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Análise detalhada sobre os efeitos da inoculação com a bactéria azospirillum brasilense na cultura do milho, abordando diversos aspectos como o papel do nitrogênio, os benefícios da inoculação, o ciclo da cultura, a adubação verde e a atuação da bactéria. Resultados de estudos comprovam os efeitos positivos da inoculação no rendimento de grãos, massa seca da raiz, tolerância ao déficit hídrico e outros parâmetros agronômicos do milho.
Tipologia: Notas de estudo
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AVALIAÇÃO DE MILHO SAFRINHA INOCULADO COM Azospirillum brasiliense CULTIVADO EM SUCESSÃO COM ESPÉCIES DE ADUBOS VERDES DIANÓPOLIS – TO 2023
AVALIAÇÃO DE MILHO SAFRINHA INOCULADO COM Azospirillum brasiliense CULTIVADO EM SUCESSÃO COM ESPÉCIES DE ADUBOS VERDES Revisão de literatura apresentada ao Departamento de Engenharia Agronômica do Instituto Federal de Educação, Ciências e Tecnologia do Tocantins – Campus Dianópolis. DIANÓPOLIS – TO 2023
Diante dessa constatação, os adubos químicos nitrogenados sintéticos vêm sendo utilizados em grande quantidade, no entanto a baixa eficiência de aproveitamento pelas plantas, o alto custo desse insumo e os riscos de poluição ambiental têm sido considerados nos estudos que visam encontrar alternativas que viabilizem a redução da quantidade aplicada de nitrogênio (MORENO et al. , 2019). Vários são os estudos que indicam possibilidades para viabilizar uma produção rentável, econômica e ecologicamente correta, como o uso do potencial genético das plantas, associado aos recursos biológicos do solo. O uso de insumos biológicos, como a inoculação de bactérias promotoras de crescimento vegetal (BPCV) que têm a capacidade de fixar nitrogênio para as plantas, constitui boa alternativa, principalmente porque, ao favorecerem o crescimento das raízes, promovem maior absorção de nutrientes e água (VERONEZI et al. , 2018). As bactérias promotoras de crescimento das plantas compreendem um grupo de microrganismos procariotos diazotróficos, que tem a capacidade de colonizar os tecidos e as células das plantas e estimular o seu crescimento por vários mecanismos (MARQUES et al. , 2020). Tais bactérias atuam por meio da síntese de fito-hormônios como a auxina, que estimula o alongamento das partes aérea e radicular das gramíneas, contribuindo para melhorar a absorção de água e de minerais, a mitigação de estresse e o controle biológico da microbiota patogênica (BASHAN; BASHAN, 2010). As bactérias diazotróficas, pertencentes ao gênero Azospirillum , associam-se à rizosfera da planta por meio de colonização externa ou associação endofítica (BESEN et al. , 2019). A espécie Azospirillum brasilense apresenta efeitos benéficos como o estímulo ao desenvolvimento de plantas, o que torna as plantas mais vigorosas e produtivas em consequência do fornecimento de hormônios vegetais como auxinas, giberelinas e citocininas (DARTORA et al. 2016); do favorecimento de maior absorção de nutrientes como nitrogênio, potássio e fósforo (HUNGRIA et al. , 2010); e da redução dos efeitos adversos causados por condições ambientais como déficit hídrico (BULEGON et al. , 2017). Outra possibilidade para aumentar o rendimento do milho é por meio da prática de adubação verde, esta que possui a capacidade de beneficiar os atributos químicos, físicos e biológicos do solo, além de proporcionar ganhos de produtividade nas culturas posteriores. Estes benefícios são proporcionados pela proteção do solo contra a erosão;
redução da infestação de plantas daninhas, aumento do teor de matéria orgânica e ciclagem de nutrientes, onde os macro e micronutrientes das camadas mais profundas do solo são elevados para a superfície, tornando-se novamente disponíveis para as plantas (COLOZZI FILHO et al. , 2009).
