MANEJO PARA ALTA EFICIÊNCIA DA FIXAÇÃO BIOLÓGICA DE NITROGÊNIO EM SOJA

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2 MANEJO PARA ALTA EFICIÊNCIA DA FIXAÇÃO BIOLÓGICA DE NITROGÊNIO EM SOJA Prof. Gil Miguel de Sousa Câmara Professor Associado - Departamento de Produção Vegetal ESALQ/USP

3 INTRODUÇÃO F = G + A + (G x A)

4 INTRODUÇÃO Variável (naturalmente) Fixo Alterável (ação humana) F = G + A + G x A PRODUTIVIDADE AGRÍCOLA CULTIVARES = DE + SOJA AMBIENTES DE PRODUÇÃO + INTERAÇÃO DOS CULTIVARES COM OS AMBIENTES

5 INTRODUÇÃO Fixação mecânica ao solo Absorção de Água Absorção de Nutrientes Soja: sistema radicular não nodulado. Fonte: Müller (1981)

6 INTRODUÇÃO Variável (naturalmente) Fixo Alterável (ação humana) F = G + A + G x A NODULAÇÃO + FBN ESTIRPES = DE + RIZÓBIOS AMBIENTES DE PRODUÇÃO + INTERAÇÃO DAS ESTIRPES COM OS AMBIENTES

7 INTRODUÇÃO Glycine max (L.) Merril F = G + A + G x A PRODUTIVIDADE GRÃOS e PROTEÍNA + NODULAÇÃO E FBN SOJA = E + RIZÓBIOS AMBIENTES DE PRODUÇÃO + INTERAÇÃO DA SOJA E ESTIRPES COM OS AMBIENTES F = G + A + G x A Bradyrhizobium japonicum e Bradyrhizobium elkanii Fonte: Câmara, 2013.

8 INTRODUÇÃO Fixação mecânica ao solo Absorção de Água Absorção de Nutrientes NODULAÇÃO Soja: sistema radicular nodulado. Fonte: Müller (1981). FIXAÇÃO BIOLÓGICA DO NITROGÊNIO

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10 MORFOLOGIA E FISIOLOGIA DA FBN

11 MORFOLOGIA E FISIOLOGIA DA FBN Raiz principal corte transversal. Fonte: Müller (1981) Soja: bacteróides dentro de nódulo. Fonte: UNIVERSITY OF MINNESOTA ( 2002) Soja: rizóbios em cordão de infecção. Fonte: UNIVERSITY OF MINNESOTA ( 2002)

12 MORFOLOGIA E FISIOLOGIA DA FBN Coroa radicular Soja: dois nódulos em uma raiz lateral. Soja: sistema radicular nodulado. Fonte: Müller (1981) Fonte: Müller (1981)

13 MORFOLOGIA E FISIOLOGIA DA FBN Tasa de FBN (um/mg/h) Taxa de FBN (µm mg -1 h -1 ) Os nódulos da raiz principal chegam a ser 10 x mais eficientes que os das raízes secundárias. 0 Primaria Raíz Secundaria Fontes: Racca, 1989; Diaz-Zorita, 2009.

14 PARTE AÉREA FOTOSSÍNTESE LUZ, CO 2 CLOROFILAS PRODUTOS (Sacarose, glicose, ácidos orgânicos) OUTROS COMPOSTOS NITROGENADOS CRESCIMENTO VEGETATIVO REPRODUTIVO TRANSAMINAÇÃO (Aminoácidos) AMIDAS (Asparagina, glutamina) SUBSTRATO PARA A INCORPORAÇÃO DO AMÔNIO (Aminoácidos dicarboxílicos) ADP+ Pi ATP SUBSTRATO PARA FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA (Geração de energia) O 2 Lb Lb-O 2 O 2 NH 3 COMPONENTE I (Mo- Fe-S -Proteína) NITROGENASE Ni H 2 Fd ox COMPONENTE II (Fe-proteína) e Fd red N 2 Fonte : MULLER (1981) 16 moléculas ATP / N 2 fixado 6 kg C / kg N 2 fixado NÓDULO (Fla ) ox e (Fla ) red NADP.H e SUBSTRATO DOADOR DE ELÉTRONS

