O crescente interesse pela microbiologia do solo é devido a contribuição dos microrganismos a produtividade e sustentabilidade agrícola. A conscientização de pesquisadores, produtores rurais e empresas de insumos biológicos sobre a importância da atividade biológica para agricultura tem influenciado a criação e adaptação de técnicas e ferramentas que permitam expandir o conhecimento acerca dos microrganismos.

 

A microbiologia do solo é o ramo da ciência que trata do estudo dos microrganismos que habitam o solo, suas funções e como elas afetam as propriedades do solo em ambientes naturais ou agr. Pertence a um segmento da ciência do solo preocupado com os microrganismos que habitam o solo, suas funções e atividades dentro do ecossistema solo.

 

Importância dos microrganismos

 

Sem os microrganismos dificilmente os solos e consequentemente a agricultura existiriam. Mas como esses ajudantes microscópicos e invisíveis, são tão importantes?

 

A resposta é simples, os microrganismos são um dos fatores de formação do solo. A ação conjunta dos organismos (incluindo fungos e bactérias) e do clima sobre as rochas (material de origem) inseridas num determinado relevo, resultam na formação do solo, que é dada pela interação desses fatores ao longo do tempo.

 

O solo é considerado um meio heterogêneo, em função das suas diversas propriedades químicas e físicas, o que influencia diretamente na diversidade microbiana encontrada nesse habitat.

 

Microbioma do solo

 

O conjunto de microrganismos presentes no solo, como fungos, bactérias, algas, protozoários, etc., são conhecidos como o microbioma do solo.

 

O microbioma ou o conjunto e diversidade de microrganismos que habitam o solo, são componentes vivos da matéria orgânica do solo, sendo responsável por uma variedade de “serviços ecossistêmicos”, fundamentais para a produtividade agrícola, ciclagem de nutrientes e manutenção da qualidade ambiental dos ambientes naturais e agrícolas.

 

Estima-se que em um grama de solo, sejam encontrados cerca de um bilhão de bactérias, um milhão de actinobactérias e cem mil fungos, sendo que esses números variam de acordo com as condições do solo e práticas utilizadas.

 

Cada grupo de microrganismos do solo tem funções diferentes e vivem em associação, sendo que essa interação influencia na fertilidade do solo e consequentemente na produtividade das culturas.

 

Função dos microrganismos

 

Os microrganismos do solo são responsáveis por uma série de atividades, como a ciclagem de nutrientes, decomposição de resíduos vegetais e formação de matéria orgânica no solo, contribuindo de maneira positiva para estrutura e demais características físicas do solo.

 

Além disso, os microrganismos atuam em diversos processos que promovem o crescimento das plantas, como na fixação biológica de nitrogênio, convertendo o nitrogênio atmosférico em espécies nitrogenadas que são absorvidas pelas plantas. A solubilização e disponibilização do fósforo fixado no solo para as plantas, cujos mecanismos são variados e estão relacionados, principalmente, à liberação de ácidos orgânicos, produção de enzimas, como fosfatases e fitases pelos microrganismos, dentre outros mecanismos.

 

Os microrganismos também produzem hormônios incluindo auxinas, citocininas, giberelinas, que exercem papel direto na promoção do crescimento das plantas, alongamento celular e tolerância a estresses abióticos, como seca e alta salinidade.

 

Análise microbiológica do solo

 

A ampla variedade de microrganismos e processos onde eles atuam, assim como os seus benefícios no desenvolvimento e crescimento vegetal ainda não são totalmente conhecidos. O que se sabe é o papel fundamental desses seres microscópicos na fertilidade e qualidade do solo.

 

Solos com alta diversidade e abundância de microrganismos são menos susceptíveis a degradação e incidência de pragas e doenças em plantas, evidenciando o efeito benéficos desses seres microscópicos.

 

Dessa forma, além das tradicionais análises físicas e químicas do solo, o emprego de análises microbiológicas vem crescendo em ritmo acelerado.

