Azospirillum brasiliense e Adubação nitrogenada na cultura da brachiaria decumbens
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A deficiência de N é apontada como a principal causa de redução na produtividade e degradação das áreas cultivadas com gramíneas forrageiras (VASCONCELOS, 2006), porém, parte do N introduzido no sistema de produção agrícola é perdida, reduzindo a sua eficácia e diminuindo os lucros oriundos dos empreendimentos na pecuária, fundamentados na alimentação do gado com plantas forrageiras (PRIMAVESI et al., 2004).
Corsi (1994) relata que o nitrogênio promove diversas alterações fisiológicas em gramíneas forrageiras, como no número, tamanho, peso e taxa de aparecimento de perfilhos e folhas, e alongamento do colmo, que são fatores importantes na produção de massa seca e valor nutritivo da planta forrageira, resultando na elevação de índices zootécnicos. Segundo Pedreira et al. (2001), quando o teor de nitrogênio na planta é baixo, o perfilhamento é inibido, mas, com o suprimento de N há um acréscimo no número de perfilhos por planta.
A magnitude de resposta da planta ao N varia com a espécie forrageira, a dose, a fonte, o modo de aplicação do fertilizante, a forma de utilização de pastagem (corte ou pastejo), o tipo e a textura do solo e com as condições de clima (temperatura e umidade), antes, durante e depois da aplicação do adubo. Nesse caso, verifica-se que diversos componentes (planta, animal, solo e atmosfera), bem como, a interação entre eles, determinarão a quantidade de forragem produzida. Assim, a variação em qualquer um desses componentes, num determinado momento, estabelece, potencialmente respostas diferenciadas na produção de forragem (MARTHA et al., 2002).
Os sintomas de deficiência de N são caracterizados pelo amarelecimento das folhas mais velhas, reduzindo a taxa fotossintética, proporcionando o crescimento reduzido das plantas. O N fornecido adequadamente em condições favoráveis para o crescimento das plantas, proporciona aumento na produção de matéria seca e do teor de proteína, a partir da produção de carboidratos (HAVLIN et al., 2005).
A falta de conhecimento sobre o manejo do N (dose, fonte e forma de parcelamento do N aplicado), em geral, faz com que o N fertilizante seja utilizado de maneira menos eficiente do que é possível, o que estabelece perdas significativas desse nutriente no ambiente (MARTHA JUNIOR et al., 2004).
Alexandrino et al. (2005) estudando o crescimento e características químicas e morfogênicas da Brachiaria brizantha cv. Marandu submetido a cortes e a doses de N, verificaram grande diferença de perfilhamento ao longo do tempo de rebrotação em relação ao suprimento de N, observando que as plantas não adubadas com N quase não perfilharam ao longo do tempo. Para um bom manejo da adubação, principalmente no sistema intensivo, torna-se importante conhecer a necessidade em nutrientes das forrageiras e, consequentemente, a sua capacidade de extração de nutrientes do solo.
Primavesi et al. (2005) verificaram que o capim B. brizantha cv. Marandu quando recebe doses elevadas de nitrogênio extrai grandes quantidades de nutrientes do solo, principalmente de potássio. O manejo adequado do N na agricultura é fundamental para que não haja prejuízos na relação custo/benefício, no ambiente (acidificação do solo, liberação de gases do efeito estufa, eutrofização de lagoas e açudes), na nutrição de plantas e de animais e à saúde humana através da contaminação de mananciais hídricos por nitratos (COSTA, 2001).
2.3 Fixação biológica de nitrogênio
O processo realizado pelos microrganismos capazes de reduzir o N atmosférico a formas inorgânicas assimiláveis, e garantir a resiliência deste processo, é conhecido como fixação biológica do nitrogênio (FBN). Esse processo possui grande importância no aspecto econômico e ecológico, em sistemas agrícolas e florestais (REIS e TEIXEIRA, 2005).
