Identificação e caracterização de metagenomas e isolados bacterianos visando a biorremediação de solos de áreas de mineração

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Impacto da diversidade bacteriana sob a degradação clorotalonil no solo manejado com biochar

A diversidade microbiana é geralmente considerada por seu papel nos principais processos do ecossistema, tais como a decomposição da matéria orgânica e ciclos biogeoquímicos. No entanto, informações sobre o impacto da diversidade em funções menores, como degradação de xenobióticos são escassas. Nós estudamos a partir da abordagem da \'diluição para extinção\', o papel da diversidade sobre a capacidade da comunidade microbiana em degradar o fungicida clorotalonil (organoclorado). Também estudamos o comportamento da comunidade bacteriana após aplicação do pesticida no solo com e sem biochar. A diversidade microbiana do solo natural foi alterada artificialmente por diluição, constituindo um gradiente de diversidade (SN > 10-1 > 10-3 > 10-6), seguido pela inoculação em amostras de solo estéril e posterior reestruturação (15 dias). Após a reestruturação da comunidade, as amostras foram manejadas com biochar (1% m/m) e tratadas com a dose de campo do CHT. O comportamento da comunidade bacteriana foi estudo por PCR-DGGE e qPCR do gene 16S rDNA através de um experimento com molécula fria (não radiomarcada). Enquanto a capacidade de degradação do CHT foi estudada por radiorespirometria (14C-CHT). Inicialmente, a comunidade de bactérias foi influenciada pelo gradiente de diversidade obtido por diluição. A separação dos grupos bacterianos se mostrou bastante similar nos três primeiros períodos pré-aplicação do CHT (SN > 10-1 - 10-3 > 10-6), enquanto que no período de 15 dias, a dinâmica de grupos foi alterada (SN > 10-1 > 10-3 - 10-6). O fungicida e o biochar não exerceram efeitos na comunidade bacteriana no tempo zero (imediatamente após a aplicação), a modificação no perfil da comunidade foi atribuído à diluição. Nos períodos de 21 e 42 dias, o perfil comunidade bacteriana apresentou forte modificação. Os grupos bacterianos se mostraram mais dispersos quando considerado somente o CHT. Embora, a análise de ANOSIM indicou não haver diferença nas amostras com e sem biochar, sugerindo que o clorotalonil foi quem mais contribuiu na dispersão dos grupos bacterianos. No período de 42 d, a comunidade apresentou resposta positiva, sendo observado aumentos no número de bandas e no índice de Shannon em todos tratamentos. Isto possivelmente, devido a menor concentração do fungicida disponível na solução do solo, diminuindo assim, os efeitos deletérios sobre a comunidade. Os dados de qPCR não apresentaram alteração no número de copias do gene 16S rDNA em todos os tratamentos. A remoção da diversidade impactou fortemente a capacidade da comunidade bacteriana de degradar o clorotalonil. Apesar da capacidade de degradar não ter sido perdida, a mínima alteração na diversidade promoveu elevada redução na taxa de mineralização do CHT. A dissipação do CHT se mostrou rápida (D50 < 1 dia) em todos os tratamentos, além disso, a formação de 14C-resíduos não extraíveis foi constituiu um dos principais mecanismos de dissipação do CHT. A partir da degradação do fungicida, foram detectados três metabólitos. Conclui-se que a modificação por diluição da diversidade bacteriana promoveu impacto negativo na mineralização do clorotalonil. E que a formação de resíduos não extraíveis consistiu no principal mecanismo de dissipação do CHT em ambos solos.

A terra e os solos do Perímetro de Rega do Roxo

O presente trabalho foi realizado no âmbito do projecto PRODER 50370 integrado na tipologia de Acção 4.2.2 “Redes Temáticas de Informação e Divulgação”. Deste modo, tem como principal objectivo a sistematização de informação existente, a sua organização, integração e divulgação, de modo a fomentar tomadas de decisão mais fundamentadas e, em geral, uma melhor gestão dos recursos naturais do Perímetro de Rega do Roxo (PRR).

