Fixação Biológica do Nitrogênio FBN

Apresentação em tema: "Fixação Biológica do Nitrogênio FBN"— Transcrição da apresentação:

1 Fixação Biológica do Nitrogênio FBN
Ênfase em leguminosas Fotos: Stoller do Brasil Ltda.

2 A ANPII A Associação Nacional dos Produtores e Importadores de inoculante é uma entidade sem fins lucrativos que congrega produtores e importadores de inoculante, visando difundir o uso deste importante insumo biológico, bem como desenvolver ações contínuas para o melhoria de qualidade dos produtos colocados à disposição dos agricultores. Fundada em 1990, a entidade vem seguidamente realizando palestras e outras ações que levam ao agricultor brasileiro as mais atualizadas informações sobre esta importante tecnologia. Com este curso, a ANPII leva a informação aos agrônomos, técnicos agrícolas, estudantes de agronomia e agricultores, mostrando os aspectos teóricos e práticos para a máxima rentabilidade das lavouras de leguminosas.

3 Empresas filiadas à ANPII
Para acessar as páginas das empresas, vá até a página da ANPII:

4 Estrutura do curso O curso está estruturado de forma a dar uma continuidade entre todos os tópicos, visando a formação de um raciocínio lógico entre os diversos módulos. Assim, é importante que se termine e entenda perfeitamente o conteúdo de um módulo antes de passar para o seguinte. Para navegar dentro dos módulos, clique nos botões de Informação e será encaminhado para outro slide com a ampliação das informações. Após, clicar no botão de retorno e retornará ao slide no qual se encontrava. Responda às questões do final do módulo antes de acessar o gabarito, para ver se de fato entendeu bem. Se o acerto foi baixo, refaça o módulo, procurando focar nas questões onde ocorreram os erros. Entre nas páginas cujos links se encontram nas aulas ou no final do curso. Eles trazem informações sobre o assunto.

5 Módulo 1 A importância do nitrogênio para o seres vivos. O N na natureza. O papel dos microrganismos. A transformação do N atmosférico em N assimilável pelas plantas.A fixação biológica.

6 A importância do nitrogênio para a vida na terra
Todos os seres vivos necessitam de proteínas para seus processos vitais. E como as proteínas possuem elevadas quantidades de nitrogênio, este nutriente é essencial para todos os seres vivos da terra. Os animais herbívoros assimilam nitrogênio através dos pastos, os carnívoros através da proteína de outros animais e os onívoros, como o homem, tanto pelas proteínas vegetais como animais. Nenhum ser vivo, a não ser alguma espécies de microrganismos, possui a capacidade de aproveitar o nitrogênio existente no ar. Este é um dos paradoxos da natureza. O N existe em abundância na atmosfera: 79% do ar é composto de nitrogênio mas, ao mesmo tempo, este nutriente é considerado escasso nos solos e caro para a alimentação.

7 A química do N na natureza
Esta indisponibilidade do N atmosférico ocorre porque a forma como ele se encontra é uma molécula com tríplice ligação, tornando a molécula muito pouco reativa - N N. Para romper esta ligação há necessidade de grande quantidade de energia. Para transformar o N atmosférico em amônia nas indústrias de fertilizantes, é necessária uma temperatura de 500º C e 250 atm. de pressão, além do consumo de elevadas quantidades de gás natural. A reação: N H NH3 Quando ocorrem descargas elétricas na atmosfera, durante as tempestades, uma certa quantidade de moléculas de N2 é rompida e o nitrogênio, aí sob a forma de óxidos, é carreado pelas chuvas para o solo. Estima-se, de uma maneira geral, que este aporte do nutriente seja, em média, de 10 kg/ha, variando para mais em regiões tropicais e para menos em regiões frias.

