GLOBAL SCIENCE AND TECHNOLOGY (ISSN 1984 – 3801)
CARACTERIZAÇÃO MICROBIANA EM UM LATOSSOLO VERMELHO-AMARELO DISTROFÉRICO SOB O SISTEMA DE INTEGRAÇÃO LAVOURA PECUÁRIA Maíra de Emílio Martins1, Daniela Tiago da Silva Campos1*, Flávio Jesus Wruck2 Resumo: Este estudo objetivou mensurar as modificações nas propriedades microbiológicas do solo sob um sistema de integração lavoura pecuária, floreta nativa e sob o cultivo de milho em sistema convencional. O solo foi coletado na profundidade de 0-0,2 m e 0,2-0,4 m, e avaliou-se o carbono da biomassa microbiana, a respiração basal, o quociente metabólico e o número de microrganismos totais. Na integração de feijão + B. ruziziensis foram encontrados os maiores valores de carbono da biomassa microbiana nas duas profundidades. Para a respiração basal a floresta nativa juntamente com a integração feijão + B. ruziziensis e milho convencional apresentaram os maiores valores na profundidade de 0-0,2 m e na outra profundidade avaliada não foram observadas diferenças significativas. Para o quociente metabólico apenas foi verificada diferença estatística na profundidade de 0,2-0,4 m e a floresta nativa apresentou o maior quociente. Verificou-se diferenças estatísticas para o número de baterias totais e solubilizadoras de fosfato nas duas profundidades, com a floresta nativa apresentando os maiores valores; acontecendo o inverso para o número de fungos totais, onde observou-se diferenças estatísticas apenas na profundidade de 0,2-0,4 m apenas para o meio cultura Martin. Com este estudo verificou-se que o reduzido tempo de adoção do SILP já foi capaz de expressar melhorias nos atributos microbiológicos do solo.
Palavras-chave: carbono da biomassa microbiana, respiração, quociente metabólico, manejo do solo.
MICROBIAL CHARACTERIZATION IN A DYSTROFERRIC RED-YELLOW LATOSOL UNDER THE CATTLE-FARMING INTEGRATION SYSTEM
Abstract: This study aimed to measure the modifications in the microbiological properties of the ground under the cattle-farming integration system, native forest and under the maize culture in a conventional system. The ground was collected in the depth of 0-0.2 m and 0.2-0.4 m, and evaluated the microbial biomass carbon, the basal breath, the metabolic quotient and total microorganisms number. In the beans culture + B. ruziziensis integration was found the biggest values of microbial biomass carbon, in the two depths. For the basal breath the native forest showed the biggest values in the two depths and it was statistically different from the other treatments. For the metabolic quotient statistics difference was only verified in the depth of 0.2-0.4 m in the native forest, that showed the highest quotient. One verified statistical differences for the total bacteria number and phosphate solubilizing bacteria in the two depths, where the native forest showed the biggest values; the inverse happened for the total fungous number, where one observed statistical differences only in the depth of 0.2-0.4 m. With this study it was verified that the reduced time of SILP adoption was already capable to express improvements in the ground microbiological attributes.
Keywords: microbial biomass carbon, breath, metabolic quotient, ground handling.
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1.Universidade Federal do Mato Grosso (UFMT), Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária (FAMEV). Programa de
Pós-Graduação em Agricultura Tropical - Av. Fernando Corrêa da Costa, nº 2367, Bairro Boa Esperança, Cuiabá (MT). CEP: 78060-900. *E-mail.: camposdts@yahoo.com.br. Autor para correspondência.
2.Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) - Av. das Itaúbas, 3257, Setor Comercial, Sinop (MT). CEP:
78550-000.
INTRODUÇÃO
O avanço da atividade agrícola com a exploração de culturas anuais de grãos, como a soja e o milho, e o uso de práticas agrícolas inadequadas e intensivas tem acelerado o processo de degradação do solo, causando perdas na qualidade física, química e microbiológica, aumentando dessa forma, a incidência de doenças, pragas e plantas invasoras, resultando em perdas de produtividade e aumento no custo de produção (EMBRAPA, 2001).
