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MICROBIOLOGIA BÁSICAENZIMAS, DESIDROGENASE, CARBONO DA BIOMASSA

MICROBIANA, ATIVIDADE RESPIRATÓRIA MICROBIANA E

QUOCIENTE METABÓLICO

MARCELO DE ANDRADE BARBOSADoutorando em Agronomia (Ciência do Solo) - UNESP

Jaboticabal – SP

2016

COMPOSIÇÃO DAS PLANTAS

70 a 90% = H2O 10 a 30% = Matéria Seca

+/- 96% = C, O e H

+/- 45% = C

+/- 45%= O

+/- 6%= H

+/- 4% Minerais (Fertilizantes, Ciclagem, Fixação biológica...)

+/- 3,5% = N, P, K, Ca, Mg e S

+/- 0,5% = Zn, B, Mn, Fe, Si e Cu Taiz e Zeiger (2012).

Mineralização do nitrogênio

Aminização

N org. R-NH2 + CO2 + outros produtos + E

Amonificação

R-NH2 + H2O NH3 + R-OH + E

NH3 + H2O NH4+ + OH-

Nitrificação

2NH4+ + 3O2 2NO2

- + 2H2O + 4H+ + E

2NO2- + O2 2NO3

- + E

Nitrosomonas

Nitrobacter

Por que os microrganismos atuam

nos processos de ciclagem de

nutrientes?

Polihidroxibutirato (PHB)

ESTRUTURAS DE ARMAZENAMENTO DE NUTRIENTES

Glicogénio

Protozoários

Nitrato

Vacúolo

Sulfeto de hidrogênio

ESTRUTURAS DE ARMAZENAMENTO DE NUTRIENTES

Intra e extra-celular

ENZIMAS

As enzimas são proteínas especializadas em catalisar

reações biológicas (LEHNINGER et al., 1995).

Definição:

ORIGEM DAS ENZIMAS NO AMBIENTE

Figura 1. Percentual de isolados microbianos a partir do solo, planta, e amostras

de água com a atividade de cada um dos cinco enzimas investigadas. Fonte: Alves et

al., (2014).

346 isolados

Mata atlânticaP. Solo

P. Planta

ORIGEM E OCORRÊNCIA DAS ENZIMAS NO SOLO

Biônticas ou endoenzimas? Abiônticas ou exoenzimas?

Fonte: Arquivo pessoal e Melo (1988).

ESTUDOS ENZIMÁTICOS EM AMOSTRAS DE SOLO

Amostragem de solo

Fonte: Arquivo pessoal

ESTUDOS ENZIMÁTICOS EM AMOSTRAS DE SOLO

ArmazenamentoTemperatura

Umidade

Fonte: Longo e Melo (2005)

DESIDROGENASE

Enzima da membrana envolvida no processo de transporte

de elétrons, que é acoplado a síntese ATP.

Importante na oxidação da matéria orgânica

Ocorre apenas em células intactas (vivas)

Correlação + com o consumo de O2

Não acumula extracelularmente

Moreira e Siqueira (2006)

MÉTODO DE DETERMINAÇÃO

Para TPF (trifenil formazan)

Taxa de redução do TTC (trifeniltetrazolium chloride)

(Aceptor artificial de elétrons)

PROCEDIMENTO DE LABORATÓRIO

Casida et al. (1964)

1- Pesar 3 g de solo seco (< 2 mm) em tubo de ensaio 18 x 180.


2- Adicionar 0,03 g de carbonato de cálcio em cada tubo, agitar

em agitador de tubos.




3- Pipetar 0,5 mL de cloreto de 2,3,5 tripheniltetrazolio (TTC).

4- Pipetar 1,3 mL de água destilada em cada tubo.




5- Vedar os tubos com filme plástico (PVC), e agitar

vagarosamente entre as mãos.

6- Encubar em banho maria a 37°C por 24 horas.






7- Inserir 10 mL de metanol e agitar.




8- Filtrar em papel filtro Whatman 42, transferindo para

erlenmeyers de 125 mL.




9- Fazer leitura em especfotômetro com absorbância de 485

nm.

10- Fazer cálculo, com auxílio de curva padrão.


Influência do manejo e da adubação na atividade enzimática

da desidrogenase a longo prazo

Eficiência da taxa oxidativa

Figura 2. Atividade enzimática da desidrogenase em solo de área de plantio de milho

cultivado em sistema convencional, com adubação com ureia (PC M) e com esterco

bovino (PC E), plantio direto com adubação com ureia em sucessão milho/milho (PD

M/M) e leguminosa/milho (PD L/M). Fonte: Barbosa (2015).

Influência do manejo e da adubação na atividade enzimática

da desidrogenase a longo prazo

Figura 3. Atividade da desidrogenase sob a aplicação a longo prazo de

adubo orgânico e mineral, em rotação trigo e milho. Fonte: Chu et al.

(2007).

CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA

Parte viva da MOS, representando de 2 a 5% desta fração

no solo (JENKINSON;

LADD, 1981).

Composto por diversas espécies de microrganismos(HUNGRIA et al., 2009).

COMO ANALISAR?

Os métodos mais freqüentemente utilizados para determinação da

biomassa microbiana são fumigação-incubação (JENKINSON e

POWLSON, 1976), fumigação-extração (VANCE et al., 1987) e

irradiação com microondas (ISLAM e WEIL, 1998).

CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA DO SOLO

1- Pesar 10 g de solo em Erlenmeyer de 250 ml.


2- Capacidade de Campo a 70 ou 100%?




3- Irradiados e não irradiados


4- Solução de Sulfato de Potássio




5- Agitador Horizontal, 30 minutos.



6- Filtrar


7- Pipetar 10 ml do extrato para Erlenmeyer de 125 ml.



8- Pipetar 2 ml de dicromato de potássio para os Erlenmeyers de 125 ml.




9- Pipetar 10 ml de ácido sulfúrico, aguardar esfriar e, em seguida

acrescentar 50 ml de água deionizada.



10- Inserir quatro gotas de phenanthroline (ferroin) e títular com

sulfato ferroso amoniacal.


ATIVIDADE RESPIRATÓRIA MICROBIANA

Permite:

Avaliar a atividade biológica do solo, sendo definida como a

produção de CO2.

Quociente Metabólico

Corresponde à razão entre o carbono da biomassa microbiana

(CBM) e atividade respiratória microbiana (ARM).

Reflete processos importantes relacionados às adições e

transformações da matéria orgânica.

Em situação em que a biomassa experimenta algum fator de

estresse (deficiência de nutrientes, acidez, déficit hídrico...).


1- Pesar 100 g de solo em vidro.



2- Colocar o solo em 100% da capacidade de campo.



3- Inserir dois beckers no interior do vidro (1 contendo 20 ml de

NaOH e outro com 20 ml de água destilada, vedar a boca do vidro

com filme plástico).



4- Incubar por, quatro, sete ou dez dias?



5- Adicionar aos Beckers 2 ml de solução de cloreto de bário a 30% e

3 gotas de fenolftaleína a 1%.


APLICAÇÕES

Figura 4. ARM e CBM em solo sob plantio de milho em manejo convencional,

adubado com esterco bovino.

APLICAÇÕES

Figura 5. qCO2 em solo sob plantio de milho em manejo convencional, adubado

com esterco bovino.

APLICAÇÕES

Figura 6. CBM sob a aplicação a longo prazo de adubo orgânico e mineral, em

rotação trigo e milho. Fonte: Chu et al. (2007).

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Obrigado pela atençã[email protected]

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