Os microrganismos e as alterações nos espaços do solo pelo sistema de preparo do solo

Microbiologia

Os microrganismos e as alterações nos espaços do solo pelo sistema de preparo do solo* Marcio Voss Pesquisador da Embrapa Trigo - Passo Fundo-RS* Continuação do trabalho publicado na edição nº 54 - Nov/Dez de 2000

Compactação

Qual seria o efeito da compactação do solo sobre os microrganismos? Para responder essa questão, bastaria saber qual o tipo de poros que é afetado por uma compactação, e nos reportar à análise feita em número anterior desta revista sobre o a distribuição de microorganismos no solo em função do diâmetro dos poros. Uma das causas de compactação do solo é atribuída ao tráfego sobre ele. O que se sabe sobre isso? De uma forma geral esse tipo de compactação faz estragos na macroporosidade (1). Ótimo! Quer dizer...isso é ruim, mas como ”macro” quer dizer grande, e os microrganismos moram nos pequenos poros, eles estariam a salvo! Vejamos o artigo escrito por pesquisadores russos que examinaram o assunto (2). No caso estudado, eles determinaram que o tráfego agrícola intenso sobre um solo diminuiu o número de poros maiores do que 200 microns e aumentou o dos menores do que 70 microns. Como vimos na revista anterior, as dimensões de poros que abrigam a maioria dos microrganismos está abaixo disso, o que confirma que a moradia dos microrganismos não foi afetada. Talvez, até pelo contrário, se acreditarmos em outro grupo de pesquisadores. Estes, considerando que a compactação aumenta a retenção de água pelo aumento de poros mais estreitos, formularam uma relação matemática entre o grau de compactação e o aumento do número de poros com água, chamados de ”sítios ativos”, ou seja, favoráveis aos microrganismos (3). Quer dizer: um certo grau de compactação pode até ser benéfica para os microrganismos! –”Mas...mas... e como fica a circulação de ar? E o que acontece com a meso e macrofauna?”. É claro que a questão é mais complexa. Há alterações importantes que podem afetar a atividade microbiana e a agricultura. Supondo-se que a compactação não atinja a porosidade da ‘zona interna” (até 6 microns), ela estaria ampliando a ”zona externa” e assim ”favorecendo” os seus habitantes mais comuns: os fungos e bactérias esporulantes. No entanto, parte da fauna, especialmente aquela incapaz de cavar, é prejudicada pela compactação, com implicações sobre a cadeia alimentar. Do ponto de vista agrícola, os maiores problemas da compactação são a resistência oferecida à penetração das raízes e a quebra da continuidade de poros, que afeta a infiltração d’água e as trocas gasosas (2). Aumentaria, assim ocorrência de sítios em que falta oxigênio, nos quais a atividade bacteriana leva à desnitrificação ( uma forma importante de perda de nitrogênio para o ar). Doran (4) analisou em vários locais dos EUA a população de grupos de microorganismos comparando plantio direto e convencional, e assinalou um número sete vezes maior de desnitrificadores em plantio direto do que em plantio convencional, na profundidade entre 0 e 7,5 cm. Parte desse efeito pode estar relacionado à presença de resíduos concentrados na superfície, cuja decomposição biológica demanda oxigênio, em decorrência, formar sítios anaeróbios no solo. Mas é possível também que parte do aumento de desnitrificadores se deva à maior compactação dessa parte do solo em plantio direto. Outro aspecto negativo da formação de sítios anaeróbios é a formação de subprodutos da decomposição orgânica freqüentemente prejudiciais para as plantas. Entre esses estão o ácido acético, o ácido butírico e o etileno (5). E qual seria o grau de compactação que leva a isso? Embora não tenhamos uma resposta clara, vamos no momento deixar a curiosidade de lado e nos ater ao fato de que felizmente a agricultura desenvolvida no sistema plantio direto tem convivido razoavelmente bem com o ”problema” da compactação, como mostrou a entrevista do Rolf Derpsch, neste veículo, trazendo os depoimentos dos pioneiros Nonô Pereira, Herbert Bartz e Frank Dijkstra (Revista PD número 49). Exceto em condições mais drásticas de compactação, a convivência do sistema plantio direto com esse problema se deve a que o próprio PD favorece o surgimento de diversos agentes que se contrapõem aos efeitos negativos da compactação, como o favorecimento à proliferação da fauna à superfície do solo, especialmente os escavadores, construindo canais, e a manutenção dos agregados e os macroporos criados pelas raízes e pelos insetos.