O Sistema de Integração Lavoura Pecuária (SILP) é uma forma de manejo ecológico do solo que reúne várias práticas, visando à sustentabilidade da produção agrícola, de maneira geral, e, tem-se mostrado uma alternativa viável para a conservação do solo, por meio da rotação de culturas e animais na mesma área (MARCHÃO, 2007).
O manejo adequado dos solos contribui para a sua conservação e qualidade, aumentando a produtividade das culturas e também mantendo uma qualidade ambiental adequada (TÓTOLA & CHAER, 2002). Com a utilização de diferentes tipos de manejo, espera-se uma modificação qualitativa e quantitativa na constituição do solo.
Sendo a microbiota a principal responsável pela decomposição dos resíduos orgânicos, pela ciclagem de nutrientes, pelo fluxo de energia dentro do solo, transformação da matéria orgânica e estocagem de carbono e nutrientes minerais, esses diferentes tipos de manejo podem significar diferentes disponibilidades de substrato que vão determinar, favorecendo ou inibindo, o estabelecimento dos diferentes grupos microbianos (JENKINSON & LADD, 1981; CARDOSO et al., 2009).
O parâmetro da biomassa microbiana e sua atividade tem sido considerado o mais sensível às mudanças iniciais no conteúdo total de matéria orgânica do solo, podendo ser utilizada para indicar o nível de degradação ou alterações na qualidade do solo, em função do uso e práticas de manejo
utilizado (POWLSON et al., 1987; TRANNIN et al., 2007).
A qualidade do solo é definida como a capacidade em funcionar dentro do ecossistema para sustentar a produtividade biológica, manter a qualidade ambiental e promover a saúde das plantas e animais (DORAN & PARKIN, 1994). Podendo também ser considerada como o resultado de contínuos processos de degradação e conservação e representa a contínua capacidade do solo funcionar como um ecossistema vital (NILSEN & WINDING, 2002).
Nas últimas décadas, a avaliação da qualidade do solo tem merecido maior atenção, e, a quantificação de alterações nos seus atributos decorrentes da intensificação de sistemas de uso e manejo, tem sido amplamente realizada para monitorar a produção sustentável dos solos (NEVES et al., 2007) e, consequentemente, a conservação dos recursos naturais.
Os microrganismos do solo e suas comunidades estão continuamente mudando e se adaptando às alterações ambientais. A dinâmica natural desse grupo os torna indicadores potencialmente sensíveis para se avaliar essas mudanças no solo. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar as modificações nas propriedades microbiológicas em solos sob o Sistema de Integração Lavoura Pecuária (SILP), floresta nativa e sob o cultivo convencional de milho, no município de Santa Carmem, MT.
MATERIAL E MÉTODOS
O trabalho foi desenvolvido com um Latossolo Vermelho-Amarelo distroférrico, coletado em abril de 2009, na Fazenda Santa Isabina, no município de Santa Carmem, na região Norte de Mato Grosso, na bacia do Rio Xingu, que encontra-se nas coordenadas de latitude Sul: 11º40’ e longitude Oeste: 55º30’.
O clima da região segundo classificação de Koppen, é do tipo Am, ou seja, tropical chuvoso, com um pequeno
período de chuvas inferiores a 60 mm no mês mais seco. As temperaturas médias máximas são altas o ano todo, acima de 30ºC. A estação mais quente é a primavera, com
quedas de temperaturas em
novembro/dezembro e fevereiro/março. A área experimental vem sendo conduzida pela EMBRAPA Arroz e Feijão desde 2005, com o Sistema de Integração Lavoura Pecuária (SILP). A área foi dividida em 3 módulos de 20 ha onde foi feito um manejo rotacionado entre culturas graníferas e forrageiras. O módulo 1 foi formado pelos consórcios de milho e Brachiaria brizantha cv. Piatã; o módulo 2, por feijão sob palhada
de Brachiaria ruziziensis e o módulo 3, por sorgo sob pastejo com B. ruziziensis. Para comparação amostrou-se também o solo sob floresta nativa (FN), sendo neste trabalho considerado módulo 4 e solo sob o cultivo convencional de milho (CC), com revolvimento do solo, considerado como o módulo 5.
