LIMA, José Vinícius Leite. Populações microbianas e antagonismo de actinobactérias sobre rizóbios em solos do semiárido. 2017. 81 f. Tese (Doutorado em Ecologia e Recursos Naturais)-Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by ELAINE PEREIRA (ellainec.pereira@gmail.com) on 2017-09-19T17:31:18Z No. of bitstreams: 1 2017_tese_jvllima.pdf: 1448998 bytes, checksum: 2c2b1578a9568ad79222074a03a8f266 (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2017-09-22T17:59:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_tese_jvllima.pdf: 1448998 bytes, checksum: 2c2b1578a9568ad79222074a03a8f266 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-22T17:59:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_tese_jvllima.pdf: 1448998 bytes, checksum: 2c2b1578a9568ad79222074a03a8f266 (MD5) Previous issue date: 2017 / The structure of the communities living in the soil is driven by various mechanisms and the ecological interactions established between the living organisms. In the same way, the components of the microbiota present harmonic or non-harmonic relationships, for example, between actinobacteria and rhizobia. Interspecific competition among microorganisms occurs when many species require the same resources, and the negative effect on the availability of common resources adversely affects the others. In this context, the objective of this study was to quantify the microbial population in the soil and leaf litter in the vegetation of the caatinga and carrasco in the Brazilian semiarid region (Chapter I) and to characterize and evaluate the antagonistic effect of actinobacteria on rhizobia (Chapter II). The soil samples were collected at the Ecological Station of Aiuaba (Aiuaba, Ceará), characterized by the vegetation of caatinga and carrasco. In chapter I, the population density of the microbial community was evaluated by sampling of soil and litter in the vegetation of caatinga and carrasco at the Aiuaba Ecological Station. The microorganisms were isolated from the soil samples in flasks containing 0.8% saline solution and cultured, after consecutive dilutions, in culturing media specific to cultivable populations of total bacteria, actinobacteria, cellulolytic bacteria, phosphate solubilizing bacteria and fungi. Population estimation was then performed by standard counting on plates and the values were expressed in CFU.g-1. The microbial populations from the soil and leaf litter differed each other quantitatively and in the two vegetations, but in general were greater in the leaf litter. Thus, the knowledge of the population structure of the microbial community can be extended to the semiarid soils. In Chapter II, the strains of actinobacteria isolated in the first study were characterized and tested for “in vitro” inhibitory effect on strains of rhizobia also isolated from semiarid soils. The actinobacteria were purified in their respective culture medium (CDA medium). The strains were characterized for their color and morphology of the colonies, tolerance to pH levels, production of melanin and use of carbon sources. The “in vitro” antagonism of actinobacteria on rhizobia was evaluated in Petri dish containing yeast mannitol agar (YMA) medium by the formation of inhibition zone. The actinobacteria and rhizobia that had greater antagonistic effect or did not presented inhibition zones were molecularly identified. Sixty strains were identified in seven genera of actinobacteria in which had tolerance to variations in pH, low melanin production and generalist use of carbon sources. It was also observed “in vitro” antagonism of actinobacteria species, standing out the genus Streptomyces, on strains of Rhizobium tropici, Bradyrhizobium yuanmingense and two other rhizobia strains not identified. This is the first work that addresses this ecological interaction between microorganisms of the Brazilian semiarid region and reveals the occurrence of new species related to this negative interaction. Thus, the presence of antagonism among these organisms may lead to “in vivo” studies, contributing to future agricultural and/or ecological uses. / A estrutura das comunidades que vivem no solo é direcionada por vários mecanismos e as interações ecológicas estabelecidas entre os organismos. Da mesma forma, os componentes da microbiota apresentam relações harmônicas ou não entre si, como por exemplo, entre actinobactérias e rizóbios. A competição interespecífica entre os micro-organismos acontece quando muitas espécies procuram pelos mesmos recursos, e o efeito depressor que cada uma tem na disponibilidade dos recursos comuns afeta adversamente os outros. Neste contexto, teve-se como objetivo neste estudo quantificar em região semiárida a população microbiana no solo e serrapilheira nas fisionomias vegetais de caatinga e carrasco (Capítulo I) e caracterizar e