Os microrganismos são responsáveis por diversos processos biológicos essenciais ao ambiente, sendo estes intimamente relacionados com as taxas de decomposição da matéria orgânica e com a persistência da fertilidade nos solos. Apesar da importância e grande diversidade, a identificação de táxons envolvidos em processos específicos está geralmente restrita a uma pequena fração da microbiota que pode ser isolada e cultivada. Sendo assim, pouco se sabe sobre os microrganismos que atuam no ciclo do carbono no solo, como, aqueles que participam da oxidação do metano (CH4), por exemplo. Estes, chamados metanotróficos exercem papel importante no controle da emissão desse gás de efeito estufa para a atmosfera podendo servir como um filtro de metano e mitigar suas emissões. A Terra Preta Antropogênica (TPA) é um importante ecossistema na região amazônica e contém fragmentos cerâmicos e frações orgânicas, como o carvão (biocarvão), que foram incorporados em períodos pré-colombianos. Isso resultou em solos sustentáveis com elevada fertilidade, apresentando cerca de três vezes mais matéria orgânica, setenta vezes mais biocarvão e diversidade microbiana maior quando comparados com os solos adjacentes. Com o presente trabalho, objetivou-se avaliar o efeito do enriquecimento atmosférico com metano sobre a abundância da comunidade bacteriana total e de metanotróficas nos solos de Terra Preta da Amazônia sob floresta e cultivo (TPA Floresta e TPA Cultivada) e seus respectivos solos adjacentes (ADJ Floresta e ADJ Cultivado), coletados Estação Experimental do Caldeirão (Iranduba, AM). Para tanto, foi realizado um experimento de microcosmo no qual os solos foram incubados com atmosfera contendo 10% de metano e meio de cultura NMS (do inglês, Nitrate mineral salts), utilizado para crescimento de metanotróficas, a fim de avaliar a resposta dessas comunidades ao longo de 21 dias. A variação da concentração de metano na atmosfera dos frascos foi monitorada através de cromatografia gasosa e o DNA do solo recuperado nos tempos de coleta durante o experimento foi extraído para utilização na técnica de PCR quantitativo (qPCR), a qual possibilitou a quantificar o número de cópias dos genes 16S rRNA Bacteria e pmoA nas amostras. O solo de Terra Preta da Amazônia se mostrou um potencial dreno de CH4 atmosférico Comparando as respostas dos solos com floresta (TPA Floresta e ADJ Floresta) e cultivados (TPA Cultivada e ADJ Cultivado), notou-se uma menor variação da abundância da comunidade metanotrófica presente nestes últimos, o que indica que alteração do uso do solo afeta a capacidade do mesmo em retirar metano da atmosfera. Os solos Adjacentes apresentaram resposta diferente dos solos de TPA, indicando que a história de formação, ocupação e uso do solo também influenciam na capacidade do solo em drenar o metano da atmosfera. / Microorganisms are responsible for several biological processes essential to the environment, which are closely related to the rates of decomposition of organic matter and with the persistence of fertility in soils. Despite the importance and high diversity, identification of taxa involved in specific processes is usually restricted to a small fraction of the microbiota that can be isolated and cultivated. Thus, little is known about the microorganisms that act on the carbon cycle in the soil, such as those participating in the oxidation of methane (CH4), for example. These, known as methanotrophs play an important role in controlling the emission of greenhouse gas into the atmosphere and may serve as a methane filter and mitigate their emissions. Amazonian Dark Earth (ADE) is an important ecosystem in the Amazonian region and contains ceramic fragments and organic amendments, such as charcoal (biochar), which were incorporated in Pre-Columbian periods. This resulted in sustainable soils with high fertility, presenting about three times more organic matter, seventy times more biochar and higher microbial diversity when compared to adjacent soils. The present work aimed to evaluate the effect of atmospheric methane enrichment on the abundance of the bacterial and methanotrophic community in ADE soils under forest and cultivation (ADE Forest and ADE Cultivated) and their respective adjacent soils (ADJ Forest and ADJ Cultivated), sampled at Caldeirão Experimental Station (Iranduba, AM). For this purpose, a microcosm experiment was performed in which the soils were incubated under an atmosphere containing 10% of methane and NMS (Nitrate mineral salts) culture medium used for methanotrophic growth in order to evaluate the response of these communities over 21 days. The variation of methane concentrations in the atmosphere of the vials was measured by gas chromatography and the soil DNA recovered in the collection time during the experiment was extracted for use in the technique of quantitative PCR (qPCR), which made it possible to quantify the number of copies of 16S rRNA Bacteria and pmoA on samples. The Amazonian Dark Earth soil showed a potential sink for atmospheric CH4. Comparing atmospheric responses of forest soils (ADE Forest and ADJ Forest) and cultivated soils (ADE Cultivated and ADJ Cultivated), noted a minor variation in the abundance of methatroph community in these last, indicating that land use change affects the ability of it to sink the methane atmosphere. Adjacent soils had different responses of ADE soils, indicating that the history formation, occupation and land use also influence the capacity of the soil to drain methane from the atmosphere.

