papel das minhocas na manutenção da fertilidade do solo através da produção de estruturas biogênicas

resumo

a biota do solo beneficia a produtividade do solo e contribui para a função sustentável de todos os ecossistemas. O ciclo de nutrientes é uma função crítica que é essencial para a vida na terra. As minhocas (EWs) são um componente importante das Comunidades de fauna do solo na maioria dos ecossistemas e compreendem uma grande proporção de biomassa de macrofauna. Sua atividade é benéfica porque pode melhorar o ciclo de nutrientes do solo através da rápida incorporação de detritos em solos minerais. Além desse efeito de mistura, a produção de muco associada à excreção de água nas entranhas da minhoca também aumenta a atividade de outros microrganismos benéficos do solo. Isto é seguido pela produção de matéria orgânica. Assim, a curto prazo, um efeito mais significativo é a concentração de grandes quantidades de nutrientes (N, P, K e Ca) que são facilmente assimiláveis pelas plantas em depoimentos fundidos frescos. Além disso, as minhocas parecem acelerar a mineralização, bem como a rotatividade da matéria orgânica do solo. As minhocas são conhecidas também por aumentar a mineralização de nitrogênio, por meio de efeitos diretos e indiretos na comunidade microbiana. O aumento da transferência de C E N orgânicos para agregados de solo indica o potencial das minhocas para facilitar a estabilização e acumulação de matéria orgânica do solo em sistemas agrícolas, e que sua influência depende muito das diferenças nas práticas de manejo da terra. Este artigo resume informações sobre dados publicados sobre os assuntos descritos.

1. Introdução

a proteção do habitat do solo é o primeiro passo para o manejo sustentável de suas propriedades biológicas que determinam a qualidade e a produtividade a longo prazo. É geralmente aceito que a biota do solo beneficia a produtividade do solo, mas muito pouco se sabe sobre os organismos que vivem no solo e o funcionamento do ecossistema do solo. O papel das minhocas (EWs) na fertilidade do solo é conhecido desde 1881, quando Darwin (1809-1882) publicou seu último livro científico intitulado “A formação de mofo vegetal através da ação de vermes com observações sobre seus hábitos.”Desde então, vários estudos foram realizados para destacar a contribuição dos organismos do solo para a função sustentável de todos os ecossistemas . A macrofauna do solo, como o EWs, modifica indiretamente o ambiente do solo e do lixo pelo acúmulo de suas estruturas biogênicas (moldes, pellets, galerias, etc.) (Quadro 1). O ciclo de nutrientes é uma função crítica do ecossistema que é essencial para a vida na terra. Estudos nos últimos anos têm demonstrado interesse crescente no desenvolvimento de sistemas agrícolas produtivos com alta eficiência de uso interno de recursos e, portanto, menor exigência e custo de insumos . Atualmente, há evidências crescentes de que os macroinvertebrados do solo desempenham um papel fundamental nas transformações do SOM e na dinâmica de nutrientes em diferentes escalas espaciais e temporais por meio da perturbação e da produção de estruturas biogênicas para a melhoria da fertilidade do solo e da produtividade da terra . Os EWs são um componente importante das Comunidades de fauna do solo na maioria dos ecossistemas naturais dos trópicos úmidos e compreendem uma grande proporção de biomassa de macrofauna . Em solos tropicais cultivados, onde a matéria orgânica é freqüentemente relacionada à fertilidade e produtividade, as comunidades de invertebrados—especialmente EWs—poderiam desempenhar um papel importante na dinâmica (SOM) pela regulação dos processos de mineralização e humificação .

1.1. Significado funcional de minhocas

os efeitos do EWs nos processos biológicos do solo e no nível de fertilidade diferem em categorias ecológicas . As espécies anecicas constroem tocas permanentes nas camadas minerais profundas do solo; eles arrastam a matéria orgânica da superfície do solo para suas tocas em busca de alimento. As espécies endogéicas vivem exclusivamente e constroem extensas tocas não permanentes na camada mineral superior do solo, principalmente matéria mineral ingerida do solo, e são conhecidas como “engenheiros ecológicos” ou “engenheiros de ecossistemas”.”Eles produzem estruturas físicas através das quais podem modificar a disponibilidade ou acessibilidade de um recurso para outros organismos . As espécies epigéicas vivem na superfície do solo, não formam tocas permanentes e ingerem principalmente lixo e húmus, bem como matéria orgânica em decomposição, e não misturam matéria orgânica e inorgânica . Na maioria dos habitats e ecossistemas (Tabela 2), geralmente é uma combinação dessas categorias ecológicas que juntas ou individualmente são responsáveis por manter a fertilidade dos solos .

