UNIVERSIDADE ESTADUAL DO
SUDOESTE DA BAHIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA
AGRICOLA E SOLOS - DEAS
CANDIDATO
Daniel M. Tapia T
Eng. Agro MSc
Vitória da Conquista - 2008
Ecologia dos solo (ODUM, 1971):
“ Estuda a estrutura e função do
ecossistema solo”
Estrutura: composição da comunidade
biológica e componentes abióticos
Função: fluxo de energia, ciclagem
biogeoquímica e regulação mútua dos
organismos e ambiente
Estrutura dos solos
Componentes dos solos
Componentes abióticos
Ar
25%
Água
25%
Matéria
Orgânica
5%
Minerais
45%
Componentes dos solos
Componentes bióticos: Heterogêneos:
organismos com metabolismo diversos
convivendo lado a lado, interagindo em
equilíbrio dinâmico muitas vezes com
dependência associada e gerando alta
biodiversidade
 Estão em Associação com
componentes abióticos
Conseqüência do Manejo dos solos: efeitos
impossíveis de se prever
Componentes bióticos e abióticos do solo
Ar
Água
Areia
Silte
Hifas de fungos
Bactérias
Argila
Complexo matéria
orgânica e argila
7
No médio de organismos por g solo (x 10 )
Fatores que afetam a distribuição dos
microrganismos no solo
1- Profundidade
Concentração
decrescente de
microorganismos
com a
profundidade,
acompanhando a
matéria orgânica
do solo.
18,0
16,0
14,0
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
5
15 25
45
75
105
Profundidade (cm)
2-Teor de argila sobre a BMS
Teor de argila Biomassa microbiana Cmicr/Corg
(%)
6
12
16
18
20
26
34
40
42
43
49
72
(mg C kg solo-1)
43
83
262
213
453
460
361
463
750
741
508
453
(%)
0.6
0.6
1.4
1.7
2.1
2.8
2.4
2.7
3.2
2.3
2.8
3-Frações granulométricas do solo na BMS
Textura solo: argilo-siltoso
Fração granulométrica
Biomassa microbiana C
(mm)
(mg kg solo-1)
Cmicr/Corg
Solo total
873.0
2.0
> 0.2
122.0
1.5
0.2-0.05
283.0
1.8
0.05-0.02
63.9
2.3
0.02-0.002
327.5
2.6
< 0.002
132.5
4.1
4- Utilização do solo
Solos sob floresta Solos agrícolas
30 cm
400-1600
N
P
K
Ca
kg ha-1
120 - 720
90 – 560
85 - 475
12 - 66
200-1000
(100-700% >)
(8-100% >)
(1-69% >)
(gCmicr.g-1)
kg ha-1
100-600
50-300
A BMS tem potencial para aumentar N, P e K
Diaz-Raviña et al. (1993), Soil Biol.Biochem.25:25-31
Funções gerais dos
microrganismos nos solos
Componentes bióticos dos solos
Número
Biomassa
Raízes de
aproximado (libras/acre)
plantas e
partes aéreas (porção de solo)
3.000
•Últimas fontes
60 – 150
(culturas
de quase todo
polegadas
carbono no solo (culturas anuais) anuais)
para os
microrganismos
• 100 x mais
microrganismos 1.500 – 3,000
15.000
perto das raízes
polegadas
(pastagens
das plantas que
(pastagens
perenes)
numa distância
perenes)
maior
Bactérias
Número
Biomassa
aproximado aproximada
por porção de (libras/acre)
solo
 Junto com os fungos
são o grupo mais
importante na
300 milhões – 400 – 4.000
decomposição da
50 bilhões
matéria orgânica.
 Compostos
extracelulares ajudam a
se ligarem às partículas
dos solos nos
agregados.
