Relatório de Campo: DIVERSIDADE MICROBIANA E DE MACRORGANISMOS EM DIFERENTES USOS DO SOLO NA FAZENDA PEDRA BRANCA E PALMITAL, URUTAÍ, GO.

Autores:

ANA FLÁVIA DE JESUS PINTO (1)

DÉBORA PIVA LIMA (2)

DIEGO DE ALMEIDA (1)

FERNANDA CORRÊA (1)

JADH TAINÃ COSTA AQUINO (1)

LAYANE YASMIM BERNARDES DINIZ (1)

RAÍSSA RODRIGUES CANEDO (2)

TONY DE LIMA (1)

Estudantes do Curso de Agronomia(1) e Tecnologia em Gestão Ambiental(2)

 Urutaí, 19 de junho de 2013.

1. INTRODUÇÃO

O uso intensivo e inadequado das diversas áreas exploradas tem contribuído para o declínio considerável da fertilidade natural dos solos. Esse manejo inadequado tem contribuído para o processo de degradação da matéria orgânica, causando perdas de algumas propriedades físicas, químicas e biológicas, acelerando a erosão e diminuindo o potencial produtivo das culturas (CALEGARI, 2000).

A diversidade de microrganismos como indicador da qualidade do solo tem sido bastante debatido, especialmente na última década, com o advento de técnicas de biologia molecular que têm favorecido a avaliação dos microrganismos em amostras ambientais (COUTINHO et al., 1999; ROSADO, 2000; TIEDJE et al., 2001). O principal argumento a favor dessa característica ambiental é o fato da diversidade microbiana manter-se naturalmente inalterada ao longo do ano (SMIT et al., 2001; JOHNSON et al., 2003).

Vê-se, dessa forma, que a diversidade de microrganismos é crítica para o funcionamento do ecossistema, porque há a necessidade da manutenção de processos ecológicos como a decomposição da matéria orgânica, ciclagem de nutrientes, agregação do solo e controle de patógenos dentro do ecossistema (KENNEDY, 1999). Dessa forma, é extremamente importante a busca de métodos de avaliação da diversidade de microrganismos no solo e também de formas de utilização desses dados como indicadores do estado da qualidade do solo.

Fungos e bactérias de solo são onipresentes no ambiente e cumprem uma gama de funções ecológicas importantes,  em particular  aqueles associados  à mineralização de nutrientes no solo ( ANDERSON & CAIRNEY,  2004 ).  Apesar  disto,  a compreensão da dinâmica das  populações  de fungos  de solo e bactérias  é um desafio,  em especial  fungos  micorrízicos  arbusculares (FMAs), devido à dificuldade de cultivo e identificação destes organismos. Estudos através de isolamentos em meios  de cultivo artificiais  são difíceis  de serem executados  e muitas  vezes  fornecem resultados não conclusivos.  Entretanto este desafio está sendo vencido com o auxílio de novas técnicas  baseadas  no uso de marcadores moleculares.  Recentes investigações sobre a ecologia de fungos do solo estão sendo realizadas através da extração do material genético diretamente  do solo ou de raízes colonizadas, o que tem trazido significativo aumento na compreensão da diversidade de fungos em raízes de plantas e/ou solo (SIQUEIRA & MOREIRA, 1999). 

A fauna do solo tem um importante papel na regulação dos sistemas agrícolas e, desde os anos 1980, vem sendo pesquisada no Brasil como indicador de sustentabilidade do manejo dos solos tropicais. Tem importante atuação nos processos de decomposição, mineralização e humificação de resíduos orgânicos; imobilização e mobilização de macro e micronutrientes; fixação de nitrogênio atmosférico; estruturação e agregação do solo e conseqüente conservação e regulação de pragas e doenças (auto-regulação), beneficiando os sistemas de produção como um todo (LAVELLE et al, 1997).

Alguns organismos da macrofauna, principalmente os térmitas, as formigas, as minhocas e larvas de coleópteros, são denominados “engenheiros do ecossistema”, pois suas atividades levam à criação de estruturas biogênicas (galerias, ninhos, câmaras e bolotas fecais), que modificam as propriedades físicas dos solos onde vivem e a disponibilidade de recursos para outros organismos (WOLTERS, 2000). Por meio de suas ações mecânicas no solo, a macrofauna contribui na formação de agregados estáveis, que podem proteger parte da matéria orgânica de uma mineralização rápida e que constituem, também, uma reserva de nutrientes potencialmente disponível para as plantas (LAVELLE & SPAIN, 2001; DECÄENS et al., 2003).

