Estudo da sucessão da microbiota do solo de produção orgânica
do feijão (Phaseolus vulgaris) sob diferentes sistemas de manejo,
em Santo Antônio de Goiás
Caroline de Almeida Soares (PBIC),
Claudia Cristina Garcia Martin Didonet (Orientadora) Universidade Estadual de Goiás – UnUCET, 75132-903, Brasil
carolinesoares29@hotmail.com ccdidonet@gmail.com
Palavras-Chave: Sistema orgânico de produção, feijoeiro, microbiota do solo.
1 INTRODUÇÃO
O solo é um habitat extremamente peculiar com relação a outros habitats, sendo um ecossistema complexo e dinâmico. Estas características permitem que organismos com metabolismos díspares possam conviver lado a lado promovendo assim uma biodiversidade extremamente elevada. O solo representa um balanço entre fatores físicos, químicos e biológicos que formam micro-habitats discretos onde são encontradas células, populações ou comunidades microbianas influenciando o ambiente dentro deste espaço (CASTRO et al., 1993; MOREIRA & SIQUEIRA, 2006).
A biomassa microbiana do solo é composta por comunidades de bactérias, fungos, microfauna e algas. Estas atuam nos processos de decomposição da matéria orgânica, participando diretamente no ciclo biogeoquímico dos nutrientes, mediando então suas disponibilidades no solo. Logo, quanto maior for a atividade destes microrganismos, maior será a liberação de nutrientes utilizáveis pelas plantas (BALOTA et al., 1998; SANTOS & CRISI, 1991).
Distúrbios na comunidade microbiana podem ser explicados devido ao uso de diferentes práticas agrícolas, afetando fortemente o ambiente do solo (TÓTOLA & CHAER, 2002). Em função disso, a utilização de técnicas que tem como
premissas a manutenção da qualidade do solo e a sustentabilidade dos sistemas agrícolas tem ganhado importância nos últimos anos, com vistas a evitar a degradação do solo (ALMEIDA et al., 2008). A agricultura orgânica é um dos mecanismos mais recomendados para proteção e conservação do solo, pois possibilita a melhoria de suas condições químicas, físicas e biológicas (ALVARENGA, 1995; ALMEIDA et al., 2008).
As técnicas utilizadas na agricultura orgânica ainda estão em estudo, sendo as mais utilizadas a adubação verde para fornecer nitrogênio para as culturas e sistema de plantio direto no preparo do solo (ORMOND et al., 2002; TORRES et al., 2005). As práticas de manejo do solo como a aração, gradagem e plantio direto, podem alterar as propriedades do solo tendo um significante impacto nas populações que o habitam assim como interferir no seu papel biológico (ROPER & GUPTA, 1995, PEREZ et al., 2004).
Assim, o estudo da sucessão microbiológica de uma área de sistema orgânico de produção de feijão no Cerrado pode fornecer uma visão geral do impacto dos sistemas de cultivo utilizados, para propor a utilização de técnicas menos agressivas ao agroecossistema. Pelo exposto o presente trabalho avaliou a sucessão dos microrganismos do solo no cultivo orgânico do feijoeiro comum (Phaseolus vulgaris) sob pousio e ainda sob sorgo como cultura de cobertura do solo, utilizando um sistema estável ecologicamente como controle, a mata. Foi comparado o sistema de plantio direto (SPD) e o sistema de plantio convencional (SPC) nas épocas de pré-plantio e floração do feijoeiro, em Santo Antônio de Goiás, GO
2 MATERIAL E MÉTODOS
2.1 Área experimental
O trabalho foi realizado na Estação Experimental em Agroecologia da Embrapa Arroz e Feijão, em Santo Antônio de Goiás/GO, cujas coordenadas geográficas são: Latitude: 16º26'14" Longitude: 49º23'50" Altitude: 823 metros. O
solo de ocorrência na área do ensaio é um Latossolo Vermelho distrófico de textura argilosa.
2.2 Amostras do solo e delineamento experimental
O experimento consta de dois sistemas de preparo do solo para a cultura principal o feijoeiro: sistema de plantio direto (SPD) e sistema de plantio convencional (SPC). As coletas do solo foram realizadas de janeiro a maio de 2008 correspondendo aos períodos de pré-plantio (30/1/2008) e floração (30/3/2008) do feijoeiro comum. O solo foi coletado na profundidade de 0-10 cm com trado, em quatro pontos na parcela de plantio do feijoeiro comum, formando uma mistura representativa das parcelas. Estas constituíram uma amostra e foram mantidas em sacos plásticos sob baixa temperatura (4ºC) para serem estudadas posteriormente. O solo da mata foi coletado próximo ao experimento, em área coberta com mata nativa.
