Microbiologia do solo

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11/04/2016
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Microbiologia do solo
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Matéria mineral não consolidada, na superfície 
da Terra, que foi sujeita e influenciada por 
fatores genéticos e ambientais do material de 
origem , clima, incluindo efeitos de umidade e 
temperatura, macro- e microrganismos e 
topografia, todos atuando durante um período 
e produzindo um produto – o solo - que difere 
do material do qual deriva em muitas 
propriedades e características físicas, químicas, 
mineralógicas, biológicas e morfológicas.
Solo
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•Composição:
- Fase sólida – frações minerais (45%) e 
orgânica(5%) 
-Fases liquida (25%): água e materiais 
dissolvidos
-Gasosa (25%): mesmos da atmosfera
•Variação: 
- origem do solo (rochas maternais), condições 
ambientais e tipo de vegetação
•Tipos:
- Orgânico: contém, pelo menos, 20% de
carbono orgânico (somente 0,9% dos solos do
mundo)
- Mineral: < 20% de carbono orgânico (99,1%
dos solos do mundo)
O SOLO Clique para editar o estilo do ttulo mestre
• Particularidades do solo:
– Possibilitar o crescimento das plantas (produção 1ª)
– Reabastecimento contínuo do estoque de nutrientes 
para as plantas – elementos biogênicos
• Recurso renovável (lento)- depende do clima 
(1cm a cada 15 anos).
• Base da vida
• Filtros de água
• Armazenamento de água
• Habitat-Edafon – os organismos que vivem no 
solo
Porque o solo é importante?
Clique para editar o estilo do ttulo mestrePerfis do solo
Solo maduro tem muito tempo para formar e estão dispostas em 
camadas chamadas horizontes.
O: formado pela deposição de
materiais orgânicos, tais como folhas,
galhos, resíduos animais (0 a 2”).
A: primeiro horizonte mineral, rico em
matéria orgânica, concentra grande
parte da atividade microbiana (2 a
10”).
B: segundo horizonte mineral,
chamado, também de zona de
iluviação em função do aporte de
minerais e nutrientes; (10 a 30”)
C: zona de material de origem não
consolidado (30 a 48”).
Clique para editar o estilo do ttulo mestreTextura do solo
• Textura: representa as proporções relativas 
das frações areia, silte e argila do solo. 
• Tamanho de partícula:
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Distribuição relativa 
das partículas (areia, 
argila, silte) determina 
a textura do solo, 
porosidade e a 
capacidade de 
retenção de água.
Clique para editar o estilo do ttulo mestreEstrutura do solo
• Agregação de partículas primárias do solo
em unidades compostas ou agrupamento
de partículas primárias, que são separadas
de agregados adjacentes por superfícies
de fraca resistência.
• Resulta da interação com produtos 
microbianos e metabólitos: Hifas 
fúngicas, e glicoprotéinas (glomalina
produzida FMA), EPS, MO, Na e Ca.
• O grau e consistência dos agregados 
determina a estrutura do solo
• A natureza dos agregados determina o 
espaço poroso (localização da água e ar)-
distribuição não é homogênea.
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Interações entre bactérias e superfícies sólidas do solo
 Carga negativa da superfície da célula com 
carga positiva da argila.
Ex: Grupos R-COOH com cátions di- ou 
trivalentes adsorvidos nas argilas.
 Carga positiva da célula com pH baixo e carga 
negativa da argila.
Ex: NH3+ da célula bacteriana e carga negativa 
da argila.
 Interações eletrostáticas com colóides 
orgânicos.
- Produção de exopolímeros, substâncias 
gomosas e fibrilas de celulose.
- Argilas embebidas em exopolissacarídeos de 
outros microrganismos e plantas
 Projeções celulares (flagelos, pilli)
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Associação entre caolinita e polissacarídeos
(escleroglicanas).
Após coloração dos 
carboidratos com prata.
Pontes efetuadas pelos
polímeros. Adsorção de
polissacarídeos (EPS)
Conexão de partículas do solo por polissacarídeos 
Produzidos por fungos e bactérias;
Podem ter carga líquida nula, positiva ou 
negativa;
Adsorção envolve pontes de hidrogênio, 
forças de van der Waals, interações 
eletrostáticas;
Cátions di- e trivalentes aumentam a 
adsorção de polissacarídeos carregados 
negativamente à superfície de argilas (carga 
líquida negativa);
Polissacarídeos formam contínuo entre as 
células e as partículas do solo;
 Menores perdas de água;
 Menor difusão de nutrientes;
 Maior tamponamento em relação às 
flutuações ambientais;
 Suporte para enzimas extracelulares, 
levando a perdas mínimas dessas moléculas 
para a solução do solo.
