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ATRIBUTOS BIOLÒGICOS DO SOLO
• Maria Marly de L. Silva Santos
Componentes do solo: -matéria mineral → 45%
- água → 25% -ar → 25%
matéria orgânica → 4,5% macro e micro-organismos → 0,5%
Sistema
Trifásico
Microrganismos: adsorvidos às partículas do solo – características mineralógicas do solo influenciam a
composição e sobrevivência de espécies.
Organismos do solo
• Macro: invertebrados do solo, vivem como predadores, detritívoros, decompositores de MO, parasitas de plantas e animais.
• Pouco contribuem para os processos biológicos do solo,
• Modificam o ambiente físico-químico,
• Influenciam a atividade microbiana e atuam na cadeia trófica como reguladores de diversos processos,
• Servem como indicadores biológicos do impacto causado por distúrbios ecológicos no ecossistema.
Microrganismos
• “componente crítico” dos ecossistemas naturais ou manipulados pelo homem,
• Atuam na decomposição da MO, alterando a disponibilidade de nutrientes para as plantas,
• Influenciam as propriedades físicas e químicas do solo.
Principais efeitos da microbiota do solo
BENÉFICOS:
- Decomposição de resíduos orgânicos com a liberação de nutrientes e CO2
- Produção de substâncias estimuladoras de crescimento;
- Estabelecimento de , simbiose x plantas (fixação biológica do N atmosférico e Micorrizas)
- Controle biológico de pragas e doenças;
- Degradação de pesticidas
Associação simbiótica rizóbios-leguminosas
Fungos micorrízicos
Hifas micorrízicas num substrato
Maléficos
• Imobilização de nutrientes;
• Produção de substâncias inibidoras de crescimento vegetal;
• Estabelecimento de parasitismo com plantas (doenças);
• Produção de compostos tóxicos ao solo, água e atmosfera;
• Ação antagônica aos micro-organismos benéficos, nativos ou introduzidos via inoculante.
Doenças em plantas
Importância dos microrganismos do solo
• Formação do solo
• Agregação do solo
• Ciclagem de nutrientes (simbioses)
• Degradação de poluentes
• Biofertilizantes
• Controle biológico de doenças e pragas
• Fonte de genes para engenharia genética
• Doenças em plantas
• Poluidores
Archae Nematóide Bactéria Actinomycetos
Bactéria FBN
Bactéria em forma de bastonete
Microrganismos presentes no solo
Microrganismos do solo
Diversidade Biológica do Solo
Actinomicetos
Grupo bastante heterogêneo com características de fungos e bactérias:
Morfologicamente se assemelham aos fungos por possuírem micélio e produzirem esporos assexuais (Conídios)
Citologicamente se assemelham às bactérias por possuírem núcleo primitivo (procariótico)
Habitat Natural
• Solo – produzem substâncias odoríferas (cheiro de terra molhada)
• Ar – principalmente em áreas agrícolas (disseminados pelos ventos)
• Águas – como contaminantes (resistem ao cloro) • Animais – causadores de processos infecciosos: • lepra e turbeculose – Mycobacterium; • difteria – Corynebacterium; • acne – Propionibacterium; • nocardiose – Nocardia; • ou como habitantes normais da flora intestinal humana –
Bifidobacterium
Morfologia Macroscópica
Streptomyces
• Streptomycetaceae (Streptomyces,
Streptoverticillium, Sporichthya,
Microellobosporia)
• Conteúdo G-C = 66 - 78%
• Micélio tende a permanecer intacto
• Não há formação de esporângios
• Micélios aéreos abundantes
• Formação de longas cadeias de esporos
Streptomyces
Exigências Fisiológicas e Nutritivas
• Fonte de Carbono Orgânico – Açúcares
• Fonte de Nitrogênio – Sais de Amônio
• Não exigente em vitaminas
• CO2 – esporulação
• pH – 4.5 a 5.0
• T – mesofílica
• Metabolismo lento – 7 a 14 dias
• Aeróbios estritos (maioria)
Aplicações
- Antibióticos
- Vitamina B12 (S. olivaceus, S. aureofaciens, S.
fradiae, S. griceus)
- Enzimas (glicose-isomerase – S. bikinensis)
- Controle Biológico
Antibióticos
• Estreptomicina – Streptomyces griseus
• Clorotetraciclina – S. aureofaciens
• Terramicina – S. rimosus
• Ristocetina – Norcadia lurida
• Actinomicina – Actinomices privus
Controle Biológico
• Streptomyces spp usado no controle de:
• Fusarium oxysporum
• Gaeumannomyces graminis
• Phymatotrichum omnivorum
• Rhizctonia solani
• Rhizctonia bataticoloa
• Verticillium albo-atrum
Controle biológico
• Streptomyces diastochromognes controla Pythium debaryanum
• Streptomyces griseus usado no controle de Rhizoctonia solani
• Streptomyces griseoalbus usado no controle de: Phellinus weirii, Fomes annosus e Phytophtora cinnamoni
Funções no solo
• Formação de húmus = decompõe a LIGNINA
• Produzem antibióticos = equilíbrio biológico do solo. Ex: Streptomyces: Estreptomicina e Cloranfenicol.
