Enzymatic activity of amylase and acid phosphatase in the soil-plant system
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v14i8.49267Keywords:
Bioindicators, Enzymes, Brazilian soils.Abstract
Bioindicators, also known as biological indicators, are vital tools for assessing soil quality. They act effectively, helping to mitigate negative impacts on soil biota. This study's main objective was to highlight the enzymatic activity of amylases and acid phosphatases in soil, investigating and clarifying their crucial role. The methodology employed was a quantitative integrative review, with searches conducted in the Google Scholar and SciELO databases. Studies published between 2020 and 2025, in Portuguese and English, were considered. Understanding the activity of these enzymes is crucial. Amylase, for example, is notable for its high resistance to adverse conditions such as high salt concentrations, pH and temperature variations, and the presence of organic solvents. It exhibits excellent stability and efficient catalytic activity, being grouped into α-amylase and β-amylase, which differ primarily in starch synthesis. Phosphatases, in turn, are responsible for catalyzing the hydrolysis of phosphoric acid esters and anhydrides. They can be subdivided into acid and alkaline phosphatases, distinguished by their pH. Acid phosphatases are the most studied, especially in Brazil, given the typically acidic nature of the country's soils. In short, knowledge of enzymatic activity enables more informed soil management decisions. These enzymes make excellent contributions to managing reaction rates and promote the enrichment of organic matter, playing an essential role in soil function.
References
Ahmed, M.M.M.; Khan, M. M. A.; Al- Garni, S. M. S.; Bora, R. S.; Kabli, S. A. (2020). Comparative molecular studies of halophilic bacteria from saline water and soil in the saudi environment. Bioscience Journal, 36, (3), p. 1024-1031.
Albuquerque, M. G.; De Sousa. S. S. O.; De Arruda, V. C. M.; El-deir, S. G. (2022). Uso de bioindicadores como auxílio no monitoramento de rios com presença de dejetos de animais: revisão de literatura. REVISTA AIDIS de Ingeniería y Ciencias Ambientales: Investigación, desarrollo y práctica, 15, (1), 245-257.
Araújo, E. A.; Ker, J. C.; Neves, J. C. L.; Lani, J.L. (2012). Qualidade do solo: conceitos, indicadores e avaliação. Pesquisa Aplicada & Agrotecnologia, 5, (1), p. 187-206.
Asadishad, B.; Chahal, S.; Akbari, A.; Ciaciarelli, V.; Azodi, M.; Ghoshal, S.; Tufenkji. (2018). Amendment of Agricultural Soil with Metal Nanoparticles: Effects on Soil Enzyme Activity and Microbial Community Composition. Environmental Science & Technology, 52, (4).
Bettiol, W.; Silva, C. A.; Cerri, C. E. P.; Martin-Neto, L.; De Andrade, C. A. (2023). Entendendo a matéria orgânica do solo em ambientes tropical e subtropical. Embrapa. file:///home/marilia/Downloads/Bettiol-Entendendo-materia-organica-2023-1.pdf.
Bombonatto, A. K. G. (2014). Uso de enzimas como indicadores biológicos da qualidade de solos do Cerrado com cultivo de cana-de-açúcar. (Trabalho de Conclusão de Curso - Graduação (Licenciatura em Química - Câmpus Central - Sede: Anápolis - CET - Henrique Santillo, Universidade Estadual de Goiás). Repositório UEG. https://repositorio.ueg.br/jspui/handle/riueg/6619.
Bünemann, E. K., Bongiorno, G., Bai, Z., Creamer, R. E., De Deyn, G., De Goede, R., ... & Brussaard, L. (2018). Soil quality – A critical review. Soil biology and biochemistry, 120, 105-125.
Camacho, A., Mora, C., Picazo, A., Rochera, C., Camacho-Santamans, A., Morant, D., ... & Boluda, R. (2022). Effects of soil quality on the microbial community structure of poorly evolved Mediterranean soils. Toxics, 10(1), 14.
Carneiro, C. J., Prochnow, D. A., Thesing, N. J., Nogueira, T. P., & Klockner, L. M. (2022). Impacto da produção de olerícolas em sistema de base agroecológica na qualidade química do solo. Research, Society and Development, 11(1).
Debiasi, L. (2025). Efeito da cama de aves na atividade enzimática do solo e na produtividade da soja. (Trabalho de Conclusão de Curso Bacharelado em Agronomia - Universidade Tecnológica Federal do Paraná). https://riut.utfpr.edu.br/jspui/bitstream/1/36361/1/efeitocamaavesatividadeenzimatica.pdf.
Eivazi, F., & Tabatabai, M. A. (1977). Phosphatases in soils. Soil biology and biochemistry, 9(3), 167-172.