Studien förklarar vad terra preta är och hur man med enkla medel kan använda sig av terra preta i sin fritidsodling. Studien baseras på litteraturstudier men även genom ett studiebesök och egna praktiska experiment har jag fått ökad förståelse och kunskap om ämnet. Arbetet redovisar vad terra preta är ur historiskt perspektiv, dagens användning av terra preta och pågående forskning. I Resultatet presenteras två förslag med illustrationer och text på hur man kan tillverka biokol i pyrolysanläggningar. Därefter bearbetas frågeställningen hur man kan använda sig av biokol i sin odling. Syftet med arbetet är att underlätta för den som är intresserad av att odla med terra preta att få sammanställd information om hur man kan gå till väga praktiskt.

Os microrganismos são responsáveis por diversos processos biológicos essenciais ao ambiente, sendo estes intimamente relacionados com as taxas de decomposição da matéria orgânica e com a persistência da fertilidade nos solos. Apesar da importância e grande diversidade, a identificação de táxons envolvidos em processos específicos está geralmente restrita a uma pequena fração da microbiota que pode ser isolada e cultivada. Sendo assim, pouco se sabe sobre os microrganismos que atuam no ciclo do carbono no solo, como, aqueles que participam da oxidação do metano (CH4), por exemplo. Estes, chamados metanotróficos exercem papel importante no controle da emissão desse gás de efeito estufa para a atmosfera podendo servir como um filtro de metano e mitigar suas emissões. A Terra Preta Antropogênica (TPA) é um importante ecossistema na região amazônica e contém fragmentos cerâmicos e frações orgânicas, como o carvão (biocarvão), que foram incorporados em períodos pré-colombianos. Isso resultou em solos sustentáveis com elevada fertilidade, apresentando cerca de três vezes mais matéria orgânica, setenta vezes mais biocarvão e diversidade microbiana maior quando comparados com os solos adjacentes. Com o presente trabalho, objetivou-se avaliar o efeito do enriquecimento atmosférico com metano sobre a abundância da comunidade bacteriana total e de metanotróficas nos solos de Terra Preta da Amazônia sob floresta e cultivo (TPA Floresta e TPA Cultivada) e seus respectivos solos adjacentes (ADJ Floresta e ADJ Cultivado), coletados Estação Experimental do Caldeirão (Iranduba, AM). Para tanto, foi realizado um experimento de microcosmo no qual os solos foram incubados com atmosfera contendo 10% de metano e meio de cultura NMS (do inglês, Nitrate mineral salts), utilizado para crescimento de metanotróficas, a fim de avaliar a resposta dessas comunidades ao longo de 21 dias. A variação da concentração de metano na atmosfera dos frascos foi monitorada através de cromatografia gasosa e o DNA do solo recuperado nos tempos de coleta durante o experimento foi extraído para utilização na técnica de PCR quantitativo (qPCR), a qual possibilitou a quantificar o número de cópias dos genes 16S rRNA Bacteria e pmoA nas amostras. O solo de Terra Preta da Amazônia se mostrou um potencial dreno de CH4 atmosférico Comparando as respostas dos solos com floresta (TPA Floresta e ADJ Floresta) e