Degradação do fungicida carbendazin por Phanerochaete chrysosporium.

O fungo lignocelulebtico, agente causal de podridão branca em madeira, Phonerochacte chrysosperium resistente a benomil, tem se mostrado eficiente como degradador do fungicida carbendazim. O fungo foi cultivado em BD complementado com 100,9 ug/ml de metil benzimidazol-2-ylcarbamato (Carbendazim ou MBC) por 22 dias, sob agitação. A determinação dos resíduos, realizada a partir do segundo dia e quantificada por cromatografia liquida de alta eficiência demonstrou que o carbendazim e rapidamente degradado por P.chrysosperium, sendo que aproximadamente 76% ocorre nos primeiros 6 dias de incubação.

Avaliação da população fúngica do solo e degradação do fungicida carbendazin.

Degradação acelerada esta geralmente associada a repetidas aplicações do mesmo ou de um pesticida estruturalmente relacionado. Os fungicidas sistêmicos do grupo dos benzimidazois se caracterizam por uma alta seletividade, agindo em poucos processos do metabolismo dos patógenos e seu uso indiscriminado podem causar sérios problemas de contaminação ambiental. Solos de três regiões agrícolas foram enriquecidos sucessivamente com 100ppm de benomil. Após incubação, isolamentos foram feitos em meio de cultura suplementado com o fungicida (100 ppm) e colonias individuais foram avaliadas quanto a resistência da população fúngica, com diferentes concentrações do ingrediente ativo. Treze isolados foram avaliados para observação da capacidade de degradação em meio de cultura liquido suplementado com carbendazin e nesta forma ele atua como fungicida. A extração de MBC foi feita com acetato de etila e acido clorídrico e a analise dos metabolitos efetuada através de HPLC. O fungo Alternaria alternata mostrou-se eficiente em degradar acima de 60% de MBC.

Outras formas de degradação do solo.

2002

Comportamento dos herbicidas propanil e clomazone em solos alagados.

Com os objetivos de avaliar a distribuição, persistência e degradação dos herbicidas no solo, na água e seu escape para outros corpos de água e avaliar os mecanismos de absorção/dessorção no solo, foi instalado um experimento de campo no Município de Pelotas no Rio Grande do Sul, utilizando-se os herbicidas propanil e clomazone na cultura de arroz alagado. O processo adotado para amostrar os produtos no solo foi aperfeiçoado, com a introdução de tubos de PVC perfurados que permitiam a ocorrência dos processos de troca no solo. Foram feitas as isotermas de adsorção para o propanil e clomazone, ajustadas por quatro modelos distintos. Fez-se também analise química dos grãos para os elementos N, P, K, Ca, Mg, S, Cu, Mn, Zn, determinando-se o teor de proteína bruta.Os resultados obtidos para o clomazone mostram que não houve contaminação ambiental pelo produto uma vez que nao foi detectada sua presença nas amostras de solo e agua do experimento. A ocorrência do propanil somente foi detectada nas amostras de solo coletadas com os tubos perfurados aos 30 e 120 dias após a emergência das plantas. Dos modelos de curvas de adsorção testados e comparados pelo método dos resíduos padronizados, o modelo de Freundlich foi o que melhor descreveu o comportamento dos dois produtos.

Potencial dos solos das regiões litoral e mata de Pernambuco para o cultivo da cana-de-açúcar empregando alto nível tecnológico.

