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Estudo das redes microbianas (networks) que controlam a emissão de N2O, CO2 e CH4 do solo com cana-de-açúcar

Processo: 14/24141-5
Linha de fomento:Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
Vigência (Início): 01 de maio de 2015
Vigência (Término): 30 de abril de 2016
Área do conhecimento:Ciências Agrárias - Agronomia - Ciência do Solo
Pesquisador responsável:Heitor Cantarella
Beneficiário:Késia Silva Lourenço
Supervisor no Exterior: Eiko Eurya Kuramae
Instituição-sede: Instituto Agronômico (IAC). Agência Paulista de Tecnologia dos Agronegócios (APTA). Secretaria de Agricultura e Abastecimento (São Paulo - Estado). Campinas , SP, Brasil
Local de pesquisa : Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences, Holanda  
Vinculado à bolsa:13/12716-0 - Fluxo dos gases do efeito estufa (CO2, N2O e CH4) a partir de solos com cana-de-açúcar em função da adubação com vinhaça concentrada e vinhaça não concentrada em diferentes épocas de aplicação, BP.DR
Assunto(s):Microbiologia do solo

Resumo

Os fertilizantes nitrogenados são apontados como um dos principais fatores para o aumento de gases de efeito estufa (GEE) na atmosfera durante o cultivo da cana-de-açúcar, principalmente o óxido nitroso (N2O). Porém, outras práticas de manejo utilizadas na produção da cana no Brasil afetam as taxas de emissões desses gases, como a reciclagem integral dos resíduos gerados durante a produção do etanol nos canaviais (vinhaça). Estudos recentes indicam que a aplicação de vinhaça - especialmente com a adição do N fertilizante - resulta em aumentos significativos de emissões de N2O. Compreender as emissões de GEE e a comunidade microbiana responsável por tais processos sob diferentes manejos vinhaça é importante para garantir a sustentabilidade da produção do etanol. Nossa premissa é que um profundo conhecimento da composição e funcionamento das redes microbianas é fundamental para o entendimento das emissões dos GEE. Compreender tais interações complexas, bióticas e abióticas, é essencial para o desenvolvimento sustentável da produção de etanol. O objetivo deste estudo é determinar os microrganismos envolvidos na emissão dos GEE's com foco na ecologia microbiana - Networks - Composição e função dos microrganismos, estudo de diversidade taxonômica e/ou funcional e estrutura das comunidades microbianas e suas interações. Quantificar os grupos funcionais e abundancia de genes microbianos do ciclo do C e N e se possível determinar os genes microbianos que estão sendo expressos nos momentos de maiores emissões de N2O. Os experimentos de campo foram conduzidos no Brasil (Projeto de doutorado - FAPESP 2013/12716-0), constituídos de duas épocas de aplicação de vinhaça, T1: 30 dias antes da adubação nitrogenada e T2: juntamente com a adubação nitrogenada, e dois tipos de vinhaça, vinhaça não concentrada (VN) e vinhaça concentrada (CV), no total de 10 tratamentos e quatro repetições. A dose de nitrogênio foi de 100 kg ha-1 (nitrato de amônio) e de vinhaça 100 m3 ha-1 e 17 m3 ha-1 para VN e CV, respectivamente. Em paralelo, para cada amostragem dos GEEs, a temperatura do ar e do solo foram medidas e amostras de solo foram coletadas para determinação da umidade do solo, concentração de N-NO3- e N-NH4+, paralelamente, amostras de solo foram armazenadas a -80oC para a extração dos ácidos nucleicos (DNA e RNA) que será realizada em Netherlands Institute of Ecology (NIOO/KNAW). Com esta proposta vamos compreender o papel dos microrganismos do solo (bactérias e arqueas) na emissão dos GEE's e a influência das práticas de manejo na composição da comunidade microbiana. O grupo de pesquisa do IAC tem grande experiência em ciências do solo, nutrição nitrogenada, reciclagem de resíduos, fertilidade do solo, manejo de culturas para produção de bioenergia e emissão de gases de efeito estufa, enquanto os pesquisadores do NIOO têm forte experiência em ecologia do solo, ecologia microbiana, ecologia genômica, biologia molecular, metagenômica, metatranscriptomica e bioinformática. Portanto, é importante o intercâmbio de estudantes entre Brasil e Holanda porque ambas as equipes se complementam O projeto proposto estará vinculado aos projetos intitulados "Microbial Networks in control of greenhouse gases emissions in Bio-based agriculture - MiniBag" (FAPESP-NWO 2013 / 50365-5) e "Fluxo dos Gases de Efeito Estufa (CO2, N2O E CH4) a partir de solos com cana-de-açúcar em função da adubação com vinhaça concentrada e vinhaça não concentrada em diferentes épocas de aplicação" (FAPESP 2013/12716-0). (AU)

