Potencial de liberação de fosfato pela microbiota do solo suprida com diferentes fontes de carbono

Abstract

Com vistas a sustentar a crescente demanda mundial por alimentos, a utilização de grande quantidade de adubos na agricultura tornou-se prática comum do manejo das lavouras. Em cenário de limitada disponibilidade de fontes naturais de P, a ampla utilização de adubos fosfatados na agricultura brasileira tem sido posta em questão em razão da elevada capacidade da maioria dos solos nacionais de adsorver fosfatos na matriz mineral. Nesse contexto, microrganismos solubilizadores de fosfato (MSF) têm sido estudados visando ao desenvolvimento de técnicas biotecnológicas que permitam o aproveitamento agrícola de apatitas pouco reativas, a melhoria da eficiência dos adubos fosfatados e a reversão da forte adsorção de P no solo. Os MSF habitam principalmente a rizosfera, estando sujeitos às flutuações quali-quantitativas das deposições de C radiculares. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi o de estudar o potencial de liberação de fosfato a partir de um Latossolo Vermelho, originário de Patos de Minas, MG, pela microbiota do solo suprida com diferentes fontes de C comumente presentes nos exsudados radiculares. O potencial de disponibilização de P foi avaliado em amostras de solo incubadas em meio NBRIP, a 25 °C por 15 dias, suplementado com 3,99 g L-1 de C na forma de ácidos orgânicos, açúcares e aminoácidos, sendo cada composto testado individualmente ou em combinações específicas. Avaliou-se, também, o número de unidades formadoras de colônias de MSF no solo tratado com os compostos orgânicos que levaram à maior liberação de P. Esses mesmos compostos foram também testados em sistema de stirred-flow para se estimar a liberação de P independente da atividade microbiana. Sete compostos aumentaram significativamente a liberação de P: quatro ácidos orgânicos (ácidos málico, fumárico, aconítico e lático), um açúcar (manose) e dois aminoácidos (ácido aspártico e lisina). O ácido málico levou à maior concentração de P disponível no sobrenadante, correspondendo a 91,56 μg g-1, seguido da manose, com 8,25 μg g-1, e do ácido aspártico, com 7,81 μg g-1. Proporção significativa do P disponibilizado é imobilizado na biomassa microbiana do solo. Os tratamentos com solo suplementado com ácido málico, manose e ácido aspártico apresentaram números de unidades formadores de colônia (UFC) de MSF significativamente superiores ao controle, sem a adição desses compostos. A maior percentagem de MSF em relação ao número total de UFC no solo foi encontrada nos tratamentos com ácido málico e correspondeu a 89,7 %. No sistema de stirred-flow, o composto mais eficiente em liberar P do solo foi o ácido málico, com 36,4 μg g -1 ao final de 180 min de fluxo da solução contendo o composto. As combinações dos compostos mais eficientes promoveram níveis de disponibilização de P inferiores àqueles obtidos nos tratamentos com ácido málico sozinho. Conclui-se que alguns compostos típicos da rizosfera, quando adicionados ao solo, podem aumentar a disponibilidade de P. A liberação de P ocorre por mecanismos dependentes e independentes da atividade microbiana. O ácido málico e a manose aumentam as populações de MSF no solo. Parte significativa do P disponibilizados em função da adição de compostos orgânicos ao solo é imobilizada na biomassa microbiana, tornando-se reservatório lábil desse nutriente. Pesquisas futuras deverão ser realizadas para se determinar os efeitos diretos e indiretos desses compostos sobre os reservatórios de P do solo. Esses dados podem contribuir para a seleção de plantas e microrganismos mais aptos a explorar as formas de P do solo menos disponíveis, aumentando a eficiência dos adubos fosfatados. PALAVRAS-CHAVE: Rizosfera. Exsudatos radiculares. Solubilização de fosfato. Ácidos orgânicos. Açúcares. Aminoácidos. P microbiano

In order to sustain a growing demand for food in the world, the use of large amounts of fertilizers in agriculture has become a common crop management practice. In a scenario of limited availability of natural P sources, the widespread use of phosphate fertilizers in Brazilian agriculture has been put to question since most Brazilian soils can strongly adsorb phosphates in the mineral matrix. In this context, phosphate solubilizing microorganisms (PSM) have been studied aiming at the development of biotechnological techniques that allow the agricultural use of low reactive apatites, the improvement of phosphate fertilizer efficiency, and the reversion of strong P adsorption in the soil. PSM are mainly rhizosphere inhabitants, being subject to qualitative and quantitative fluctuations in root carbon depositions. Thus, the objective of this work was to study the potential phosphate release from a red Oxisol from Patos de Minas, MG, by the soil microbiota supplied with different carbon sources commonly present in root exudates. The potential for P release was evaluated in soil samples incubated with NBRIP medium, at 25 ° C for 15 days, supplemented with 3.99 g L-1 of carbon as organic acids, sugars, and amino acids, each compound being tested individually or in specific combinations. The number of colony forming units (CFU) of PSM in the soil treated with the organic compounds that led to the highest P release was also evaluated. The same compounds were also tested in a stirred-flow system to evaluate microbial activity-independent P release. Seven compounds significantly increased P release: four organic acids (malic, fumaric, aconitic, and lactic acids), one sugar (mannose) and two amino acids (aspartic acid and lysine). Malic acid led to the highest concentration of P available in the supernatant of 91.56 μg g -1, followed by mannose, with 8.25 μg g-1, and aspartic acid, with 7.81 μg g-1. A significant part of the released P is immobilized in the soil microbial biomass. The treatments with soil supplemented with malic acid, mannose, and aspartic acid showed significantly higher numbers of PSM CFU compared to the control without the addition of these compounds. The highest percentage of PSM in relation to the total number of CFU in the soil was found in the treatment with malic acid and corresponded to 89.7 %. In the stirred-flow system, the most efficient compound in releasing P from the soil was malic acid, with 36.4 μg g-1 after 180 min of flow of the solution containing the compound. The combinations of the most efficient compounds did not promote levels of P release higher than those obtained in the treatments with malic acid alone. It is concluded that some compounds typical of the rhizosphere, when added to the soil, can increase P release. P release takes place by microbe-dependent and microbe-independent mechanisms. Malic acid, mannose and aspartic acid increase PSM populations in the soil. A significant part of the P released due to the addition of organic compounds to the soil is immobilized in the microbial biomass, becoming a labile reservoir of this nutrient. Additional research should be carried out to determine the direct and indirect effects of these compounds on soil P reservoirs. These data can contribute to the selection of plants and microorganisms capable of exploring the less available forms of soil P, increasing phosphate fertilizer efficiency. KEYWORDS: Rhizosphere. Roots exudates. Phosphate solubilization. Organic acids. Sugars. Amino acids. P microbial biomass