Espínola, M. V. P. D. C. (2020). Identificação e caracterização fisiológica de bactérias termofílicas e termotolerantes isoladas do solo da caatinga do cariri paraibano. Tese (Graduaçãi em Ciências Biológicas) - Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa.
https://www.suino.com.br/solo-degradado-conceito-causas-e-impactos-da-degradacao/.
Faria, V. L., Melloni, R., & Melloni, E. G. P. (2021). Qualidade do solo sob cultivo de banana em sistemas de produção orgânico e convencional em Gonçalves (MG). Revista Brasileira de Geografia Física, 14(3), 1206-1219.
Figueiredo Vasconcellos, R. L., & de Pádua Ferreira, R. V. (2018). Relatório sobre efeito do BacSol sobre a qualidade do solo. Itatijuca Biotech. https://rsa.ind.br/midia/pdf/relatorio%20bacsol_qualidade_solo.pdf
França, Í. B., & Silva, C. A. A. (2021). Utilização de resíduos agroindustriais na produção de amilase por Aspergillus niger UCP 1095 através de fermentação submersa. Brazilian Journal of Development, 7(5), 51331-51345.
Franco, T. C., Oliveira, T. É., Mantovani, J. R., & Florentino, L. A. (2022). Seleção de bactérias promotoras do crescimento vegetal produtoras de enzima: Efeito na decomposição de resíduos orgânicos. Research, Society and Development, 11(3).
Gan, X., Qiu, F., Jiang, B., Yuan, R., & Xiang, Y. (2021). Convenient and highly sensitive electrochemical biosensor for monitoring acid phosphatase activity. Sensors and Actuators B: Chemical, 332, 129483.
Ghosh, A., Singh, A. B., Kumar, R. V., Manna, M. C., Bhattacharyya, R., Rahman, M. M., ... & Misra, S. (2020). Soil enzymes and microbial elemental stoichiometry as bio-indicators of soil quality in diverse cropping systems and nutrient management practices of Indian Vertisols. Applied Soil Ecology, 145., 103304.
Janusckiewicz, E. R., Raposo, E., Martins, B. M. P. R., Magalhães, M. A., Panosso, A. R., Melo, G. M. P., & Ruggieri, A. C. (2019). Atividade enzimática do solo de pastos de Brachiaria manejados sob ofertas de forragem. Boletim de Indústria Animal, 76, 1-12.
Job, M. T. (2021). Otimização do protocolo de determinação da atividade enzimática da β-Glicosidase no solo. Tese (Bacharel em Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia) - Universidade Estadual do Rio Grande do Sul, Santa Cruz do Sul.
Kshirsagar, S., Waghmare, P., Saratale, G., Saratale, R., Kurade, M., Jeon, B. H., & Govindwar, S. (2020). Composition of synthesized cellulolytic enzymes varied with the usage of agricultural substrates and microorganisms. Applied biochemistry and biotechnology, 191(4), 1695-1710.
Laroca, J. V. D. S., Souza, J. M. A. D., Pires, G. C., Pires, G. J. C., Pacheco, L. P., Silva, F. D. D., ... & Souza, E. D. D. (2018). Soil quality and soybean productivity in crop-livestock integrated system in no-tillage. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 53(11), 1248-1258.
Malhotra, H., Vandana, Sharma, S., & Pandey, R. (2018). Phosphorus nutrition: plant growth in response to deficiency and excess. In Plant nutrients and abiotic stress tolerance (pp. 171-190). Singapore: Springer Singapore.
Maurya, S., Abraham, J. S., Somasundaram, S., Toteja, R., Gupta, R., & Makhija, S. (2020). Indicators for assessment of soil quality: a mini-review. Environmental Monitoring and Assessment, 192(9), 604.
Melo, D. M. A., dos Reis, E. F., do Nascimento Coaracy, T., Silva, W. A. O., & Araújo, A. E. (2019). Cromatografia de Pfeiffer como indicadora agroecológica da qualidade do solo em agroecossistemas. Revista craibeiras de agroecologia, 4(1), e7653-e7653.
Mirghaed, F. A., & Souri, B. (2022). Spatial analysis of soil quality through landscape patterns in the Shoor River Basin, Southwestern Iran. Catena, 211, 106028.
Morquillas, L. A. N.; et al. (2022). Qualidade do solo nos diferentes usos e manejos aplicando a microflora (bactérias, fungos e actinomicetos) como indicador biológico. Revista Brasileira de Pesquisa Animal e Ambiental, Curitiba, v.5, n.1, p. 985-995.