avaliar o efeito antagônico de actinobactérias sobre rizóbios do semiárido (Capítulo II). O estudo foi realizado na Estação Ecológica de Aiuaba (Aiuaba, Ceará) caracterizada pelas fisionomias de caatinga e carrasco. No capítulo I, avaliou-se a densidade populacional da comunidade microbiana por meio de coleta de amostras do solo e serrapilheira nas fisionomias vegetais de caatinga e carrasco na Estação Ecológica de Aiuaba. Os micro-organismos foram isolados das amostras em solução salina 0,8% e cultivados, após diluições seriadas, em meios de cultura específicos para populações cultiváveis de bactérias totais, actinobactérias, bactérias celulolíticas, bactérias solubilizadoras de fosfato e fungos. Em seguida foi realizada a contagem das populações pela contagem padrão em placas usando a técnica de espalhamento em superfície, e os valores foram expressos em UFC.g-1. As populações microbianas oriundas do solo e serrapilheira diferiram quantitativamente entre elas e nas duas fisionomias vegetais, mas no geral foram maiores na serrapilheira. Dessa forma, pode-se ampliar o conhecimento da estrutura populacional da comunidade microbiana em solos de clima semiárido. No capítulo II, caracterizaram-se as cepas de actinobactérias isoladas das populações obtidas do primeiro estudo e testou-as para efeito inibidor in vitro sobre estirpes de rizóbios também oriundas de solos semiáridos. As actinobactérias foram purificadas no seu respectivo meio de cultura (meio CDA). As cepas foram caracterizadas quanto a atributos cromogênicos e morfológicos, para tolerância a níveis de pH, na produção de melanina e uso de fontes de carbono. O antagonismo das actinobactérias in vitro sobre rizóbios foi avaliado em meio de cultura ágar manitol levedura (YMA) pela formação de halo de inibição em placa de Petri. Em seguida, as actinobactérias e rizóbios que tiveram maior efeito antagônico ou que não formaram halo inibidor foram caracterizadas molecularmente. Foram obtidas 60 cepas identificados em sete gêneros de actinobactérias que tiveram tolerância a variações de pH, baixa produção de melanina e uso generalista de fontes de carbono. Foi observado antagonismo in vitro com formação de halo inibidor de espécies de actinobactérias, com destaque para o gênero Streptomyces, sobre os rizóbios Rhizobium tropici, Bradyrhizobium yuanmingense e outras duas estirpes não identificadas. Este é o primeiro trabalho que aborda essa relação ecológica em micro-organismos do semiárido e revela a ocorrência de novas espécies relacionados com essa interação negativa. Com isso, confirma-se a presença de antagonismo entre esses organismos que pode direcionar estudos de certificação in vivo, contribuindo para futuros usos agrícolas e/ou ecológicos.

A utilização de técnicas moleculares têm facilitado o estudo de comunidades bacterianas complexas no ambiente. O presente trabalho teve como objetivo utilizar a técnica DGGE para avaliação dos efeitos do aumento da temperatura, causado pela queima de um canavial, na estrutura da comunidade bacteriana de solo, com ênfase ao grupo dos actinomicetos. Foram coletadas amostras de solo em diferentes profundidades, antes e depois da queima, e dados físico-químicos e climáticos associados. O DNA da comunidade bacteriana foi amplificado utilizando conjunto de primers específicos para o Domínio Bacteria e para o grupo de actinomicetos, e os produtos de amplificação analisados por DGGE. Resultados obtidos para as populações de actinomicetos não foram conclusivos. Apesar da variação dos parâmetros físico-químicos do solo provocadas pela queima, os padrões de bandas obtidos com os primers para o Domínio Bacteria, apresentaram-se uniformes. Sendo assim, nas condições de estudo deste trabalho, os resultados obtidos não revelaram alterações na estrutura da comunidade bacteriana do solo de canavial depois da queima. / The utilization of molecular techniques has facilitated the study of complex bacterial communities in the environment. The present study aimed at using DGGE technique to evaluate the effect of temperature variation, caused by sugar-cane plantation burn, in the soil bacterial community structure emphasizing the actinomycete group. Soil samples from different depths, were collected before and after the bum, as well as physical-chemical and climatic associated data. The bacterial community DNA was amplified using a specific primer set and the amplification products analyzed by DGGE. The results obtained for the actinomycete populations were not conclusive. Despite the variation of the soil parameters caused by the burn, the band patterns obtained used in this study were uniform. Therefore, under the conditions used in this study, the results obtained did not show any alteration in the structure of soil bacterial community associated with sugar-cane plantation after the burn.

