ARAUJO, J. de M.

MARRIEL, I. E.

OLIVEIRA-PAIVA, C. A.

VIANA, J. H. M.

Repository Open Access to Scientific Information from Embrapa

  1 Atividade da Arginase e Urease em solo de cerrado sob diferentes sistemas de manejos e uso do solo  Jaqueline de Moura Araújo (1); Ivanildo Evódio Marriel (2); João Herbert Moreira Viana (3) & Christiane Abreu de Oliveira Paiva (4)  (1) Engenheira Ambiental e Sanitarista. Bolsista do Convênio Fapemig/CNPq/Embrapa/FAPED, jamoat2006@yahoo.com.br (apresentador); (2) Pesquisador, Embrapa Milho e Sorgo,  imarriel@cnpms.embrapa.br ; (3) Pesquisador, Embrapa Milho e Sorgo,  jherbert@cnpms.embrapa.br ; (4) Pesquisadora, Embrapa Milho e Sorgo,  christiane.paiva @cnpms.embrapa.br ; Apoio: CNPq, CAPES, Fapemig  RESUMO: As alterações do uso da terra, relacionadas aos agroecossitemas, causam impactos na microbiota do solo. Enzimas podem ser usadas para monitorar essas alterações. O presente trabalho objetivou avaliar o efeito do manejo e do uso do solo e da época de amostragem na atividade da urease e da arginase em solo de cerrado sob diferentes sistemas de manejo. Foram avaliados os seguintes tipos de uso do solo: cerrado natural, eucalipto, pinus, plantio direto, plantio convencional, plantio direto irrigado sob pivô central. Foram retiradas amostras compostas de três subamotras, em quatro profundidades ( 0-10, 10-20, 20-40 e 40-80 cm). A atividade da arginase foi determinada através da medida da taxa de hidrólise da arginina. A atividade da urease foi determinada através da taxa de hidrólise da uréia. As enzimas arginase e urease se comportaram de forma diferenciada nos tratamentos estudados. A primeira não foi sensível ao efeito de sistema de manejo e de profundidade, respondendo apenas à época e ao ano de amostragem. A segunda enzima respondeu a todos os fatores de variação, exceto à época de amostragem.  Palavras-chave: indicadores biológicos, enzimas de solo, nitrogênio  INTRODUÇÃO As alterações do uso da terra, especialmente as relacionadas aos agroecossitemas, causam impactos na microbiota do solo, podendo afetar importantes mecanismos relacionados à ciclagem de nutrientes, como o nitrogênio. A avaliação desse impacto, no entanto, não é simples, em função das dificuldades operacionais inerentes à medida da atividade biológica. Uma alternativa tem sido o uso de medidas de atividade enzimática no solo, que podem ser relacionadas à condição presente da microbiota. Para isso, é necessário um melhor conhecimento dos mecanismos enzimáticos envolvidos na ciclagem e disponibilização de nutrientes para as plantas em condições naturais e em áreas agrícolas. Duas enzimas, a urease e arginase, relacionadas à ciclagem de nitrogênio, têm sido sugeridas como indicadoras dessa atividade. A urease é uma enzima produzida por microrganismos e por plantas, responsável pela hidrólise da uréia para dióxido de carbono e amônia. A avaliação da atividade da urease é uma ferramenta importante para o diagnostico da disponibilidade de nitrogênio no ambiente. A arginase é uma enzima que catalisa a degradação da arginina no solo com a liberação de amônio, cuja atividade tem sido considerada como medida do N potencialmente mineralizável no solo. Ao contrário da urease, que se torna complexada pelos colóides do solo, a atividade da arginase é dependente de células microbianas metabolicamente ativas (Alef e Keiner, 1987). Dentre os fatores que afetam a atividade enzimática do solo, destacam-se a concentração do substrato, o nível de umidade, temperatura e pH do solo (Santos et al., 1991; Silva et al., 1995; Arunachalan & Melkania, 2009). Em condições tropicais, pouco se conhece sobre a atividade da urease no solo e os fatores que a afetam. Neste contexto, o presente trabalho teve por objetivo avaliar o efeito do manejo e do uso do solo e da época de amostragem na atividade da urease e da arginase em solo de cerrado sob diferentes sistemas de manejo.  MATERIAL E MÉTODOS As amostras analisadas foram coletadas na área experimental da Embrapa Milho e Sorgo, Sete Lagoas, em solo classificado como LATOSSOLO VERMELHO Distrófico (LVd), sob seis tipos de manejo: cerrado natural, eucalipto, pinus, plantio direto, plantio convencional, plantio direto irrigado sob pivô central. A área está localizada na latitude 19°28' S, e longitude 44°15'08'' W, com altitude   2 média de 730 m. A temperatura média anual é 22,1°C e precipitação média de 1340 mm, com estação chuvosa entre outubro e março e estação seca de abril a setembro. Para as amostragens, em cada sistema, foram definidos três blocos de 10 x 10 m. Em cada bloco, foram retiradas amostras compostas de três subamotras, em quatro profundidades ( 0-10, 10-20, 20-40 e 40-80 cm). A atividade da arginase foi determinada através do método proposto por Alef & Kleiner (1986), por medida da taxa de hidrólise da arginina. A atividade da urease (taxa de hidrólise da uréia) foi determinada através do método proposto por Kandeler & Gerber (1988), que envolve a quantificação de amônio liberado durante o período de incubação do solo com uréia, sem tolueno. Os teores de amônio foram determinados por calorimetria, a 660 nm e expressos em μg de NH4-N g-1 solo. Foi executada a análise de variância, utilizando-se o programa SISVAR (Ferreira, 2008).  