RELATÓRIO PARA AUXÍLIO DE PESQUISA. Título da Pesquisa: Bactérias promotoras de crescimento de plantas no desenvolvimento de Brachiaria ssp.

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1 RELATÓRIO PARA AUXÍLIO DE PESQUISA Projeto Agrisus No: 1732/16 Título da Pesquisa: Bactérias promotoras de crescimento de plantas no desenvolvimento de Brachiaria ssp. Interessado: Ulysses Cecato Instituição: Universidade Estadual de Maringá Endereço: Avenida Colombo, 5790 CEP: Cidade: Maringá Estado: PR Fone: (44) / Cel.: (44) ulyssescecato@gmail.com Local da Pesquisa: Centro de Treinamento de Irrigação (UEM), Maringá PR e Fazenda Experimental de Iguatemi, Iguatemi - PR Valor financiado pela Fundação Agrisus: R$20.000,00 (Vinte mil reais) Vigência do Projeto: 20/05/2016 a 01/07/ INTRODUÇÃO Na atual conjuntura, os sistemas agrícolas tem promovido mudanças para evitar a degradação ambiental sem afetar a produção. O manejo da fertilidade do solo explorando as biotecnologias existentes podem ser adotados para potencializar a produção e o correto avanço econômico, social e ecológico dos diferentes ecossistemas pastoris do Brasil. Neste sentido, a associação entre gramíneas e as bactérias promotoras de crescimento de plantas podem representar uma vantajosa alternativa para a produção animal a pasto, produção de forragem, manejo do solo e qualidade ambiental. Seguindo ainda o contexto de sustentabilidade, Bergamashi (2006) observou a potencialidade da fixação biológica de nitrogênio (FBN) para substituir total ou parcialmente a adubação nitrogenada, uma vez que inoculação pode auxiliar na economia de fertilizantes nitrogenados oriundos de combustíveis fosseis não renováveis a custos muito elevados. Segundo

2 Fancelli (2010), o Brasil tem potencial para gerar economia de 30 a 50 kg ha -1 de fertilizantes minerais com a adoção da técnica de inoculação na cultura do milho na safra e safrinha. Também devem ser considerados os benefícios pela menor poluição ambiental que resulta da produção e utilização de fertilizantes, bem como pela redução na emissão de gases de efeito estufa (HUNGRIA, 2011). Em conjunto com os benefícios ambientais e econômicos a inoculação com bactérias promotoras de crescimento (BPCVs) apresenta capacidade para se tornar uma prática de manejo eficiente para repor o N no sistema solo-planta, além de assegurar maior rendimento, distribuição uniforme de forragem e, consequentemente, aumento da produção animal (MOOJEN, 2002). As plantas forrageiras respondem positivamente às adubações, especialmente o nitrogênio, responsável pela manutenção da produtividade, e sua deficiência é a grande responsável pela degradação da pastagem. Sobral (2003) categorizou os benefícios promovidos pelas BPCVs em diretos e indiretos. Os benefícios diretos estão relacionados com maior disponibilidade de nutrientes, a FBN, produção de hormônios promotores de crescimento e solubilização de fosfato. Os indiretos são o maior controle biológico por competição de nutrientes, resistência a doenças e produção de substancia que captam o ferro. Além disso, Itzigsohn et al. (2000) não observaram impactos negativos ao meio ambiente com a inoculação destes microrganismos nas pastagens. Okon & Vandeleyden (1997) copilaram dados de 22 anos de experimentos com inoculação a campo e concluíram que as BPCVs promoveram ganhos em diversas gramíneas em diferentes condições ambientais. Os autores destacaram que além dos ganhos em FBN, estas modificaram a produção de raízes e, consequentemente, a superfície de absorção e volume de solo explorado. Fallik & Okon (1996) também observaram um acréscimo na matéria seca e maior crescimento panicular em plantas de Setaria itálica cultivadas em vasos e inoculadas com A. brasilense. Estudando os efeitos da inoculação de bactérias diazotróficas (BD) em gramíneas forrageiras nativas do Pantanal, Brasil et al. (2005) constataram que os efeitos advindos da inoculação tornaram-se notáveis aos 60 e 90 dias de cultivo. Os autores verificaram também que a associação de A. brasilense e A. lipoferum proporcionaram maior produção de matéria seca da parte aérea, da raiz e acúmulo de N. Itzigsohn et al. (2000) avaliando o efeito da inoculação de A. brasilense em pastagem natural também constataram maior produção de matéria seca da pastagem em relação ao controle. Reis Junior et al. (2008) observaram que a inoculação favoreceu a produção simultânea de matéria seca da parte aérea e raiz e elevados teores de P e N, em razão da maior eficiência de utilização desses nutrientes. Essa maior taxa de acúmulo de matéria seca está relacionada

