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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.64.2018.tde-17052018-164927
Documento
Autor
Nome completo
Caio Augusto Yoshiura
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2014
Orientador
Banca examinadora
Azevedo, João Lucio de (Presidente)
Carmona, Eleonora Cano
Ometto, Jean Pierre Henry Balbaud
Título em português
Influência dos sistemas agrícolas e reflorestamento na estrutura das comunidades microbianas associadas ao ciclo do carbono do Alto Xingu
Palavras-chave em português
Ecologia microbiana
metanogênicas
metanotróficas
PCR em tempo real
reflorestamento
sistemas agrícolas
TRFLP
Resumo em português
Os sistemas de cultivo agrícola são essenciais à sociedade. A questão atual é saber como mantê-los produtivos sem afetar drasticamente os diferentes ecossistemas e ciclos biogeoquímicos. Sabe-se que a atividade biológica dos solos é de crucial importância à saúde dos mesmos e à produtividade. Deste modo, a implantação de técnicas ambientalmente corretas com monitoramentos eficientes, baseados na qualidade do solo, é fundamental para valorizar a sua conservação. Esta tem sido o foco de pesquisas nas últimas décadas, sendo que refletem ação antrópica, principalmente pela emissão dos gases do efeito estufa (GEEs). O uso de sistemas conservacionistas destaca-se pela viabilidade econômica e ambientalmente benéfica em relação ao manejo convencional. O sistema integração lavoura-pecuária tem sido utilizado para minimizar os impactos ambientais da exploração agrícola, a fim de preservar as características físicas, químicas e biológicas do solo, estendendo sua resiliência e aumentando a produtividade. Os microrganismos são responsáveis por diversos processos biológicos essenciais ao ambiente e algumas espécies participam produzindo ou oxidando o metano (CH4), um dos gases do efeito estufa. Estes são influenciados principalmente pelas mudanças de uso do solo, que quando relacionadas ao manejo inadequado podem alterar a qualidade do solo, a produtividade e a emissão de gases. Assim, a avaliação dos solos dos sistemas agrícolas, sob a interação rizosférica de diferentes culturas e a criação de um ambiente anóxico se faz necessário para entender o comportamento de tais comunidades. Os sistemas de integração lavoura-pecuária e a rotação de culturas foram investigados em relação a microbiota funcional do solo, em função de fatores como ao histórico da área e umidade. Foram avaliadas a abundância, por PCR em tempo real, e a estrutura das comunidades Archaea e Bacteria por TRFLP, e a potencialidade de atuação do solo como emissor e mitigador de CH4 através da quantificação dos microrganismos metanogênicos e metanotróficos de áreas agrícolas e reflorestamento do Alto Xingu, no município de Querência. Com elas foi possível observar que os microrganismos são estruturados, primariamente, em função do tipo de solo e consecutivo efeito rizosférico dos vegetais, de forma que os sistemas de integração lavoura-pecuária (ILP) apresentaram sutilmente maior estabilidade em relação ao sistema rotacionado de soja/milheto, devido ao sistema radicular da pastagem fornecer maior proteção e liberação de exsudatos. Pelas semelhanças existentes com os sistemas ILP, a área de reflorestamento se encontra em recuperação transitória, em uma média da similaridade entre as enzimas de restrição HhaI e MspI, de 85%; e 65% em relação à floresta, que se estruturou de maneira diferenciada das demais áreas. Outro fator de diferenciação das áreas agrícolas foi a forte influência da calagem o que eleva o pH e concomitantemente apresentou teores elevados de Ca e Mg. Já as comunidades de metanotróficas não apresentaram variação em função das metanogênicas, em que a saturação hídrica promoveu seu crescimento somente nos solos de floresta, onde ocorre maior incorporação de matéria orgânica
Título em inglês
Influence of agricultural systems and reforestation in the structure of microbial communities related to the carbon cycle of the Upper Xingu
Palavras-chave em inglês
farming systems
methanogenics
methanotrophics
Microbial ecology
qPCR
reforesting
TRFLP
Resumo em inglês
Agricultural faming systems are essential to society. The current question is how to keep them productive without drastically affecting different ecosystems and biogeochemical cycles. It is known that the soil biological activity is crucial to the health and productivity. Thus, the implementation of environmentally correct techniques with efficient monitoring, based on soil quality is critical to enhance their conservation. This has been the focus of research in recent decades, and reflects human action, mainly by the emission of greenhouse gases (GHGs). The use of conservation tillage systems distinguished by economic viability and environmentally beneficial compared to conventional tillage systems. The crop-livestock system has been used to minimize the environmental impacts of farming, in order to preserve the physical, chemical and biological soil properties, extending its resilience and increasing productivity. Microorganisms are responsible for many essential biological processes to the environment and some species participate in production or oxidation of methane (CH4), a greenhouse gas. These are mainly influenced by land use changes, that when related to inadequate management may alter soil quality, productivity and gases emissions. Thus, the evaluation of soils for agricultural systems under the rhizospheric interaction of different cultures and creating an anoxic environment is needed to understand the behavior of such communities. Crop-livestock systems and crop rotation were investigated in relation to functional soil microbiota, depending on factors such as the area history and moisture. Genes abundance were assessed by real-time PCR, while Archaea and Bacteria community structure by TRFLP, and the potential role of soil as releaser and mitigator of CH4 through the quantification of methanogens and methanotrophs in agricultural areas and reforestation of the Upper Xingu, at Querência city. Through the techniques of qPCR and TRFLP was observed that microorganisms are structured primarily on the type of soil, followed by rhizosphere effect of plants. In this way, crop-livestock integration systems (CLI) are subtly stable then rotational system of soybean/millet due to pasture root system to provide greater protection and root exudation. Alike CLI systems, the reforestation area is in transient recovery on average between the restriction enzymes HhaI and MspI, 85%; and 65% in relation to forest, this structures itself in a differentiated manner from the other areas. The farming areas present strong influence of liming, which leads to grow pH and concomitantly high Ca and Mg contents. The methanotrophic community did not vary due to the methanogenic community, and the water saturation promotes the growth of methanogenic communities only in forest soils where occurs greater organic matter incorporation
 
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Data de Publicação
2018-05-21
 
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