microrganismos do solo e o ciclo dos nutrientes disciplina: ecologia microbiana 1
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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
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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