Uso de Bactérias Fixadoras de Nitrogênio como Inoculante Agrícola

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1 Uso de Bactérias Fixadoras de Nitrogênio como Inoculante Agrícola Mary Helen Ribeiro dos Santos Universidade Tecnológica Federal do Paraná UTFPR Adriana Rute Cordeiro Universidade Tecnológica Federal do Paraná UTFPR Juliana Vitória Messias Bittencourt Universidade Tecnológica Federal do Paraná UTFPR - jvitoria@hotmail.com Resumo A preocupação crescente da sociedade com a preservação e a conservação ambiental tem resultado na busca, pelo setor produtivo, de tecnologias para a implantação de sistemas de produção agrícola com enfoques ecológicos, rentáveis e socialmente justos. O objetivo deste estudo foi realizar uma revisão bibliográfica acerca do uso de inoculantes agrícolas tanto para otimizar a produção e reduzir custos, quanto diminuir o impacto ambiental. O inoculante refere-se à utilização de microrganismos vivos capazes de promover o crescimento vegetal deforma direta ou indireta, através de diferentes mecanismos sendo denominado mundialmente de biofertilizantes. No Brasil, os estudos sobre a fixação biológica de nitrogênio iniciaram-se em Estima-se que a adoção dessa tecnologia gere uma economia de 3 bilhões de dólares a cada safra no Brasil. A fixação biológica do nitrogênio é um processo de quebra por meio de um complexo enzimático, denominado nitrogenase. De posse dos dados apresentados pode-se concluir que o uso de bactérias fixadoras de nitrogênio como inoculante agrícola pode auxiliar em uma maior produtividade da cultura, diminuir custos para o agricultor e diminuir o impacto ambiental. Palavras-chave: Inoculante; Fixação biológica; Agrícola. 1. Introdução A preocupação crescente da sociedade com a preservação e a conservação ambiental tem resultado na busca, pelo setor produtivo, de tecnologias para a implantação de sistemas de produção agrícola com enfoques ecológicos, rentáveis e socialmente justos. O enfoque agroecológico do empreendimento agrícola se orienta para o uso responsável dos recursos naturais (solo, água, fauna, flora, energia e minerais) (REIS,2007). Dentre os problemas da agricultura brasileira, um dos principais refere-se ao avanço desordenado da fronteira agrícola, uso inadequado do sistema de rotação de culturas e não aproveitamento de resíduos dos plantios anteriores. Todas essas práticas agrícolas denominadas de conservacionistas, ao longo do tempo podem levar a exaustão das reservas de nutrientes do solo, desde que o manejo não seja eficiente. Alternativas que permitam aumentar a eficiência do uso de insumos, diminuir o tempo de mineralização dos nutrientes e também, aumentar o sistema radicular por aumento da área de absorção das raízes, podem atuar de forma conjunto no crescimento vegetal. Dessa forma, existe um grande interesse em práticas alternativas que visem a redução na aplicação de insumos e mesmo da melhoria de absorção destes, nas áreas de produção agrícola (EMBRAPA, 2009).

2 Para o nosso país, a redução da fertilização artificial dos plantios, através da introdução, durante a semeadura de microrganismos selecionados, é hoje, provavelmente, dentre os inoculantes agrícolas, o de maior impacto econômico (REIS, 2007) Neste artigo objetivou-se realizar uma revisão bibliográfica acerca do uso de inoculantes agrícolas tanto para otimizar a produção e reduzir custos, quanto diminuir o impacto ambiental. 2. Inoculante O inoculante refere-se à utilização de microrganismos vivos capazes de promover o crescimento vegetal deforma direta ou indireta, através de diferentes mecanismos sendo denominado mundialmente de biofertilizantes, sendo que no Brasil o produto mais famoso é o inoculante para a soja campeão de venda nesta categoria (estimativa em torno de 99% do mercado atual). Produtos que contém bactérias capazes de controlar patógenos são conhecidos como biopesticidas ou inseticidas biológicos (VESSEY, 2003). 2.1 Tipos de Inoculantes A oferta de inoculantes no mercado nacional é bem variada,podenso ser encontrados inoculantes turfosos, líquidos, géis e liofilizados (CAMARA, 1998, citado por SCHUH, 2005): Líquido: constituído de um substrato aquoso estéril onde se veiculam as bactérias; Pó molhável: consiste em substrato sólido contendo bactérias liofilizadas que necessitam ser hidratadas antes da sua aplicação nas sementes; Turfosos: tem origem de solos aluviais orgânicos e ácidos que são moídos, peneirados e corrigidos, visando elevar o ph para próximo da neutralidade. Inoculantes á base de turfa esterilizada são preferidos, pois ele podem conter até cem vezes mais bactérias que a turfa não esterilizada (BROCKWELL, 1995, citado por SCHUH, 2005). 2.2 Legislação A legislação brasileira (Ministério da Agricultura e Reforma Agrária, DOU 10/08/2004, Anexo 1) estabelece que os inoculantes comerciais devem apresentar, no mínimo, 10² de células por grama ou mililitro do produto,ao final do seu prazo de validade e esta concentração equivale à quantidade de inoculante que deve ser misturado a 50kg de semente para proporcionar, no mínimo, 6000 células bacterianas viáveis por semente. Os inoculantes devem ser elaborados com suporte estéril e estarem livres de microrganismos não especificados, podendo este suporte ser sólido ou fluido e ter um prazo de validade mínimo de seis meses a contar da data de fabricação. 3. Fixação Biológica de Nitrogênio A adubação nitrogenada é recomendada por especialistas para aumentar a produtividade. Dentre as fontes de nitrogênio, a uréia é o fertilizante de maior produção e consumo no Brasil (CAMPOS, THEISEN e GNATTA, 1999). Considerada como um dos mais importantes fertilizantes nitrogenados devido a alta concentração de N (45%) e baixo custo. Porém, é uma fonte susceptível às perdas por volatilização da amônia. A uréia atende no Brasil cerca de 63% da demanda de fertilizantes nitrogenados (BARBOSA FILHO et al., 2001).

3 Dentre os principais nutrientes, o nitrogênio é um dos mais importantes para o desenvolvimento e produção das plantas. É absorvido e exportado para os grãos em grandes quantidades, sendo um dos elementos minerais de maior demanda pelas plantas e o que mais limita o seu crescimento. O nitrogênio participa ativamente do processo fotossintético e na síntese de proteína nas plantas. Sua deficiência resulta em clorose gradual das folhas mais velhas e redução do crescimento vegetativo da planta (EMBRAPA, 2004). O nitrogênio é um dos elementos mais frequentemente associados ao manejo inadequado e poluição ambiental. As taxas de fertilizantes nitrogenados quase sempre excedem os requerimentos em função das limitadas práticas de manejo de solo e das culturas, possibilitam o escoamento da água superficial em direção aos mananciais, promovendo eutrofização, contaminando as águas subterrâneas (PATAFÓS, 1998; SAINJU et al, 1999). A prática de inserção de bactérias, nas sementes ou no solo, foi iniciada após Hellriegel e Wilfarth, no final do século 19, comprovarem a origem do fenômeno de nodulação e Beijerinck ter conseguido isolar as bactérias capazes de provocá-lo. Certos gêneros microbianos possuem habilidade de invadir raízes de plantas, produzindo diferenciação celular dessas raízes e provocando a formação dos nódulos. A simbiose, assim estabelecida, provê as células bacterianas presentes no nódulo de intermediários metabólitos originários da planta, fornecendo-lhes, por outro lado, compostos nitrogenados (aminoácidos e ureídos) provenientes da fixação de nitrogênio atmosférico que se dá no nódulo por meio da enzima denominada nitrogenase (CAMPOS, THEISEN e GNATTA, 1999). No Brasil, os estudos sobre a fixação biológica de nitrogênio iniciaram-se em Estima-se que a adoção dessa tecnologia gere uma economia de 3 bilhões de dólares a cada safra no Brasil. A fixação biológica do nitrogênio é um processo de quebra por meio de um complexo enzimático, denominado nitrogenase (DOBEREINER, 1992; HUNGRIA et al, 1997). 4. Azospirillum brasilense Dentre as bactérias mais utilizadas para a fixação biológica de nitrogênio, destaca-se a Azospirillum brasilense, que é fixadora de nitrogênio, capaz de promover o crescimento vegetal, aumentando significativamente a produtividade de culturas agronômicas como milho, arroz, cana de açúcar e trigo. Descoberta no início dos anos 70 por Johanna Dobereiner e pesquisadores da Embrapa Agrobiologia, Azospirillum brasilense é encontrada no interior dos tecidos vegetais e naturalmente associada às raízes. Essa bactéria tem sido extensamente estudada no Brasil e no exterior como inoculante para culturas. Resultados de mais de trinta anos de pesquisa demonstraram que a inoculação com tal bactéria tem uma taxa de sucesso entre 60 e 70%, com aumentos significativos na produtividade de grãos entre 5 e 30% (OKON e LABANDERA-GONZALES, 1994). Esses aumentos de produtividade ocorreram paralelamente aos aumentos nos conteúdos de fósforo, potássio e nitrogênio total no tecido vegetal (BASHAN e HOLGUIN, 1997; STEENHOUDT e VANDERLEYDEN, 2000; BASHAN et al., 2004). O aumento na produção e crescimento vegetal, após a inoculação com estirpes de Azospirillum spp., tem sido atribuído principalmente a um efeito global no crescimento das raízes e uma consequente melhora na capacidade de assimilação de nutrientes e água pela planta (BASHAN e HOLGUIN, 1997). As fontes de carbono, utilizadas preferencialmente por Azospirillum spp., são ácidos orgânicos como malato, lactato, succinato e piruvato. Carboidratos como Dfrutose e D- galactose podem ser utilizados por algumas espécies (DOBEREINER e PEDROSA, 1987). O