cultivados (TPA Cultivada e ADJ Cultivado), notou-se uma menor variação da abundância da comunidade metanotrófica presente nestes últimos, o que indica que alteração do uso do solo afeta a capacidade do mesmo em retirar metano da atmosfera. Os solos Adjacentes apresentaram resposta diferente dos solos de TPA, indicando que a história de formação, ocupação e uso do solo também influenciam na capacidade do solo em drenar o metano da atmosfera. / Microorganisms are responsible for several biological processes essential to the environment, which are closely related to the rates of decomposition of organic matter and with the persistence of fertility in soils. Despite the importance and high diversity, identification of taxa involved in specific processes is usually restricted to a small fraction of the microbiota that can be isolated and cultivated. Thus, little is known about the microorganisms that act on the carbon cycle in the soil, such as those participating in the oxidation of methane (CH4), for example. These, known as methanotrophs play an important role in controlling the emission of greenhouse gas into the atmosphere and may serve as a methane filter and mitigate their emissions. Amazonian Dark Earth (ADE) is an important ecosystem in the Amazonian region and contains ceramic fragments and organic amendments, such as charcoal (biochar), which were incorporated in Pre-Columbian periods. This resulted in sustainable soils with high fertility, presenting about three times more organic matter, seventy times more biochar and higher microbial diversity when compared to adjacent soils. The present work aimed to evaluate the effect of atmospheric methane enrichment on the abundance of the bacterial and methanotrophic community in ADE soils under forest and cultivation (ADE Forest and ADE Cultivated) and their respective adjacent soils (ADJ Forest and ADJ Cultivated), sampled at Caldeirão Experimental Station (Iranduba, AM). For this purpose, a microcosm experiment was performed in which the soils were incubated under an atmosphere containing 10% of methane and NMS (Nitrate mineral salts) culture medium used for methanotrophic growth in order to evaluate the response of these communities over 21 days. The variation of methane concentrations in the atmosphere of the vials was measured by gas chromatography and the soil DNA recovered in the collection time during the experiment was extracted for use in the technique of quantitative PCR (qPCR), which made it possible to quantify the number of copies of 16S rRNA Bacteria and pmoA on samples. The Amazonian Dark Earth soil showed a potential sink for atmospheric CH4. Comparing atmospheric responses of forest soils (ADE Forest and ADJ Forest) and cultivated soils (ADE Cultivated and ADJ Cultivated), noted a minor variation in the abundance of methatroph community in these last, indicating that land use change affects the ability of it to sink the methane atmosphere. Adjacent soils had different responses of ADE soils, indicating that the history formation, occupation and land use also influence the capacity of the soil to drain methane from the atmosphere.

