Papel dos microrganismos do solo na recuperação de solos degradados

2018-02-12

Os microrganismos têm um papel fundamental na manutenção dos solos, realizando processos-chave que mantêm a estrutura e fertilidade do solo, onde se incluem, entre outros, a formação de associações com as raízes das plantas, a atuação como antagonistas de patogénios e a influência na solubilização dos minerais.

Importância dos microrganismos do solo:

O solo é considerado o maior reservatório de microrganismos do planeta. Um hectare de solo arável poderá conter até 4 toneladas de microrganismos (onde estão incluídos, principalmente, as bactérias e os fungos).

A maior atividade destes microrganismos é junto das raízes das plantas, onde formam diversas interações que condicionam a sua atividade, desenvolvendo-se assim um ambiente único e dinâmico conhecido como rizosfera.

É também aqui, na rizosfera, que a biodiversidade dos microrganismos do solo é mais elevada, encontrando-se microrganismos capazes de promover o crescimento de plantas, decompositores de matéria orgânica, fungos e bactérias antagonistas de patogénios, endófitos, fixadores simbióticos ou não de azoto. Por isso, os microrganismos têm um papel fundamental na manutenção dos solos, realizando processos-chave que mantêm a estrutura e fertilidade do solo.

Algumas práticas agrícolas têm efeitos adversos na biodiversidade do solo. Assim, por exemplo, os sistemas de mobilização do solo, dependendo da profundidade e frequência com que o solo é mobilizado, poderão levar a uma diminuição drástica da biodiversidade. Porém, sistemas de mobilização mínima são mais compatíveis com a atividade biológica do solo. Também a utilização de pesticidas e inseticidas diminui a atividade biológica do solo, tendo, aqui, um papel importante o controlo biológico, baseado na utilização de organismos, com o objetivo de reduzir o inóculo de uma espécie patogénica, retardar ou inibir a infeção, sem eliminação dos organismos benéficos e essenciais ao desenvolvimento de uma agricultura sustentável, ou seja, sem diminuição da biodiversidade.

A ecologia dos microrganismos do solo e o estudo das suas interacções com plantas, a sua participação na funcionalidade dos ecossistemas, e a sua dinâmica e produtividade são áreas de grande importância a nível da sustentabilidade dos solos. Assim, por exemplo, no ecossistema montado, o sobcoberto é um fator determinante para a sua sustentabilidade e rentabilidade, onde as pastagens naturais ou introduzidas, à base de leguminosas, mas também com gramíneas, podem desempenhar um papel predominante, aumentando a fertilidade do solo.

1 - Associações simbióticas com leguminosas

A fixação biológica do azoto conseguida através da simbiose entre leguminosas e bactérias dos nódulos radiculares, colectivamente referidas como Rhizobium sp. (rizóbios), é a contribuição mais importante e significativa que as bactérias do solo podem ter nas práticas agrícolas e silvícolas.

Esta simbiose tem o potencial de libertar as plantas leguminosas hospedeiras da dependência em fertilizantes azotados, bem como aumentar a fertilidade do solo. A completa realização deste potencial depende em maximizar a contribuição de cada simbionte (bactéria e leguminosa), atendendo à especificidade da associação e fornecendo condições para a nodulação e crescimento da planta.

De um modo geral, podemos dizer que a fixação biológica do azoto pode introduzir gratuitamente no solo quantidades apreciáveis de azoto atmosférico duma forma ambientalmente ambientalmente não poluente. Daí o papel importante que estas bactérias poderão ter na sustentabilidade/recuperação de solos com baixa fertilidade, através da instalação de pastagens (biodiversas) com leguminosas utilizando rizóbios autóctones como biofertilizantes.

É de referir que, para o caso das leguminosas, Portugal é provavelmente um dos países da Europa com uma das maiores diversidades a nível vegetal e uma das principais áreas de distribuição de leguminosas no Mundo, à qual corresponde uma grande diversidade de estirpes de bactérias fixadoras de azoto, que contribuem para a sustentabilidade dos solos. Por outro lado, a fixação biológica do azoto poderá dar um grande contributo também no desenvolvimento de inoculantes para leguminosas, o que, aliás, deveria claramente ser maximizado, ajudando assim a redução da utilização de fertilizantes químicos (azotados). Sob o ponto de vista duma agricultura sustentável e amiga do ambiente, os biofertilizantes podem também ser de grande utilidade na recuperação de terrenos marginais para o seu aproveitamento agrícola e florestal (Castro e Ferreira, 2011).