O delineamento experimental adotado foi o de blocos casualizados com parcelas subdivididas e nove repetições perfazendo três tratamentos: solo sob sorgo (adubo verde), solo sob pousio (vegetação espontânea) e solo de mata (controle externo) próxima ao local do ensaio.
Para o sorgo e o pousio, as parcelas foram subdivididas resultando em três repetições de cada amostra, perfazendo então 36 amostras para cada época estudada. Para a mata foram utilizadas duas amostras com três repetições de cada uma para cada época estudada, consistindo 6 amostras analisadas.
2.3 Determinação de Microrganismos do solo
2.3.1 Microrganismos totais
As amostras obtidas como descrito foram analisada em triplicata. A quantificação de microrganismos totais foi realizada pela técnica de contagem de colônias em placa, resultantes da diluição do solo em meio de cultura sólido. Cinco gramas de solo foram suspensos em 45 mL de água estéril e agitados por 30
minutos. A partir desta suspensão foram feitas diluições de 10-2 a 10-6 em frascos com 9 mL de água estéril e plaqueadas alíquotas de 0,1 mL das diluições para a contagem dos microrganismos. (HUNGRIA & ARAÚJO, 1994).
A contagem de fungos totais e de actinomicetos foi realizada em meio batata ágar (BDA) sólido segundo Moreira e Siqueira (2006). Para a contagem de bactérias totais foi utilizado o meio NA (nutriente agar) com cetoconazol, na concentração de 100 mg L-1 de meio (ANVISA, 2010; RIIS et al., 1998).
As placas foram incubadas a temperatura ambiente. A contagem de bactérias foi realizada após 72 h de crescimento e a de fungos e actinomicetos após 120h de cultivo. As colônias obtidas nas placas foram contadas em contador de colônias. Os resultados foram expressos em unidades formadoras de colônias (UFC g-1). Todos os ensaios foram realizados em triplicatas.
2.3.2 Fixadores de nitrogênio
As mesmas amostras das diluições seriadas descritas acima foram inoculadas em meio NFb semi-sólido, 0,1mL de cada diluição. A contagem foi realizada utilizado o método de número mais provável segundo Dobereiner et al., (1995) para a determinação do número de unidades formadoras de colônias (UFCs). Todos os ensaios foram realizados em triplicatas.
2.3.3 Análise dos dados
Os dados foram analisados pelo teste de Tukey a 5% de significância, utilizando o software Sisvar versão 4.6-Build 6.1 (FERREIRA, 2003).
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
A contagem de microrganismos totais foi analisada nos solos quanto às épocas de avaliação (pré-plantio e floração do feijão), quanto aos sistemas de cultivo (SPC e SPD) e quanto aos sistemas de manejo com solo sob sorgo (Sorghum
bicolor (L.) Moench) e solo sob pousio. A contagem do solo de mata foi utilizada
para comparação entre os sistemas de cultivo, como controle externo.
Através dos resultados obtidos pode-se observar que a quantidade de bactérias totais (bactérias e actinomicetos) do solo apresentou variação entre as épocas estudadas variando entre 0 a 7x107 UFC g-1 de solo seco. Foi observado que o número de UFCs das bactérias totais foi superior numericamente na época do pré-plantio (235,64 UFC g-1 de solo seco) quando comparado ao período de floração da cultura do feijoeiro comum (4,45 UFC g-1 solo seco). Apesar de existir uma diferença numérica entre as épocas analisadas, não houve diferença estatística entre as mesmas (Figura 1A e B).
