Hidrólise da uréia em latossolos: efeito da concentração de uréia, temperatura, pH, armazenamento e tempo de incubação

Este trabalho objetivou estudar a velocidade de hidrólise da uréia em dois diferentes solos brasileiros (Latossolo Vermelho Aluminoférrico típico e Latossolo Vermelho distrófico típico) onde foram realizados ensaios sobre o efeito do tempo e condições de armazenamento, concentração do substrato (uréia), temperatura, pH e tempo de incubação sobre a atividade da urease. As melhores condições de armazenamento foram em temperatura ambiente ou 5 ºC, após secagem ao ar, por um período de até 7 dias; para as condições estudadas, o melhor tempo de incubação foi de uma hora a 25–30 ºC, sem a utilização de tampão para acertar o pH, e a concentração de uréia suficiente foi de 3,30 g L^-1, para o Latossolo Vermelho Aluminoférrico típico, e de 2,5 g L^-1, para o Latossolo Vermelho distrófico típico para obter a velocidade máxima da enzima.

Termos de indexação: enzima do solo, atividade enzimática, urease, atividade microbiana do solo.

This study evaluated the kinetics of urease hydrolysis in two different Brazilian soils (Rhodic Oxisols): a typic alumino-ferric Red Latossol and a typic distrophic Red Latosol. The trials were carried out to study the effects of air drying, soil sampling, storage conditions and temperature, pH, time of incubation, and substrate concentration on the urease activity. Results showed that best conditions for soil sample storage after air-drying for a 7-day period were at room temperature or at a temperature of 5 ºC. For the studied conditions the best incubation time was one hour at 25-30 ºC, without pH buffering. The ideal urea concentration suggested for the detection of the maximum velocity was 3.3 g L^-1 for the typic alumino-ferric Red Latossol and 2.5 g L^-1 for the typic distrophic Red Latosol.

Index terms: soil enzyme, enzymatic activity, urease, soil microbiol activity.

A urease é a enzima que catalisa a hidrólise da uréia para dióxido de carbono e amônia, afetando a utilização desse importante fertilizante nitrogenado. Sua ocorrência é grande em plantas e microrganismos (particularmente as bactérias) e tem sido detectada na mucosa gástrica do homem e de alguns animais. Sua presença em solo foi primeiro indicado por Rotini (1935), depois surgiram os trabalhos publicados por Conrad (1940a,b; 1942a,b, 1943), evidenciando que os solos continham urease e indicando ser tal enzima responsável pela conversão do nitrogênio da uréia em amônia. Trabalhos recentes foram também realizados por alguns autores (Klose & Tabatabai, 1999; Benini et al., 1999).

Dentre os fatores que influem na atividade enzimática do solo estão a concentração do substrato, nível de umidade, temperatura e pH do solo (Santos et al., 1991; Silva et al., 1995; Arunachalan & Melkania, 1999).

Estudos sobre a concentração de uréia em teste de atividade da urease mostraram que a velocidade de hidrólise da uréia é aumentada com o acréscimo na concentração do substrato, até atingir uma quantidade de uréia adicionada suficiente para saturar a enzima (Douglas & Bremner, 1971; Tabatabai & Bremner, 1972; Dalal, 1975; Zantua & Bremner, 1977). Alguns autores têm demonstrado que a atividade da urease no solo não é alterada pelo nível de umidade (Zantua & Bremner, 1977), enquanto outros demonstraram que esta é aumentada por um decréscimo no nível de água no solo (Gould et al., 1973).

Alguns estudos têm mostrado que a atividade da urease é aumentada com um aumento de temperatura de 10 a 40 ºC (Bremner & Mulvaney, 1978 e Longo et al., 1991). Zantua & Bremner (1977) observaram que a atividade aumentou significativamente com um aumento de temperatura de 40 a 70 ºC, mas houve um decréscimo rápido de 70 a 80 ºC.

Estudos relativos ao uso de tampão para determinar o efeito do pH na atividade da urease foram realizados por Pettit et al. (1976) que encontraram um pH ótimo para a urease do solo entre 6,5 e 7,0. Tabatabai & Bremner (1972) e May & Douglas (1976) constataram que a faixa ótima de pH do solo situa-se entre 8,8 e 9,0.

