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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.11.2013.tde-30102013-143419
Documento
Autor
Nome completo
Felipe José Cury Fracetto
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2013
Orientador
Banca examinadora
Feigl, Brigitte Josefine (Presidente)
Cruz, Sandra Helena da
Frazão, Leidivan Almeida
Galdos, Marcelo Valadares
Lucheta, Adriano Reis
Título em português
Emissão de óxido nitroso (N2O) e abundância da comunidade de bactérias desnitrificantes no agrossistema cana-de-açúcar
Palavras-chave em português
Bactérias desnitrificantes
Cana-de-açúcar
Óxido nitroso
PCR em tempo real
Resumo em português
Nos últimos anos, o Brasil tem liderado a produção e exportação mundial de cana-de-açúcar e seus derivados. Com isso, a produtividade agrícola aumenta necessitando-se ampliar as pesquisas de caráter sócio-ambiental, a fim de modelar um desenvolvimento tecnológico mais próximo do sustentável. Desta forma, torna-se necessário conhecer a contribuição do plantio da cana-de-açúcar com o aumento da concentração de gases de efeito estufa na atmosfera, especialmente no que se refere ao óxido nitroso (N2O), derivado do uso de fertilizantes nitrogenados. Sabe-se que na ausência de oxigênio, bactérias específicas passam a reduzir compostos nitrogenados, formando este poderoso gás de aquecimento global durante as etapas decorrentes de um processo conhecido como desnitrificação biológica. Através dos avanços nas áreas da biologia molecular, tornou-se possível conhecer os microorganismos não cultiváveis e suas respectivas funções em um determinado ambiente. Este trabalho teve como objetivo estimar as emissões de N-N2O nos solos de cana-de-açúcar derivadas da aplicação de fertilizantes nitrogenados durante um período de trinta dias, em duas situações de manejo da cultura: I- Sem queima: colheita mecanizada com a manutenção da palha da cana; II-Com queima: colheita manual precedida pela queima da palha da cana. Simultaneamente, os genes envolvidos na desnitrificação e produção de N2O no solo (norB, nirK, nirS e nosZ) foram quantificados por PCR quantitativo em tempo real em condições de laboratório e de campo. Sob condições de laboratório, pode-se observar que as emissões de NN2O atingiram 0,8 mg.m-2 h-1 em solos com a manutenção da palha, tanto com a aplicação de uréia quanto de nitrato de amônio. Os mesmos produtos, quando aplicados em solos sem a presença da palha emitiram 0,45 mg.m-2 h-1. No campo, os maiores fluxos de N-N2O foram encontrados no período de elevada precipitação pluviométrica, que ocorreu na primeira semana após a aplicação do fertilizante nitrato de amônio, chegando a 0,7 mg.m-2 h-1 nos solos com palha e 0,37 mg.m-2 h-1 nos solos sem a palha. Tanto no campo quanto no laboratório foram encontradas as maiores quantidades dos genes envolvidos na desnitrificação em solos com a permanência da palha, com valores próximos de 107 genes por grama de solo. A atual tendência a substituir a colheita manual da cana pela colheita mecanizada favorece a agregação do solo, diminui o grau de erosão e aumenta os estoques de carbono, mas também pode resultar em aumento das emissões de N-N2O e do fator de emissão dos fertilizantes nitrogenados, conforme encontrado para o nitrato de amônio aplicado no campo, onde o valor obtido foi de 0,3% para os solos sem a palha e 0,7% para solos com palha. Sendo assim, é fundamental estudar as melhores condições do uso da terra e o papel exercido pela microbiota que nela existe, proporcionando um tratamento mais adequado aos resíduos culturais, diminuindo assim as emissões de gases estufas.
Título em inglês
N2O emissions and bacteria denitrifying community abundance in sugarcane agrosystem
Palavras-chave em inglês
Denitrifying bacteria
Nitrous oxide
Real-time PCR
Sugarcane
Resumo em inglês
In recent years, Brazil has led the production and worldwide export of sugarcane and its products. Thus, agricultural productivity increases need to expand research of socio-environmental, in order to model a technology development closer sustainable. Therefore, it is necessary to know the contribution of planting sugarcane with increasing concentration of greenhouse gases in the atmosphere, especially with regard to nitrous oxide (N2O), derived from nitrogenous fertilizer use. It is known that in the absence of oxygen, bacteria are specific to reduce nitrogen, forming this powerful global warming gas arising during the stages of a biological process known as denitrification. Through advances in molecular biology, it has become possible to know the non-cultivable micro-organisms and their functions in a given environment. This study aimed to measure the emissions of N-N2O in soils of sugarcane derived from the application of nitrogen fertilizers for a period of thirty days, in two situations crop management: I-No burning: mechanized harvesting with maintaining cane straw; II-With burning: manual harvest preceded by burning the straw. Simultaneously, the genes involved in denitrification and N2O production in soil (norB, nirS, nirK, and nosZ) were quantified by real-time quantitative PCR in the laboratory and the field. Under laboratory conditions, it can be seen that the N-N2O reached 0,8 mg.m-2 h-1 in soils with maintaining the straw, either with the application of urea and ammonium nitrate. The same products, when applied to soils without the presence of straw delivered 0,45 mg.m-2 h-1. In the field, the highest N-N2O fluxes were found in the period of high rainfall, which occurred in the first week after application of ammonium nitrate, reaching 0,7 mg.m-2 h-1 in soils with straw and 0,37 mg.m-2 h-1 in the soil without straw. Both in the field and in the laboratory were found greater amounts of genes involved in denitrification in soils fertilized with the permanence and straw, with values close to 107 per gram of soil. The current trend is to replace manual harvesting of sugarcane by mechanized harvesting promotes soil aggregation, decreases the degree of erosion and increases carbon stocks, but can also result in increased emission factor of nitrogen fertilizers, as found for nitrate applied in the field, where the value was 0,3% for the soil without straw and 0.7% for soils with straw. Therefore, it is essential to study the best conditions of land use and the role played by the microbiota that is therein, providing appropriate treatment to crop residues, thus reducing greenhouse gas emissions.
 
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Data de Publicação
2013-11-06
 
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