Fixação biológica de nitrogênio em soja e milho

Os assuntos serão selecionados e encaminhados a pesquisadores e colaboradores com experiência nos assuntos demandados.

Questões relacionadas com bactérias fixadoras de nitrogênio em soja e em milho se tornaram mais freqüentes com a comercialização recente de azospirilo para gramíneas. Por isso o tema foi escolhido para esse número da RPD.

Quais as diferenças entre o rizóbio em soja e o azospirilo em milho?

Ambos são bactérias de solo que desenvolvem em raízes e se beneficiam da relação com as plantas.

O rizóbio da soja (Bradyrhizobium japonicum) é conhecido desde 1895, como bactéria fixadora de nitrogênio em leguminosas.

O processo de estabelecimento e nodulação de rizóbio inicia com a comunicação química através dos exsudatos das raízes e da bactéria. Havendo a identificação da afinidade, ocorre a aproximação com as radicelas, a infecção das raízes e a invasão da bactéria, seguida da formação dos nódulos e início da formação de nitrogenase.

A planta leguminosa fornece carbono e açúcares para nutrir a bactéria e essa usa o nitrogênio do ar N2 e fixa na forma de NH3, disponibilizando-o para a planta. Essa relação é a de perfeita simbiose, em que a planta e a bactéria necessitam uma da outra e as duas se beneficiam com o resultado. As estimativas de fixação de N variam entre 50 e 400 kg/hectare/ano.

O azospirilo (Azospirillum brasilensis) é uma bactéria que está sendo estudada desde 1976 em gramíneas, especialmente trigo e milho.

A relação entre o azospirilo e as gramíneas é diferente da simbiose entre o rizóbio e a soja. O azospirilo é uma bactéria de vida livre no solo, se alimenta de exsudatos de raízes e, em alguns casos, pode ser endofítico (vive dentro do tecido da planta).

Essa bactéria não produz nódulos nem estruturas visíveis, associadas às raízes de plantas. A maioria dos autores sugere que o azospirilo age, principalmente, como estimulador de crescimento, induzindo à produção metabólitos secundários que promovem hormônios nas plantas (auxinas, citocininas e giberelinas). Alguns autores sugerem a melhor germinação, o crescimento de raízes e até a defesa contra doenças. As estimativas de fixação indireta de nitrogênio por azospirilo variam entre 10 e 200 kg/hectare/ano, com base em estudos na América do Norte.

Como identificar visualmente a presença de azospirilo em milho?

As bactérias do gênero azospirilo não desenvolvem nódulos nas raízes nem estrutura que permite a identificação visual. Portanto, não é possível identificar visualmente a presença da bactéria ou sinal que permite atribuir o estabelecimento e eficácia de azospirilo em raízes de milho, trigo e outras gramíneas.

A identificação pode ser feita, apenas em testes de laboratório, com o corte de células em lâminas microscópicas e por pessoa experiente em microbiologia.

Quais os fatores adversos que podem limitar o estabelecimento de rizóbio e azospirilo?

Os fatores críticos, depois do tratamento, são a temperatura elevada e a desidratação no processo de transporte para a lavoura, abastecimento da semeadora e até colocar a semente com a bactéria viva no solo, em am-biente úmido e com temperatura amena.

A adição de tratamentos químicos na semente, com formulações de rápido secamento, além da elevada concentração de ingrediente ativo é outro fator que pode causar a morte de bactérias. Por isso, é importante aplicar rizóbio ou azospirilo depois de outros tratamentos e o mais próximo possível do momento da semeadura.

A aplicação de doses elevadas de fertilizantes no sulco de semeadura pode prejudicar o estabelecimento de bactérias fixadoras de nitrogênio. Assim como a deficiência de elementos essenciais para a planta ou para a bactéria podem limitar o estabelecimento desses organismos nas raízes.

Solos sob preparo convencional, sem palha ou sulcos de semeadura abertos resultam em rápido secamento, temperatura elevada e permitem o acúmulo de ácidos orgânicos nas primeiras chuvas. Esses fatores também podem prejudicar o estabelecimento de bactérias fixadoras.