O solo foi coletado nas profundidades de 0-0,2 e 0,2-0,4 m, amostrou-se 5 pontos em cada módulo, para a FN e CC, delimitou-se uma área de mesmo tamanho do SILP para que o solo fosse coletado seguindo o mesmo padrão. As características química e física encontram-se descritas nas tabelas 1 e 2. Tabela 1 - Características químicas do solo sob o sistema de integração lavoura pecuária,
floresta nativa e cultivo convencional de milho, no município de Santa Carmem, MT.
Prof pH Ca Mg Al H + Al P K MO Tratamentos m água ---cmolc dm-³--- --mg dm-³-- g dm-³ Milho + B. brizantha cv piatã 0-0,2 5,7 2,4 0,8 0,1 6,1 13,9 71 27 0,2-0,4 5,4 1,6 0,5 0,2 5,7 7,6 45 18 Feijão + B. ruziziensis 0-0,2 5,8 2,4 1,1 0,1 4,7 29,9 100 21 0,20-0,4 5,7 1,8 0,8 0,1 5,0 13,0 70 19 Sorgo pastejo + B. ruziziensis 0-0,2 5,8 2,8 1,2 0,0 5,6 16,3 65 26 0,2-0,4 5,8 2,1 1,0 0,1 5,7 8,6 51 22 Floresta nativa 0-0,2 4,5 0,4 0,3 1,2 6,7 4,4 34 37 0,2-0,4 4,5 0,1 0,1 0,9 4,7 1,2 16 21 Milho convencional 0-0,2 6,3 3,6 1,5 0,0 3,7 3,7 32 38 0,2-0,4 6,0 2,7 1,2 0,0 3,8 1,5 25 31 Tabela 2 - Características físicas do solo sob o sistema de integração lavoura pecuária,
floresta nativa e cultivo de milho, no município de Santa Carmem, MT.
Areia Silte Argila Classe textural Tratamentos
---g.kg-1---
SILP 399 88 513 Argila
Floresta nativa 510 100 390 Argilo-arenosa
Milho convencional 277 150 573 Argila
As análises microbiológicas foram realizadas no laboratório de Microbiologia do solo da Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária (FAMEV), na Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT).
Para avaliação do carbono da biomassa microbiana (C-BM) e da respiração basal (RB), utilizou-se o método da fumigação-extração das amostras seguindo metodologia descrita em Jenkinson e Powlson (1976). A respiração basal foi
calculada a partir das amostras controle, ou seja, não fumigadas. O quociente metabólico foi calculado pelo método descrito em Anderson e Domsch (1993).
Para a contagem do número de microrganismos totais viáveis, utilizou-se a técnica de diluição seriada, descrita em Wollum (1982), utilizando os seguintes meios de cultura: Ágar nutriente, para bactérias totais, meio para bactérias solubilizadoras de fosfato descrito em Nautiyal (1999), meios BDA e Martin, para fungos totais do solo.
O delineamento experimental empregado foi o inteiramente casualizado com cinco tratamentos e quinze repetições para o método de biomassa microbiana e respirometria e 12 repetições para o método da contagem total de microrganismos. Utilizou-se o programa ASSISTAT Versão 7.5 beta 2008 para as análises estatísticas e foi feita a conversão dos dados para a base log.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A análise química do solo estudado (Tabela 1) revelou um acúmulo acentuado de cálcio, fósforo e potássio nos solos sob o SILP. O inverso foi observado nos solos sob a floresta nativa e o cultivo de milho convencional, que apresentaram teores reduzidos destes nutrientes. O acúmulo destes nutrientes deve-se provavelmente ao manejo empregado no solo para o cultivo e à maior quantidade de material vegetal, como restos de folhas, galhos e troncos que ficam sob o solo.
Castro et al. (1993) afirmam que em área sob floresta nativa, a menor mobilização do solo leva ao acúmulo de alguns nutrientes, especialmente o fósforo que pode unir-se ao complexo coloidal do solo, reduzindo assim, a sua mobilidade no solo o que não foi verificado neste trabalho, uma vez que o teor de fósforo na FN foi bem inferior, possivelmente pelas características edáficas do solo, onde a análise granulométrica mostra a FN apresenta um maior teor de areia (Tabela 2).
Os solos que estão nas regiões do Cerrado são geralmente pobres em nutrientes e matéria orgânica e a rotação de culturas é um manejo que se torna essencial para o bom desenvolvimento das culturas, aumento da produção e conservação dos atributos químico, físico e biológico dos solos (PEREZ et al., 2004). Neste trabalho, notou-se que a matéria orgânica do solo foi maior no cultivo do milho convencional e na floresta nativa e os diferentes consórcios do SILP, apresentaram teores reduzidos (Tabela 1).
O SILP é a diversificação, rotação, consorciação ou sucessão das atividades agrícolas e pecuárias dentro da propriedade rural de forma harmônica, constituindo um mesmo sistema, de tal maneira que há benefícios para o solo, como o aumento no teor de matéria orgânica. Mielniczuk et al. (2003) consideram o solo como o resultado de uma rede de relações complexas entre os subsistemas mineral, vegetal e biológico; onde os microrganismos são responsáveis por transformar a energia e matéria produzidas pelas plantas de forma adequada para o bom funcionamento do sistema solo.
A área de cultivo de milho convencional foi uma área degradada e há dois anos vem sendo utilizada para o cultivo rotacionado de soja e milho, no intuito de aumentar os teores de nutrientes nestes solos, o que foi observado nas análises realizadas, com um aumento no teor de matéria orgânica e de Ca neste solo.
O SILP que continha o consórcio de milho + B. ruziziensis foi o que apresentou os maiores teores de C-BM nas duas profundidades, teores bem superiores aos encontrados na FN, que foi utilizada como referência (Tabela 3). Segundo Santos et al. (2004) esse fato deve-se ao grande aporte de material orgânico incorporado ao solo via depósito de plantas, implicando em um maior acúmulo de carbono pela biomassa microbiana, e uma melhoria nas condições de desenvolvimento microbiano. Nestas condições, há um fornecimento constante de material orgânico mais susceptível a decomposição, permanecendo o solo coberto,
com menor variação e níveis mais adequados de temperatura e umidade. Tabela 3 - Média dos valores de carbono da biomassa microbiana (C-BM) e respiração basal
do solo (RB), em amostras de solos coletadas sob o sistema de integração lavoura pecuária, floresta nativa e cultivo de milho, em duas profundidades, no município de Santa Carmem, MT.
C-BM RB qCO2 C-BM RB qCO2
Tratamentos mg C. g-1solo.10 dias mg C. g-1solo.10 dias
0-0,2 m 0,2-0,4 m Milho + B. brizantha cv piatã 20,0 c 7,1 b 1,3 a 44,4 b 15,9 a 0,5 ab Feijão + B. ruziziensis 186,0 a 48,1 a 0,4 a 218,5 a 20,6 a 0,1 c Sorgo pastejo + B. ruziziensis 30,6 bc 5,4 b 0,2 a 15,7 b 15,1 a 0,4 abc Floresta nativa 95,2 ab 47,2 a 0,9 a 68,9 b 46,7 a 0,6 a Milho convencional 29,6 bc 19,5 ab 0,8 a 33,8 b 12,3 a 0,2 bc CV (%) 22,1 24,3 49,0 29,4 44,0 53,30
Médias seguidas pela mesma letra minúscula, na coluna, não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.