Clique para editar o estilo do ttulo mestrePapel de fungos na agregação do solo
1- Orientação de partículas de 
argila ao redor da célula;
2- Secreção de polissacarídeos 
que cimentam as partículas de 
solo;
3- Envolvimento das partículas 
do solo na rede micelial.
Agregação de partículas do solo 
pelas hifas fúngicas.
Glomalina na superfície de hifas de
fungos micorrízicos arbusculares e nos
agregados do solo
 Glomalina = proteína secretada pelas
hifas de fungos micorrízicos
arbusculares (glicoproteína); funciona
como uma “super-cola”, unindo as
partículas do solo em agregados.
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Agregação do solo em função da presença de fungos micorrízicos arbusculares
no sistema radicular de soja.
Clique para editar o estilo do ttulo mestrePOROSIDADE DO SOLO
TIPO DE PORO DIMENSÕES
Macroporos > 75 m
Mesoporos 30 – 75 m
Microporos 5 – 30 m
Ultramicroporos 0,1 – 5 m
Criptoporos < 0,1 m
O arranjo das partículas do solo e o espaço poroso formado entre elas 
resultam em agregados com forma e tamanho variável.
Solos arenosos: espaço poroso de 35 a 50% (maioria macroporos)
Solos argilosos: espaço poroso de 40 a 60% (maioria microporos)
Clique para editar o estilo do ttulo mestreAERAÇÃO DO SOLO
 A água é presente em solos pela adsorção 
em superfícies ou como água livre em 
filmes entre as partículas de solo.
- Solos bem drenados – > O2 
- Solos embebidos – < O2 (Consumido pelos 
microrganismos) e se tornam rapidamente 
anóxicos.
 Solo é tipicamente um ambiente aeróbico
 Mapa do contorno de concentrações de O2
em um agregado de solo.
- Os números dos contornos indicam a
concentração de O2
- Cada Zona pode ser considerada um
diferente microambiente (Anaeróbios
Microaerófilos, Aeróbios)
 Relação com o potencial redox do solo 
(medida da tendência de um compostos 
receber ou doar elétrons)
- Redução de Fe3+ a Fe2+
- Redução de SO4
2- e NO3
-
- Oxidação de H2S
Aeração: é influenciada pela umidade, textura 
do solo e porosidade
Clique para editar o estilo do ttulo mestreTemperatura do solo
Clique para editar o estilo do ttulo mestreA vida no solo
Bactérias: 40%
Fungos e algas: 40%
Mesofauna (8%) e minhocas (12%)
Representa ~5% da MOS.
• Residentes legítimos
• Residentes facultativos
– A sobrevivência depende da presença de 
substratos específicos
• Organismos casuais
– Sobrevivem no solo em condições especiais
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 Região do solo sobre influência direta das raízes, possibilitando proliferação 
microbiana”
 Alta densidade e atividade microbiana
 É dividida em: ectorrizosfera, endorrizosfera e 
- Ectorizosfera: rizosfera propriamente dita e o rizoplano; 
- Endorizosfera: compreende tecido epidermal e cortical; 
- Rizoplano: superfície entre a raiz e o solo.
Rizosfera Clique para editar o estilo do ttulo mestreMaterial organico na rizosfera
– Mucigel: composto de material gelatinoso de 
origem vegetal e microbiana, em interação com 
colóides minerais e orgânicos. Polissacarídeo 
composto principalmente de hexoses, pentoses e 
ácido urônico
– Mucilagens: excretadas por células da coifa das 
raízes, por células externas da epiderme e pêlosradiculares ou ainda de origem microbiana.
– Exsudatos: compostos de baixo peso molecular 
liberados a partir de células de plantas de um 
modo não-metabólico (não envolvem gasto 
energético ).
– Secreções: compostos metabolicamente liberado 
das células vegetais, atravessam membranas 
celulares por meio de transporte ativo, com gasto 
de energia.
– Lisados são originários do rompimento de células 
corticais, provenientes da descamação das células 
decorrentes do atrito com o solo à medida que 
crescem longitudinalmente.