 Grupos especializados
estão envolvidos em
cada etapa do ciclo do
Nitrogêneo
Fungos
Número
aproximado
(porção de
solo)
Biomassa
(libras/acre)
•Grupo mais envolvido
na decomposição de
compostos resistentes
(lignina)
500.000 – 100 500 – 5.000
• Crescimento da hifa
milhões
através do solo ajuda
sua ligação aos
agregados
• Fungos em simbiose
com raizes de plantas
aumentam a absorção
de nutrientes e água
diminuindo a incidência
de doenças
Actinomicetos
Número
aproximado
(porção de
solo)
Biomassa
(libras/acre)
•Tipos de bactéria com
crescimento semelhante
aos fungos e funções
semelhante a ambos
• Produzem compostos
que proporcionam ao
solo um aroma típico
100 milhões– 400 – 4.000
2 bilhões
Nematóides
Número
aproximado
(porção de
solo)
Biomassa
100 mil– 50
milhões
50-100
(libras/acre)
•Animais mais
numerosos no solo
•Auxiliam outros
microrganismos na
decomposição da
matéria orgânica
Artrópodes
•Auxiliam outros
microrganismos na
decomposição da
matéria orgânica
Número
aproximado
(porção de
solo)
Biomassa
100 - 1000
1-10
(libras/acre)
Minhocas
•Auxiliam outros
microrganismos na
decomposição da
matéria orgânica
Número
aproximado
(porção de
solo)
Biomassa
0- 2
10-40
(libras/acre)
Biomassa Microbiana nos solos
 Principal fonte de enzimas no solo
 Responsável por toda a atividade biológica
 Catalisa transformações bioquímicas
 Representam fonte e dreno de
carbono
 Troca de nutrientes entre a
atmosfera e o ecossistema soloplanta
Bactérias
 Decomposição (aeróbica, anaeróbica)
 Degradação de moléculas orgânicas
complexas (Pseudomonas sp.)
Transformações de nutrientes (Solubilização
de fosfato, mineralização)
 Interações mutualísticas (FBN – simbiótica e
assimbiótica)
FUNGOS
Processos em que participam
Decomposição (aeróbica e fermentação por leveduras)
Degradação
de
moléculas
orgânicas
complexas
Basidiomicetos – lignina)
Produção de antibióticos (Penicillium - penicilina)
 Solubilizadores de fosfato (Aspergillus)
 Micorrizas
Agregação do solo
GEE
Energia solar
Plantas superiores
Nutrientes minerais
Produção primária
Resíduos vegetais
Nematóides
Colêmbolas
Consumidores
Matéria orgânica
Fungos
Bactérias e
Actinomicetos
GEE
Perda de
energia
calórica
Humus
Ácaros
Minhocas
Protozoários
Nutrientes minerais
Microrganismos e a agregação
dos solos
Microrganismos e agregação
(estruturação)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
Tipos de
agregados
Formação dos agregados: etapas
 Floculação: quando partículas primárias
permanecem íntimamente unidas devido a
forças interativas (eletrostática, Van der
Waals, e/ou pontes de hidrogênio)
 Cimentação: estabilização dos flóculos pela
ação de agentes cimentantes (compostos
orgânicos, carbonatos, Fe e óxidos de Al)
Exemplos de Polissacarídeos extracelulares
derivados de microrganismos com ação cimentante
Polissaca
-rídeo
Microrganismo
Xantanas
Xanthomonas campestris
Dextrana
Aerobacter spp,
Streptococcus bovis
Curdlan
Alcaligenes faecalis
Pullullan
Aureobasidium pulullans
Comparação entre Flóculos formados e
Matéria orgânica dispersa
Flóculos
Matéria orgânica dispersa
Formação dos agregados
Sólido
Poros
Principais
agentes
ligantes
Agregados ou
partículas
Raízes
Hifas de
fungos
Raízes e hifas de
fungos
Flocos de Partículas
de argila
Hifa
Bactérias
Partículas
de argila
Fragmentos de
plantas e fungos
Material
húmico
Partículas
de argila
Fragmentos de
plantas e fungos no
interior de partículas
inorgânicas
Localização dos microrganismos em
agregados
Interação entre raízes e
hifas de fungos
Fatores bióticos e abióticos e a
agregação do solo
Tipo de vegetação
Matéria orgânica
Atividade da
biota
Raízes finas
Polissacarídeos e
húmus
Hifas extra
radicais
Agregação do solo
Argila
Sílica
Sesquióxidos hidratados
Fatores que afetam a agregação do solo
Fatores
Tamanho das partículas
Regime hídrico
Matéria orgânica do solo
Efeitos ou contribuição
Balanço/ densidade de cargas e superfície
específica
Ciclos de umedecimento/ secagem
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