Nesse sentido, a colheita de leguminosas autóctones, de vários pontos do país e em diferentes solos, e o consequente isolamento de bactérias dos nódulos radiculares tem sido efetuada. As estirpes de rizóbios isoladas têm sido testadas em diversas leguminosas em ensaios em ambiente controlado de luz, temperatura e humidade (Soares et al., 2016) e também em ensaios de estufa e de campo. Comparando as plantas leguminosas inoculadas com as bactérias rizóbios e as plantas não inoculadas, verificou-se um desenvolvimento muito maior nas plantas inoculadas, o que indica que as bactérias utilizadas são eficientes na fixação de azoto.

A abundância da população natural de rizóbios associados a uma determinada espécie de leguminosa é sempre um parâmetro a ser avaliado e relacionado com a fertilidade do solo. Assim, por exemplo, em parcelas com vários graus de desfolha (Bom, Médio e Mau), na zona de montado da Serra de Grândola verificou-se que a abundância da população de rizóbios era muito menor na parcela com índice de desfolha maior (Fernandez et al., 2013). Na parcela classificada em “Bom” estado, os valores próximos de 104 bactérias/g de solo indicam que a fixação biológica do azoto pelas simbioses está a contribuir para a fertilidade dos solos, ao contrário do que se verifica na parcela em “Mau” estado, onde os valores são muito baixos. Igualmente, a avaliação da capacidade de fixação de azoto dessa mesma população natural de rizóbios, nas várias parcelas, é também um parâmetro essencial para se poder aferir sobre o estado da fertilidade dum solo. Para avaliação deste parâmetro, foram efetuados ensaios com plantas de trevo subterrâneo em ambiente controlado e inoculadas com as diferentes amostras de solo colhidas nas várias parcelas. Nas parcelas em “Mau” estado, os valores obtidos de peso seco das plantas estão abaixo dos controlos T0 (plantas sem adição de azoto, nem de bactérias), indicativo duma população não fixadora de azoto, isto é, ineficaz. Para as parcelas com índices de desfolha médios, os valores são superiores ao controlo T0, mas ainda inferiores ao TN (plantas com adição de azoto), indicativo duma população medianamente fixadora de azoto.

2 - Associações não simbióticas com gramíneas

Outras plantas, como as gramíneas, podem obter azoto através de outras associações, não simbióticas, com microrganismos fixadores de azoto. Nas zonas de montado, as pastagens, além de leguminosas, contêm também gramíneas e, por isso, estas associações podem também contribuir para suprir uma parte das necessidades destas plantas em azoto. Existem vários géneros de bactérias fixadoras de azoto não simbióticas ou de “vida livre”. Um dos mais conhecidos é Azospirillum, uma bactéria fixadora de azoto presente na rizosfera de gramíneas em solos tropicais e cuja caracterização, na década de 1970, mostrou importantes efeitos ao nível do desenvolvimento de plantas em situações de limitação de azoto. Recentemente foram isoladas várias bactérias autóctones associadas a azevém anual em solos com pastagem natural, em zonas de montado, tendo algumas delas induzido aumentos significativos nas raízes de plantas cultivadas laboratorialmente em meio sem azoto (Castanheira et al., 2014).