– Células epidérmicas também são desprendidas à 
medida que a raiz cresce em diâmetro e estas 
entram em senescência 
Clique para editar o estilo do ttulo mestreMicrohabitat - solo
Estrutura da rizosfera e os microhabitats que se desenvolvem em resposta as 
particulas do solo.
• O maior crescimento 
microbiano ocorre nas 
superfícies das 
partículas de solo, 
normalmente próximo da 
rizosfera.
Clique para editar o estilo do ttulo mestrePopulação de microrganismos na rizosfera
Relação R/S
• expressa a relação existente entre o número de microrganismos no solo rizosférico (R) e no 
solo não rizosférico (S). 
• A quantidade na rizosfera pode ser mais de mil vezes maior que no solo não rizosférico. 
Clique para editar o estilo do ttulo mestreAmbientes do solo
• comunidade microbiana da rizosfera pode variar em 
estrutura e composição de espécies em função
• tipo de solo, 
• espécie de plantas, 
• estado nutricional,
• idade, estresse, 
• doenças, dentre outros fatores ambientais (Mahafee & 
Kloepper , 1997; Griffiths et al., 1999). 
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Clique para editar o estilo do ttulo mestreFatores ambientais: Efeitos antropogênicos que afetam a 
densidade de micro-organismos do solo
Clique para editar o estilo do ttulo mestreMicrobiota do solo
A redução da diversidade pode levar ao desequilibrio biológico nos 
agrossistemas
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Interações microbianas que influenciam a atividade, 
ecologia e dinâmica dos micro-organismos do solo.
• Mecanismos de Supressão de Fungos Fitopatogênicos por Rizobactérias e 
fungos
• Antibiose e Competição por ferro
• Parasitismo e Produção de Enzimas Extracelulares
• Indução de Resistência e Micoparasitismo
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 160 espécies em 1mL de água do mar
 6.400 a 38.000 espécies em 1g de solo
Diversidade microbiana e qualidade do solo
Pesticidas
Fertilizantes
Metais pesados
Monocultura
Salinidade
Preparo do solo
Diminuição da 
diversidade 
metabólica
Dimimuição
da qualidade 
do solo
Estrutura do solo
Micro-organismos Matéria orgânica
Manejo
Decompõem
Estimula
Inter-relação entre a microbiota, a matéria orgânica, a agregação e 
o manejo do solo
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Características ideais dos microrganismos em 
relação à agregação do solo
Característica do microrganismo Situação ideal/pretendida
Produção de micélio Maior produção de hifas 
Produção e qualidade da 
mucilagem
Mucilagem persistente e com grande capacidade 
de aderência
Aderência as argilas Estruturas químicas e microbianas com elevada 
hidrofobicidade, atração eletrostática e formação 
de pontes de cátions polivalentes
Crescimento microbiano Rápido crescimento, invasão do solo e colonização 
das partículas de solo.
Persistência e atividade no solo Elevada persistência e capacidade metabólica.
Interação com outros 
microrganismos e plantas
Estimular plantas a produzir mais raízes e favorecer 
a população rizosférica; estimular produtores de 
agentes cimentantes persitentes no solo ou nos 
agregados
Alteração nas raízes (exsudação) Estimular ramificação das raízes aumentando a 
produção de mucigel e o efeito agregantes destas 
direta ou inidreamente.
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• Decomposição de resíduo vegetal e 
material orgânico
– Síntese de húmus
– Mineralização de N,S e P orgânicos
• Aumento na disponibilização de 
nutrientes como o P, Mn, Fe, Zn, Cu
– Associações micorrízicas
– Produção de agentes orgânicos quelantes
– Reação de oxidação-redução
– Solubilização de fosfato
• Fixação biológica de N2
– Bactérias fixadoras de N2 de vida livre e 
cianobactérias
– Microrganismos associativos
– Simbiose com leguminosas e não 
leguminosas
Benefícios da atividade microbiana na rizosfera/ 
benefícios
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• Promotores de crescimento de planta
– Produção de hormônios de crescimento de plantas
– Proteção contra patógenos de solo 
– Aumento na eficiência do uso de nutrientes
Benefícios da atividade microbiana na 
rizosfera/inoculantes
Controle de micro-organismos 
– Doenças de plantas
– Insetos e nematóides do solo
– Ervas invasoras
Biodegradação de pesticidas sintéticos 
e contaminantes
– Aumento na tolerância da planta à 
seca
– Aumento na agregação do solo