RESULTADOS E DISCUSSÃO Os dados das análises estatísticas (ANAVA e testes de Tukey) para a atividade da arginase e da urease do solo, nos diferentes tratamentos, estão apresentados nas tabelas 1 a 10. Não foram detectadas diferenças estatisticamente significativas em função dos sistemas de manejo e uso do solo para a atividade da arginase, entretanto, foi observada diferença significativa (p<0,05) para época de amostragem e ano de amostragem. As interações também não foram significativas, exceto para época x ano. Houve tendência à redução da atividade enzimática nas maiores profundidades do solo, assim como nos sistemas de manejo convencional e sob pivô. A redução na época seca em relação à chuvosa pode ser atribuída à redução da própria atividade microbiana. A diferença entre os dois anos pode ter sido em função de vários fatores, como as variações climáticas. Resultados anteriores para essa mesma área indicam diferenças entre os sistemas de manejo, profundidade e época de amostragem e entre as interações destes (Teixeira et al. 2008).  Para a atividade da urease, detectaram-se diferenças significativas (p<0,05) para todos os fatores de variação, com exceção da época de amostragem. As interações profundidade x manejo e época x ano foram as únicas significativas estatisticamente. Atividade elevada da urease sob ecossistemas de pinus e eucalipto e cerrado tem sido relatada em outras pesquisas (Longo & Melo, 2005; D’Andrea et al, 2004).   CONCLUSÕES As enzimas arginase e urease se comportaram de forma diferenciada nos tratamentos estudados. A primeira não foi sensível ao efeito de sistema de manejo e de profundidade, respondendo apenas à época e ao ano de amostragem. A segunda enzima respondeu a todos os fatores de variação, exceto à época de amostragem.  AGRADECIMENTOS Os autores agradecem os recursos da bolsa do Convênio Fapemig/CNPq/Embrapa/FAPED.   REFERÊNCIAS ALEF, K and KEINER, D. Arginine ammonification, a simple method to estimate microbial activity potentials in soils. Soil Biol, Biochem., v.18 no2:233-235,1986.  ARUNACHALAN, A. & MELKANIA, N.P. Influence of soil properties on microbial populations, activity and biomass in humid subtropical mountains ecosystems of India. Soil Biol. Biochem., 30:217-223, 2009.  D'ANDREA, A. SILVA, M.N., CURI, N. Estoque de carbono e nitrogênio e formas de nitrogênio mineral em um solo submetido a diferentes sistemas de manejo. Pesq. Agropec. Bras., vol.39, no.2, p.179-186, 2004.  FERREIRA, DANIEL FURTADO. SISVAR: um programa para análises e ensino de estatística. Revista Symposium (Lavras), v. 6, p. 36-41, 2008.   KANDELER, E.; GERBER, H. Short-term assay of soil urease activity using colorimetric determination of ammonium. Biol. Fertil. Soils, 6: 68-72, 1988.  LONGO, R M & MELO, W. J. Atividade da urease em latossolos sob influência da cobertura vegetal e   3 da época de amostragem. Rev. Bras. Ciênc. Solo, 2005, 29(4): 645-650. 2005.  RODRIGUES, M.B. & KIEHL, J.C. Volatilização de amônia após emprego de uréia em diferentes doses e modos de aplicação. R. Bras. Ci. Solo, 10:38-43, 1986.   SANTOS, A.R.; VALE, F.R. & SANTOS, J.A.G. Avaliação de parâmetros cinéticos da hidrólise da uréia em solos do sul de Minas Gerais. R. Bras. Ci. Solo, 15:309-313, 1991.  SILVA, T.; MELO, W.J.; TEIXEIRA, S.T.; LEITE, S.A.S. & CHELI, R.A. Efeito do lodo de esgoto contaminado com doses crescente de crômio sobre a atividade enzimática do solo. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE CIÊNCIA DO SOLO, 15., Viçosa, Anais. Viçosa, Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, 1995. p.2325-2330. 1995.  TEIXEIRA, J. M. A.; SILVA, U. C.; NEVES, A. A. O.; ADELÁRIO, F. M. S; MARRIEL; I. E. Atividade da Arginase e Concentração de Carbono Orgânico Lábil em Solo de Cerrado Sob Diferentes Sistemas de Manejo. Resumos [do] XXVII Congresso Nacional de Milho e Sorgo. Londrina, IAPAR, 2008. 640 p.       4 Tabela 1. Análise de variância dos resultados da enzima Arginase: FV                     GL     SQ             QM               Fc       Pr>Fc Profundidade       3        0.973362    0.324454     0.829 0.4789 Manejo                5        0.479581    0.095916     0.245 0.9418 Época                 1      29.025850   29.025850   74.179 0.0000 Ano                     1     83.344809   83.344809  212.998 0.0000 Prof.