Observou-se um comportamento diferenciado do C-BM do solo nos diferentes tratamentos sob o SILP neste estudo. Sabe-se que os microrganismos presentes no solo podem se comportar de maneira diferenciada em resposta ao tipo de cobertura vegetal que é depositado no solo e também ao manejo empregado. No trabalho de Silva et al. (2007) os teores médios de C-BM foram maiores nos consórcios entre a braquiária e o feijão guandu, semelhante aos resultados encontrados neste trabalho, demonstrando, que o tipo de cobertura depositada no solo e as condições edafoclimáticas da região estudada podem ter colaborado para estas diferenças.
Conforme Stenberg (1999) a maior quantidade de carbono da biomassa microbiana reflete a presença de maior quantidade de microrganismos ativos no solo, capazes de manter elevada a taxa de decomposição de restos vegetais e, portanto, de reciclar mais nutrientes, o que foi verificado neste trabalho, uma vez que o maior teor de C-BM foi encontrado no solo de floresta nativa, que apresentou um elevado teor de matéria orgânica.
O C-BM tem sido apontado por alguns autores (BALOTA et al., 1998; MATSUOKA et al., 2003) como um
indicador de qualidade do solo, com sensibilidade para detectar modificações no solo, antes mesmo que os teores de matéria orgânica sejam alterados significativamente.
Carvalho (2005) relatou que não se pode esperar que um ecossistema que tenha sofrido algum tipo de interferência antrópica apresente o mesmo desempenho de um ecossistema natural, na decomposição dos resíduos vegetais, na reciclagem de nutrientes, na conservação da água e no fluxo de gases.
A respiração basal do solo, na profundidade de 0-0,2 m foi elevada no SILP para o consórcio de feijão + B. ruziziensis e na floresta nativa com atividade de 48,1 e 47,2 mg CO2 g-1 solo.10 dias, respectivamente; bem superiores comparando-se aos outros dois SILP. Para a profundidade de 0,2-0,4 m não foram observadas diferenças significativas, mas a floresta nativa apresentou valores semelhantes aos encontrados de 0-0,2 m.
A maior liberação de CO2 geralmente é devida à maior atividade biológica que, por sua vez, está relacionada diretamente com a quantidade de carbono lábil existente no solo e pode ser considerada um atributo positivo para o solo. Porém, deve-se ter o cuidado na interpretação dos resultados da atividade
biológica, uma vez que os elevados valores de respiração nem sempre indicam condições desejáveis, onde uma alta taxa de respiração pode significar, a curto prazo, liberação de nutrientes para as plantas e, a longo prazo, perda de carbono orgânico do solo para a atmosfera (TÓTOLA & CHAER, 2002).
O quociente metabólico (qCO2) do solo, pela análise de variância apresentou diferença estatística significativa, apenas na profundidade de 0,2-0,4 m e foi maior na floresta nativa, e nos SILP, onde havia o milho sob a palhada de B. brizantha cv piatã e sorgo pastejo + B. ruziziensis, e os demais tratamentos apresentaram valores inferiores (Tabela 3).
O número dos microrganismos totais dos solos mostrou-se diferente estatisticamente em função dos diferentes tratamentos que foram avaliados. Para as
bactérias totais, a floresta nativa apresentou os maiores valores na profundidade de 0-0,2 m e na profundidade de 0,2-0,4 m também continuou apresentando os maiores valores, mas que foram semelhantes estatisticamente aos demais tratamentos exceto para o tratamento com feijão + B. ruziziensis.
Para o número de UFC de bactérias solubilizadoras de fosfato, os melhores resultados foram encontrados no plantio de milho convencional, seguido do sorgo pastejo + B. ruziziensis e floresta nativa nas duas profundidades avaliadas (Tabela 4).
Quanto aos fungos totais não foram observadas diferenças significativas para os dois meios de cultura na profundidade de 0-0,2 m, apenas na profundidade de 0-0,20-0,40 m para o meio Martin, com destaque para o milho convencional que apresentou os maiores números de UFC (Tabela 4).
Tabela 4 - Número de unidades formadoras de colônias para bactérias totais em meio ágar nutriente, solubilizadoras de fosfato (Solub) em meio Nautiyal e de fungos totais em meio BDA e Martin, em solos coletados, em duas profundidades, sob o sistema de integração lavoura pecuária, no município de Santa Carmem, MT.