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)
Manejo
Estimula
Microrganismos
Matéria orgânica
Decompõe
Solo como habitat
Considerações
Microhabitat ou microsítio:
volume do solo onde células, comunidades ou
populações microbianas existem e que são
afetadas por este microambiente e por sua
vez também o afeta
 Microambiente:
situação físico - química no qual uma célula,
população ou comunidade microbiana vivem
num dado momento
Equilíbrio biológico de um ecossistema
 Complexidade Biológica:
maior diversidade genética
 Garante relações diversas:
positivas ou negativas
 Limita explosão populacional
Gera equilíbrio: tampão biológico
impede a ação de efeitos externos
“Solos com comunidade diversa de
organismos se recuperam melhor do
stress”
1- Papel dos microrganismos
no solo
1- Gênese do solo: espécies fotossintéticas e
fixadoras do nitrogêneo (Cianobactérias e
lìquens)
 FBN
 Fotossíntese
Anabaena
2- Intemperismo: através de participação de
reações que liberam prótons, nutrientes
inorgânicos e ácidos orgânicos
3- Agregação do solo:
4- Interações com partículas do solo:
pili, Flagelos
Microrganismos
Sobrevivência
Sucessão
Interações
Atividades dos
microrganismos
Colóides
5- Enzimas microbianas:
Enzimas: funções
ex.ureases e proteases
Catalizadoras das reações bioquímicas e
parte integral da ciclagem de nutrientes
• Ciclo do C – glicosidase (liberação de açúcares
• Ciclo do N – ureases, amilases e proteases
(liberação de N-inorg)
• Ciclo do S – arilsulfatase (libera SO4-)
• Ciclo do P – fosfatases ácidas e alcalinas
(liberação de P-inorg)
• Desidrogenase – indicar o estado
•
metabólico
6- Utilização de substratos por
microrganismos como fonte de energia
 MO do solo: plantas e outros organismos
 Substâncias recalcitrantes:
Naturais: ex. húmus
Artificiais: xenobióticos
7- Microrganismos e pH do solo
8- Microrganismos e água dos solos
Filmes de água:
maior sítio de atividade microbiana
• Movimentação dos microrganismos
entre os poros
• Acesso facilitado à substratos
9- Interação entre microrganismos
Micorrizas: Associação Simbiótica
positiva
Pinusspp.(Pine)
Endomicorrizas
arbuscular
Ectomicorrizas
9- Interação entre microrganismos
Líquens: Associação Simbiótica
positiva
 Bioindicadores da qualidade do solo:
sensíveis à poluição
10- Interação entre os microrganismos:
Nódulos de Rhizobium: associação
Simbiótica positiva
Fixação do nitrogênio no solo
Pisumsativum(pea)
11- Interação entre os microrganismos:
Comensalismo: associação Simbiótica
positiva
Microrganismo Microrganismo
A
B
Beneficia
Mas não é prejudicado
•Desintoxicando o
ambiente
•Convertendo
substratos
** SuperComensalis
-mo
12- Interação entre
os microrganismos:
Parasitismo
Associação
simbiótica negativa
Doenças
13-Interação entre os microrganismos:
Competição: associação simbiótica
negativa
Nutrientes
Água
Microrganismo
A
Espaço
Microrganismo
B
Mesmo Microhabitat
Maior habilidade
genética
Oxigênio
14-Interação entre os microrganismos:
Predação: associação simbiótica
negativa
14-Interação entre os microrganismos:
Amensalismo: associação simbiótica
negativa
Microrganismo A
Secreção de produtos
tóxicos
Afeta Microrganismo B
Biomassa
Diversidade
Conclusão
Clima úmido
Clima árido
Temp. intermediárias
Temperaturas
(17-27 oC)
extremas
pH do solo
pH alto
5-8
ou baixo
Floresta descídua
Floresta coníferas
Floresta tropical
Pastagem permanente
Cultivo contínuo
Retôrno de resíduos
Excesso fertilizantes
compostagem
e pesticidas
Boa drenagem
Impedimento drenagem
aeração
inundação
Biomassa
Diversidade
INTER-RELAÇÕES BIOMASSA
MICROBIANA e GASES DO SOLO
Quais são as principais relações ?
BIOMASSA MICROBIANA
GASES DO SOLO
• imobilização de nutrientes
biomassa
microbiana
• mineralização de nutrientes
decomposição da MOS
• produção/oxidação de
CO
2
gases
N2O
CH4
fatores
ambientais
trocas solo/atmosfera
efeito estufa
N2O
Floresta tropical
7-10 Mg.ha-1.ano-1
Pastagem
15-16 Mg.ha-1.ano-1
Cultura anual
1-15 Mg.ha-1.ano-1
Biomassa
microbiana
NOx CH4
CO2
Na atmosfera
NH4+
Mg Ca+
K+ PO3NO3Em solução
Humus
No solo