A FBN atmosférico é realizada por microrganismos procarióticos conhecidos como diazotróficos. Os diazotróficos podem ser de vida livre, estar associados a espécies vegetais ou, ainda, estabelecer simbiose com leguminosas. Portanto os diazotroficos compreendem ampla gama de microrganismos procariotos, incluindo as arquebactérias, cianobactérias, bactérias Gram positivas e Gram negativas que apresentam grande diversidade morfológica, fisiológica, genética e filogenética. Essa diversidade garante não só a resiliência dos processos que mediam em determinado ecossistema, como também a ocorrência deste, nos mais diferentes habitats terrestres (MOREIRA et al., 2010).
A FBN é um dos mais importantes processos conhecidos na natureza e, nas associações com gramíneas, e realizado por alguns gêneros de microrganismos tais como: Azospirillum, Herbaspirillum, Gluconacetobacter, Burkholderia (BALDANI et al.,
1999). As bactérias citadas tem demonstrado seu potencial agrícola seja via FBN, seja através da produção de hormônios vegetais, promovendo incremento no crescimento de plantas de diferentes espécies com ênfase no uso das gramíneas forrageiras (SILVA e REIS, 2009).
A contribuição da FBN associativa a nutrição vegetal não e tão significativa como as simbioses, entretanto se for considerada a grande extensão de terras recobertas por gramíneas e cereais, esta se torna importante, em termos globais (MOREIRA et al., 2010).
O N fornecido pelo processo de fixação biológica é menos propenso a lixiviação e volatilização já que ele e utilizado in situ, sendo assim, o processo biológico é uma alternativa com menor custo, limpa e sustentável para o fornecimento de N na agricultura comercial (HUERGO, 2006).
2.4 Inoculação com bactéria Azospirillum brasilense
Vários estudos têm sido realizados buscando identificar microrganismos que tenham simbiose com gramíneas, como acontece na cultura da soja com a bactéria Bradyrhizobium japonicum. Pesquisadores do estado do Paraná testaram e selecionaram estirpes de Azospirillum que melhor sobreviviam no solo, se adaptavam as tecnologias empregadas em milho e promoviam maior crescimento de planta. Estes estudos foram promissores para a autorização pelo Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA) das estirpes de A. brasilense Ab-V4, Ab-V5, Ab-V6 e Ab-V7 na a produção de inoculantes comerciais para a cultura do milho. Trabalhos realizados por essas entidades demonstraram que há incremento médio de 24% a 30% no rendimento de grãos de milho quando inoculados com A. brasilense (HUNGRIA, 2011).
Bactérias do gênero Azospirillum podem atuar no crescimento vegetal por meio da redução do nitrato até amônia, podendo essa energia ser disponibilizada a outros processos vitais do metabolismo, no entanto, este processo de fixação biológica também necessita de energia na forma de adenosina-tri-fosfato (ATP) para acontecer (FERREIRA et al. 1997).
O gênero Azospirillum apresenta grande distribuição ecológica, podendo ser encontrado em raízes de plantas de clima tropical e temperado, neste grupo são encontradas espécies como Azospirillum brasilense, A. lipoferum, A. amazonense, A. irakense, A. halopraeferans, A. largimobile e A. dobereinera (PATRIQUIN et al., 1983; REIS et al., 2002).
Dentre as bactérias fixadoras de nitrogênio presentes na rizosfera das gramíneas, o gênero Azospirillum, em especial a espécie Azospirillum brasilense, constitui uma gama de estudos devido a sua ampla distribuição nos solos tropicais e subtropicais, tais estudos vem demonstrando que o uso desta bactéria tem estimulado o crescimento vegetal, aumentando a produtividade e concentrações de nitrogênio em diversas plantas de interesse agropecuário (REIS et al., 2000; HARTMANN e BALDINI, 2006).
Dentre as contribuições do uso da Azospirillum brasilense destacam-se o aumento na taxa de acúmulo de matéria seca, aumento na biomassa e altura, aceleração na taxa de germinação e benefícios no sistema radicular, proporcionando consequente aumento na produtividade final (HUNGRIA, 2010; DALLA SANTA et al., 2004; VOGEL et al., 2013).
