Conceitos básicos gerais de microbiologia do solo

1. Microbiologia do Solo
Jordana Luísa de Castro
Bióloga, Mestra em Ciência do Solo - UFLA
Doutoranda em Ciência do Solo – UFLA

2. Um breve resumo histórico:
• Processos mediados por microrganismos são utilizados desde a.C.
• Louis Pasteur – pai da Microbiologia
Louis Pasteur

3. Um breve resumo histórico:
• Século XIX: avanços nos estudos de Química e Nutrição Mineral de plantas 
leguminosas e fixação biológica de nitrogênio
• Século XX: a Microbiologia do Solo tornou-se ciência autônoma
• Final da década de 50 e início da década de 60: a euforia da alta produtividade –
resultado do avanço científico e tecnológica

4. Um breve resumo histórico:
• Década de 70 – consequências do uso de agroquímicos e crise
energética - Agricultura orgânica
• Microbiologia do Solo – novamente em evidência (Engenharia
Genética e Biologia Molecular)
• Johanna Döbereiner – significativas contribuições para a
Microbiologia do Solo

5. Um breve resumo histórico:
Agrotecnologia do século XXI: Otimização da eficiência biológica
visando a produção sustentada dos ecossistemas.
Solo
Biota e seus processos
Fluxo de energia

6. Os Organismos do Solo

7. Os organismos do Solo
• Diversidade biológica –
procariotos e eucariotos
• Diversidade funcional
• Diversidade metabólica

8. Os organismos do Solo
• Biota do solo inclui representantes de todos os domínios e reinos
• Grande diversidade ainda desconhecida

9. Organismos do solo

10. Organismos do solo
Bactérias pertencentes ao gênero Pseudomonas

11. Organismos do solo

12. Ecologia do Solo
Complexidade
Biológica
Garante relações
diversas
Limita a explosão
populacional
Gera equilíbrio

13. Metabolismo e processos microbianos
• Decomposição de materiais orgânicos
• Mineralização de compostos orgânicos
• Transformações inorgânicas de N e S
• Produção de metabólitos diversos
• Degradação de compostos xenobióticos

14. Máquina
decompositora
Húmus
MS
MS
MS
MS
MS
Decomposição de restos vegetais no solo: máquina d ecompositora
operada pelos microrganismos (Siqueira & Franco, 1988)
Microrganismo
operário
MS
Nitrogênio
Carbono
Fósforo
Potássio
Cálcio
Magnésio
Ferro
Enxofre
Manganês
Cobre
outros
Resíduos
orgânicos

15. Redundância funcional
• Várias espécies de microrganismos realizam o mesmo processo, têm a
mesma função – o que garante a RESILIÊNCIA dos processos no solo.
• Cada espécie microbiana realiza várias funções  Azospirillum brasilense,
Bradyrhizobium japonicum – fixadores de N2 e desnitrificadores. Outros
fixadores de N2 participam dos Ciclos do C, P, S, etc.

16. Componentes do Solo

17. Interações microrganismos-solo
• Solo não rizosférico  deserto nutricional
• Participam da gênese do habitat onde vivem
O efeito rizosférico

18. Interações microrganismos-solo
• Enzimas do solo – medida da atividade microbiana no solo  degradação de
matéria orgânica e liberação de nutrientes.
• Microrganismos e a agregação do solo  fatores abióticos e bióticos

19. Interações microrganismos-solo

20. Fatores ambientais que afetam os microrganismos
• Substratos e fontes de energia
• Fatores de crescimento – substancias essenciais ou estimulantes para o
crescimento de microrganismos
• Nutrientes minerais
• Composição e força iônica da solução do solo
• pH

21. Fatores ambientais que afetam os microrganismos
• Gases do solo
• Água no solo
• Potencial redox
• Temperatura e radiação solar

22. Interações entre organismos
• Interações positivas: comensalismo, protocooperação,
mutualismo.
• Interações negativas: competição, alelopatia, amensalismo,
parasitismo, predação

23. Efeitos
antropogênicos
• Adição e remoção de
elementos
• Práticas de cultivo
• Mineração

24. Métodos de avaliação da biota do solo

25. Qualidade do solo
• Capacidade de funcionar nos limites do ecossistema, para sustentar a
produtividade biológica, manter a qualidade ambiental e promover a
saúde vegetal e animal (Doran e Parkin, 1994).