O cultivo de cana-de-açúcar possui grande importância econômica, e está se expandindo principalmente para a região de Cerrado no Centro-Oeste brasileiro. Com o objetivo de entender a influência do cultivo e manejo da cana-de-açúcar nos atributos químicos, físicos e biológicos do solo de Cerrado, foram estudadas uma área com cana sem queima, uma área de cana com queima e um fragmento de vegetação nativa, no município de Porteirão, GO (17° 55\' 35\" S 50° 08\' 36\" O). A estrutura da comunidade bacteriana total (rDNA 16s) e funcional (microrganismos nitrificantes e desnitrificantes) do solo, assim como os diversos fatores físico-químicos foram analisados. Ocorreram alterações significativas em diversos atributos. Os manejos com queima e sem queima sofreram modificações distintas, resultando em áreas com características bem diferentes entre si. As principais alterações observadas, em pelo menos um dos tratamentos, foram relacionadas com os seguintes atributos do solo: aumento de densidade e temperatura, redução da agregação, teores e estoques de C e N, enriquecimento dos valores de 13C e 15N, redução do potencial de desnitrificação, mudanças qualitativas e quantitativas no teor de N mineral e nas taxas líquidas de mineralização e nitrificação do N. Os fluxos de gases sofreram poucas modificações em nível de tratamento, sendo os fluxos de CH4 e N2O muito baixos nas áreas estudadas. Ocorreram significativas mudanças na estrutura das comunidades de bactérias totais, nitrificantes e desnitrificantes, mas os grupos responderam de formas diferentes às mudanças ocorridas no solo. Os fatores físico-químicos em conjunto, especialmente aqueles relacionados à agregação do solo, mineralogia, fertilidade e temperatura, direcionaram as mudanças na estrutura da comunidade bacteriana total do solo. Porém as mudanças na estrutura dos grupos funcionais, não se explicaram somente por esse padrão, e mostraram a importância da interação biológica na estruturação das comunidades. Os fluxos dos gases provenientes do solo, o potencial de desnitrificação e a ciclagem de C e N de uma forma geral, correlacionaram com as mudanças nas comunidades de bactérias totais e/ou funcionais, mostrando influência da microbiota nesses fatores. Já as taxas líquidas de mineralização e nitrificação do N do solo não correlacionaram, sugerindo uma maior influência de outros fatores. / The sugarcane crop plays an important role on Brazilian economy, and is passing through an expansion process concentrated mainly on the Cerrado (savannah) biome (Middle West region of Brazil). In order to understand the influence of sugarcane cultivation and management on soil chemical, physical and biological properties, we studied two sugarcane areas, with (burnt cane) and without burning before harvest (green cane), and a fragment with native vegetation located at the municipality of Porteirão (Goias state, Brazil) (17 ° 55 \'35 S \"N 50 ° 08\' 36\" W). We analyzed the structure of total (16S rDNA) and functional (nitrifying and denitrifying microorganisms) soil bacterial community, as well as some physical and chemical factors. Significant changes were observed in several attributes. The management with and without burning responded differently to soil changes, resulting on areas with distinct properties. The changes observed in at least one of the treatments were mainly related to the following soil properties: density and temperature increase, reduction of aggregation, C and N levels, enrichment of 13C and 15N values, denitrification potential reduction, qualitative and quantitative changes in mineral N content and on net mineralization and net nitrification of N. Soil greenhouse gases flows have undergone little change in level of treatment, and the flow of CH4 and N2O where very low in studied areas. There were significant changes on structure of total, nitrifying and denitrifying bacteria community, but the groups responded differently to soil changes. The direction of changes in total soil bacterial community structure where given by the interaction of physical-chemical factors together, especially those related to soil aggregation, mineralogy, fertility and temperature. But changes in the structure of functional groups, were not explained only by that standard, and showed great importance of biological interactions on community structure. The flow of greenhouse gases from the soil, the denitrification potential and cycling of C and N in general, correlated with changes in total and/or functional bacterial communities, showing the influence of the microorganisms in these factors. However, the net rates of mineralization and nitrification of soil N did not correlate, suggesting that others factors were involved.

