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PARÂMETROS MICROBIOLÓGICOS EM DIFERENTES SISTEMAS DE CULTURAS SOB PLANTIO DIRETO, NOS CAMPOS GERAIS DO PARANÁ

  1. 1. PARÂMETROS MICROBIOLÓGICOS EM DIFERENTES SISTEMAS DE CULTURAS SOB PLANTIO DIRETO, NOS CAMPOS GERAIS DO PARANÁ Francihele Cardoso Müller(1) ; Luis Fernando Roveda(2) ; Márcio Amaral Alburquerque(1) André Sordi (1) Wagner Maschio(1) ; Jonatas Thiago Piva(2) ; Wilson Wagner Ribeiro Teixeira & Jair Dionísio(3) (1) Mestrandos do Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo, Universidade Federal do Paraná-UFPR, Curitiba-PR, CEP 80.035-050, email: francihelecm@hotmail.com; (2) Doutorando do Programa de Pós-Graduação em Agronomia: Produção Vegetal, UFPR, Curitiba-PR - (3) Professor Adjunto do Departamento de Solos e Engenharia Agrícola, UFPR, Curitiba-PR, email: francihelecm@hotmail.com Resumo – A qualidade do solo, assim como seu potencial produtivo, é dependente da interação entre fatores bióticos e abióticos. O presente estudo teve por objetivo analisar a população microbiana, respiração basal do solo, biomassa microbiana, quociente metabólico e microbiano e sua correlação com os fatores abióticos do solo em diferentes sistemas de culuras. Coletaram-se amostras compostas na camada de 0-10 cm de profundidade nos seguintes sistemas: Ervilhaca-Milho-Aveia-Soja-Trigo-Soja (S1), Aveia- Milho-Trigo-Soja (S2), Trigo-Soja (S3), Azevém- Milho-Azevém-Soja (S4), Alfafa-Milho (S5) e Ervilhaca-Milho-Trigo-Soja (S6), no delineamento em blocos ao acaso, com quatro repetições. Realizou-se a contagem da população microbiana pelo método de contagem em placas, determinou-se o carbono da biomassa microbiana do solo, a respiração microbiana basal do solo pelos método da fumigação-extração e fumigação-incubação, respectivamente. O sistema S5 apresentou o maior número de Unidade Formadoras de Colônias enquanto o sistema S3, o menor. Os diferentes sistemas, não influenciaram na atividade metabólica do solo o que pode ser devido à semelhança dos valores de carbono no solo. Mostrando algumas correlações com a química do solo. Palavras-Chave: atividade microbiana; Unidade Formadora de Colônias; carbono; qualidade do solo; respiração. INTRODUÇÃO A população microbiana do solo em diferentes sistemas de culturas apresenta transformações por conta das diferentes culturas, produzindo diferentes resíduos, assim conferindo alterações no ecossistema edáfico. A presença física e a atividade desenvolvida pela população representam importantes funções necessárias à manutenção da produtividade agrícola dos solos (Filho, 1986). O conhecimento das flutuações populacionais e dos efeitos dos diferentes sistemas de cultivo sobre a população microbiana é de capital importância pelas funções que os microrganismos desempenham nos solos. Parâmetros microbiológicos são ferramentas importantes a se utilizar no estudo de solos. Dentre estes, destacam-se respiração basal do solo (RBS), C da biomassa microbiana (CBM) e o quociente metabólico (qCO2) e o quociente microbiano (q microbiano). A RBS reflete a medida da produção de CO2 resultante da atividade metabólica dos macro e microrganismos (Doran & Parkin, 1994), enquanto o CBM é a fração viva da matéria orgânica, responsável por processos bioquímicos e biológicos no solo e sensivelmente alterada pelas condições impostas pelo meio (Balota et al., 1998). A combinação das medidas de CBM e RBM fornecem a quantidade de CO2 liberada por unidade de biomassa, denominada qCO2, sendo indicador sensível para estimar a