Nas áreas de campos nativos e de arroz inundado o estabelecimento de bactérias fixadoras de N é difícil e raramente ocorre de forma satisfatória no primeiro ano.

Com base nas normas brasileiras, a dose de inoculante aplicado em soja deve ser de 600 mil bactérias por semente. Considerando a necessidade de estabelecer 5 a 6 nódulos grandes por planta, o estabelecimento de rizóbio é de apenas 0,001% e a mortalidade de 99,999%

É importante lembrar que as bactérias são organismos vivos, sensíveis e necessitam estabelecer nas raízes para beneficiar as plantas.

Planta de soja aos 14 dias depois da semeadura com nódulos em desenvolvimento e cotilédones verdes, nutrindo a planta.

Plantas de soja aos 25 dias depois da semeadura com nódulos ativos substituindo os cotilédones no suprimento de nitrogênio.

Como medir a eficácia de azospirilo em milho?

Para saber se o azospirilo está realmente ajudando a planta é necessário fazer testes na própria lavoura.

Alguns pesquisadores sugerem a comparação entre faixas de semeadura com e sem azospirilo e posterior avaliação no crescimento de raízes e da planta, além de medir o rendimento de grãos, atribuindo o resultado ao tratamento, desde que as demais condições de fertilidade e manejo sejam semelhantes. A validação, a campo, deve ter três comparações: sem N, com N e com azospirilo (sem N).

O azospirilo em milho apresenta resultados variados, com dados positivos no rendimento de grãos e outros sem resposta agronômica, sugerindo que há necessidade de maiores estudos para sua recomendação e uso generalizado em nível de lavoura.

Nódulos de rizóbio de tamanho grande, na raiz principal da planta de soja (esquerda) e ativos na fixação de nitrogênio, caracterizado pela cor avermelhada no corte (direita).

Quando o rizóbio estabelece na raiz e libera o N para a planta de soja?

O estabelecimento do rizóbio ocorre logo depois da germinação da soja e pode ser visualizada duas semanas depois da semeadura, na raiz principal da planta.

O processo de liberação de NH3 para a planta ocorre a partir da fase de coloração avermelhada no interior do nódulo, entre duas e três semanas da semeadura e com os cotilédones amarelos.

Os nódulos de maior tamanho, de coloração avermelhada no interior e que estabeleceram no início do desenvolvimento da planta são os que fixam nitrogênio mais eficientemente. Os nódulos de menor tamanho, estabelecidos nas raízes laterais são considerados menos eficientes ou ineficientes na fixação de N para a planta.

Para estabelecer nódulos de maior tamanho, desde o início do desenvolvimento da planta é necessário inocular a semente todos os anos, sempre com cepas de bactérias mais eficientes e em formulações de melhor qualidade.

Qual a necessidade de nitrogênio para a soja e milho?

A fase crítica de maior necessidade de N na planta é a de enchimento de grãos.

No caso da soja, com base na população de 300 mil plantas por hectare e a estimativa de 4800 kg de grãos, contendo 40% de proteína, o consumo total de N será de aproximadamente de 450 kg/ha. Dessa quantidade N, em torno de 300 kg/ha será exportado nos grãos. Cada planta deve produzir 16 g de grãos com necessidade de 1,5 g de N. Estima-se que cinco nódulos grandes e ativos (avermelhados no interior) podem suprir a necessidade de N da planta de soja.

O milho, com base na produção de 10000 kg/ha tem necessidade aproximada de 450 kg de N para nutrir a planta e exportar nos grãos.

A soja e o milho necessitam de N e os demais nutrientes, em todas as fases de crescimento, porém o maior consumo é na fase de intenso crescimento vegetativo e, principalmente, no enchimento de grãos. Nessa fase ocorre a absorção do solo e a remobilização de N das partes vegetativas da planta.

As respostas foram elaboradas por Dirceu Gassen e Bernardo Tisot, com base em revisão da bibliografia, experiência prática e informações fornecidas pelas Pesquisadoras Dra. Anelise Beneduzi (Fepagro, Porto Alegre/RS) e Dra. Mariangela Hungria (Embrapa Soja, Londrina/PR).

Publicado na Revista Plantio Direto, edição 126, novembro/dezembro de 2011.