O cultivo de cana-de-açúcar possui grande importância econômica, e está se expandindo principalmente para a região de Cerrado no Centro-Oeste brasileiro. Com o objetivo de entender a influência do cultivo e manejo da cana-de-açúcar nos atributos químicos, físicos e biológicos do solo de Cerrado, foram estudadas uma área com cana sem queima, uma área de cana com queima e um fragmento de vegetação nativa, no município de Porteirão, GO (17° 55\' 35\" S 50° 08\' 36\" O). A estrutura da comunidade bacteriana total (rDNA 16s) e funcional (microrganismos nitrificantes e desnitrificantes) do solo, assim como os diversos fatores físico-químicos foram analisados. Ocorreram alterações significativas em diversos atributos. Os manejos com queima e sem queima sofreram modificações distintas, resultando em áreas com características bem diferentes entre si. As principais alterações observadas, em pelo menos um dos tratamentos, foram relacionadas com os seguintes atributos do solo: aumento de densidade e temperatura, redução da agregação, teores e estoques de C e N, enriquecimento dos valores de 13C e 15N, redução do potencial de desnitrificação, mudanças qualitativas e quantitativas no teor de N mineral e nas taxas líquidas de mineralização e nitrificação do N. Os fluxos de gases sofreram poucas modificações em nível de tratamento, sendo os fluxos de CH4 e N2O muito baixos nas áreas estudadas. Ocorreram significativas mudanças na estrutura das comunidades de bactérias totais, nitrificantes e desnitrificantes, mas os grupos responderam de formas diferentes às mudanças ocorridas no solo. Os fatores físico-químicos em conjunto, especialmente aqueles relacionados à agregação do solo, mineralogia, fertilidade e temperatura, direcionaram as mudanças na estrutura da comunidade bacteriana total do solo. Porém as mudanças na estrutura dos grupos funcionais, não se explicaram somente por esse padrão, e mostraram a importância da interação biológica na estruturação das comunidades. Os fluxos dos gases provenientes do solo, o potencial de desnitrificação e a ciclagem de C e N de uma forma geral, correlacionaram com as mudanças nas comunidades de bactérias totais e/ou funcionais, mostrando influência da microbiota nesses fatores. Já as taxas líquidas de mineralização e nitrificação do N do solo não correlacionaram, sugerindo uma maior influência de outros fatores. / The sugarcane crop plays an important role on Brazilian economy, and is passing through an expansion process concentrated mainly on the Cerrado (savannah) biome (Middle West region of Brazil). In order to understand the influence of sugarcane cultivation and management on soil chemical, physical and biological properties, we studied two sugarcane areas, with (burnt cane) and without burning before harvest (green cane), and a fragment with native vegetation located at the municipality of Porteirão (Goias state, Brazil) (17 ° 55 \'35 S \"N 50 ° 08\' 36\" W). We analyzed the structure of total (16S rDNA) and functional (nitrifying and denitrifying microorganisms) soil bacterial community, as well as some physical and chemical factors. Significant changes were observed in several attributes. The management with and without burning responded differently to soil changes, resulting on areas with distinct properties. The changes observed in at least one of the treatments were mainly related to the following soil properties: density and temperature increase, reduction of aggregation, C and N levels, enrichment of 13C and 15N values, denitrification potential reduction, qualitative and quantitative changes in mineral N content and on net mineralization and net nitrification of N. Soil greenhouse gases flows have undergone little change in level of treatment, and the flow of CH4 and N2O where very low in studied areas. There were significant changes on structure of total, nitrifying and denitrifying bacteria community, but the groups responded differently to soil changes. The direction of changes in total soil bacterial community structure where given by the interaction of physical-chemical factors together, especially those related to soil aggregation, mineralogy, fertility and temperature. But changes in the structure of functional groups, were not explained only by that standard, and showed great importance of biological interactions on community structure. The flow of greenhouse gases from the soil, the denitrification potential and cycling of C and N in general, correlated with changes in total and/or functional bacterial communities, showing the influence of the microorganisms in these factors. However, the net rates of mineralization and nitrification of soil N did not correlate, suggesting that others factors were involved.