26. Organismos envolvidos na decomposição
da Matéria Orgânica do Solo
• Trituradores: coleópteros, ácaros,
crustáceos, lepidópteros, formigas,
miriápodes, quilópodos
• Trituradores/decompositores:
colêmbolas, miriápodes, coleópteros,
dípteros, ácaros, minhocas, enquitrídeos,
fungos, bactérias e actinomicetos
• Decompositores/trituradores: fungos,
bactérias, actinomicetos, colêmbolas,
enquitrídeos, minhocas
• Apenas decompositores: fungos,
bactérias, actinomicetos

27. Matéria orgânica do solo

28. Matéria orgânica do solo

29. Xenobióticos no solo
• Papel dos microrganismos e efeitos sob a microbiota do solo

30. Biorremediação microbiana
• Estratégia utilizando microrganismos ou suas enzimas para
destoxificar contaminantes no solo ou outros ambientes.

31. Rizosfera
• Corresponde à zona de influência das raízes que vai desde sua
superfície até uma distância de 1 a 3 mm (Hiltner, 1904).
Fonte: Dam & Bouwmeester, 2016.
(A) Exsudação de compostos fenólicos para inibir a germinação ou
crescimento de outras plantas (alelopatia); (B) Larvas de insetos que
se alimentam das raízes induzem a produção de compostos voláteis,
como compostos contendo enxofre, atraindo nematóides patogênicos
(C) o exsudato radicular das plantas afeta a colonização por bactérias
da rizosfera e inicia a colonização e formação de nódulos radiculares
por Rhizobium; (D) exsudatos radiculares induzem a eclosão de cistos
de nematoides e atraem nematóides juvenis em direção à raiz; (E) a
ponta das raízes é o local de exsudação mais ativa; (F) Exsudatos
induzem a ramificação de hifas de fungos micorrízicos arbusculares e
(G) a germinação de plantas parasitas é induzida por exsudatos
radiculares de seu hospedeiro.

32. As transformações dos elementos e a
sustentabilidade
• Processos biológicos  disponibilidade dos elementos químicos
• Ciclagem dos elementos
• Os microrganismos atuam direta ou indiretamente nos processos

33. As transformações dos elementos e a
sustentabilidade
• Mineralização
• Imobilização orgânica
• Oxidação/redução
• Solubilização
• Precipitação e volatilização de elementos no sistema solo-planta como:
H, O, C, N, P, S, K, Ca, Si, Mn, dentre outros.

34. Micorrizas
• Definição: “Associações simbióticas mutualísticas entre raízes de
plantas e determinados fungos do solo”.
• São afetadas pelo ambiente edáfico: pH, manejo do solo, especificidade
da planta, a fertilidade do solo (adição de P ao solo, geralmente reduz a
colonização).
• Benefícios para as plantas: P, água, agregação do solo, etc.

35. Micorrizas
Micorrizas mais frequentes nos ecossistemas:
 Micorrizas arbusculares:
• Colonizam as raízes de plantas de quase todos os gêneros de
Gimnospermas e Angiospermas, além de algumas Briófitas e
Pteridófitas
• Formam arbúsculos, estruturas intra-radiculares altamente
ramificadas

36. Micorrizas
 Ectomicorrizas:
• São formadas por fungos septados, em geral pertencentes ao grupo
dos Basidiomicetos
• Ocorre formação de manto fúngico ao redor das raízes
• Intensas modificações morfológicas das raízes colonizadas, típicas
de árvores de clima temperado

37. Micorrizas

38. Fixação Biológica de Nitrogênio
• Disponibilidade de N para os seres vivos – atmosfera
• Processos de fixação de nitrogênio: biológico x industrial
• Organismos fixadores de nitrogênio: vida livre, associativas e
simbióticas
• Genes relacionados à nodulação: NIF e NOD

39. Fixação Biológica de Nitrogênio
• Simbiose entre rizóbios e leguminosas – importante!!!
- Economicamente
- Ecologicamente

40. Fixação Biológica de Nitrogênio
Fonte: Laborgene, 2019.

41. Fixação Biológica de Nitrogênio

42. Fixação Biológica de Nitrogênio
• Benefícios da utilização da FBN
 Onde utilizar?
 Porque utilizar?
Fonte: Rehagro.

43. “A importância dos infinitamente pequenos é infinitamente grande”.
Louis Pasteur
Obrigada!