ATRIBUTOS MICROBIOLÓGICOS DA CICLAGEM DO NITROGÊNIO EM SISTEMAS DE PRODUÇÃO DE ALGODÃO MICROBIOLOGICAL ATTRIBUTES OF NITROGEN CYCLING IN COTTON PRODUCTION SYSTEMS Suzana da Silva Oliveira (1) Andreia de Oliveira Vieira (2) Daniela T. S. Campos (3) Sebastião C. Guimarães (4) Claudinei Kappes (5) Resumo: O objetivo deste estudo foi verificar se o aumento da diversidade de culturas por meio da rotação de culturas altera o número de microorganismos do ciclo do nitrogênio (N) nos solos agrícolas. Para isso, foi analisado o número mais provável dos microorganismos fixadores de N de vida livre, nitrificantes e desnitrificantes na camada superficial de solo, sob sistemas em sucessão (milheto/algodão e braquiária/algodão), e três sistemas de rotação: 1- crotalária/algodão -milheto/algodão - soja/milho braquiária; 2 - milheto/algodão - soja/milho; 3 - milheto/algodão crotalária/soja - milhobraquiária implantados a seis anos em solo argiloso. O número de bactérias fixadoras de N de vida livre não sofreu efeito da interação entre sistemas e épocas, no entanto o número de bactérias foi influenciado pelas épocas. Os sistemas de produção com maior diversidade de cultura não alteram o conjunto de microorganismos do ciclo do N em relação aos sistemas mais simples (sucessão), em até 6 anos de experimento. Palavras-chave: Biomassa Microbiana. Gramíneas. Nitrificadores. Rotação de Culturas. Abstract: The aim of this study was to verify whether the increase in the diversity of cultures through crop rotation changes the number of microorganisms in the cycle of nitrogen (N) in agricultural soils. For that, it was analyzed the most probable number of microorganisms free-living N fasteners, and denitrifying in nitrifying surface layer of soil, under systems in succession (millet/grass/cotton and cotton), and three rotating systems: 1-Sunn hemp/cottonmillet/soy/corn cotton grass; 2-millet/soy/corn and cotton; 3-millet/cotton-soy-corn intercropping systems/ Brachiaria deployed six years in clay soil. The number of N-fixing bacteria free-living suffered no effect of the interaction between systems and seasons, however the number of bacteria were influenced by the times. Production systems with greater diversity of culture do not change the set of microorganisms of the N cycle in relation to the simpler systems (succession), up to 6 years of experiment. Keywords: Microbial biomass. Grasses. Nitrifying. Crop Rotation. 1 Graduanda em Agronomia pela UFMT. Endereço eletrônico: suzanna_oliveira@hotmail.com 2 Doutoranda em Agricultura Tropical pela UFMT. Docente do Instituto Federal do Mato Grosso. Endereço eletrônico: andreia.vieira@cnp.ifmt.edu.br. 3 Doutora em Microbiologia Agrícola pela UFV. Docente da Universidade Federal do Mato Grosso. Endereço eletrônico: camposdts@yahoo.com.br. 4 Doutor em Fitotecnia pela UFLA. Docente da Universidade Federal do Mato Grosso. Endereço eletrônico: sheep@ufmt.br. 5 Doutor em Agronomia pela UNESP. Pesquisador da Fundação MT. Endereço eletrônico: claudineikappes@fundacaomt.com.br.
