Fixao Biolgica de Nitrognio Jos Pereira da Silva

Fixação Biológica de Nitrogênio José Pereira da Silva Jr. Embrapa Trigo

Dinâmica de N no Ambiente Ciclo e Compartimentos

Dinâmica de N no Ambiente Ciclo e Compartimentos Relação entre compartimentos Compartimentos de N no Solo 3% 1% 0% Atmosfera Carvão mineral 16% MOS Hidrosfera NH+4 Fixado Solo MOS Biota Solo NH 4+ Fixado Solo Microbiota Biota Solo 99% Microbiota 80%

Dinâmica de N no Ambiente Ciclo e Compartimentos N 2 - Abundante mas Estável Tempo de Residência – 10. 000 anos Estabilidade decorre : - Quant. e ângulo das ligações covalentes - Distância entre os átomos

A Fixação de N Método Industrial Desenvolvido Final 1ª Década Século XX Catalisadores ósmio e urânio Atualmente extensivamente o ferro. Custo Energético ton NH 3– 26 MJ ~ 6 Barris de Petróleo

A Fixação de N

A Fixação de N Fenômeno Biológico Só alguns grupos de bactérias possuem nitrogenase Estabelecem relações Simbióticas ou Associativas

A Fixação de N Fenômeno Biológico

A Fixação de N Fontes Destinos Galloway et al. 2003

A FBN em soja Nódulos na “coroa”: mais precoces Coloração interna avermelhada: nódulos ativos

Consumo de Fertilizantes por Diferentes Culturas no Brasil Área Plantada, % 19% 13% 1% 21% 46% 6% Cana de açucar Algodão Soja Café Milho Outros

A FBN em soja • Para cada 1000 kg de grãos de soja são necessários 80 kg de N; • Biofertilizante baseado em bactérias (rizóbios) que retiram o N do ar e o disponibiliza às plantas em nódulos nas raízes; • Dispensa o uso de N mineral na cultura • Vantagem diferencial do Brasil - Relação média de uso fertilizantes NPK em soja nos USA – 1: 1, 4: 2, 0. (USDA, 2011) e no Brasil em torno de 1: 10.

Benefícios da Inoculação na Rotação Impacto da Soja no Trigo Subsequente Wietholter 2000 Hungria, 2007

Benefícios FBN na Rotação Balanço de N (kg ha-1) calculado pela diferença entre a entrada de N (fertilizante e FBN ) e a saída (produtos colhidos e perdas de N). Dourados MS Alves et al. 2006

A FBN em soja • Tecnologia de baixo custo, mas de grande resultado. • Dúvidas: – Preciso reinocular áreas antigas? – Compatibilidade com produtos químicos para tratamento de sementes? – Pode-se pré-inocular ? – Aplicação tardia de N é viável ?

Como se obtém um inoculante? ü Isolamento e caracterização morfo-fisiológica; ü Testes de eficiência agronômica; ü Formulação de inoculantes; ü Controle da qualidade de inoculantes (nacionais e importados), Ministério da Agricultura.

FBN em soja cultivada nos cerrados Esquerda: inoculada Direita: não-inoculada Atrás: inoculada Frente: não inoculada

Reinoculação + 80 ensaios Solo com 103 a 106 células/g solo Rendimentos >2. 000 kg/ha + 8% (P<0, 05) b Hungria et al. 2006, 2007, +dados não publicados a b

Reinoculação NI IP 5100 104 Solo com 4, 3 x células/g solo Embrapa Soja, Cultivar BRS 360 RR 5000 4900 4800 4700 4600 4500 4400 4300 • • • Rendimento (kg/ha) Rizóbios mais ativos fisiologicamente; Nodulação mais precoce e abundante na coroa da raiz principal, com maior eficiência na fase inicial de crescimento; Incrementos médios de 8% na produtividade. Nogueira & Hungria 2014

Tratamento das sementes e inoculação üDiferentes produtos são tóxicos às bactérias fixadoras e interferem na nodulação e rendimento; üEvitar aplicação de fungicidas e/ou micronutrientes junto com o inoculante; üSendo necessário o tratamento, deixar a inoculação por último; ü Usar produtos compatíveis.

Tratamento das sementes e inoculação ü Inoculantes especiais: protetores celulares ü Alternativa: aplicação no sulco de semeadura em dose equivalente a 3, 6 x 106 céls/semente (inoculante + água de 50 L/ha).

Aplicação de Cobalto e Molibdênio ü Co e Mo são essenciais para a fixação biológica de N; ü Indicação: 2 -3 g de Co e 12 -25 g de Mo/ha via semente ou foliar em V 3 -V 5.

Cuidados com inoculação antecipada üQuedas drásticas no número de células de rizóbios nas sementes ocorrem após 24 h da inoculação; üEssas quedas são acentuadas na presença de produtos químicos e inoculantes comuns; üSementes pré-inoculadas x inoculantes para inoculação antecipada.