3 possivelmente como o aumento da atividade das enzimas fotossintéticas e de assimilação de N (HUNGRIA et al., 2010). Resultados semelhantes foram obtidos por Oliveira et al. (2007), que verificaram um aumento na produção de matéria seca do capim-marandu no tratamento com a inoculação. Por outro lado, Guimarães et al. (2011) estudando também o capim-marandú inculado com Azospirillum encontraram incrementos de 9% no número de folhas e 12% no número de perfilhos por planta no capim-marandu inoculado com Azospirillum. Esses autores não observaram diferenças na altura das plantas inoculadas quando compradas àquelas adubadas com N. Fiori et al. (2010) também constataram a eficácia da inoculação com BPCVs no aumento na produtividade de gramíneas. E Bashan et al. (2004) justifica essa maior produtividade em função da excreção de hormônios vegetais essenciais ao crescimento e, havendo a melhora a absorção de macro e micronutrientes. De acordo com Alves et al. (2009), a contribuição do N proveniente da FBN pelas bactérias diazotrófica pode variar de 10 a 42%. No entanto, Quesada (2001) verificou contribuição da FBN no P. purpureum acima de 50% na época das águas. Ficagna & Gai (2012) ao compararem o efeito do N e do inoculante de gramíneas nos teores de PB e MS em Tifton 85, observaram aumento na PB após 60 dias de aplicação na dose de 300 ml ha -1. Neste contexto, a utilização das bactérias promotoras de crescimento vem de encontro à necessidade de aliar a produção animal com a conservação ambiental. Isso denota, que o interesse pela biotecnologia do solo tendem a aumentar, pois é, em grande parte, responsável pela conservação, fertilidade do solo e nutrição da planta. Porém, Voguel et al. (2014) apontaram a necessidade de mais estudos sobre os mecanismos e efeitos da inoculação sobre a MS, teor de N e altura da planta, em especial no que se refere à área foliar e PB a fim de que possam ser realizadas recomendações a respeito de sua utilização aliada a adubação nitrogenada. Existe ainda uma escassez de dados conclusivos que indiquem se os efeitos da inoculação são decorrentes da FBN ou se são efeitos hormonais. 2. MATERIAIS & MÉTODOS 2.1. Ensaio 1 O experimento foi desenvolvido em delineamento inteiramente casualizado. Os tratamentos consistiram de seis bactérias (sem bactéria, Azospirillum brasileinse Ab-v5, Azospirillum brasileinse Ab-v6, Pseudomonas fluorescens total, Pseudomonas fluorescens ET76 e Pantoea spp) associada com três doses de nitrogênio (zero, 50 e 100 kg N ha -1 ) em três espécies forrageiras (Brachiaria brizantha (Hochst.) Stapf. cv. Xaraés; Brachiaria brizantha cv. BRS Paiaguás e Brachiaria ruziziensis [Germain e Evrard]), em um esquema fatorial 6x3, com 6 repetições,

