UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA – UNESP CAMPUS DE JABOTICABAL AGREGAÇÃO DO SOLO E OCORRÊNCIA DE FUNGOS MICORRÍZICOS ARBUSCULARES EM SISTEMAS DE ROTAÇÃO DE CULTURAS Priscila Viviane Truber Bióloga 2013 UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA – UNESP CAMPUS DE JABOTICABAL AGREGAÇÃO DO SOLO E OCORRÊNCIA DE FUNGOS MICORRÍZICOS ARBUSCULARES EM SISTEMAS DE ROTAÇÃO DE CULTURAS Priscila Viviane Truber Orientadora: Profa. Dra. Carolina Fernandes Dissertação apresentada à Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias – Unesp, Campus de Jaboticabal, como parte das exigências para a obtenção do título de Mestre em Agronomia (Ciência do Solo) 2013 Truber, Priscila Viviane T865a Agregação do solo e ocorrência de fungos micorrízicos arbusculares em sistemas de rotação de culturas / Priscila Viviane Truber. – – Jaboticabal, 2013 iii, 75 f. ; 28 cm Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual Paulista, Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, 2013 Orientadora: Carolina Fernandes Banca examinadora: Maria Helena Moraes, José Eduardo Corá Bibliografia 1. Agregação do solo. 2. Glomalina. 3. Sistema de semeadura direta. I. Título. II. Jaboticabal-Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias. CDU 631.425 Ficha catalográfica elaborada pela Seção Técnica de Aquisição e Tratamento da Informação – Serviço Técnico de Biblioteca e Documentação - UNESP, Câmpus de Jaboticabal. DADOS CURRICULARES DO AUTOR PRISCILA VIVIANE TRUBER – Nascida dia 11 de abril de 1987, na cidade de Rolim de Moura, RO, cursou o ensino médio no Colégio José Ferreira de Mello, em São Jerônimo da Serra, PR, no período de 2002 a 2004. Em março de 2006, ingressou no curso de Graduação em Ciências Biológicas pela Universidade Estadual do Norte do Paraná – UENP, Campus de Cornélio Procópio. Foi bolsista de iniciação científica pelo programa PIBIC/CNPq de fevereiro de 2008 a julho de 2009. Em fevereiro de 2010, graduou-se Licenciada em Ciências Biológicas. No período de junho de 2010 a março de 2011 trabalhou como Bióloga na empresa Instituto Agronômico do Paraná – IAPAR. Em março de 2011, iniciou o curso de mestrado na Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” – Campus de Jaboticabal, SP, em que foi bolsista CNPq. Em fevereiro de 2013, submeteu-se à banca de avaliação da dissertação de mestrado e foi aprovada como Mestre em Agronomia (Ciência do Solo). “Deus me conceda falar com propriedade e pensar de forma correspondente aos dons que me foram dados, porque ele é o guia da sabedoria e o orientador dos sábios.” Sabedoria, 7: 15 ii Aos meus pais, Magali e Euzébio, como pequeno gesto de retribuição ao amor e dedicação que sempre tiveram e têm para comigo. Dedico. Ao meu namorado Luis, pela compreensão, amor, apoio, incentivo, carinho e companheirismo durante esta jornada. Ofereço. i AGRADECIMENTOS Agradeço primeiramente a Deus, por me dar forças para lutar pelos meus ideais, pelas bênçãos que recebi e por guiar meus caminhos com discernimento e sabedoria ao longo de mais esta etapa. Aos meus pais, Magali e Euzébio, que tanto amo, pela base familiar, amor, confiança, educação e pelo imenso incentivo dedicados, diante os obstáculos enfrentados e das conquistas alcançadas. Aos meus irmãos, Giuliano e Alyne, pelo carinho. Ao meu namorado Luis, que se fez presente em todos os momentos dessa jornada. Dando-me apoio, carinho, conforto, compartilhando dos meus momentos difíceis e de minhas vitórias. Sei que não foi fácil. Amor muito obrigado de coração!!! À Elisa, por ter sido minha segunda mãe, pela amizade, ensinamentos e conselhos. Aos meus familiares: avós, tios e primos que torcem e rezam por mim. À minha orientadora Profa. Dra. Carolina Fernandes, pelos ensinamentos, pela amizade e pelos valiosos conselhos, à ela minha admiração. À Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias (FCAV) pela excelente formação e pela estrutura oferecida para a realização do curso de mestrado. Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – CNPq pela concessão da bolsa de estudos. A Paulo Rodrigues por ter cedido as duas áreas agrícolas e a infra-estrutura necessária para a condução dos experimentos com cana-de-açúcar. À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo – FAPESP, pelo apoio financeiro utilizado para a implantação do experimento com cana-de-açúcar. À Fundação para o Desenvolvimento da Unesp – FUNDUNESP, pelo apoio financeiro necessário para a compra dos materiais utilizados nas análises deste trabalho. À PROPe – UNESP, pelo apoio financeiro necessário para a compra de materiais utilizados nas análises laboratoriais. Ao professor José Eduardo Corá, por ter cedido a área do seu experimento, proporcionando condições para que uma parte desse trabalho fosse realizada. ii Ao professor Ely Nahas e professora Fabíola Vitti Moro, por ter cedido o laboratório para a realização de algumas de minhas análises biológicas. Ao professor José Carlos Barbosa, por todos os esclarecimentos quanto aos procedimentos estatísticos das análises dos dados do presente trabalho. Ao amigo Roniram, pela imensa ajuda nas análises realizadas e pela amizade. Ao Tiago Fieno, pelo auxílio durante a condução dos experimentos, pela ajuda nas coletas e nos ensinamentos de laboratório. Aos estagiários que me auxiliaram em algumas análises, Juliana Decina e Ícaro Schiavon. Ao Adolfo Valente Marcelo pela ajuda com as análises estatísticas. Aos funcionários do Departamento de Solos e Adubos, Célia, Maria Inês, Luís, Dejair, Claudia, Ademir, Gomes e Anderson. Ao Marcelo e aos funcionários da Fazenda de Ensino, Pesquisa e Produção da Faculdade de Ciências Agrária e Veterinárias - FCAV, pelo auxílio durante a condução e coleta dos experimentos que resultou o presente estudo. Aos funcionários da seção de Pós-Graduação e da Biblioteca da Unesp – Campus de Jaboticabal, pelo atendimento e auxílio. A todos os meus amigos pessoais, que sempre estiveram ao meu lado. Enfim, a todos, que de alguma forma, contribuíram para que esse acontecimento se concretizasse. MUITO OBRIGADO!!! i SUMÁRIO Página CAPÍTULO 1 – CONSIDERAÇÕES GERAIS ............................................................. 1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 1 REVISÃO DE LITERATURA .................................................................................... 3 REFERÊNCIAS...................................................................................................... 13 CAPÍTULO 2 - FUNGOS MICORRÍZICOS ARBUSCULARES E ESTABILIDADE DE AGREGADOS DECORRENTES DO USO DE DIFERENTES CULTURAS ....... 20 RESUMO ............................................................................................................... 20 SUMMARY ............................................................................................................. 21 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 21 MATERIAL E MÉTODOS ....................................................................................... 23 RESULTADOS E DISCUSSÃO .............................................................................. 24 CONCLUSÕES ...................................................................................................... 32 LITERATURA CITADA ........................................................................................... 32 CAPÍTULO 3 - ATRIBUTOS FÍSICOS E FUNGOS MICORRÍZICOS ARBUSCULARES DE UM LATOSSOLO VERMELHO SOB SEQUÊNCIAS DE CULTURAS EM SISTEMA DE SEMEADURA DIRETA ........................................... 42 RESUMO ............................................................................................................... 42 SUMMARY ............................................................................................................. 43 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 43 MATERIAL E MÉTODOS ....................................................................................... 45 RESULTADOS E DISCUSSÃO .............................................................................. 46 CONCLUSÕES ...................................................................................................... 53 LITERATURA CITADA ........................................................................................... 54 CAPÍTULO 4 – CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................. 62 ii AGREGAÇÃO DO SOLO E OCORRÊNCIA DE FUNGOS MICORRÍZICOS ARBUSCULARES EM SISTEMAS DE ROTAÇÃO DE CULTURAS RESUMO – O manejo adequado das atividades agrícolas pode levar a melhorias nos atributos físicos, químicos e biológicos do solo, com redução da degradação do solo e do meio ambiente. