Micro-organismos (incluindo bactérias, fungos, fungos micorrízicos e a actinomicetos) podem agir de diversas maneiras na disponibilização de fósforo para plantas. Entenda neste artigo como esses processos ocorrem e quais impactos podem gerar.
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Fósforo, um nutriente essencial
O fósforo (P) é um macronutriente indispensável para os principais processos metabólicos em plantas, como:
- a divisão celular,
- a geração de energia,
- biossíntese de macromoléculas,
- integridade das membranas,
- transdução de sinais,
- respiração e fotossíntese
- além de, possuir papel importante na fixação de nitrogênio em leguminosas (1).
O P ocorre no solo em formas orgânicas (Po) e inorgânicas (Pi). Este elemento encontra-se em abundância no solo, porém pequenas quantidades de fósforo ficam disponíveis para absorção pelas plantas (na forma de H2PO4– e HPO42-).
O baixo nível de P disponível nos solos é devido à alta reatividade de fosfatos solúveis com outros elementos, como alumínio e ferro, em solos ácidos, e cálcio, em solos alcalinos.
Dessa forma esse nutriente essencial é adicionado aos solos na forma de fertilizantes fosfatados solúveis, sendo uma parte utilizada pelas plantas, enquanto a maior parte rapidamente forma complexos insolúveis com os constituintes do solo, tornando-se indisponível para as plantas, o que leva à necessidade de frequentes aplicações de fósforo (2).
Os microrganismos são parte integrante do ciclo do fósforo do solo e, como tal, desempenham um papel importante na mediação da disponibilidade de P para as plantas.
Compreender a contribuição microbiana para a nutrição das plantas e as oportunidades para manipular microrganismos específicos para aumentar a disponibilidade de P no solo tem sido de considerável interesse ao longo de muitas décadas (3).
Modo de ação dos micro-organismos na disponibilização de fósforo
Os micro-organismos podem agir de diferentes formas na disponibilização do fósforo para as plantas.
De maneira geral eles podem solubilizar o fósforo inorgânico, mineralizar o fósforo orgânico e aumentar a superfície de contato das raízes com o nutriente. Neste texto iremos explicar as principais vias estudadas atualmente.
Podemos observar, na figura 1, um esquema ilustrando a atuação dos micro-organismos do solo nos processos de disponibilização do P para as plantas:
Figura 1: Representação esquemática dos principais fatores fisiológicos associados às raízes das plantas e micro-organismos do solo que influenciam a disponibilidade de P.
Fonte: Mendes; Reis Junior, (2003), apud Richardson, (2001)(2).
Extensão ou estimulação do crescimento de raízes
Os micro-organismos podem aumentar a capacidade das plantas de adquirir P do solo através do aumento do crescimento radicular através de uma extensão dos sistemas radiculares existentes, por exemplo: associações com fungos micorrízicos (8).
E também pela estimulação hormonal do crescimento radicular, ramificação ou aumento de pêlos radiculares através da fitoestimulação, como por exemplo: a produção de ácido indol-3-acético (AIA), Giberelinas (GAs) ou enzimas que alteram os precursores de etileno de plantas, como ACC- deaminase (o etileno inibe o alongamento da raiz) (4).
Solubilização de fósforo inorgânico (Pi)
A solubilização do Pi ocorre principalmente pela produção de ácidos orgânicos que são produzidos na respiração oxidativa e em processos fermentativos microbianos.
Esses ácidos atuam quelando os cátions que estão ligados aos íons fosfato, como por exemplo cátions de ferro (Fe), cálcio (Ca) e alumínio (Al) que acompanham o ânion fosfato, disponibilizando, dessa forma, o fosfato para as plantas (4).
Esse processo contribui em maior percentual na aquisição de P-Ca (diminuindo o pH do meio para 4,5) e de forma secundária na aquisição de P-Fe e P-Al (diminuindo o pH do meio para 2,5).
Os ácidos orgânicos também atuam diretamente dissolvendo a rocha fosfática através de sua dissociação, liberando íons H+, reduzindo o pH do solo e aumentando a solubilização da rocha.
A produção de sideróforos pelos micro-organismos auxilia na liberação de P ligado aos metais Fe e Al, pois a molécula de sideróforos possui uma alta afinidade com o Fe e ao quelar o Fe-P, o fósforo fica disponível para planta (5).
Os sideróforos possuem a capacidade de quelar outros íons metálicos além do Fe, embora a afinidade seja consideravelmente reduzida. O Al, por exemplo, pode ser quelado quando sua concentração estiver maior que a do Fe no solo e assim auxiliar na liberação de P-Al (5).
A produção de sideróforos se faz muito importante principalmente em solos ácidos, visto que é onde teremos maiores concentrações de Fe e Al.
Mineralização de fósforo orgânico (Po)
Os micro-organismos transformam o P orgânico contido na matéria orgânica em P inorgânico através da produção de fosfatase principalmente. As fitinas, ácidos nucléicos e fosfolipídeos são algumas das fontes orgânicas de fósforo presente nos solos. Para que o fósforo contido nessas moléculas se torne disponível na solução do solo é necessário que essas moléculas sejam hidrolisadas (6).
