Prospecção de bactérias do lodo de esgoto de abatedouro de aves com potencial degradador de substâncias orgânicas e promotor do crescimento de plantas

Abstract

Os lodos de esgoto de abatedouro de aves são gerados nas estações de tratamento de efluentes. O descarte destes, sem nenhum tipo de tratamento leva à contaminação do sistema água-solo e proliferação de vetores de doenças. Para atenuar esses problemas, existem na atualidade práticas para o manejo desses resíduos. Para uso na agricultura, é necessária a caracterização do potencial agronômico, presença de substâncias tóxicas, presença de agentes patogênicos e estabilidade. Além de microrganismos patogênicos, há a possibilidade de o lodo abrigar microrganismos com potenciais biotecnológicos, como as bactérias degradadoras de substâncias orgânicas e as bactérias promotoras do crescimento de plantas. Objetivou-se neste trabalho: (i) caracterizar quimicamente os lodos de esgoto de abatedouro de aves; (ii) isolar, quantificar e caracterizar bactérias do lodo de esgoto de abatedouro de aves com potencial de degradar substâncias orgânicas, fixar o nitrogênio atmosférico e solubilizar fosfato; (iii) selecionar isolados bacterianos diazotróficos com potencial de promoção do crescimento e desenvolvimento de plantas de milho em casa-de-vegetação e (iv) selecionar bactérias solubilizadoras de fosfato natural na cultura do milho em casa de vegetação. Amostras de lodo foram coletadas na FRANCAP S.A. e processadas no laboratório do Setor de Floricultura da Universidade Federal de Viçosa, Campus Florestal. Foram determinados os teores totais de macronutrientes e micronutrientes, a porcentagem de C orgânico, a relação C/N e o pH. Para o isolamento e quantificação de bactérias com potencial de degradar substâncias orgânicas (amido, celulose, lignina, proteína, queratina) e solubilizar fosfato, 10 g de lodo foram homogeneizados em 90 mL de solução salina e dela, realizaram-se diluições seriadas até 10 -12. Alíquotas de 100 μL de cada diluição foram transferidas aos meios sólidos específicos. Foram determinadas as unidades formadoras de colônia para cada meio de cultivo. Para as bactérias fixadoras de nitrogênio atmosférico, 10 g do lodo foram homogeneizadas em 90 mL de solução salina, e a partir dela, foram realizadas diluições seriadas até 10-6. Alíquotas de 100 μL das diferentes diluições foram transferidas, em triplicata, para frascos de vidro contendo 5 mL dos meios de cultura semissólidos JNFb, NFb, LGI, LGI-P, JMV e JMVL. Para todos os isolados, colônias individuais foram purificadas e caracterizadas com relação à morfologia da colônia, morfologia celular e coloração de Gram. Para avaliar a fixação biológica de nitrogênio em viveiro, realizou-se a inoculação bacteriana em sementes de milho. O experimento consistiu de 17 tratamentos (16 estirpes bacterianas e um controle sem inoculação), conduzido em delineamento inteiramente casualizado, com seis repetições e tendo como unidade experimental um vaso contendo duas plantas de milho. Aos 45 dias, foram mensuradas as variáveis: altura da planta, número de folhas, diâmetro do colo, matéria fresca e seca da raiz e parte aérea e conteúdo de N. Para avaliar a solubilização de fosfato natural (FN), realizou-se um ensaio com dez tratamentos: oito isolados bacterianos + FN, FN e controle. O experimento foi conduzido por 45 dias, em delineamento inteiramente casualizado, com seis repetições. A unidade experimental foi um vaso com duas plantas de milho. As variáveis mensuradas foram as características de crescimento da planta. No presente trabalho foi verificado que o lodo de esgoto de abatedouro de aves apresentou teores de N, P e K, de 9,5, 1,21 e 0,45 dag/kg, respectivamente. Foi possível isolar 56 estirpes de bactérias degradadoras de substâncias orgânicas, sendo dez amilolíticas, duas celulolíticas, 14 ligninolíticas, dez proteolíticas e 15 queratinolíticas. Os resultados da quantificação das unidades formadoras de colônia variaram entre 21,10 x 10 11 e 9,55 x 1015 g/lodo. Para as bactérias diazotróficas, foram isoladas 16 estirpes sendo quatro no meio JMV, duas no JMVL, quatro no NFb, três no JNFb, uma no LGI e duas no LGI-P. Todas as estirpes bacterianas diazotróficas apresentaram coloração gram-positiva e diferiram na morfologia celular, dez apresentaram formato de bastonete e seis no formato de cocos. Os maiores índices para a fixação de N, nas variáveis avaliadas, foram obtidos com o isolado UFV L-162, que resultou em uma matéria seca total de 0,68 g e um conteúdo de N de 22,14 mg/planta, representando incrementos de 74% e 133%, respectivamente, em relação ao controle. Para as bactérias solubilizadoras de fosfato, foram isoladas oito estirpes bacterinas. Todas produziram halo de solubilização in vitro, 90% apresentaram formato de cocos 10% de bastonete e todas apresentam coloração gram-positiva. Os resultados da solubilização de fosfato mostraram que com a inoculação da estirpe LSOF-7 em conjunto com FN promoveram incrementos na matéria seca de plantas de 20% frente ao tratamento contendo apenas FN e 67% em relação ao controle. Conclui-se que os lodos de esgoto de abatedouros de aves são uma fonte de riqueza organo-mineral que podem melhorar a fertilidade dos solos, além de apresentarem uma ampla gama de bactérias com potencial de degradar substâncias orgânicas e promover o crescimento e desenvolvimento de plantas.