atividade biológica e a qualidade do substrato (Saviozzi et al., 2002), já o q microbiano, expresso pela relação C microbiano/C orgânico, está diretamente relacionado com o acúmulo de C no solo ao longo do tempo (Mercante et al., 2004). As populações microbianas do solo sofrem acentuada influência do ambiente, podendo os microrganismos ou seus processos ser inibidos em até 100% por diversos fatores estressantes (Siqueira et al., 1994), desta maneira objetivou-se avaliar as alterações na atividade e comunidade microbiana, a partir das estimativas da população microbiológica, analisar a RBS, CBM, qCO2 e q microbiano e suas correlações com os fatores abióticos em solo sob diferentes sistemas de culturas em plantio direto. MATERIAL E MÉTODOS O trabalho foi realizado em um experimento de longa duração (21 anos), em diferentes sistemas de culturas, situado em área experimental da Fundação ABC, em Ponta Grossa-PR. O clima segundo Koppen é Cfb e o solo é classificado como um Latossolo Vermelho distrófico típico (Embrapa, 2006), com A moderado e textura média (0,40 kg kg-1 de argila, 0,15 kg kg-1 de silte e 0,45 kg kg-1 de areia). O delineamento utilizado foi de blocos ao acaso com quatro repetições, em parcelas de 147 m2 (21 x 7 m). Os tratamentos constituíram de seis combinações de culturas em plantio direto: Ervilhaca-Milho-Aveia-Soja- Trigo-Soja (S1), Aveia-Milho-Trigo-Soja (S2), Trigo-Soja (S3), Azevém-Milho-Azevém-Soja (S4), Alfafa-Milho (S5) e Ervilhaca-Milho-Trigo-Soja (S6). O solo foi amostrado em maio de 2010 na profundidade de 10 cm, constituindo de quinze subamostras por parcela. Determinou-se a umidade (Embrapa, 1997), a capacidade de campo do solo (Monteiro & Frighetto, 2000) e em seguida armazenou-se a
  2. 2. - XXXIII CONGRESSO BRASILEIRO DE CIÊNCIA DO SOLO - - Resumo Expandido - 2 uma temperatura de 4o C. Realizou-se também a análise química do solo, conforme Embrapa (1997) (Tabela 1). Em quase todos os tratamentos, com exceção do S3, a cultura antecessora era o milho, cuja colheita realizou- se na primeira quinzena de março de 2010, enquanto que a colheita da soja do tratamento S3 foi realizada na segunda quinzena. Realizou-se a contagem da população microbiana de acordo com Parkinson et al. (1971). Uma diluição decimal em série foi realizada segundo Vincent (1970), sendo inoculados 0,1 mL da solução em um conjunto de três placas por diluição, empregando-se os seguintes meios de cultura para contagem dos respectivos grupos de microorganismos: Thornton, para bactérias e bactérias esporuláveis (Parkinson et al., 1971); Martin, para fungos (Menzies, 1965); Caseinato-Dextrose-Ágar (Clark, 1965), para actinomicetos. Para as bactérias esporuláveis aqueceu-se a solução em banho-maria a 80o C por 15 minutos, a fim de que as formas vegetativas das bactérias fossem eliminadas. As placas foram incubadas a uma temperatura de 28o C sendo a contagem das colônias realizada após sete dias, exceto a de actinomicetos realizada após 10 dias. Determinou-se o CBMS pelo método da fumigação-extração conforme Vance et al. (1987). Determinou-se a RBS, obtida pela incubação das amostras com retenção de CO2 por NaOH 1N durante cinco dias, através do método da fumigação-incubação, (Jenkinson & Powlson, 1976). Calcularam-se: relações CBMa/C orgânico (CBM:C), (Sparling, 1992) e o qCO2, calculado pela relação entre a RBMS e o CBM (Anderson & Domsch, 1993). Realizou-se a análise de variância, seguida pelo teste de Tukey. Fazendo-se ainda análises de correlação envolvendo todas as variáveis estudas e a