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Seminário de Integração e Missão de Supervisão
Projeto Nacional de Ações Integradas Público-Privadas para a Biodiversidade – Probio II
Laboratório de Biotecnologia do Solo
Londrina, Paraná
Mariangela Hungria Marco Antonio Nogueira
Componente 1. Priorização da Biodiversidade em Setores Governamentais
Sistema de Plantio Direto e seus Impactos na Conservação da Biodiversidade
“A capacidade de um solo, dentro dos limites de seu ecossistema natural ou manejado, de sustentar a produtividade de plantas e animais, manter ou melhorar a qualidade da água e do ar, garantindo a saúde e permitindo a habitação humana”
Conceito: início da década de 1990, E.U.A.
Definição: Soil Science Society of America Agronomy News, Junho 1995
Qualidade do Solo “soil quality”, “soil health”
Funções do solo
Qualidade ambiental
Produti- vidade
Saúde
De acordo com essa definição
Antes Depois
Estrutura do solo
Plantio convencional
PD – Cerrados
PD – Região Sul do Brasil
Plantio direto
Fotos: Dra. Iêda C. Mendes
Fotos: Agrisus
Fotos: IAPAR
pequenos agricultores
Grandes e....
Fotos: Grupo Pinesso
Tecnologia aplicável a ....
Primeira Etapa do Projeto:
Quantificação da Microbiota
do Solo
Parte viva da matéria orgânica do solo, incluindo todos os
organismos menores do que 5 x 10-3 µm3, tais como fungos,
bactérias, leveduras, microfauna, protozoários
Biomassa microbiana do solo
Extração
K2SO4 0,5M
C - colorimetria N - colorimetria
solo
NaOH
Incubação 7/20 Dias
C - titulação N - colorimetria
Biomassa microbiana do C e do N
Clorofórmio isento álcool
Não fumigada amostra
Fumigada amostra
Ensaio de 14 anos, Londrina Manejo do solo – 1) Plantio direto; 2) Plantio convencional; 3) Escarificador a cada 3 anos Manejo das culturas – 1) Sucessão soja/trigo; 2) Rotação soja/trigo/trevo branco/milho/aveia preta
Bioindicadores microbiológicos foram mais efetivos do que parâmetros químicos e físicos
Estudo 1)
+ BM-C – 80% + BM-N – 104%
Parâmetros microbiológicos
Londrina, 5 anos
Londrina, 2 anos + BM-C – 15% + BM-N – 18%
Parâmetros físicos, químicos, estabilização do rendimento
após 5-10 anos
INDICADORES DE QUALIDADE DO SOLO
Magnitude
+ BM-C – 74% + BM-N – 140% Londrina, 14 anos
Experimento 1 - 26 anos: (1) PD; (2) PC; (3) SS; (4) grade pesada (GP), com (i) (SC) soja/trigo
Experimento 2 – 21 anos: (1) PC e (2) PD com (i) SC soja trigo; (ii a viii) 7 rotações de cultura (RC) com soja, trigo, tremoço, nabo forrageiro, aveia preta;
Experimento 3 – 14 anos: (1) PD de 4 anos (novo); (2) PD de 14 anos; com (i) SC soja/trigo; (ii e iii) (RC)
Experimento 4 – 10 anos: (1) PC; (2) PD e (i a iii) RC
Estudo 2)
Plantio convencional
Grade pesada 300
350
400
450
PC GP ES PD
BM-Ca
ab ab b
Escarificador
Plantio direto
30
40
50
60
70
PC GP ES PD
BM-N a
b
c c
(µg C ou N g-1 solo seco)
Silva et al., Field Crops Res. (2010)
Tempo PD
BM-C BM-N BM-C/BM-N Rendimento
(anos) -------µg C/N g-1 solo seco ----- -------------- ----(kg ha-1) ----
Manejo do Solo ------------------- -------------- ------------- ---------------
PC PD PC PD PC PD PC PD
4 261 B 316 A 30 B 53 A 8.7 A 6.0 B 2988 A 3173 A
10 299 B 431 A 36 B 72 A 8.3 A 6.0 B 6985 B 7628 A
14 261 B 451 A 30 B 65 A 8.7 A 6.9 B 2988 B 3399 A
26 303 B 430 A 33 B 61 A 9.2 A 7.0 B 2058 B 3472 A
Silva et al., Field Crops Res. (2010)
Soja Milho Soja Soja
“Não há evidências conclusivas de incremento na matéria orgânica do solo ou de sequestro de C pelo PD, pois a maioria dos estudos analisou ensaios a uma profundidade de 30 cm ou menos. Baker et al. (2007)”
“Não há diferenças quando os dados são corrigidos para a densidade do solo”
Estudo 3)
0-5 5-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60
Profundidade (cm)
PD X PC 20 anos
Babujia et al., Soil Biol. Biochem. (2010)
20 anos
COTS (Mg C/ha)
0
50
100
150
200
NT NT CT CT
0-30 0-60 0-30 0-60
Carbono orgânico total do solo
60% 58%
a b
BM-C (Mg C/ha)
0
1
2
3
NT NT CT CT
0-30 0-60 0-30 0-60
70% 59%
Biomassa microbiana de C
a b
NTS (Mg N/ha)
0
5
10
15
20
NT NT CT CT
0-30 0-60 0-30 0-60
Nitrogênio total do solo