4 totalizando 324 unidades experimentais, durante 12 meses. As bactérias utilizadas foram previamente identificadas como promissoras em estudos conduzidos no laboratório de Biotecnologia do Solo da Embrapa Soja. Os inóculos foram preparados na Embrapa Soja, nos meios de cultura adequados para cada microrganismo, na concentração final de 10 8 células ml -1. A cada quilo de semente foram misturados 15 ml de inoculo e deixados secar a sombra por 30 minutos antes da semeadura. Foi realizada a adubação de correção com fósforo e potássio após análise físico-quimica do solo utilizado para preenchimento dos vasos. O solo utilizado para o preenchimento dos vasos foi retirado de uma área de arenito caiuá, classificado conforme Embrapa (2006). As amostras de solo foram coletadas, peneiradas em peneiras de quatro mm para melhor homogeneização e, em seguida, foi retirada uma subamostra para determinação de suas características físico-química em laboratório especializado. Os vasos foram preenchidos com 15 dm 3 de solo arenito Caiuá, textura arenosa, cujas características químicas foram: ph = 4,7; Ca = 1,0 cmolc dm -3 ; Mg = 0,5 cmolc dm -3 ; Al = 0,1 cmolc dm -3 ; P (Mehlich) = 5,0 mg dm -3 ; K = 0,16 cmolc dm -3 ; V = 31,56%; M.O.= 2,1%. Em todos os vasos foram corrigidos os teores de fósforo, potássio e aplicado o equivalente a 20 kg de N ha -1. Após 28 dias da adubação química, foram semeadas dez sementes por vaso. Ao completar 21 dias de cultivo foi realizado o desbaste, salvaguardando cinco plantas por vaso e realizada a adubação nitrogenada nos vasos correspondentes. Foi realizado o corte de uniformização das plantas a 15 cm de altura. Também, foram realizados cinco cortes no decorrer do ensaio, para estimar a produção de matéria seca de cada vaso. Os cortes foram realizados quando as forrageiras atingiram entre 35 a 40 cm e com resíduo de 15 cm. O material coletado de cada vaso foi acondicionado em saco de papel previamente identificado, pesado e levado à estufa de circulação forçada a 65 C por 72 horas. Terminado o tempo de secagem, as amostras acondicionadas em sacos de papel foram retiradas da estufa e pesadas imediatamente. Foi determinada a média de cada tratamento e realizada uma análise descritiva dos resultados Ensaio 2 O experimento realizado para essa pesquisa foi implantado na Fazenda Experimental de Iguatemi, pertencente a Universidade Estadual de Maringá, localizada no município de Iguatemi, no Estado do Paraná, durante os meses de Dezembro a Março, compreendendo o verão de 2016/17. O solo da área experimental foi classificado como arenito Caiuá, de textura arenosa, cujas características químicas foram: ph= 5,6; Ca= 1,4 cmol c dm -3 ; Mg = 0,6 cmol c dm -3 ; Al = 0,1 cmol c

5 dm -3 ; P (Mehlich) = 0,8 mg dm -3 ; K = 0,12 cmol c dm -3 ; V = 39,4%; e M.O.= 11,8 g dm -3. Na área, foi gradeada e corrigida a saturação de bases para 50%. Após 30 dias da calagem, em todas as parcelas foram aplicados o equivalente a 20 kg de N ha -1 (ureia 45% N), 84 kg K 2 O ha -1 (cloreto de potássio 48% K 2 O) e 42,5 kg P 2 O 5 ha -1 (superfosfato simples 18% P 2 O 5 ), os quais foram incorporados ao solo antes da semeadura. O experimento foi desenvolvido em um delineamento em blocos casualizados, com quatro repetições com a Brachiaria ruziziensis [Germain e Evrard], totalizando 20 unidades experimentais, em parcelas de 12 m 2. Os tratamentos consistiram em controle negativo (sem inoculação), controle positivo (adubação com 50 kg N ha -1 ), Azospirillum brasilense Ab-V5, Pseudomonas fluorescens Total e Pantoea ananatis AMG 521. Os inóculos das bactérias foram preparados em meio líquido específico para cada bactéria e, no momento da semeadura, ajustados para a concentração final de 10 8 células ml -1. Foram misturados 15 ml de cada inóculo por kg de semente e, em seguida, foram deixados secar à sombra por 30 minutos. Além disso, foram semeadas 50 gramas de sementes por parcela e, após a emergência das plântulas, iniciou-se a aplicação de N-fertilizante nas parcelas correspondentes a 50 kg de N ha -1 (controle positivo). 3. RESUMO DO RELATORIO PARCIAL ANTERIOR A associação da bactéria Pantoea e 50 kg N ha -1 proporcionou maior produção de massa de forragem, com incremento de 20% quando comparado com o testemunha. No entanto, a inoculação das bactérias Pseudomonas e Pantoea com 100 kg N ha -1 resultou em menor produção de massa de forragem quando comparado com a inoculação das mesmas bactérias sem adubação nitrogenada. Assim, a inoculação com a Pantoea elevou a produção de massa de forragem em 12,9% e 10,6% em relação aos tratamentos testemunhas e Pantoea+100. A inoculação com essa estirpe assemelhou-se com o tratamento com 100 kg N ha -1 na produção de massa de forragem. Em relação a percentagem de folhas, os tratamentos Pseudomonas + 50, Pseudomonas e Pantoea proporcionaram maiores percentagem de folhas. As menores percentagens de colmo também foram observadas nesses tratamentos. Uma menor percentagem de colmo é uma característica produtiva essencial, uma vez que na produção animal a maior proporção de folhas é desejável. 4. RESULTADOS PARCIAIS No capim-paiaguás, as maiores produções de massa de forragem foram proporcionadas pelas bactérias P. fluorescens Total, P. fluorescens ET76 e Pantoea, que produziram 54, 40 e 45% a mais