A utilização de técnicas moleculares têm facilitado o estudo de comunidades bacterianas complexas no ambiente. O presente trabalho teve como objetivo utilizar a técnica DGGE para avaliação dos efeitos do aumento da temperatura, causado pela queima de um canavial, na estrutura da comunidade bacteriana de solo, com ênfase ao grupo dos actinomicetos. Foram coletadas amostras de solo em diferentes profundidades, antes e depois da queima, e dados físico-químicos e climáticos associados. O DNA da comunidade bacteriana foi amplificado utilizando conjunto de primers específicos para o Domínio Bacteria e para o grupo de actinomicetos, e os produtos de amplificação analisados por DGGE. Resultados obtidos para as populações de actinomicetos não foram conclusivos. Apesar da variação dos parâmetros físico-químicos do solo provocadas pela queima, os padrões de bandas obtidos com os primers para o Domínio Bacteria, apresentaram-se uniformes. Sendo assim, nas condições de estudo deste trabalho, os resultados obtidos não revelaram alterações na estrutura da comunidade bacteriana do solo de canavial depois da queima. / The utilization of molecular techniques has facilitated the study of complex bacterial communities in the environment. The present study aimed at using DGGE technique to evaluate the effect of temperature variation, caused by sugar-cane plantation burn, in the soil bacterial community structure emphasizing the actinomycete group. Soil samples from different depths, were collected before and after the bum, as well as physical-chemical and climatic associated data. The bacterial community DNA was amplified using a specific primer set and the amplification products analyzed by DGGE. The results obtained for the actinomycete populations were not conclusive. Despite the variation of the soil parameters caused by the burn, the band patterns obtained used in this study were uniform. Therefore, under the conditions used in this study, the results obtained did not show any alteration in the structure of soil bacterial community associated with sugar-cane plantation after the burn.

[pt] A contaminação de solos por hidrocarbonetos é uma real preocupação ambiental em muitas partes do mundo devido a crescente dependência econômica dos derivados do petróleo, principalmente os combustíveis fósseis que estão frequentemente sujeitos a vazamentos e derramamentos acidentais. Estudos capazes de entender os mecanismos de biodegradação dos componentes da gasolina no solo não saturado se fazem necessários, pois auxiliam no processo de tomada de decisões em relação ao gerenciamento e controle da propagação em subsuperfície. No Brasil, o etanol é utilizado como aditivo oxigenado à gasolina e alguns autores sugerem para solo saturado que, por ser mais degradável, ele atrasa a degradação dos outros componentes mais tóxicos desse combustível. O trabalho anterior realizado por esse grupo de pesquisa para solo não saturado obteve conclusões semelhantes às já constatadas para solo saturado. No entanto, os mecanismos de degradação na zona não saturada ainda foram pouco estudados e compreendidos. Este estudo tem como objetivo analisar a degradação do contaminante em blocos não saturados indeformados de solo arenoso e siltoso, oriundos do município de Duque de Caxias – RJ, submetidos a um pulso de contaminante. Dois blocos, um arenoso (BA) e outro argiloso (BS), foram contaminados pela solução de dois porcento de Benzeno, quatro porcento de Tolueno em Heptano (BT); outros dois blocos, também um arenoso (EA) e outro argiloso (ES), foram submetidos à mesma solução adicionados etanol a vinte porcento (BTE). Foram realizados ensaios com a finalidade de monitorar a atividade degradadora total do meio, carbono disponível, perfil metabólico da microbiota, concentração dos contaminantes, além de medições da umidade volumétrica através do uso do Time Domain Reflectometer (TDR). A atividade microbiana inicial, antes da contaminação, apresentou valores baixos. Logo após a contaminação dos blocos, àqueles sujeitos a etanol apresentaram ausência de atividade enquanto os sujeitos apenas à mistura BT mostraram um aumento, contrariando as expectativas. As atividades microbianas oscilaram ao longo de todo o experimento o que pode indicar uma adaptação da microbiota às novas condições do meio. Com base nos resultados dos ensaios e monitoramentos realizados, podemos sugerir que o principal fator determinante para alteração da atividade foi à composição do solo. O contaminante não exerceu a influência esperada e vista nos estudos anteriores. / [en] The soil contamination by hydrocarbons is a real environmental concern in many parts of the world due to growing economic dependence on petroleum, mostly fossil fuels are often subject to leaks