• Fixam N atmosférico e simbiose Franka x Alnus casuarina
• Causa doenças em plantas: Steptomyces scabiei
Interação entre raízes e hifas de fungos
Água
Ar Areia
Silte
Hifas de fungos
Complexo matéria
orgânica e argila Argila
Bactérias
Componentes bióticos e abióticos do solo
Fatores Físicos e Químicos X
Microrganismos do solo UMIDADE: regula a atividade microbiana .
Componente do protoplasma celular.
Modificando trocas gasosas.
Dissolvendo e transportando nutriente.
Inversamente relacionadas
“Os microrganismos do solo necessitam de água para absorção de
nutrientes e integridade da superfície celular”
Burnes 2006
AERAÇÃO UMIDADE
TEMPERATURA:
Criófilos ou Psicrófilos: > 20°C
Mesófilos: 25°C - 40°C
Termófilos: < 40°C
ÓTIMA
MÍNIMA
MÁXIMA
LETAIS
5°C Celulolise 60°C
Atividade anaeróbica
VARIAÇÕES DIÁRIAS E SAZONAIS
pH:
A) Indiferentes
Bactérias: pH – 5,0 a 9,0
Fungo: pH – 2,0 a 8,0
B) Neutrófilos: actinomicetos e bactérias
C) Acidófilos: Fungos
D) Basófilos: não suportam pH > 8
Bactérias aeróbicas mais tolerantes a pH ácido
Nitrificação - Denitrificação exigentes pH neutro
pH ácido mineralização do N orgânico é mais lenta (grupos restritos de microrganismos)
Microrganismos e a agregação dos solos
• Solo consiste de:
Partículas minerais
Matéria orgânica (proveniente da decomposição
de plantas, animais e microrganismos)
Minerais e partículas orgânicas são intimamente ligadas, formando vários tipos de
agregados
MICRORGANISMOS E AGREGAÇÃO (ESTRUTURAÇÃO) DOS SOLOS
Formação dos agregados Agregados ou
partículas
Raízes
Hifas de
fungos Poros Sólido
Principais
agentes
ligantes
Raízes e hifas de
fungos
Localização dos microrganismos em agregados
Os microagregados formados por complexos
organo-minerais são unidos de várias maneiras.
Os microagregados são aproximados por raízes
e hifas fúngicas, formando estruturas maiores.
Raízes e hifas
Raiz
Hifa
Agregados ou partículas
(areia, carvão, nódulos
etc)
A formação dos macroagregados (> 250 µm ocorre
neste caso pela união dos microagregados, neste caso
com forte colaboração dos agentes orgânicos e
organismos.
As raízes, com a
exsudação de
carboidratos colabora
para a manutenção da
estrutura.
Características dos microrganismos em relação à agregação do solo.
(F.M.S Moreira e J.O. Siqueira - 2006)
CARACTERÍSTICA DO MICRO ORGANISMO SITUAÇÃO IDEAL OU PRETENDIDA
Produção de micélio Maior produção de hifas ativas no solo
Produção e qualidade de mucilagem Elevada produção de mucilagem persistente e com
grande capacidade de aderência.
Aderência às argilas Estruturas químicas e microbianas com elevada
hidrofobicidade, atração eletrostática e formação
de pontes de cátions polivalentes.
Crescimento microbiano Rápido crescimento, invasão do solo e colonização
das partículas de solo.
Persistência e atividade no solo Elevada persistência e capacidade metabólica.
Interação com outros Estimular plantas a produzir mais raízes e
favorecer a população rizosférica; estimular
produtores de agentes cimentantes persistentes
no solo ou nos agregados .
Alteração nas raízes (exsudação) Estimular ramificação das raízes, aumentando a produção de mucigel e o efeito agragante destas
direta e indiretamente.
Produção de polifenóis Maior produção para reduzir a degradação dos
polissacarídeos de ação agregante permanente.
Fatores que afetam a agregação do solo Fatores Efeitos ou contribuição
Tamanho das partículas Balanço/ densidade de cargas e superfície específica
Regime hídrico Ciclos de umedecimento/ secagem
Matéria orgânica do solo Substrato microbiano e ação cimentante
Cultivo do solo Promove a dispersão das partículas
Microrganismos Adesão das partículas e produção de agentes cimentantes
Macrorganismos Promovem aglomeração das partículas
Raízes finas Decomposição favorece microrganismos; ação mecânica que promove aproximação
das partículas
Fatores bióticos e abióticos e a agregação do solo
Tipo de vegetação
Raízes finas
Hifas extra radicais
Agregação do solo
Matéria orgânica
Atividade da biota
Polissacarídeos e húmus
Argila Sílica Sesquióxidos hidratados
Balanço entre microrganismos x agregação do solo
Matéria
Matéria orgânica viva (Principalmente Fungos Filamentosos)
Comprimento e espessura de hifas e raízes
Estabilidade
Dos
Agregados ≈
+
Adição de matéria orgânica estéril (sem microrganismos, não afeta a agregação....
