Phosphate solubilizing microbiota in agroforestry coffee plantation soil cultivated under the principles of natural agriculture

Os sistemas agroflorestais (SAFs) manejados sob os princípios da agricultura natural, possuírem alta diversidade de plantas e não utilizarem agrotóxicos e adubos químicos ou orgânicos. Assim os SAFs favorecerem os organismos do solo, agentes importantes na disponibilização de fósforo (P) em solos tropicais. Objetivou-se analisar modificações na dinâmica do P provocadas pela microbiota do solo de um cafezal agroflorestal cultivado sob os princípios da agricultura. Especificamente, objetivou-se caracterizar quimicamente o solo; identificar e analisar os pools de P; avaliar o potencial de solubilização de P dos microrganismos do solo; quantificar os fungos e bactérias totais e solubilizadores de P presentes no solo; e quantificar a atividade de fosfatases no solo. Realizou-se revisão bibliográfica sobre fósforo, agroecologia e agricultura natural e analisou-se solos de uma mata nativa e de cafezais localizados em Araponga, Minas Gerais, sob diferentes manejos: SAF manejado sob os princípios da agricultura natural, SAF com adubação orgânica e cafezal a pleno sol com manejo convencional (uso de adubos químicos e agrotóxicos). Os solos das áreas estudadas foram amostrados à profundidade de 0-5 cm. Determinou-se o pH em H2O, a acidez potencial, os teores de K, Ca, Mg, Al e P, a capacidade de troca catiônica total e efetiva, a saturação por bases e por alumínio e a matéria orgânica. O fracionamento de P foi feito, obtendo-se P solúvel, P lábil, P inorgânico e P orgânico moderadamente lábeis, P extraído com HCl, P ocluso e P total. Analisou-se o potencial de solubilização de P através da incubação de solo com fosfato natural; a quantificação dos fungos e bactérias totais e solubilizadores de fosfato a partir da incubação de placas com solo; e as fosfatases ácidas e alcalinas, feita a partir da quantificação de p-nitrofenol liberado pela atividade de fosfatases. Os dados foram submetidos à Análise de Variância e comparados por teste Tukey a 10%. Os resultados indicam que o SAF orgânico apresentou os maiores valores de P em formas lábeis e moderadamente lábeis, maior P total, menor P ocluso, o segundo maior potencial de solubilização de fosfato e a maior porcentagem de bactérias solubilizadoras. A mata e o SAF orgânico apresentaram o maior teor de matéria orgânica, mas a mata apresentou baixos teores de nutrientes disponíveis, baixo pH e acidez potencial elevada, além de maior potencial de solubilização de fosfato e maior porcentagem de fungos solubilizadores. SAF natural apresentou atributos químicos do solo similares ao sistema convencional, com exceção da porcentagem de saturação por bases, que foi superior; menor potencial de solubilização de fosfato; baixo teor de P e maior atividade de fosfatases ácidas e alcalinas, indicando a importância do P orgânico para as plantas nessa área. A adubação com esterco animal, o aporte de materiais de podas e o consórcio com árvores podem ter contribuído para os bons indicadores químicos de qualidade do solo avaliados em SAF orgânico. O aporte constante de materiais lábeis e pouco lábeis no SAF natural resultou em maior atividade de fosfatases e em condições de solo similares ou superiores ao convencional à pleno sol. Embora o SAF natural apresente baixos teores de P, as plantas de café não apresentaram sintomas de deficiência nutricional e são produtivas, o que sugere que os microrganismos do solo funcionaram como "by-pass" e podem ter fornecido o P diretamente para as plantas e que as plantas ciclaram o P de camadas mais profundas do solo, deixando-o disponível nas camadas superficiais na forma de P orgânico, não quantificável pelo método Mehlich-1. Portanto o manejo de cafezais em sistema agroflorestal com adubação orgânica ou natural favoreceram a fertilidade do solo. O aporte de adubação orgânica de origem animal (SAF orgânico) favoreceu a disponibilidade de fósforo, os microrganismos solubilizadores de fosfato, em especial as bactérias, e o potencial de solubilização de fosfato pela microbiota do solo, enquanto o aporte de resíduos vegetais no SAF natural favoreceu a ação das fosfatases ácidas e alcalinas e possibilitou solos de qualidade semelhantes ou melhores do que os solos manejados com insumos químicos. Assim, com o sistema de produção de café natural, além dos benefícios ambientais, o agricultor tem menos custos com insumos externos e maior valor agregado no café, que é reconhecido pela alta qualidade. Palavras-chave: Manejo agroecológico. Sistemas agroflorestais. Fracionamento de fósforo. Agricultura orgânica. Microbiota