and accidental spills. Studies able to understand the mechanisms of biodegradation of gasoline components in unsaturated soil are necessary because they help in making decisions regarding the management and control of the propagation process in the subsurface. In Brazil, ethanol is used as an oxygenate gasoline additive and some authors suggest that for saturated soils, being more degradable, it delays the degradation of other more toxic components of this fuel. The previous study by this research group to unsaturated soil obtained similar results to those already observed for saturated soil. However, the mechanism of degradation in the unsaturated zone have few studies. This study aims to analyze the degradation mechanisms of the contaminant in unsaturated blocks of sand and silt soil from the city of Duque de Caxias - RJ, subjected to a pulse of contaminant. Two blocks, one sandy (BA) and silty (BS), were contaminated by two percent solution of benzene, four percent toluene in heptane (BT); other two blocks, also sandy (EA) and silty (ES), underwent the same solution added to twenty percent ethanol (BTE). Analyzes were performed to monitor the overall activity of the degrading medium, available carbon, the microbiota metabolic profile, concentration of the contaminants were performed as well as measurements of the water content through the use of Time Domain Reflectometer (TDR). The initial microbial activity before the contamination, showed low values. Soon after contamination of the blocks, those subjected to ethanol showed no activity while subject to BT mixture showed an increase, contrary to expectations. Microbial activities ranged throughout the experiment which may indicate an adaptation of microbes to new environmental conditions. Based on the results of testing and monitoring conducted, we suggest that the main determinant for changing the activity factor was the composition of the soil. The contaminant did not exert the expected influence and seen in previous studies

Submitted by Caroline Nishisaka (csayurii@hotmail.com) on 2018-06-04T15:38:30Z No. of bitstreams: 2 Dissertação_Caroline_Sayuri_Nishisaka_UFSCar.pdf: 10342020 bytes, checksum: 83fe90894363834291d0f68de806c3ab (MD5) Carta comprovante da versao final de teses e dissertações.pdf: 204209 bytes, checksum: 74667e4b6b3923d66bce39462bb4538f (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi ( ri.bso@ufscar.br) on 2018-06-06T17:30:18Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação_Caroline_Sayuri_Nishisaka_UFSCar.pdf: 10342020 bytes, checksum: 83fe90894363834291d0f68de806c3ab (MD5) Carta comprovante da versao final de teses e dissertações.pdf: 204209 bytes, checksum: 74667e4b6b3923d66bce39462bb4538f (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi ( ri.bso@ufscar.br) on 2018-06-06T17:30:45Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação_Caroline_Sayuri_Nishisaka_UFSCar.pdf: 10342020 bytes, checksum: 83fe90894363834291d0f68de806c3ab (MD5) Carta comprovante da versao final de teses e dissertações.pdf: 204209 bytes, checksum: 74667e4b6b3923d66bce39462bb4538f (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-06T17:31:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação_Caroline_Sayuri_Nishisaka_UFSCar.pdf: 10342020 bytes, checksum: 83fe90894363834291d0f68de806c3ab (MD5) Carta comprovante da versao final de teses e dissertações.pdf: 204209 bytes, checksum: 74667e4b6b3923d66bce39462bb4538f (MD5) Previous issue date: 2018-05-03 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Agriculture is responsible for 80% of nitrous oxide emissions on earth's atmosphere, the most potential greenhouse gas among the three main gases (CO2, CH4 and N2O). Citriculture and silviculture play an important role on Brazilian economics due to the high demand of orange and wood products for exportation. Thus, in order to get a better understand about the role of those cultures on N2O emission, this research aims to evaluate N2O emissions from Citrus sinensis and Eucalyptus spp. crops, adjacent forests of each agriculture field were used as control. Citrus and eucalyptus sites are located in Sorocaba and Salto de Pirapora municipality, both in the state of Sao Paulo, Brazil. In each agriculture field and adjacent forest, eight static chambers were randomly installed, and gas sample were collected during dry and wet region season. Soil samples were collected in each field of study from five random sampling points, for further physicochemical, molecular analysis and microcosm incubation. Gas samples were collected from microcosm after moisture adjustment in 70% of field capacity. All gas samples were analyzed by gas chromatography technique. The number of copies of genes related to denitrifying process (nirK, nirS