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da utilização de diferentes culturas nos atributos físicos do solo e na comunidade dos fungos micorrízicos arbusculares, em dois experimentos de longa duração, denominados experimento 1 e experimento 2. Os dois experimentos vêm sendo conduzidos em áreas localizadas no município de Jaboticabal, estado de São Paulo. O experimento 1 foi instalado em duas áreas com solos distintos, em outubro de 2008, visando avaliar o efeito da utilização de diferentes culturas no período de reforma do canavial. Os solos dessas áreas caracterizam diferentes ambientes de produção para a cana-de-açúcar, Latossolo Vermelho eutroférrico textura muito argilosa, e Latossolo Vermelho ácrico textura argilosa. O delineamento experimental foi em blocos casualizados com quatro tratamentos e cinco repetições. Os tratamentos foram os cultivos de: soja, soja/pousio/soja, soja/milheto/soja e soja/crotalária/soja. O experimento 2 foi instalado em setembro de 2002, sob delineamento experimental em blocos casualizados com três repetições e esquema em faixas, visando avaliar o efeito de diferentes sequências de culturas de verão (monocultura de milho, monocultura de soja e rotação soja/milho) e culturas de entressafra (milho, sorgo granífero, girassol, crotalária, guandu, nabo forrageiro e milheto) em sistema de semeadura direta nos atributos do Latossolo Vermelho textura argilosa. No experimento 1 não foram observadas diferenças nos teores de glomalina após a utilização das diferentes culturas no período de reforma do canavial. Maior comprimento de micélio externo total foi encontrado onde houve os cultivos de soja/milheto/soja e soja/crotalária/soja. Foram observadas diferenças entre os solos avaliados para os atributos, glomalina facilmente extraível, glomalina total e índice de estabilidade de agregados do solo, tendo o Latossolo Vermelho eutroférrico apresentado características mais favoráveis que o Latossolo Vermelho ácrico. No experimento 2, maior quantidade de glomalina total foi verificada onde houve o cultivo da sequência de cultura de verão, monocultura do milho. Não foram observadas diferenças nos valores de índice de estabilidade de agregados após a utilização das diferentes culturas de entressafra. Maior diâmetro médio ponderado dos agregados foi verificado após as sequências de verão que utilizaram o milho. As diferentes culturas utilizadas, tanto no experimento 1 quanto no experimento 2, afetaram de maneira diferenciada os atributos físicos do solo e a comunidade dos fungos micorrízicos arbusculares. Palavras-chave: agregação do solo, glomalina, reforma do canavial, sistema de semeadura direta i SOIL AGGREGATION AND OCCURRENCE OF ARBUSCULAR MYCORRHIZAL FUNGI IN CROP ROTATION SYSTEMS ABSTRACT – Proper management of agricultural activities can lead to improvements in the physical, chemical and biological soil, reducing soil degradation and the environment. This study aimed to evaluate the effect of using different crops in soil physical properties and the community of arbuscular mycorrhizal fungi in two long-term experiments, called experiment 1 and experiment 2. Both experiments have been conducted in areas located in Jaboticabal, state of São Paulo. Experiment 1 was installed in two areas with different soils, in October 2008, to evaluate the effect of using different cultures in the reform period of the cane fields. The soils of these areas featuring different production environments for cane sugar, eutroferric red Latosol (Oxisol), and Acric Latosol (Acric Oxisol), the experimental design was a randomized block with four treatments and five replications. The treatments were the crops: soybean, soybean/fallow/soybean, soybean/millet/soybean and soybean/sun hemp/soybean. Experiment 2 was installed in September 2002, in a randomized block experimental design with three replications and schema tracks, to evaluate the effect of different sequence of summer crops (corn monoculture, soybean monoculture and rotation soybean/corn) and between harvests crops (corn, grain sorghum, sunflower, sun hemp, pigeonpea, oilseed radish and millet) in the no-tillage system attributes Oxisol. In experiment 1 there were differences in levels of glomalin after use of the different cultures in the reform period the sugarcane. Greater length of total external mycelium was found where crops were soybean/millet/soybean and soybean/sun hemp/soybean. Differences were observed between soils evaluated for attributes, easily extractable glomalin, total glomalin and aggregate stability index, and the eutroferric Red Latosol more favorable characteristics than the Acric Latosol. In experiment 2, the greater amount glomalin total was checked were there growing the following summer crop, monoculture of corn. There were no differences in index values of stability of soil aggregates after the use of different cultures between harvests. Highest average diameter of aggregates was observed during the summer sequences used as corn. Different cultures used both in experiment 1 and in experiment 2, differentially affected the soil physical and Mycorrhizal fungi. Keywords: soil aggregation, glomalin, reform of sugarcane, no tillage iii 1 CAPÍTULO 1 – CONSIDERAÇÕES GERAIS INTRODUÇÃO Os sistemas de manejo conservacionista, como aqueles que adotam o menor revolvimento do solo, a rotação de culturas e a utilização de plantas como cobertura, são práticas agrícolas importantes para a manutenção e o funcionamento da simbiose micorrízica. Consequentemente, essas práticas podem favorecer a redução da degradação do solo e do meio ambiente e o aumento da produtividade das culturas. A importância de se estudar solos sob diferentes coberturas vegetais reside em se avaliar os efeitos, positivos e, ou, negativos, do manejo das culturas e do preparo do solo sobre o ambiente edáfico e também sobre os microrganismos. É importante proporcionar condições adequadas para o estabelecimento dos fungos micorrízicos no solo, pois estes proporcionam benefícios às plantas hospedeiras, favorecendo o seu melhor desenvolvimento, através da absorção de nutrientes do solo, além de aumentar a tolerância das plantas a estresse biótico e abiótico. O solo bem agregado é imprescindível para a sustentabilidade da agricultura, uma vez que está relacionado com a retenção de água, aeração do solo, suprimento de nutrientes, penetração e desenvolvimento radicular, bem como, com os microrganismos do solo. A agregação do solo ocorre com a aproximação das partículas do solo e depois com a sua estabilização, que pode acontecer por processos químicos, físicos e biológicos no solo. Os fungos micorrízicos contribuem para a estabilidade dos agregados, não só pela ação física do micélio fúngico, mas também por meio da ação química, com a produção de uma glicoproteína denominada glomalina, que possui efeito cimentante, unindo as partículas de solo, consequentemente, formando agregados estáveis. Assim, deve-se optar por sistemas com menor revolvimento do solo e que proporcionem maior estoque de material orgânico no perfil do solo. Um solo com boa qualidade física proporciona condições ambientais para o desenvolvimento de microrganismos, como os fungos micorrízicos, que atuam na ciclagem de nutrientes, bem como na melhoria da estruturação dos solos, estimulando a sua agregação. 2 Diante desse contexto, a hipótese deste trabalho foi que a utilização de diferentes espécies vegetais promove melhorias na comunidade dos fungos micorrízicos arbusculares e nos atributos físicos do solo. Assim, o objetivo do presente estudo foi avaliar o efeito da utilização de diferentes culturas nos atributos físicos do solo e na comunidade dos fungos micorrízicos em dois experimentos de longa duração. 3 REVISÃO DE LITERATURA Manejo do solo e das culturas na agregação do solo Segundo Souza, Carneiro e Paulino (2005), atividades agrícolas intensas e o manejo inadequado podem levar a ocorrência de alterações nos atributos físicos e biológicos do solo e do meio ambiente, consequentemente, à degradação dos solos e queda na produtividade das culturas. O estado de agregação é importante para o funcionamento do solo, proporcionando proteção física da matéria orgânica e dos microrganismos (HELGASON; WALLEY; GERMIDA, 2010), e para a produção agrícola, disponibilizando ar, água e nutrientes às plantas. A agregação do solo é um fenômeno que ocorre em duas etapas, sendo a primeira relacionada com a aproximação das partículas e a segunda com a sua estabilização, resultado de processos físicos, químicos e biológicos que ocorrem no solo. Existem vários fatores que contribuem para a formação e estabilização dos agregados nos solos, são eles: diferentes culturas, presença de matéria orgânica no solo, microrganismos, minhocas, variação de teores de umidade e temperatura, óxidos de ferro e alumínio e cátions trocáveis (CARPENEDO, 1985). Os agregados são compostos de partículas primárias (argila, silte e areia) e matéria orgânica que se aderem umas as outras (KEMPER; ROSENEAU, 1986). Segundo Tisdall e Oades (1979), a formação e a estabilização de macro (> 0,25 mm) e microagregados (< 0,25mm) dependem de fatores abióticos (processos físicos relacionados com umedecimento, secagem, congelamento, descongelamento e compactação) e bióticos (participação mecânica das raízes de plantas e hifas fúngicas, manejo do solo, substâncias húmicas produzidas pelos organismos do solo). Os macroagregados são