Microrganismos do Solo - Formacao do solo, microrganismos e funcoes

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Microbiologia do Solo: 
Formação do Solo, 
Microrganismos, Funções
CCB / MIP
Disciplina: Microbiologia Agrícola
Szabolcs (1994)
1.Introdução
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Formação do Solo
- Solo = f (material de origem, clima, organismos, relevo e tempo) 
Material de origem (rochas)
PROCESSOS
TEMPO
(controlado pelo relevo)
CLIMA E 
ORGANISMOS
Definição:
Em agricultura e geologia, solo 
é a camada que recobre as 
rochas, sendo constituído de 
proporções e tipos variáveis de 
minerais de húmus
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Parte sólidaPoros
25%
25%
45%
5%
Composição de um Solo Hipotético
• Minerais: 
– Sílica (SiO2), Fe, Al, Ca,Mg, K
– P, S, Mn, Na...
• Matéria orgânica: origem vegetal, animal e microbiana
– insolúvel (húmus): melhora a estrutura, libera nutrientes
• efeito tampão, retenção de água
– solúvel: produtos da degradação de polímeros complexos: 
• Açúcares, fenóis, aminoácidos
Constituintes do Solo
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• Água
– livre: poros do solo
– adsorvida: ligada aos colóides (argilas)
• Gases: 
CO2, O2, N2 ...
– composição variável em função dos processos 
biológicos
Constituintes do Solo
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• Sistemas biológicos:
– plantas
– animais
– Microrganismos: grande diversidade e abundância
Constituintes do Solo
O Ambiente Solo
(Fonte: Microbiologia de Brock, Madigan et al.)
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O Solo como 
Habitat
Moreira & Siqueira, 2006
MACROFAUNA
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BACTÉRIAS
FUNGOS
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NODULAÇÃO
MICORRIZAS
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Interações tróficas no solo
Raízes Restos Exsudatos
Plantas
Nematóides Fungos Bactérias 
Nematóides Colêmbolas Ácaros Protozoários Oligoquetas 
Colêmbolas 
predadoras
Nematóides 
predadores
Insetos 
predadores
Ácaros
predadores
Mamíferos
e pássaros
Siqueira & Moreira (2002) Trannin & Siqueira (2003)
A BIOTA DO SOLOA BIOTA DO SOLO
PARTÍCULAS SOZINHAS NÃO FAZEM UM BOM SOLO...
Em cada kg de solo fértil tem-se em torno de:
• 500 bilhões de bactérias
• 10 bilhões de actinobacterias
• 1 bilhão de fungos
• 0,5 bilhão de invertebrados microrcópicos
• 1000 km de hifas e vários de raízes
• Numerosos vertebrados macroscópicos
• Não são estáticos e sim muito dinâmicos
• São bons aliados e uma grande riqueza natural
• São ignorados devido ao caráter microscópico
• São mais conhecidos pelos efeitos deletérios
Os microrganismos garantem a qualidade do solo
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Organismos/g de solo x103 Profundidade 
(cm) Bactérias aeróbicas 
Bactérias 
anaeróbicas
Actinomicetos Fungos Algas* 
3 - 8 7800 1950 2080 119 25 
20 - 25 1800 379 245 50 5 
35 - 45 472 98 49 14 0,5 
65 - 75 10 01 05 06 0,1 
135 - 145 01 0,4 - 03 - 
 *Inclui cianobactérias
Distribuição de microrganismos em vários horizontes do 
perfil (Starc, 1942 apud Alexander, 1977)
Classificação Ecológica dos Microrganismos do Solo
- Autóctones (indígenas) = população de microrganismos pouco 
afetada pela adição de nutrientes ao solo, vivendo às custas dos 
resíduos em estágios avançados de decomposição
- Zimógenes (fermentativos) = população de microrganismos 
estimulada pela adição de resíduos ao solo, principalmente os 
resíduos facilmente decomponíveis
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• Bactérias: 
– grupo mais numeroso e mais diversificado
3 x 106 a 5 x 108 por g de solo seco
• limitações impostas pelas discrepâncias entre técnicas
• heterotróficos são mais facilmente detectados
Gêneros mais freqüentes: 
• Bacillus, Clostridium, Arthrobacter, Pseudomonas, Nocardia,
Streptomyces, Micromonospora, Rizóbios
• Cianobactérias: pioneiras, fixação de N2
A microbiota do solo
Streptomyces
“Mais de 4 000 espécies bacterianas diferentes em 100 g
de solo”
Torsvik et al. 1994 (Técnicas de reassociação de DNA
extraído do solo).
Menos de 1% das espécies microbianas conhecidas (não
cultiváveis –não crescem em meio de cultura, e.g. fungos
micorrízicos arbusculares)
Solo
Heterogêneo, dinâmico e complexo - Grande parte 
dos recursos genéticos desconhecida
Função destes microorganismos???
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• Fungos: 
– 5 x 103 - 9 x 105 por g de solo seco
– limitados à superfície do solo
– favorecidos em solos ácidos
– ativos decompositores de tecidos vegetais
– melhoram a estrutura física do solo
Gêneros mais freqüentes:
• Penicillium, Mucor, Rhizopus, Fusarium, Aspergillus, 
Trichoderma
A microbiota do solo
• Algas
– 103 - 5 x 105 por g de solo seco
– abundantes na superfície
– acumulação de matéria orgânica: solos nus, erodidos
• Protozoários e vírus
- equilíbrio das populações
- predadores de bactérias
- parasitas de bactérias, fungos, plantas, ...