A macrofauna é constituída por uma complexidade de organismos que diferem no tamanho, metabolismo, atividades e mobilidade (PASINI E BENTO, 2004), com comprimento maior que 2 mm (SWIFT et al., 1979). Conforme Bayer e Mielniczuk (1999), a macrofauna tem papel fundamental na fragmentação e incorporação dos resíduos ao solo, criando assim, condições favoráveis à ação decompositora dos microorganismos. Entretanto os benefícios da fauna edáfica são poucos conhecidos em solos brasileiros (ALVES et al., 2006) apud Montenegro et al. (2010).

O objetivo deste trabalho é quantificar a diversidade microbiana e de macrorganismos em diferentes usos de solo na fazenda Pedra Branca e Palmital.

2. MATERIAL E MÉTODOS
 

O trabalho foi conduzido nos dias 26 de março e no dia 2 de abril, no Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Goiano, IF Goiano – campus Urutaí, localizado no sudoeste goiano. As armadilhas foram instaladas na área de mata, em pastagem e na área de pivô (cultivada).

Foram utilizadas armadilhas do tipo “Pitfall” compostas de garrafas PET com capacidade de 600 mL cortadas na região do gargalo, de modo que o fundo da garrafa fosse enterrado e o orifício ficasse ao nível da superfície do solo. Em cada ambiente, as armadilhas foram marcadas com estacas posteriormente geo-referenciadas. Sobre as armadilhas foi colocada uma proteção, essa proteção foi feita com bandejas de isopor e palitos de churrasco, em cada extremidade da bandeja foi colocado um palito e eles foram fincados no solo, formando uma casa para a garrafa pet.  Em todas as áreas foram colocados 5 pontos escolhidos aleatoriamente totalizando 20 amostras, 5 amostras de cada grupo.

Foram coletadas aproximadamente 300 gramas de solo, em uma profundidade máxima de 20 cm, utilizando enxadão para a retirada das amostras e colocadas em sacos plásticos e levadas ao Laboratório de Microbiologia. Onde foi realizada a diluição em série. Vale ressaltar que a coleta foi realizada logo após uma chuva.

 Cada armadilha continha uma mistura de 100 mL de solução etanol e detergente. Após sete dias a campo as armadilhas foram coletadas e encaminhadas para o laboratório de microbiologia para posterior identificação da macrofauna edáfica.

Para a realização desse método, tomou-se 1 grama da amostra composta, pesada em balança de precisão. Em seguida, essa amostra foi levada a câmara de fluxo laminar, onde se realizou o restante dos procedimentos. Esta amostra foi transferida para um tubo de ensaio, com o auxílio de pinça, contendo 9 mL de solução salina esterilizada, tornando-se um solução diluída com concentração 10^-1.

Logo em seguida foi preparada a solução de 10^-2, transferindo com uma pipeta estéril, 1 mL da concentração 10^-1, que foi agitada por aproximadamente 30 segundo em agitador, para outro tubo de ensaio contendo 9 mL de solução salina.

Foram realizadas as diluições para as concentrações 10^-3, 10^-4 e 10^-5, seguindo o mesmo procedimento realizado anteriormente, esse procedimento pode ser melhor compreendido de acordo com a Figura 1. Para a determinação da densidade microbiana as concentrações de 10^-1 e 10^-2 foram descartadas.

Figura 1. Sequencia de atividade de diluição e plaqueamento utilizando o método de diluição  em série para quantificação de densidade microbianas.

Logo após, de ser feitas as diluições foi feita a semeadura, com a ponteira, de 1μL das mesmas em placas de Petri contendo meio de cultura BDA, com duas repetições para cada concentração. As placas foram vedadas e etiquetas e levadas à estufa de crescimento biológico e deixadas por 48 horas à 35 ^oC.

Posteriormente, foi realizada a contagem da Unidade Formadora de Colônias (ufc), de forma visual, dividindo a placa em quadrantes. Na contagem foi levado em consideração o número total de unidades formadoras de colônias. Em seguida foi realizado o cálculo para determinação da densidade microbiana. O cálculo foi feito da seguinte maneira: como o volume na placa de Petri era de 1 μL, foi necessário encontrar o número de ufc/mL através de regra de três simples, este valor foi multiplicado pelo índice de diluição da amostra.