1 Introdução A associação e maior diversidade de culturas confere benefícios ao solo, como o aumento das fontes proteicas, maior umidade ao solo, controle de ervas daninhas, diminuição de pragas e doenças, controle de erosão, aumento da matéria orgânica, que conduz a melhoria da fertilidade e aumento de produtividade. A qualidade dos resíduos pode influenciar a estrutura da comunidade microbiana, porque microrganismos apresentam preferência por substratos (Nicolardot et al., 2007). Diante disto, o objetivo nesse trabalho foi verificar se os sistemas de produção de algodão mais diversificados conduzem a alterações no número de microrganismos do ciclo do nitrogênio. 2 Material e Métodos A pesquisa foi desenvolvida com amostras de solos coletadas em um experimento da Fundação MT, município de Itiquira, MT (17 09' S, 54 45' W) a 490 m de altitude. O solo é Latossolo Vermelho Distrófico de textura muito argilosa, que foi cultivado por mais de vinte cinco anos com soja/milho e a partir do ano agrícola de 2008/2009, foi implantado o experimento. Os sistemas de produção estão distribuídos no campo em um delineamento experimental em blocos casualizados, com quatro repetições, em parcelas de 20 x 45 m. Adubação realizada de acordo com Souza e Lobato (2004). Não é realizado adubação nas culturas: milheto, crotalária e braquiária. As amostras de solo foram coletadas durante o ano agrícola 2013/2014. Foram avaliados dois sistemas de sucessão: milheto/algodão e braquiária/algodão, e três sistemas de rotação: 1 - crotalária/algodão -milheto/algodão - soja/milho braquiária (R1); 2 - milheto/algodão - soja/milho (R2); 3 - milheto/algodão crotalária/soja - milhobraquiária (R3). A primeira coleta e segunda coleta do solo ocorreram durante o estágio de desenvolvimentos vegetativo das plantas de cobertura e florescimento do algodão nos sistemas de sucessão, no florescimento e na colheita da soja nos sistemas R1 e R2 e na semeadura do milho braquiária e no estágio de grão pastoso do milho no sistema R3. A amostragem do solo foi realizada de acordo com Nunes et al. (2011). Após homogeneização com peneira (malha 4 mm), para a enumeração dos micro-organismos fixadores de N de vida livre, nitrificadores e desnitrificadores, preparou-se uma suspensão com 10 g de solo que foi diluído em 90 ml de solução salina (NaCl a 0,90%) e agitado a 200
rpm durante 30 minutos. Realizaram-se diluições sucessivas (10-2 a 10-5 ) inoculando três repetições para cada diluição. Os tubos inoculados foram mantidos em sala escura e climatizada, com temperatura constante de 28ºC por 7 dias para bactérias fixadoras de vida livre e 14 dias para nitrificadores e os desnitrificadores, estes em anaerobiose. A estimativa do número mais provável foi obtida segundo metodologia proposta por Lorch et al. (1998) e utilizando a tabela de Man (1993). Para determinação do número de bactérias fixadoras de N de vida livre utilizou-se o meio de cultura semi-sólido NFb (A. lipoferum e A. brasilense) de acordo com Döbereiner et al. (1995). Os nitrificadores foram enumerados de acordo com metodologia proposta por Alef e Nannipieri (1998) e os microorganismos desnitrificadores segundo a metodologia sugerida por Tiedje (1982). Estes dados foram submetidos à análise de variância por meio do teste de F e feitas comparações das médias pelo teste de Scott-Knott com nível de significância de 5%. 3 Resultados e Discussão O número de bactérias fixadoras de N de vida livre não sofreu efeito da interação entre sistemas e épocas (p>0,05). Os sistemas de produção não influenciaram o número de bactérias fixadoras de N (p>0,05) (Figura 1A). No entanto, estas bactérias foram influenciadas pelas épocas (p<0,05), conforme ilustra a Figura 1B. O número de bactérias fixadoras de N aumentou cerca de 16,58 % na época 2, em relação à época 1. Figura 1. Número de micro-organismos fixadores de N de vida livre no solo dos sistemas de produção de algodão (A), em duas épocas (B) na Faz. Cachoeira, Itiquira, MT. Ausência de letras indicam que não houve diferença entre os sistemas (teste F, p>0,05) e letras minúsculas distintas indicam diferença entre as épocas pelo teste scott-knott (p 0,05). m = milheto; A = algodoeiro; b = capim-braquiária; c = crotalária; S = soja; M = milho. R1: c/a - m/a - S/Mb; R2: m/a - S/M; R3: m/a - S/c - Mb. No caso dos microrganismos nitrificantes e desnitrificantes houve efeito interativo entre sistemas e épocas de amostragem (p<0,05) (Figura 2A e B). Para os nitrificantes, quando se compara épocas dentro dos sistemas, verifica-se maior número na época 2 para os
