Biologia do Solo: Agentes Formadores e Microbiota

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BIOLOGIA DO SOLO
UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS
CURSO DE GEOLOGIA
Prof. Helder Manuel da Costa Santos
10/04-2017/1
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Definições de solo, segundo a Soil taxonomy (Estados Unidos, 
1975 a) e do Soil survey manual (Estados Unidos, 1984):
 “Solo é a coletividade de indivíduos naturais, na superfície da 
terra, eventualmente modificado ou mesmo construído pelo 
homem, contendo matéria orgânica e servindo ou sendo capaz 
de servir à sustentação de plantas ao ar livre”. 
 O solo (em um conceito mais completo) é a superfície 
inconsolidada que recobre as rochas e mantém a vida animal e 
vegetal da Terra. É constituído de camadas que diferem pela 
natureza física, química, mineralógica, morfológica e biológica.
Solo:
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 Agentes Formadores do Solo
Dokoutchaiev simboliza o fenômeno da formação do solo
pela seguinte expressão:
S= f(C, MO, R, Or, T)
S-produto de decomposição ou solo
C- clima
MO –material de origem
R- relevo
Or- organismos (biosfera)
T- tempo
Agentes ativos: clima e organismo
Agentes passivos: relevo, material de origem e tempo.
5-Biologia do Solo 
A biologia do solo é o estudo dos organismos (vegetais ou animais)
que vivem no solo e suas relações entre si. Os organismos têm
forte influência na gênese e manutenção da organização dos
constituintes do solo, principalmente nos horizontes superficiais.
Os organismos podem ser classificados por seu tamanho em: 
 1-macrorganismos que podem ser vistos, a olho nu, 
 2-mesorganismos cujo tamanho varia de 0,0045 mm a 0,05 mm e
 3-microrganismos que, em geral, só podem ser visualizados com a 
ajuda de instrumentos.
Além disso, também faz parte da biologia do solo o sistema radicular 
das plantas em desenvolvimento 
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Natureza das Substancias Orgânicas
 Os seres vivos são formados por uma diversidade enorme de substâncias
orgânicas, mas também por substâncias inorgânicas de bem menor
variedade.
 O número de substâncias orgânicas diferentes encontradas na natureza é
de uma ordem 1000 vezes maior do que o número de substâncias
inorgânicas.
 Substâncias inorgânicas podem ocorrer na forma de moléculas,
compostos iônicos ou íons; São pequenas, simples e tem origem mineral.
 Apenas os elementos C, H, O, N perfazem 96% da massa de um ser vivo, o 
que é bem diferente da realidade encontrada no ambiente não vivo.
 Apesar de ser inorgânica, a água sozinha perfaz um total de 70% da massa 
de cada célula.
 Já as moléculas orgânicas todas somadas contribuem com 25% da massa 
celular.
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Fases do Solo (solo ideal)
Biota do solo 
O solo não é uma massa de detritos inertes, mas sim cheia de vida.
1-Os microorganismos são:
as bactérias, 
actinomicetos, 
fungos e algas. 
2-A microfauna são:
 protozoários, 
 rotíferos, 
 nematóides. 
3-A mesofauna são:
os ácaros, Collembolas, enquitríqueos. 
4-A macrofauna é representada por 
minhocas, cupins, formigas, coleópteros, arachnídeos, 
miriápodes, entre outros.
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Coleópteros (besouros)
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Miríapodes
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Microbiota do solo bactérias, actinomicetos, fungos, algas
 São microrganismos procarióticos caracterizados pelo pequeno 
tamanho (0,5 µm), em geral unicelulares que se multiplicam por 
fissão binária e formam colônias.
 As do solo são, na maioria, heterotróficas, mas em algumas 
condições predomina também bactérias autotróficas.
 Estima-se que existam no solo mais de 800 espécies de bactérias 
sendo maioria pertencente à ordem Eubacteriales, que vivem nos 
horizontes superficiais do solo, especialmente junto às partículas 
orgânicas e na rizosfera. 

 1.Bactérias
Bactérias
 As bactérias melhor representadas no solo são espécies dos gêneros 
Pseudomonas, 
 Bacillus, 
 Arthrobacter, 
 Achromobacter, 
 Xanthomonas, 
 Micrococcus.
