Microrganismos do Solo e oCiclo dos Nutrientes

CCB / MIP

Disciplina: Ecologia Microbiana

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Transformações e Ciclo do EnxofreMaior estoque: Litosfera (FeS2) S atmosférico: Atividades antrópicasSO4

2-: Forma assimilada pelas plantas; Aceptor de e- p/ redutores de sulfato

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Mineralização e ImobilizaçãoFração orgânica:

- 90% do S da camada arável encontra-se na matéria orgânica, a maioria ligado ao carbono com aminoácidos e ésteres

3

cisteína

metionina

Mineralização e ImobilizaçãoFrações do S no solo:

- SO42-

- S-orgânico lábil (disponível)- S-resistente (complexado)

Decomposição:- Heterotróficos- Sulfatases (SO4

2-) – Solos aerados- Desulfidrases (H2S) – Solos alagados

Transformações Inorgânicas- Redução dissimilatória (respiratória): SO4

2- ou S0 → S2- (indesejável devido a formação de chuvas ácidas)

- Redução assimilatória (imobilização): SO42- ou S0 → S-orgânico

- Oxidação da Pirita (Thiobacillus ferroxidans)

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

Oxidação da PiritaOxidação da Pirita

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Fósforo (P) O fósforo é essencial para plantas e animais na forma dos íons PO4

3- e HPO4

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

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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

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.

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

O ciclo do Fósforo

Transformações e Ciclagem do P

Planta(10)

Resíduosvegetais e animais

(5)Fertilizantes

(10)

BiomassaMicrobiana

(10 - 30)

Solução do Solo(0,001 - 0,01)

Orgânico(100 - 400)

lábilpassivoresistente

(B) (C)

(D)(C)

(B)

(A)

Absorção

adsorção

precipitação

mineral

Inorgânico

(50 - 200)

(kg.ha-1)

(E)(E)

(C)(A/B)

(B/E)

A/B Decom./Min.

C Imobilização

D Solubilização

E Adsorção/Reten.

Processos:

Mobilização

Imobilização

Aquisição

Perdas

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P-ORGÂNICO DO SOLOP-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: 30-50 % P-inositol (Fitatos)

3-5 % Ác. Nucléicos

até 5% outros

Importância é evidente como reserva no solo, porém complicada Importância é evidente como reserva no solo, porém complicada

quanto ao efeito nutricional ...quanto ao efeito nutricional ...

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Mineralização de Fosfatos Orgânicos

• Frações: lábil, passiva ou resistente:moderadamente lábeis são responsáveis por 80-90 % 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

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Imobilização Biológica de Fosfatos

P-orgânico PO4-3

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

SOLUBILIZAÇÃO DE FOSFATOS

Fosfatos Insolúveis Pi assimilávelSolubilização

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)

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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

Ca5OH(PO4)3 + 4H+ 5Ca2+ + H2O + 3HPO4-2

FePO4 + 2H+ Fe2+ + H2PO4-

AlPO4 + 2H+ Al3+ + H2PO4-

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Ca3(PO4)2, CaHPO4, Fe3(PO4)2 e FN de Marrocos

Mostarda

Areia esterilizadaInoculado com 1% solo de jardim

Areia esterilizada Inoculado com 1% solo de jardim

Aveia

Microrganismos Solubilizadores de Fosfatos

Marra (2009)17

Processos Biológicos que Regulam a Disponibilidade de P na Rizosfera e sua Aquisição pelas Raízes

Moreira & Siqueira, 200618

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)

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