15 MORFOLOGIA E FISIOLOGIA DA FBN Fixação Biológica de Nitrogênio (FBN) N 2 NH 3 NH 4 + N - amida 16 ATP mol -1 de N Assimilação de NO 3 - NO 3 - NO 2 - NH 4 + N - amida 12 ATP mol -1 de N Soja: sistema radicular nodulado. Fonte: Müller (1981)

16 MORFOLOGIA E FISIOLOGIA DA FBN 250 a 400 kg N ha a 95% do N requerido pela soja E a para 100%? Solo = Matéria Orgânica Chuvas = Descargas elétricas ( raios ) (25 a 40 kg N ha -1 ano -1 )

17 MORFOLOGIA E FISIOLOGIA DA FBN MORFOLOGIA E FISIOLOGIA DA FIXAÇÃO BIOLÓGICA DO N 2 INDICADORES MORFOLÓGICOS Quanto > o número < o tamanho Quanto < o número > o tamanho Tamanho de 0,3 a 12 mm Superfície rugosa ou lisa Coloração interna FENOLOGIA X NODULAÇÃO INDICADORES FISIOLÓGICOS Massa seca dos nódulos Redução de acetileno 15 N Determinação de ureídeos

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19 FENOLOGIA, ABSORÇÃO DE N E ADUBAÇÃO COM N MINERAL Flutuação da atividade da nitrogenase (linha pontilhada) e da nitrato redutase (linha contínua) durante o ciclo da soja. Fonte: Franco (1978).

20 FENOLOGIA, ABSORÇÃO DE N E ADUBAÇÃO COM N MINERAL ARM e Massa de Matéria Seca / A FBN OPERA POR DEMANDA 3 2,5 ARM (mm) ,5 1 Massa de Matéria Seca (g) ARM Massa 20 0,5 0 VE V1 V3 V6 V9 V12 R1/R2 R3 R4 R5.1 R5.3 R6 R7 R8 Estádios Fenológicos 0 Fonte: Câmara, 2014 IPNI; Informações Agronômicas, nº 147; set./2014.

21 FENOLOGIA, ABSORÇÃO DE N E ADUBAÇÃO COM N MINERAL A FBN OPERA POR DEMANDA Fonte: Fher & Caviness (1977); Ritchie et al., 1994.

22 Requerimentos em N (kg ha -1 ) FENOLOGIA, ABSORÇÃO DE N E ADUBAÇÃO COM N MINERAL Soja: evolução da absorção de N Requerimiento de N (kg/ha) Nodulada (5431(5.431 kg/ha) kg ha -1 ) Sin Sem nodular (4400 (4.400 kg/ha) ha -1 ) Etapa crítica para formação de nódulos a partir da inoculação. Fonte: Gonzalez, Días después de la siembra Dias após a semeadura Até R1: requerimentos mínimos de N, provisão do solo. R3 - R6: incorporação máxima de N, altos aportes da FBN.

23 FENOLOGIA, ABSORÇÃO DE N E ADUBAÇÃO COM N MINERAL Valores médios de produtividade total de matéria seca da parte aérea e quantidade absorvida de nutrientes, e de produtividade de grãos e quantidade de nutrientes exportada, para cinco cultivares de soja Análise Média Análise Média kg ha kg ha Matéria Seca Grãos N 502 N 182 P 48 P 16 K 343 K 58 Ca 155 Ca 6 Mg 72 Mg 7 S 35 S g ha g ha Cu 86 Cu 45 Fe Fe 677 Mn 806 Mn 88 Zn 350 Zn 92 Fonte adaptada: Tanaka & Mascarenhas (1992).