Conservação da matéria orgânica

Um dos fatos que chamou logo a atenção dos que acompanhavam o desenvolvimento do plantio direto no Brasil foi o aumento da matéria orgânica do solo anteriormente sob plantio convencional, após a mudança de sistema, principalmente em locais mais quentes (6). Entretanto, mesmo sob plantio convencional por muitos anos, se mantém uma quantidade de matéria orgânica numa faixa de 2 a 3%. Talvez você já se tenha perguntado porquê a matéria orgânica não é completamente mineralizada pelos microorganismos? Sabe-se que, de forma geral, os microrganismos do solo estão em estado de fome, meio sub-nutridos. Eles só não acabam com a matéria orgânica do solo porque ela se encontra protegida de seu ataque. A forma de proteção mais conhecida é a chamada proteção química. A maior parte da matéria orgânica é formada por material humificado, com alto teor fenólico e/ou associado a metais e silicatos amorfos, formando complexos de difícil decomposição (11). No entanto, há tipos de substâncias mais facilmente decomponíveis que permanecem intactas por longos períodos. Uma dessas são os polímeros de açúcares, a que se atribui ação importante na manutenção da estrutura do solo. Atribui-se esse fato a um outro modo de proteção: a proteção física do solo, através de poros bloqueados ou muito finos. Assim, fica impedido o acesso dos microrganismos ou diminuída a sua atividade sobre a matéria orgânica nos agregados do solo. Por isso, quando se quebra a estrutura estabelecida do solo, como por exemplo, com a aração e a gradagem, se observa um aumento da atividade microbiana. Os micróbios passam a ter acesso a alimento antes protegido fisicamente. Há duas interpretações para esse surto de atividade. A mais comum é a da melhor aeração nos poros dos agregados. A falta de oxigênio é uma forma de restringir a atividade microbiana, basicamente aeróbia (que usa oxigênio como receptor final de elétrons na cadeia respiratória). Quando a decomposição da matéria orgânica ocorre em condições anaeróbias, ela não é completa, e assim uma parte maior da matéria orgânica colocada no solo permanece nele em comparação com a mineralização sem restrições por oxigênio. Exemplo de resultados de pesquisa que atribui à melhor aeração o fluxo de atividade é dado por Seifert (7). Ele escolheu agregados grandes de solo, de 5 mm de diâmetro, e quebrou-os em agregados menores, de 4 mm, 3 mm, 2 e 1 mm. Verificou-se que o teor de nitrato aumentou nos agregados em proporção à diminuição de seu tamanho. Como a nitrificação é um processo que só ocorre na presença de oxigênio e é autotrófico (que não depende de matéria orgânica), o autor concluiu que a maior nitrificação era causado pela maior penetração de ar nos agregados menores, devido à diminuição de seu diâmetro. A outra proteção física, a do impedimento ao contato entre microrganismos e suas enzimas com as substâncias orgânicas é ilustrada por um trabalho semelhante, publicado em 1957, comparando a atividade em agregados grandes e em pequenos deles derivados. Os autores aplicaram oxigênio nos agregados maiores. Como não detectassem aumento da atividade de nitrificação nesses agregados, concluíram que a principal causa do incremento da atividade microbiana nos agregados menores não fora a aeração mas a exposição da matéria orgânica que antes estava protegida nos agregados grandes (5 mm de diâmetro). Desse modo teria aumentado o ataque direto de microrganismos heterotróficos (decompositores da matéria orgânica), que liberam NH4 (amônio). Com o aumento do teor de amônio, que é a forma de nitrogênio usada pelas bactérias nitrificantes, explicar-se-ia o incremento da quantidade de nitrato encontrado após o esboroamento do agregado grande. A proteção física seria dada pela localização de matéria orgânica em poros descontínuos ou inferiores a 1 micron. Segundo Rovira e Graecen, autores desse trabalho (8), poros com essa classe de diâmetro podem constituir a maior parte da porosidade total de um solo argiloso. Em solos de Cerrado sob cultivo, Freitas e colegas (9) encontraram cerca de um terço de porosidade total constituído por poros com diâmetro igual ou menor do que 0,2 microns. Lembremos aqui da pesquisa de Kilbertus (10), citada no número anterior desta revista, mostrando que só se encontram bactérias em poros com valores de diâmetro de 0,8 microns para cima. A diminuição dos espaços porosos pode afetar a cadeia alimentar no solo, dificultando o acesso da fauna do solo sobre fungos e bactérias, principalmente sobre estas últimas, que se refugiam em espaços menores. Sabe-se, por exemplo, que os protozoários reduzem o número das bactérias, mas prolongam a atividade delas e, consequentemente, aumentam a mineralização do carbono. A explicação levantada é de que a o ataque a colônias antigas de bactérias, cuja manutenção exige pouca energia, provoca uma aceleração do ciclo de reprodução delas, o que exige uma quantidade maior de energia. Assim, a presença de protozoários prolongam a fase de reprodução e a quantidade total de CO2 produzido, o que significa aceleração da decomposição da matéria orgânica (12). Alguns tipos de protozoários tem tamanho para ocupar poros que são afetados pela compactação agrícola do solo, e, por isso teriam menor acesso às bactérias. Pontos ou sítios no solo com deficiência de oxigênio (anaeróbios) ou porosidade determinando sítios em que os microrganismos não podem penetrar para se alimentar com a matéria orgânica facilmente decomponível ali ”estocada” ou que não permitem muitos protozoários atingirem suas presas, no elo inicial da cadeia alimentar, qual seria dentre os dois a causa preponderante do aumento da atividade microbiana com a ruptura de agregados? Enquanto a dúvida sobre eles persiste, uma certeza está bem estabelecida: mantendo o solo sem revolvimento minimiza-se a perda da sua matéria orgânica. Ou o que dá na mesma, a cada preparo do solo se joga estoques de carbono para o ar como CO2 E a importância de manter o carbono no solo para a fertilidade do solo, especialmente a de nossos solos, de baixa capacidade de troca catiônica, é sobejamente conhecida (6). Atualmente tem se dado conta de que a substituição do manejo convencional pelo conservacionista significa agregar um grande depósito de carbono orgânico no solo, contribuindo significativamente para desacelerar a emissão de CO2 para a atmosfera e assim retardar as conseqüências do efeito estufa. Este é mais um dos tantos benefícios ambientais trazidos pela aposentadoria do arado e da grade. E que podemos entender melhor ao utilizar o conceito de que o solo oferece pelos seus espaços porosos uma moradia para os microrganismos e que as relações de diâmetros de seus poros e de tamanhos dos seus habitantes conferem proteção física ao regular a atividade e o acesso dos microrganismos à matéria orgânica.