Apesar de nas últimas décadas os estudos se voltarem ao uso desta espécie de bactéria, estes ocorrem principalmente sobre plantas de interesse agrícola, poucos foram realizados em poáceas forrageiras. A principal contribuição do uso desta bactéria é relacionada à alta capacidade da mesma em fixar N2 em forma assimilável pela planta, de preferência em amônia. (FRANCHE et al., 2009).
Segundo Reis Júnior et al. (2008) o uso de bactérias promotoras de crescimento além beneficiar no mecanismo de fixação biológica de nitrogênio, auxiliam na produção de hormônios que estimulam o crescimento vegetal, dentre eles auxina, citocinica e giberilina. A Azospirillum brasilense especificamente apresenta uma elevada produção de auxinas, sendo este hormônio responsável por modificações morfológicas nas raízes como, comprimento, ramificações e aumento de pêlos radiculares (DOBBELAERE et al., 1999; MIYAUCHI, et al., 2008.
A Azospirillum brasilense via FBN em pastagens forneceu um incremento de aproximadamente 40 kg N ha-1 ano-1, em estudos realizados nas espécies Pennisetum americanum e Panicum maximum (LABANDERA, 1994). Franche et al. (2009) observaram que a FBN contribui de 7 a 10 kg ha-1 mês-1 durante a época de verão, o que varia conforme o genótipo, sendo que 39% do N necessário poderia ser obtido via fixação biológica.
A FBN é um processo que depende de vários fatores. Para que a bactéria estabeleça uma interação positiva com a planta é indispensável a utilização de estipes de Azospirillum brasilense selecionadas (HUNGRIA, 2011) capazes de competir com os microrganismos já presentes no solo. Outro fator a ser levado em consideração é a escolha do genótipo a ser inoculado, pois a relação benéfica de simbiose entre o híbrido e a bactéria é determinada pela qualidade dos exsudatos liberados pelas raízes da planta (NEHL et al., 1996).
Esse fenômeno é conhecido por quimiotaxia, onde cada genótipo libera uma quantidade de exsudato diferente, com composição química distinta, que pode ou não ser atrativo e servir de fonte de carbono (malato, piruvato, succinato e frutose) para as bactérias inoculadas (QUADROS, 2009). Quanto à sobrevivência deste microrganismo, sabe-se que a A. brasilense tem baixa capacidade de sobreviver por períodos prolongados de tempo na maioria dos solos.
As condições físico-químicas do solo e a ausência da planta hospedeira podem afetar diretamente a população da bactéria (BASHAN et al., 1995). A inoculação com Azospirillum é realizada de maneira similar a inoculação de sementes de soja com Bradhyirizobium. O produto, contendo estirpes de Azospirillum, pode ser aplicado na forma sólida (como turfa) ou na forma líquida. Também, é necessário ser cauteloso às condições de temperatura, não deixando exposto ao sol e sem aplicação conjunta com agroquímicos, já que trata-se de microrganismos vivos (HUNGRIA et al., 2010; JORNAL COOPERCAMPOS, 2009).
O método de aplicação do inoculante mais comum é via sementes. Devido a necessidade do tratamento de sementes e da comodidade quando este é feito industrialmente, a inoculação via sulco de semeadura vêm sendo estudada como uma forma de evitar toxidez dos produtos utilizados no tratamento de sementes sobre a bactéria, já que alguns produtos químicos podem desestruturar o flagelo usado pela A. brasilense na associação com a planta (CROES et al., 1993). Conforme Basi et al. (2011) a aplicação de A. brasilense (estirpes Abv5 e Abv6) proporcionou incremento na produtividade do milho, sendo que a inoculação via sulco de semeadura não diferiu da realizada nas sementes, mostrando-se método de aplicação eficiente.