responsáveis, principalmente, pela manutenção da aeração do solo, bem como pelas trocas gasosas e pela infiltração de água no perfil (VIEIRA, 2010). Segundo Mendes et al., (2003) os microagregados do solo estão fortemente ligados à capacidade de retenção de água. Calonego e Rosolem (2008), em estudos sobre a estabilidade de agregados do solo após manejo com rotações de culturas, ressaltaram que, os macroagregados estáveis são considerados 4 resistentes, e que consequentemente, podem aumentar a capacidade do solo de receber algum tipo de impacto sem sofrer deformações irreversíveis. O manejo do solo tem grande importância em sua qualidade, visto que afeta direta ou indiretamente seus atributos físicos, químicos e biológicos. Assim, a estrutura do solo, que possui característica instável, pode ser modificada pelos sistemas de manejo, ou seja, práticas como aquelas que adotam o revolvimento do solo, podem causar a perda de sua estrutura original. Deste modo, a conversão de ecossistemas naturais em áreas agrícolas é conhecida por causar grandes perdas de C orgânico do solo, além de provocar interferência nos processos de agregação e estabilização de agregados (SPOHN; GIANI, 2011). O sistema intensivo de uso e manejo do solo pode alterar seus atributos físicos, ocasionando degradação e perda da qualidade, que por sua vez acarreta em prejuízos para a sua sustentabilidade (SOUZA; CARNEIRO; PAULINO, 2005). Práticas conservacionistas, como o plantio direto, que revolve menos o solo e recebem um maior aporte de resíduos orgânicos, têm-se mostrado eficiente em aumentar a estabilidade de agregados do solo (CARPENEDO; MIELNICZUK, 1990). De acordo com Campos et al. (1999), solos com cobertura vegetal impedem ou diminuem a ação direta das gotas de chuva, mantêm mais uniforme a umidade e a temperatura, favorecem o desenvolvimento do sistema radicular e a atividade microbiana e contribuem para a criação de um ambiente mais favorável à agregação. Além disso, a matéria orgânica proveniente do crescimento radicular e do aporte de resíduos na superfície do solo tem papel fundamental na melhoria dos atributos físicos do solo. Segundo Barreto et al. (2008), dependendo do sistema de uso agrícola adotado, o teor de matéria orgânica dos solos pode ser alterado com maior ou menor intensidade, sendo, portanto, um dos atributos mais sensíveis às mudanças provocadas pelo manejo do solo. São vários os estudos que evidenciam o papel benéfico da matéria orgânica nos processos de formação dos agregados do solo (PASSARIN et al., 2007; BRANCALIAO; MORAES, 2008; ABIVEN; MENASSERI; CHENU, 2009; VEIGA; REINERT; REICHERT, 2009). A vegetação também é um fator importante na formação dos agregados, devido a ação mecânica das raízes, bem como da excreção de substâncias com ação cimentante. Salton et al. (2008) ressaltam a importância da participação das 5 raízes na formação e estabilidade dos agregados do solo e destacam a rizosfera, como sendo o local de intensa agregação, aliada à ação de hifas de fungos micorrízicos, que aumentam a estabilidade dos agregados. As gramíneas atuam de maneira direta na contribuição da formação dos agregados, pois seu sistema radicular por ser denso promove a aproximação das partículas do solo, além disso, apresenta boa capacidade de regeneração, que faz com que gere produção de matéria seca e boa qualidade de material orgânico (CARPENEDO; MIELNICZUK, 1990; SILVA; MIELNICZUK, 1997). De acordo com os autores, essas características favorecem a ação dos microrganismos do solo, ademais, sua parte aérea protege a superfície do solo contra o impacto das gotas da chuva. O poder de agregação das gramíneas na estabilidade dos agregados foi confirmado por Wendling et al. (2005), os quais verificaram que a espécie de gramínea tifton, constitui-se em uma nova opção para a formação e estabilidade dos agregados. Segundo Bertol et al. (2001), um dos principais responsáveis pela perda da qualidade estrutural do solo é a degradação de seus atributos físicos, sendo que essas alterações podem influenciar o desenvolvimento das plantas. Muitos fatores físicos, químicos e biológicos contribuem para a agregação do solo, contudo entre os biológicos, os fungos micorrízicos arbusculares têm importância fundamental. Vários estudos indicam que o principal mecanismo de estabilização dos solos se dá pelo enredamento físico de partículas do solo por redes de hifas dos fungos micorrízicos arbusculares (THOMAS; FRANSON; BETHLENFALVAY, 1993; ANDRADE et al., 1998; BEARDEN; PETERSEN, 2000). Manejo do solo e das culturas na comunidade dos fungos micorrízicos arbusculares – FMAs Os fungos que formam as micorrizas arbusculares pertencem ao filo Glomeromycota, que engloba exclusivamente fungos asseptados e que colonizam as raízes de plantas de quase todos os gêneros (SIQUEIRA et al., 2007). De acordo com estes autores, estes fungos são caracterizados pela formação de estrutura simbiótica nas raízes, com colonização intracelular, formação de arbúsculos e micélio extrarradicular que crescem solo adentro além da rizosfera. Os fungos 6 micorrízicos arbusculares (FMAS) são microrganismos importantes do sistema solo- planta, uma vez que a própria diversidade desses fungos está ligada à diversidade e à produtividade de comunidades vegetais (SOUZA; SILVA; BERBARA, 2008). Esses fungos formam simbiose mutualística com a maioria das plantas vascularizadas, aproximadamente 75% das Angiospermas e Gimnospermas, além de alguns representantes das Briófitas e Pteridófitas (SILVEIRA, 1992). A associação micorrízica tem importância tanto ecológica como agrícola, devido a sua abrangência, comum na maioria das espécies de plantas, o que a caracteriza como simbiose universal. Este fato é devido a sua ocorrência generalizada e aos efeitos benéficos proporcionados as plantas hospedeiras, como o seu melhor desenvolvimento, que é atribuído, principalmente, à maior capacidade de absorção de nutrientes do solo, principalmente aqueles de baixa mobilidade (NOGUEIRA; CARDOSO, 2000). Além disso, de acordo com estes autores, estes fungos podem também aumentar a tolerância das plantas a estresse biótico e abiótico. De acordo com Siqueira et al. (2007), os FMAs melhoram a nutrição e a tolerância das plantas a estresses ambientais e facilitam a cobertura vegetal, além disso, favorecem a atividade fotossintética e o aporte de material orgânico, aumentam a decomposição e a ciclagem de carbono e nutrientes. Essa associação tem papel chave na manutenção do funcionamento dos ecossistemas naturais e na sustentabilidade dos agrossistemas. Os sistemas de manejo do solo e das culturas podem alterar a comunidade dos FMAs, selecionando ou até eliminando do solo espécies desses fungos, com reflexos sobre a diversidade da comunidade nativa e a micorrização de cultivos posteriores (CARRENHO et al., 2010). Existem diversos fatores que influenciam tanto positivamente quanto negativamente a atividade dos FMAs, dentre eles estão os sistemas de uso e manejo do solo. Além disso, existem outros fatores que os influenciam, são eles: textura e agregação do solo, espécie, variedade e sistema radicular das plantas (MOREIRA; SIQUEIRA, 2006). O revolvimento do solo promove fragmentação da rede de hifas de FMAs do solo, que, ao serem rompidas, têm seu conteúdo extravasado, inviabilizando-as como propágulos e diminuindo o seu potencial infectivo (CARRENHO et al., 2010). Devido a este motivo, é de fundamental importância que sejam utilizados sistemas 7 de manejo conservacionista, que visam o não revolvimento do solo. Ademais é fundamental a utilização de rotação e/ou sucessão de culturas, pois, estas práticas podem favorecer o estabelecimento da associação micorrízica e o efeito desta nas plantas, bem como, favorecer a multiplicação dos FMAs no solo (MIRANDA; MIRANDA, 1997). Desta forma, como a maioria dos solos degradados perde seu estado natural de agregação, essa simbiose tem relevância, constituindo importante propriedade para a recuperação desses solos (SIQUEIRA et al., 2007). Cardoso et al. (2010) ressaltam que para se obter benefícios da simbiose micorrízica ou dos processos biológicos benéficos na micorrizosfera, ênfase deve ser dada às práticas agrícolas que promovam a ocorrência dos organismos do solo, incluindo os FMAs. Devido a maior ocorrência de FMAs na camada arável do solo, por ser onde se encontra a maior porção de raízes das plantas, o manejo tem influência direta na comunidade fúngica. Desta forma, aqueles sistemas de uso e manejo dos solos, que alteram seus atributos físicos e químicos, influenciam diretamente na dinâmica das comunidades de esporos desses fungos. A rotação de culturas pode mudar o habitat dos microrganismos, devido à extração dos nutrientes pelas plantas, à profundidade das raízes e à quantidade de resíduos que permanecem no solo e seus diferentes componentes (BALOTA et al., 2004). O plantio direto também pode alterar a quantidade de estruturas dos FMAs no solo. Quando utilizadas em um sistema de rotação, essas plantas aumentam a população dos FMAs nativos no solo e beneficiam os cultivos