*Manejo    15        3.111057    0.207404      0.530 0.9224 Prof.*Época      3         1.440254     0.480085      1.227 0.3006 Prof.*Ano        3         0.759034      0.253011      0.647 0.5857 Manejo*Época   5      2.022306       0.404461      1.034 0.3985 Manejo*Ano     5       1.061381       0.212276      0.542 0.7439 Época*Ano       1     11.269378     11.269378    28.800 0.0000 P.*M.*E.*A    15     3.299509        0.219967      0.562 0.9016 erro                 230   89.997720      0.391294 Total corrigido 287 226.784241 CV (%) = 39.60 Média geral: 1.5795486      Número de observações: 288  Tabela 2. Teste de Tukey para a fonte de variação Profundidade: DMS: 0.275163511578431 NMS: 0.05 Média harmonica do número de repetições (r): 72 Erro padrão: 0.0752588257694931 Tratamentos Médias      Resultados do teste  40 – 80 cm         1.487361  a1  10 – 20 cm         1.573472  a1  20 – 40 cm         1.619861  a1  0 – 10 cm           1.637500  a1   Tabela 3. Teste de Tukey para a fonte de variação Manejo DMS: 0.374159235654312 NMS: 0.05 Média harmonica do número de repetições (r): 48 Erro padrão: 0.0921728608881399 Tratamentos     Médias     Resultados do teste  Pivot                          1.498958 a1  Convencional             1.566250 a1  Eucalipto                   1.583333 a1  Pinus                         1.589792 a1  Plantio direto             1.617083 a1  Cerrado natural          1.621875 a1   Tabela 4. Teste de Tukey para a fonte de variação Época DMS: 0.148151893844503 NMS: 0.05 Média harmonica do número de repetições (r): 144 Erro padrão: 0.0532160260457455 Tratamentos             Médias Resultados do teste  seca                                 1.262083 a1  chuvosa                            1.897014     a2   Tabela 5. Teste de Tukey para a fonte de variação Ano DMS: 0.148151893844503 NMS: 0.05 Média harmonica do número de repetições (r): 144 Erro padrão: 0.0532160260457455 Tratamentos            Médias  Resultados do teste  2010                               1.041597 a1  2009                              2.117500     a2  Tabela 6. Análise de variância dos resultados da enzima Urease: FV                   GL   SQ                QM               Fc            Pr>Fc Profundidade    3     457.082858   152.360953   15.299   0.0000 Manejo             5     396.126890     79.225378   7.955     0.0000 Época               1         0.092450        0.09245     0.009     0.9233 Ano                  1    5191.465339  5191.46534  521.289   0.0000 Prof.*Manejo  15      308.180579     20.545372     2.063  0.0125 Prof.*Época      3        20.507769       6.835923     0.686  0.5610 Prof.*Ano          3         3.493508       1.164503     0.117   0.9511 Manejo*Época   5       46.832271      9.366454      0.941  0.4555 Manejo*Ano      5         3.841124      0.768225      0.077   0.9958 Época*Ano        1    6934.10134  6934.10134  696.272    0.0000 P.*M.*E.*A.   15        34.102293      2.273486    0.228    0.9990 erro                 230   2290.547624      9.958903 Total corrigido 287 15686.374044 CV (%) = 22.54 Média geral: 14.0036111     Número de observações: 288  Tabela 7. Teste de Tukey para a fonte de variação Profundidade DMS: 2.54215469136134 NMS: 0.05 Média harmonica do número de repetições (r): 72 Erro padrão: 0.695294139469252 Tratamentos    Médias           Resultados do teste  40 – 80 cm             11.968611 a1  20 – 40 cm             14.154306 a1 a2  0 – 10 cm               14.493472 a1 a2  10 – 20 cm             15.398056      a2   Tabela 8. Teste de Tukey para a fonte de variação Manejo DMS: 3.45674704752293 NMS: 0.05 Média harmonica do número de repetições (r): 48 Erro padrão: 0.851557931423594 Tratamentos   Médias           Resultados do teste  Plantio direto              12.539583 a1  Convencional              13.060417 a1  Eucalipto                    13.202083 a1  Pinus                          14.293333 a1  Pivot                           15.121875 a1  Cerrado natural           15.804375 a1   Tabela 9. Teste de Tukey para a fonte de variação Época DMS: 1.36873173994045 NMS: 0.05 Média harmonica do número de repetições (r): 144 Erro padrão: 0.491647200937973 Tratamentos    Médias           Resultados do teste  Chuvosa               13.985694 a1  seca                      14.021528 a1  Tabela 10. Teste de Tukey para a fonte de variação Ano DMS: 1.36873173994045 NMS: 0.05 Média harmonica do número de repetições (r): 144 Erro padrão: 0.491647200937973 Tratamentos       Médias       Resultados do teste  2009                                9.757917 a1  2010                             18.249306      a2   

Atividade da arginase e urease em solo de cerrado sob diferentes sistemas de manejos e uso do solo.

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