24 Produtividade agrícola (kg ha -1 ) FENOLOGIA, ABSORÇÃO DE N E ADUBAÇÃO COM N MINERAL Nodulos Nº Nódulos: RP/Planta planta -1 Rendimiento Produtividade agrícola Nº Nódulos de Nódulos en raíz na principal raiz principal / planta planta Rendimiento (kg/ ha) ADUBAÇÃO COM NITROGÊNIO EM NÍVEIS CRESCENTES E EFEITO SOBRE A NODULAÇÃO DAS RAÍZES NO INÍCIO DA GRANAÇÃO (R5) E NA PRODUTIVIDADE DE GRÃOS Doses Dosis de N de mineral N (kg/ha) ha -1 ) Fonte: Ventimiglia et al.,

25 Número de nódulos en R2 Número de nódulos planta -1 em R2 FENOLOGIA, ABSORÇÃO DE N E ADUBAÇÃO COM N MINERAL Sin Sem estrés estresse marcado Con Com estrés estresse hídrico hídrico ADUBAÇÃO COM NITROGÊNIO E NODULAÇÃO EM PLENO FLORESCIMENTO (R2) N a la siembra, kg/ha Doses de N mineral na semeadura (kg ha -1 ) Fonte: Gonzalez Montaner et al., 2002.

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27 AMBIENTE X NODULAÇÃO E FBN COM HISTÓRICO SEM HISTÓRICO FAZENDA AREÃO PIRACICABA - SP ESTAÇÃO EXPERIMENTAL DE ANHEMBI ANHEMBI - SP 1,1 x 10 5 células / g solo zero células / g solo

28 AMBIENTE X NODULAÇÃO E FBN A PARTIR OU DEPOIS DA SEMEADURA (AMBIENTE E MANEJO) Semeadura no pó Solo sem correção ou em construção de fertilidade Encharcamento Seca + temperaturas elevadas Fotossíntese Respiração Fotorrespiração Uso de N mineral

29 AMBIENTE X NODULAÇÃO E FBN

30 ATP P Ativador enzimas Cu Ca Crescimento radicular Eletrons Leghemoglobina Fe Se Hidrogenase Cobamida (B12) Co Mo Nitrogenase Hidrogenase Urease Ni Zn Leghemoglobina Formação nódulos S B Divisão celular Mg Clorofila Fotossíntese (C)

31 Fe Cu Mn Zn Mo Cl Ni P K Ca Mg N S B Se Al Se SOJA Ni Fontes: Lopes (1989); FMT (2004).

32 ALGODOEIRO APÓS COLHEITA NO MT Fonte: Fundação MT, 2009.

33 COMPACTAÇÃO SOLO ARGILOSO DEGRADADO Fonte: Fundação MT, 2009.

34 Comparativo de amostragem em diferentes profundidades Campo Prof. phcacl2 Ca Mg Al CTC V% m% ,2 4,0 0,8 0,0 10, ,6 2,2 0,4 0,3 8, média 4,9 3,1 0,6 0,2 9, Campo Prof. phcacl2 Ca Mg Al CTC V% m% ,9 3,0 0,7 0,0 9, Fonte: Fundação MT, 2009.

35 Comparativo de amostragem em diferentes profundidades Fonte: Fundação MT, Campo Prof. phcacl2 P K Ca Mg Al CTC V% ,4 22 0,19 3,4 2,2 0,0 9, ,7 9 0,17 1,7 1,1 0,2 8, ,5 4 0,14 1,2 0,6 0,4 7, ,4 2 0,11 0,8 0,5 0,4 6,1 23 média 4,8 9 0,15 1,8 1,1 0,3 7, ,2 23 0,17 2,7 1,5 0,0 8, ,4 2 0,13 0,9 0,5 0,4 6,4 24 média 4,8 13 0,15 1,8 1,0 0,2 7, ,8 13 0,14 1,6 0,8 0,0 6,5 39

36 Comparativo de amostragem em diferentes profundidades Fonte: Fundação MT, Campo Prof. cm phcacl2 P K Ca Mg Al MO SB CTC V% ,5 5,5 20 0,37 5,4 1,5 0,0 4,1 7,3 10, ,5-5,0 5,2 14 0,27 3,8 1,2 0,0 4,0 5,3 10, ,0-7,5 4,6 12 0,21 2,4 0,8 0,3 3,8 3,4 9, ,5-10 4,5 8 0,14 1,9 0,7 0,3 3,5 2,7 9, ,5 4,5 4 0,12 1,7 0,6 0,4 3,7 2,4 9, ,5-15 4,4 2 0,12 1,1 0,5 0,4 3,0 1,7 8, ,5 4,3 1 0,10 0,6 0,3 0,4 2,4 1,0 6, ,5-20 4,3 1 0,10 0,4 0,2 0,5 2,2 0,7 6, ,7 7,6 0,19 2,3 0,9 0,2 3,4 3,4 9,2 37