A adoção de tecnologias como fertilização dos solos e mecanização agrícola, têm sido fatores cada vez mais determinantes na competitividade do agronegócio sucroalcooleiro. O emprego de tais tecnologias, contudo, é condicionado por vários aspectos ambientais relacionados com o solo e, ou, com os fatores do ambiente a este associados. Este trabalho teve como objetivo identificar nas regiões Litoral e Mata de Pernambuco as áreas com melhor potencial pedológico para o cultivo da cana-de-açúcar, empregando alto nível tecnológico. Foi utilizado como material básico o levantamento de baixa e média intensidade dos solos do estado de Pernambuco, na escala 1:100.000. A interpretação foi feita para o uso das terras empregando alto nível tecnológico (manejo C). Os solos foram enquadrados nas classes de aptidão agrícola boa, regular, marginal e inapta, em função do seu potencial produtivo e, ou, dos riscos de degradação ambiental devido ao uso e manejo das terras com a cultura. O estudo estimou que 4.571 km2 (40,8% da região estudada) apresentaram aptidão pedológica boa, e, 511 km2 (4,6% da área), aptidão regular, para a cultura da cana. O restante da área é formado por solos de aptidão marginal ou inapta para a cultura. Os locais de ocorrência das melhores áreas para a cultura foram indicados por meio de um mapa com o potencial pedológico da região estudada.

Comportamento físico-hídrico de solos arenosos no Projeto Apolônio Salles - Petrolândia - PE.

Muitas áreas com solos arenosos vêm sendo irrigadas de modo inadequado devido a falta de conhecimentos, particularmente físico-hídricos, causando desperdícios da água e insumos, concorrendo para o aumento do custo de produção agrícola e degradação ambiental. Com o objetivo de gerar conhecimentos sobre aspectos relacionados com parâmetros físicos e hídricos dos solos arenosos irrigados no Projeto de irrigação Apolônio Sales em Petrolândia - PE foram realizados estudos hidropedológicos centrados principalmente nas determinações do movimento e armazenamento da água no solo. Foram selecionados 05 lotes irrigados onde foram descritos e amostrados perfis de Neossolos Quartzarênicos e avaliada a velocidade de infiltração básica, a capacidade de infiltração capacidade de campo dos solos. Os perfis analisados apresentam pequenas diferenças quanto à textura em profundidade, diretamente relacionadas às variações dos parâmetros hidrodinâmicos estudados. Nos solos com textura areia em superfície e tendendo a areia franca em subsuperfície, os valores médios das taxas de infiltração básica variaram entre 286 e 904 mm/h. Já nas repetições dos testes, iniciados com o solo no estado úmido (em torno da capacidade de campo), a faixa de variação dos valores médios de 228 e 413 mm/h. Solos com textura somente na classe areia, os valores médios dos testes situaram-se na faixa de 604 e 668 mm/h. Nas repetições dos testes, a variação média das taxas de infiltração foi de 190 e 292 mm/h. Tais valores caracterizam taxas de infiltração rápida a muito rápida. Com relação ao armazenamento hídrico, as diferenças mais notáveis entre os solos, indicam que estão relacionadas ao conteúdo e a distribuição das frações mais finas nos perfis dos solos.

Estoque de carbono e nutrientes em solos sob diferentes usos no Sudoeste Goiano.

O Cerrado é o bioma de maior uso agrícola no Brasil, representando uma área de importância estratégica para a produção de grãos, fibras e biocombustíveis. Contudo, técnicas de manejo inadequadas podem resultar na perda de matéria orgânica do solo (MOS), degradação física e da fertilidade, e emissão de gases de efeito estufa. O objetivo deste trabalho foi avaliar o estoque de carbono e nutrientes em solos sob diferentes usos no sudoeste goiano. Foram amostradas as camadas superficiais até 40 cm de profundidade de solos sob uso agrícola, pastagem, vegetação natural e silvicultura, totalizando 69 perfis. Solos sob vegetação natural apresentaram um estoque de carbono médio superior aos demais usos, mas apresentaram os menores níveis de fertilidade, o que pode ter limitado a atividade microbiana e permitiu a preservação da MOS. Por outro lado, os solos agrícolas apresentaram os maiores níveis de fertilidade e menores estoques de carbono, embora tenham sido observado solo com mais de 10 anos em SPD com estoque de carbono similar aos encontrados em áreas de reserva. Pastagens e silvicultura estão concentradas em solos menos argilosos e de menor fertilidade. Teores de potássio foram encontrados em maiores quantidades nas áreas de reserva, enquanto que maiores teores de fósforo e cálcio foram observados em solos agrícolas.