subsequentes (MIRANDA et al., 2001). Estes autores avaliando os efeitos dos fungos micorrízicos em culturas anuais e forrageiras verificaram que a rotação de culturas favoreceu a multiplicação destes fungos no solo, além de ter estimulado a formação de micorriza, ampliou seus efeitos nas plantas. Bever (2002) ressalta que a planta hospedeira pode ser um dos principais fatores que regula a composição e a estrutura das comunidades de fungos micorrízicos, pois cada fase de seu desenvolvimento, como germinação de esporos, crescimento das hifas, colonização radicular e esporulação, é influenciada pelas raízes das plantas. Portanto, para que haja benefícios da simbiose micorrízica é necessário aumentar e diversificar a população desses fungos no solo (MIRANDA; MIRANDA, 1997). A simbiose micorrízica se aumentada gradativamente com o cultivo de plantas que apresentem diferentes graus de 8 dependência micorrízica, consequentemente, podem alterar a quantidade de estruturas dos FMAs no solo (MIRANDA et al., 2001). Sendo assim, é importante utilizar plantas que dependam da micorriza arbuscular nos sistemas de rotação. A combinação do cultivo mínimo com plantas com alto grau de micotrofismo, empregadas em cobertura, contribui para manter elevada densidade de hifas, elevado potencial de inóculo, estabilização do solo e, assim, manter a sustentabilidade na produção (KABIR, 2005). Cardoso et al. (2010) afirmam que embora possa haver baixa especificidade entre os fungos micorrízicos e as plantas hospedeiras, as espécies de plantas estimulam diferentemente a sua quantidade e sua ocorrência no solo. De acordo com Bethlenfalvay e Linderman (1992), a manutenção de uma comunidade diversificada de FMAs na rizosfera das plantas é importante para a sustentabilidade dos agrossistemas. O manejo conservacionista do solo e das culturas tais como o preparo do solo sem revolvimento e a rotação de culturas é uma alternativa apropriada para manter ou aumentar a diversidade de espécies, o número de esporos no solo e o potencial de inóculo natural de fungos micorrízicos a campo. Portanto, o aumento na atividade microbiana do solo pode contribuir para o aumento da estabilidade dos agregados, fato este que tem contribuído para aumentar o interesse no estudo de microrganismos, como os FMAs, para a melhoria da estrutura dos solos agrícolas. Além do papel que as micorrizas exercem em melhorar a absorção de nutrientes, elas exercem fundamental papel na manutenção da estrutura do solo (RYAN; GRAHAM, 2002), porém, ainda é uma área que tem sido pouco explorada no Brasil. Fungos micorrízicos arbusculares e a agregação do solo: Ação do micélio extrarradicular O desenvolvimento e a ramificação do micélio externo variam de acordo com a presença ou ausência de plantas hospedeiras. Além da capacidade específica de absorção de nutrientes, o micélio externo representa uma extensão do sistema de absorção da planta, fazendo uma conexão entre a planta e o solo, além da zona de 9 alcance das raízes (SIQUEIRA et al., 2007).De acordo com Bethelenfalvay e linderman (1992) o micélio conecta as raízes e solo ou mesmo raízes de diferentes plantas ou espécies vegetais, estabelecendo ligações múltiplas que ocasionam nova dinâmica na aquisição de nutrientes e até mesmo sobre os atributos físicos do solo. O micélio participa da conservação do solo através da promoção da agregação de partículas (MILLER; REINHARDT; JASTROW, 1995). Ele contribui na agregação do solo em quatro etapas. Na primeira etapa, as hifas criam uma espécie de estrutura de sustentação que une as partículas através do efeito físico (TISDALL; OADES, 1979; GUPTA; GERMIDA, 1988). Na segunda etapa, as partículas são mantidas unidas pelas hifas, de tal modo que são formados os microagregados (GUPTA; GERMIDA, 1988). Na terceira etapa, os microagregados são fisicamente unidos pelas hifas e raízes, criando assim uma estrutura macroagregada que poderá ainda ser estabilizada pela cimentação com polissacarídeos e outros componentes orgânicos, como a matéria orgânica (GUPTA; GERMIDA, 1988). E por fim na quarta etapa, as hifas são responsáveis por drenar o carbono das plantas diretamente para o solo (MILLER; JASTROW, 1990). Este acesso direto influencia a formação de agregados, através do papel do carbono no solo na formação do material orgânico necessário para cimentar as partículas do solo (CARDOSO et al., 2010). Sendo assim, os fungos micorrízicos podem ser considerados canais de drenagem do C da atmosfera para o solo, via planta, por terem acesso direto a fontes de C da planta (BERBARA; SOUZA; FONSECA, 2006). São poucos os trabalhos sobre a ação do micélio na agregação do solo. Nóbrega et al. (2001) trabalharam com dois solos: um Latossolo Vermelho distrófico e um Latossolo Vermelho distroférrico, avaliando os efeitos do uso do solo, doses de fósforo, espécie cultivada e inoculação de fungos micorrízicos sobre a estabilidade de agregados do solo. Os autores verificaram que a adição de suas menores doses de fósforo ao solo (20 e 30 mg kg-1 de P) promoveu o aumento do diâmetro médio ponderado dos agregados e a colonização das raízes, o que reflete o efeito da proliferação do micélio sobre a agregação do solo. Em um experimento de longa duração, com o objetivo de avaliar o efeito de sistemas de plantio direto e convencional, associados ou não com a calagem (PC inc: preparo convencional com calcário incorporado; PC sem: preparo convencional sem calcário; PD inc: plantio 10 direto com calcário incorporado; PD sup: plantio direto com calcário superficial; PD sem: plantio direto sem calcário) em um Latossolo Bruno, cultivado com soja, Albuquerque et al. (2005) observaram que, em sistema de plantio direto, a estabilidade de agregados foi positivamente relacionada com o comprimento de hifas e com o teor de carbono orgânico, o comprimento de micélio foi significativamente maior na camada superficial do solo sob PD sup (30 mg-1 solo) e sob PD sem (33 mg-1 solo). Estudando o efeito da inoculação micorrízica na melhoria da estabilidade de agregados, Caravaca et al. (2006) observaram um aumento significativo na estabilidade dos agregados, seis meses após a inoculação de um combinado de espécies de fungos micorrízicos e materiais orgânicos. Esses autores apontaram que a ação das hifas de fungos micorrízicos e raízes de plantas, envolvendo as partículas de solo, aliada a ação cimentante dos polissacarídeos são os responsáveis pela maior estabilidade dos agregados. Segundo Read (1989) nos solos arenosos, especialmente, a ação do micélio é importante para manter os macroagregados unidos, possibilitando sua imobilização e posterior ligação das partículas intermediada por componentes orgânicos. Porém, estes agregados podem ser degradados à medida que são formados, devido à rápida decomposição das hifas e do uso de práticas que reduzam o crescimento radicular e consequentemente o crescimento do micélio (TISDALL; OADES, 1982). No solo, as hifas podem atingir até 50 m por grama de agregado, contribuindo, assim, de modo significativo para a sua estabilização (MOREIRA; SIQUEIRA, 2006). Segundo Berbara, Souza e Fonseca (2006), essa função é importante, porque a estruturação do solo favorece a capacidade de mobilização de nutrientes, o conteúdo de água, a penetração de raízes e reduz o potencial erosivo dos solos. Além da participação dos fungos micorrízicos para a estabilidade dos agregados, através da ação física proporcionada pelo micélio, há uma ação química envolvida no processo, através da glomalina (RILLIG; MUMMEY, 2006). Wright et al. (1996) observaram uma substância produzida pelos FMAs, conhecida como glomalina. Desde então, esta substância tem sido analisada por inúmeros pesquisadores, principalmente nos Estados Unidos. 