Na época de floração, quanto às quantificações das bactérias, não houve diferenças entre os sistemas de plantio (SPC e SPD) e entre os sistemas de preparo do solo utilizados (sob sorgo ou pousio) (Figura 1A e B). Foi observado que os valores da mata na floração do feijão também não diferiram estatisticamente entre os sistemas de plantio e nem entre os cultivos utilizados.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 SPC SPD Mata Sistemas de Plantio U n id ad es f or m ad or as d e c ol ôn ia ( U F C 's x10 4 ) Pré-Plantio Floração a a a a a A a
Figura 1 - Contagem do número de unidades formadoras de colônia (UFC x104) de bactérias totais (bactérias + actinomicetos) presentes no solo dos sistemas de plantio direto (SPD) e sistema de plantio convencional (SPC) sob pousio (A) e sorgo (B), como sistema de cobertura. Solo de mata foi utilizado como controle externo. As épocas da coleta de solo são pré-plantio (30/1/2008) e floração do feijão (30/3/2008) na fazenda experimental da Embrapa Arroz e Feijão, Santo Antônio de Goiás, GO. Letras minúsculas iguais não diferem entre si em nível de 5% de probabilidade pelo teste de Tukey.
Resultados obtidos por Lanna e colaboradores (2007) diferiram dos alcançados no presente estudo, observaram que para contagem de bactérias em solo cultivado com arroz, houve influencia do tipo de manejo na época de pré-plantio, ou seja, a utilização de determinadas plantas como adubo verde, influenciaram a população de bactérias na microbiota do solo. A possível explicação para esta diferença observada neste trabalho poderia ser um somatório dos efeitos dos sistemas de manejo (pousio e sorgo) e os sistemas de plantio (SPC e SPD), juntamente com as características químicas e bioquímicas do solo e da influência de fatores abióticos (temperatura e umidade).
0 10 20 30 40 50 60 70 80 SPC SPD Mata Sistemas de Plantio U n id ad es f or m ad or as d e c ol ôn ia ( U F C 's x10 4 ) Pré-Plantio Floração B a a a a a a
Zelenev e colaboradores (2000) admitem que as bactérias do solo tenham uma variação temporal, com isso, a presença de bactérias seria influenciada pela presença de plantas cultivadas em um solo, sendo que quanto maior a distância da planta menor seria a quantidade de bactérias presentes no solo (ZELENEV et al., 2000).
Pelos resultados das contagem de diazotróficos nas amostras analisadas da cultura do feijoeiro não houve diferença significativa dentre as variáveis utilizadas (épocas de avaliação, sistema de plantio e de cultivo) sendo observado valores entre 0 e 4,5x104 UFC g-1 de solo seco. Na época de pré-plantio foi observado 5,72 x 104 UFC g-1 de solo seco enquanto que na época de floração a contagem foi de 2,88 x 104 UFC g-1 de solo seco (Figura 2 A e B).
Foi possível observar um aumento de cerca de 8,38% nas contagens de diazotróficos no SPC sob sorgo quando comparadas com o SPC sob pousio na época do pré-plantio (Figura 2A e B). Isto pode indicar uma melhor condição de fornecimento de micro-habitat quando se utiliza uma gramínea como adubo verde para os microrganismos fixadores de nitrogênio no sistema de plantio convencional. A utilização de uma gramínea como o sorgo, como cobertura de solo, apresenta um grande número de fitomassa e também de liberação de nutrientes como carbono e nitrogênio para o solo (TORRES et al., 2008).
Reis Junior e colaboradores (1999) sugeriram que bactérias diazotróficas endofíticas sejam as principais responsáveis pela fixação biológica de N em gramíneas forrageiras. Costa e Ruschel (1981) trabalhando com plantas de cana-de-açúcar verificaram que a distribuição de microrganismos fixadores de N2 sofria influência de acordo com a época do ano, mostrando que a atividade de microrganismos foi bastante irregular na primavera, relativamente uniforme no verão e caiu bruscamente no outono.
Figura 2 - Contagem do número de unidades formadoras de colônia (UFC x104) de diazotróficos presentes nos solo dos sistemas de plantio direto (SPD) e sistema de plantio convencional (SPC) sob pousio (A) e sorgo (B) como sistema de cobertura. Solo de mata foi utilizado como controle externo. As épocas da coleta de solo são pré-plantio (30/1/2008) e floração do feijão (30/3/2008) na fazenda experimental da Embrapa Arroz e Feijão, Santo Antônio de Goiás, GO. Letras minúsculas iguais não diferem entre si em nível de 5% de probabilidade pelo teste de Tukey.