solubilizadora de fosfato. Atividade de fosfatases.Agroforestry systems (AFS) managed under the principles of natural agriculture have high diversity of species, do not use of pesticides and chemical or organic fertilizers. Thus, AFS favor soil organisms, important agents in the availability of phosphorus (P) in tropical soils. This research aimed to analyze changes in the dynamics of P caused by the soil microbiota of agroforestry coffee system cultivated under the principles of agriculture. Specifically, the aim was to chemically characterize the soil; identify and analyze P pools; evaluate the P solubilization potential of soil microorganisms; quantify the total fungi and bacteria and P solubilizers present in the soil; and to quantify the activity of phosphatase in the soil. A literature review was carried out on phosphorus, agroecology and natural agriculture and we analyzed soils of a native forest and coffee systems located in Araponga, Minas Gerais, under different managements: AFS managed under the principles of natural agriculture, AFS with organic fertilization and coffee system in full sun with conventional management (use of chemical fertilizers and pesticides). The soils of the studied areas were sampled at a depth of 0-5 cm. In the chemical characterization, pH in H2O, potential acidity, K, Ca, Mg, Al and P contents, total and effective cation exchange capacity, saturation by bases and by aluminum and organic matter were determined. P fractionation was performed, obtaining soluble P, labile P, inorganic P and moderately labile organic P, P extracted with HCl, occluded P and total P. The P solubilization potential was analyzed by incubating the soil with natural phosphate; the quantification of total fungi and bacteria and phosphate solubilizers from the incubation of plates with soil; and acid and alkaline phosphatases, based on the quantification of p-nitrophenol released by phosphatase activity. Data were submitted to Analysis of Variance and compared by Tukey test at 10%. The results indicate that organic AFS had the highest P values in labile and moderately labile forms, the highest total P, the lowest occluded P, the second highest phosphate solubilization potential and the highest percentage of solubilizing bacteria. The forest and the organic AFS had the highest organic matter content, but the forest had low levels of available nutrients, low pH and high potential acidity, in addition to a greater potential for phosphate solubilization and a higher percentage of solubilizing fungi. Natural AFS showed soil chemical attributes similar to the conventional system, with the exception of base saturation content, which was higher; lower phosphate solubilization potential; low P content and higher activity of acid and alkaline phosphatases, indicating the importance of organic P for the plants in this area. Fertilization with animal manure, input of pruning materials and intercropping with trees may have contributed to the good chemical indicators of soil quality evaluated in organic AFS. The constant input of labile and slightly labile materials in the natural AFS resulted in higher phosphatase activity and in soil conditions similar to or superior to the conventional system in full sun. Although the natural AFS presents low levels of P, the coffee plants did not show symptoms of nutritional deficiency and are productive, which suggests that the microorganisms in the soil worked as a "by-pass" and could have provided P directly to the plants and that plants cycle P from deeper soil layers, leaving it available in the form of organic P, not quantifiable by the Mehlich-1 method. Therefore, the management of coffee plantations in an agroforestry system with organic or natural fertilization favored soil fertility. The contribution of organic fertilizer of animal origin (organic AFS) favored the availability of phosphorus, phosphate solubilizing microorganisms, especially bacteria, and the potential for phosphate solubilization by the soil microbiota, while the contribution of vegetable residues in the natural AFS favored the action of acid and alkaline phosphatases and enabled soils with similar or better quality than soils managed with chemical inputs. Thus, with the natural coffee production system, in addition to the environmental benefits, the farmer has lower costs with external inputs and greater added value in coffee, which is recognized for its high quality. Keywords: Agroecological management. Agroforestry systems. Organic agriculture. Phosphorus fractionation. Phosphate solubilizing microbiota. Phosphatase activity.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio