Biofertilizers and the increment of tomato yield in different greenhouse systems
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|---|---|
| Data de Publicação: | 2021 |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Idioma: | eng |
| Título da fonte: | Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) |
| Texto Completo: | http://hdl.handle.net/10451/48578 |
Resumo: | Tese de mestrado em Ecologia e Gestão Ambiental, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2021 |
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Biofertilizers and the increment of tomato yield in different greenhouse systemsBactérias solubilizadoras de fósforoFósforo no soloEnzimas extracelularesTeoria dos mecanismos múltiplosTeses de mestrado - 2021Domínio/Área Científica::Ciências Naturais::Ciências BiológicasTese de mestrado em Ecologia e Gestão Ambiental, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2021O aumento da população mundial e as alterações nos padrões de consumo têm vindo a aumentar a procura de alimentos. Os fertilizantes convencionais têm sido utilizados desde a Revolução Verde no sentido de aumentar a segurança alimentar. No entanto, a utilização intensiva deste tipo de produtos tem revelado vários impactos negativos no ecossistema, através da contaminação do ar, da água e dos solos. Os fertilizantes convencionais à base de mineral de fósforo (P) são dos mais utilizados devido à importância e à limitação deste nutriente no crescimento e desenvolvimento das colheitas. A utilização deste tipo de fertilizantes tem permitido o aumento da produtividade. No entanto, a eficiência da sua utilização nos sistemas agrícolas é muito reduzida sendo que apenas uma parte do P aplicado ao solo pelo fertilizante é realmente utilizado pelas plantas devido à sua rápida conversão no solo em formas indisponíveis para as plantas. Para agravar esta situação os recursos mundiais de P com potencial para uso agrícola são limitados, o que faz com que o P disponível para fertilizante seja considerado um recurso não renovável. Por outro lado, a lixiviação e a erosão dos solos agrícolas enriquecidos em P provoca poluição e eutrofização das águas superficiais e freáticas. A presença de metais pesados nos fertilizantes minerais de P contribui também para a contaminação do solo e dos recursos hídricos. Esta questão é particularmente importante no contexto europeu, onde os solos agrícolas vão acumulando P ao longo do tempo. Os biofertilizantes (preparações à base de células de microrganismos específicos) têm sido apontados como uma ferramenta promissora na transição para formas de agricultura mais sustentáveis, onde se reduzem os impactos ambientais da produção de alimento, contribuindo ao mesmo tempo para a saúde do solo e funcionalidade do ecossistema. Neste trabalho utilizaram-se dois biofertilizantes compostos por dois consórcios bacterianos diferentes: biofertilizante 1, constituído por Bacillus + Pseudomonas, e biofertilizante 2, constituído por Azospirillum + Pseudomonas. Todas as estirpes de bactéria utilizadas nestes consórcios pertencem a géneros taxonómicos conhecidos pela sua capacidade de converter o P do solo de formas indisponíveis para formas disponíveis, disponibilizando-o assim para a planta. As bactérias utilizadas podem ser funcionalmente designadas como solubilizadoras de P. A aplicação destes dois biofertilizantes foi feita em três sistemas de estufas de produção comercial de tomate com diferentes concentrações de P total do solo e com diferentes concentrações e composições da matéria orgânica. Os solos da estufa 1 e 3 eram caracterizadas por conter uma maior concentração de P total e de matéria orgânica que o solo da estufa 2. Para além disso o solo da estufa 1, ao contrário das restantes duas estufas, não tinha sido remobilizado há mais de três anos. Uma vez que um dos problemas associados à utilização de biofertilizantes é a variabilidade da resposta das plantas, neste trabalho pretendeu-se estudar a forma como as condições reais de cultivo de tomate em estufa na zona Oeste de Portugal (a zona de maior produtividade do país) afetam a resposta do tomateiro aos biofertilizantes. Desta forma aplicaram-se dois biofertilizantes em três sistemas de estufas diferentes para responder às seguintes questões: (1) Será que o efeito da aplicação dos biofertilizantes na produção de tomate é independente das condições das estufas? (2) Será que o mesmo biofertilizante vai mostrar modos de ação diferentes de acordo com as condições e características de cada estufa? (3) Será que os biofertilizantes melhoram a saúde do solo nas três estufas independentemente das condições iniciais? (4) Serão os biofertilizantes capazes de diminuir o P total acumulado nos solos em qualquer dos sistemas de estufas testados? Para responder a estas questões foi criado nas três estufas diferentes um dispositivo experimental composto por três blocos iguais, onde cada bloco era composto por três parcelas que correspondem a cada um dos tratamentos: um controlo (onde não foi aplicado nenhum biofertilizante), biofertilizante 1 (onde foi aplicado o biofertilizante 1) e o biofertilizante 2 (onde foi aplicado o biofertilizante 2). Foram definidos quatro tempos de amostragem (0, 30, 120 e 150 dias após a transplantação) onde se recolheu amostras de solo para se realizar análises no sentido de se obter uma resposta às questões mencionadas. A resposta à primeira questão foi encontrada com base na produtividade comercial de cada tratamento por estufa. Para responder às outras perguntas foram medidas em cada tratamento por estufa, algumas atividades enzimáticas relacionadas com a atividade microbiana total do solo e com a disponibilização de nutrientes, a concentração de P total e de P disponível bem como a concentração do solo em matéria orgânica ao longo do desenvolvimento da cultura. A utilização de qualquer dos biofertilizantes mostrou tendência para aumentar a produção de tomate nos três sistemas de estufas em todas as amostragens. O aumento da produção de tomate pela introdução dos biofertilizantes sem que isso represente um aumento na fertilização convencional pode ser interpretado como uma forma mais sustentável para aumentar a produção de alimento. Ainda assim a eficácia dos biofertilizantes no aumento da produção de tomate diferiu consoante as características das estufas. Para o biofertilizante 1 a maior tendência para o aumento da produção foi observada em solos com concentrações mais altas de matéria orgânica composta por maiores concentrações das frações de carbono mais acessíveis à utilização pelos microrganismos do solo. Isto poderá ser devido ao facto de que uma das ações mais relevantes e eficazes do biofertilizante 1 parecer ser a estimulação da atividade de enzimas extracelulares, o que beneficiará de solos com maiores concentrações deste tipo de matéria orgânica. Por sua vez, o biofertilizante 2 parece ter sido mais eficaz em solos com menor conteúdo em P total o que poderá ter evidenciado o potencial do consórcio em promover a produção de fito-hormonas (ex: IAA) beneficiando a produtividade pela disponibilização de P e pela influência na fisiologia e morfologia da planta. De forma resumida o teor de matéria orgânica do solo e as suas frações de carbono foram os principais fatores que influenciaram a ação biofertilizantes nas propriedades dinâmicas do solo, principalmente as atividades enzimáticas extracelulares. O menor teor de P total no solo pareceu ser determinante para a eficácia dos biofertilizantes no aumento da aquisição de P nas plantas. Observou-se assim que existem certas características e condições do solo que vão permitir aos biofertilizantes ser mais eficazes no desenvolvimento da planta e aumento da produção. No entanto, devido ao facto de em todas as estufas ter havido uma tendência para um aumento da produção pela introdução dos biofertilizantes, aliado à observação de que os solos com biofertilizante apresentaram desempenhos diferentes nos parâmetros estudados nas diferentes estufas, poderá indicar que os biofertilizantes não têm apenas um modo de ação definido, mas, pelo contrário, um conjunto variado e diverso de mecanismos que beneficiam a planta e onde os diferentes fatores do solo vão modelar a intensidade de cada um destes mecanismos. Este trabalho suporta a teoria dos mecanismos múltiplos que defende que os microrganismos dos solos interagem com a planta através de diversos modos de ação não sendo possível definir para cada biofertilizante um único mecanismo de ação. Para além do aumento da produtividade os biofertilizantes mostraram uma tendência para promover certos processos essenciais para o melhoramento da saúde do solo como por exemplo uma maior ciclagem de nutrientes. Ainda assim, a eficácia do melhoramento da saúde do solo pelos biofertilizantes esteve também dependente das condições presentes do solo em estudo. A aplicação dos biofertilizantes não diminuiu o P total acumulado no solo nas três diferentes estufas entre o início e o fim do ciclo de vida da planta pelo que se concluiu que num sistema de fertirrega a constante introdução de P no solo faz com que a taxa de solubilização e fornecimento de P à planta seja menor do que a taxa de introdução deste nutriente no solo. Uma maior eficiência da solubilização e fornecimento de P à planta pela ação dos biofertilizantes poderia reduzir a quantidade de P acumulado nos solos agrícolas diminuindo os danos ambientais e económicos associados a este fenómeno, contribuindo ao mesmo tempo para um menor desperdício de P. Mais estudos são necessários por forma a conceber biofertilizantes com níveis de eficácia mais altos e com a capacidade de produzirem efeitos benéficos em solos diversos e/ou heterogéneos. Segundo a literatura, os biofertilizantes compostos por consórcios de microrganismos têm-se mostrado mais eficazes na promoção do desenvolvimento das plantas e na produtividade do que biofertilizantes compostos por apenas uma espécie de microrganismos. No contexto europeu será necessário perceber as diferentes características e fatores dos solos agrícolas, bem como das principais culturas produzidas, no sentido de se formarem consórcios de microrganismos que tenham capacidade de beneficiar as colheitas produzidas nos diferentes tipos de solos existentes na Europa. Desta forma os biofertilizantes serão uma peça fundamental na redução dos impactos ambientais associados à atividade agrícola.The increase in the world population will necessarily lead to an increased food demand. Conventional fertilizers have been used to increase crop yields, however, the intensive use of these types of products has revealed several negative impacts on the ecosystem, through the contamination of air, water, and soils. Biofertilizers (cell-based preparations of specific microorganisms) have been identified as a promising tool for the transition to a more sustainable agricultural system, through the enhancement of food production, while contributing to soil health and ecosystem functionality. In this work, two biofertilizers composed of two different bacterial consortia were used in order to study their effects in the production and productivity of tomato plants: biofertilizer 1, constituted by the consortium Bacillus + Pseudomonas, and biofertilizer 2, constituted by the consortium Azospirillum + Pseudomonas. The application of these two biofertilizers were carried out in three greenhouse systems of commercial tomato production with different concentrations of total soil P and with different concentrations and compositions of soil organic matter. In all the greenhouses, the application of both biofertilizers was effective in enhance tomato production and productivity. Even so, the different soil characteristics seem to influence the biofertilizers modes of action and consequently their effectiveness in the production and productivity of tomato. The soil organic matter content and its C fractions were the main drivers of the biofertilizers influence on soil dynamic properties, mainly of its extracellular enzymatic activities. In its turn, the soil P content seemed to be determinant for the effectiveness of the biofertilizers in increasing plant P acquisition. This work supports the Multiple Mechanism Theory that argues that the beneficial effects of the soil microorganisms for the plant development is not through a single but through a multiple potential mechanism that is specific to the present environmental conditions.Houghton, Cristina Maria Nobre Sobral de Vilhena da CruzCorreia, Patrícia Maria Ferreira,1970-Repositório da Universidade de LisboaBasílio, Francisco Branco2021-06-15T16:46:33Z202120212021-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/48578TID:202934314enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T16:51:55Zoai:repositorio.ul.pt:10451/48578Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T22:00:23.002005Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse |
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