 Outros gêneros pouco representados, mas de grande importância, 
incluem representantes das bactérias quimiolitotróficas como 
Nitrosomonas, Nitrobacter, 
 Thiobacillus, Ferrobacillus, 
 Hydrogenomonas, Dessulfovibrio, Methanobacillus e 
Carboxidomonas 
 que são responsáveis por processos bioquímicos de grande interesse 
para o sistema solo-planta e, conseqüentemente, para a agricultura.
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Bactérias
 As bactérias constituem o grupo que ocorre em maior número no 
solo, embora representem apenas entre 25-30% da biomassa 
microbiana total dos solos agrícolas. A comunidade bacteriana é de 
cerca de 108 a 109 organismos/g de solo. Tamanho reduzido (0,5-1,0
µm x 1,0-2,0 µm).
-A densidade é máxima em solos
 úmidos,
 neutros e alcalinos e
 com elevado teor de matéria orgânica.
-As bactérias estão envolvidas em vários processos no solo, 
como:
 a) decomposição da matéria orgânica e ciclagem de nutrientes
 b)transformações bioquímicas específicas 
(nitrificação/desnitrificação, oxidação e redução do S e elemento 
metálico);
 c) fixação biológica de nitrogênio;
 d)ação antagônica aos patôgenos;
 e) produção de substâncias de crescimento
Bactérias
Bactérias colonizando raízes de algodão
Foto: Itamar Soares de Melo
Embrapa Meio Ambiente
Bactérias colonizando raízes de algodão
Foto: Itamar Soares de Melo
Embrapa Meio Ambiente
Colonização de raízes de algodoeiro
por Bacillus megaterium
2.Actinomicetos-representação
 Representam um grupo bastante heterogêneo de microrganismos com características de fungos e bactérias. 
 Morfologicamente assemelham-se aos fungos por apresentarem micélio e produzirem esporos assexuais (conídios) e
às bactérias Gram negativas, por possuírem núcleo primitivo, causarem turvação em meio liquido, sensibilidade a
vírus e produção de antibióticos.
 No solo, eles apresentam-se em forma filamentosa com hifas finas (0,5-
1,2 µm de diâmetro).
 Sua presença no solo pode ser detectada pela produção de substâncias
voláteis com cheiro rançoso característico que emanam de solos recém
arados e são denominadas “geosmin”.
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2.Actinomicetos-representação
 São mais abundantes
 em solos secos e quentes
 e raros
 em solos turfosos e encharcados.
 A maioria dos actinomicetos do solo são aeróbios e
heterotróficos.
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2.Actinomicetos 
 Embora representem pequena proporção da microbiota do
solo, desempenham papel importante:
a) na degradação de substâncias normalmente não decompostas por
fungos e bactérias, como
 fenóis,
 quitina,
 húmus e parafinas.
b) São capazes de decompor a matéria orgânica em temperaturas
mais elevadas como na adubação verde, compostagem e
esterqueira e
c) de degradarem celulose e proteínas com pequena imobilização de
nitrogênio.
d) Produzem antibióticos controlando o equilíbrio microbiológico do
solo.
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3.Fungos
 São microrganismos eucarióticos e em maioria filamentosos que 
ocorrem no solo como células ou estruturas de repouso (esporos) e 
como hifas ou micélio com diâmetro variando de 3-10 µm. 
 Não possuem clorofila, sendo portanto heterotróficos, obtêm energia e 
carbono de compostos orgânicos e aeróbicos. 
 Em termos numéricos, não são predominantes, mas representam 70 a 
80% da biomassa microbiana da maioria dos solos. 
 Sua ocorrência está relacionada ao teor de 
 matéria orgânica, 
 pH e 
 umidade do solo. 
 Predominam em solos ricos em 
 m. o. e com pH na faixa acida. 
3.Fungos
 Milhares de espécies, pertencentes a todas as classes, já foram 
isoladas do solo, sendo a maioria pertencente aos 
Deuteromicetos, também chamados de fungos imperfeitos.
 A principal função dos fungos 
 resulta da sua atividade heterotrófica sobre os restos vegetais 
depositados no solo e 
 a formação de relações simbióticas mutualistas denominadas 
micorrizas e parasítica (doenças) com as raízes da maioriadas 
plantas. 
 São importantes agentes de controle biológico de outros fungos e 
nematóides fitopatogênicos.
