RESPOSTAS DA COMUNIDADE MICROBIANA A APLICAÇÃO DOS HERBICIDAS IMAZETHAPYR E FLUMIOXAZIN

Abstract

RESUMO: O manejo químico com herbicidas é o método mais utilizado no controle de plantas daninhas em áreas agrícolas comerciais. No entanto, seu uso pode gerar impactos sobre os microrganismos do solo. Desta forma, os objetivos da pesquisa foram avaliar a resposta da biomassa microbiana, atividade enzimática e comunidade bacteriana do solo à aplicação dos herbicidas imazethapyr e flumioxazin. Em laboratório, amostras de solo, oriundas de áreas agrícolas, foram incubadas e submetidas a aplicação isolada ou associada de imazethapyr e flumioxazin. Os efeitos dos herbicidas foram avaliados aos 0, 15, 30 e 60 dias após aplicação (DAA), onde verificou-se o carbono da biomassa microbiana (CBM), nitrogênio da biomassa microbiana (NBM), respiração basal (RB), quociente metabólico (qCo2), carbono orgânico total (COT), quociente microbiano (qMic), relação CBM:NBM, atividade da desidrogenase (DHA), hidrólise do diacetato de fluoresceína (FDA). Realizou-se ainda a análise da comunidade bacteriana presente no solo utilizando-se a técnica de sequenciamento de nova geração. Os resultados demonstraram que em relação ao controle houve uma redução na quantidade do CBM, e um aumento significativo na RB, no qCo2 e na atividade da DHA. No entanto, o NBM não foi afetado pela aplicação dos herbicidas. A FDA não diferiu entre os controles e os tratamentos com os herbicidas. A curva principal de resposta demonstrou que o flumioxazin possui um efeito inicial maior que o imazethapyr e sua mistura. O flumioxazin exerceu uma influência mais significa na RB e qCo2 em relação aos demais herbicidas avaliados. A aplicação dos herbicidas alterou a abundância de alguns filos microbianos em específicos, onde verificou-se uma redução significativa de Acidobacteria, Verrucomicrobia, Elusimicrobia e Planctomycetes, e o aumento de Gemmatimonadetes, Bacteroidetes, Firmicutes e Proteobacteria. A Análise de componentes principais indicou que o tempo de exposição aos herbicidas influenciou as respostas das comunidades e na diversidade microbiana verificando-se um crescimento aos 15 dias, e uma tendência de redução aos 30 e 60 dias. Na avaliação das funções potenciais evidenciou-se uma maior representatividade quimioheterotrófica (35,1%), seguida pela quimioheterotrófica aeróbia (32,8%), nitrificação (6,2%), oxidação da amônia (6,2%) e degradação de compostos aromáticos (4,4%). Os dados ainda revelaram um acréscimo de grupos microbianos com potencial de metabolizar compostos químicos, como os gêneros Bryobacter, Gaiella e Flavobacterium, que aumentaram significativamente em abundância e podem ser explorados para uso biotecnológico no futuro. Por fim, o efeito dos herbicidas na biomassa microbiana e na atividade enzimática do solo foram de curto prazo, onde os parâmetros biológicos possuem a capacidade de recuperação ao longo do tempo. A aplicação herbicida afeta o perfil e as funções microbianas do solo, e esse efeito está relacionado a grupos com potencial de degradar compostos químicos.

ABSTRACT: Chemical herbicide management is the most widely used method for weed control in commercial agricultural. However, they can impact the soil microbiome. Thus the reseach objectives were evaluated the response of microbial biomass, enzyme activity and soil bacterial community to the application of the herbicides imazethapyr and flumioxazin. In the laboratory, soil samples were incubated with the application of imazethapyr and flumioxazin alone or in combination and analyzed at 0, 15, 30 and 60 days after application (DAA). Herbicide effects were evaluated for the Soil microbial biomass C (MBC), Microbial biomass N (MBN), basal respiration (RB), respiratory quotient (qCo2), total organic carbon (COT), microbial quotient (qMic), relation CBM:NBM, dehydrogenase activity (DHA); hydrolysis of fluorescein diacetate (FDA). As well as the bacterial community present in the soil, using next-generation sequencing. The results demonstrated that the MBC decreased, while MBN was not affected after the application of the herbicides as compared to the control. Soil respiration, qCo2, and DHA activity increased significantly after the application of the herbicides compared to the control. The FDA was not significantly different between the control and the herbicide treatments. The main response curve showed the largest initial effects for the flumioxazin, followed by imazethapyr and their mixture. Flumioxazin had a different influence on soil respiration and respiratory quotient than imazethapyr and their mixture. The abundance of specific microbial phyla changed as a response to the herbicide application with a significant decrease of Acidobacteria, Verrucomicrobia, Elusimicrobia, and Planctomycetes, and an increase of Gemmatimonadetes, Bacteroidetes, Firmicutes, and Proteobacteria. The principal component analysis clustered the samples according to the time of incubation and the microbial diversity increased on the 15th day with a trend to decrease at 30 and 60 days. The evaluation of potential functions showed core functions represented by chemoheterotrophy (35.1%), followed by aerobic chemoheterotrophy (32.8%), nitrification (6.2%), ammonia oxidation (6.2%), and aromatic compound degradation (4.4%). Our data showed an increase of microbial groups that have the potential to metabolize chemical compounds, such as the genera Bryobacter, Gaiella, and Flavobacterium which increased significantly in abundance and can be explored for future biotechnological use. The The results demonstrate that the effects of herbicides on soil microbial biomass and enzymes are short-term as we observed recovery in the biological parameters over time. The application of the herbicides in soil affects the microbial profile with the potential to affect functions mediated by microbial communities, and this effect is related to groups with the potential to degrade the compound.