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Tipo do documento: Tese
Title: Influência do uso intensivo do solo em ambientes de montanha e do manejo de resíduos animais na diversidade bacteriana
Other Titles: Influence of intensive land use in mountain environments and animal waste management on bacterial diversity
Authors: Sant'Anna, Gustavo Souza Lima
Orientador(a): Coelho, Irene da Silva
Primeiro coorientador: Zonta, Everaldo
Primeiro membro da banca: Coelho, Irene da Silva
Segundo membro da banca: Reinoso, Elina Beatris
Terceiro membro da banca: Costa, Caio Tavora Rachid Coelho da
Quarto membro da banca: Coelho, Marcia Reed Rodrigues
Quinto membro da banca: Araújo, Ednaldo da Silva
Keywords: Biocarvão;Cama de aviário;Esterco bovino;Sequenciamento massivo;Biochar;Poultry litter;Cattle manure;Massive sequencing
Área(s) do CNPq: Engenharia Agrícola
Idioma: por
Issue Date: 7-Feb-2025
Publisher: Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UFRRJ
Departamento: Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação
Programa: Programa de Pós-Graduação em Ciência, Tecnologia e Inovação em Agropecuária
Citation: SANT’ANNA, Gustavo Souza Lima. Influência do uso intensivo do solo em ambientes de montanha e do manejo de resíduos animais na diversidade bacteriana. 2025. 90 f. Tese (Doutorado em Ciência, Tecnologia e Inovação em Agropecuária) - Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica, 2025.
Abstract: O cultivo intensivo, caracterizado pelo uso constante de insumos agrícolas, como fertilizantes minerais, agrotóxicos e resíduos animais, busca aumentar a produtividade e fertilidade do solo. Contudo, essas práticas podem impactar os atributos físicos, químicos e alterar a composição das comunidades microbianas. Resíduos animais são amplamente empregados na agricultura, mas seu uso indiscriminado e sem tratamento adequado pode modificar a microbiota do solo e representar risco à saúde pública. Nesse contexto, a compostagem surge como estratégia sustentável para o manejo desses resíduos, minimizando impactos ambientais e potencializando benefícios agrícolas. No entanto, estudos sobre aditivos, como o biocarvão, para otimizar esse processo, ainda são escassos. As hipóteses desse estudo são: 1) em agroecossistemas tropicais de montanha, o manejo intensivo na produção agrícola promove alteração nos atributos físicos e químicos do solo e, consequentemente, na comunidade bacteriana; 2) resíduos animais de diferentes origens tem efeitos distintos a curto prazo sobre os atributos químicos e comunidade bacteriana dos solos; e; 3) a adição do biocarvão altera a comunidade bacteriana durante o processo de compostagem, aumentando a eficiência do processo e, assim, a redução de bactérias indesejáveis. Assim, esta Tese foi dividida em três capítulos. No primeiro capítulo, foram avaliados os atributos químicos e a comunidade bacteriana de solos sob o cultivo intensivo de hortaliças e de floresta. A diferença nos atributos químicos resultou em diferenças significativas na composição bacteriana, embora a riqueza e a diversidade de espécies não tenham variado entre os solos. Os solos agrícolas apresentaram uma redução da complexidade das comunidades bacterianas e alteração da composição dos táxons-chave em relação aos solos de floresta. No segundo capítulo, um experimento foi instalado em campo, em blocos casualizados, com três repetições por tratamento, incluindo aplicação de esterco bovino, cama de aviário e tratamento controle sem adubação; e após 60 dias, as características químicas e a composição bacteriana do solo foram avaliadas. A curto prazo, a incorporação de cama de aviário induziu mudanças pronunciadas nas propriedades químicas e na composição da comunidade bacteriana em comparação com o esterco bovino, decorrente principalmente das alterações químicas com a aplicação de cama de aviário e em menor escala pela transferência direta de microrganismos desse fertilizante orgânico para o solo. No terceiro capítulo, avaliou-se a comunidade bacteriana e os parâmetros físicos e químicos da cama de aviário ao longo do processo de compostagem, considerando também a aplicação de diferentes doses de biocarvão. O biocarvão adicionado ao processo de compostagem foi eficiente na redução do tempo para atingir a fase termofílica, porém, se mostrou ineficiente para eliminar alguns microrganismos indesejáveis no composto, como membros dos gêneros Pseudomonas, Staphylococcus, Ralstonia e Nicoletella. Este trabalho contribui para a geração de conhecimentos que servirão como subsídios para o desenvolvimento de estratégias mais sustentáveis de manejo do solo em sustentáveis agroecossistemas tropicais de montanha; e ressalta a importância de monitoramento da utilização de resíduos animais na agricultura parar evitar riscos à saúde humana, animal e ambiental.
Abstract: Intensive farming, characterized by the constant use of agricultural inputs such as mineral fertilizers, pesticides, and animal waste, aims to increase productivity and soil fertility. However, these practices can impact the physical and chemical properties of the soil and alter the composition of microbial communities. Animal residues are widely employed in agriculture. However, their indiscriminate use without proper treatment can result in changes to soil microbiota and pose public health risks. In this context, composting emerges as a sustainable strategy for managing these residues, minimizing negative environmental impacts and enhancing agricultural benefits. Nevertheless, studies involving biochar to optimize this process are still scarce. The hypotheses of this study are: (1) in tropical mountain agroecosystems, intensive management in agricultural production promotes changes in soil physical and chemical properties and, consequently, alterations in the bacterial community; (2) animal residues of different origins have distinct short-term effects on soil chemical attributes and bacterial communities; and (3) the addition of biochar alters the bacterial community during the composting process, increasing process efficiency and reducing undesirable bacteria. Thus, this dissertation was divided into three chapters. In the first chapter, the chemical attributes and bacterial communities of soils under intensive vegetable cultivation and forest areas were evaluated. Differences in chemical attributes resulted in significant differences in the composition of the bacterial population, although species richness and diversity did not vary between soils. Agricultural soils exhibited reduced complexity in bacterial communities and changes in the composition of key taxa compared to forest soils. In the second chapter, a field experiment was set up using a randomized block design with three replicates per treatment, including the application of cattle manure, poultry litter, and a control treatment without fertilization. After 60 days, the chemical properties and bacterial composition of the soil were evaluated. In the short term, the incorporation of poultry litter induced pronounced changes in both soil chemical properties and bacterial community composition compared to cattle manure. These changes were primarily due to the chemical alterations caused by the application of poultry litter and, to a lesser extent, the direct transfer of microorganisms from this organic fertilizer to the soil. In the third chapter, the bacterial community and the physical and chemical parameters of poultry litter were evaluated throughout the composting process, with the application of different doses of biochar. The biochar added to the composting process was effective in reducing the time required to reach the thermophilic phase but was inefficient in eliminating some undesirable microorganisms in the compost, such as members of the genera Pseudomonas, Staphylococcus, Ralstonia, and Nicoletella. This work contributes to the generation of knowledge that will support the development of more sustainable soil management strategies in tropical mountain agroecosystems. It also highlights the importance of monitoring the use of animal residues in agriculture to prevent risks to human, animal, and environmental health.
URI: https://rima.ufrrj.br/jspui/handle/20.500.14407/22126
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