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 SPC SPD Mata Sistemas de Plantio U n id ad es f or m ad or as d e c ol ôn ia ( U F C 's x10 4 ) Pré-Plantio Floração a a a a a a A 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 SPC SPD Mata Sistemas de Plantio U n id ad es f or m ad or as d e c ol ôn ia (U F C 's x 10 4 ) Pré-Plantio Floração a a a a a a B
Não foram observadas diferenças entre os dados da contagem de diazotróficos da mata (72,18 x 104 UFC g-1 de solo seco) nas épocas de pré-plantio e floração (Figura 2A e B).
Os dados obtidos para as contagens das UFCs dos fungos não diferiram estatisticamente nas épocas de avaliação e nos sistemas de plantio do feijoeiro variando entre 0 e 1x105 (Figura 3 A e B).
No pré-plantio a média das UFCs de fungo nos SPC e SPD foram 6,99 x 104 UFC g-1 de solo seco e 0,31 x 104 UFC g-1 de solo seco, respectivamente. Através dos dados foi observado um aumento em média de 26,8% no número das UFC´s de fungos no SPC sob sorgo em comparação com o pousio na época do pré-plantio (Figura 3A e B). Sendo que no SPD a diferença observada entre o pousio e o sorgo como manejos, foi pequena, não havendo diferença estatística entre os tratamentos.
Os fungos têm um papel crucial na atividade biológica do solo, sendo quimioorganotróficos cuja principal função no solo é a decomposição de resíduos orgânicos; podem atuar como patógenos de plantas; podendo agir como controle biológico (MOREIRA & SIQUEIRA, 2006).
Pelos dados observou-se na contagem de fungos um pequeno aumento no SPC sob sorgo na época do pré-plantio, sendo que neste caso pode estar associada com a decomposição da matéria orgânica dos resíduos das culturas presentes no solo.
Catelan e Vidor (1990) descobriram que a presença de plantas utilizadas como cobertura do solo, pode aumentar a população de fungos do solo quando comparados com a presença de fungos em solos sem cobertura (sob pousio), corroborando os dados obtidos para o SPC sob sorgo.
Através das UFCs de fungos pode ser observado que na época da floração do feijoeiro os dados obtidos não diferiram estatisticamente e numericamente dentre os sistemas de plantio e de manejo do solo. No solo da mata utilizada como controle externo, também não foram observadas diferenças estatísticas nas variáveis testadas na contagem de fungos, sendo observados valores entre 0,25 a 0,68 x104 UFC g-1 de solo (Figura 3A e B).
Figura 3 - Contagem do número de unidades formadoras de colônia (UFC x104) de fungos presentes no solo dos sistemas de plantio direto (SPD) e sistema de plantio convencional (SPC) sob pousio (A) e sorgo (B), como sistema de cobertura. Solo de mata foi utilizado como controle externo. As épocas da coleta de solo são pré-plantio (30/1/2008) e floração do feijão (30/3/2008) na fazenda experimental da Embrapa Arroz e Feijão, Santo Antônio de Goiás, GO. Letras minúsculas iguais não diferem entre si em nível de 5% de probabilidade pelo teste de Tukey.
0 2 4 6 8 10 12 SPC SPD Mata Sistemas de Plantio U n id ad es f or m ad or as d e c ol ôn ia ( U F C 's x10 4 ) Pré-Plantio Floração a a a a a a A 0 2 4 6 8 10 12 SPC SPD Mata Sistemas de Plantio U n id ad es f or m ad or as d e c ol ôn ia ( U F C 's x10 4 ) Pré-Plantio Floração a a a a a a B
Na figura 4 pode ser observado um maior número de UFCs dos microrganismos totais do solo cultivado com feijoeiro, na época do pré-plantio e menor na época da floração. O SPD sob sorgo foi o mais próximo (417,66 x 104 UFC g-1 de solo seco) em número de UFCs com os dados obtidos no solo da mata na época de pré-plantio (722,49 x 104 UFC g-1 de solo seco).
Pode se observar que os dados obtidos do número de UFCs de microrganismos da mata na época da floração foram muito pequenos em relação aos dados obtidos dos sistemas de plantio sob sorgo, sendo que os tratamentos mais semelhantes em número de UFCs com a mata foram os sob pousio. (Figura 4).