sistemas m/a, b/a e R1, e sem diferenças entre elas em R2 e R3. Quando se analisa o efeito dos sistemas dentro de cada época, a única diferença ocorreu na época 1, onde houve maior número de nitrificantes em R2. Quanto aos desnitrificantes, não houve diferença entre os sistemas em nenhuma das épocas, e o único efeito foi o maior número na época 1 dentro do sistema m/a. Figura 2. Número de micro-organismos nitrificadores (A) e desnitrificadores (B) no solo dos sistemas de produção de algodão, em duas épocas na Faz. Cachoeira, Itiquira, MT. Letras minúsculas distintas indicam diferença entre os sistemas e letras maiúsculas distintas indicam diferença entre as épocas pelo teste scott-knott (p 0,05). m = milheto; A = algodoeiro; b = capim-braquiária; c = crotalária; S = soja; M = milho. R1: c/a - m/a - S/Mb; R2: m/a - S/M; R3: m/a - S/c - Mb. Ao analisar o efeito dos sistemas sob o conjunto do número de microorganismos do ciclo do N no solo (fixadores de N de vida livre, nitrificantes e desnitrificantes) com os dados das duas épocas, por meio da análise discriminante canônica e do teste estatístico multivariado de Wilks` Lambda, verificou-se que existe diferença significativa entre os sistemas de produção (p<0,05) e primeira componente canônica (dimensão 1) explica 85,76% da máxima variação total dos dados (Figura 3). Can2 (10.6%) -2-1 0 1 2 m/a Fixadores.de.N Bactérias fixadoras de N b/a R1 Desnitrificantes R3 R2 Nitrifican -2-1 0 1 2 Can1 (85.8%) Figura 3. Análise de discriminante canônica do número de micro-organismos do ciclo do N em função dos sistemas de produção de algodão. m = milheto; A = algodoeiro; b = capim-braquiária; c = crotalária; S = soja; M = milho. R1: c/a - m/a - S/Mb; R2: m/a - S/M; R3: m/a - S/c - Mb.
O efeito conjunto das variáveis do número de micro-organismos do ciclo do N no solo foi capaz de capturar a variação entre o sistema de produção m/a e os demais sistemas. Contudo a análise discriminante com estas variáveis não foi capaz de capturar variância significativa entre o sistema de sucessão (b/a) e os sistemas de rotação de culturas (R1, R2 e R3). 4 Conclusões Em sistemas de produção com maior diversidade de espécies, sob solos muito argilosos de regiões tropicais, a resposta ao aumento de número de micro-organismos do ciclo do N não ocorre após seis anos de cultivo. 5 Agradecimentos/ Apoio financeiro Aos bolsistas que auxiliariam no projeto, ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico (CNPq), pela concessão de recursos; à Fundação Agrisus, pela concessão de bolsa e recursos; à Fundação MT, pela infraestrutura e apoio técnico. Referências ALEF, K.; NANNIPIERI, P. (ed). Methods in applied soil microbiology and biochemistry. 1ed. San Diego: Academic Press, 1998. 576 p. DÖBEREINER, J.; BALDANI, V. L. D.; BALDANI, J. I. Como isolar e identificar bactérias diazotróficas de plantas não-leguminosas. Brasília: Embrapa-SPI, 1995. 60 p. EMBRAPA. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Centro Nacional de Pesquisa de Solos. Sistema Brasileiro de Classificação de Solos. Rio de Janeiro: EMBRAPA, 2006. 306p. LORCH, H. J.; BENCKISER, G.; OTTOW, J. C. G. Basic methods for counting microorganisms in soil and water. In: ALEF, K.; NANNIPIERI, P. (Ed.). Methods in Applied Soil Microbiology and Biochemistry. Academic Press, London, UK, 1998. p. 146 161. SOUZA, D. M. G.; LOBATO, E. Adubação com micronutriente. In: SOUZA, D. M. G.; LOBATO, E. (Ed.). Cerrado: correção do solo e adubação. Embrapa Informação Tecnológica, 2004. p.129-145.