11 Ação da glomalina Além de possuírem ação agregante, as hifas produzem um tipo específico de proteína no solo, denominada de glomalina (PURIN, 2005). Glomalina é um termo geral utilizado para descrever esta glicoproteína, que é insolúvel em água e imunorreativa, componente da parede das hifas dos FMAs, que se acumulam no solo após o processo de decomposição das hifas por microrganismos edáficos (DRIVER; HOLBEN; RILLIG, 2005). Além disso, ela é uma substância de natureza glicoproteica e hidrofóbica (RILLIG; MUMMEY, 2006). A repelência a água influencia na proteção contra a erosão dos solos, por isso essa glicoproteína, é semelhante às hidrofobinas produzidas por fungos filamentosos, que pode contribuir para a estabilidade estrutural dos solos (MORALES et al., 2005). A glomalina contribui de modo similar às raízes e à cobertura vegetal, no processo de agregação de partículas do solo, sendo o efeito neste processo mais efetivo do que a trama micelial (RILLIG et al., 2002). De acordo com Rillig (2004), a glomalina induz ligações com partículas de argila aumentando a estabilidade de microagregados do solo, contribuindo, assim, para a recuperação física do solo. A descoberta da glomalina foi relatada por Wright et al. (1996), que observaram a atuação dessa proteína, proporcionando agregação ao solo e estabilidade dos agregados, pois atua como um agente ligante orgânico, no processo de cimentação das partículas, criando um selamento entre elas. A relação linear da glomalina com a estabilidade de agregados indica a influência deste subproduto das hifas no processo de estabilidade e hidrofobicidade de partículas do solo (WRIGHT; ANDERSON, 2000). Porém, em solos com elevados teores de carbonato de cálcio (71%), a contribuição da glomalina no processo de agregação de partículas é pequena, visto que nesses solos os principais agentes cimentantes são carbonatos (RILLIG; MAESTRE; LAMIT, 2003). Sua função primordial é auxiliar na proteção das hifas fúngicas contra a dessecação, sendo liberadas no solo quando as hifas perdem a capacidade de transportar nutrientes para o hospedeiro, a partir daí contribuindo na agregação das partículas minerais e orgânicas presentes no solo (DRIVER; HOLBEN; RILLIG, 2005). A produção de micélio externo está positivamente relacionada com a 12 glomalina, sendo as hifas externas, esporos e raízes colonizadas responsáveis por sua síntese (TRESEDER; MACK; CROSS, 2004; WRIGHT et al., 1996). Segundo Driver, Holben e Rillig (2005) cerca de aproximadamente 80% da glomalina encontra-se aderida a parede das hifas. Rillig et al. (1999), ressaltam que a glomalina pode atuar como um importante colaborador no sequestro de carbono, visto sua participação no processo de formação e estabilização dos agregados. Ela pode absorver naturalmente o carbono, mantendo-o no solo, beneficiando a fertilização do solo devido à sua característica de adesão, de modo a agregar as partículas do solo, possibilitando a penetração de água, oxigênio e raízes (RILLIG; WRIGHT; EVINER, 2002; RILLIG, 2004). Para Rillig, Maestre e Lamit (2003), em função de seus benefícios para o solo e para o meio ambiente, é importante aumentar o teor de glomalina no solo, o que pode ser feito por meio de práticas agrícolas que beneficiem o estabelecimento da micorriza arbuscular. Wright e Anderson (2000), avaliando sistemas agrícolas sob rotação de culturas, buscando as melhores formas de manejo para promover a produção de glomalina e, consequentemente, evitar perdas de solo por erosão, observaram que, com rotação de culturas (trigo, milho e painço) e ausência de revolvimento do solo por 8 anos, a quantidade de glomalina total foi de 2,9 mg g-1 solo. Entretanto, com o monocultivo de triticale e revolvimento do solo por um período de 6 anos, houve redução no teor desta glicoproteína para 1,5 mg g-1 solo. Estima-se que sua resistência no solo seja longa (6-42 anos), tempo para sua completa mineralização, período este bem superior a permanência das hifas no solo (5-6 dias) (RILLIG et al., 2001; STEINBERG; RILLIG, 2003). A glomalina além de ser insolúvel em água, pode ser extraída em altas temperaturas, o que não ocorre com outras proteínas, isso sugere que ela seja uma molécula extremamente estável (WRIGHT; UPADHYAYA, 1998). A quantificação da glomalina pode consistir em um bom indicador de mudanças causadas pelo uso do solo e por isso, poderia se tornar um bom indicador da sua recuperação por atender integralmente os fatores e por ser correlacionada com importantes atributos do solo (RILLIG; MAESTRE; LAMIT, 2003). A glomalina facilmente extraível (GFE) representa o material formado recentemente no solo, além disso, é mais susceptível a atividades de decomposição, 13 por estar concentrada predominantemente na superfície dos agregados. Por outro lado, a glomalina total (GT) representa a quantidade total de proteína no solo, tanto na superfície como no interior dos agregados. Genericamente, essas duas frações de glomalina: facilmente extraível (GFE) e a glomalina total (GT), podem ser determinadas por métodos bioquímicos e imunorreativos (WRIGHT; UPADHYAYA, 1998). Segundo Wright e Upadhyaya (1996; 1998) existem algumas estimativas de que a produção de glomalina pode variar de 1-15 mg g-1 solo. Em áreas revegetadas com plantas micorrizadas, a produção pode chegar a 3,65 mg g-1 solo (CARAVACA et al., 2005). De acordo com Rillig et al. (2003), os valores de glomalina facilmente extraível e total ficam em torno de 0,5 e 3 mg g-1 solo, respectivamente, em áreas agrícolas. Já quando observados valores de glomalina em solos de floresta, Rillig et al. (2001) conseguiram extrair > 60 mg g-1 solo. Os principais fatores que estão envolvidos no controle da produção de glomalina no solo ainda não são claros, contudo, a combinação de concentração de nutrientes, clima, tipo do hospedeiro e diversidade de FMAs influencia a deposição dessas proteínas no solo (RILLIG et al., 2001). Segundo Rillig e Steinberg (2002), o estado de agregação do solo influencia a produção de glomalina, segundo os autores em solos com menor grau de agregação, há maior produção de proteína e menor formação de hifas. O que pode ser explicado pelo fato de ocorrer economia na produção de micélio para que ocorra a síntese de glomalina, que consiste em alto gasto energético para o micobionte (DRIVER; HOLBEN; RILLIG, 2005). REFERÊNCIAS ABIVEN, S.; MENASSERI, S.; CHENU, C. The effects of organic inputs over time on soil aggregate stability: A literature analysis. Soil Biology & Biochemistry, v. 41, p. 1-12, 2009. ALBUQUERQUE, J. A.; MAFRA, A. L.; FONTOURA, S. M. V.; BAYER, C.; PASSOS, J. Avaliação de sistemas de preparo e calagem em um Latossolo Bruno alumínico. Revista Brasileira de Ciência do solo, v. 29, n. 6, p. 963-975, 2005. 14 ANDRADE, G.; MIHARA, K. L.; LINDERMAN, R. G.; BETHLENFALVAY, G. J. Soil aggregation status and rhizobacteria in the mycorrhizosphere. Plant and Soil, v. 202, n. 1, p. 89-96, 1998. BALOTA, E. L.; KANASHIRO, M.; COLOZZI FILHO, A.; ANDRADE, D. S.; DICK, R. P. Soil enzyme activities under long-term tillage an crop rotation systems in subtropical agro-ecosystems. 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O delineamento experimental foi em blocos casualizados com quatro tratamentos e cinco repetições, caracterizados pela utilização de diferentes culturas no período de reforma do canavial. Os tratamentos foram os cultivos de: soja, soja/pousio/soja, soja/milheto/soja e soja/crotalária/soja. A amostragem de solo foi realizada em junho de 2011. Não foram verificadas diferenças significativas na quantidade de glomalina total após a utilização das diferentes culturas. Maior comprimento de micélio externo total foi observado no solo onde houve os cultivos de soja/milheto/soja e soja/crotalária/soja. Foram observadas diferenças entre os solos avaliados para os atributos glomalina facilmente extraível, glomalina total e índice de estabilidade de agregados do solo, tendo o Latossolo Vermelho eutroférrico apresentado características mais favoráveis que o Latossolo Vermelho ácrico. Nenhuma das culturas utilizadas no período de reforma do canavial teve efeitos benéficos no índice de estabilidade de agregados nos dois Latossolos estudados. Termos de indexação: glomalina, hifas, latossolo vermelho eutroférrico, latossolo vermelho ácrico 21 SUMMARY ARBUSCULAR MYCORRHIZAL FUNGI AND SOIL AGGREGATE STABILITY ARISING FROM THE USE OF DIFFERENT CULTURES The management systems that adopt low soil, crop rotation and use of cover crops may lead to improvements in physical and biological attributes of the soil, reducing soil degradation and the environment. The objective of the study was to evaluate the effect of using different cultures during the reform of sugarcane in arbuscular mycorrhizal fungi and the physical attributes of two Oxisols. The experiment was carried out in Jaboticabal (21º14’05’’ S and 48º17’09’’ W) in an eutroferric Red Latosol (Oxisol) and Acric Latosol (Acric Oxisol). The experimental design was a randomized block with five replications and four treatments, characterized by different soil uses during the interval between two sugarcane growth periods. The soil uses were the crops of: soybean, soybean/fallow/soybean, soybean/millet/soybean and soybean/sun hemp/soybean. Soil sampling was conducted in June 2011. There were no significant differences in the amount of glomalin total after the use of different cultures. Greater length of total external mycelium was observed in the soil where the crops were soybean/millet/soybean and soybean/sun hemp/soybean. Differences were observed between soils evaluated for attributes easily extractable glomalin, total glomalin and aggregate stability index, and the eutroferric Red Latosol presented more favorable characteristics than the Acric Latosol. None of the crops used in the reform period of the cane fields had beneficial effects in the aggregate stability index in both Oxisols studied. Index terms: glomalin, hyphae, eutroferric red latosol, acric latosol INTRODUÇÃO A adoção de sistemas de manejo conservacionista para o solo têm-se mostrado importante na manutenção e o funcionamento da atividade dos microrganismos no solo. A rotação de culturas pode mudar o habitat dos microrganismos devido à extração dos nutrientes pelas plantas, à profundidade das raízes e à quantidade e qualidade de resíduos que permanecem no solo (Balota et