A microbiota do solo
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Processos Biológicos do Solo: Suas Inter‐relações e 
Funções no Ecossistema
Siqueira & Trannin, 2003
-(Constanza et al. Nature,1997:Valor dos serviços dos
ecossistemas terrestres e capital natural: U$34 trilhões,
Ciclagem de nutrientes global anual U$17 trilhões (Inclui a
FBN)
- Decomposição da matéria orgânica e produção de húmus
- Controle biológico de patógenos
- Alteração das características físicas do solo (e.g.
agregação)
- Produção de metabólitos diversos: antibióticos, ácidos
orgânicos, hormônios, alelopáticos
- Decomposição de xenobióticos
- Nutrição vegetal. Fixação biológica de N2
Soja no Brasil: Economia de US$ 3.0 bilhões anual
Funções dos Microrganismos
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REDUNDÂNCIA FUNCIONAL:
Várias espécies de microrganismos realizam o 
mesmo processo, i.e., têm a mesma função.
– Garante RESILIÊNCIA (recuperação) dos 
processos no solo- Cada espécie microbiana realiza 
várias funções. 
E. g.
Azospirillum brasilense , Bradyrhizobium japonicum
– fixadores de N2 e desnitrificadores.
Outros fixadores de N2 participam dos Ciclos do 
C, P, S, etc.
Visão Esquemática do Solo como uma 
Máquina Decompositora
Disponibilização de 
Nutrientes
- Mineralização
- Imobilização
- Oxi-redução
S0 + H2O + 1,5O2→ H2SO4→ 2H+ + SO42-
MnO2 + 4H+ → Mn2+ + 2H2O
- Solubilização
Ca5OH(PO4)3 + H+ → 5Ca2+ + H2O + 3PO43‐
AlPO4 + 2H+ → Al3+ + H2PO4‐
FePO4 + 2H+ → Fe2+ + H2PO4‐
- Fixação Biológica de Nitrogênio
- Micorrizas
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Contribuição dos Microrganismos para a Formação 
ou Estabilização de Agregados do Solo
Modificado de 
Rillig & Mummey (2006)
Miller & Jastrow (1992)
Microrganismos e Agregação do solo.
Fungos 
filamentosos
Polissacarídeos e hifas
de fungos como
agentes agregantes
de partículas do solo
(Robert & Chenu,
1992)
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Derxia gumosa – isolada de raízes de Oryza perenne em solo de 
várzea da região Amazônica.
1- Células em microscópio com contraste de fase, notar goma em 
volta das células.
2 – Aspecto da colônia em placas.
Cortesia F.M.S. Moreira
Fatores Ambientais (Físico-químicos) que Afetam os 
Microrganismos do Solo
- Substratos e Fontes de Energia
Moreira & Siqueira, 2006
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Fatores Ambientais (Físico-químicos) que Afetam os 
Microrganismos do Solo
- Nutrientes Minerais
Moreira & Siqueira, 2006
• Crescimento microbiano
• Constituição de monômeros e macromoléculas
• Síntese de enzimas e outros biopolímeros
• Estabilização da parede celular
• Estrutura terciária do DNA e do RNA
• Divisão celular
• Interações simbióticas, etc.
Fatores Ambientais (Físico-químicos) que Afetam os 
Microrganismos do Solo
- Fatores de Crescimento
Moreira & Siqueira, 2006
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Fatores Ambientais (Físico-químicos) que Afetam os 
Microrganismos do Solo
- pH
Moreira & Siqueira, 2006
Predomínio de 
Bactérias
Predomínio de 
Fungos
Moreira & Siqueira, 2006
Influência do pH na Incidência da Sarna da Batata 
(Streptomyces scabies)25/11/2010
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Fatores Ambientais (Físico-químicos) que Afetam os 
Microrganismos do Solo
- Umidade do Solo
Fatores Ambientais (Físico-químicos) que Afetam os 
Microrganismos do Solo
- Temperatura e Radiação Solar
A
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id
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e 
da
 P
op
ul
aç
ão
 
M
ic
ro
bi
an
a,
 %
Estações do Ano
25 -
100 -
50 -
25 -
Inverno Primavera OutonoVerão
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Fatores Ambientais (Físico-químicos) que Afetam os 
Microrganismos do Solo
- Efeitos Antropogênicos
Interações entre Organismos que Influenciam a Atividade, 
Ecologia e Dinâmica dos Microrganismos do Solo
Moreira & Siqueira, 2006
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RIZOSFERA
Hiltner (1904) – zona de influência das raízes- 0,01 a 3 mm da 
superfície
Rizosfera: O Paraíso dos Microrganismos do Solo
(Antagonistas e Patógenos)
Rizosfera
A Grande Maioria é 
Benéfica
O Efeito Rizosférico
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Compostos Excretados pelas Plantas na Rizosfera 
(Rizodeposição)
Modificado de Alexander, 1977; Curl & Truelove, 1986
Actinobactérias
Actinobactérias
(R) (S)
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A Redução da Diversidade Facilita o Desequilíbrio 
Biológico nos Agrossistemas
Microrganismos Antagonistas
Fitopatógenos = Espécies fúngicas dos gêneros Penicillium, Aspergillus, Fusarium, Mucor, 
Rhizopus, Stachybotris, Alternaria, etc
Efeito do tempo de monocultivo no favorecimento de fungos
fitopatogênicos para as culturas do trigo e maçã
(Vancura & Kunc, 1988, 1989)
Fungos
Patógenos
(% total)
Fungos
Patógenos
Actinobacterias
Processos Biológicos do Solo: Suas Inter‐relações e 
Funções no Ecossistema
Siqueira & Trannin, 2003