2. DESENVOLVIMENTO 2.1. A cultura do milho 2.1.1. Importância socioeconômica e produção A cultura do milho é uma das culturas mais importantes mundialmente, do ponto de vista econômico e social. De maneira primordial, está inserida na estrutura da cadeia produtiva do agronegócio brasileiro (KLEINSCHMITT, 2018). O milho participa da história alimentar mundial há muitos anos. No Brasil o milho já fazia parte da culinária indígena antes mesmo da chegada dos portugueses, mas a partir da colonização o consumo do cereal no país aumentou consideravelmente e passou a integrar o hábito alimentar da população. Vários produtos podem ser obtidos do milho-verde recém-colhido, mas é o milho seco, entretanto, que se constituiu em matéria-prima de maior importância histórica, pois, conforme explica Mariuzzo (2019), ao mesmo tempo em que o milho tem importância fundamental como fonte de alimentos dos homens ele serve, principalmente, para alimentação animal. Segundo a Abimilho (2020) o consumo do milho acontece principalmente por meio de rações e processamento industrial, onde cerca de 70% da produção mundial de milho é destinada à alimentação animal, podendo esse percentual chegar a 85%, em países desenvolvidos. Portanto, pode-se destacar a importância deste cereal que pode ser utilizado de diversas formas, tanto na alimentação humana quanto animal, devido a sua composição química e seu alto valor nutricional, ou mesmo para usos industriais e energéticos. Seus destinos industriais são também muito vastos, destacando-se que o cereal pode ser utilizado na produção de alimentos básicos (fubás, farinhas, canjicas e óleos), ou de produtos mais elaborados utilizados na produção de balas, gomas e doces, aromas, essências, sopas desidratadas, produtos achocolatados, corantes, refrigerantes, cervejas, molhos, etc. Ultrapassando a fronteira alimentícia, os amidos industriais derivados do milho podem ser utilizados na produção de papelão, adesivos e fitas gomadas. Energeticamente, o etanol produzido a partir do milho também tem importância global. Nos EUA, esta é a principal fonte de bionergia utilizada (BARROS e ALVES, 2015).
plenamente expandidas ou desdobradas. Para esta avaliação, a folha de milho pode ser considerada desdobrada ou aberta, quando for plenamente visível o elo de união bainha- limbo (“colar”). Todavia, não deverá ser computada na contagem a folha seminal, a qual se distingue das folhas verdadeiras do milho por apresentar extremidade arredondada. A esses estádios dá-se a denominação de estágios vegetativos, sendo que as subdivisões são designadas numericamente como V1, V2, V3 até V9n); em que (n) representa a última folha emitida antes do pendoamento (Vt). O primeiro e o último estágios V são representados, respectivamente, por VE (emergência) e Vt (pendoamento) (MAGALHÃES; DURÃES, 2006). Para os estádios posteriores ao florescimento, a identificação deverá ser efetuada com base na presença de estruturas reprodutivas e no desenvolvimento e consistência dos grãos. Para esta avaliação, o exame dos grãos deverá ser efetuado na porção mediana da espiga (KINIRY; BONHOMME, 1991). Tabela 1. Estágios vegetativos e produtivos da planta de milho. VEGETATIVO REPRODUTIVO VE, emergência R1, embonecamento V1, 1ª folha desenvolvida R2, grão bolha d1água V2, 2ª folha desenvolvida R3, grão leitoso V3, 3ª folha desenvolvida R4, grão pastoso V4, 4ª folha desenvolvida R5, formação de dente V(n), nª folha desenvolvida R6, maturidade fisiológica VT, pendoamento FONTE: Adaptado de Magalhães e Durães (2006). 2.1.3. Características edafoclimáticas O período de crescimento e desenvolvimento do milho é limitado pela água, temperatura e radiação solar ou luminosidade. A cultura do milho necessita que os índices dos fatores climáticos, especialmente a temperatura, a precipitação pluviométrica e o fotoperíodo, atinjam níveis considerados ótimos, para que o seu potencial genético de produção se expresse ao máximo (CRUZ et al. , 2010). Segundo Landau et al. (2021) a importância relativa dos fatores que afetam a estação de crescimento da cultura de milho varia conforme a região do país. No Brasil Central, a precipitação tem um papel de destaque. O regime de chuvas praticamente determina a