al., 2004). A utilização de rotação e/ou sucessão de culturas favorece o 22 estabelecimento da simbiose micorrízica e o efeito desta nas plantas, bem como beneficia a multiplicação dos fungos micorrízicos arbusculares (FMAs) no solo (Miranda & Miranda, 1997). Os FMAs, simbiontes mutualísticos que vivem em associação com as raízes da maioria das plantas terrestres, são organismos fundamentais no sistema solo/planta, influenciando a fertilidade do solo e a nutrição das plantas (Smith & Read, 2008). Contribuem para a agregação e a estabilidade da estrutura do solo, pela ação combinada das hifas extrarradiculares que exploram o solo, formando uma rede que envolve os agregados, e por uma substância proteica insolúvel chamada glomalina (Bedini et al., 2009), que possui efeito cimentante. No solo, as hifas podem atingir até 50 m por grama de agregado, contribuindo de maneira significativa para a estabilização dos agregados (Moreira & Siqueira, 2006). Segundo Berbara et al. (2006), essa função que as hifas exercem é muito importante, porque a estruturação do solo favorece a mobilização de nutrientes, o aumento do conteúdo de água, a penetração de raízes e reduz o potencial erosivo dos solos. Ademais, os agregados proporcionam habitat adequado e proteção aos organismos do solo, além de fornecer oxigênio as raízes (Denef et al., 2001; Franzluebbers, 2002a, b). Por sua vez, a glomalina, com suas propriedades adesivas, atua unindo as partículas do solo gerando agregados (Wright & Upadhyaya, 1996; Purin et al., 2006). Alguns estudos mostram que há significativa relação entre a quantidade de glomalina e os agregados estáveis do solo (Wright & Upadhyaya, 1998; Rillig et al., 2001a; Rillig, 2004). Assim, sistemas que adotam o menor revolvimento do solo e que proporcionem maior estoque de material orgânico na superfície, podem manter uma boa qualidade física do solo, proporcionando ambiente ótimo para o desenvolvimento dos microrganismos, particularmente os fungos micorrízicos, que atuam proporcionando benefícios para as plantas, além de contribuírem na melhoria da estruturação dos solos, estimulando a formação e estabilização dos agregados do solo. Portanto, sistemas de cultivo que promovam benefícios aos FMAs, contribuem para a sustentabilidade do sistema. A hipótese deste trabalho foi que a utilização de diferentes espécies vegetais promove melhoria nos atributos físicos do solo e na comunidade dos fungos 23 micorrízicos arbusculares. Portanto, o objetivo do estudo foi avaliar a influência de diferentes culturas no período de reforma do canavial na comunidade dos fungos micorrízicos arbusculares e na agregação de dois Latossolos. MATERIAL E MÉTODOS O experimento foi conduzido em duas áreas com solos distintos, Latossolo Vermelho eutroférrico (LVef) textura muito argilosa (680 g kg-1 de argila, 180 g kg-1 de silte e 140 g kg-1 de areia) e Latossolo Vermelho ácrico (LVw) textura argilosa (440 g kg-1 de argila, 120 g kg-1 de silte e 440 g kg-1 de areia), ambas localizadas no município de Jaboticabal, estado de São Paulo, com latitude 21º14’05’’ S, longitude 48º17’09’’ W e altitude média de 615 metros. O clima, segundo classificação Köppen, é do tipo Aw, com temperatura do mês mais quente superior a 22 ºC e a do mês mais frio superior a 18 ºC, e precipitação média anual de 1.424,6 mm. Os tratamentos utilizados foram os cultivos de soja/milheto/soja (SMS), soja/crotalária/soja (SCS) e soja/pousio/soja (SPS), foram realizados dois cultivos de soja (Glycine max) nos períodos de outubro de 2008 a fevereiro de 2009 e outubro de 2009 a fevereiro de 2010. Entre o primeiro e o segundo cultivo da soja, no período de março a setembro de 2009, o solo foi cultivado com milheto (Pennisetum americanum) (SMS) ou crotalária (Crotalaria juncea) (SCS) ou permaneceu em pousio (SPS). E em soja (S) realizou-se um cultivo de soja no período de outubro de 2009 a fevereiro de 2010. O delineamento experimental foi em blocos casualizados com quatro tratamentos e cinco repetições. Após a utilização das diferentes culturas, durante o período de reforma do canavial, realizou-se o plantio da cana-de-açúcar, em fevereiro de 2010, no sistema mecanizado, utilizando-se a variedade SP 87-365 no Latossolo Vermelho eutroférrico (LVef), e a variedade RB 83-5054 no Latossolo Vermelho ácrico (LVw). Demais descrições a respeito da instalação do experimento e condução das culturas encontram-se em Fernandes et al. (2012). Em junho de 2011, após o primeiro corte da cana-de-açúcar, coletaram-se amostras deformadas de solo, em três pontos por parcela, na camada de 0,0-0,10 m de profundidade. As amostras deformadas de solo, coletadas com o auxílio de trado, foram destinadas para a determinação da glomalina facilmente extraível (GFE), 24 glomalina total (GT), comprimento do micélio externo total (CMET), esporos (ESP) e índice de estabilidade de agregados do solo (IEA). As amostras deformadas de solo, coletadas com o auxílio de enxadão, foram destinadas a análise do diâmetro médio ponderado dos agregados do solo (DMP). A extração da glomalina facilmente extraível e glomalina total foram realizadas conforme método proposto por Rillig et al. (2003a) e quantificada pela técnica de Bradford (1976). A extração do micélio externo total foi realizada de acordo com o método proposto por Melloni & Cardoso (1999) e para o cálculo do comprimento do micélio, aplicou-se a equação simplificada de Newman (1966). Os esporos foram extraídos utilizando-se a técnica de peneiramento úmido proposta por Colozzi Filho & Balota (1994). A determinação do IEA e DMP foi realizada segundo método de Nimmo & Perkins (2002). Para a determinação do IEA, utilizaram-se agregados com diâmetros entre 2,0 e 1,0 mm e para a determinação do DMP, utilizaram-se agregados com diâmetro entre 6,3 e 4,0 mm em conjunto de peneiras com abertura de 4,0; 2,0; 1,0; 0,5; 0,25 e 0,125 mm. As variáveis foram submetidas à análise de variância seguindo o delineamento em blocos casualizados, com cinco repetições e quatro tratamentos e após foi realizado uma análise conjunta de experimentos. As médias foram comparadas pelo teste de Tukey (α < 0,05). Para os valores de produção de esporos foram utilizadas as transformações log (x+5). Determinaram-se as correlações entre os atributos avaliados, IEA, DMP e ESP com GFE, GT e MET. RESULTADOS E DISCUSSÃO Não foram observadas diferenças significativas nos teores de glomalina facilmente extraível (GFE) e glomalina total (GT), após a utilização das diferentes culturas no período de reforma do canavial tanto no Latossolo Vermelho eutroférrico (LVef) quanto no Latossolo Vermelho ácrico (LVw) (Quadro 1). Com base nos resultados obtidos, sugere-se que o tempo de condução das culturas no período de reforma do canavial, que foi de 18 meses, provavelmente não foi suficiente para que ocorressem aumentos nos teores das glomalinas no solo. Além disso, antes da implantação das culturas para o período de reforma do canavial, a área era cultivada com o monocultivo da cana-de-açúcar, o que possivelmente pode ter afetado a 25 comunidade de fungos micorrízicos arbusculares (FMAs) no local. Siqueira et al. (2007) descrevem que nos Estados Unidos, a monocultura do milho causou mudanças na comunidade dos FMAs nativos, selecionando fungos pouco eficientes para aquela monocultura. Sabe-se que monoculturas que mantêm o cultivo de apenas uma espécie vegetal poderiam propiciar uma comunidade de FMAs menos diversa (Carrenho et al., 2010). De acordo com Oehl et al. (2003) a monocultura do milho reduz em mais de 60% a densidade de esporos dos FMAs no solo. Portanto para o presente estudo, sugere-se que a monocultura da cana pode ter reduzido a comunidade de FMAs no local, afetando a produção de glomalina nestes solos. Os teores de glomalina encontrados no presente estudo estão próximos aos encontrados por Purin (2005) (1,08 a 5,85 mg g-1 solo), em áreas de pomar convencional e orgânico de maçãs, em um Cambissolo Húmico alumínico (490-570 g kg-1 de argila) em santa Catarina. Entretanto, maiores valores de glomalina podem ser verificados no solo, podendo existir uma ampla variação nos teores encontrados. Fokom et al. (2012), avaliando um campo cultivado com amendoim e milho consorciados com mandioca e banana, encontraram valores de GFE e GT de 6,51 e 8,45 mg g-1, respectivamente. Em solo de floresta, esses autores encontraram valores de 10,56 mg g-1 para GFE e 15,67 mg g-1 para GT. Em regiões semi-áridas, como em uma pastagem localizada no Novo México (EUA) (786-815 g kg-1 de areia, 125-146 g kg-1 de silte e 60-78 g kg-1 de argila), os teores de proteína foram baixos em relação aos valores apresentados, não excedendo a 0,3 e 0,6 mg g-1 solo de GT (Bird et al., 2002). Estudos desenvolvidos demonstram que as frações de glomalina podem variar de 1 a 15 mg g-1 de solo, em diferentes solos ácidos de diferentes regiões dos Estados Unidos (Wright & Upadhyaya, 1996; 1998) e ultrapassar 100 mg g-1 de GT em solos tropicais do Hawaii com idade estimada de 4,1 milhões de anos (Rillig et al., 2001b). Maior teor de glomalina