O documento discute a microbiologia do solo, incluindo a formação do solo, os microrganismos presentes e suas funções. Apresenta a composição típica de um solo, as interações entre os microrganismos e as plantas, e os processos biológicos importantes realizados pelos microrganismos, como a decomposição da matéria orgânica, ciclagem de nutrientes e controle biológico de patógenos.

1. Microbiologia do Solo:
Formação do Solo,
Microrganismos, Funções
CCB / MIP
Disciplina: Ecologia Microbiana

2. Szabolcs (1994)
1.Introdução

3. Formação do Solo
- Solo = f (material de origem, clima, organismos, relevo e tempo)
Material de origem (rochas)
PROCESSOS
TEMPO
(controlado pelo relevo)
CLIMA E
ORGANISMOS

4. Definição:
Em agricultura e geologia, solo
é a camada que recobre as
rochas, sendo constituído de
proporções e tipos variáveis de
minerais de húmus

5. Parte sólidaPoros
25%
25%
45%
5%
Composição de um Solo Hipotético

6. • Minerais:
– Sílica (SiO2), Fe, Al, Ca,Mg, K
– P, S, Mn, Na...
• Matéria orgânica: origem vegetal, animal e microbiana
– insolúvel (húmus): melhora a estrutura, libera nutrientes
• efeito tampão, retenção de água
– solúvel: produtos da degradação de polímeros complexos:
• Açúcares, fenóis, aminoácidos
Constituintes do Solo

7. • Água
– livre: poros do solo
– adsorvida: ligada aos colóides (argilas)
• Gases:
CO2, O2, N2 ...
– composição variável em função dos processos
biológicos
Constituintes do Solo

9. • Sistemas biológicos:
– plantas
– animais
– Microrganismos: grande diversidade e abundância
Constituintes do Solo

10. O Ambiente Solo
(Fonte: Microbiologia de Brock, Madigan et al.)

11. O Solo comoO Solo como
HabitatHabitat
Moreira & Siqueira, 2006

12. MACROFAUNA

13. BACTÉRIAS

14. FUNGOS

15. NODULAÇÃO

16. MICORRIZAS

17. Interações tróficas no solo
Raízes Restos Exsudatos
Plantas
Nematóides Fungos Bactérias
NematóidesColêmbolas Ácaros Protozoários Oligoquetas
Colêmbolas
predadoras
Nematóides
predadores
Insetos
predadores
Ácaros
predadores
Mamíferos
e pássaros
Siqueira & Moreira (2002) Trannin & Siqueira (2003)

18. A BIOTA DO SOLOA BIOTA DO SOLO
PARTÍCULAS SOZINHAS NÃO FAZEM UM BOM SOLO...
Em cada kg de solo fértil tem-se em torno de:
• 500 bilhões de bactérias
• 10 bilhões de actinobacterias
• 1 bilhão de fungos
• 0,5 bilhão de invertebrados microrcópicos
• 1000 km de hifas e vários de raízes
• Numerosos vertebrados macroscópicos
• Não são estáticos e sim muito dinâmicos
• São bons aliados e uma grande riqueza natural
• São ignorados devido ao caráter microscópico
• São mais conhecidos pelos efeitos deletérios
Os microrganismos garantem a qualidade do solo
ALTA
DIVERSIDADE

20. Organismos/g de solo x103
Profundidade
(cm)
Bactérias
aeróbicas
Bactérias
anaeróbicas
Actinomicetos Fungos Algas*
3 - 8 7800 1950 2080 119 25
20 - 25 1800 379 245 50 5
35 - 45 472 98 49 14 0,5
65 - 75 10 01 05 06 0,1
135 - 145 01 0,4 - 03 -
*Inclui cianobactérias
Distribuição de microrganismos em vários horizontes do
perfil (Starc, 1942 apud Alexander, 1977)
Classificação Ecológica dos Microrganismos do Solo
- Autóctones (indígenas) = população de microrganismos pouco
afetada pela adição de nutrientes ao solo, vivendo às custas dos
resíduos em estágios avançados de decomposição
- Zimógenes (fermentativos) = população de microrganismos
estimulada pela adição de resíduos ao solo, principalmente os
resíduos facilmente decomponíveis

21. • Bactérias:
– grupo mais numeroso e mais diversificado
3 x 106
a 5 x 108
por g de solo seco
• limitações impostas pelas discrepâncias entre técnicas
• heterotróficos são mais facilmente detectados
Gêneros mais freqüentes:
• Bacillus, Clostridium, Arthrobacter, Pseudomonas, Nocardia,
Streptomyces, Micromonospora, Rizóbios
• Cianobactérias: pioneiras, fixação de N2
A microbiota do solo
Streptomyces

22. “Mais de 4 000 espécies bacterianas diferentes em 100 g
de solo”
Torsvik et al. 1994 (Técnicas de reassociação de DNA
extraído do solo).
Menos de 1% das espécies microbianas conhecidas (não
cultiváveis –não crescem em meio de cultura, e.g. fungos
micorrízicos arbusculares)
Solo
Heterogêneo, dinâmico e complexo - Grande
parte dos recursos genéticos desconhecida
Função destes microorganismos???

