RIZÓBIOS NA QUALIDADE DO SOLO

RIZÓBIOS NA QUALIDADE DO SOLO

(Parte 1 de 2)

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CATARINA

PROGRAMA DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA SANITÁRIA

RIZÓBIOS NA QUALIDADE DO SOLO

Trabalho da Disciplina Microbiologia apresentado ao Programa de Graduação em Engenharia Sanitária pela Universidade Estadual de Santa Catarina.

Semestre Letivo 2013.2.

Nome dos Alunos: Emanuel Fusinato, Jonas Formentin, Jose Guilherme Espindola.

Responsável pela disciplina: Profa. Msc. Priscila Natasha Kinas

IBIRAMA

2013.

RESUMO

Um dos elementos fundamentais para o desenvolvimento das plantas é o nitrogênio. As bactérias do gênero Rhizobium têm importante função no ciclo do nitrogênio. Um dos principais caminhos de retorno para o solo, uma vez que a maior parte do elemento se encontra no estado gasoso, é a decomposição da matéria orgânica realizada pelos fungos e bactérias, e pela fixação do nitrogênio por microrganismos especializados. A função destas bactérias é converter o nitrogênio presente na atmosfera em amônia, essas bactérias só podem realizá-lo em associação com leguminosas Como caso das bactérias do gênero Rhizobium.

Sendo que esta ação de fixação de nitrogênio pode executar papel também de biorremediadora, pois realiza a degradação bioquímica dos contaminantes presentes ou adicionada no local de contaminação.

A produção e utilização e rizóbios como inoculantes, fertilizantes, biofertilizantes e corretivos destinados à agricultura, é recebe uma legislação específica, de âmbito federal. Os órgãos responsáveis pela sua formulação são os Ministérios da Agricultura e do Abastecimento.

Palavras - chave: Bactérias. Agricultura. Nitrogênio. Biorremediação. Leis.

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO

As bactérias do gênero Rhizobium têm como sua principal função converter o nitrogênio presente na atmosfera em amônia, fixando compostos nitrogenados no solo. Porém, essas bactérias só podem realizar, a fixação do nitrogenio, em simbiose com leguminosas. Formando assim uma relação de mutualismo entre a leguminosa e a bactéria.

A fixação de compostos nitrogenados no solo tem impacto direto na qualidade do solo, pois esse é um dos principais elementos para plantas e bactérias e outros seres vivos.

Por suas características simbióticas com as plantas, e por serem fixadores de nitrogênio no solo, os rizóbios são muito utilizados em processos de biorremediação para tratar principalmente solos contaminados com hidrocarbonetos de petróleo, metais pesados e químicos usados na agricultura.

Biorremediação consiste na degradação bioquímica dos contaminantes por meio da atividade de microorganismos presentes ou adicionados no local de contaminação. Neste caso o tratamento pode ser de dois tipos:

  • Ex - situ, realizado fora do local onde ocorreu a contaminação.

  • In - situ, tratamento feito no próprio local da contaminação.

A produção de inoculantes, fertilizantes, biofertilizantes e corretivos destinados à agricultura, têm como reguladora uma legislação específica, de âmbito federal. O Ministério da Agricultura e do Abastecimento é o órgão encarregado de registrar os estabelecimentos produtores e os produtos.

1.1 OBJETIVOS GERAIS

Com este trabalho temos como objetivo, demonstrar e apresentar a importância das bactérias do gênero Rhizobium na qualidade do solo. Assim como seu emprego em técnicas agrícolas e de biorremediação. Devido sua função indispensável como fixadora de nitrogênio.

1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

  • Emprego na agricultura;

  • Desempenho na biorremediação;

  • Legislação, sistemas de aplicação.

2 EMPREGO NA AGRICULTURA:

Um dos elementos fundamentais para o desenvolvimento de culturas tropicais, como por exemplo, a soja, a cana de açúcar e o feijão, é o nitrogênio. Este composto esta presente em varias estruturas como em aminoácidos, ácidos nucléicos, vitaminas entre outros. Um dos principais caminhos de retorno para o solo, uma vez que a maior parte do elemento se encontra no estado gasoso, é a decomposição da matéria orgânica realizada pelos fungos e bactérias, e pela fixação do nitrogênio por microrganismos especializados. Como caso das bactérias do gênero Rhizobium. Estas bactérias captam o N2 da atmosfera e o transforma em amônia, que é assimilado pela planta.

As plantas que possuem a simbiose com os rizóbios, que apresentam nódulos, necessitam de uma menor carga de fertilizante industrializado, pois os rizóbios são fertilizantes naturais. Porém não são todas as espécies de plantas que possuem esta relação de simbiose com as bactérias rizóbio.

Existe um grande numero de pesquisas para ampliar o numero de espécies com fertilização biológica, devido à deficiência de nitrogênio em varias regiões, e também pela redução do uso de produtos industrializados.