 

As análises microbiológicas são divididas em três tipos, sendo a contagem dos microrganismos e avaliação da atividade microbiana os mais utilizados, devido a facilidade. Entretanto, é recomendando a combinação de métodos, para estimar a comunidade microbiana e a sua biomassa.

 

Contagem de microrganismos

 

Realizada pelo uso de microscópios e emprego de técnicas de cultivo laboratorial. Esse tipo de análise também é utilizado para detecção de organismos fitopatogênicos, em função dos protocolos já estabelecidos.

 

Embora esses métodos sejam relativamente simples, eles acabam subestimando a comunidade microbiana, já que algumas espécies de microrganismos não crescem em meios de cultura artificiais. Além disso, cada protocolo de cultivo é direcionado a um ou a um pequeno grupo de microrganismos, não conseguindo abranger a avaliação de múltiplos microrganismos.

 

Devido as dificuldades associadas as técnicas de contagem e microscopia para estimar a biomassa microbiana no solo, outras técnicas foram sendo desenvolvidas. A avaliação da atividade microbiana através da análise de um ou mais componentes bioquímico é uma das alternativas para estimar a biomassa microbiana.

 

Avaliação da atividade microbiana

 

Método baseado na determinação da atividade dos microrganismos que estão atuando no solo. Dessa forma, são avaliadas taxas de determinados processos que eles realizam no solo. Há vários métodos para mensurar a atividade microbiana, como a taxa de fixação de nitrogênio ou a atividade metabólica total em um solo (Frighetto & Valarini, 2000).

 

A determinação da atividade enzimática do solo é uma das metodologias de avaliação da atividade microbiana bastante utilizada.  A Embrapa desenvolveu o BioAS – Tecnologia de Bioanálise de Solo, lançado em 2020 (Embrapa, 2021), englobando as determinações das atividades das enzimas arilsulfatase e beta-glicosidase, associadas aos ciclos do enxofre e do carbono, respectivamente.

 

Por estarem relacionadas, direta ou indiretamente, ao potencial produtivo e à sustentabilidade do uso do solo, essas enzimas funcionam como bioindicadores e ajudam a avaliar a saúde dos solos. As análises das atividades dessas enzimas têm sido combinadas com algumas determinações de fertilidade do solo e textura para o cálculo do Índice de Qualidade do Solo (IQS) (Mendes et al., 2018).

 

Análise genética

Não tão usual como as anteriores, esse tipo de análise oferece diversas vantagens, mas exige técnicas mais rebuscadas. A análise genética de microrganismos começou a ser empregada a algum tempo atrás na área acadêmica, porém seu uso vem se expandindo comercialmente ao longo dos anos.

De maneira geral, a análise genética do solo envolve etapas como a coleta de amostras de solo, extração do DNA, seguido da amplificação (PCR) e sequenciamento de certas regiões que marcam a presença dos organismos que se se pretende identificar.  É uma análise mais completa e integrada de um solo, em comparação com as técnicas mais tradicionais, fornecendo um panorama detalhado quanto os aspectos taxonômicos e funcionais do solo.

 

Para desenvolvimento dos bioinsumos, a análise genética é uma ferramenta importante, pois permite a identificação de novos ativos biológicos.  O desenvolvimento de um bioinsumo tem início com a bioprospecção, que consiste na descoberta de novas espécies de organismos com potencial utilização em processos biotecnológicos, bem como a investigação de como esses organismos se relacionam em nível molecular. Saiba mais informações no e-book de Bioinsumos. 

 

Laboratório de Microbiologia do Solo

 

A realização de análise microbiológica do solo em laboratórios de química do solo é algo vantajoso do ponto de vista prático e comercial.

 

A contagem de microrganismos e avaliação da atividade microbiana são baseadas em procedimentos analíticos simples, e muitas vezes dispensam investimento na compra de equipamentos de alto custo. A avaliação da atividade microbiana, por exemplo, requer equipamentos básicos de microbiologia e espectrofotômetros na faixa do visível, sendo esse último, facilmente encontrado em laboratórios de solo.