The slaughterhouse sewage sludge chickens are generated in wastewater treatment plants. Disposal of these, without any treatment leads to contamination of the soil-water system and disease vectors proliferation. To mitigate these problems exist in current practices in the management of such waste. For use in agriculture is needed to characterize the agronomic potential presence of toxic substances, the presence of pathogens and stability. In addition to pathogenic microorganisms have the possibility to host microorganisms with the sludge biotechnological potential, such as organic substances degrading bacteria and bacteria promoting plant growth. The objective of this study: (i) chemically characterize the slaughterhouse sewage sludge chicken; (ii) isolate, quantify and characterize bacteria from the slaughterhouse sewage sludge chicken with potential to degrade organic substances, fixation atmospheric nitrogen and phosphate solubilizing; (iii) select isolated bacterial diazotrophic with potential for promoting growth and development of corn plants at nursery and (iv) selecting natural phosphate solubilizing bacteria in corn in a greenhouse. Sludge samples were collected in Francap SA and processed in the laboratory of Floriculture Sector of the Federal University of Viçosa Forestal Campus. We determined the total contents of macronutrients and micronutrients, the percentage of organic C, the C / N and pH. For the isolation and quantification of bacteria with potential to degrade organic substances (amylolytic, cellulose, lignin, protein, keratin) and solubilize phosphate, 10 g of sludge were homogenized in 90 ml of saline and her serial dilutions were performed up to 10 -12 . Aliquots of 100 μL of each dilution were transferred to solid media specific. They determined the colony forming units to the culture medium. For atmospheric nitrogen fixing bacteria, the sludge 10 g were homogenized in 90 ml of saline solution and from it, dilutions were made. 100 μL aliquots of different dilutions were transferred in triplicate to glass bottles containing 5 ml of semisolid culture media JNFb NFb, LGI, Q-LGI, and JMVL JVML. For all isolated, individual colonies were purified and characterized with respect to colony morphology, cell morphology and Gram staining. To evaluate the biological nitrogen fixation in the nursery, there was bacterial inoculation in corn seeds. The experiment consisted of 17 treatments (16 bacterial strains and uninoculated control), conducted in a completely randomized design, with six replications and with the experimental unit a pot containing two corn plants. At 45 days, the variables were measured: plant height, leaf number, stem diameter, fresh and dry weight of root and shoot and content of N. To evaluate the natural phosphate solubilization (FN) was held one test with ten treatments: Eight bacterial isolates + FN, FN and control. The experiment was conducted for 45 days in a completely randomized design with six replications, the experimental unit was a pot with two corn plants. The mesuradas variables were the growth characteristics of the plant. In this study it was found that the poultry slaughterhouse sewage sludge showed concentrations of N, P and K, 9.5, 1.21 and 0.45 dag / kg, respectively. It was possible to isolate 52 strains degrading bacteria organic substances, ten amylolytic, two cellulolytic, 15 ligninolytic ten proteolytic and 15 keratinolytic. The results of the quantification of the colony forming units ranged between 21.10 x 1011 and 9.55 x 1015 g / sludge. For diazotrophs, 16 strains were isolated four JMV, two JMVL, four NFb, three JNFb, a one LGI and two LGI-P. All nitrogen fixing bacterial strains showed Gram-positive staining and differs in cell morphology, ten presented rod-shaped and six coconuts format. The highest rates for nitrogen fixation in the evaluated variables were obtained with the isolated UFV L-162, which resulted in a total dry matter of 0.68 g and a nitrogen content of 22.14 mg / plant, representing increments 74% and 133%, respectively, compared to control. For the phosphate solubilizing bacteria, bacterin eight strains were isolated, all produced in vitro solubilization halo, showed 90% rod-shaped cocus and 10% and all have gram-positive staining. The results of the phosphate solubilization have shown that inoculation with LSOF-7 strain together with FN promoted increases in plant dry matter of 20% compared to treatment containing only FN and 67% compared to control. It follows that the poultry slaughterhouses sewage sludge are a source of organo-mineral resources that can improve the fertility of soils, in addition to having a wide range of bacteria with the potential to degrade organic substances and promote the growth and development of plants.