Importância da (micro)biota na Fertilidade do Solo e Nutrição de Plantas. Marco Antonio Nogueira Mariangela Hungria Embrapa Soja Londrina PR
O que veremos nessa tarde? Atividade e diversidade microbiana do solo; Indicadores microbiológicos de qualidade do solo; Matéria orgânica: papel chave entre os indicadores; Efeitos do uso e manejo sobre a qualidade microbiológica do solo; Uso de microrganismos benéficos: inoculação e coinoculação; Considerações finais.
Os microrganismos atuam na formação do solo... Solo = f(material de origem, clima, topografia, tempo, organismos) Fotos: M.A. Nogueira Mecanismos: Ácidos orgânicos, CO 2. Entrada de N e C (possibilita o estabelecimento de outras formas de vida).
1 g de terra: número de microrganismos equivalente à população do planeta: atividade. (Doran et al., 1996) Andrade & Nogueira, 2005 A região do solo que recebe influência direta das raízes, na qual ocorre proliferação microbiana (Hiltner, 1904) Os microrganismos crescem ao redor da raiz (Ra) formando a rizosfera (Ri). (Andrade & Nogueira, 2005)
Benefícios dos microrganismos Ciclos biogeoquímicos (ciclagem de C e nutrientes); Sequestro de carbono (imobilização no solo); Degradação de substâncias xenobiontes; Fixação biológica de nitrogênio; Controle biológico; Biorremediação; Agregação; Etc. Fotos internet
Benefícios dos microrganismos
Algumas causas da perda de biodiversidade e atividade microbiana do solo Exposição ao ressecamento e à erosão; Simplificação do sistema; Falta de comida. Fotos internet
Indicadores microbiológicos da qualidade do solo Efeitos de práticas de uso e manejo do solo sobre a comunidade microbiana: atividade e diversidade; Qualidade microbiológica do solo ( saúde do solo); Avaliações de impacto ambiental; Avaliação do sucesso da recuperação de áreas degradadas; Estabelecer relações entre atributos químicos, físicos do solo; São mais sensíveis.
Indicadores microbiológicos da qualidade do solo Tempo para resposta positiva ao manejo sob SPD Atributos físicos (densidade, compactação) Atributos químicos (nutrientes) Matéria orgânica do solo Atributos microbiológicos (biomassa microbiana) 7-10 anos 7-8 anos 5-7 anos 2 anos
Indicadores microbiológicos da qualidade do solo Químicos x microbiológicos Área P resina M.O. ph Químicos K Ca Mg H+Al SB CTC V Mata Past20 Past25 algodão CaCl 2 mg/dm 3 g/kg -----------------------------------mmol c /dm 3 ------------------------------------ % 6 40 5,7 4,9 83 26 28 114 142 80 7 40 5,8 5,5 93 26 22 125 147 85 5 39 5,8 7,5 68 28 22 104 126 82 21 32 6,4 9,5 190 20 13 220 233 94 Biológicos Área C microbiano Celulase Amilase Mata Past20 Past25 algodão mg/kg g AR/g/h g AR/g/h 428 a 2,64 bc 31,87 a 363 a 3,47 ab 20,40 b 402 a 3,87 a 28,48 ab 143 b 1,58 c 5,91 c Fonte: Marchiori-Júnior & Melo (1999)
Indicadores de qualidade do solo Atividade enzimática relativa considerando a Floresta como 100% Tabaco Floresta Tabaco con Soja Conv Flor. Sec. Soja con Feijão 1 ano ec Feijão 1 agr 100 80 60 40 20 0 Feijão 2 anos ec Feijão 2 agr Feijão 3 anos ec Feijão 3 agr Feijão 5 anos ec Feijão 5 agr ec = manejo ecológico (B) Conv = convencional PD = Plantio direto Glu Glutaminase Asparaginase Asp Ure Urease Milho PD Milho con Milho 3 agr Milho Conv Fonte: Lima (2008)
Fonte: Cervantes (2012) 400 80 Relação com matéria orgânica MB-C (mg C kg -1 soil) 350 300 250 200 150 MB-N (mg N kg -1 soil) 70 60 50 40 30 100 MB-C = 6.65*C + 96.56 (r ² = 0.30*) 20 MB-N = 1.86*C + 6.40 (r ² = 0.42*) Ácidos Húmicos Cellulase (µg glucose g -1 ) 350 300 250 200 150 100 Cellulase = 6.83*C + 90.10 (r ² = 0.24*) Acid phosphatase (µg PNP g -1 ) 900 800 700 600 500 400 FA = 21.46*C + 188.89 (r ² = 0.56*) 1600 160 Ácidos Fúlvicos Glutaminase (mg N kg -1 ) 1400 1200 1000 800 600 400 200 Glutaminase = 31.35*C + 46.49 (r ² = 0.24*) 0 12 16 20 24 28 32 CTC (mmolc dm -3 ) 140 120 100 80 CTC = 2.68*C + 44.26 (r ² = 0.44*) 12 16 20 24 28 32 C (g dm -3 ) C (g dm -3 )
Produção relativa acumulada (%) Produção relativa acumulada (%) Fonte: Lopes et al. (2012) Relação com produtividade... Carbono da biomassa microbiana (mg C kg -1 ) Respiração basal (mg C-CO 2 kg -1 dia -1 )
Atividade e biomassa microbiana do solo podem explicar níveis de produtividade de grãos em áreas agrícolas Cervantes et al. (2011)
Produtividade, sacas/ha Relação com produtividade... 81 72 54 + 1% M.O. + 14 sacas/ha 2.2 3.2 3.6 Matéria orgânica (%) Produtividade de soja em função do teor de matéria orgânica no solo na região de Castro, PR Fonte: Fundação ABC
Sistema plantio direto - SPD Paraná: > 91% (Emater/FEBRAPDP)
SPD: proteção do solo contra ressecamento e impacto das gotas de chuva CO 2 Fotos: M.A. Nogueira Matéria Orgânica
Manejo do solo sob plantio direto há mais de 20 anos. SPD PC CBM 430 A 303 B NBM 61 A 33 B Produt. 3472 A 2058 B Silva et al. (2010) Sistema Plantio Direto Plantio Convencional Embrapa Soja Foto: Dr. J.C. Franchini
O SPD favorece microrganismos benéficos 8.0 Amonificadores, log UFC/g 7.8 7.6 7.4 7.2 7.0 6.8 6.6 6.4 A AB A A AB B B 6.2 6.0 PD30av PD30mi PD15past nativa eucalipto PD2trigo café Fonte: Nogueira et al. (2006)
O bom manejo do solo favorece a FBN Produtividade, kg/ha N derivado da FBN, * kg/ha * 4400 300 4200 4000 250 200 +22% 3800 Convencional Direto 150 Convencional Direto Fontes: Balota et al., RBCS, 1998. Hungria, Memórias V RELACO, 2000 Hungria & Vargas, Field Crops Res., 2000. Franchini et al., Soil Till. Res., 2006.
O bom manejo do solo economiza água E dá condições de sobrevida à comunidade microbiana Lâmina Evaporada, mm 25 20 15 10 5 0-20% -40% SPC SPD 0 SPD 3 SPD 6 Perda acumulada de água (0-30 cm) durante 8 dias, em função do sistema de manejo e da quantidade de palha sobre o solo. Fonte: Andrade (2008) Water content, g/kg 34 32 30 28 26-40% 24 22 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 Total organic C, % Y = 17.60 + 4.58X r ²=0.85 Fonte: Nogueira et al. (2006)
S Tecnologia istema Santa Fé
Retrocesso: revolvimento do SPD Vista aérea da região Norte do Paraná em setembro de 2016. Foto: M.A. Nogueira
Uso de microrganismos benéficos: Inoculação de soja com Bradyrhizobium Áreas velhas ; População de rizóbios: > 1 x 10 5 NMP/g; 2012/13; Var. BRS 295RR; Londrina PR. kg/ha 5200 5000 4800 4600 4400 4200 Não Inoculado Inoculado Nogueira & Hungria, Embrapa Soja
Soja em SPD na recuperação de pastagens degradadas 60 b ab ab a NI 40 I+200 20 0 4600 4500 4400 4300 4200 4100 600,000 1,200,000 MNS (mg/pl) 260 250 253 kg/ha Yeld (kg/ha) 21 kg N/ha 240 230 N grains (kg N/ha) Semeadura direta sobre pastagem degradada de Brachiaria (Urochloa) em solo arenoso em Taciba SP Campo et al. Resultados de Pesquisa Embrapa Soja, 2004
Uso de microrganismos benéficos: Inoculação de soja com Bradyrhizobium beneficia cultura sucessora. 1/3 do N fixado está nas raízes (Herridge, 2011) 3200 3100 + 380 kg/ha Trigo, Londrina Média de 9 safras 3000 2900 Inoculada 2800 2700 2600 2500 Rendimento (kg/ha) Não inoculada Hungria et al., Nitrogen Nutrition and Sustainable Plant Productivity, 2006. A soja deixa de 20 a 30 kg de N/ha para a cultura seguinte
Uso de microrganismos benéficos: Inoculação de soja com Bradyrhizobium. Preciso complemento de N mineral? Ureia; V5, R1, R5.3 Inoculação na semeadura. Produtividade, kg/ha Cobertura P=0,1943 Foliar Fontoura et al., 2013 FAPA Guarapuava PR
Foto: José Rogério dos Santos Uso de microrganismos benéficos: Adotar boas práticas de inoculação - BPI Sem BPI No dia Agricultor Não basta comprar o inoculante. Tem que usar adequadamente!