No entanto, a fixação de azoto não é a única atividade importante destas bactérias do solo. Muitas delas podem desempenhar outras funções relevantes para as plantas, como a disponibilização de fósforo ou ferro imobilizados no solo, a produção de moléculas estimulantes do crescimento, ou a proteção contra situações de stress ou agentes fitopatogénicos. Devido às suas características e aos efeitos benéficos que podem exercer, estas bactérias são colectivamente designadas por promotoras do crescimento de plantas. A seguir ao azoto, o fósforo é o elemento mais limitante para o crescimento das plantas em muitos solos. Isto acontece porque a maior parte do fósforo existente no solo encontra-se imobilizada em formas insolúveis que não estão disponíveis para as plantas. Não existindo fósforo disponível e no sentido de suprir as necessidades das plantas para este nutriente essencial, os agricultores recorrem à aplicação de fertilizantes fosfatados. No entanto, para além de provenientes de recursos naturais limitados, estes fertilizantes são, muitas vezes, aplicados em excesso e com pouca eficiência de utilização pelas plantas, contribuindo para problemas ambientais graves. Algumas bactérias do solo são capazes de mobilizar o fósforo indisponível e torná-lo acessível às plantas, reduzindo as necessidades de fertilização fosfatada. O mecanismo de solubilização mais comum baseia-se na produção de ácidos orgânicos, com acidificação do meio envolvente e libertação de ortofosfato das reservas de fósforo do solo. Para além de disponibilizar o fósforo naturalmente presente no solo, este processo pode, também, ajudar a melhorar a eficiência de utilização do fósforo adicionado por fertilização. Foram isoladas várias bactérias solubilizadoras de fosfato associadas a azevém anual em solos de montado. Uma destas bactérias, do género Pseudomonas, foi testada, num ensaio em vasos, usando um solo deficiente em fósforo.

Para além da disponibilização de nutrientes, as bactérias do solo podem estimular directamente as plantas através da produção de substâncias – fitohormonas – que interferem no seu crescimento e desenvolvimento.

A fitohormona de origem bacteriana mais comum é a auxina. A sua produção promove a formação de raízes secundárias e aumenta o tamanho e densidade dos pelos radiculares, aumentando a capacidade exploratória das raízes e beneficiando a nutrição da planta. Estes efeitos foram observados, por exemplo, com uma estirpe de Pseudomonas sp. isolada de azevém anual e inoculada na planta-modelo Arabidopsis thaliana. Quando inoculada em azevém anual, a mesma estirpe não só estimulou o crescimento das raízes, incrementando a sua biomassa, como também aumentou os teores foliares em pigmentos fotossintéticos e ácidos gordos polinsaturados de elevado valor nutricional (Castanheira et al., 2017).

3 - Biocontrolo

Os microrganismos do solo, nomeadamente algumas bactérias da rizosfera, onde estão incluídas as fixadoras de azoto, podem estar implicados na supressão de patogénicos das plantas e na degradação de contaminantes, e têm, por isso, também um papel importante na produtividade agrícola. Daí a importância de, na definição de uma estratégia de luta contra determinados agentes fitopatogénicos, como é, por exemplo, o caso de Phytophtora cinnamomi ou de Diploidia corticola (sin. Botryosphaeria), que são os principais patogénicos responsáveis pelas doenças dos sobreiros/azinheiras, se poder vir a englobar a utilização de bactérias do solo com actividade antagonista como agentes de biocontrolo.

Considerações finais:

Nas últimas décadas tem sido atribuída cada vez maior importância aos processos biológicos que envolvem os microrganismos do solo, permitindo, assim, a entrada de nutrientes como o N e o melhor aproveitamento de fontes de P, levando, por um lado, à redução das necessidades de fertilizantes químicos nas culturas e ao recurso a biofertilizantes e, por outro, à diminuição das perdas de nutrientes, por lixiviação ou volatilização, entre outros. Um melhor conhecimento dos benefícios que as bactérias fixadoras de azoto e outras bactérias promotoras do crescimento de plantas podem ter em vários hospedeiros, contribuirá para que esta área, pouco desenvolvida no nosso País, se torne potencialmente importante em termos da sustentabilidade dos sistemas agroflorestais.

Portanto, e para concluir, pode-se afirmar que os microrganismos do solo têm vindo a assumir um papel de destaque na sustentabilidade dos sistemas agro-silvo-pastoris, e preservar ou incrementar a atividade de microrganismos benéficos para a agricultura deverá ser uma meta importante a atingir e também uma medida facilitadora da adaptação do ecossistema às alterações climáticas.

Esta temática enquadra-se plenamente no atual quadro de expansão da economia global, onde o novo desafio para a agricultura é o da sustentabilidade da produção, o que exige tecnologias e práticas de gestão que assegurem um ambiente saudável e eficiência económica.

Isabel Videira e Castro e Paula Fareleira . INIAV, I.P.

Resultados dos projetos “Experimentação e Divulgação de Técnicas de Gestão para a Recuperação do Montado de Sobro na Região de Grândola” e “Novos Inoculantes Microbianos para Pastagens em Sistemas Agro-Silvo-Pastoris”.

Artigo publicado na revista Vida Rural, de Maio de 2017.