De forma geral, a avaliação da atividade enzimática é essencial para entender uma série de processos ocorridos no solo, inclusive para o monitoramento e entendimento das atividades poluidoras e degradadoras do solo (Margesin et al., 2000; Taylor et al., 2002). Neste contexto, a utilização de métodos condizentes com as condições tropicais torna-se de suma importância.

A revisão de literatura sobre a atividade da urease em condições tropicais revelou um grande vazio de informações. Sendo assim, o presente trabalho teve por objetivo avaliar o efeito da secagem do solo ao ar, condições e tempo de armazenamento, temperatura, pH, tempo de incubação e concentração do substrato no comportamento cinético da urease em dois solos de regiões tropicais.

Os testes foram realizados em amostras de Latossolo Vermelho Aluminoférrico típico (LVaf) e Latossolo Vermelho distrófico típico (LVd) (Embrapa, 1999), na fazenda experimental da Faculdade de Ciências Agrária e Veterinária, campus de Jaboticabal (SP), estando os solos em estudo sob a vegetação de pinus.

As amostras foram obtidas na profundidade de 0–20 cm, sendo retiradas 20 amostras simples de cada área, formando amostras compostas, representativas dos dois solos, com as quais foram realizados estudos sobre o efeito da secagem ao ar, das condições e tempo de armazenamento, da temperatura, do pH, do tempo de incubação e da concentração de substrato.

A taxa de hidrólise da uréia, que é função da atividade da urease, foi determinada seguindo o método proposto por May & Douglas (1976). Tomaram-se 3,0 g de solo seco ao ar, adicionando-se 0,5 mL de tolueno e 12,0 mL de tampão fosfato (pH 8,8); em seguida, procedeu-se à incubação a 37ºC por 10 min e adicionaram-se 3,0 mL da solução de uréia. Após 4 h de incubação (37 ºC) , acrescentaram-se 15 mL de solução de KCl 2 mol L^-1, com 5 mg de acetato de fenil mercúrio. A mistura foi agitada por 5 min e, em seguida, procedeu-se à filtragem. No filtrado, foi determinado o teor de N-amoniacal trocável, fazendo-se uso do método de destilação a vapor (Bremner & Keeney, 1965). Para cada tratamento executou-se um branco, da maneira supradescrita, porém adicionando-se a solução de uréia após a solução de KCl + acetato de fenil mercúrio. Foram utilizados 10 mL do filtrado para a destilação e, em seguida, titulou-se com solução padronizada de ácido sulfúrico 0,001 mol L^-1.

Os testes de secagem ao ar foram realizados, fazendo-se uso do solo recém-amostrado e após secagem ao ar por dois dias.

O efeito das condições de armazenamento foi observado em amostras recém-coletadas e secas em temperatura ambiente (25–30 ºC), sendo as amostras armazenadas em temperatura ambiente, a 5 ºC (armazenamento em geladeira) e -20 (armazenamento em freezer). A determinação da velocidade de hidrólise da uréia foi feita após 7, 14, 21 e 28 dias de armazenamento.

O efeito do tempo de incubação foi avaliado apenas alterando-se o tempo de incubação de 4 para períodos de 1 a 8 h de incubação, em intervalos de uma hora.

Para verificar o efeito da concentração do substrato, substituiu-se a solução de uréia indicada no método (2,145 g L^-1 de uréia) pelo mesmo volume de solução que continha diferentes concentrações: 0,04; 0,08; 0,31; 0,42; 0,50; 0,62; 0,83; 1,25; 1,67; 2,50; 3,3; 4,0 e 5,0 g L^-1.

Para estudar o efeito da temperatura de incubação, fez-se uso do método proposto, alterando-se a temperatura proposta (37 ºC) para as seguintes: 5, 10, 20, 25, 30, 35, 40, 50, 60, 70 e 80 ºC.

Para avaliar o efeito do pH, usou-se o método proposto, substituindo-se o tampão fosfato com pH 8,8 por soluções tampões com pH igual a 2,2; 2,8; 3,4; 4,0; 4,6; 5,2; 5,8; 6,4; 7,0 e 8,0.

Para analisar os dados, utilizou-se um delineamento experimental inteiramente casualizado, em que os tratamentos foram cada uma das variáveis em estudo, com três repetições. Nos casos em que o valor de F foi significativo (p < 0,05), aplicou-se o teste de Tukey para comparação das médias.