O valor de ufc encontrado nas placas de Petri foram submetidas à análise estatística utilizando o software SAS. Foi realizado o teste paramétrico (ANOVA) e o teste de Tukey. E quando submetidas à análise de significância as médias necessitaram ser transformadas para melhorar a confiabilidade da análise.

O material coletado foi lavado em peneira e com o auxílio de pinças, foi feita a contagem e identificação da macrofauna, os organismos foram então, colocados em um vidro contendo álcool.

Os resultados obtidos foram submetidos à análise de variância usando o software SAS e quando significativos (p<0 a="" aplica="" as="" avaliada="" baseado="" cies="" coeficiente="" compara="" da="" de="" dias="" diversidade="" do="" e="" entre="" esp="" fisher="" foi="" m="" meio="" ndices="" nos="" o="" p="" pela="" pelos="" por="" realizado="" riqueza="" shannon="" simpson="" software="" spade.="" teste="" tukey.="" utilizando="" valores="" varia=""> 

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
 

A comparação da diversidade dos indivíduos da macrofauna presente nos demais ambientes: área de mata, pastagens e área do pivô (cultivada) demonstrou uma grande variação de grupos faunísticos, onde foram coletados 1613 indivíduos, pertencentes a vários grupos taxonômicos. Observou-se um maior número de indivíduos da ordem dos Coleoptera (besouros, vagalume), Hymenoptera (formiga, mariposas) e Orthoptera (grilo, gafanhoto), o grupo de menor representante foi Hylidae (Perereca) onde se encontrou 1 indivíduo.

Por causa da grande área rizosférica e grande quantidade de matéria orgânica fornecida era de ser esperar que a floresta apresentasse um grande de microrganismos. Mas a área de culturas (pivô) apresentou se um maior número de ufc’s (Tabela 1). Deve-se A diversidade vegetal, umidade, aeração e presença de uma vasta rizosfera onde os microrganismos se desenvolvem e contribuem para um bom solo onde se proporciona um substrato ideal para um crescimento de árvores, gramíneas.

Média do Número de Unidades Formadoras de Colônias por mL de solução do solo (ufc/mL) em relação às diluições e as áreas.

Tabela 1. Média do número de Unidades Formadoras de Colônias por mL de solução de solo (ufc/mL) em relação às diluições.

Analisando as médias de ufc por cada mL de solução do solo a densidade microbiana nos solos de culturas é superior. A pequena diferença entre as médias em solo de cultivo e pastagem pode ser explicada pelo uso contínuo de fertilizantes para o plantio e cobertura. Estes fertilizantes possibilitam um maior número de nutrientes disponível as plantas, melhorando, então, a rizosfera. Além disso, estes fertilizantes não deixam de liberar nutrientes diretamente para o desenvolvimento de microrganismos.

Estatisticamente, pelo teste F (ANOVA) a análise de variância é um procedimento utilizado para comparar três ou mais tratamentos. Existem muitas variações da ANOVA devido aos diferentes tipos de experimentos que podem ser realizados. A hipótese da nulidade H₀ foi rejeitada tanto a 1% quando a 5 % sendo o valor F calculado maior que o valor F tabelado (Tabela 2), as médias se diferem entre elas, portanto os tratamentos são diferentes. 

Tabela 2. Teste paramétrico ANOVA das médias do número de ufc transformadas encontradas nas diluições. 

A diversidade biológica foi avaliada através da aplicação dos índices de Shannon, Simpson e de Fisher, que mostram o domínio dos grupos faunísticos nas áreas estudadas. O índice de Shannon mede o grau de incerteza em prever a que espécie pertencerá um indivíduo escolhido ao acaso. Quanto menor o valor do índice de Shannon, menor o grau de incerteza e, portanto a diversidade da amostra é baixa. A diversidade tende a ser mais alta quanto maior o valor do índice. Um parâmetro utilizado é a riqueza de espécies, que diz pouco a respeito da organização da comunidade, mas serve com indicativo de diversidade de organismos onde houve maior número na área da mata quando comparada com a área de pivô que apresentou menor número de riqueza sendo o ambiente mais desequilibrado das áreas pesquisadas.

Figura 2. Médias dos valores de riqueza de espécies nos diferentes usos do solo (valores seguidos de mesma letra não diferem entre si pelo teste Tukey a P~0,05).