disponibilidade de água no solo, afetando indiretamente também as taxas de radiação, uma vez que chuvas intensas limitam a radiação solar que chega à superfície. Nas regiões Sul e Nordeste, a temperatura representa o fator mais limitante. Por pertencer ao grupo de plantas C4, o que garante uma taxa fotossintética elevada (pode atingir taxa maior que 80 mg.dm-2h-1), a planta de milho responde com elevados rendimentos ao aumento da intensidade luminosa. A maior sensibilidade à variação de luz ocorre no início da fase reprodutiva, ou seja, nos primeiros 15 dias após o pendoamento. O aproveitamento efetivo de luz pelo milho depende muito da estrutura da planta, principalmente da distribuição espacial das folhas. Uma redução de 30% a 40% da intensidade luminosa ocasiona atraso na maturação dos grãos, principalmente em cultivares tardias, mais carentes de luz (LANDAU et al. , 2021). Landau et al. (2021), afirmam que durante o período de germinação, as temperaturas ideais do solo para a cultura de milho estão entre 25ºC e 30ºC, sendo que temperaturas do solo inferiores a 10ºC ou superiores a 40ºC ocasionam prejuízo sensível à germinação. Silva e Nepomoceno (2021) avaliando os efeitos da temperatura na germinação de sementes de milho biofortificado observaram que por mais que o processo de germinação ocorra em diversas faixas de temperaturas, em temperaturas inferiores a 15°C é possível que haja menores taxas de germinação, sendo que a faixa ideal para germinação satisfatória no milho é de 25 a 35°C. Já para o período de desenvolvimento, da emergência à floração, as temperaturas estão compreendidas entre 24ºC e 30ºC. Comparando-se temperaturas médias diurnas de 25ºC, 21ºC e 18ºC, verificou-se que o milho obteve maior produção de matéria seca e maior rendimento de grãos na temperatura de 21ºC. A queda do rendimento sob temperaturas elevadas se deve ao curto período de tempo de enchimento de grãos, em virtude da diminuição do ciclo da planta (LANDAU et al. , 2021). Quanto a precipitação, Landau et al. (2021) afirma que o milho é uma cultura muito exigente em água. Entretanto, pode ser cultivado em regiões aonde as precipitações vão desde 250 mm até 5000 mm anuais, sendo que a quantidade de água consumida pela planta, durante seu ciclo, está em torno de 600 mm. O consumo de água pela planta, nos estádios iniciais de crescimento, num clima quente e seco, raramente excede 2,5 mm/dia. Durante o período compreendido entre o espigamento e a maturação, o consumo pode se elevar para 5 a 7,5 mm diários. Mas se a temperatura
por meio da domesticação de plantas e animais, controle da água por meio da irrigação e o preparo e manejo do solo. Entretanto, as alterações no ambiente, sobretudo pelo mau uso do solo e da água, acabaram por destruir ou diminuir a fertilidade das áreas de cultivo. A conscientização crescente, ao longo da história, pela preservação dos solos agrícolas, tem levado o homem a implementar técnicas de conservação e fertilização do solo de modo mais racional. Desse modo, a adubação verde representa um marco importante na agricultura, cuja sustentabilidade passa necessariamente pelo estudo e disponibilização ao agricultor de tecnologias “mais verdes”, que promovam a produção e a preservação do ambiente e a recuperação, conservação e melhoria da qualidade dos solos cultivados (FILHO et al. , 2023). 2.2.2. Características das espécies leguminosas Na prática de adubação verde se utiliza, preferencialmente, de leguminosas (devido à capacidade de fixação biológica do nitrogênio), com o objetivo de elevar a produtividade do solo com sua massa vegetal, produzida no local ou trazida de fora (BEVILAQUA et al. , 2022). As leguminosas constituem uma família da classe das Dicotiledôneas, muito rica em espécies úteis ao homem. Abrigam plantas de pequeno porte, arbustos e árvores com folhas compostas. Entre as plantas de pequeno porte estão alfafa ( Medicago sativa L.), cornichão ( Lotus corniculatus L.), ervilha ( Pisum sativum L.), ervilhaca ( Vicia sativa L.), soja ( Glycine max (L.) Merril.) e trevos ( Trifolium spp.), além de outras espécies. As flores podem ser hermafroditas, pentâmeras (na maioria), tetrâmeras ou trímeras, com cálice persistente e corola caduca. O fruto é um legume. O embrião tem dois cotilédones, por ocasião da germinação (FONTANELI et al. , 2012). As plantas leguminosas apresentam um sistema radicular profundo, conseguem absorver água e nutrientes em grandes profundidades e, em simbiose com bactérias diazotróficas, conseguem fixar o nitrogênio do ar (N 2 ) no solo, enriquecendo-o com esse elemento, que é um dos mais extraídos pelas culturas agrícolas (MANHÃES, 2011), o que possibilita a redução ou até mesmo a não utilização da adubação nitrogenada mineral (FILHO et al. , 2023). Além disso, são plantas mais tenras pelo fato da relação C:N ser de aproximadamente 20 (mais estreita) no pleno florescimento e no início da formação de vagens (estádio adequado para corte, que pode ser seguido ou não de incorporação). Em