foi observado no LVef (textura muito argilosa) em relação ao LVw (textura argilosa), com 39% e 26% a mais de GFE e GT (Quadro 1). Os principais fatores que estão envolvidos no controle da produção de glomalina no solo ainda não são claros (Rillig et al., 2001b). Contudo, segundo estes autores a combinação de concentração de nutrientes, clima, tipo do hospedeiro e diversidade de FMAs influencia a deposição dessas proteínas no 26 solo. Além disso, a quantidade de glomalina encontrada também pode variar de acordo com o tipo de solo (Wu et al., 2012). Para o presente estudo sugere-se que este resultado tenha ocorrido pela diferença na classe textural do LVef em relação ao LVw. Souza et al. (2011) avaliando a eficiência de extratores e da temperatura de armazenamento de amostras de solo sobre a quantidade de glomalina de um Neossolo Flúvico (147 g kg-1 de argila) e de um Luvissolo (269 g kg-1 de argila), observaram maior quantidade de glomalina no Luvissolo, o que pode se atribuído ao maior teor de argila encontrado neste solo. Segundo os autores a argila pode atuar na proteção da glomalina, reduzindo a ação de microrganismos decompositores. Segundo Wright & Anderson (2000), algumas rotações de culturas como, trigo/milho/milheto em plantio direto, favorecem a produção de glomalina e a formação de agregados no solo, em comparação a outros sistemas de rotação que incluíam o girassol. Assim, o cultivo que preconiza o aumento da estabilidade no solo, bem como, a redução da erosão pode, muitas vezes, beneficiar fatores que controlam a produção e manutenção das hifas extrarradiculares e das frações de glomalina (Cardoso & Kuyper, 2006). Driver et al. (2005) relataram que mais de 80% da glomalina produzida pelos FMAs está contida nas hifas esporos. Segundo os autores, a concentração de glomalina pode ser dependente do volume de hifas, uma vez que a glomalina é liberada no solo quando as hifas morrem ou senescem. Observou-se interação significativa entre as diferentes culturas utilizadas no período de reforma do canavial e os dois Latossolos, para os dados de comprimento de micélio externo total no solo (CMET) (Quadro 1). Quando se compara os solos para cada cultura utilizada, observa-se maior CMET no LVw onde houve os cultivos de soja e soja/crotalária/soja em relação ao LVef (Quadro 2). No LVef maior CMET foi encontrado onde houve o cultivo de soja/mileto/soja. Já no LVw também foi encontrado maior CMET onde houve o cultivo de soja/milheto/soja e também onde houve o cultivo de soja/crotalária/soja (Quadro 2). Os resultados do presente estudo evidenciam que cultivos de gramíneas e leguminosas favorecem para que ocorra o aumento do micélio no solo. Além disso, o desenvolvimento extrarradicular do micélio conecta as raízes de diversas plantas vegetais, ocasionando uma nova dinâmica na aquisição de nutrientes pela vegetação (Silveira & Freitas, 2007) favorecendo o seu desenvolvimento. 27 O fato de gramíneas e leguminosas apresentarem efeitos benéficos na formação do micélio externo deve-se, pelo diferente sistema radicular e qualidade de resíduos produzidos. Para o processo de micorrização, as gramíneas se destacam devido à morfologia de seu sistema radicular, pois elas possuem maior volume de raízes finas e sistema radicular abundante e de rápido crescimento (Cordeiro et al., 2005). Já o sistema radicular das leguminosas possui alta capacidade de fixar nitrogênio atmosférico, maior taxa de degradação de seus resíduos devido a menor relação carbono/nitrogênio, além disso, pode favorecer o aumento da população de FMAs nativos do solo. De acordo com Rillig et al. (2002), a quantidade de micélio dos FMAs é responsável por mais de 50% do comprimento total de hifas fúngicas no solo, o que representa cerca de 20 a 30% da biomassa microbiana total do solo (Miller & Kling, 2000). Dessa forma, as hifas dos FMAs podem representar componente da biomassa microbiana do solo, além disso, também têm sido consideradas como importantes mediadoras na agregação do solo (Miller et al., 1995). Provavelmente, para o presente estudo, as hifas não atuaram na estabilização dos agregados no solo, visto que não foi encontrada correlação entre o CMET com o IEA e DMP no solo (Quadro 6), o que pode ser atribuído a classe textural destes solos, uma vez que outros autores ressaltam a atuação das hifas em solos mais arenosos. Lutgen et al. (2003) avaliando o CMET e um solo com pastagem (145 g kg-1 de argila) encontraram valores de micélio, correspondente a 50 m g-1 solo. Foi observada interação significativa entre as diferentes culturas utilizadas no período de reforma do canavial e os Latossolos para o número de esporos dos FMAs (ESP) (Quadro 1). Maior número de ESP no LVef foi encontrado no solo onde houve o cultivo de soja/pousio/soja (Quadro 3). Fokom et al. (2012) sugerem que o solo em pousio pode ser restaurado, pois há algum tipo de recuperação da matéria orgânica perdida quando o solo é deixado em repouso por um tempo. Foi observada semelhança no número de ESP nos dois solos cultivados com soja/pousio/soja (Quadro 3). Entretanto apenas no LVef o tratamento soja/pousio/soja foi superior aos demais. Este resultado sugere que nesse caso, o maior teor de argila deste solo, provavelmente não favoreceu a multiplicação dos fungos nos outros tratamentos. A comparação entre os dois Latossolos para cada 28 tipo de cultura mostra que os maiores valores de ESP foram encontrados onde houve os cultivos de soja, soja/mileto/soja e soja/crotalária/soja no LVw (Quadro 3). Com base nos resultados obtidos, sugere-se que o maior número de ESP no LVw, pode ser devido ao menor teor de argila deste solo em relação ao LVef, que possui textura mais argilosa. Tanto no LVef quanto no LVw foi encontrado baixo número de esporos (Quadro 1). Este resultado sugere que, além do preparo do solo para o plantio da cana-de-açúcar que pode ter reduzido o número de esporos no solo, o fato da área ter sido cultivada anteriormente com a monocultura da cana também pode ter favorecido para a redução dos esporos no solo. Segundo Focchi et al. (2004), dependendo do grau de distúrbio do solo, determinadas espécies podem permanecer por muito tempo no solo apresentando baixa ou nenhuma esporulação. Desta forma, de acordo com Moreira & Siqueira (2006), embora a abundância de esporos no solo não seja um indicativo da associação micorrízica, a ausência dos esporos também não indica, necessariamente, a ausência do fungo, pois há um espaço de tempo entra a associação micorrízica e a esporulação. Tanto no LVef quanto no LVw, não foram encontradas diferenças no índice de estabilidade de agregados (IEA), após a utilização das diferentes culturas no período de reforma do canavial (Quadro 4). Fernandes et al. (2012) também verificaram que não houve diferenças nos valores de IEA no LVef, determinados após o período de reforma do canavial. Os resultados de IEA encontrados no presente estudo sugerem que o preparo do solo para o plantio da cana-de-açúcar, possa ter diminuído a estabilidade de agregados do solo. Em comparação aos resultados obtidos por Fernandes et al. (2012), pode-se dizer que houve uma redução no IEA do LVef em 20, 25, 22 e 30% para os solos cultivados com soja (S), soja/pousio/soja (SPS), soja/milheto/soja (SMS) e soja/crotalária/soja (SCS) e no IEA do LVw em 25, 23, 20 e 18% para os solos cultivados com S, SPS, SMS e SCS. Observou-se maior IEA no LVef em relação ao LVw (Quadro 4). Acredita-se que este resultado tenha ocorrido pela diferença na classe textural entre esses solos. Assim, além de aspectos de manejo e clima, Bronick & Lal (2005) comentaram que a textura é de fundamental importância na estabilidade dos agregados devido a concentração de argila afetar a agregação através da expansão e dispersão das partículas de solo. 29 Madari et al. (2005), avaliando um experimento de longa duração (12 anos) de plantio direto e plantio convencional, sob rotação e sucessão de culturas na agregação de um Latossolo Vermelho eutroférrico (726 a 800 g kg-1 de argila) em Londrina-PR, também verificaram que não houve diferenças nos índices de agregação, tanto em rotação quanto em sucessão de culturas. Garcia & Rosolem (2010), avaliando um Latossolo sob sistema de plantio direto e rotação de culturas no período outono-inverno com braquiária, sorgo e consórcio sorgo com braquiária e na primavera com os cultivos de milheto, ‘Cober Crop’ (Sorghum bicolor x Sorghum sudanense), crotalária e pousio, também verificaram que o IEA não foi influenciado pelos tratamentos no primeiro ano de avaliação. No entanto, quando realizada a análise de IEA, após o terceiro ano de rotação de culturas, observaram-se efeitos positivos das espécies vegetais nos 10 cm iniciais do perfil do solo. De acordo com os autores, além da ausência de revolvimento do solo, dos resíduos vegetais na superfície do solo, junto com o contínuo crescimento radicular das plantas, são fundamentais na melhoria e manutenção da agregação do solo. A agregação pode ter seu efeito acelerado pela exploração radicular, que no processo de