4 metabolismo de nitrogênio é bastante versátil; amônio, nitrato, nitrito, aminoácidos ou nitrogênio atmosférico podem ser utilizados como fonte de nitrogênio (DOBEREINER e PEDROSA, 1987; STEENHOUDT e VANDERLEYDEN, 2000). Resultados recentes obtidos de estudos em campo com estirpes de Azospirillum brasilense, pela Embrapa-Soja em associação com a Universidade Federal do Paraná, demonstram que a inoculação de milho e trigo com essa bactéria resultou em aumentos significativos na produtividade de grãos. A inoculação de culturas com Azospirillum brasilense é, portanto, uma prática que pode ser adotada pelos agricultores com resultados amplamente positivos (EMBRAPA,2009). Nos últimos 20 anos, foram descobertas as potencialidades das bactérias diazotróficas microaeróbias, do gênero Azospirillum spp. fixadoras de nitrogênio atmosférico, quando em vida livre e, associadas à rizosfera das plantas, possivelmente contribuindo com a nutrição nitrogenada (BODDEY e DOBEREINER, 1995). Baseando-se em dados acumulados durante 22 anos de pesquisa com experimentos de inoculação a campo, Okon e Vanderleyden (1997) concluem que o gênero Azospirillum spp. promove ganhos em rendimento em importantes culturas, nas mais variadas condições de clima e solo. Contudo, salientam que o ganho não se restringe apenas ao suprimento de N pela fixação biológica do nitrogênio, mas também ao aumento da superfície de absorção das raízes da planta. 5. Conclusão De posse dos dados apresentados pode-se concluir que o uso de bactérias fixadoras de nitrogênio como inoculante agrícola pode auxiliar em uma maior produtividade da cultura, diminuir custos para o agricultor e diminuir o impacto ambiental. 6. Referências BARBOSA FILHO, M.P.; FAGEIRA, N.K.; SILVA, O.F. Aplicação de nitrogênio em cobertura no feijoeiro irrigado. Embrapa arroz e feijão. Santo Antonio de Goiás, BASHAN, Y.; HOLGUIN, G. Azosporollum plant relationships: environmental and physiological advances ( ). Can. J. Microbiol., 43: , BASHAN, Y.; HOLGUIN, G. DE-BASHAN, L.E. Azospirillum-plant relations physiological, molecular, agricultural and advances ( ). Can. J. Microbiol. 50: , BODDEY, R.M.; DOBEREINER, J. Nitrogen fixation associated with grasses and cereals: recent progress and perspectives for the future. Fertilizer Research, Oxford, v. 42, p , BROCKWELL, J. Manipulation of rhizobia microflora for improving legume productivity and soil fertility: a critical assessment. Plant and soil, Dordrecht, v. 174, In: SCHUH, C. A. Biopolímeros como suporte para inoculantes. Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre, CAMARA, G. M. S. Soja: Tecnologia de produção. Piracicaba, In: SCHUH, C. A. Biopolímeros como suporte para inoculantes. Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre, CAMPOS, B.H.C.; THEISEN, S.; GNATTA, V. Inoculante graminante nas culturas de trigo e aveia. Revista Ciência Rural, Santa Maria, v. 23, p , 1999.

5 DOBEREINER, J.; PEDROSA, F.O. Nitrogen-fixing bactéria in nonleguminous crop plants. Science Tech Publishers/Springer Verlag, DÖBEREINER, J. Fixação de nitrogênio em associação com gramíneas. In: CARDOSO, E.J.B.N., TSAI, S.M., NEVES, M.C.P. Microbiologia do solo. Campinas: SBCS, EMBRAPA. Tecnologias de Produção de Soja Região Central do Brasil (Embrapa Soja. Sistemas de Produção 6). Londrina, EMBRAPA. Um pouco de história e política do trigo e Triticultura no Brasil. Disponível em < Acesso em 17-out HUNGRIA, M.; VARGAS, M.A.T.; CAMPOS, T.J.A. A inoculação da soja. Londrina: Embrapa-CNPSo. (Embrapa-CNPSo. Circular Técnica, 17; Embrapa_CPAC. Circular Técnica, 34), OKON, Y.; LABANDERA-GONZALEZ, C.A. Agronomic applications of Azospirillum: an evaluation of 20 years worldwide field inoculation. Soil Biology and Biothemistry 26: , OKON, Y.; VENDERLEYDEN, J. Root-associated Azospirillum species can stimulate plants. Applied and environmental microbiology, New Yotk, v. 63, n. 7, p , REIS, V. M. Uso de Bactérias Fixadoras de Nitrogênio como inoculante para aplicação em gramíneas. Seropédica: Embrapa Agrobiologia, PATAFÓS, INSTITUTO DA POTASSA & FOSFATO. Manual internacional de fertilidade do solo. Piracicaba, STEENHOUDT, O.; VANDERLEYDEN, J. Azospirillum, a free-living nitrogen-fixing bacterium closely associated with grasses: genetic, biochemical and ecological aspects. FEMS Microbiol. Rev., 24: , VESSEY, J. K. Plant growth promoting rhizobacteria as biofertilizers. Plant and Soil. Dodrecht, v. 255, 2003.