1.2. Papel das Minhocas na Disponibilidade de Nutrientes do Solo

EWs influenciar o fornecimento de nutrientes através de seus tecidos, mas principalmente através de suas atividades de escavação; eles produzem agregados e poros (i.é., biostructures) no solo e/ou na superfície do solo, afetando suas propriedades físicas, ciclagem de nutrientes e o crescimento das plantas . As estruturas biogênicas constituem conjuntos de agregados organo-minerais. Sua estabilidade e a concentração de matéria orgânica afetam as propriedades físicas do solo e a dinâmica do SOM. Além disso, afetam alguns importantes processos ecológicos do solo dentro de seu” domínio funcional”, onde concentram nutrientes e recursos que são explorados pelas comunidades de microrganismos do solo . O efeito do EWs na dinâmica da matéria orgânica varia dependendo das escalas de tempo e espaço consideradas . A atividade do EWs endogeico no ambiente tropical úmido acelera a rotatividade inicial do SOM por meio de efeitos indiretos no solo C como determinantes da atividade microbiana. Devido ao forrageamento seletivo de partículas orgânicas, o conteúdo intestinal é frequentemente enriquecido em matéria orgânica, nutrientes e água em comparação com o solo a granel e pode promover altos níveis de atividade microbiana . Eles foram relatados para melhorar a mineralização, primeiro fragmentando SOM e, em seguida, misturando-o junto com partículas minerais e microorganismos, e, assim, criando novas superfícies de contato entre SOM e microorganismos . A curto prazo, um efeito mais significativo é a concentração de grandes quantidades de nutrientes (N, P, K e Ca) que são facilmente assimiláveis pelas plantas em depósitos de elenco fresco . A maioria desses nutrientes é derivada da urina e do muco da minhoca . Em solos altamente lixiviados de trópicos úmidos, a atividade da minhoca é benéfica devido à rápida incorporação dos detritos nos solos . Além desse efeito de mistura, sabe-se que a produção de muco associada à excreção de água no intestino da minhoca aumenta a atividade dos microrganismos . Isto é seguido pela produção de matéria orgânica. Então, moldes frescos mostram alto teor de nutrientes (Tabela 3). As características químicas dos moldes diferem das do solo não digerido e são ricas em nutrientes disponíveis para as plantas. Após a deposição fundida, os produtos microbianos, além das mucilagens da minhoca, ligam as partículas do solo e contribuem para a formação de agregados altamente estáveis . Embora o EWs possa acelerar a quebra inicial de resíduos orgânicos , vários estudos indicaram que eles também podem estabilizar o SOM por meio de sua incorporação e proteção em seus moldes . Durante períodos mais longos de tempo, esta atividade microbiana aumentada diminui quando os moldes secam, e a agregação é relatada então para proteger fisicamente o SOM contra a mineralização. Assim, a taxa de mineralização C diminui e a mineralização do SOM dos moldes pode ser bloqueada por vários meses . Pode tornar-se acessível novamente para a microflora, uma vez que estes são degradados em pequenos fragmentos . Além EWs parecem acelerar a mineralização, bem como o volume de negócios de SOM . Além disso, estudos também indicaram que a matéria orgânica nos moldes, uma vez estabilizada, pode manter essa estabilização por muitos anos . No entanto, os mecanismos químicos também podem contribuir para a estabilização, uma vez que as evidências mostram que os moldes são mantidos juntos por fortes interações entre partículas minerais do solo e SOM que é enriquecido em polissacarídeos bacterianos e hifas fúngicas . Os moldes de minhoca são enriquecidos em C E N orgânicos, excedendo o conteúdo de C E N do solo não ingerido por um fator de 1,5 e 1,3, respectivamente (Tabela 4). Esse enriquecimento aparece em todas as frações de tamanho de partícula, não restritas a certas dinâmicas de compostos orgânicos de um solo cultivado . Esses resultados indicam claramente o envolvimento direto do EWs no fornecimento de proteção do solo C em microagregados dentro de grandes macroagregados, levando a uma possível estabilização a longo prazo do solo C (Tabela 5). Também foi relatado que os EWs aumentam a incorporação de C derivado da cultura de cobertura em macroagregados e, mais importante, em microagregados formados em macroagregados. O aumento da transferência de C E N orgânicos para agregados de solo indica o potencial de EWs para facilitar a estabilização e acumulação de SOM em sistemas agrícolas .