As Terras Pretas de Índio (TPIs) na Amazônia Brasileira são altamente férteis e o seu conteúdo químico parece não exaurir mesmo em condições de floresta tropical. Por essa razão, são frequentemente procuradas pelas populações locais para o cultivo de subsistência. A importância das comunidades microbianas tem aumentado o interesse em compreender a relação entre o uso da terra, as comunidades de plantas, os micro-organismos e os processos do ecossistema. Portanto, o objetivo principal desta pesquisa foi investigar as comunidades bacterianas sob a influência da cobertura vegetal em sistemas de uso da terra (floresta secundária e plantio de mandioca) e na rizosfera de plantas leguminonas nativas em comunidades de bactéria das TPIs. Além disso, investigou-se também as bactérias desnitrificantes nesses solos. A área de estudo está localizada na Estação Experimental do Caldeirão, pertencente à Embrapa Amazônia Ocidental, no município de Iranduba-AM. A funcionalidade da comunidade bacteriana foi determinada pela Análise de Perfil Fisiológico da Comunidade Microbiana (CLPP), a estrutura da comunidade bacteriana foi acessada por Polimorfismo do Tamanho do Fragmento de Restrição Terminal (T-RFLP), a composição e distribuição das comunidades bacterianas foram determinadas por sequenciamento em larga escala (pirosequenciamento), e para quantificar as bactérias desnitrificantes foi utilizada a técnica de PCR quantitativa (qPCR). Os estudos foram realizados no laboratório de Biologia Celular e Molecular (CENA / USP) e no departamento de Biogeoquímica (Max Planck Institute for Terrestrial Microbiology). A análise de T-RFLP mostrou que o uso da terra e a sazonalidade afetaram as comunidades bacterianas na TPI, e mostrou também um claro efeito da rizosfera nas comunidades bacterianas. CLPP demonstrou que a atividade funcional da TPI não foi afetada pela sazonalidade. Além disso, a tecnologia de pirosequenciamento foi uma ferramenta importante para diferenciar filotipos raros. Diferenças distintas de alguns filos bacterianos da rizosfera foram observadas, indicando que a zona de raiz contribui para moldar essas comunidades. A abundância relativa do gene nirK não foi afetada pelo uso da terra nos dois tipos de solos. Alterações na estrutura das comunidades dos genes nirK e nosZ foram observadas em ambos os tipos de solos. As comunidades desnitrificantes na TPI pareceram ser mais influenciadas pelo uso da terra do que pela sazonalidade, e ACH foi mais influenciada pelas variações de sazonalidade. / Amazonian Dark Earths (ADEs) in the Brazilian Amazon are highly fertile and its chemical content seems not to get depleted even under tropical humid conditions. For this reason, these soils are frequently searched by local population for subsistence farming. The importance of microbial communities has grown the interest in understanding the relationship between land use, plant communities, microorganisms, and ecosystem processes. Therefore, the main objective of this research was to investigate the effect of vegetation cover in land use systems (secondary forest and cassava plantation) and rhizosphere of native leguminous plants on bacterial communities of ADEs. Furthermore, it was also aimed to investigate denitrifying bacteria in these soils. The study area is located at the Experimental Station of Caldeirão, belonging to Embrapa Amazônia Ocidental, Iranduba, AM. The bacterial community function was determined by Community Level Physiological Profile (CLPP), the bacterial community structure was assessed by Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism (T-RFLP), the bacterial community composition and distribution by high-throughput sequencing (pyrosequencing), and the quantification of denitrifier bacteria by Quantitative PCR (qPCR). The studies were performed in the Laboratory of Cell and Molecular Biology (CENA/USP) and the Deparment of Biogeochemistry (Max Planck Institute for Terrestrial Microbiology). T-RFLP analysis showed that land use and seasonality affected bacterial communities in ADE, and also showed a clear rhizosphere effect on bacterial communities. CLPP have shown that ADE functional activity was not affected by seasonality. Furthermore, pyrosequencing technology was an important tool to differentiate rare phylotypes. Distinct differences of some rhizosphere bacterial phyla were also observed, indicating that the root zone contributed to shape these communities. The relative abundance of nirK gene was not affected by land use in both studied soils. Alterations in the community structure of nirK and nosZ genes were observed for both soils. ADE denitrifying communities seemed to be more affected by land use than seasonality, and ACH was more influenced by seasonal variations.