Análise dos componentes principais e métodos multicritério ordinais no estudo de organossolos e solos afins.

Uma importante propriedade dos Organossolos, e de outros solos com alto teor de C orgânico para predizer o potencial de uso e riscos de degradação, é o grau de subsidência (perda de massa e volume). Nos Organossolos ocorrem diferentes riscos de subsidência, resultantes de seus atributos, em especial da natureza da matéria orgânica e do ambiente de deposição. Este estudo foi realizado com dados de 19 perfis de solos de diferentes regiões do Brasil. Foram adotados os procedimentos da SBCS para descrição e coleta dos perfis, e os métodos analíticos da Embrapa Solos para caracterização dos solos. A análise dos componentes principais foi utilizada para agrupar os perfis com o auxílio de atributos morfológicos, físicos, químicos e do ambiente de ocorrência e mostrou-se adequada no agrupamento dos solos estudados com base em seus atributos, comparando-se com a sua taxonomia. Neste artigo foram usados os métodos multicritério ordinais de Borda, Condorcet e Copeland para ordenar, segundo o risco de subsidência, os perfis de Organossolos estudados. Os resultados mostram correlação entre os métodos (exceto Condorcet, que não foi capaz de ordenar as alternativas) e o resíduo mínimo, parâmetro usual para avaliar subsidência. Isso indica eficácia para ordenar/classificar os perfis de solos estudados quanto ao risco de subsidência. Os métodos quantitativos utilizados neste trabalho mostraram-se promissores como ferramentas em estudos na Ciência do Solo.

Comparação entre imagens Aster e Landsat 7 na classificação de níveis de degradação de pastagens utilizando redes neurais artificiais.

O presente estudo teve como objetivo comparar a eficiência dos dados dos sensores Aster e ETM+/Landsat 7 na classificação do uso e cobertura da terra, com ênfase nos níveis de degradação das pastagens na Zona da Mata Mineira, através da utilização de redes neurais artificiais. Foram testadas três composições de uma imagem do sensor Aster e uma do ETM+/Landsat 7, para definição das melhores feições discriminantes para o classificador. As classes de uso e cobertura consideradas foram: floresta, café, área urbana/solo exposto e três níveis de degradação das pastagens (moderado, forte e muito forte). Utilizou-se o simulador de redes neurais Java Neural Network Simulator e o algoritmo empregado foi o back-propagation. Dentre as composições de imagens testadas o melhor resultado foi alcançado com a utilização das 9 bandas do Aster (30m) como variáveis discriminantes, que também permitiu uma melhor discriminação dos níveis de degradação das pastagens considerados. Este resultado é atribuído à melhor resolução espectral desta composição de imagem quando comparada às demais. Dentre as classes consideradas, a pastagem no nível de degradação muito forte foi a que apresentou o maior erro de classificação, em todas as composições, sendo bastante confundida com a pastagem no nível de degradação forte.

Produção e degradação da serrapilheira de espécies lenhosas da caatinga e sua contribuição na recuperação de áreas degradadas.