análise química do solo, com auxílio do programa Assistat 7.5 Beta (Silva, 2010). RESULTADOS E DISCUSSÃO Os dados referentes à análise química (Tabela 1) revelam que as concentrações dos nutrientes em todos os tratamentos avaliados estão com valores de médio a alto (CQFS RS/SC, 2004), de acordo com os dados da literatura que afirmam que em áreas sob plantio direto a concentração de nutrientes aumenta com o passar dos anos, proporcionando uma taxa de decomposição desses materiais mais lenta, além de melhorar as propriedades físicas e assim aumentar o acúmulo de matéria orgânica (Muzilli, 1983). Somente no tratamento Av-Mi-Tr-So ocorreu uma menor concentração de bases trocáveis e um maior teor de Al. O número médio de unidades formadoras de colônias (UFC) por grama de solo ficou na ordem de 104 (Tabela 2). Sendo maior o número de bactérias, seguido por actinomicetos, bactérias esporuláveis e fungos. Esses dados estão de acordo com os encontrados por Cattelan & Vidor (1990), trabalhando com diferentes sistemas de culturas no sul do Brasil. O número de UFC encontrado para bactérias e actinomicetos (Tabela 2) está acima do encontrado por (Melz & Tiago, 2009; Pereira et al., 1996) avaliando diferentes sistemas de uso e manejo do solo. Esses valores tendem a serem maiores devido às condições do solo sob plantio direto a mais de 20 anos, o qual possibilita melhores condições de umidade e uma menor variação das temperaturas, além de fornecer maiores quantidade de C e nutrientes via fitomassa, nos primeiros centímetros de solo (Cattelan & Vidor, 1990). Entre as diferentes rotações de culturas avaliadas, verificou-se uma tendência de maiores populações microbianas para o sistema S5. Isto pode ser explicado pelo estágio em que se encontravam os sistemas e as culturas no momento da coleta, visto que nos outros sistemas, com exceção do S1 e S4, onde havia Aveia e Azevém em estágio inicial de desenvolvimento, havia apenas a resteva da cultura anterior, enquanto no sistema S5, a leguminosa encontrava-se no estádio V4. O que, possivelmente, promoveu uma menor oscilação térmica do solo e maior efeito rizosférico nas populações. Contrariamente ao S5, o S3 apresentou a menor quantidade de microrganismos, o que se deve à menor variedade de espécies utilizadas neste sistema. Além de não possuir em seu sistema o milho, como os outros, que apesar de ser uma gramínea e ter excreções radiculares de relação C/N maior, apresenta maior efeito rizosférico por possuir um sistema radicular mais denso e de renovação mais intensa (Lynch, 1984). Com relação às bactérias os maiores valores encontrados foram para o S5 que diferiu estatisticamente dos demais, sendo o menor valor encontrado na rotação S2 (Tabela 2), essa diferença pode ser atribuída à presença de resíduos com relação C/N alta (milho) intercalada com uma leguminosa, cuja relação C/N é baixa (alfafa), os quais proporcionam uma condição que favoreceu tanto a mineralização da palhada de milho como também a demanda por N da comunidade microbiana. Observou-se correlação significativa somente entre bactérias e fungos. Não foi observada correlação significativa entre as características químicas do solo e as variáveis estudadas (Tabela 4). Os valores encontrados para os parâmetros RBS, CBM, q metabólico e q microbiano estão dentro dos observados por outros autores (Fialho et al., 2006; Simões et al., 2010). Conforme dados analisados da RBS, CBM, q metabólico e microbiano e C (Tabela 5) mostraram ausência de significância dos valores indicando que independentemente