 O teste de Riqueza de Espécies (Figura 2), a área de Floresta apresentou maior índice de 25.3, enquanto a pastagem 2 (Fazenda Palmital), culturas e pastagem 1 (Pedra Branca) apresentaram  os seguintes valores 22.5; 10.2 e 4.1 respectivamente. Floresta e Pastagem 2 foi classificado “a” por apresentar um grande número de organismos naquele espaço, onde pode ser considerados estatisticamente iguais, já Culturas e Pastagem 1 foi classificado “b” por  ressaltar diferença  de organismos no ambiente assim sendo diferentes da Floresta e Pastagem 2 .

Figura 3. Médias dos valores do índice de Shannon nos diferentes usos do solo (valores seguidos de mesma letra não diferem entre si ao Teste Tukey a P~0,05).

No índice de Shannon (Figura 3) é observada a diversidade de espécies, onde se leva a riqueza e a equabilidade em consideração. A floresta, pastagem 2 e cultura (pivô) apresentaram os valores  respectivamente maiores do que a Pastagem1 que se diferencia  por ter um menor índice.

Figura 4. Médias dos valores do índice de Simpson nos diferentes usos do solo (valores seguidos de mesma letra não diferem entre si ao Teste Tukey a P~0,05). 

O Índice de Simpson (Figura 4) também  leva em consideração a riqueza e a  igualdade como nos demais gráficos. Neste índice, a pastagem 1 obteve maior índice , pois possui um número maior  de indivíduos, pois neste ambiente pode ser de um solo estável de bom desenvolvimento aos organismos. Diferenciando dos demais índices pastagem 2, floresta e culturas que estão menor mais são equivalentes. 

Figura 5. Médias dos valores do índice de Fisher nos diferentes usos do solo (valores seguidos de mesma letra não diferem entre si ao Teste Tukey a P~0,05).

No Índice  de Fisher (Figura 5) é analisada a relação do número de espécies representadas por apenas 1 indivíduo na comunidade. Novamente a área de floresta apresentou se uma maior média se diferenciando  dos demais tratamentos que apresentaram médias como a pastagem 2, a área de cultura e  a pastagem 1. Isso pode ser explicado pela grande diversidade que a área de floresta apresenta, pois ela apresenta uma vegetação mais diversificada, fornecendo maior matéria orgânica e conseqüentemente um maior número de organismos interagindo no ambiente.

4. CONCLUSÃO

A preservação de áreas florestais contribui para a existência de uma elevada densidade microbiana no solo, devido a fatores favoráveis ao desenvolvimento desse tipo de organismos. Em áreas que sofreram ações antrópicas essa densidade é inferior, já que houve interferência nas propriedades físicas, químicas e na diversidade vegetal do ambiente, cujas estão interligadas ao crescimento de microrganismos no solo.

As áreas em que foi feito a análise de ambientes diferentes como floresta, pastagem 1, pastagem 2 e culturas era de se esperar que a área de floresta apresentasse média superior de ufc e organismos comparadas as demais. Isso se deve a grande biodiversidade das áreas preservadas, que pode ser explicado pela maior quantidade de matéria orgânica oriunda da diversidade vegetal, umidade, aeração e presença de uma vasta rizosfera, proporcionando um substrato ideal para o desenvolvimento de microrganismos.

Mas isso não ocorreu, a área de culturas apresentou um maior número de ufc e organismos, talvez haja um fator de desequilíbrio onde tal espécie possa estar predominando no momento, por falta de competição ou agentes que a controla, a contagem do número de ufc também pode ter sido feita de maneira errônea em qualquer área estudada. Outro fator que pode ter interferido no número de organismos encontrados na área de pivô foi o fato de terem utilizado sacolas plásticas de cor amarela o que chama atenção dos organismos.

Uma área nativa constitui um sistema em equilíbrio e sofre pouco influências antrópicas como os demais tratamentos e o não revolvimento do solo e a permanência dos resíduos possibilitam melhor desenvolvimento dos microrganismos, principalmente devido ao aumento dos teores de matéria orgânica nas camadas mais superficiais. Nas áreas de cultura e pastagem há o uso de fertilizantes para plantio, o que permite um maior número de nutrientes disponível para as plantas. Também se percebe que o tipo de manejo, seja ele um plantio direto com milho ou uma pastagem não interfere na densidade microbiana entre os solos desses ambientes.

5. LITERATURA CITADA

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