Muñoz-Rojas, M. (2018). Soil quality indicators: critical tools in ecosystem restoration. Current Opinion in Environmental Science & Health, 5, 47-52.
Nannipieri, P., Giagnoni, L., Landi, L.; Ranella, G. (2011). Papel das Enzimas Fosfatase no Solo. Capítulo 9: Soil Biology 26.
Nakagi, V. S. (2007). Caracterização da atividade da fosfatase ácida de Penicillium implicatum. (Dissertação Mestrado em Microbiologia - Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias – Unesp, Câmpus de Jaboticabal). Repositório UNESP.
https://repositorio.unesp.br/server/api/core/bitstreams/328545b0-f8e4-472d-80d8-0e565bb921e9/content.
Oliveira, J. L., Lima, A. C., Minini, D., & Silva, E. (2018). Usos, efeitos e potencial tóxico dos agrotóxicos na qualidade do solo. Agrarian Academy, 5(09).
Oliveira Silva, M., dos Santos, M. P., da Paz Sousa, A. C., Silva, R. L. V., de Moura, I. A. A., Silva, R. S., & Silva Costa, K. D. (2021). Qualidade do solo: indicadores biológicos para um manejo sustentável. Brazilian Journal of Development, 7(1), 6853-6875.
Pereira A. S. et al. (2018). Metodologia da pesquisa científica. [free e-book]. Ed.UAB/NTE/UFSM. Casarin, S. T. et al. (2020). Tipos de revisão de literatura: considerações das editoras do Journal of Nursing and Health. Journal of Nursing and Health. 10(5). https://periodicos.ufpel.edu.br/index.php/enfermagem/article/view/19924.
Raiesi, F., & Beheshti, A. (2022). Evaluating forest soil quality after deforestation and loss of ecosystem services using network analysis and factor analysis techniques. Catena, 208, 105778.
Rodrigues, R. N., Reis Junior, F. B. D., Lopes, A. A. D. C., Rocha, O. C., Guerra, A. F., Veiga, A. D., & Mendes, I. D. C. (2021). Soil enzymatic activity under coffee cultivation with different water regimes associated to liming and intercropped brachiaria. Ciência Rural, 52, e20200532.
Rother, E. T. (2007). Revisão sistemática x revisão narrativa. Acta Paul. Enferm. 20(2). https://doi.org/10.1590/S0103-21002007000200001.
Silva, F. E. F. L.; Ventura, R. F. (2022). Bioindicadores como método de observação do impacto ambiental. (Trabalho de conclusão de curso no curso de Biologia - Centro Universitário Brasileiro – UNIBRA). Repositório GrupoUnibra.
Da Silva, P. C., dos Santos Souza, W., da Cunha, J. G., Maia, E. P. V., & Neto, M. R. H. (2021). Chemical and biological indicators of soil quality in cultivation areas of the Cerrado. Revista Ibero-Americana de Ciências Ambientais, 12(6), 60-73.
Da Silva, T. A. C., Melloni, R., Melloni, E. G. P., Ramos, P. P., & de Morais Pereira, J. (2020). Avaliação da qualidade de solo de área de lixão desativado: uma revisão de literatura. Revista Brasileira de Geografia Física, 13(2), 630-640.
Simões, A. L. D. C. C. (2021). Produção de amilases por cultivo em estado sólido e hidrólise enzimática de resíduos de mandioca. Tese (Mestrado em Engenharia Química), Universidade Federal da Paraíba – João Pessoa.
Soares, D. D. A. (2021). Dinâmica da matéria orgânica e qualidade do solo em sistemas de produção agropecuários. Tese (Doutorado em Sistemas de Produção) – Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, Ilha Solteira –SP.
Vanegas, J. J. C., Zambrano, K. B. M., & Avellaneda-Torres, L. M. (2018). Effect of ecological and conventional managements on soil enzymatic activities in coffee agroecosystems. Pesquisa Agropecuária Tropical, 48(4), 420-428.
Vengavasi, K., Pandey, R., Soumya, P. R., Hawkesford, M. J., & Siddique, K. H. (2021). Below-ground physiological processes enhancing phosphorus acquisition in plants. Plant Physiology Reports, 26(4), 600-613.
Vieira, B. A. R. D. M. (2019). Atributos microbianos do solo sob cultivo de cana-de-açúcar com diferentes níveis de palha (Doctoral dissertation, Instituto Agronômico), Campinas –SP.
Zhang, Y., Chen, H., Liang, Y., Lu, T., Liu, Z., Jin, X., ... & Ahammed, G. J. (2021). Comparative transcriptomic and metabolomic analyses reveal the protective effects of silicon against low phosphorus stress in tomato plants. Plant Physiology and Biochemistry, 166, 78-87.
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