6 que as plantas do tratamento testemunha. No capim-ruziziensis, essas bactérias também beneficiaram a produção total de forragem, com aumento de 15, 12 e 24% em relação ao testemunha. As duas estirpes de Pseudomonas e a Pantoea também se mostram efetivas na promoção de crescimento do capim-xaraés, com aumento de massa de forragem em torno de 42, 24 e 53 g MS vaso -1 acima do tratamento controle (Tabela 1). Tabela 1. Produção total de massa seca e razão folha: colmo de três espécies de Brachiaria inoculadas com bactérias promotoras de crescimento em plantas Produção Total de MS g vaso -1 Tratamento Paiaguás Ruziziensis Xaraés Testemunha 171,28 103,67 205,18 A. brasilense Ab V5 187,11 107,07 208,29 A. brasilense Ab V6 202,13 105,86 202,93 P. fluorescens Total 264,28 119,50 247,32 P. fluorescens ET76 241,23 117,05 229,98 Pantoea 249,77 129,32 258,80 Razão Folha: Colmo Testemunha 1,21 1,12 1,68 Ab V5 1,28 1,11 1,75 Ab V6 1,31 1,15 1,75 P. fluorescens total 1,47 1,13 1,94 P. fluorescens ET76 1,32 1,10 2,17 Pantoea 1,51 1,06 1,94 As bactérias P. fluorescens Total e Pantoea promoveram maior razão folha:colmo no capimpaiaguás. No entanto, no capim-ruziziensis a maior razão folha:calmo foi proporcionado pelo A. brasilense Ab-V6. Na Brachiaria brizantha cv. Xaraés, o maiores valores de razão folha:colmo foi propiciados pelas Pseudomonas fluorescens e Pantoea (Tabela 1). Os benefícios dessas bactérias na produtividade dessas espécies de gramíneas forrageiras se deve a produção de fitormônios, como auxinas e citocininas. Esses fitormônios agem nas zonas de divisão celular, resultando em maior alongamento de folhas e colmos. Observou-se que as bactérias promotoras do crescimento vegetal apresentaram desempenho diferente quando associadas a adubação nitrogenada (Tabela 2). Quando associou-se as BPCVs do crescimento vegetal com 50 kg N, a Pantoea promoveu maior produtividade do capim-paiaguás. Contudo, quando associou-se as bactérias com 100 kg N na mesma cultivar, verificou-se maiores produção quando inoculou-se as bactérias A. brasilense Ab-V5 e Pantoea. Tabela 2. Produção de massa seca de três espécies de Brachiaria inoculadas com bactérias promotoras de crescimento em plantas associado com dois níveis de adubação nitrogenada Produção Total de MS g vaso -1 Tratamento Paiaguás Ruziziensis Xaraes 50 kg N 241,42 144,06 254, kg N 259,89 127,58 256,78