37 Compactação ou acidez? Fonte: Fundação MT, 2009.

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39 INOCULAÇÃO DE SEMENTES DE SOJA

40 INOCULAÇÃO ANUAL DA SOJA (RE-INOCULAÇÃO) Ganhos percentuais de produtividade agrícola de soja com a prática da re-inoculação em área cultivada há 5 anos com soja Tratamentos Produtividade (kg ha -1 ) Valor de Referência (%) Controle (s/inoc.) a 100,0 Inoc. Turfoso IAC a 109,4 4 Inoc. Turf. (média) a 111,9 2 Inoc. Líq. (média) a 108,9 7 Inoculantes (média) ,7 Fonte: Câmara (2000). BIBLIOGRAFIA NACIONAL = 3 A 16% DE GANHOS

41 QUALIDADE DO INOCULANTE Especificações Obrigatórias ao Produto Comercial: Identificação das estirpes: SEMIA 587 e SEMIA 5019 SEMIA 5079 e SEMIA 5080 Bradyrhizobium elkanii Bradyrhizobium japonicum Concentração bacteriana: 1,0 x 10 9 células bacterianas / g ou ml Prazo de Validade Número do Registro no Ministério da Agricultura

42 FATORES QUE PODEM INTERFERIR NA NODULAÇÃO E FBN ANTES DA SEMEADURA QUALIDADE DO INOCULANTE TRANSPORTE E ARMAZENAMENTO DO INOCULANTE AMBIENTE E OPERAÇÃO DE INOCULAÇÃO TRATAMENTO QUÍMICO DAS SEMENTES PRESSA NAS OPERAÇÕES DE TRATAMENTO E INOCULAÇÃO AUSÊNCIA DE TREINAMENTO DA EQUIPE DE TRATAMENTO E INOCULAÇÃO

43 TECNOLOGIAS AGREGADAS ÀS SEMENTES INOCULANTES E INOCULAÇÃO NOVAS TECNOLOGIAS DE APLICAÇÃO??? FUNGICIDA + MICRONUTRIENTES NA SEMENTE + INSETICIDA + HORMÔNIO +... INOCULANTE NO SULCO DE SEMEADURA!

44 INOCULAÇÃO VIA SULCO UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA JÚLIO DE MESQUITA FILHO FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS CÂMPUS DE BOTUCATU EFICIÊNCIA OPERACIONAL E ECONÔMICA DA INOCULAÇÃO DE SOJA VIA SULCO DE SEMEADURA Dr. TIAGO PEREIRA DA SILVA CORREIA ORIENTADOR: Prof. Dr. Paulo Roberto Arbex Silva CO-ORIENTADOR: Prof. Dr. Gil Miguel de Sousa Câmara BOTUCATU - SP Dezembro

45 INOCULAÇÃO VIA SULCO PORCENTAGEM E MASSA SECA DE COBERTURAS VEGETAIS NAS ÁREAS Áreas 1 2 Fonte: Correia (2015). Composição Milho + Av. Pr. + Mato Pastagem de braquiária Coberturas (%) MS (t ha -1 ) 95,1 7,84 23,9 0,76

46 INOCULAÇÃO VIA SULCO ÁNALISE QUÍMICA DO SOLO DAS ÁREAS EXPERIMENTAIS Áreas Prof. ph M.O. P res. S Al 3+ K Ca Mg CTC V (cm) (CaCl 2 ) (g dm -3 ) (mg dm -3 ) (mmol c dm -3 ) (%) , , , , Fonte: Correia (2015).

