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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.11.2024.tde-10092024-152039
Documento
Autor
Nome completo
Alberto Vinicius Sousa Rocha
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2024
Orientador
Banca examinadora
Andreote, Fernando Dini (Presidente)
Buckeridge, Kathleen
Mendes, Rodrigo
 
Título em inglês
Microbial necromass, carbon and agriculture: combining living and dead microbes to reveal carbon dynamics under agroforestry in the Amazon
Palavras-chave em inglês
Agroforestry systems
microbial necromass
oil palm plantation
soil microbial communities
soil organic carbon
Resumo em inglês
Soil microbes are reported to mediate and, more recently, also contribute to soil organic carbon (SOC) persistence through microbial necromass. However, factors such as climate, land use, and microbial attributes (activity and diversity) strongly influence microbial life and death cycles and therefore the accumulation of microbialderived C, mainly in tropical regions. Thereby, we used replicated oil palm (Elaeis guineenses) plots in an oil palm-cropland agroforestry system (AFS) and in oil palm monoculture (hereafter conventional agriculture, CA) in the Brazilian Amazon to investigate the impacts of land use (agricultural management), soil depth, and seasonality on extracellular enzymatic activity and the microbial necromass C pool. In addition, we also assessed C contents in the physical fractions of soil organic matter (SOM) (C-POM and C-MAOM) and on the assembly of soil bacterial and fungal communities associated with each land use. Collectively, our results demonstrated that the adoption of AFS, based on land cover diversification, significantly increases SOC, C-POM, C-MAOM and the activity of enzymes related to the C (β-glucosidase, in general), S (arylsulfatase) and partially P (acid phosphatase) cycles compared to CA along the vertical soil profile. It also promotes the content of fungal and total necromass, but not necessarily bacterial necromass, with the volume of necromass being dominated by fungal necromass. Interestingly, the microbial necromass:SOC ratio was lower in AFS and/or equal to CA and sometimes increased with soil depth (maximum accounted was ~28%). Moreover, the composition, richness and diversity of microbial communities (bacteria and fungi) were assembled according to land use and promoted important effects on soil functioning, including C fluxes. Lastly, C-POM, C-MAOM and the activity of β-glucosidase and arylsulfatase, as well as fungal diversity indices, exchangeable Ca2+ and clay content were the most important attributes to predict necromass. Our findings showed a critical role of land cover in soil C dynamics and underline the real effect of agroforestry on promoting total C and functionally distinct forms of C in organic matter, as well as specific microbial traits. In addition, they provide the first insights into the pathways of necromass C accumulation in agricultural systems in the Brazilian Amazon.
 
Título em português
Necromassa microbiana, carbono e agricultura: combinando microrganismos vivos e mortos para revelar a dinâmica do carbono sob agrofloresta na Amazônia
Palavras-chave em português
carbono orgânico do solo
comunidades microbianas do solo
cultivo de dendê
necromassa microbiana
Sistemas agroflorestais
Resumo em português
Os microrganismos do solo são reportados como mediadores e, mais recentemente, também contribuintes para a persistência do carbono orgânico do solo (COS) por meio da necromassa microbiana. No entanto, fatores como clima, uso da terra e microbial traits (atividade e diversidade) influenciam fortemente os ciclos de vida e morte microbiana e, portanto, o acúmulo de C derivado de microrganismos, principalmente em regiões tropicais. Desse modo, usamos parcelas replicadas de dendê (Elaeis guineenses) em um sistema agroflorestal a base de dendê (SAF) e em monocultura de dendê (doravante "agricultura convencional", AC) na Amazônia brasileira para investigar os impactos do uso da terra (manejo agrícola), profundidade do solo e sazonalidade na atividade enzimática extracelular e no pool de C da necromassa microbiana. Além disso, também avaliamos os conteúdos de C nas frações físicas da matéria orgânica do solo (MOS, C-MOP e C-MOAM) e na montagem de comunidades bacterianas e fúngicas do solo associadas a cada uso da terra. Coletivamente, nossos resultados demonstraram que a adoção de SAF, baseado na diversificação da cobertura do solo, aumenta significativamente o COS, C-MOP, CMOAM e a atividade de enzimas relacionadas aos ciclos C (β-glicosidase, em geral), S (arilsulfatase) e parcialmente P (fosfatase ácida) em comparação com AC ao longo do perfil vertical do solo. Também promoveu o conteúdo de necromassa fúngica e total, mas não necessariamente necromassa bacteriana, com o volume de necromassa sendo dominado pela necromassa fúngica. Curiosamente, a razão necromassa microbiana:SOC foi menor em AFS e/ou igual a CA e às vezes aumentou com a profundidade do solo (o máximo contabilizado foi ~28%). Além disso, a composição, riqueza e diversidade de comunidades microbianas (bactérias e fungos) foram montadas de acordo com o uso do solo e promoveram efeitos importantes no funcionamento do solo. Por fim, C-POM, C-MAOM e a atividade da β-glicosidase e arilsulfatase, bem como os índices de diversidade fúngica, Ca2+ trocável e conteúdo de argila foram os atributos mais importantes para predizer a necromassa. Nossas descobertas mostraram um papel crítico da cobertura da terra na dinâmica do C do solo e destacam o efeito real da agrofloresta na promoção do C total e de formas funcionalmente distintas de C na matéria orgânica, bem como traits microbianas específicas. Além disso, fornecem os primeiros insights sobre os caminhos do acúmulo de C de necromassa em sistemas agrícolas na Amazônia brasileira.
 
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Data de Publicação
2024-09-12
 
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