e nosZ) was determined by quantitative real time PCR. Seasonality had significant (P<0.05) influence on N2O emission in field, and N2O fluxes in incubated soil. It was observed positive correlation among dissolved organic carbon (DOC) concentration on soil, soil and plant residue total carbon and nitrogen content and N2O emissions. High nirK, nirS and nosZ gene abundance was found on soil collected during wet season, comparing to those collected on dry season, in both field and microcosm, which was correlated with DOC content and soil moisture. However, there were not significant differences on genes abundance comparisons between cultivated soils and adjacent forests. In conclusion, the seasonality has influence in both N2O emission and denitrifying bacteria abundance present in citrus- and eucalyptus-cultivated soils, mainly through the effects on soil and plant residue physicochemical characteristics, especially those related to COD and soil moisture. / A agricultura é responsável por 80 % do óxido nitroso (N2O) emitido para a atmosfera terrestre, o qual é considerado, dentre os principais gases causadores do efeito estufa, aquele com maior potencial de aquecimento global. A citricultura e a silvicultura são culturas agrícolas que apresentam importante papel na economia brasileira, devido a alta demanda de exportação de produtos derivados da laranja e da madeira. A fim de entender como essas culturas influenciam na emissão do N2O, esse trabalho teve como objetivo avaliar as emissões de N2O a partir de solos cultivados com Citrus sinensis e Eucalyptus spp. Solos florestais adjacentes às áreas agrícolas foram utilizados como controle. As áreas cultivadas com citros e eucalipto estão localizadas nos municípios de Sorocaba e Salto de Pirapora, respectivamente, ambos no estado de São Paulo, Brasil. Em cada área agrícola e florestal, oito câmaras estáticas foram aleatoriamente instaladas e amostras de gases foram coletadas durante o período seco e úmido. Amostras de solo foram coletadas em cada área de estudo a partir de cinco pontos amostrais, as quais foram submetidas a análises físico-químicas, moleculares e incubação em microcosmo. Amostras de gases também foram coletadas a partir dos ensaios de incubação do solo em microcosmos após ajuste da umidade em 70 % da capacidade de campo. Todas as amostras de gases foram analisadas pela técnica de cromatografia gasosa. O número de cópias de genes relacionados com o processo de desnitrificação (nirK, nirS e nosZ) foi determinado por PCR quantitativo em tempo real. A sazonalidade mostrou efeito significativo (P<0,05) nas emissões de N2O em campo, e nos fluxos de N2O determinados a partir do solo incubado. Foi mostrada correlação positiva entre a concentração de carbono orgânico dissolvido (COD) no solo, o teor de carbono e nitrogênio total em solos e resíduos vegetais e as emissões de N2O. Maior abundância dos genes nirK, nirS e nosZ foi encontrada nas amostras de solo coletadas no período úmido em comparação com aquelas coletadas no período seco, tanto em campo como em microcosmo, a qual foi correlacionada com a concentração de COD e a umidade do solo. Contudo, não houve diferença significativa na abundância de tais genes quando comparadas amostras de solos cultivados e florestais adjacentes. Tomados conjuntamente, os resultados permitiram concluir que a sazonalidade influencia tanto a emissão de N2O quanto a abundância de bactérias desnitrificantes presentes em solos cultivados com citros e eucalipto, mediante, principalmente, os efeitos nas características físicas e químicas do solo e dos resíduos vegetais, especialmente aqueles relacionados com o COD e umidade do solo. / FAPESP: 2016/15289-4 / FAPESP: 2017/17441-0

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:36:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_julia_rodegheiro_de_moraes.pdf: 5811350 bytes, checksum: 86272882a7e28229642085efacf1de0d (MD5) Previous issue date: 2012-08-31 / In southerm Rio Grande do Sul State, Brazil, cultivation of eucalyptus forests have been growed in the last few years, raising questions about possible impacts on local biome, characterized by herbaceous and shrub vegetation. This study aimed to evaluate soil microbial and carbon stocks changes due to eucalyptus cultivation in Pampa Biome. The evaluated soils were: Udalfs and Typic Udorthents derived from igneous plutonic rocks (granites), Lithic Udorthents derived from metamorphic rocks (schists and quartzites), and Udolls/Uderts derived from sedimentary rocks (shales and siltstones). Vegetation covers were homogeneous Eucaliptus saligna (7 years old) and native grassland. In each area three soil pits were opened with no less than 50cm deep. Pedogenetic horizons were identified and soil