Matéria(s) publicada(s) na Agência FAPESP sobre a bolsa:
Novo método de manejo ajuda a mitigar a emissão de gases estufa no cultivo da cana 

Publicações científicas (6)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
LOURENCO, KESIA SILVA; ROSSETTO, RAFFAELLA; VITTI, ANDRE CESAR; MONTEZANO, ZAQUEU FERNANDO; SOARES, JOHNNY RODRIGUES; SOUSA, RAFAEL DE MELO; DO CARMO, JANAINA BRAGA; KURAMAE, EIKO EURYA; CANTARELLA, HEITOR. Strategies to mitigate the nitrous oxide emissions from nitrogen fertilizer applied with organic fertilizers in sugarcane. Science of The Total Environment, v. 650, n. 1, p. 1476-1486, FEB 10 2019. Citações Web of Science: 2.
LOURENCO, KESIA S.; DIMITROV, MAURICIO R.; PIJL, AGATA; SOARES, JOHNNY R.; DO CARMO, JANAINA B.; VAN VEEN, JOHANNES A.; CANTARELLA, HEITOR; KURAMAE, EIKO E. Dominance of bacterial ammonium oxidizers and fungal denitrifiers in the complex nitrogen cycle pathways related to nitrous oxide emission. Global Change Biology Bioenergy, v. 10, n. 9, p. 645-660, SEP 2018. Citações Web of Science: 5.
LOURENCO, KESIA SILVA; SULEIMAN, AFNAN K. A.; PIJL, A.; VAN VEEN, J. A.; CANTARELLA, H.; KURAMAE, E. E. Resilience of the resident soil microbiome to organic and inorganic amendment disturbances and to temporary bacterial invasion. MICROBIOME, v. 6, AUG 13 2018. Citações Web of Science: 3.
SULEIMAN, AFNAN KHALIL AHMAD; LOURENCO, KESIA SILVA; PITOMBO, LEONARDO MACHADO; MENDES, LUCAS WILLIAM; WURDIG ROESCH, LUIZ FERNANDO; PIJL, AGATA; CARMO, JANAINA BRAGA; CANTARELLA, HEITOR; KURAMAE, EIKO EURYA. Recycling organic residues in agriculture impacts soil-borne microbial community structure, function and N2O emissions. Science of The Total Environment, v. 631-632, p. 1089-1099, AUG 1 2018. Citações Web of Science: 4.
LOURENCO, KESIA S.; CASSMAN, NORIKO A.; PIJL, AGATA S.; VAN VEEN, JOHANNES A.; CANTARELLA, HEITOR; KURAMAE, EIKO E. Nitrosospira sp Govern Nitrous Oxide Emissions in a Tropical Soil Amended With Residues of Bioenergy Crop. FRONTIERS IN MICROBIOLOGY, v. 9, APR 10 2018. Citações Web of Science: 3.
CASSMAN, NORIKO A.; LOURENCO, KESIA S.; DO CARMO, JANAINA B.; CANTARELLA, HEITOR; KURAMAE, EIKO E. Genome-resolved metagenomics of sugarcane vinasse bacteria. BIOTECHNOLOGY FOR BIOFUELS, v. 11, FEB 22 2018. Citações Web of Science: 7.

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