Diversidade e abundância de bactérias totais, amônio-oxidantes e diazotróficos em solos sob sistema silvipastoril com leguminosas arbóreas

Uma forma de evitar a degradação de pastagens, ou recuperar pastagens degradadas, é o uso do consórcio de leguminosas com gramíneas forrageiras, em sistema silvipastoril. Além do aporte de nitrogênio via simbiose leguminosa-rizóbio, a melhoria das qualidades do solo intensifica a atuação de bactérias de vida livre capazes de fixar N2 e bactérias nitrificantes. A fixação biológica de nitrogênio (FBN) e a nitrificação são processos microbianos chave do ciclo do N no solo. Estes podem ser estudados com base em genes indicadores, como o gene nifH, ou regiões específicas do 16S rRNA. O objetivo do presente trabalho é avaliar a influência do sistema silvipastoril com leguminosas arbóreas sobre a estrutura, diversidade e abundância das comunidades de bactérias totais, amônio oxidantes e diazotróficos e suas relações com os atributos químicos do solo. A área de estudo fica situada na Estação Experimental do Instituto Agronômico de Pernambuco (IPA), em Itambé, PE, Brasil. O clima do local é tropical subúmido e os solos predominantes são classificados como argissolo. O experimento é composto por nove parcelas de 1 ha com leguminosas arbóreas, sabiá (Mimosa caesalpinifolia) e gliricídia (Gliricidia sepium), além da braquiária solteira (Brachiaria decumbens), em delineamento em blocos ao acaso com três tratamentos: braquiária + sabiá; braquiária + gliricídia e braquiária solteira, com três repetições. As amostras foram coletadas nas estações seca e úmida. Nos tratamentos com consórcio as amostras foram coletadas a zero (0 m), quatro (4 m) e oito metros (8 m) a partir das leguminosas; enquanto na braquiária solteira as amostras foram coletadas aleatoriamente. A estrutura das comunidades de Bacteria, bactérias amônio oxidantes e diazotróficos nos diferentes tratamentos foi avaliada por Eletroforese em Gel com Gradiente Desnaturante (DGGE) e os genes foram quantificados por PCR quantitativa em tempo real (qPCR). A diversidade e equitabilidade das comunidades microbianas foram estimadas pelos índices de Shannon, Simpson e Pielou. A estrutura das comunidades de bactérias totais, AOB e diazotróficos do solo foi influenciada pelo sistema silvipastoril, apresentando diferentes comunidades entre as distâncias a partir das leguminosas, com maiores dissimilaridades na estação úmida. As comunidades de diazotróficos mostraram maior diversidade e equitabilidade sob sistema silvipastoril. Observou-se maior abundância no sistema silvipastoril, onde bactéria total e diazotróficos foram mais abundantes na estação seca. O teor de fósforo disponível no solo se correlacionou positivamente com o número de cópias do gene nifH no consórcio de braquiária + sabiá durante a estação seca, enquanto o teor de amônio apresentou correlação negativa na estação úmida. A capacidade de troca de cátions se correlacionou positivamente à abundância de AOB no consórcio braquiária + gliricídia na estação seca. O manejo silvipastoril com leguminosas arbóreas melhora a qualidade biológica do solo por favorecer a comunidade microbiana ligada à ciclagem do N.Intercropping tree legumes with forage grasses in silvopastoral system is an alternative to avoid pastures degradation or recovering degraded pastures. In addition to allowing the nitrogen supply through the legume-rhizobium symbiosis, the improvement of the soil qualities enhances the action of free-living bacteria, fixing N2. Biological nitrogen fixation (BNF) and nitrification are key microbial processes of the N-cycle in soil and both can be studied based on indicator genes, such as the nifH gene, or specific regions of the 16S rRNA. This work evaluated the influence of the silvopastoral system with tree legumes on the structure, diversity and abundance of the community of total bacteria, ammonium-oxidizing bacteria and diazotrophic organisms and their relationship to soil chemical attributes. The study area is located at the Experimental Station from Instituto Agronômico de Pernambuco (IPA), in Itambé city, Pernambuco state, Brazil, which the climate is tropical subhumid and the predominant soils are classified as Ultisols. The experiment had nine plots of one hectare with tree legumes Sabiá (Mimosa caesalpinifolia) and Gliricídia (Gliricidia sepium), and a single Brachiaria (Brachiaria decumbens), in a randomized block design with three treatments: Brachiaria intercropping Sabia; Brachiaria intercropping Gliricídia and single Brachiaria, with three replicates. The samples were collected in wet and dry climatic seasons. In the consortium treatments the samples were collected at zero (0 m), four (4 m) and eight meters (8 m) from the legumes; while in single brachiaria the samples were randomly collected. The structure of the total bacteria communities, ammonium-oxidizing bacteria and diazotrophic organisms was evaluated by DGGE (Denaturing Gradient Gel Electrophoresis) and the genes were quantified by qPCR (real time quantitative PCR). The diversity and equitability of the microbial communities were estimated by the Shannon, Simpson and Pielou indices. The soil structure of the total bacterial, AOB and diazotrophic communities was influenced by the silvopastoral system, presenting different communities among the distances from the legumes, with greater dissimilarities in the wet season. The diazotrophic communities showed greater diversity and equitability under the silvopastoral system. The silvopastoril system presented a greater abundance of microorganisms, which of total bacteria and diazotrophic were more abundant in the dry season. The available phosphorus content correlated positively to the copies number of the nifH gene in the brachiaria withsabia intercropping, during the dry season, while the ammonium content presented negative correlation in the wet season. The cation exchange capacity correlated positively to the AOB abundance in the brachiaria with gliricidia intercropping in the dry season. Silvopastoral system with tree legumes improves the soil biological quality by favoring the microbial community linked to the N cycling