O cultivo do solo e a agregação
Estrutura do solo (agregação)
Matéria orgânica Microrganismos
Manejo
Estimula
Decompõe
Meso e macro fauna do solo
• Microfauna do solo é composta por protozoários, nematóides, rotíferos, pequenos indivíduos do grupo Collembola.
• Estes animais atuam, de maneira indireta, na ciclagem de nutrientes, regulando as populações de bactérias e fungos.
• Mesofauna, é composta por indivíduos dos grupos aranhas, ácaros , insetos, alguns)Collembola, Hymenoptera, Diptera, Diplura, Isoptera, Enchytraeidae, Chilopoda, Diplopoda e Mollusca, podendo também incluir pequenos indivíduos do grupo Coleoptera.
• Macrofauna: é composta por indivíduos dos grupos oligoquetos, insetos (formigas, cupins, besouros) e miriápodes (lacraias, embuás e centopéias). Vivem em buracos, na liteira e promovem a aeração do solo. Capacidade de movimentação importante.
• Megafauna: é composta por indivíduos dos grupos taipas e cecílios. Vivem em buracos no solo. Tem capacidade de resistência no solo e movimentação muito importante.
Cupins da ordem isoptera Os cupins ou térmita são insetos
eusociais da ordem Isoptera, que
contém cerca de 2800 espécies
catalogadas no mundo.
Conhecidos por sua importância
econômica como pragas de madeira e
de outros materiais celulósicos.
Também são importantes
componentes da fauna de solo de
regiões tropicais, exercendo papel
essencial nos processos de
decomposição e de ciclagem de
Nutrientes.
Os cupins são bastante utilizados
como indicador de contaminação
química, devido à acumulação de
metais pesados
Funções: macrofauna
minhocas
• As minhocas são animais anelídeos da classe Oligoqueta, distribuídas pelos solos úmidos de todo o mundo, algumas de apenas cms.e outras com 1 -2 m de comprimento, as quais são conhecidas como minhocuçus
• A importância das minhocas para a fertilização e recuperação dos solos já era reconhecida pelo filósofo Aristóteles, que definia estes seres como "arados da terra", graças à sua capacidade de escavar os terrenos mais duros.
• Os antigos egípcios atribuíam poderes divinos às minhocas, protegendo-as por lei. A grande fertilidade do solo no vale do Nilo deve-se não só à matéria orgânica depositada pelas enchentes do rio Nilo, como também à sua humificação pelas minhocas que ali proliferam em enormes quantidades.
• Por possuir elevado teor de proteínas (76%), a minhoca é largamente empregada na alimentação animal e na humana. Ingrediente da culinária internacional é também utilizada na dieta dos astronautas.
• São largamente aproveitadas para a eliminação de resíduos industriais e lodo urbano, bem como na decomposição dos resíduos orgânicos, provenientes da coleta de lixo e conseqüente produção do vermicomposto
• No entanto é importantíssimo seu aproveitamento no campo da agricultura com grande influência no aumento da fertilidade do solo e, conseqüentemente, na produtividade agrícola, devido principalmente à sua capacidade de transformar o nitrogênio na forma assimilável para as plantas.
• As minhocas são verdadeiras "micro-usinas" biológicas de transformação. Transforma detritos vegetais e animais, com os quais se alimenta, em húmus da melhor qualidade.
• Seus dejetos multiplicam por 5 o número de microorganismo do solo, aumentam de 3 a 11 vezes a quantidade de fósforo assimilável e de potássio e magnésio trocáveis, de 5 a 10 vezes o valor de nitratos e em 30% o de calcário, elevando o Ph do solo
Estimativa de número de indivíduos e de biomassa de alguns organismos do solo (valores adaptados de vários autores e estimados para 1 m2 de um solo hipotético, não cultivado, sob condições tropicais).
Organismos Quantidade estimada (indivíduos.m2)
Biomassa estimada (g)
Bactérias 1013 - 1014 10 - 102
Actinomicetos 1012 - 1013 10 - 102
Fungos 1010 - 1011 10 - 102
Nematóides 108 - 1010 0,1-10
Ácaros 1-3 x 105 0,1-10
Colêmbolos 0,5 - 2 x 105 0,5 - 10
Larvas de coleópteros 10 - 103 1 - 102
Larvas de dípteros 10 - 103
0,5 - 10
Minhocas 1 - 5 x 102 0,1-1 x 102
Térmitas e Formigas
102-105 0,05 – 50
Fonte: Lopes Assad (1997)
Processos biológicos do solo: suas inter-relações e funções no ecossistema
Fonte: Siqueira & Trannin, 2003, apud Moreira e Siqueira, 2006, p.165)