Os benefícios da inoculação de Azospirillum brasilense podem ser verificados em outras culturas. Um exemplo disso, é o trabalho de Sala et al. (2008), que trabalharam com inoculação de sementes de trigo (Triticum aestivum hard L. e Triticum durum L.) e forneceram 0, 60 e 120 kg ha-1 de ureia (70% na semeadura e 30 % 30 dias após a semeadura), eles observaram que houve interação da resposta das bactérias endofíticas com a adubação nitrogenada. Como resultado da pesquisa, obteve-se a maior quantidade acumulada de N com a inoculação da estirpe IAC-AT-8 de A. brasiliense e com a adição de 60 kg ha-1 de N, quando comparado a testemunha. Também observaram que quando a dose de N passou de 60 para 120 kg ha-1, houve decréscimo linear no índice de eficiência de utilização do nutriente. Isto demonstrou que o incremento na produção de MS da parte aérea diminuiu conforme foi aumentada a dose de N.
19 3. MATERIAL E MÉTODOS
3.1 Preparo do solo e tratamentos
O solo utilizado, classificado como Neossolo Quartzarênico (SANTOS, 2013), textura arenosa, foi coletado no município de Campo Grande, Estado de Mato Grosso do Sul. O solo foi coletado na camada de 0-20 cm, em área sob vegetação de cerrado. Com o auxílio de uma enxada, as primeiras camadas foram removidas e limpas para que não houvesse a mistura da parte superior com o solo utilizado para o experimento. O material foi coletado e armazenado em sacos de plásticos para assim evitar a mistura de impurezas.
Após destorroadas, a amostra do solo foi tamisado em peneira de 5 m de abertura de malha e secas ao ar. Subamostra foi passada em peneira de 2 m de abertura de malha, constituindo a terra fina seca ao ar para a caracterização química (Tabela 1) e física.
O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado, arranjado num fatorial 2x5, com quatro repetições. Os tratamentos foram constituídos pela combinação de dois fatores: inoculação com Azospirillum brasilense (presença ou ausência) e doses de nitrogênio (0, 50, 100, 150 e 200 kg ha-1) em cobertura. Cada parcela foi constituída por um vaso de 5 dm-3, totalizando 40 parcelas experimentais.
| pH | P MO K Ca Mg Ca+Mg Al H H+Al S T V |
| CaCl2 Água mg/dm3 mg/dm3 ----------------------------cmol/dm3 ----------------------------------- | % |
3.2 Caracterização física e química do solo
A análise física envolveu a determinação da composição granulométrica da
TFSA, pelo método da pipeta (DAY, 1965), com quatro replicatas. O resultado encontrado foi de 870, 30 e 100 g kg-1, respectivamente de argila, silte e areia.
Os atributos químicos determinados foram: pH, complexo sortivo, C orgânico e micronutrientes, com quatro replicatas por determinação, de acordo com Claessen (1997).
Tabela 1. Análise química do solo coletado para o experimento.
3.3 Condução do experimento
O experimento foi realizado em casa de vegetação da Universidade Federal da
Grande Dourados, localizado nas coordenadas (22º11'43.7"S e 54º56'08.5"W, altitude de 452 m), no município de Dourados – MS, no período de setembro de 2014 a junho de 2015. O clima da região é classificado de acordo com a classificação de Koppen (1948), do tipo Cwa – mesotérmico úmido.
As amostras de solo contidas nos vasos foram submetidas a duas incubações sequenciais por um período de 30 dias cada uma, sob condições de umidade equivalente a 60% do volume total de poros (VTP) ocupados por água (FREIRE et al., 1980), controlada por pesagem diária.
A primeira incubação do solo foi após a aplicação do corretivo para a correção da acidez do solo para elevar a saturação por bases do solo para 50%, utilizando o calcário dolomítico, na dosagem de 3,5 t ha-1 (86% de PRNT, 31% de CaO e 21% MgO). Após 30 dias, o solo de cada vaso foi seco e peneirado e recebeu a aplicação da adubação de implantação, sendo feita com aplicação de fósforo, potássio, enxofre e micronutrientes, correspondente aos seguintes teores de nutrientes na forma de sais p.a. em mg dm-3 de solo: 150 de K; 150 de P; 62 de S; 0,81 de B; 1, 3 de Cu; 5,0 de Zn; 3, 6 de Mn; 1,6 de Fe
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