47 INOCULAÇÃO VIA SULCO ANÁLISE FÍSICA (g kg -1 ) Áreas Argila Areia total Silte Fonte: Correia (2015).

48 INOCULAÇÃO VIA SULCO CORREÇÕES E ADUBAÇÕES DE BASE ÁREA kg ha -1 de calcário dolomítico (a lanço). 750 kg ha -1 de gesso agrícola (a lanço). 100 kg ha -1 de cloreto de potássio. (a lanço). 100 kg ha -1 de MAP na semeadura. N = 10 kg ha -1. P 2 O 5 = 50 kg ha -1. ÁREA kg ha -1 de calcário calcítico (a lanço). 160 kg ha -1 de cloreto de potássio. (a lanço). 360 kg ha -1 de MAP na semeadura. 360 kg ha -1 de MAP na semeadura. N = 36 kg ha -1. P 2 O 5 = 120 kg ha -1. Fonte: Correia (2015).

49 INOCULAÇÃO VIA SULCO

50 INOCULAÇÃO VIA SULCO Fator Forma de Inoculação x Fator Dose de Inoculação (fatorial 5 x 5) + (2 contrastes) Fator Forma de Inoculação Fator Dose de Inoculação (UFC semente -1 ) Pressão Manômetro (Bar) Controle (sem Inoculante) - - Via semente Via sulco de semeadura a 10 L ha ,0 Via sulco de semeadura a 20 L ha ,0 Via sulco de semeadura a 30 L ha ,5 Via sulco de semeadura a 40 L ha ,0 Via sulco de semeadura a 50 L ha ,5 Volumes ao acaso dentro de doses em faixas de 55 m x 6 m e parcelas de 10 m x 6 m (4 rep.) Fonte: Correia (2015).

51 RESULTADOS ÁREA 1 E ÁREA 2 PRODUTIVIDADE AGRÍCOLA, VAGENS POR PLANTA E NODULAÇÃO Variáveis Inoculação da Cultura Sem Inocular Via Semente Via Sulco 1 Produtividade Agrícola (kg ha -1 ) 3.119,0 c 3.409,4 b 3.744,3 a Vagens por planta (Nº) 46,0 c 56,0 b 66,0 a Nódulos por planta R2 (Nº) 21,0 c 29,0 b 37,0 a Produtividade Agrícola (kg ha -1 ) 1.608,7 c 2.387,0 b 2.873,9 a Vagens por planta (Nº) 39,0 c 47,0 b 60,0 a Nódulos por planta - R2 (Nº) - 27,0 a 24,0 a 1 Valores médios dos tratamentos com inoculação via sulco. Fonte: Correia (2015).

52 INOCULAÇÃO VIA SULCO RESULTADOS: Valores médios para número de nódulos por planta de soja (NP), em função das taxas de aplicação de inoculante líquido via sulco de semeadura nas áreas 1 e 2. Variáveis Taxas de Aplicação de Inoculante Via Sulco de Semeadura (L ha -1 ) Médias N P (nº) Diferença 36,0 a 36,0 a 37,0 a 37,0 a - - 1,0-38,0 a 36,8 1,0 = 2,0 N P (Nº) 24,0 a 24,0 a 24,0 a 25,0 a 25,0 a 24,0 Diferença ,0 - = 1,0 Fonte: Correia (2015).

53 INOCULAÇÃO VIA SULCO RESULTADOS: Valores médios para número de nódulos por planta de soja (NP), em função das doses de aplicação de inoculante líquido via sulco de semeadura nas áreas 1 e 2. Variáveis Doses de Inoculante Via Sulco de Semeadura (UFC semente -1 ) Médias N P (nº) Diferença 30,0 a 30,0 a 37,0 a 39,0 a - - 7,0 2,0 48,0 a 36,8 9,0 = 18,0 N P (Nº) 10,0 a 22,0 a 23,0 a 31,0 a 34,0 a 24,0 Diferença - 12,0 1,0 8,0 3,0 = 24,0 Fonte: Correia (2015).

54 RESULTADOS: Significância das taxas de aplicação de inoculante líquido via sulco para a produtividade agrícola (PA) e número de vagens por planta (VP) na área 1 e produtividade agrícola na área 2. Variáveis Taxas de Aplicação de Inoculante Via Sulco de Semeadura (L ha -1 ) Médias P A (kg ha -1 ) Diferença PA 3.735,8 b 3.702,5 b 3.702,6 b 3.759,7 ab ,3 0,1 57, ,9 a 3.744,3 61,2 = 85,1 V P (Nº) 62 b 61,0 b 62,0 b 71,0 a 72,0 a 65,2 Diferença VP - -1,0 1,0 9,0 1,0 = 10,0 P A (kg ha -1 ) 2.862,5 a 2.852,2 a 2.858,7 a 2.855,3 a 2.941,1 a 2.873,9 Diferença PA ,3 6,5-3,4 85,8 = 78,6 Fonte: Correia (2015).