virtude disso, a decomposição dessa fitomassa é mais rápida, sendo favorecidas a mineralização e a liberação de nutrientes reciclados preexistentes no solo e do N fixado simbioticamente pelos rizóbios. A liberação do N é mais intensa nos primeiras 60 dias após a incorporação, possibilitando a semeadura imediata de outra cultura (FILHO et al. , 2023). Algumas leguminosas tem a característica de se associarem às bactérias de diversos gêneros do tipo Rhizobium permitindo a fixação do nitrogênio atmosférico que pode posteriormente ser liberado às culturas agrícolas (PEREIRA et al. , 2017). O nitrogênio fixado pode ser disponibilizado em forma de exsudados radiculares, decomposição de nódulos e raízes além da conexão por micorrizas das raízes de outras espécies com as leguminosas (NOGUEIRA et al. , 2012). As leguminosas também se associam aos fungos micorrízicos arbusculares (FMA) pertencentes ao filo Glomeromycota. Os FMA favorecem o aumento de matéria orgânica no solo, o desenvolvimento de outras culturas e o incremento da microbiota do solo (STOFFEL et al. , 2016). As leguminosas usadas para adubos verdes tem elevada produção de biomassa (FERNANDES et al. , 2007), atuando no controle de fitonematóides (MORAES et al. , 2006) além de promover a adição de carbono e nutrientes ao sistema recuperando gradativamente a fertilidade do solo (RANGEL- VANCONCELOS et al. , 2016). 2.2.3. Cultivo em cobertura O plantio de culturas de cobertura é uma prática conservacionista associada ao Sistema de Plantio Direto (SPD). O sistema de plantio direto foi projetado para se utilizar boas práticas de uso da terra, o que inclui o solo coberto com plantas de cobertura em períodos sem cultivo comercial (ARAÚJO et al. , 2021). Com a introdução da cobertura vegetal obtêm-se a melhoria nos atributos físicos e químicos do solo (FINNEY; KAYE, 2017) contribuindo para a manutenção da umidade do solo (LIMA et al. , 2020), o que possibilita um melhor desempenho das culturas e redução da frequência de irrigação (CAMPIGLIA et al. , 2010). Assim sendo esta é uma prática fundamental para o estabelecimento de sistemas conservacionistas do solo e da água (PONCIANO et al. , 2021). A adubação verde possui a capacidade de beneficiar os atributos químicos, físicos e biológicos do solo, além de proporcionar ganhos de produtividade nas culturas
menores riscos de ataques de pragas e/ou doenças; IV – possibilita melhor aproveitamento da umidade do solo, com diminuição da frequência de irrigação; V – contribui para uma adequada redistribuição (aproveitamento e equilíbrio) dos nutrientes no solo, proporcionando um aumento da capacidade produtiva; VI – favorece a diminuição dos custos de produção; VII – contribui para maior estabilidade de produção; e VIII – conduz, geralmente, ao aumento dos rendimentos das diferentes culturas e, consequentemente, à tendencia de aumento da renda líquida da propriedade e perspectivas de melhoria na qualidade de vida dos produtores. 2.3. Azospirillum brasilense 2.3.1. Características do microrganismo O gênero Azospirillum é constituído por bactérias diazotróficas (capazes de fixar nitrogênio), heterotróficas, aeróbicas, Gram-negativas, curvas, móveis, microaerofílicas e endofíticas facultativas. Dependendo da espécie, a temperatura ótima de crescimento pode variar de 28 a 41ºC. Estes microrganismos podem ser encontrados associados com diversas plantas de interesse agrícola, incluindo o milho, trigo, sorgo e arroz (ECKERT et al. , 2001), há relatos, também, de que as bactérias desse gênero podem ser endofíticas facultativas (HUERGO et al. , 2008). Bactérias do gênero Azospirillum apresentam um grande potencial de aplicação como biofertilizantes por promoverem o crescimento vegetal. Este efeito tem sido atribuído a diversos fatores, entre eles a fixação biológica de nitrogênio (DOBEREINER; DAY, 