bitstream/item/69054/1/067-silva-metodo.pdfPublicado também no Cadernos de Agroecologia, v. 7, n.2, 2012

MERCANTE, F. M.

SILVA, A. O.

SILVA, W. M.

Publicado também no Cadernos de Agroecologia, v. 7, n.2, 2012

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067 - Método alternativo para quantificação do carbono da biomassa microbiana do solo Alternative method for quantification of soil microbial biomass carbonSILVA, Alessandra Oliveira. UFGD/Embrapa Agropecuária Oeste, silva.alessandra_@hotmail.com;  SILVA, William Marra. Embrapa Agropecuária Oeste,  willian@cpao.embrapa.br; MERCANTE, Fábio Martins. Em-brapa Agropecuária Oeste, mercante@cpao.embrapa.br.Resumo O método da fumigação-extração, por titulometria, tem sido amplamente utilizado no Brasil para determinação do carbono da biomassa microbiana do solo (C-BMS), parâmetro empregado como bioindicador de qualidade do solo. Contudo, esta metodologia envolve a manipulação de ácidos e de  substâncias  carcinogênicas,  como  o  dicromato  de  potássio.  Visando  reduzir  os  passivos ambientais decorrentes do uso desse método, o presente trabalho teve como objetivo buscar uma alternativa para quantificação dos teores de C-BMS, estabelecendo uma comparação entre os métodos de espectrofotometria e titulometria. Foram utilizadas amostras de solo de dois sistemas de  manejo  comparativos,  coletadas  em  área  de  ensaio  experimental  de  longa  duração, estabelecido  na  Embrapa  Agropecuária  Oeste,  em  Dourados-MS,  num  Latossolo  Vermelho Distroférrico típico, de textura muito argilosa. As amostras foram retiradas em dois sistemas de manejo, sob preparo convencional e plantio direto, na profundidade de 0 – 0,10 m. Os valores de C-BMS,  obtidos  por  espectrofotometria,  foram  superiores  aos  obtidos  por  titulometria, independentemente do manejo avaliado. Contudo, verificou-se uma correlação linear positiva e significativa entre os métodos (r2 = 0,9476). Assim, o método da espectrofometria apresentou-se como uma alternativa ao método da titulometria, possibilitando eliminar a utilização de dicromato de postássio nos procedimentos analíticos para quantificação do C-BMS e, consequentemente, a geração de resíduos tóxicos.Palavras-chave: qualidade ambiental, dicromato de potássio, extração de carbono.AbstractThe fumigation-extraction method,  by titration,  has been widely used in Brazil to determine the carbon of the microbial biomass in soil, a parameter used as bioindicator of soil quality. However, this  methodology involves  the  manipulation of  acids  and carcinogenic  substances,  such  as potassium dichromate. In order to reduce potential  environmental contamination arising from the use of  this  method,  this  study  aimed to  test an alternative to  quantify the  levels  of microbial  biomass  carbon,  establishing  a comparison  between the  methods  of spectrophotometry  and titrimetry.  Samples of Hapludox loamy soil,  from two tillage systems, collected in the  long-term integration crop-livestock experiment at  Embrapa Western Region Agriculture, in  Dourados-MS, were compared. The samples were collected in two management systems under conventional tillage and no-tillage in the depth of 0 – 0.10 m each one. The values of microbial biomass carbon obtained by spectrophotometry were higher than those obtained by titration, independently of the management evaluated. However, there was a significant positive linear correlation between the methods (r2 = 0.9476). The method of spectrophotometry is presented as an alternative to the  titration method, allowing to eliminate the use of potassium dichromate in analytical procedures for quantification of soil microbial biomass and hence the generation of toxic waste.Keywords: environmental quality, potassium dichromate, carbon extraction.Cadernos de Agroecologia – ISSN 2236-7934 – Vol 7, No. 2, Dez 2012                        1IntroduçãoA biomassa  microbiana  do  solo  (BMS)  é  fundamental  na  manutenção  e  produtividade  dos agroecossistemas,  que  dependem  em  grande  parte,  de  processos  mediados  pelos microrganismos. A biomassa microbiana representa o compartimento central do ciclo de carbono no solo e, de acordo com as condições edafoclimáticas do ecossistema e da composição dos resíduos vegetais existentes sobre a superfície do solo, pode funcionar como compartimento de reserva, dreno ou como um catalisador na decomposição da matéria orgânica (PAUL; CLARK, 1989). Neste sentido, a avaliação da BMS tem sido proposta como um indicador do estado e das alterações da matéria orgânica do solo e sugerida como uma medida sensível ao aumento ou decréscimo de sua quantidade (TÓTOLA; CHAER, 2002). Os indicadores biológicos de qualidade do solo, como a BMS, são utilizados como parâmetros importantes para o manejo adequado do solo  em estudos de sustentabilidade (MENDES et  al.,  2011).  