morphology was described. Disturbed and non disturbed soil samples were collected, the A horizon in 5cm intervals. Chemical attributes (exchangeable cations, potential acidity, water and SMP pH, total organic carbon and nitrogen) and physical attributes (particle size and coarse fractions) were determined for classification purposes. Soil bulk density was determined for soil profile carbon stocks calculation. In the 0-5, 5-10 and 10-15cm A horizon layers, the organic matter granulometric fractionation was performed for quantification of carbon and nitrogen in labile (POC and PN) and mineral associated (MOC and MN) fractions, as well as carbon management index (CMI). In the 0-5 and 5-10cm layers soil microbial biomass, microbial C (Cmic) and microbial N (Nmic), soil basal respiration, metabolic coefficient, and Cmic/TOC, Nmic/TN, Cmic/Nmic rates were determined. Compared to the native grassland, the seven years cultivation of eucalyptus did not modify soil carbon stocks of the profiles. Carbon stocks decrease in order Udolls/Uderts > Lithic Udorthents > Udalfs = Typic Udorthents. Labile fraction stocks (POC and PN) of the Udolls/Uderts were increased in the 0-5 and 5-10cm layers. Mineral associated fractions (MOC and MN) remained unaltered in all soils. TOC and TN distribution in the labile (POC/TOC and PN/TN) and stable (MON/TOC and MN/TN) fractions were modified only in the 5-10cm layer of the Udolls/Uderts. Carbon management indexes, except in Lithic Udorthents, indicate that eucalyptus cultivation did not decrease the organic matter quality and stocks in the soils. Soil microbial activity and biomass were not altered in comparison to the native grassland, with the exception of microbial carbon in the 5-10cm layer of the Typic Udorthents. / Na região sul do Estado do Rio Grande do Sul o plantio de eucalipto tem se intensificado nos últimos anos, levantando questões sobre os possíveis impactos que essa atividade possa causar sobre o bioma local, caracterizado por predomínio de vegetação herbácea e arbustiva. O presente trabalho teve por objetivo avaliar as alterações nos atributos microbiológicos e nos estoques de carbono do solo pela introdução do cultivo de eucalipto no Bioma Pampa. Os solos avaliados foram: Argissolo Amarelo e Neossolo Regolítico, desenvolvidos de rochas ígneas plutônicas (granitos), Neossolo Litólico, desenvolvido de rochas metamórficas (xistos e quartzitos), e Chernossolo-Vertissolo Ebânico, desenvolvido de rochas sedimentares (siltitos). As coberturas vegetais selecionadas foram: área de cultivo homogêneo de Eucaliptus saligna (7 anos) e área de campo nativo. Em cada solo e tipo de cobertura foram abertas três trincheiras até a profundidade mínima de 50 cm. Os horizontes pedogenéticos foram identificados e descritos morfologicamente, coletando-se amostras deformadas e indeformadas, sendo o horizonte A estratificado de 5 em 5 cm. Em todos os horizontes e camadas avaliaram-se os atributos químicos (cátions trocáveis, acidez potencial, P disponível, pH em água e em SMP, C orgânico e N total) e físicos (granulometria e frações da amostra total) para fins de classificação e a densidade do solo para o cálculo dos estoques de carbono no perfil. Nas profundidades de 0-5, 5-10 e 10-15 cm do horizonte A realizou-se o fracionamento físico granulométrico da matéria orgânica, quantificando-se teores, estoques e distribuição de carbono e nitrogênio total nas frações lábil (COP e NP) e associada aos minerais (CAM e NAM) e o índice de manejo de carbono (IMC). Nas profundidades de 0-5 e 5-10cm, avaliou-se biomassa microbiana do solo, C microbiano (Cmic) e N microbiano (Nmic), respiração basal do solo, coeficiente metabólico, relações Cmic/COT, Nmic/NT, Cmic/Nmic. Em comparação ao campo nativo, o cultivo do eucalipto no bioma Pampa, após sete anos, não alterou os estoques totais de carbono (COT) no perfil dos solos avaliados. O COT na camada de 0-50cm decresceu na seqüência Chernossolo/Vertissolo > Neossolo Litólico > Argissolo Amarelo = Neossolo Regolítico. O estoque da fração lábil (COP e NP) do Chernossolo-Vertissolo Ebânico foi aumentado nas camadas de 0-5 e 5-10cm. A fração associada aos minerais (CAM e NAM) manteve-se inalterada em todos os solos. A distribuição do COT e NT nas frações lábil (COP/COT e NP/NT) e na fração estável (CAM/COT e NAM/NT) somente foi modificada na camada 5-10 cm do Chernossolo-Vertissolo Ebânico. Os índices de manejo de carbono, à exceção do Neossolo Regolítico, indicam que o sistema do cultivo de eucalipto não reduziu os estoques de matéria orgânica e a qualidade desses solos. A atividade e a biomassa microbiana do solo não se mostraram alterada em comparação ao campo nativo, com exceção do carbono microbiano na camada de 5-10 cm do Neossolo Regolítico.