do tipo de sistema de rotação de culturas estes não influenciaram as atividades metabólicas do solo. Estes resultados podem estar ligados aos valores apresentados pelo C orgânico do solo, que também não apresentou diferenças. Desta forma a não variação nos teores de C nos diferentes sistemas interferiu diretamente nos resultados da atividade microbiológica no solo. Observou-se que o CBM apresentou correlação negativa com o q metabólico e positiva com o q microbiano. Segundo Anderson & Domsch, (1989), um maior q microbiano representa maior ciclagem de nutrientes e, portanto, menor acúmulo de C ou um menor q microbiano indicando maior acúmulo de C. Já o q metabólico prediz que a biomassa microbiana torna-se mais eficiente a partir do momento que menos carbono é perdido na forma de CO2 pela respiração (Fialho et al., 2006). Além disso, os maiores valores da proporção indicam a
  3. 3. - XXXIII CONGRESSO BRASILEIRO DE CIÊNCIA DO SOLO - - Resumo Expandido - 3 maior conversão do COT em CBM de acordo com Marchiori Júnior & Mello (1999). Ainda o q metabólico e microbiano são obtidos a partir do CBM indicando uma relação entre ambos. Também, pode-se observar correlação positiva entre RBS e pH, V% e magnésio e negativa entre a RBS e fósforo (Tabela 7). CONCLUSÕES 1. Sistemas de culturas com grande aporte de resíduos, intercalados com culturas de alto valor nutritivo e baixa relação C/N obtiveram os maiores populações de microrganismos 2. Os valores encontrados de RBS, CBM, q metabólico e microbiano nos diferentes tratamentos não diferiram estatisticamente. 3. Não houve correlação entre valores de RBS, CBM, q metabólico e q microbiano e as diferentes sucessões de culturas em plantio direto. AGRADECIMENTOS À Fundação ABC por ceder a área onde a pesquisa foi desenvolvida. REFERÊNCIAS ANDERSON, J. P.; DOMSCH, K. H. Ratios of microbial biomass carbon to total organic in arable soils. Soil Biol. Biochem., 21:471-479, 1989. ANDERSON, J.P.E. & DOMSCH, K.H. The metabolic quotient for CO2 (qCO2) as a specific activity parameter to assess the effects of environmental conditions, such as pH, on the microbial biomass of forest soils. Soil Biol. Biochem., 25:393-395, 1993. BALOTA, E.L.; COLOZZI-FILHO, A.; ANDRADE, D.S. & HUNGRIA, M. Biomassa microbiana e sua atividade em solos sob diferentes sistemas de preparo e sucessão de culturas. R. Bras. Ci. Solo, 22:641-649, 1998. CASTRO, O. M. & PRADO, H. Avaliação da atividade de microorganismos do solo em diferentes sistemas de manejo de soja. Sci. Agric, 50: 212-219, 1993. CATTELAN, A, J & VIDOR, C. Sistemas de culturas e população microbiana no solo. R. Bras. Ci. Solo, 14:125-132, 1990. CLARK, F.E. Actinomycetes. In: BLACK, C.A., ed. Methods of Soil Analysis. Madison, American Society of Agronomy, 2:1498-1501, 1965. COMISSÃO DE QUÍMICA FERTILIDADE DE SOLO- RS/SC. Recomendações de Adubação e de Calagem para os Estados do Rio Grande do Sul e de Santa Catarina. Sociedade Brasileira de Ciências do solo. Ed. Porto Alegre, 2004. 400 p. DORAN, J. W.; PARKIN, T. B. Defining and assessing soil quality. In: DORAN, J. M. (Eds.). Defining soil quality for a sustainable environment. Madison: Soil Science Society of America, 3-21, 1994. (Special Publication, 35). EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA –EMBRAPA. Centro Nacional de Pesquisa de solo. Manual de Métodos de análise de Solo. 2. ed. Rio de Janeiro: Embrapa Solos, 1997. EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA –EMBRAPA. Centro Nacional de Pesquisa de Solos. Sistema Brasileiro de Classificação de Solos. Brasília, 2006, 306 p. FIALHO, J.S.; GOMES, V.F.F.; OLIVEIRA, T.S. & SILVA JUNIOR, J.M.T. Indicadores da qualidade do solo em áreas sob vegetação natural e cultivo de bananeiras na Chapada do Apodi-CE. 