As populações de fungos, bactérias totais e diazotróficos foram similares para os dois sistemas de cultivo utilizado SPD e SPC. Isto também foi observado por Bettiol e colaboradores (2002) estudando a microbiota em solos sob cultivo de tomateiro. Neste estudo foi observado uma sucessão da microbiota em função da sazonalidade temporal, observada por 9 meses, com períodos de grande quantidade de microrganismos e outros períodos de diminuição destes (BETTIOL, et al., 2002).
Em nosso estudo foi observado um maior número de UFCs dos microorganismos totais do solo cultivado com feijoeiro comum, na época do pré-plantio e menor número no período da floração do feijoeiro comum (Figura 4).
0 20 40 60 80 S P C -P ous io S P C -S orgo S P D-P ous io S P D-S orgo Mata
Mic rorg a nism os T ota is (UF C x 104)
P ré-plantio F loraç ão
Figura 4 – Quantidade de microrganismos totais (bactérias + actinomicetos + fungos + diazotróficos) presentes no solo cultivado com feijoeiro nas épocas de pré-plantio (30/01/2008) e floração (30/03/2008) da cultura, do sistema de pré-plantio direto (SPD) sob sorgo e pousio e do Sistema de Plantio convencional (SPC) sob sorgo e pousio. Solo de mata foi utilizado como controle externo.
Na época da floração as plantas gastam energia na preparação para a produção de grãos o que pode diminuir a disponibilidade de carbono e nitrogênio para serem exudados pela raiz, causando uma diminuição e uma competição por nutrientes com a microbiota neste período (LANNA et al., 2007).
Os resultados obtidos para mata nas contagens na época do pré-plantio foram maiores que os dados obtidos na época de floração. Como a mata é o controle externo, é considerado o ambiente mais estável ecologicamente e vai apresentar uma modificação/sucessão da microbiota variando com as condições climáticas (chuva, temperatura, deposição e decomposição de material orgânico, etc) o que foi observado nos ensaios.
Pela análise realizada neste estudo foi possível observar um pequeno efeito com um aumento da contagem de microrganismos totais na época de pré-plantio, onde ainda há restos culturais e alta umidade e que foi semelhante ao observado para a mata.
A utilização do monitoramento da microbiota deve ser realizada em conjunto com outros parâmetros para se obter melhores respostas, uma vez que
somente a contagem em placa não é suficiente para indicar qual o melhor tratamento para o solo. O plaqueamento seletivo e a contagem direta são métodos rápidos e baratos, que podem fornecer informações sobre o componente ativo heterotrófico da população. Há limitações para o crescimento de microrganismos em placa, como o pH, temperatura, luz, incapacidade da cultura em alojar um grande número de espécies bacterianas e fúngicas e potenciais de inibição dentro da colônia. Além disso, a placa de crescimento favorece microrganismos com taxa de crescimento rápido e fungos que produzem um grande número de esporos. Todas estas limitações podem afetar a avaliação da diversidade das comunidades microbianas.
Este estudo é exploratório e para se obter com maior probabilidade uma visão geral do efeito da sucessão observada nas épocas e nos sistema de plantio, outras análises complementares devem ser realizadas como a determinação do carbono da biomassa, carbono total, nitrogênio total e também enzimas de solo. Ainda, o monitoramento da microbiota nos sistemas orgânicos de produção do feijão, sendo realizado por maior tempo e com metodologias adicionais poderá fornecer maiores subsídios sob a melhor escolha nas tecnologias que deverão ser aplicadas no cultivo do feijoeiro no sistema orgânico.
4 CONCLUSÕES
Pelo monitoramento da contagem da sucessão dos microrganismos no solo nos períodos de pré-plantio e floração do feijoeiro comum em Santo Antônio de Goiás, GO, o período que apresenta maior número de UFC g-1 de solo seco foi o de pré-plantio.
Pelos resultados é possível observar que o sistema de plantio convencional (SPC) sob sorgo é o que apresenta o maior valor para os microrganismos no pré-plantio na produção orgânica de feijoeiro comum se destacando entre todos os tratamentos, apesar de não haver diferença estatística entre os sistemas avaliados.
Tanto o sistema de plantio convencional (SPC) quanto o sistema de plantio direto (SPD) sob pousio apresentam valores próximos ao solo da mata, utilizada com referência externa, na época da floração.
A utilização do monitoramento da microbiota pela contagem em placa deve ser utilizada em conjunto com outros parâmetros para se obter melhores respostas sobre o melhor tratamento para o solo nos sistemas orgânicos de produção de feijão.
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