Nos últimos anos a utilização de produtos contendo rizóbios (inoculantes) na cultura da soja, proporcionou uma grande queda na utilização de fertilizantes, que seriam necessários para manter a produtividade atual da cultura. Por conseqüência os produtos se tornam mais saudáveis, pela menor carga industrial, e obviamente mais baratas, pois se compararmos a quantidade de fertilizantes a quantidade de inoculantes utilizado, podemos observar uma diferença considerável.

Além da cultura da soja, a FBN (fixação biológica de nitrogênio) também se mostra importante para outras leguminosas como o feijão e outras inúmeras leguminosas forrageiras e adubos verdes como o amendoim forrageiro.

3 RIZÓBIOS E A BIORREMEDIAÇÃO DE SOLOS;

As bactérias do gênero Rhizobium têm importante função no ciclo do nitrogênio. A função delas é converter o nitrogênio presente na atmosfera em amônia (o processo é denominado redução do nitrogênio e é anaeróbico), essas bactérias só podem realizá-lo em associação com leguminosas (Soja, feijão, ervilha, alfafa, entre outras). Essa associação entre raízes de leguminosas e bactérias do gênero Rhizobium, que forma os nódulos radiculares, chama-se mutualismo.

Os rizóbios são muito utilizados em processos de biorremediação para tratar principalmente solos contaminados com hidrocarbonetos de petróleo, metais pesados e químicos usados na agricultura.

Biorremediação consiste na degradação bioquímica dos contaminantes por meio da atividade de microorganismos presentes ou adicionados no local de contaminação. Neste caso o tratamento pode ser de dois tipos:

Ex-situ, realizado fora do local onde ocorreu a contaminação, é um tratamento que requer a escavação e a remoção do solo contaminado para outro local. A adoção deste procedimento pode resultar em um aumento considerável do custo do processo, porém é possível controlar com maior facilidade os fatores utilizados no tratamento dos solos.

In - situ, tratamento feito no próprio local da contaminação. Normalmente, essa opção de biorremediação torna o processo mais atrativo e economicamente viável, quando comparado ao tratamento citado anteriormente. Além disso, o tratamento in-situ, normalmente, acarreta em menores impactos ambientais advindos da remediação da área contaminada.

TRATAMENTO DE SOLOS CONTAMINADOS COM PETRÓLEO

No mundo atual a sociedade ainda é muito dependente do petróleo e seus derivados como fonte de energia. Devido a grande exploração acidentes podem ocorrer, causando vazamentos no meio ambiente. O petróleo e seus derivados são altamente poluentes. Devido a esta razão, novos meios de combater esta poluição vêm sendo estudados, e um desses meios é a biorremediação.

O petróleo é uma substância complexa formada por vários componentes, dentre os principais hidrocarbonetos. Devido à complexidade dessa mistura o tratamento em áreas contaminadas com esse material é bastante problemático.

O processo de biorremediação realizado por microrganismos não patogênicos é indicado como o mais adequado quando se visa o seu uso em ambientes naturais. Os rizóbios são bactérias não patogênicas que tornam o nitrogênio atmosférico disponível para as plantas e para os ecossistemas. A identificação de rizóbios com a capacidade de crescer em petróleo bruto é o ponto de partida para a seleção daqueles, que em presença de petróleo bruto conseguem eliminá-lo ou transformá-lo em alguma substância não tóxica ao ambiente para fins de biorremediação.

No solo rizosférico ocorre uma diversidade elevada de microrganismos, capazes de usar diferentes fontes de carbono para crescerem nesse ambiente, podendo assim ser usados para a biorremediação de ambientes contaminados com petróleo.

Resultados obtidos em laboratório pelo INPA, Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia, mostram que rizóbios testados apresentam capacidade em usar o petróleo como fonte de carbono, indicando que possuem potencial para degradarem o petróleo caso ocorra uma contaminação por esse produto.

TRATAMENTO DE SOLOS CONTAMINADOS COM METAIS PESADOS

Como o crescimento das indústrias, os resíduos industriais também aumentam, e muitos desses resíduos contêm metais pesados como mercúrio e a Arsênio.

Devido a algum acidente pode ocorrer vazamento desse material, que vem a contaminar o solo. Uma alternativa eficiente para tratar esse tipo de poluição é a biorremediação com rizóbios.

A presença de compostos inorgânicos tóxicos em solos poluídos, tais como metais pesados, têm um impacto importante na microflora residente, que de um modo geral parece ser menos variada em áreas sujeitas à poluição. Nos solos poluídos por atividades industriais, a vegetação contribui de forma importante para a sua regeneração.

As plantas leguminosas têm um papel importante, devido ao seu interessante potencial agrícola e à sua capacidade de fixar o nitrogênio atmosférico. Algumas espécies estão presentes em condições ambientais extremas, semelhantes às que existem em solos contaminados.

