Microbiologia do ciclo do nitrogênio em solos do cerrado

Abstract

A interação entre as variáveis do solo e a microbiota influencia os processos que ocorrem no solo, tanto que, em ambientes terrestres o N é reciclado primariamente pela microbiota. No ciclo do N, a nitrificação é a etapa em que nitrato se torna disponível no solo para as plantas, mas também N é perdido por lixiviação de nitrato ou pela emissão de gases nitrogenados. Entretanto, as mudanças climáticas, a modificação do uso da terra e a aplicação de fertilizantes nitrogenados veem alterando a dinâmica de N. Um especial interesse é direcionado à maior savana na América do Sul, o bioma tropical sazonal seco que é o Cerrado, cuja paisagem vem sendo alterada pela agricultura. Fazendo uso da técnica de metagenômica, os atributos funcionais da microbiota do solo do Cerrado quanto ao ciclo do N foram comparados entre dois parques de conservação do bioma, distantes 500 km entre si, com variação na textura e no conteúdo de água do solo. Os tipos de vegetação amostradas dentro de cada parque mascararam os efeitos de altitude e distância entre os parques, e todas as amostras apresentaram uma maior abundância de genes para assimilação de amônia e amonificação. Isso corrobora a literatura encontrada sobre o metabolismo de amônia como forma principal de N no Cerrado. Em particular, o Campo limpo alagado, presente somente em um dos parques, apresentou a maior abundância de genes fixadores de nitrogênio. Ainda, foram detectados genes para denitrificação, mas somente dois hits foram observados para nitrificação. Sucessivamente, foi acessado o impacto do manejo do solo sobre a abundância de Archaea e Bacteria oxidantes de amônia por quantificação do gene marcador amoA ao longo do cultivo da soja no bioma Cerrado. A análise molecular, tal como as técnicas clássicas e de isótopos mostraram um maior conteúdo de C orgânico e de NH4+-N no pousio em comparação à área nativa de reserva legal adjacente ao plantio da soja. De mesma forma, observou-se um aumento na abundância de oxidantes de amônia e da taxa de nitrificação no solo agrícola em comparação à área nativa, com a menor razão amônia/nitrato observada no solo após revolvimento. A abundância de AOB apresentou correlação com o aumento de pH ao longo do cultivo da soja. Experimentos seguintes testaram o efeito de água e de pH em microcosmos contendo solo do Cerrado, tal como a possível inibição de nitrificação em slurries contendo uma mistura de solo do Cerrado com um solo agrícola (Craibstone) com reconhecida atividade de oxidação de amônia. No entanto, o acúmulo de NO3- estava abaixo do nível de detecção na maior parte das amostras, tanto naquelas com aumento no teor gravimétrico de água ou com aumento de pH, independente da alta concentração de amônia. A nitrificação não foi inibida nas misturas de slurries incubadas, e, ainda, após 21 dias de incubação foi possível detectar transcritos de amoA de AOA no slurry de solo de Cerrado. Os perfis de DGGE mostraram um maior número de bandas de AOA amoA nos slurries de Craibstone e das misturas dos dois solos, do que o perfil observado nos slurries incubados somente com solo do Cerrado. Considerando o exposto acima, este foi o primeiro trabalho apresentado sobre o metabolismo de N e mais especificamente sobre a oxidação de amônia, utilizando dados de metagenomas e de PCR em tempo real. A baixa detecção de nitrato nas amostras de campo e de incubações em laboratório sugerem que algum outro mecanismo ocorre nos solos do bioma Cerrado no sentido de preservação de N inorgânico preferencialmente na forma de amônia. Sugerimos que a nitrificação depende da presença de oxidantes de amônia, mas também da composição da comunidade microbiana, sendo que a sua diversidade afeta a dinâmica de N no solo. Provavelmente condições abióticas e bióticas influenciam na limitação de crescimento da comunidade de oxidantes de amônia autotróficos no Cerrado. Por exemplo a competição por amônia entre esses oxidantes autotróficos e plantas ou com microorganismos heterotróficos. Ainda a redução dissimilatória de nitrato a amônia ou a imobilização abiótica de nitrato podem influenciar o desenvolvimento daquela comunidade.