1976) e a produção de hormônios promotores do crescimento para as plantas, como auxinas, citocininas e giberelinas (FAGES et al. , 1994). Diferente do que ocorre na interação rizóbio-leguminosa, os microrganismos desse gênero, classificados como associativos, colonizam as plantas sem que haja a formação de estruturas diferenciadas e sem que se estabeleça qualquer relação de simbiose (BERGAMARSCHI, 2006). Maior parte das espécies do gênero é encontrada colonizando a zona de elongação das raízes e os pêlos radiculares, no entanto, algumas estirpes podem ser encontradas no interior das plantas, por isso são consideradas endofíticas facultativas (DOBEREINER et al. , 1995). Além da possibilidade de sobrevivência no ambiente rizosférico ou no interior da planta, o gênero Azospirillum apresenta boa sobrevivência no solo. Sob condições de estresse, essas bactérias têm capacidade de agregação devido à produção de flocos e também de cistos ricos em poli-
βhidroxibutirato (PHB) que, na ausência de alimento, pode servir como fonte de carbono e energia para essas espécies (BURDMAN et al. , 1998). Dentre as bactérias fixadoras de nitrogênio pertencentes ao gênero Azospirillum , em especial a espécie A. brasilense , tem sido amplamente estudada devido a sua ampla distribuição nos solos tropicais e subtropicais e pela capacidade de promover o crescimento vegetal. O uso de A. brasilense está diretamente relacionado com aumento da produtividade final, uma vez que promove o aumento na taxa de acúmulo de matéria seca, aumento de biomassa e altura, aceleração na taxa de germinação e benefícios no sistema radicular (VOGEL et al. , 2013). 2.3.2. Azospirillum na agricultura No Brasil, o uso de A. brasilense como biofertilizante em campo já foi aprovado pelo Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA) para as culturas de milho e trigo. Considerando a substituição parcial (50%) do uso de fertilizantes nitrogenados, correspondente a cerca de 52 kg de N ha-1^ em 14,1 milhões de hectares para o milho e 35 kg de N ha-1^ em 2,4 milhões de hectares para o trigo, a economia estimada é de aproximadamente US$ 1,2 bilhões por ano (HUNGRIA et al. , 2010). A produtividade final é definida da soma de diversos fatores e como alternativa para redução de custos tem-se a inoculação com Azospirillum , que promove desenvolvimento das plantas oriundo da assimilação do N existente no ambiente e diminui o emprego de fertilizantes nitrogenados (SGOBI, 2016). Diversos trabalhos vêm sendo feito com a bactéria Azospirillum ao longo das últimas décadas em especial em gramíneas como: milho (JÚNIOR et al. , 2020), sorgo (SCHUMACHER et al. , 2021), trigo (SANTOS et al. , 2020), arroz (AMARAL et al. ,
A. brasilense , apresentando um aumento médio na produtividade de 472 kg ha-1. Na avaliação conduzida por Debastiani (2016) a altura de planta e altura de inserção de espiga nos tratamentos inoculados foram maiores que os não inoculados, enquanto Verona et al. (2010) observou que a inoculação proporcionou maior diâmetro de caule. Barros Neto (2008), verificou que a inoculação das sementes com A. brasilense acrescentou em 9% (793 kg ha-1) a produtividade do milho. Ainda, Cavallet et al. (2000), avaliando plantas de milho e seus componentes de produção, concluíram que a inoculação de sementes de milho resulta num acréscimo de 6% do comprimento médio das espigas e 17% na produtividade, mas não modifica a altura de plantas e o número de fileiras de grão por espiga. Para Galeano et al. (2019), inoculação com A. brasilense em sementes de milho proporciona aumento na massa seca da raiz de plântulas. Para Junior et al. (2021) a inoculação do milho com A. brasilense apresenta eficiência como promotora de crescimento e desenvolvimento vegetativo. Libório et al. (2016), avaliaram a resposta do milho quando inoculado a A. brasilense via semente com doses reduzidas de N e obtiveram um acréscimo de 818,25 kg ha-1^ no rendimento do milho em relação a testemunha. Coelho et al. (2017), analisaram a capacidade da planta de milho em tolerar déficit hídrico quando associada a bactéria A. brasilense e verificou um incremento no sistema radicular e redução de percas na produtividade. Dessa maneira, pode-se observar os efeitos benéficos que a inoculação com A. brasilense vem trazendo ao milho.
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