7 Ab V ,36 152,19 234,99 Ab V ,52 121,63 241,73 P. fluorescens total ,53 153,71 251,96 P. fluorescens ET ,49 160,19 235,31 Pantoea ,24 144,29 246,67 Ab V ,76 134,49 275,25 Ab V ,62 135,44 267,95 P. fluorescens total ,58 126,89 267,38 P. fluorescens ET ,00 145,49 260,60 Pantoea ,70 126,66 254,81 Razão Folha: Colmo 50 kg N 1,29 1,11 1, kg N 1,38 1,26 1,87 Ab V ,43 0,99 1,89 Ab V ,31 1,09 1,93 P. fluorescens total ,33 1,15 1,79 P. fluorescens ET ,45 0,94 1,76 Pantoea ,30 0,99 1,78 Ab V ,33 1,18 1,71 Ab V ,61 1,14 1,69 P. fluorescens total ,43 1,20 1,73 P. fluorescens ET ,45 1,30 1,96 Pantoea ,38 1,27 1,80 A associação entre N e BPCVs no capim-ruziziensis, constatou-se que na dose 50 kg de N a P. fluorescens ET76 promoveu maior produção de massa de forragem, seguida da P. fluorescens Total e A. brasilense Ab-V5. Entretanto com 100 kg de N, duas estirpes de A. brasilense e a P. fluorescens ET76 que proporcionaram melhores condições de produções. No capim-xaraés, associação entre as duas estirpes de A. brasilense e 50 kg N proporcionou condição para menor produção de massa de forragem em relação ao 50 kg N sem inoculação. Entretanto, quando inoculou aas bactérias com 100 kg todas as bactérias diferiram da dose 100 kg sem inoculação, exceto a Pantoea. Observou-se com esses resultados que a maioria das bactérias quando inoculadas com dose de N não tiveram seu potencial prejudicado, demonstrando que essas tecnologias foram aditivas. Na média dos quatros cortes (Tabela 3), verificaram-se que as estirpes P. flourescens Total, Pantoea e o tratamento com adubação proporcionaram maiores produções de massa de forragem que o tratamento controle, com valores de 26,5%, 23,07% e 24% a mais, respectivamente. Entretanto para os tratamentos as estirpes P. flourescens Total e Pantoea a produção de matéria seca foi semelhante à aplicação de 50 kg N ha- 1. Assim, pode-se afirmar que há uma possível substituição parcial de adubação nitrogenada.

8 Tabela 3. Produção de matéria seca, porcentagem de folhas, porcentagem de colmos, razão folha:colmo e peso dos perfilhos de Urochloa ruziziensis inoculada com bactérias promotoras do crescimento vegetal (BPCV) da média dos cortes Tratamento Produção de Folhas Colmos Razão Peso dos perfilhos MS (kg) (%) (%) F:C¹ (kg) Controle negativo ,2 43,8 1,29 1,03 A. brasilense Ab-V ,6 42,4 1,36 1,08 P. fluorescens Total ,8 42,3 1,37 1,28 Pantoea ,9 43,2 1,32 1,03 Controle positivo ,3 43,7 1,36 1,02 5. CONCLUSÕES A inoculação das estirpes Pseudomonas fluorescens e Pantoea apresentaram promissoras para melhorar a produtividade das Brachiarias. A utilização dessas estirpes podem reduzir o uso de fertilizantes nitrogenados sem reduzir a produção de massa de forragem e ainda garantir a sustentabilidade dos sistemas pecuários a pasto. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BERGAMASCHI, C. Ocorrência de bactérias diazotróficas associadas às raízes e colmos de cultivares de sorgo Dissertação (Mestrado em Microbiologia Agrícola) - Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre. HUNGRIA, M. Inoculação com Azospirillum brasilense: inovação em rendimento a baixo custo. Embrapa Soja, p. HUNGRIA, M.; CAMPO, R. J.; SOUZA, E. M. S.; PEDROSA, F. O. Inoculation with selected strains of Azospirillum brasilense and A. lipoferum improves yields of maize and wheat in Brazil. Plant and Soil. v. 331, n. 1/2, p , FALLIK, E.; OKON, Y. (1996), The response of maize (Zea mays) to Azospirillum inoculation in various types of soils in the field. World J. Microb. Biot., 12, FANCELLI, A.L. Boas práticas para o uso eficiente de fertilizantes na cultura do milho. Piracicaba: IPNI -International Plant Nutrition Institute Brazil, p. (IPNI. Informações Agronômicas, 131). FICAGNA, T.; GAI, T. Adubação nitrogenada e inoculante de gramínea em tifton 85. Cultivando o Saber, v.5, n.2, p , FIORI, C. C. L. et al. Efeito da inoculação de Azospirillum brasiliense na produtividade da cultura do milho (Zea mays L). Revista Campo Digit@l, Campo Mourão, v. 5, n. 1, p , GUIMARÃES, S. L.; BONFIM-SILVA, E. M.; KROTH, B. E.; MOREIRA, J. C. F.; REZENDE, D. Crescimento e desenvolvimento inicial de Brachiaria decumbens inoculada com Azospirillum spp. Enciclopédia Biosfera, v.7, n. 13, pp , 2011.

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