55 RESULTADOS: Significância das doses de aplicação de inoculante líquido via sulco para a produtividade agrícola (PA) e número de vagens por planta (VP) na área 1 e produtividade agrícola na área 2. Variáveis Doses de Inoculante Via Sulco de Semeadura (UFC semente -1 ) Médias P A (kg ha -1 ) Diferença PA 3.329,1 c 3.778,4 b 3.806,2 b 3.883,7 a - 449,3 27,8 77, ,0 a 3.744,3 40,3 = 594,9 V P (Nº) 58 e 61,0 d 64,0 c 69,0 b 74,0 a 65,2 Diferença VP - 3,0 3,0 5,0 5,0 = 16,0 P A (kg ha -1 ) 2.356,6 e 2.685,5 d 2.833,4 c 3.081,6 b 3.412,6 a 2.873,9 Diferença PA - 328,9 147,9 248,2 331,0 = 1.056,0 Fonte: Correia (2015).

56 Ganhos físico (kg e sc ha -1 ) e monetário (R$ ha -1 ) advindos da inoculação da cultura da soja, via semente e via sulco de semeadura (dose maior), nas áreas 1 e 2. Produtividade Agr. A B 1 A C 1 B C 1 Rizóbios (kg ha -1 ) (sc ha -1 ) (sc ha -1 ) (R$ ha -1 ) A V-Sulco ,4 8,6 541,80 B V-Semte ,8 - - C S/ Inoc ,0 - - (sc ha -1 ) (R$ ha -1 ) 13,4 844, (sc ha -1 ) (R$ ha -1 ) - - 4,8 302, A V-Sulco ,9 8,1 510,30 21, , B V-Semte ,8 - - C S/ Inoc , Abr/2015 = R$ 63,00 saca -1 (60 kg). Fonte: Correia (2015) ,0 819,00 - -

57 Participação (%) da dose do inoculante nos custos de produção estimados para a safra 2016/17, em função de doses de inoculação. Variação de Doses 1 Custos Estimados (R$ ha -1 ) 3.100, ,00 (kg ha -1 ) Observados ÁREA-1 Via Semente D1 0,16 Via Sulco 1xD1 0,16 Via Sulco 2xD1 0,36 Via Sulco 3xD1 0,48 Via Sulco 4xD1 0,64 Via Sulco 5xD1 0,80 0,14 0,14 0,28 0,42 0,56 0, , , , , , ,0 1 Assumindo-se 1 dose = R$ 5,00. Fonte: IMEA - MT Cv.: NA 5909 RG

58 CONSIDERAÇÕES FINAIS CARACTERIZAR MELHOR OS AMBIENTES DE PRODUÇÃO DEFINIR O SISTEMA DE PRODUÇÃO QUE SERÁ IMPLANTADO ESCOLHER OS CULTIVARES MAIS ADEQUADOS AO AMBIENTE E SISTEMA DE PRODUÇÃO USAR SEMENTES DE ALTA QUALIDADE FISIOLÓGICA E FITOSSANITÁRIA SE FOR O CASO, CALCULAR E EXECUTAR CORRETAMENTE A CALAGEM POSICIONAR O FÓSFORO SOLÚVEL NO SULCO E ABAIXO DO LEITO DE SEMEADURA

59 CONSIDERAÇÕES FINAIS SE UTILIZAR N-mineral NA SEMEADURA NÃO APLICAR DOSE ACIMA DE 20 kg ha -1 ADQUIRIR INOCULANTE DE ALTA QUALIDADE INOCULAR CORRETAMENTE AS SEMENTES OU OS SULCOS DE SEMEADURA EVITAR CONTATO ENTRE INOCULANTE E QUÍMICOS SEMEAR EM SOLO ÚMIDO E NA ÉPOCA MAIS ADEQUADA AO CULTIVAR

60 Prof. Gil Miguel de Sousa Câmara