sabe-se que os EWs também aumentam a mineralização de nitrogênio, por meio de efeitos diretos e indiretos na comunidade microbiana (Tabela 6). Nossos estudos sobre o papel do EWs na ciclagem de nitrogênio durante a fase de cultivo da agricultura em mudança no nordeste da Índia mostraram (Tabela 7) que o nitrogênio total do solo disponibilizado para as plantas por meio da atividade do EWs foi maior do que a entrada total de nitrogênio no solo por meio da adição de vegetação cortada, estrume inorgânico e orgânico, resíduos de culturas recicladas e ervas daninhas . Um papel importante do EWs é o aumento dramático no pH do solo, como observado por meio de nossos estudos em agroecossistema em mudança no nordeste da Índia, em um agroecossistema de terraço sedentário no Himalaia central e em agroecossistema intensivo em planícies Indo-Gangéticas. Isto aumenta a atividade microbiana e a fixação de N no solo, de modo que o nitrogênio no molde do sem-fim possa ser devido pelo menos em parte a este um pouco do que à concentração por vermes do ganho. A mineralização de nitrogênio pela microflora também é bastante intensa no intestino da minhoca e continua por várias horas em moldes frescos , respectivamente, incorporando matéria orgânica no solo e ou pastando a comunidade bacteriana. Verificou-se que os EWs aumentam ou diminuem a biomassa bacteriana e estimulam a atividade bacteriana . A influência do EWs no ciclismo N, No entanto, também parece ser amplamente determinada pelo tipo de Sistema de cultivo e pelo fertilizante aplicado (mineral versus orgânico). Vários estudos experimentais sugerem que os EWs têm consequências potencialmente negativas nos estudos de retenção de fertilizantes-n. As espécies de minhocas e as interações de espécies presentes no sistema também afetam a mineralização de nitrogênio e a produção agrícola . Isso pode resultar em maior imobilização ou mineralização de nitrogênio, dependendo das características da espécie e da qualidade do substrato. A revisão destaca, assim, os importantes efeitos que a EWs tem nos processos de ciclagem C E N nos agroecossistemas e que sua influência depende muito das diferenças nas práticas de gestão . Além disso, o EWs também pode aumentar a disponibilidade de nutrientes em sistemas com influência humana reduzida e baixo status de nutrientes, ou seja, sem lavoura, uso reduzido de fertilizantes minerais e baixo teor de matéria orgânica . O papel do EWs na melhoria da fertilidade do solo é o conhecimento antigo, que agora é melhor explicado pelos resultados científicos emergentes de diferentes estudos. Este é um importante campo de estudo onde a pesquisa está diretamente ligada ao bem-estar social . Cada etapa envolvida requer protocolos apropriados e resultados reproduzíveis. Este é um mecanismo de feedback em que a tecnologia adotada nos campos é melhorada ainda mais nos laboratórios com base no feedback recebido dos adotantes de tecnologia, de modo a fornecer informações mais convincentes aos adotantes de tecnologia.

2. Pesquisas futuras precisam

a maioria dos estudos realizados para avaliar o papel da fundição de minhocas na ciclagem de nutrientes e na estrutura do solo está relacionada a espécies de fundição de superfície, e apenas alguns lidaram com moldes depositados em condições de campo . Para alcançar uma melhor compreensão do impacto ecológico dos moldes no solo, a avaliação da dinâmica de nutrientes nas tocas de minhocas e sobre o efeito dos moldes no solo no crescimento das plantas seria de imensa ajuda. Para espécies de minhocas fundidas abaixo do solo, o impacto ecológico de seus moldes abaixo do solo provavelmente será tão importante quanto seus moldes de superfície em relação à disponibilidade de nutrientes, especialmente para o manejo biológico de ecossistemas degradados e perturbados. Portanto, mais pesquisas precisam ser feitas nesta área para completar nosso conhecimento do papel da EWs na dinâmica de nutrientes, de modo a evoluir estratégias para melhores técnicas de manejo do solo.

3. Conclusões

considerando a potencial contribuição da EWs para o manejo da fertilidade do solo, há a necessidade de considerá-las nas decisões de manejo do agroecossistema. O EWs pode afetar especificamente a fertilidade do solo que pode ser de grande importância para aumentar o uso sustentável da terra em ecossistemas naturalmente degradados, bem como em Agroecossistemas. O manejo adequado da minhoca pode sustentar o rendimento das culturas, enquanto as entradas de fertilizantes podem ser reduzidas. Como a agricultura pode envolver muitas atividades perturbadoras do solo, a compreensão da biologia e ecologia do EWs ajudará a conceber estratégias de manejo que possam afetar a biota do solo e o desempenho das culturas.

Abreviaturas

agradecimentos

os autores agradecem a Miss Rajani pela assistência laboratorial e ao Sr. Navin pelo apoio logístico.