Resumo: O entendimento do fluxo de produção e do aporte de nutrientes via decomposição da serrapilheira e as interações do processo com parâmetros edáficos e ciclagem de nutrientes de espécies nativas da Caatinga têm sido pouco estudados. O conhecimento sobre ciclagem de nutrientes em florestas manejadas também permite inferências sobre as espécies com maior capacidade de reciclagem de nutrientes e seu potencial para recuperação de áreas degradadas. Objetivou-se com isso avaliar a produção e a degradação da serrapilheira de oito espécies lenhosas da Caatinga e mensurar os efeitos de sua aplicação sobre a fertilidade do solo e sobre a produção de sorgo em solo degradado. Para isso realizou-se três ensaios: para o ensaio I quantificou-se a produção de serrapilheira em um delineamento inteiramente casualizado com 6 repetições, por meio da instalação de coletores sob a projeção da copa das espécies (tratamentos): mofumbo, sabiá, jurema-preta, jucá, catingueira, pereiro, pau-branco e marmeleiro, sendo o material coletado mensalmente; foram quantificadas a produção das frações folhas, caule, material reprodutivo, miscelânea e total, bem como o aporte de nutrientes no período chuvoso e seco. Para o ensaio II avaliou-se a taxa de degradação da fração folhas de cada espécie citada por meio da utilização de litter bags, em delineamento inteiramente casualizado com 4 repetições, as coletas foram aos 0, 30, 60, 90, 120 e 150 dias, em seguida quantificou-se os macro e micronutrientes, celulose, lignina e carbono em cada tempo de amostragem. Para o ensaio III, realizou-se experimento em casa de vegetação para mensurar os efeitos da aplicação dos resíduos da serrapilheira das mesmas espécies mencionadas nos ensaios anteriores (I e II) sobre a fertilidade do solo e a produção de sorgo em solo degradado, neste experimento adotou-se o delineamento em blocos casualizados com 5 tratamentos e 5 repetições, sendo avaliadas doses equivalentes a: 0, 15, 30, 60 e 120 kg ha-1 de N dos resíduos de cada espécie e um tratamento adicional com adubação mineral, totalizando 30 unidades experimentais para cada espécie. As variáveis mensuradas foram biométricas, biomassa, teor relativo de clorofila e nitrogênio total, além de análises de fertilidade do solo. Com a análise dos dados verificou-se que a época de maior produção de serrapilheira ocorreu no final do período chuvoso para o início do período seco. A espécie jucá apresentou maior produção de serrapilheira, comparado às outras espécies. O nutriente cálcio apresentou maior acúmulo na serrapilheira para as espécies mofumbo, sabiá, catingueira, pereiro e marmeleiro e o nitrogênio foi superior para as espécies jurema-preta, jucá e pau-branco. Para todas as espécies avaliadas no ensaio de degradação houve redução significativa na sua biomassa em relação ao tempo zero, apresentando a seguinte ordem de velocidade de decomposição: jurema-preta > catingueira > pau-branco > jucá > marmeleiro > mofumbo > pereiro > sabiá. No ensaio de fertilização com os resíduos verificou-se que o marmeleiro promoveu efeitos negativos no solo, como acidificação. Porém, a aplicação dos resíduos da espécie pau-branco foi a que promoveu aumento nos valores de K, SB e CEC do solo e na produção do sorgo os resíduos de jurema-preta e pau-branco foram as que promoveram aumento na massa seca das plantas. Enquanto a adubação mineral proporcionou aumento na produção de massa seca do sorgo, demonstrando que a associação entre adubo mineral e o uso da serrapilheira de espécies da Caatinga pode ser uma opção viável para acelerar a recuperação de solos degradados. Abstract: The understanding of the production flow and nutrient supply via decomposition of litter and process interactions with edaphic parameters and nutrient cycling of native species of the Caatinga has been little studied. The knowledge of nutrient cycling in managed forests also allow inferences about species with capacity greater nutrient recycling capacity and its potential for recovery of degraded areas. This study aimed to evaluate the production and litter degradation 8 woody species of Caatinga and measure the effects of its application on soil fertility and production of sorghum in degraded soil. To this was carried out three tests: for the test I quantified the production of litter in a completely randomized design with 6 replications, by installing collectors under the canopy projection in the species (treatments): mofumbo, sabiá, jurema-preta, jucá, catingueira, pereiro, pau-branco and marmeleiro for each species, and the material collected monthly, were quantified the production of fractions leaves, stem, reproductive material, miscellany and total nutrient intake in the rainy and dry season. For II test evaluated the degradation rate of the fraction leaves through the use of litter bags, in a completely randomized design with 4 replications, the collected was 0, 30, 60, 90, 120 and 150 days and quantitated nutrients, cellulose, lignin and carbon at each evaluation time. For the III test, there was the experiment in a greenhouse to measure the effects of the application of litter waste of the same species of previous tests (I and II) on soil fertility and production of sorghum in degraded soil, was adopted the randomized block design with 5 treatments and 5 replications and evaluated doses equivalent to: 0, 15, 30, 60 and 120 kg ha-1 N of waste each species and an additional treatment with mineral fertilizer, totaling 30 experimental units for each species. Biometric analysis and biomass, relative chlorophyll content and total nitrogen were proceeded. In addition to soil fertility analysis. With the data analysis it was found that the time of greatest litterfall occurred at the end of the rainy season to the beginning of the dry season. The jucá species showed higher production compared to other species. The nutrient calcium had higher accumulation for the species mofumbo, sabiá, catingueira, pereiro and marmeleiro and nitrogen was higher for species jurema-preta, jucá and pau-branco. All species evaluated in degradation test had a significant reduction in biomass over time zero. They presented the following order of decomposition rate: jurema-preta > catingueira > pau-branco > jucá > marmeleiro > mofumbo > pereiro > sabiá. For fertility test it was found that marmeleiro promoted negative effects on soil, such as acidification. However, pau-branco was the specie that promoted further improvements in the K values, SB and CEC to the soil and for the production of sorghum, the waste jurema-preta and pau-branco promoted increase in dry matter plants. While the mineral fertilization provided an increase in dry matter production of sorghum, demonstrating that the combination of mineral fertilizer and the use of litter of Caatinga species may be a viable option to speed up the recovery of degraded soils.