Médias seguidas de mesma letra, na coluna, não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.
As bactérias solubilizadoras de fosfato são importantes em solos pobres em P, como os da região norte de MT, uma vez que são responsáveis pela disponibilização de P para as plantas e representam cerca de 40%
da população de microrganismos do solo e solubilizam fosfatos minerais por meio da produção e liberação de ácidos orgânicos, que solubilizam formas precipitadas de P, como os fosfatos de Fe e Al nos solos ácidos e os
Bactérias Fungos
Agar Solub BDA Martin
-(Nº UFC x 106 g-1 solo seco)- -(Nº UFC x 10 5 g-1 solo seco)- Tratamentos 0-0,2 m 0-0,2 m
Milho + B. brizantha cv piatã 262,8 cd 4,0 b 4,0 a 76 a Feijão + B. ruziziensis 276,8 c 4,0 b 6,0 a 68 a Sorgo pastejo + B. ruziziensis 183,6 d 6,0 ab 6,0 a 64 a
Floresta nativa 525,6 a 5,2 ab 4,0 a 80 a
Milho convencional 365,6 b 7,2 a 4,4 a 56 a
CV (%) 14,1 24,5 15,15 16,37
0,2-0,4 m 0,2-0,4 m
Milho + B. brizantha cv piatã 154,8 a 4,0 b 6,0 a 6,4 ab Feijão + B. ruziziensis 13,6 b 4,4 b 4,8 a 6,0 ab Sorgo pastejo + B. ruziziensis 172,4 a 6,4 ab 4,0 a 4,4 b
Floresta nativa 171,2 a 5,2 ab 4,4 a 6,8 ab
Milho convencional 90,8 a 8,4 a 5,6 a 8,0 a
fosfatos de Ca nos solos alcalinos (RICHARDSON, 2001).
Castro et al. (1993) avaliaram o efeito de diferentes manejos do solo na população total de microrganismos do solo e encontraram maiores quantidades de UFC em solos sob plantio direto, diferente dos resultados encontrados neste trabalho, onde o milho convencional apresentou os maiores números de UFC.
De modo geral, o C-BM, a atividade microbiana no solo e o número de UFC são diretamente influenciados pelas condições química e física do solo, que também são o resultado do manejo utilizado pelo produtor rural e dessa forma, os resultados encontrados neste trabalho corroboram para estas afirmações.
A deposição de resíduos orgânicos, a grande quantidade de raízes e a maior quantidade de água retida no solo, nas condições de mata nativa, estimulam a manutenção da microbiota do solo, enquanto que os solos submetidos à atividade agrícola costumam apresentar condições adversas que, normalmente, fazem a população microbiana decrescer (PEREZ et al., 2004), o que não foi observado neste trabalho nos módulos com o sistema de integração lavoura pecuária.
Este fato revela que a adoção SILP há 4 anos vem favorecendo, na profundidade de 0,2-0,4 m, o desenvolvimento dos microrganismos aeróbicos, por meio da estruturação física do mesmo e sabe-se que um manejo inadequado pode causar a degradação dos solos, principalmente nos mais argilosos.
AGRADECIMENTOS
À EMBRAPA Arroz e Feijão e à Fazenda Santa Isabina pela disponibilização da área de trabalho e ao CNPq pelo financiamento desta pesquisa sob o processo de número 480503/2008-7.
CONCLUSÕES
A adoção do sistema de Integração Lavoura Pecuária, nas condições de estudo,
proporcionou modificações positivas nas propriedades microbiológicas do solo como o aumento nos valores de C-BM e RB dos solos, que estiveram semelhantes à floresta nativa.
Para o número de microrganismos totais do solo, a floresta nativa e o milho convencional foram os que apresentaram os maiores valores.
Pelo pouco tempo de adoção pode-se predizer que a implantação do sistema de Integração Lavoura Pecuária favorece de forma positiva os microrganismos presentes no solo e suas atividades.
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