As Terras Pretas de Índio (TPIs) na Amazônia Brasileira são altamente férteis e o seu conteúdo químico parece não exaurir mesmo em condições de floresta tropical. Por essa razão, são frequentemente procuradas pelas populações locais para o cultivo de subsistência. A importância das comunidades microbianas tem aumentado o interesse em compreender a relação entre o uso da terra, as comunidades de plantas, os micro-organismos e os processos do ecossistema. Portanto, o objetivo principal desta pesquisa foi investigar as comunidades bacterianas sob a influência da cobertura vegetal em sistemas de uso da terra (floresta secundária e plantio de mandioca) e na rizosfera de plantas leguminonas nativas em comunidades de bactéria das TPIs. Além disso, investigou-se também as bactérias desnitrificantes nesses solos. A área de estudo está localizada na Estação Experimental do Caldeirão, pertencente à Embrapa Amazônia Ocidental, no município de Iranduba-AM. A funcionalidade da comunidade bacteriana foi determinada pela Análise de Perfil Fisiológico da Comunidade Microbiana (CLPP), a estrutura da comunidade bacteriana foi acessada por Polimorfismo do Tamanho do Fragmento de Restrição Terminal (T-RFLP), a composição e distribuição das comunidades bacterianas foram determinadas por sequenciamento em larga escala (pirosequenciamento), e para quantificar as bactérias desnitrificantes foi utilizada a técnica de PCR quantitativa (qPCR). Os estudos foram realizados no laboratório de Biologia Celular e Molecular (CENA / USP) e no departamento de Biogeoquímica (Max Planck Institute for Terrestrial Microbiology). A análise de T-RFLP mostrou que o uso da terra e a sazonalidade afetaram as comunidades bacterianas na TPI, e mostrou também um claro efeito da rizosfera nas comunidades bacterianas. CLPP demonstrou que a atividade funcional da TPI não foi afetada pela sazonalidade. Além disso, a tecnologia de pirosequenciamento foi uma ferramenta importante para diferenciar filotipos raros. Diferenças distintas de alguns filos bacterianos da rizosfera foram observadas, indicando que a zona de raiz contribui para moldar essas comunidades. A abundância relativa do gene nirK não foi afetada pelo uso da terra nos dois tipos de solos. Alterações na estrutura das comunidades dos genes nirK e nosZ foram observadas em ambos os tipos de solos. As comunidades desnitrificantes na TPI pareceram ser mais influenciadas pelo uso da terra do que pela sazonalidade, e ACH foi mais influenciada pelas variações de sazonalidade. / Amazonian Dark Earths (ADEs) in the Brazilian Amazon are highly fertile and its chemical content seems not to get depleted even under tropical humid conditions. For this reason, these soils are frequently searched by local population for subsistence farming. The importance of microbial communities has grown the interest in understanding the relationship between land use, plant communities, microorganisms, and ecosystem processes. Therefore, the main objective of this research was to investigate the effect of vegetation cover in land use systems (secondary forest and cassava plantation) and rhizosphere of native leguminous plants on bacterial communities of ADEs. Furthermore, it was also aimed to investigate denitrifying bacteria in these soils. The study area is located at the Experimental Station of Caldeirão, belonging to Embrapa Amazônia Ocidental, Iranduba, AM. The bacterial community function was determined by Community Level Physiological Profile (CLPP), the bacterial community structure was assessed by Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism (T-RFLP), the bacterial community composition and distribution by high-throughput sequencing (pyrosequencing), and the quantification of denitrifier bacteria by Quantitative PCR (qPCR). The studies were performed in the Laboratory of Cell and Molecular Biology (CENA/USP) and the Deparment of Biogeochemistry (Max Planck Institute for Terrestrial Microbiology). T-RFLP analysis showed that land use and seasonality affected bacterial communities in ADE, and also showed a clear rhizosphere effect on bacterial communities. CLPP have shown that ADE functional activity was not affected by seasonality. Furthermore, pyrosequencing technology was an important tool to differentiate rare phylotypes. Distinct differences of some rhizosphere bacterial phyla were also observed, indicating that the root zone contributed to shape these communities. The relative abundance of nirK gene was not affected by land use in both studied soils. Alterations in the community structure of nirK and nosZ genes were observed for both soils. ADE denitrifying communities seemed to be more affected by land use than seasonality, and ACH was more influenced by seasonal variations.