crescimento, promove a aproximação das partículas ao longo dos anos (Garcia & Rosolem, 2010). Observou-se interação significativa entre as diferentes culturas utilizadas no período de reforma do canavial e os Latossolos para o diâmetro médio ponderado dos agregados do solo (Quadro 4). No LVef não foi encontrada diferença no DMP após a utilização das culturas. Entretanto, no LVw foi encontrado maior DMP no solo com o cultivo de soja em relação aos cultivos de soja/pousio/soja e soja/crotalária/soja, enquanto que soja/milheto/soja foi igual aos demais tratamentos (Quadro 5). Quando se compara os latossolos para cada cultura, foi observado maior DMP no LVef onde houve o cultivo de soja/crotalária/soja. Garcia & Rosolem (2010) também verificaram que a adoção de plantas de cobertura (‘Cober Crop’ - Sorghum bicolor e Sorghum sudanense, crotalária e milheto) melhorou o DMP do solo, resultado este que foi encontrado já no primeiro ano de avaliação, com a observação de que as três espécies utilizadas como plantas de cobertura foram superiores ao pousio. Os autores sugerem que a maior produção de matéria seca da 30 parte aérea e crescimento radicular das gramíneas favoreceram a agregação do solo. Para o presente estudo, as correlações entre índice de estabilidade de agregados do solo, diâmetro médio ponderado dos agregados com o comprimento de micélio externo total e glomalinas não foram significativas tanto para o Latossolo Vermelho eutroférrico quanto para o Latossolo Vermelho ácrico (Quadro 6). Este resultado é contrário a maioria dos autores. Caravaca et al. (2006), avaliando a estabilidade de agregados após a inoculação de fungos micorrízicos, observaram um aumento significativo na estabilidade de agregados no solo. Esses autores relacionaram o crescimento dos fungos com o aumento da estabilidade dos agregados, pois, suas hifas promoveram a melhoria na estruturação do solo. Os fungos micorrízicos são componentes essenciais tanto para a revegetação de áreas degradadas quanto para a manutenção da estrutura do solo, reduzindo assim os riscos de erosão (Caravaca et al., 2006). Além disso, diferentes trabalhos que relacionam a inoculação de diferentes espécies de FMAs têm mostrado efeitos benéficos em relação à agregação do solo. Bedini et al. (2009), avaliando alterações na agregação do solo afetadas pela inoculação de fungos micorrízicos da espécie Glomus, verificaram que os valores encontrados de DMP mostraram correlação com o comprimento total das hifas, bem como destacaram que o DMP foi positivamente correlacionado com a glomalina. Existem também trabalhos em campo que evidenciam a correlação positiva entre esses atributos (Fokom et al., 2012; Shixiu et al., 2012; Wu et al., 2012). Albuquerque et al. (2005) , avaliando o efeito de um experimento de longa duração com os sistemas de plantio direto e convencional com e sem calagem, também observaram que a estabilidade de agregados foi correlacionada com o micélio fúngico. Com base nos resultados obtidos, não se pode afirmar que o crescimento das hifas dos FMAs e a glomalina foram fatores que contribuíram para a estabilidade de agregados nos dois Latossolos. Além do tempo de condução das culturas no período de reforma do canavial, que pode ter contribuído para este resultado, o fato da área ter sido conduzida durante anos com a monocultura da cana, pode ter afetado a propagação dos FMAs no local. Segundo Purin & Klauberg Filho (2010) para que o micélio aumente a produção de glomalina no solo, é necessário que além 31 da decomposição e incorporação dos resíduos vegetais, os nutrientes devam ser absorvidos e realocados pelo fungo micorrízico para a planta hospedeira. Ainda de acordo com estes autores, após este processo, é que poderá existir o direcionamento de recursos dentro do micélio para aumentar a produção de proteína. Além disso, durante o período de reforma do canavial, a área foi submetida a diversas operações agrícolas para o plantio das culturas e para o plantio da cana- de-açúcar, resultando em maior revolvimento do solo. Processo este, que pode ter causado a fragmentação da rede de hifas dos FMAs que envolvem os agregados no solo, reduzindo a produção de glomalina e podendo também afetar a propagação dos fungos no local, diminuindo a atuação destes na estabilização dos agregados do solo. Segundo Entry et al. (2002), o revolvimento do solo expõe na sua superfície, parte das estruturas fúngicas que atuam como propágulos (esporos, hifas e raízes colonizadas), afetando-os diretamente, por ação da incidência da radiação solar, de altas temperaturas e variações de umidade. De acordo com Rillig et al. (2003b), mesmo em solos onde a matéria orgânica não é o principal agente de ligação primária do solo e onde a glomalina e a agregação não estão correlacionados, os FMAs parecem produzir glomalina. Purin & Rillig (2007), ao debaterem sobre as limitações, progressos e hipóteses para a função da glomalina, sugerem que a promoção da agregação do solo pode não ser a função primária da glomalina. Sugere-se que outros fatores possam ter atuado na estabilização dos agregados no solo. É importante salientar que os demais microrganismos do solo, como outros fungos e bactérias, também exercem papel na agregação do solo (Tisdall & Oades, 1979). Entretanto, o papel dos FMAs na agregação do solo é importante para o aumento da qualidade do solo e, consequentemente, para a produção agrícola, além disso, esses fungos atuam melhorando a absorção de nutrientes de baixa mobilidade no solo para as plantas. É importante destacar que muitos dos trabalhos que evidenciam correlação entre os índices de estabilidade de agregados e os fungos micorrízicos, são conduzidos em casa de vegetação com a inoculação de FMAs ou em campo, mas por vários anos em sistema de semeadura direta. Mesmo não tendo encontrado correlações entre esses atributos, o presente estudo foi importante, devido a carência de informações encontradas no que diz 32 respeito a atuação da glomalina e das hifas na estabilização dos agregados no solo, sobretudo quando se trata de um ambiente de produção como o da cana-de-açúcar. Desta forma outros estudos são necessários para tentar compreender quais os principais fatores que atuam na agregação destes solos, buscando sempre favorecer a comunidade dos FMAs, pois estes tem importante papel não só para as plantas como também na agregação do solo. CONCLUSÕES 1- Nenhuma das culturas utilizadas no período de reforma do canavial teve efeitos benéficos no índice de estabilidade de agregados nos dois Latossolos estudados. 2- No Latossolo Vermelho ácrico, maior número de esporos foi encontrado onde houve os cultivos de soja, soja/milheto/soja e soja/crotalária/soja. 3- A utilização de milheto ou crotalária entre dois cultivos de soja proporcionou benefícios para o desenvolvimento do comprimento de micélio externo total Latossolo Vermelho ácrico. Já no Latossolo Vermelho eutroférrico foi o cultivo de soja/milheto/soja. 4- Tanto no Latossolo Vermelho eutroférrico quanto no Latossolo Vermelho ácrico não foram observadas diferenças nos teores de glomalina após a utilização de soja, soja/pousio/soja, soja/milheto/soja e soja/crotalária/soja. LITERATURA CITADA ALBUQUERQUE, J. A.; MAFRA, A. L.; FONTOURA, S. M. V.; BAYER, C.; PASSOS, J. F. M. Avaliação de sistemas de preparo e calagem em um Latossolo Bruno Alumínico. R. Bras. Ci. 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Culturas (C) Latossolo Vermelho eutroférrico (LVef) GFE GT CMET ESP (1) ---------- mg g-1 solo ----------- m g-1 solo nº/50 ml solo Soja 1,19 4,13 0,86 0,60 (0,74) Soja/Pousio/Soja 1,12 4,15 1,47 4,60 (0,98) Soja/Milheto/Soja 1,17 4,11 2,36 0,80 (0,76) Soja/Crotalária/Soja 1,24 4,34 1,03 1,00 (0,77) F (culturas) 1,54 NS 0,96 NS 37,1 ** 9,81 ** CV (%) 7,63 5,96 17,2 9,76 Culturas (C) Latossolo Vermelho ácrico (LVw) GFE GT CMET ESP ---------- mg g-1 solo ---------- m g-1 solo nº/50 ml solo Soja 0,88 3,45 1,29 8,00 (1,11) Soja/Pousio/Soja 0,86 3,35 1,03 4,80 (0,98) Soja/Milheto/Soja 0,83 3,24 2,11 9,20 (1,15) Soja/Crotalária/Soja 0,82 3,25 1,79 7,00 (1,07) F (culturas) 0,28 NS 0,56 NS 23,1 ** 3,61 * CV (%) 13,8 8,85 14,5 7,61 Local (L) GFE GT CMET ESP ---------- mg g-1 solo ---------- m g-1 solo nº/50 ml solo LVef 1,18 a 4,18 a 1,43 1,75 (0,81) LVw 0,85 b 3,33 b 1,56 7,25 (1,08) F (Local) 102,1 ** 95,7 ** 0,19 NS 8,95 NS F (C x L) 0,99 NS 1,03 NS 14,3 ** 12,0 ** (1) Dados entre parênteses correspondem às médias transformadas para log (x+5). NS = não significativo, * = significativo a 5%, ** = significativo a 1%. Médias seguidas pela mesma letra na coluna não diferem entre si pelo teste de Tukey (α = 0,05). 39 Quadro 2. Desdobramento da interação de culturas x solos referente aos dados de comprimento de micélio externo total (CMET) na camada 0,0 – 0,1 m de profundidade, após o primeiro corte da cana-de-açúcar. Culturas Local Latossolo Vermelho eutroférrico (LVef) Latossolo Vermelho ácrico (LVw) Soja 0,86 Cb 1,29 Ba Soja/Pousio/Soja 1,47 Ba 1,03 Bb Soja/Milheto/Soja 2,36 Aa 2,11 Aa Soja/Crotalária/Soja 1,03 Cb 1,79 Aa CMET: mi