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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.11.2015.tde-29092015-164939
Documento
Autor
Nome completo
German Andres Estrada Bonilla
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2015
Orientador
Banca examinadora
Cardoso, Elke Jurandy Bran Nogueira (Presidente)
Vasconcellos, Rafael Leandro de Figueiredo
Cotta, Simone Raposo
Melo, Itamar Soares de
Pavinato, Paulo Sergio
Título em português
Efeito da inoculação de bactérias mobilizadoras de fósforo na compostagem e no desenvolvimento da cana-de-açúcar
Palavras-chave em português
16S DNAr
T-RFLP
Bactérias mobilizadoras de fósforo
Cana-de-açúcar
Composto
Diversidade bacteriana
PGPR
Sequenciamento
Sistema MiSeqTM Illumina
Resumo em português
A indústria sucroenérgetica gera grande quantidade de resíduos, sendo a torta de filtro e as cinzas os principais resíduos sólidos. Uma das tecnologias desenvolvidas para o manejo destes resíduos é a compostagem. A aplicação do composto tem mostrado efeitos positivos na cultura da cana-de-açúcar no que diz respeito à fertilização fosfatada. Os objetivos do presente trabalho foram: I. Observar o comportamento das comunidades bacterianas durante a compostagem e o efeito da inoculação de estirpes bacterianas mobilizadoras de fósforo sobre a disponibilidade de fósforo no composto final; II. Avaliar o efeito da aplicação de diferentes fontes de P e de bactérias mobilizadoras de fósforo no desenvolvimento de plantas de cana-de-açúcar e o efeito sobre as comunidades bacterianas do solo. Nesse sentido, pilhas de compostagem foram instaladas na Usina São José da Estiva em Novo Horizonte, SP. Os tratamentos consistiram de pilhas com e sem rocha fosfática; e pilhas com e sem a inoculação das estirpes Pseudomonas aeruginosa PSBR12 e Bacillus sp. BACBR1. Amostragens foram realizadas quinzenalmente durante 60 dias. Adicionalmente determinou-se a atividade enzimática, e parâmetros químicos do composto. A comunidade bacteriana foi acessada por meio da técnica independente de cultivo T-RFLP (restriction fragment length polymorphism) e sequenciado por meio da plataforma de nova geração MiSeqTM System (Illumina). Com o objetivo de avaliar o efeito do composto e da inoculação de bactérias mobilizadoras de P no desenvolvimento da cana-de-açúcar foi instalado um experimento em casa de vegetação com plantas de cana de açúcar, utilizando-se composto, rocha fosfática e super fosfato triplo como fontes de P, além da inoculação dos seguintes: Inoculante 1: Pseudomonas sp. PSBR10, Azotobacter sp. AZTBR19, Rhizobium sp. RIZBR01; e o Inoculante 2: Bacillus simplex BACBR04, Bacillus sp. BACBR06, Rhizobium sp. RIZBR01. O experimento foi conduzido durante 75 dias. Ao fim do experimento foram analisados os seguintes parâmetros: biomassa seca, acúmulo de P, N, e K na parte aérea, e fosfatases no solo. A estrutura das comunidades bacterianas no solo foram avaliadas por meio do sequenciamento na plataforma Illumina. A aplicação de bactérias mobilizadoras de P durante a compostagem diminuiu o P ligado ao Ca. A mudança nas comunidades bacterianas durante a compostagem foi temporal, no início dominaram membros da ordem Lactobacillales, após 15 dias as ordens Bacillales e Clostridiales passaram a dominar o processo. As comunidades bacterianas são influenciadas principalmente pelos parâmetros pH, temperatura e umidade. Quanto ao experimento em casa de vegetação, o uso dos inoculantes (principalmente o inoculante 2) aumentou o acúmulo de P, N e K na parte aérea nos tratamentos que receberam composto e super fosfato triplo como fonte de P. A aplicação dos inoculantes e a adição do composto modificou a estrutura das comunidades bacterianas do solo; essa alteração quando os inoculantes são aplicados pode estar relacionada com o incremento no acúmulo de nutrientes. O uso de bactérias mobilizadoras de P é uma tecnologia potencial para o uso na agricultura, tanto na compostagem de resíduos da indústria sucroenergética com rocha fosfática, como no aumento da eficiência da fertilização fosfatada na cana-de-açúcar.
Título em inglês
Inoculation effect of phosphorus mobilizing bacteria in the compost and on the development of sugarcane
Palavras-chave em inglês
16S rDNA
Bacterial diversity
Composting
Illumina system MiSeqTM
PGPR
Phosphorus mobilizing bacteria
Sequencing
Sugarcane
T-RFLP
Resumo em inglês
Sugarcane industry generates large amounts of waste, filter cake and ashes being the main solid wastes. One of the technologies developed for the management of this waste is composting. The application of compost has shown positive effects on the sugarcane culture with regard to phosphorus fertilization. The objectives of this study are: I. To study the diversity of bacterial communities during composting and the effect of inoculation of phosphorus mobilizing bacterial strains on the phosphorus availability in the final compost; II. To evaluate and compare the effects of the application of different sources of phosphorus and P mobilizing bacteria on the development of sugarcane and the effect on soil bacterial communities. Therefore, compost piles were installed at Usina São José da Estiva in Novo Horizonte, Brazil. Treatments consisted of piles with and without rock phosphate and with and without inoculation of Pseudomonas aeruginosa PSBR12 and Bacillus sp. BACBR1 strains. Samples were taken every two weeks for 60 days. In addition, the enzymatic and chemical composition of the compost was determined. The bacterial community was assessed through T-RFLP (restriction fragment length polymorphism) and was sequenced through the new generation platform MiSeqTM System (Illumina). The abundance of bacteria was evaluated by qPCR. In order to evaluate the effect of compost and of inoculating P mobilizing bacteria on sugarcane development, a greenhouse experiment was installed with sugarcane using compost, rock phosphate and triple superphosphate as P sources, besides inoculations, as follows: Inoculant 1: Pseudomonas sp. (PSBR10) Azotobacter sp. (AZTBR19), Rhizobium sp. (RIZBR01); and Inoculant 2: Bacillus simplex (BACBR04), Bacillus sp. (BACBR06), Rhizobium sp. (RIZBR01). The experiment was conducted during 75 days. At the end of the experiment the following parameters were analyzed: dry plant biomass, accumulation of P, N, and K in the shoot, and phosphatases in soil. Bacterial soil communities were sequenced through the new generation Illumina. The application of P mobilizing bacteria during composting decreased the Ca-linked P. Changes of the bacterial communities during composting were temporal. In the beginning, members of the order Lactobacillales were dominant and after 15 days a succession of bacterial communities occurred, when Bacillales and Clostridiales began to dominate. Bacterial communities are mostly influenced by the parameters pH, temperature and humidity. Moreover, in the greenhouse experiment, the use of inoculants (mainly inoculant 2) increased the accumulation of P, N and K in shoots in the treatments that received compost and triple superphosphate as P source. Inoculant application and compost addition modified soil bacterial community structures. Changes in the soil microbiome when inoculant was applied may be related to the increase in nutrients accumulation. The use of P mobilizing bacteria is a potential technology for use in agriculture, when composting waste from the sugarcane industry with rock phosphate or when increasing P fertilization efficiency in sugarcane in the field.
 
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Data de Publicação
2015-10-06
 
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