70% 65%
a a
BM-N (Mg N/ha)
0
0,05
0,1
0,15
0,2
NT NT CT CT
0-30 0-60 0-30 0-60
Biomassa microbiana de N
79%
68% a b
0,8 Mg C/ha/ano
70 kg N/ha/ano
Biomassa microbiana – 38 kg C/ha/ano
Biomassa microbiana – 1,5 kg N/ha/ano
Babujia et al., Soil Biol. Biochem. (2010)
+ Rádio + Revista + TV
Estudo 4)
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
0 5 10 15 20 25
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
0 5 10 15 20 25
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
0 5 10 15 20 25
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
0 5 10 15 20 25
Tempo (anos) Tempo (anos)
Tempo (anos) Tempo (anos)
C o
rgânico
tot
al do
solo
Biomass
a m
icro
biana
de C
Biomass
a m
icro
biana
de C
/ C o
rgânico
tot
al do
solo
Quo
cient
e r
esp
irató
rio
(qCO
2)
2
n=83 n=67
n=23 n=26 n=34
n=18 n=10
n=19
n=30
n=24
n=38 n=17
n=4
n=20
n=14
n=60
n=18
n=7
n=11
n=18
(a) (b)
(c) (d)
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
0 10 20 30 40 50 60 70
(b1)
Meta-análise de 233 tratamentos - dados de ensaios comparando plantio direto (PD) e plantio convencional (PC)
Kaschuk et al., Soil Biol. Biochem. (2010)
maior eficiência metabólica dos microrganismos do solo
incremento na biomassa microbiana do solo
Bioma R IC n
Amazônia 1,02 0,10 – 10,45 2
Floresta Atlântica 0,68 0,63 – 0,72 105
Cerrado 0,84 0,78 – 0,91 65
Pampas 0,73 0,62 – 0,87 16
Geral 0,74 0,71 – 0,78 188
Kaschuk et al., Soil Biol. Biochem. (2010)
BM-C – PC X PD
Foto: Dr. Julio C. Franchini
PD PC
26% menos BM-C no PC
Estudo 5)
Tratamento Controle MB-C (Relação)
Culturas perenes Floresta 0,66
Pastagem Floresta 0,68
Culturas anuais Floresta 0,44
Culturas anuais Culturas perenes 0,87
Culturas anuais Pastagem 0,74
Tratamento Controle Bioma BM-C (Relação)
Culturas perenes Floresta Amazônia 0,27
Floresta Atlântica 0,70
Caatinga 1,14
Cerrado 0,57
Pastagem Floresta Amazônia 0,81
Floresta Atlântica 0,97
Caatinga 0,70
Cerrado 0,53
Culturas anuais Floresta Amazônia 0,35
Floresta Atlântica 0,59
Cerrado 0,42
Culturas anuais Culturas perenes Amazônia 1,16
Floresta Atlântica 0,74
Cerrado 0,94
Culturas anuais Pastagem Floresta Atlântica 0,65
Caatinga 0,52
Cerrado 0,86
Pampas 0,68
Meta-análise indicando o efeito dos diferentes manejos na BM-C
Kaschuk et al., Plant Soil (2010)
Conceitos combinados
resiliência (capacidade dos microrganismos do solo de recuperar a integridade funcional e estrutural após um impacto)
Cerrado < Amazônia < Floresta Atlântica < Caatinga
resistência (capacidade dos microrganismos do solo de resistir a mudanças imediatamente após um impacto)
Amazônia < Cerrado < Floresta Atlântica < Caatinga
Kaschuk et al., Plant Soil (2010)
2011
Finalização do banco de dados (quantitativo)
Segunda Etapa do Projeto:
Avaliação da Biodiversidade
do Solo
Sistema de eletroforese vertical
Diversidade genética: DGGE
Soil
Genes ribossomais: 16S, 18S
M 3 4 5 6 71 2 8 9M 3 4 5 6 71 2 8 9
Jaccard (Tol 1.0%-1.0%) (H>0.0% S>0.0%) [0.0%-100.0%]
DGGE
100
8060
DGGE
02
04
06
01
08
05
07
03
09
Gra
dien
t of d
esna
ura
tion
Comunidade Bacteriana
Metagenoma e metaproteômica do PD X PC Rotação e sucessão de culturas
2011
PC
R
PC
S
PD
R
PD
S
Biodiversidade (Genética e funcional)
Abrangência
Já há alguns dados conclusivos para subsidiar políticas agrícolas (por exemplo, COP 15, plantio direto) Já estamos sendo procucrados pela iniciativa privada Perspectivas fascinantes para as avaliações da biodiversidade microbiana do solo. Podem ser decisivos para a implementação de uma Política Nacional de Biodiversidade
Início: 03/2009
Nome Função ADRIANA PEREIRA DA SILVA CNPq - PhD
EDUARA FERREIRA ANALISTA A
JOSÉ ZUCCA DE MORAES TÉCNICO AGRICOLA
LETICIA CARLOS BABUJIA PROBIO - PhD
LIGIA MARIA DE OLIVEIRA CHUEIRE ASSISTENTE DE PESQUISA
MARCO ANTONIO NOGUEIRA PESQUISADOR
MARIANGELA HUNGRIA PESQUISADORA
MIGUEL PEREIRA DE SOUZA TECNICO AGRICOLA
PÂMELA MENNA PEREIRA CNPq - POS-DOC
REBECA DALL´AGNOL PROBIO - MSc
RENATA CAROLINI DE SOUZA CNPq - MSc
LEOPOLDO SUSSUMI MATSUMOTO CNPq – POS-DOC
RINALDO BENEDITO CONCEIÇÃO ASISTENTE DE OPERAÇÕES
Equipe