Uso de microrganismos benéficos: Inoculação de milho com Azospirillum +Azo -Azo Não inoculado inoculado Promoção do crescimento de plantas Hungria et al., Plant Soil, 2010
Uso de microrganismos benéficos: Inoculação de trigo com Azospirillum +19% 4500 Yield, kg/ha 4000 3500 3000 2500 2000 0 N 40 N 80 N - Azo + Azo - Azo + Azo - Azo + Azo Hungria et al., Plant Soil, 2010
Uso de microrganismos benéficos: Inoculação de braquiária com Azospirillum Massa seca, g/m 2 200 180 160 140 Média Average de of 13 13 cortes, cuts, 3 locais sites B. brizantha B. ruziziensis B B b b a A +22% 120 100 NI NI + N I + N NI... Não-inoculado N... 40 kg/ha de N 30 DAE N acumulado nas plantas +32% Hungria et al., 2016
Uso de microrganismos benéficos: Coinoculação de Rizóbios e Azospirillum Soja Nodulação precoce Hungria et al., Biol. Fert. Soils, 2013 Hungria et al., Amer. J. Plant Sci., 2015 Massa nódulos, mg/pl Chibeba et al., Amer. J. Plant Sci., 2015
Uso de microrganismos benéficos: Coinoculação de Rizóbios e Azospirillum Rhizobium 1.2 x 10 6 células /semente + Azospirillum 2.5 x 10 5 células /semente no sulco Feijoeiro Hungria et al., Biol. Fertil. Soils, 2013
Depoimento do produtor... INTEGRAÇÃO LAVOURA PECUÁRIA + SPD + COINOCULAÇÃO + BRS7980 (60 sc/ha de soja, ciclo de 105 dias). Adriano da Paz, Fazenda Alto Xingu (BR 080) MT, 2017. Fotos: A. da Paz, 2016
Precisamos produzir mas com sustentabilidade! Os microrganismos podem auxiliar no aumento de produtividade em todos os níveis de tecnologia. Fotos internet
Carbono e Nutrientes Árvores Braquiária Animal Soja Milho Fotos internet
Obrigado marco.nogueira@embrapa.br mariangela.hungria@embrapa.br (43) 3371-6215
Acompanhe a Embrapa Soja
Soybean under no-tillage over time Silva et al. (2010)
Recuperação de pastagens degradadas 180 milhões de hectares de pastagens, com mais da metade com algum grau de degradação (Embrapa, 2012) Fotos internet
Recuperação de pastagens degradadas Biomassa microbiana, mg C kg -1 Taxa de amonifiação, µg N g -1 dia -1 800 600 400 200 0 200 150 100 50 0 a ab ab b Mon Tan Mas Br. Degr Fosfatase ácida, µg PNF g -1 h -1 a a a b Mon Tan Mas Br. Degr 0,6 0,4 0,2 0 15 10 5 0 a a a b Mon Tan Mas Br. Degr Desidrogenase, µg TTF g -1 d -1 a a a b Mon Tan Mas Br. Degr Tratamentos Mon = Mombaça Tan = Tanzânia Mas = Massai Br. Degr = Braquiária degradada Atributos microbiológicos do solo após um ano de recuperação de pastagem degradada no Arenito Caiuá, PR Fonte: Santos et al. (2015)
Atividade e diversidade microbiana do solo O solo é uma entidade viva e complexa que precisa ser cuidadosamente compreendida quanto à sua fertilidade e potencial produtivo Sergei Winogradsky (1856 1953) O pai da microbiologia do solo
Foto: Total Biotecnologia Outros microrganismos promotores de crescimento e moléculas... + Azospirillum + Pseudomonas + Moléculas + Azospirillum + Pseudomonas + Azospirillum Controle
Number of reads Taxon Alteração entre as comunidades microbianas Souza (2012)