Contudo,  deve-se salientar  que determinados métodos analíticos empregados na sua quantificação, como os teores de C-BMS, apesar de eficientes, geram compostos tóxicos, que não podem ser descartados diretamente no ambiente, além de evitar o manuseio pelo analista.O método da fumigação-extração, descrito por Vance et al. (1987), tem sido amplamente utilizado no  Brasil  para  determinação  do  C-BMS.  Porém,  a  quantificação  do  carbono  envolve  a manipulação de ácidos e substâncias carcinogênicas, como o dicromato de potássio (K2Cr2O7). Segundo Kotás e Stasicka (2000), o cromo trivalente, um dos produtos da digestão do dicromato na quantificação de carbono, em grande concentração, pode causar problemas celulares, devido à sua  alta  capacidade  de  interação  com  diversos  compostos  orgânicos,  tais  como  importantes enzimas funcionais, inibindo-os.Neste contexto, as metodologias para se estimar o C-BMS tem sido objeto de ajustes e críticas, no sentido de se buscar alternativas para reduzir a geração de resíduos no processo analítico. Assim, o presente trabalho teve como objetivo realizar uma comparação entre os métodos de espectrofotometria  e  titulometria  para  quantificação dos teores  de C-BMS,  visando  eliminar  a geração de resíduos tóxicos, decorrentes de substâncias carcinogênicas.MetodologiaForam utilizadas amostras de solo de dois sistemas de manejo comparativos, em área de ensaio experimental de longa duração, em cultivos adjacentes, sendo: (i) sistema convencional (SC), com o cultivo  de  soja  (Glycine  max (L.)  Merril)  no  verão e  de  aveia  (Avena strigosa Schreb),  no outono/inverno. Nesse tipo de manejo, o solo foi preparado com grades de disco até 0,20 m de profundidade, sendo utilizado herbicida residual em pré-emergência, numa área de 2,0 ha; e (ii) sistema plantio  direto (PD),  com soja e milho no verão,  rotacionado com trigo,  aveia e nabo-forrageiro no inverno e milheto na primavera. Para comparação com a condição original do solo, foi  incluído  um  fragmento  de  mata  nativa  (Floresta  Semidecidual),  numa  área  próxima  aos sistemas  de  produção  agrícola.  As  parcelas  experimentais  com  os  manejos  encontravam-se dispostas em faixas, no Campo Experimental da Embrapa Agropecuária Oeste, em Dourados, MS (22º16` S e 54º49` W), num Latossolo Vermelho Distroférrico típico, de textura muito argilosa. A amostragem do  solo  foi  realizada  em julho  de  2012,  na  profundidade  de  0  a  10  cm,  sendo coletadas cinco amostras compostas em cada sistema.2                              Cadernos de Agroecologia – ISSN 2236-7934 – Vol 6, No. 2, Dez 2011       Para a determinação do carbono da biomassa microbiana do solo (C-BMS), foram utilizadas duas metodologias: titulometria e espectrofotometria. O processo de extração foi idêntico em ambos os métodos.  Inicialmente,  as  amostras  de  solo  foram  peneiradas  (<  2mm)  e  subdivididas  em triplicatas, sendo três fumigadas e três não fumigadas. O carbono foi extraído com 50 mL de sulfato de potássio (K2SO4) 0,5 M, após agitação por 30 minutos. No método da titulometria, a partir do substrato extraído, procedeu-se à digestão, coletando-se 8,0 mL da alíquota, que foram adicionados em um erlenmeyer. Em seguida, adicionaram-se 2,0 mL de dicromato de potássio (K2Cr2O7) 0,066 M, 5 mL de ácido fosfórico concentrado e 10 mL de ácido sulfúrico concentrado, sendo aquecidos em chapa aquecedora (300°C), por 5 minutos, e resfriada, acrescentando 80 mL de água destilada. A titulação foi realizada com sulfato ferroso amoniacal [(NH4Fe(SO4)2. 6H2O] 0,033M e difenilamina ((C6H5)2 NH) 1%, como indicador.No método por espetrofotometria, coletou-se de cada uma das subamostras, uma alíquota de 2 mL, do mesmo extrato usado para o método de titulometria. Cada alíquota foi transferida para um tubo de ensaio e, em seguida, adicionaram-se, em cada subamostra, 3,0 mL de água, 2,5 mL de solução de trabalho (300 mL de pirofosfato de sódio (Na2P2O7)) 0,1M, 46 mL de ácido sulfúrico (H2SO4)  0,5  M,  20  mL de  permanganato  de  potássio  (KMnO4)  0,1  M,  80  mL de  sulfato  de manganês mono-hidratado (MnSO4H2O) 0,1 M e 2,5 mL de ácido sulfúrico H2SO4 concentrado. As subamostras foram agitadas e mantidas em repouso por 2 horas e, em seguida, foram submetidas à leitura num espectrofotômetro, em comprimento de onda de 495 nm. Os resultados  foram submetidos  à  análise  de  variância  e  as  comparações  de  médias  foram realizadas pelo teste de Tukey, a 5 % de probabilidade. Além disso, procedeu-se à análise de regressão na comparação entre os métodos.Resultados e DiscussãoOs  resultados  de  carbono  da  biomassa  microbiana  do  solo  (C-BMS),  obtidos  por espectrofotometria, foram superiores (p<0,05) aos obtidos por titulometria, independentemente do manejo avaliado (Figura 1).  