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3.Fungos
Os fungos mais representativos do solo 
são espécies dos gêneros 
 Aspergillus,(produção do ácido citrico)
 Penicillium, 
 Rhizoctonia,
 Humicola, 
 Alternaria, 
 Colletotrichum, 
 Pythium, 
 Fusarium, 
 Phytophthora, Mucor, Rhizopus, Phycomyces, 
Pilobolus, Gaeumannomyces, verticillium e 
Chaetomium. 19
Fungos
Filamentos de fungos chamados micélios formam uma rede conhecida como micorriza
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4. Algas
 Representam um grupo de microrganismos bastante diverso 
do ponto de vista morfológico e fisiológico. 
 Podem ser do tipo eucariótica (algas verdadeiras ou 
multicelulares) e procariótica, que são unicelulares e 
representadas, na sua maioria, pelas cianobactérias (algas 
verde-azuladas também classificadas como bactérias). 
 Geralmente, estão na faixa de 103 a 104 organismos/g de solo 
podendo atingir em condições de alta umidade ou em áreas 
de deserto, cerca de 108 organismos/g de solo.
4. Algas
 São os principais microrganismo fotossintetizantes que 
vivem no solo, predominando em solos com 
 luminosidade e umidade elevadas e
 baixa acidez. 
 São consideradas incorporadoras de matéria orgânica ao 
solo, pois convertem água+ nutrientes+luz em biomassa.
 Ocorrem em maior número na superfície do solo (0-5 cm). 
Algumas espécies podem se desenvolver 
heterotroficamente nas camadas mais profundas do solo.
 Os gêneros Anabaema, Nostoc, Tolypotrix, todos fixadores 
de nitrogênio, são os melhores representados. 
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4. Algas
 Sua importância para o solo inclui a colonização inicial e 
disponibilidade de nutrientes em superfícies inertes, tais 
como: 
 rochas e solos desnudos, 
 atuando como agentes de intemperismo de rochas e 
minerais (ação pedogenética), 
 melhoria da aeração em solos inundados e 
 fixação de N2 atmosférico, em simbiose com plantas e em 
vida livre, sendo usadas como biofertilizantes.
 Várias espécies de algas associam-se a fungos, 
especialmente membros da Ascomicotina, formando talos 
estáveis chamados líquens, que são importantes 
componentes dos sistemas biológicos terrestres.
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Ação das algas e dos microrganismo
Distribuição e Atividade dos Microrganismos no Solo
 Os microrganismos não ocorrem livres na solução do solo. 
 As bactérias se concentram dentro ou próximas aos peletes 
fecais da pedofauna, nos pequenos espaços vazios formados 
entre as partículas do solo, nos agregados argila-matéria 
orgânica. 
 Os fungos predominam na rizosfera e nos poros do solo 
próximos às raízes 
 e os protozoários, principais representantes da microfauna, 
ocorrem na rizosfera e cordões miceliais dos fungos. 
 Nos agregados, as bactérias esporulantes, actinomicetos e 
fungos predominam na superfície, 
 enquanto as bactérias Gram negativas predominam no seu 
interior.
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Distribuição de microrganismos
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Distribuição geográfica dos diferentes tipos de microrganismos
 Os solos sob cerrado são pobres em espécies 
bacterianas e 
 relativamente mais ricos em 
 actinomicetos e fungos. 
Influência Ambiental, nas bactérias
 A comunidade bacteriana é muito afetada pelas condições de 
umidade, temperatura, reação do solo, aeração etc.
Umidade
 O teor de umidade do solo é responsável pelas alterações das 
trocas gasosas e ao mesmo tempo pelo transporte dos nutrientes
utilizados pelos microrganismos para seu crescimento.
 Para as bactérias aeróbias, a umidade ideal na faixa de 50-70%. Os 
solos hidromórficos afetam o equilíbrio microbiológico.
 A temperatura do solo depende cobertura vegetal, tipo de solo, 
umidade, afetam a atividade das bactérias.
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Influência Ambiental, nos fungos
 São encontrados no solo em comunidades variando de 104 a 
106 organismos/g de solo.
 Predominam em solos ácidos onde sofrem menor 
competição, 
 (pois as bactérias e actinomicetos são favorecidos em ambientes com pH alcalino e 
neutro).
 Os fungos podem ser encontrados em solos com pH de 3,0-
9,0.
 Umidade ideal do solo é de 60-70%.
 Em geral são aeróbicos, porém resistem a altas pressões de 
CO2 podendo desenvolver em altas profundidades.
 Quanto a temperatura, podem ser encontrados em uma ampla 
faixa, mas no solo predominam espécies mesófilas. 