 

A seleção dos equipamentos é feita em função das metodologias utilizadas. De maneira geral, os equipamentos listados abaixo, são geralmente utilizados em ensaios microbiológicos:

 

Cabine de segurança biológica – CLASSE II A1, modelo PA-040-ECO:  proteção ao usuário e amostra durante a inoculação e evitando riscos de contaminação.

Autoclave vertical, modelo AV-100: esterilização do meio de cultura e no descarte de amostras

Estufa de Secagem e Esterilização, modelo TE-393/80L ou TE-393/180L: secagem de vidrarias e materiais

Estufa bacteriológica, modelo TE-392/93L ou TE-392/170L: crescimento e multiplicação dos microrganismos

Espectrofotômetro digital UV/VIS, modelo ESPEC-UV-5100: padronização do inóculo, avaliação de compostos enzimáticos, etc.

Bomba Dosadora de Líquido, modelo INT-FLEXIPUMP: preenchimento das placas de petri com meios de cultura ou Dispensador automático, modelo TE-299.

Pode ser realizado de maneira automática através de um Dosador de Meio de Cultura, modelo BIOTOOL-PETRISWISS.

Incubadora, modelo TE-3911 ou TE-371/240L para incubação de amostras após inoculação dos microrganismos.

Incubadora Shaker: para o crescimento de microrganismos, através da agitação orbital e controle de temperatura. Podem ser utilizados os seguintes modelos, de acordo com a necessidade: Incubadora com agitação orbital, modelo TE-4200 e TE-4200/1, Incubadora refrigerada com agitação, modelo TE-424 e Incubadora orbital refrigerada, modelo TE-421.

Contador de colônias, modelo CP-600/1: aumento do tamanho, permitindo assim maior nitidez e realce para contagem microbiana. Também pode ser utilizado o Contadores de colônia automático.

Microscópio biológico binocular, modelo MB-E5-NINGBO: utilizado para ampliar o tamanho das células, auxiliando na contagem, identificação, etc.

A água utilizada para o preparo de meios e soluções e em demais análises laboratoriais deve ser livres de impurezas orgânicas para garantir resultados precisos e reprodutíveis. Para obter água de qualidade, devem ser utilizados equipamentos como destiladores de água, osmose reversa ou deionizadores de água. Saiba mais sobre TRATAMENTO E FILTRAGEM DA ÁGUA PARA ANÁLISES LABORATORIAIS no artigo em nosso blog.

Considerações finais

O equilíbrio das características físicas, químicas e biológicas do solo são fundamentais para a produtividade agrícola.

A análise microbiológica consiste na avaliação da presença de microrganismos e de sua atividade em um determinado solo em função dos diversos benefícios que eles exercem no crescimento de plantas e fertilidade do solo.

A inclusão de análises microbiológicas, associadas a análise física e química do solo, pode fornecer um panorama geral da condição do solo e possibilitar a adoção de práticas agrícolas mais sustentáveis contribuindo para aumentar seu potencial produtivo.

Sobre a Tecnal

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Referências

       FRIGHETTO, R.T.S.; VALARINI, P.J. (Coords.). Indicadores biológicos e bioquímicos da qualidade do solo: manual técnico. Jaguariúna: Embrapa Meio Ambiente, 2000. 198p. (EMBRAPA Meio Ambiente – Documentos, 21).

 

       Mendes, I. C., Sousa, D. M. G., Reis Junior, F. B. D., and Lopes, A. A. C. (2018). Bioanálise de solo: como acessar e interpretar a saúde do solo. Vol. Circular Técnica 38, pp. 24p. EMBRAPA, Brasília.

 

       EMBRAPA. Tecnologia BioAS : uma maneira simples e eficiente de avaliar a saúde do solo / Iêda de Carvalho Mendes ... [et al.]. – Planaltina, DF : Embrapa Cerrados, 2021. 50 p. (Documentos / Embrapa Cerrados, ISSN 1517-5111, ISSN online 2176-5081, 369.