Alguns rizóbios crescem em solos contaminados principalmente com mercúrio (Hg) e Arsênio (As), que são áreas afetadas particularmente pela libertação de efluentes líquidos das indústrias químicas e de fertilizantes. Testes realizados por laboratórios portugueses de ecologia e biotecnologia mostraram que algumas espécies de rizóbios são capazes de sintetizar esses materiais combatendo a poluição do solo por esses contaminantes.

TRATAMENTO DE SOLOS CONTAMINADOS PELA AGRICULTURA

A agricultura é uma das principais fontes de contaminação ambiental devido ao uso intensivo de agroquímicos e fertilizantes minerais, especialmente os nitrogenados, que coloca em risco o meio ambiente devido ao seu potencial de contaminação do solo, lençóis e espelho de água.

O íon nitrato é um dos principais poluentes. Tendo em vista a preservação dos recursos naturais, através do uso sustentável do agro-sistema, uma alternativa ao cultivo com adubos químicos é o uso de microrganismos com a finalidade de melhorar a disponibilidade de nutrientes às plantas.

Entre os microrganismos mais utilizados, destaca-se a importância da simbiose formada pelas bactérias do grupo dos rizóbios, pertencentes aos gêneros Rhizobium, Bradyrhizobium, Azorhizobium, Sinorhizobium, Mesorhizobium, entre outros. Estas se associam às raízes das plantas formando estruturas denominadas nódulos, nas quais realizam a Fixação Biológica de Nitrogênio - FBN, em troca dos carboidratos fornecidos pelas hospedeiras. A FBN se caracteriza pelas reações químicas que transformam o N2, que constitui 78% dos gases da atmosfera, em compostos nitrogenados assimiláveis pelas plantas.

Existem muitas famílias botânicas na natureza, porém poucas são as famílias capazes de estabelecer simbiose com as bactérias do grupo dos rizóbios, como a família Leguminosae. A família Leguminosae é uma das maiores famílias botânicas, com aproximadamente 20000 espécies (SPRENT, 2001), e essas são, em sua maior parte, árvores tropicais (DÖBEREINER, 1984).

Espécies da família Leguminosae que estabelecem simbiose eficiente com bactérias fixadoras de N2 atmosférico apresentam uma vantagem adicional para plantios de reabilitação de áreas degradadas, considerando-se que em condições tropicais o nitrogênio é em geral, extremamente limitante (FRANCO et al., 1992; FRANCO et al., 1995; FRANCO & FARIA, 1997). Um número considerável de leguminosas conhecidas é capaz de formar nódulos com bactérias fixadoras de nitrogênio e tem potencial para uso em sistemas agro florestais, para reabilitação de áreas degradadas e para ajudar a manutenção da sustentabilidade dos solos.

4 LEGISLAÇÃO;

Legislação: Decreto nº 4.954, de 14 de janeiro de 2004

Aprova o Regulamento da Lei nº 6.894, de 16 de dezembro de 1980, que dispõe sobre a inspeção e fiscalização da produção e do comércio de fertilizantes, corretivos, inoculantes ou biofertilizantes destinados à agricultura.

ANEXO I

NORMAS SOBRE ESPECIFICAÇÕES, GARANTIAS, REGISTRO, EMBALAGEM E ROTULAGEM DOS INOCULANTES DESTINADOS À AGRICULTURA.

CAPÍTULO I: DAS ESPECIFICAÇÕES, GARANTIAS MÍNIMAS E TOLERÂNCIAS DOS PRODUTOS.

Art. 1º. Os inoculantes produzidos, importados ou comercializados no país, de acordo com as suas características e para fins de registro, deverão observar as seguintes condições e especificações:

I - os produtos que contenham bactérias fixadoras de nitrogênio para simbiose com leguminosas deverão apresentar concentração mínima de 1,0 x 109 Unidades Formadoras de Colônias (UFC) por grama ou mililitro de produto, mantendo a garantia registrada até a data de seu vencimento;

II - para os demais inoculantes, formulados com bactérias associativas e micro-organismos promotores de crescimento de plantas, a concentração de micro-organismos será a informada no processo de registro do produto, de acordo com a recomendação específica emitida por órgão brasileiro de pesquisa científica oficial ou credenciada pelo MAPA;

III - serem elaborados em suporte esterilizado, e, quando sólido, livre de micro-organismos em fator de diluição 1 x 10-2;

IV - estarem livres de micro-organismos não especificados em fator de diluição 1 x 10-5;

V - serem elaborados em suporte que forneça todas as condições de sobrevivência ao micro-organismo;

VI - apresentarem prazo de validade de, no mínimo, seis meses a partir da data de fabricação;

CAPÍTULO II: DO REGISTRO DE PRODUTOS

Art. 3º. Excetuados os casos previstos no regulamento aprovado pelo Decreto nº 4.954, de 2004, e legislação complementar, os inoculantes produzidos, importados e comercializados no território nacional deverão ser registrados no órgão competente do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento.

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