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Efeitos de Fatores Físicos e Químicos sobre os 
microrganismos do Solo
Umidade
 É um dos fatores determinantes na atividade microbiana:
 a) como componente do protoplasma celular, sendo 
indispensável
 b)modificando as trocas gasosas
 c)dissolvendo e transportando diferentes nutrientes
 A umidade ótima dos solos para os microrganismos 20 a 25%.
 A umidade ótima varia do tipo de solo, textura, vegetação e 
grupos de microrganismos
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Umidade
 A aeração e a umidade estão inversamente relacionadas pelo
movimento e substituição do ar e da água.
 A concentração do CO2 é de 10 a 100 vezes maior no solo do que da atmosfera da
superfície. Devido a respiração dos microrganismos e raízes que consomem O2 e
eliminam CO2.
 Pouca aeração é devido a má drenagem e encharcamento.
 No solo hidromórfico, ocorre um desaparecimento da
microbiota constituída por fungos e actinomicetos.
 As cianofícias e bactérias anaeróbias se beneficiam desse
ambiente.
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umidade
 Umidade de 20% ainda aparecem os actinomicetos, 
 com 60% , as espécies unicamente celulolíticas,
 Com 70%, os fungos. 
 Para atividade lignolítica, ação fúngica, as umidades devem 
ser altas (70%).
 A mineralização do fósforo orgânico é estimulada pela 
anaerobiose para alguns tipos de solos e é favorecida pela 
alternância de seca e umidade.
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Temperatura
 Cada espécie microbiana é caracterizada por uma faixa de 
temperatura ótima de crescimento que permite definir 4 tipos 
de microrganismos:
 1)Mesófilos: temperaturas entre 25º e 40º C. 
 Neste grupo pertence a maioria das bactérias, actinomicetos 
e fungos que vivem no solo.
 2) Psicrófilos: temperatura ótima de crescimento <20º C. 
pertencem este grupo os bastonetes gram-negativos.
 3)Termófilos: taxa de crescimento máximo 45º C e a mínima 
da ordem de 35º C a 40º C. pertencem a este grupo, os 
microrganismos que crescem em pilhas de compostagem.
 4)Termófilos facultativos: desenvolvem-se de 28º C a 56º C
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Temperatura
 Os horizontes superficiais sofrem variações diárias e sazonais de temperatura, áreas de maior 
atividade microbiana.
 A nitrificação é estimulada por uma elevação de temperatura podendo ocorrer tanto em altas como 
em baixas temperaturas, embora não existam nitrificadores termófilos.
 Para a desnitrificação, a temperatura ótima é muito elevada
entre 60º C e 65º C. Em temperaturas baixas produz-se mais
N2O, e em altas redução de N2O a N2.
 Os microrganismos envolvidos no ciclo do fósforo,
responsáveis pela mineralização do P orgânico são
favorecidos pelas temperaturas altas.
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pH
 A maioria dos solos do Brasil é ácido.
 O efeito da acidez do solo está na concentração
de íons hidrogênio e
 deficiência de Ca, P, N, K, M.O e excesso de Al e
Manganês.
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pH
 A ação do pH sobre os microrganismos do solo 
depende da sua tolerância e distinguem-se 4 
categorias:
 1) Indiferentes: crescem numa faixa ampla de pH.
Muitas bactérias desenvolvem-se com pH (6,0-9,0) 
e fungos pH 2,0-8,0.
 2) Neutrófilos: pH próximo a neutro a ligeiramente 
alcalino. Actinomicetos não apresentam crescimento 
com pH<5,5. As cianobactérias e diatomáceas 
preferem ambientes neutros e com pH <6,0 a 
atividade tende a desaparecer.
 3)Acidófilos: os que preferemambientes 
francamente ácidos.
 4)Basófilos: não suportam valores de pH<8,0.
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Rizosfera
 A rizosfera é a região onde o solo e as 
raízes das plantas entram em contato; 
O número de microrganismos na raiz e à 
sua volta é muito maior do que no solo 
livre; 
 os tipos de microrganismos na rizosfera 
também diferem do solo livre de raiz.
Rizosfera
 Na rizosfera as bactérias são os microrganismos 
predominantes. 
 O crescimento bacteriano é estimulado por 
nutrientes como aminoácidos e vitaminas liberadas 
do tecido radicular.
 Os produtos do metabolismo microbiano que são 
liberados na rizosfera estimulam o crescimento das 
plantas. Desta forma, uma troca de nutrientes ocorre 
entre o sistema radicular da planta. 