Contudo, verificou-se uma correlação linear positiva e significativa entre os métodos (r2 = 0,9476), conforme Figura 2.O  C-BMS, determinado por titulometria,  proveniente da área de mata,  apresentou-se superior (p<0,05) aos verificados nos sistemas convencional e plantio direto (Figura 1). Pelo método da espectrometria, os resultados de C-BMS no sistema sob mata nativa foi similar ao plantio direto e superior ao sistema convencional de cultivo (Figura 1).  De modo geral,  os valores do C-BMS variaram de 158 a 637 μg de C g-1 solo seco. Considerando a média dos dois métodos, o sistema plantio direto apresentou valores mais elevados de C-BMS em relação ao plantio convencional. Na comparação dos métodos da espectrofotometria com o método titulométrico para quantificação do  C-BMS,  Knupp  e  Ferreira  (2011)  verificaram  uma  redução  de  42%  na  concentração  de dicromato de potássio para a nova formulação da solução digestora e de cerca de 20% no tempo de execução da análise,  além de redução no volume de resíduos tóxicos,  quando se utilizou análise pelo espectrofotômetro.Cadernos de Agroecologia – ISSN 2236-7934 – Vol 7, No. 2, Dez 2012                        3Figura 1. Carbono da biomassa microbiana do solo, avaliada em diferentes sistemas de manejo: sistema convencional (SC), sistema plantio direto (PD) e vegetação nativa (Mata), pelos métodos de titulometria e espectrofotometria. Valores médios de cinco repetições. Letras diferentes sobre as barras, sendo maiúsculas entre os manejos do solo, para cada método, e minúsculas entre os métodos de espectrofotometria e titulometria, em cada sistema de manejo, indicam contraste pelo teste de Tukey, a 5% de probabilidade.Figura 2. Regressão linear entre os métodos por espectrofotometria e titulometria na análise do carbono da biomassa microbiana do solo (C-BMS). Valores médios de cinco repetições. Conclusão4                              Cadernos de Agroecologia – ISSN 2236-7934 – Vol 6, No. 2, Dez 2011       O método da espectrofometria  apresentou-se como uma alternativa ao método da titulometria, possibilitando eliminar a utilização de dicromato de potássio nos procedimentos analíticos para quantificação do carbono da biomassa microbiana do solo e, consequentemente, a geração de resíduos tóxicos.Agradecimentos Ao  Vladimir  Andrei  Tarasiuk,  assistente  do Laboratório  de Microbiologia  do Solo  da  Embrapa Agropecuária Oeste, pelo auxílio na realização das análises. Fábio Martins Mercante agradece ao CNPq, pela bolsa de Produtividade em Pesquisa concedida.ReferênciasKNUPP,  A. M.;  FERREIRA,  E.  P.  B.  Eficiência  da  quantificação  do  carbono  da  biomassa microbiana  por  espectrofotometria  comparada  ao  método  titrimétrico.  Revista  Brasileira  de Ciências Agrárias, Recife, v. 6, n. 4, p. 588-595, 2011.KOTÁS, J.; STASICKA, Z. Chromium occurrence in the environment and methods of its speciation. Environmental Pollution, Barking, v. 107, n. 3, p. 263-283, 2000.MENDES, I. C. et al. Microbiologia do solo e sustentabilidade de sistemas agrícolas. In: FALEIRO, A.  et  al. (Ed.).  Biotecnologia:  estado  da  arte  e  aplicações  na  agropecuária.  Planaltina,  DF: Embrapa Cerrados, 2011. p. 219-244.PAUL, E. A.; CLARK, F. E.  Soil microbiology and biochemistry. San Diego: Academic Press, 1989. 272 p.TÓTOLA, M. R.; CHAER, G. M. Microorganismos e processos microbiológicos como indicadores de qualidade dos solos. In: ALVAREZ, V. H. et al. (Ed.). Tópicos em ciência do solo. Viçosa, MG: Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, v. 2, p. 195-276, 2002.VANCE, E. D. et al. An extraction method for measuring soil microbial biomass C. Soil Biology and Biochemistry, Oxford, v. 19, n. 6, p. 703-707, 1987.Cadernos de Agroecologia – ISSN 2236-7934 – Vol 7, No. 2, Dez 2012                        5

Método alternativo para quantificação do carbono da biomassa microbiana do solo.

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