23. • Fungos:
– 5 x 103
- 9 x 105
por g de solo seco
– limitados à superfície do solo
– favorecidos em solos ácidos
– ativos decompositores de tecidos vegetais
– melhoram a estrutura física do solo
Gêneros mais freqüentes:
• Penicillium, Mucor, Rhizopus, Fusarium, Aspergillus,
Trichoderma
A microbiota do solo

24. • Algas
– 103
- 5 x 105
por g de solo seco
– abundantes na superfície
– acumulação de matéria orgânica: solos nus, erodidos
• Protozoários e vírus
- equilíbrio das populações
- predadores de bactérias
- parasitas de bactérias, fungos, plantas, ...
A microbiota do solo

25. Processos Biológicos do Solo: Suas Inter-relações e
Funções no Ecossistema
Siqueira & Trannin, 2003

26. -(Constanza et al. Nature,1997:Valor dos serviços dos
ecossistemas terrestres e capital natural: U$34 trilhões,
Ciclagem de nutrientes global anual U$17 trilhões (Inclui a
FBN)
- Decomposição da matéria orgânica e produção de húmus
- Controle biológico de patógenos
- Alteração das características físicas do solo (e.g.
agregação)
- Produção de metabólitos diversos: antibióticos, ácidos
orgânicos, hormônios, alelopáticos
- Decomposição de xenobióticos
- Nutrição vegetal. Fixação biológica de N2
Soja no Brasil: Economia de US$ 3.0 bilhões anual
Funções dos Microrganismos

27. REDUNDÂNCIA FUNCIONAL:
Várias espécies de microrganismos realizam o
mesmo processo, i.e., têm a mesma função.
– Garante RESILIÊNCIA (recuperação) dos
processos no solo- Cada espécie microbiana realiza
várias funções.
E. g.
Azospirillum brasilense , Bradyrhizobium japonicum
– fixadores de N2 e desnitrificadores.
Outros fixadores de N2 participam dos Ciclos do
C, P, S, etc.

28. Visão Esquemática do Solo como umaVisão Esquemática do Solo como uma
Máquina DecompositoraMáquina Decompositora
Disponibilização de
Nutrientes
- Mineralização
- Imobilização
- Oxi-redução
S0
+ H2O + 1,5O2 → H2SO4 → 2H+
+ SO4
2-
MnO2 + 4H+
→ Mn2+
+ 2H2O
- Solubilização
Ca5OH(PO4)3 + H+
→ 5Ca2+
+ H2O + 3PO4
3-
AlPO4 + 2H+
→ Al3+
+ H2PO4
-
FePO4 + 2H+
→ Fe2+
+ H2PO4
-
- Fixação Biológica de Nitrogênio

29. Contribuição dos Microrganismos para a Formação
ou Estabilização de Agregados do Solo
Modificado de
Rillig & Mummey (2006)
Miller & Jastrow (1992)

30. Microrganismos e Agregação do solo.
FungosFungos
filamentososfilamentosos
Polissacarídeos e hifasPolissacarídeos e hifas
de fungos comode fungos como
agentes agregantesagentes agregantes
de partículas do solode partículas do solo
(Robert & Chenu,(Robert & Chenu,
1992)1992)

31. 11 22
Derxia gumosa – isolada de raízes de Oryza perenne em solo de
várzea da região Amazônica.
1- Células em microscópio com contraste de fase, notar goma em
volta das células.
2 – Aspecto da colônia em placas.
Cortesia F.M.S. Moreira

32. RIZOSFERA
Hiltner (1904) – zona de influência das raízes- 0,01 a 3 mm daHiltner (1904) – zona de influência das raízes- 0,01 a 3 mm da
superfíciesuperfície

33. Rizosfera: O Paraíso dos Microrganismos do Solo
(Antagonistas e Patógenos)
RizosferaRizosfera
A Grande Maioria é
Benéfica
O Efeito RizosféricoO Efeito Rizosférico

34. Compostos Excretados pelas Plantas na Rizosfera
(Rizodeposição)
Modificado de Alexander, 1977; Curl & Truelove, 1986

35. Actinobactérias
Actinobactérias
(R) (S)

36. A Redução da Diversidade Facilita o Desequilíbrio
Biológico nos Agrossistemas
Microrganismos Antagonistas
Fitopatógenos = Espécies fúngicas dos gêneros Penicillium, Aspergillus, Fusarium, Mucor,
Rhizopus, Stachybotris, Alternaria, etc
Efeito do tempo de monocultivo no favorecimento de fungos
fitopatogênicos para as culturas do trigo e maçã
(Vancura & Kunc, 1988, 1989)
Fungos
Patógenos
(% total)
Fungos
Patógenos
Actinobacterias

37. Processos Biológicos do Solo: Suas Inter-relações e
Funções no Ecossistema
Siqueira & Trannin, 2003