Inoculação antecipada Tempo, horas Nogueira & Hungria 2014

Inoculação antecipada: Atualmente Tratamento industrial 5 Inoc. 3 + Ind. 4 Log UFC/semente Inoc. 1+ Ind. 3 Inoc. 2 + Ind. Inoc. Padrão 2 1 Inoc. Padrão + Ind. 0 0 2 3 4 6 Tempo, dias 8 10

Inoculação antecipada x Tratamento Semente Silva-Júnior et al. 2017

Uso de N-mineral na soja “Argumentos” Históricos • Doses “Start”; • Imobilização do N na palhada do PD; • Soja geneticamente modificada; • Tipo de crescimento: determinado x indederminado; • Precocidade; • Senescência dos nódulos na floração; • “FBN não é suficiente para altas produtividades”

Fertilizante Nitrogenado

N-ureia em cobertura em R 5. 3 – Sólida Ponta Grossa, safra 2012/2013 Nogueira & Hungria 2014

N-ureia em cobertura em R 5. 3 – Foliar Ponta Grossa, safra 2012/2013 Nogueira & Hungria 2014

Uso de N-mineral na soja Rendimentos de grãos de BMX Ativa safra 2012 -2013. Guarapuava Fontoura e Barth 2013

Coinoculação Rizóbio x Azospirillum • Efeito é dependente da dose de Azospirillum • A interação Azospirillum x rizóbio é menos frequente do que o efeito do rizóbio isolado Hungria et al. 2013

Considerações ü N mineral limita a nodulação e a fixação de N, além de não contribuir para o aumento da produtividade da cultura e ser poluente ambiental; ü O sistema de plantio direto na palha (menor oscilação de temperatura e umidade, etc. ) favorece a sobrevivência dos rizóbios no solo e nas sementes.

Recomendações ü Usar substância adesiva para inoculante turfoso (solução açucarada a 10%, 300 m. L/50 kg de sementes); ü Não inocular “na caixa” da semeadora! ü Duplicar a dose em “áreas novas” ou quando usar produtos químicos nas sementes.

FBN em Gramíneas – Um outro Filme • Outros Personagens – q Bactérias de diferentes famílias • Outro Enredo – q Relação Associativa q Menor capacidade de fixação e de transferência de N fixado.

Azospirillum em Gramíneas § Bactéria promotora de crescimento § Forma associação com raízes das gramíneas em geral § Difere da relação entre rizóbio e leguminosa pelo nível de especificidade gene a gene e anatomia

Inoculação em Trigo Irrigado e Inoculado com bactérias promotoras de crescimento – Cultivar Aliança/Planaltina 0 ZAE 94 - Herbaspirillum seropedicae; SP 245 - Azospirillum brasilense; TFI 08 - Raoutella terrigina; MXC 5 Paenibacillus polymyxa

Inoculação em Trigo Irrigado e Inoculado com bactérias promotoras de crescimento – Cultivar BH 1146 /Planaltina 0 ZAE 94 - Herbaspirillum seropedicae; SP 245 - Azospirillum brasilense; TFI 08 - Raoutella terrigina; MXC 5 Paenibacillus polymyxa

Inoculação em Trigo Inoculado com bactérias promotoras de crescimento Cultivar Guamirim /Passo Fundo ZAE 94 - Herbaspirillum seropedicae; SP 245 - Azospirillum brasilense; TFI 08 - Raoutella terrigina; MXC 5 Paenibacillus polymyxa

Inoculação em Trigo 3000 Safra 2012 – Passo Fundo 2819 2500 RG (kg/ha) 2000 CD 123 2019 1500 1000 500 0 Sem A. brasilense Com A. brasilense Castro et al. 2013

Inoculação em Trigo 4500 Safra 2012 – Passo Fundo 3984 4000 3500 TBIO ALVORADA 3209 RG (kg/ha) 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 Sem A. brasilense Com A. brasilense Castro et al. 2014

Inoculação em Trigo Safra - ano 2009 Rendimento de Grãos (kg/ha) – cv. QUARTZO Castro et al. 2014

Inoculação em Trigo Safra 2009 Rendimento de Grãos (kg/ha) – cv. FUNDACEP RAÍZES Castro et al. 2014

Inoculação em Trigo Safra 2008 Rendimento de Grãos (kg/ha) – FUNDACEP RAÍZES 4800 3600 2400 3920 3500 SEM inoculante COM inoculante 1200 0 Castro et al. 2014

Inoculação em Trigo Unid. Observação: Inoculação com Azospirillum brasilense em Trigo Safra 2013 Parceria : Embrapa Trigo-Emater/Regional Passo Fundo 4, 400 Rendimento de Grãos de Trigo, Kg/ha 4, 000 Com sem 3, 600 3, 200 2, 800 2, 400 2, 000 Cesar Henrich Cleiton Tartori Deonildo Bitti Divino Cenci Dulismar Bernardi Gilmar Lago Jacir Novillo Liandro Fortuna Luciane Lazzaretti Rosa Venturini

Resultados Apresentados nas RCBPTT Período : 2011 -2014 Trabalhos apresentados: 28 Respostas à Azospirillum, nº ensaios Total 8. RCBPTT 7. RCBPTT 6. RCBPTT 5. RCBPTT 0 5 10 Total 15 Negativo 20 25 Neutro 30 Positivo 35 40 45

Inoculação em Trigo Diversidade Genotípica de Trigo Qto à Inoculação com A. brasilense 150 Rendimento relativo, % 100 50 0 -50 -100 Rendimento Relativo= (Inoculado – Controle)/Controle x 100 Total de Genótipos = 237

Considerações ü Há resposta de trigo a inoculação com A. brasilense, mas a sua ocorrência tem se mostrado de grande amplitude, inclusive com efeito negativo; ü Resultados até o momento indica que a magnitude da resposta está relacionada ao background genético, embora ainda não esteja claro que outros fatores estaria modulando essa resposta.

Obrigado pela Atenção jose. silva-junior@embrapa. br