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  4. 4. - XXXIII CONGRESSO BRASILEIRO DE CIÊNCIA DO SOLO - - Resumo Expandido - 4 Tabela 1–Atributos químicos do solo em diferentes sistemas de cultivo, Fundação ABC, PR Tratamentos P M.O. pH H+Al Al K Ca Mg S.B. C.T.C. V% %Al CTC mg/dm3 g/dm3 . mmolc/dm3 % % S1 42 40,77 5,4 36 ND 3,3 30 10 43,3 79,8 54 ND S2 34 38,61 5,5 34 ND 4,3 42 15 61,3 94,9 65 ND S3 50 38,07 5,2 40 ND 2,7 31 9 42,7 82,4 52 ND S4 65 40,77 4,9 47 2,6 2,8 21 7 30,8 78,3 39 7,8 S5 61 38,07 4,9 48 1,3 4 28 6 38 85,9 44 3,3 S6 34 40,23 5,2 42 ND 3,8 28 12 43,8 85,6 51 ND S1 = Ervilhaca-Milho-Aveia-Soja-Trigo-Soja, S2 = Aveia-Milho-Trigo-Soja, S3 = Trigo-Soja, S4 = Azevém-Milho-Azevém-Soja, S5 = Alfafa-Milho e S6 = Ervilhaca-Milho-Trigo-Soja. Tabela 2 – População microbiológica do solo em diferentes sistemas de cultivo, Fundação ABC, PR. Tratamentos Bactérias Fungos Actinomicetos Bactérias esporuláveis Proporção de esporos UFC g solo-1 ( x 104 ) % S1 547 b 6,7 ab 242 ab 10,0 ab 1,83 S2 461 b 6,4 ab 107 b 12,3 ab 2,68 S3 613 b 4,7 b 136 b 10,0 b 1,64 S4 708 ab 9,7 ab 69 b 12,5 ab 1,77 S5 1232 a 10,3 a 368 a 19,7 a 1,60 S6 563 b 6,0 ab 54 b 8,8 ab 1,57 CV 36,2 31,4 52,9 31,4 63,4 Ausência de letras e mesma letra nas colunas indicam não significância dos resultados, letras diferentes diferem estatisticamente pelo teste de TUKEY ao nível de 5% de probabilidade de erro. Tabela 3 –Correlação de primeiro grau entre os microrganismos estudados e os atributos químicos apresentadas nos diferentes sistemas de cultivo, Fundação ABC, PR. Tratamentos Bactérias Fungos Actinomicetos Bactérias esporuláveis Proporção de esporos pH -0,77 -0,73 -0,23 -0,56 0,65 P -0,77 0,74 0,35 0,60 -0,44 K 0,14 0,12 0,24 0,37 0,50 MO -0,39 0,12 -0,38 -0,49 -0,15 Al -0,62 -0,68 -0,16 -0,36 0,75 Ca -0,40 -0,51 -0,01 -0,09 0,80 Mg -0,77 -0,65 -0,51 -0,54 0,72 CTC -0,13 -0,21 -0,04 0,18 0,72 Significância (>0,81). Tabela 4 – Respiração basal do solo, Biomassa microbiana, q metabólico e q Microbiano, no solo sob diferentes sistemas de cultivo, Fundação ABC, PR. Respiração Biomassa q metabólico q Microbiano Carbono Tratamentos mg C-C02 kg-1 Solo-1 hora-1 mg C kg-1 solo-1 mg C-C02 g-1 BMS – C-1 hora-1 Biomassa/ carbono g kg-1 solo-1 S1 0,40 186 0,22 0,07 32,6 S2 0,52 177 0,31 0,06 33,2 S3 0,41 122 0,32 0,04 33,9 S4 0,27 77 0,51 0,03 33,6 S5 0,30 198 0,13 0,07 34,8 S6 0,50 144 0,30 0,05 34,1 CV 45,29 37,3 76,8 40,39 4,56 Ausência de letras e mesma letra nas colunas indicam não significância dos resultados, letras diferentes diferem estatisticamente pelo teste de TUKEY ao nível de 5% de probabilidade de erro. Ausência de letras indica não significância dos resultados pelo teste de TUKEY ao nível de 5% de probabilidade de erro. Tabela 5 – Análise de correlação entre as variáveis estudadas e as características físico-químicas apresentadas nos diferentes sistemas de cultivo, Fundação ABC, PR. Tratamentos Respiração Biomassa q metabólico q microbiano Argila -0,68 -0,09 -0,16 -0,01 pH 0,83* 0,42 -0,16 0,36 P -0,97** -0,40 0,20 -0,32 K 0,47 0,74 -0,53 0,68 MO -0,10 -0,35 0,43 -0,20 V% 0,86* 0,50 -0,24 0,40 Ca 0,75 0,57 -0,32 0,45 Mg 0,94** 0,25 0,05 0,16 CTC 0,66 0,51 -0,28 0,38 Significativo ao nível de 5%, ** Significativo ao nível de 1%

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