As chamadas fosfatases, que são as enzimas dos grupos das fitases, nucleases e fosfolipases, catalisam esse processo de hidrólise, sendo fundamentais para a liberação do P orgânico.
A mineralização libera o P para fase lábil do solo (disponível), mas também pode ser rapidamente adsorvido nas partículas de argila e ficar não lábil novamente.
Dependendo da relação C:P ao invés da mineralização pode ocorrer à imobilização de P pelos micro-organismos, essa relação vai estar muito ligada ao tipo de vegetal a ser decomposto. O P imobilizado pode ser liberado após a morte dos micro-organismos ou até mesmo durante o ciclo (7).
| Relação C:P | Imobilização (I) x Mineralização (M) | Disponibilidade de P |
| >300 | I>M | Diminuída |
| <200 | I<M | Aumentada |
Exemplos de micro-organismos que auxiliam na disponibilidade do P para as plantas (8)
| Bactérias | Fungos | Fungos micorrízicos | Actinomicetos |
| Pseudomonas putida | Penicillium brevicompactum | Rhizophagus irregularis | Streptomyces werraensis |
| Pseudomonas fulva | Penicillium oxalicum | Glomus fasciculatum | Microbacterium lacusdiani sp. |
| Bacillus megaterium | Aspergillus niger | Entrophospora colombiana | |
| Bacillus licheniformis | Trichoderma virens | ||
| Bacillus amyloliquefaciens | Trichoderma viride | ||
| Rhizobium sp. | Trichoderma harzianum | ||
| Azospirillum brasilense | Penicillium radicum |
Avaliação do fornecimento microbiano de fósforo
O uso dos micro-organismos para incrementar a fertilidade do solo, incluindo o fornecimento de fósforo, deve ser devidamente embasado com estudos apropriados.
Neste sentido, a B4A, através do seu serviço FB Diagnóstico, realiza o levantamento microbiológico do solo para conhecer o potencial natural da microbiota em fornecer o fósforo, indicando gêneros de organismos promotores de crescimento presentes nele.
Assim, podemos direcionar, de maneira mais assertiva, as ações práticas no manejo do P e no manejo biológico adotado no solo, verificando o ganho funcional oferecido pela estratégia biológica adotada.
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Texto: Yasmin Boeira, microbiologista da B4A.
Referências:
1- MEYE, MAURÍCIO CONRADO [et al.] Bioinsumos na cultura da soja / editores técnicos — Brasília, Cap.9: Microrganismos solubilizadores de fósforo e potássio na cultura da soja. DF: Embrapa,2022.(https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/doc/1143389/1/Microrganismos-solubilizadores-de-fosforo-e-potassio-na-soja.pdf);
2- MENDES, I. de C.; REIS JUNIOR, F. B. dos. Microrganismos e disponibilidade de fósforo (P) nos solos: uma análise crítica. Planaltina, DF: Embrapa Cerrados, 26 p.,2003. (https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/CPAC-2009/25152/1/doc_85.pdf);
3- TIAN J; GE ; ZHANG D, DENG S; LIU X. Roles of Phosphate Solubilizing Microorganisms from Managing Soil Phosphorus Deficiency to Mediating Biogeochemical P Cycle. Biology (Basel), 17;10 (2), 2021. (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33671192/);
4- ALAN E. RICHARDSON, RICHARD J. SIMPSON. Soil Microorganisms Mediating Phosphorus Availability Update on Microbial Phosphorus, Plant Physiology, Volume 156, Issue 3, July 2011, Pages 989–996 (https://doi.org/10.1104/pp.111.175448)
5- BATISTA, F. de C.; FERNANDES, T. A.; ABREU, C. S.; OLIVEIRA, M. C.; RIBEIRO, V. P.; GOMES, E. A.; LANA, U. G. de P.; MARRIEL, I. E.; OLIVEIRA-PAIVA, C. A. Potencial de microrganismos rizosféricos e endofíticos de milho em solubilizar o fosfato de ferro e produzir sideróforos. Sete Lagoas: Embrapa Milho e Sorgo, 2018. (https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/183975/1/bol-166.pdf);
6- GOMES, A. E; SOUZA, F. A; SOUSA, S. M; VASCONCELOS, M. J. V; UBIANA, I. E. M; SILVA, C. Prospecção de Comunidades Microbianas do Solo Ativas no Aproveitamento Agrícola de Fontes de Fósforo de Baixa Solubilidade. Embrapa Milho e Sorgo Sete Lagoas, MG 2010. (https://www.infoteca.cnptia.embrapa.br/infoteca/bitstream/doc/883157/1/doc107.pdf);
7- ALAYLAR B, EGAMBERDIEVA D, GULLUCE M, KARADAYI M, ARORA NK. Integration of molecular tools in microbial phosphate solubilization research in agriculture perspective. World J Microbiol Biotechnol. 20;36(7):93, 2020. (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32562106/
8- RAWAT, P., DAS, S., SHANKHDHAR, D. et al. Phosphate-Solubilizing Microorganisms: Mechanism and Their Role in Phosphate Solubilization and Uptake. J Soil Sci Plant Nutr 21, 49–68, 2021. (https://doi.org/10.1007/s42729-020-00342-7).