Siembra asociada de frijol (Phaseolus vulgaris L.) y maiz (Zea mays L.) y cultivos solos. Efecto sobre el rendimiento, uso equivalente de la tierra y beneficio neto

En el presente estudio se presentan los resultados de un experimento realizado en el mes de junio de 1997 en la finca experimental La Compañia, municipio de San Marcos, Carazo. En él se evaluaron siete tratamientos, cinco de los cuales incluían diferentes arreglos de siembra de maíz y frijol en asocio y dos tratamientos que incluían los cultivos mencionados como cultivos solos. El suelo de la finca experimental es de origen volcánico, con buenos contenidos de materia orgánica. El propósito de éste estudio fué determinar el efecto de la siembra asociada de frijol común (Phaseolus vulgaris L.) con maíz (Zea mays L.) y la siembra de cultivos solos, sobre la dinámica de las malezas, rendimiento de los cultivos, uso equivalente de la tierra y beneficcio neto. Se utilizó W1 disefio de bloques completos al azar con 4 repeticiones, en el cual se evaluaron maíz y frijol como cultivos solos y la siembra asociada de maíz y frijol bajo cinco arreglos de siembra: 1 surco de frijol y 1 surco de maíz (FlMl), 1 surco de frijol y 2 surcos de maíz (FlM2), 2 surcos de frijol y 1 surco de maíz FlMl), 3 surcos de frijol y 1 surco de maíz (F3MI), cuatro surcos de frijol y 1 surco de maíz (F4MI). Los resultados no muestran una clara tendencia de parte de las siembras asociadas en la reducción de la abundancia y biomasa de las malezas. Los mayores rendimientos del grano lo obtuvieron los cultivos solos. En lo que respecta al uso equivalente de la tierra (UET), los asocios resultaron ser más eficientes que los monocultivos. Los aheglos F2Ml, FlMl, F4Ml, F3Ml y FIM2 presentaron los mayores valores. El análisis económico mostró que el arreglo F2Ml fue el que obtuvo los mayores costos variables totales y • también el mayor beneficio neto. El tratamiento con mayor tasa de retorno marginal fué el arreglo F2M1.

Legislação brasileira e programas do governo federal para o uso sustentável e a conservação de solos agrícolas

Consultoria Legislativa da Área X - Agricultura e Política Agrícola