 A rizosfera é importante para processos
relacionados com a nutrição da planta, trocas de O2
e CO2, gradientes de umidades do solo,
mineralização, amonificação, nitrificação e simbiose.
Rizosfera
 Zona de influência, da superfície da raiz e se
estende até 1 a 3 mm do solo podendo atingir 5mm.
Foi definida por Hiltner (bacteriologista) em 1904,
prof. de agronomia da faculdade de Munique.
 rizosfera representa interface entre plantas 
e o solo 
 Zona de interesse agronômico, econômico 
e ecológico.
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Rizosfera
Matéria Orgânica do solo
 A matéria orgânica do solo (MOS) é definida por Oades (1989) 
exclusivamente como resíduos de plantas e animais decompostos.
 Magdoff (1992), definiu MOS em sentido amplo, como organismos 
vivos, resíduos de plantas e animais pouco ou bem decompostos, 
que variam consideravelmente em estabilidade, susceptibilidade ou
 estágio de alteração.
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Matéria Orgânica do solo
 A matéria orgânica (MO) seria formada de organismos, resíduos de vegetais e de
animais, em decomposição.
 A matéria orgânica do solo é a principal reguladora da CTC do mesmo.
 O carbono (C) orgânico participa com 58% na composição da matéria orgânica do solo.
 Para se obter o teor de MO%, multiplica-se o teor de carbono por 1,724.
 Dividindo-se o teor de carbono por 20 teremos uma estimativa do teor de nitrogênio (N)
no solo.
 Através dos ácidos fúlvicos, a matéria orgânica aumenta a CTC do solo proporcionando
uma maior retenção de cátions, como K, Ca, Mg, evitando que sejam lixiviados, e
suprindo as plantas de nutrientes, através da solução do solo.
 A MO, através dos resíduos vegetais que cobrem o solo, forma uma barreira ao impacto
das águas da chuva, evitando enxurradas e protegendo-o contra a erosão causada por
elas.
 As minhocas, as raízes mortas, que compõem a MO do solo, fazem com que apareçam
túneis que facilitam o escoamento (drenagem) da água e a movimentação do calcário
para as camadas mais profundas do solo.
 A MO, através dos ácidos húmicos, oxálico e málico, age na disponibilização de fósforo
(P) para as plantas.
 Os fungos presentes na MO, associados às raízes das plantas, melhoram a eficiência
das mesmas em absorver o P do solo.
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M.O do solo
 Vários são os fatores que contribuem para as perdas de matéria orgânica do 
solo:
 Clima - a MO decompõe-se mais rapidamente quando as temperaturas são 
elevadas. Por isto é que os solos do clima quente contêm menos MO que 
aqueles do clima mais frio.
 Textura do solo - os solos com textura fina contêm mais MO. Eles têm uma 
melhor retenção de água e de nutrientes fornecendo condições ideais para o 
desenvolvimento das plantas. Já os solos grosseiros são mais arejados e com 
uma decomposição mais rápida da MO, pela presença do oxigênio.
 Drenagem - nos solos úmidos, por apresentarem menos oxigênio, dificultam a 
decomposição da MO que vai se acumulando.
 Mobilização do solo - na mobilização do solo, a terra mistura o oxigênio do 
solo aumentando a temperatura média e acelerando a decomposição da 
matéria orgânica. A remoção das camadas superficiais e de húmus, pela ação 
da erosão, provoca perdas de MO.
 Vegetação - as raízes das plantas são as grandes formadoras de MO do solo, 
pois se decompõem à profundidades maiores. 45
Determinação do teor de MO dos solos
 Testaram-se comparativamente cinco métodos: 
 1-Walkley-Black modificado (utilizado em rotina nos laboratórios do Brasil);
 2-Pirofosfato; 
 3-Analisador Elementar (padrão mundial); 
 4-Calcinação a 250o C e 
 5-Calcinação a 500o C. 
 Os métodos de calcinação (mufla 250 e 500ºC) superestimam os teores de matéria 
orgânica do solo; 
 o método adotado pelos laboratórios do Brasil (Walkley-Black) subestima os teores de 
matéria orgânica do solo;

 o método do pirofosfato se mostrou adequado para amostras com teores de matéria 
orgânica acima de 2,95 dag kg-1.

 Para amostras com teores de matéria orgânica mais baixos, este método tende a 
superestimar os resultados.
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