comunidade microbiana vivem num dado momentoConsideraes

Complexidade Biolgica: maior diversidade gentica Garante relaes diversas: positivas ou negativas Limita exploso populacional Gera equilbrio: tampo biolgico impede a ao de efeitos externos

Solos com comunidade diversa de organismos se recuperam melhor do stress

Equilbrio biolgico de um ecossistema

1- Papel dos microrganismos no solo1- Gnese do solo: espcies fotossintticas e fixadoras do nitrogneo (Cianobactrias e lquens)

Anabaena FBN Fotossntese

2- Intemperismo: atravs de participao de reaes que liberam prtons, nutrientes inorgnicos e cidos orgnicos

3- Agregao do solo:

4- Interaes com partculas do solo: pili, Flagelos

Enzimas: funesCatalizadoras das reaes bioqumicas e parte integral da ciclagem de nutrientes Ciclo do C glicosidase (liberao de acares Ciclo do N ureases, amilases e proteases (liberao de N-inorg) Ciclo do S arilsulfatase (libera SO4-) Ciclo do P fosfatases cidas e alcalinas (liberao de P-inorg) Desidrogenase indicar o estado metablico5- Enzimas microbianas: ex.ureases e proteases

6- Utilizao de substratos por microrganismos como fonte de energiaMO do solo: plantas e outros organismos

Substncias recalcitrantes: Naturais: ex. hmus

Artificiais: xenobiticos

7- Microrganismos e pH do solo

8- Microrganismos e gua dos solosFilmes de gua: maior stio de atividade microbiana

Movimentao dos microrganismos entre os poros Acesso facilitado substratos

9- Interao entre microrganismos Micorrizas: Associao Simbitica positiva

Pinusspp.(Pine)Endomicorrizas arbuscular

Ectomicorrizas

9- Interao entre microrganismos Lquens: Associao Simbitica positiva

Bioindicadores da qualidade do solo: sensveis poluio

10- Interao entre os microrganismos: Ndulos de Rhizobium: associao Simbitica positivaPisumsativum(pea)Fixao do nitrognio no solo

11- Interao entre os microrganismos: Comensalismo: associao Simbitica positivaDesinto- xicando o ambiente

Conver- tendo substratos

** Super-Comensalis-mo

12- Interao entre os microrganismos: Parasitismo Associao simbitica negativa

Doenas

13-Interao entre os microrganismos: Competio: associao simbitica negativaMesmo MicrohabitatMaior habilidade gentica

14-Interao entre os microrganismos: Predao: associao simbitica negativa

14-Interao entre os microrganismos: Amensalismo: associao simbitica negativa

Concluso Biomassa DiversidadeBiomassa Diversidade

INTER-RELAES BIOMASSA MICROBIANA e GASES DO SOLO efeito estufa

1-15 Mg.ha-1.ano-1Biomassa microbiana15-16 Mg.ha-1.ano-1Floresta tropicalPastagemCultura anualNH4+NO3-HumusCO2N2OCH4NOxNo soloEm soluoNa atmosferaCa+K+PO3-Mg