Bibliografia consultada (12) Coûteaux, M.-M.; Faurie, G.; Palka, L. e Steinberg, C. La relation prédateur-proie (protozoaires-bactéries) dans le sols: rôle dans la régulation des populations et conséquences sur les cycles du carbone et de l’azote. Revue d’écologie et de biologie du sol, 25 (1): 1-31. 1988. (4) Doran, J.W. Soil microbial and biochemical changes associated with reduced tillage. Soil Science Society of America Journal, 44, 765-771. 1980. (9) Freitas, P.L. de; Blancaneaux, Ph.; Moresu.R. Caractérisation structurale de sols des Cerrados Brésiliens (Savanes) sous différents modes d’utilisation agricole. Étude de Gestions des Sols, 5,2. p 93-105. 1998 (1) Hillel,D. Introduction to soil physics. Academic Press. 366 p. 1982 (10) Kilbertus,G. Étude des microhabitats contenus dans les agrégats du sol. Leur relation avec la biomasse bactérienne et la taille des procaryotes présents. Ver. Écol.Biol.Sol, 17 (4): 543-557. 1980 (2) Lhotsky, J. Beran, P e Valigurska, L. Degradation of soil by increasing compression. Soil and Tillage Research, 19: 287-295. 1991 (5) Linch, J.M. Biotecnologia do solo - Fatores microbiológicos na produtividade agrícola. Ed. Manole, São Paulo. 209 p. 1986. (3) Malicki, J; Bienfanowski, A. e Dabek-Szereniawska,M. Mathematical modeling of biological activity in differently compacted soils. Soil and Tillage Research, 19: 357-362. 1991. (8) Rovira, A.D. e Graecen, E.L. The effect of aggregate disruption on the activity of microorganisms in the soil. Australian Journal of Agricultural Research, 8:659-673. 1957 (6) Sá, J.C.M. Manejo da fertilidade do solo no sistema plantio direto. In Plantio Direto no Brasil. Editora Aldeia Norte, Passo Fundo, p.37-60. 1993. (7) Seifert, J. The influence of the soil structure and moisture content on the number of bacteria and the degree of nitrification. Folia Microbiologica, 7:234-238. 1964. (11) Tate, K.R.; Churchman, G.J. Organo-mineral fractions of a climosequence of soils in New Zealand tussock grasslands. Journal of Soils Science, 29: 331-339. 1978