8 A transformação biológica do nitrogênio
Aparentemente paradoxal, por sua abundância no ar e escassez no solo, o N conta com mecanismos biológicos para sua incorporação ao sistema solo-planta. Um grupo de microrganismos, chamados diazotróficos, que habitam o solo e outros ambientes, possui a capacidade de, em condições ambientais, combinar o nitrogênio com amônia, incorporando-o às cultura perenes ou anuais. Durante milhares de anos as plantas foram abastecidas de nitrogênio graças ao aporte pelas chuvas e pelo sistema biológico. Como estes microrganismos realizam a reação? Na forma de vida livre ou em associações simbióticas, estas bactérias ou os sistemas por eles gerados, possuem um complexo enzimático denominado Nitrogenase, que catalisa a reação, tornado-a possível sem as condições drásticas de energia necessárias quando não se dispõe do catalisador biológico. Você lembra como atua um catalisador? Se não lembrar, clique no ícone ao lado e vá até o slide que mostra isto. De uma forma esquemática, estas transformações do N na natureza podem ser sintetizadas no Ciclo do Nitrogênio. Clique no ícone para ver:

9 Os organismos fixadores de nitrogênio
Por fixação do nitrogênio entende-se o processo pelo qual este elemento passa da forma molecular como se encontra na atmosfera, para uma forma química, orgânica ou inorgânica, disponível para organismos. Assim, tanto o processo químico como os processos biológicos são classificados como formas de fixar o nitrogênio. Na natureza existe um número ainda não determinado de microrganismos capazes de fixar o nitrogênio. Ano após ano descobrem-se novos microrganismos, em sua maioria oriundos do solo, que realizam o processo e incorporam o nutriente ao solo. De uma forma didática, estes organismos podem ser classificados em três categorias: De vida livre não associativos De vida livre associativos Simbióticos. A grande maioria dos estudos sobre fixação é sobre bactérias, mas existem outros organismos fixadores, como algas (Azola, p.ex.). Alguns fungos também podem fixar N mas sob condições muito específicas, segundo alguns autores.

10 "A mente que se abre a uma nova idéia, jamais voltará ao seu tamanho original." (Albert Einstein)

11 Bactérias fixadoras De vida livre, não associativas.
Estas bactérias vivem de forma livre no solo e algumas em água, mais ou menos independente da cobertura vegetal e das condições de solo. Ocorrem com mais intensidade em solos com elevado teor de matéria orgânica, pois ali encontram nutrientes em grande quantidade. Estas bactérias possuem a enzima nitrogenase em seu corpo, fixam o N para formar suas proteínas e depois o liberam para o solo. Os principais gêneros deste tipo são: Azotobacter Derxia Beijerinckia Clostridium (anaeróbica)

12 Bactérias fixadoras De vida livre associativas
Estas bactérias podem viver livremente no solo mas também se associam com raízes de várias plantas, alojando-se nas camadas superficiais das raízes, fixando nitrogênio e transferindo parte deste para a planta. Alguns autores as classificam associativas facultativas e obrigatórias. Hoje estas bactérias são objeto de muitos estudos, já estando em desenvolvimento inoculantes para uso em diversas gramíneas, como milho, trigo, arroz e cana de açúcar. Além do efeito na fixação do N, estas bactérias também tem, em maior ou menor grau, poder de estimular o enraizamento das plantas, pela produção de hormônios de crescimento. O principais gêneros são: Azotobacter (A. paspali) Azospirillum Herbaspirillum Burkholderia Glucanoacetobacter

13 Vamos curtir Portinari?

14 Bactérias fixadoras Simbióticas
Como o nome está dizendo, estas bactérias formam sistemas simbióticos com plantas, criando novas estruturas – nódulos – onde vai ser gerada a enzima nitrogenase e um complexo sistema bioquímico. A enzima nitrogenase não existe na planta e nem na bactéria. Só será formada dentro da nova estrutura. A simbiose só ocorre nas plantas da família das Leguminosas. No interior do nódulo ocorre a transformação do nitrogênio molecular, aportado pela solução do ar no solo, em amônia, que vai sofrer diversas transformações e se deslocar através da seiva para a parte aérea da planta. Por sua vez, a bactéria vai se nutrir de carboidratos aportados pela planta, formando, assim, um típico sistema simbiótico. Este sistema é conhecido desde o sec. XIX e vem sendo utilizado na agricultura desde meados do Sec. XX. Hoje, o uso destas bactérias já se constitui em uma excelente tecnologia agrícola, trazendo benefícios tanto para aumento de produtividade nas culturas de leguminosas, como no enriquecimento do solo em nitrogênio, melhorando sua fertilidade. Clique no ícone ao lado e veja como se forma o nódulo:

15 Questões importantes. Tente responder estas questões sem olhar nos slides anteriores. Depois confira os acertos (esperamos 100%...) Como se explica que o nitrogênio sendo tão abundante na atmosfera seja escasso nos solos e sua aquisição sob forma de fertilizante mineral tão cara? Porque a reação de transformação do N2 em amônia requeira tanta energia quando feita no laboratório e se realize à temperatura ambiente no interior do nódulo? Qual a diferença fundamental entre as bactérias de vida livre e as simbióticas?

16 Fim do primeiro módulo

17 Papel do catalisador Reação: A + B C Sem catalisador Energia
necessária A + B Com catalisador C Progresso da reação O catalisador baixa o nível de energia necessário para a reação

18 Ciclo do nitrogênio a) raízes de plantas capturam o nitrogênio no ar; b) proteínas então são formadas pelas plantas; c) animais se alimentam das proteínas formadas; d) microrganismos decompõe a matéria orgânica disponibilizando o nitrogênio nas formas minerais e) bactérias criam nitratos são criados pela conversão da amônia; f) fertilizantes são utilizados pelo homem; g) plantas absorvem os nitratos contidos nos fertilizantes Fonte: /

19 Formação do nódulo Formação de Nódulos Efeito rizosfera
Encurvamento do pelo radicular Formação do nódulo N. D. Denardin (2008)

20 Módulo 2 O inoculante. Classificação do rizóbio. Seleção de estirpes. Produção. Padrões de qualidade. Número de bactérias por semente. Cadeia do inoculante.

21 Inoculantes Inoculante, por definição legal, tal como se encontra na legislação do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento – MAPA, é “todo o produto que contenha microrganismos favoráveis ao crescimento de plantas”. Como vemos, o inoculante contém microrganismo sendo, portanto, um produto vivo. Esta é a forma de se inserir a bactéria no solo, para estar presente junto às raízes, no momento em que esta se formar a partir da germinação das sementes. Como veremos adiante, hoje existem inoculantes em duas formas físicas: sólidos (em pó, tendo a turfa como sua suporte para as bactérias) e fluídos (líquidos, com a bactéria estabilizada em seus processos metabólicos por protetores celulares). Antigamente as bactérias fixadoras eram todas classificadas dentro de um gênero, Bacillus radicícola. Posteriormente foram classificadas como Rhizobium e, atualmente com os novos critérios de genética são classificadas em diversos gêneros e espécies. É importante que se saiba que as bactérias são específicas para determinados grupos de plantas. Assim, um gênero que nodula a soja não irá nodular o feijão e vice versa. No slide a seguir vemos a tabela de classificação.

22 Estirpes Além da divisão em gênero e espécie, as bactérias se subdividem em estirpes, antigamente chamadas raças (strains, em inglês, cepas em espanhol e souches em francês). Estas estirpes se diferenciam entre si pela maior ou menor capacidade de fixar o nitrogênio e transferi-lo para as plantas. Assim como se selecionam plantas e animais por suas características produtivas, também existe um enorme trabalho para selecionar estirpes de rizóbios, para que as mais produtivas sejam incorporadas ao inoculante. As estirpes selecionadas passam a ser recomendadas e são cadastradas pelo MAPA para que possam ser usadas na produção de inoculantes. Por lei, as empresas só podem produzir Inoculantes com as estirpes recomendadas, o mesmo acontecendo com empresas estrangeiras que exportam seus Inoculantes para o Brasil O Brasil tem um sistema de seleção e de recomendação que é modelo para o mundo, pois o sistema já tem mais de vinte anos de funcionamento e as estirpes usadas no país são de alta eficiência. Entidades como a Embrapa Soja, a Embrapa Cerrado, a Embrapa Agrobiologia e a EMBRAPA Centro Oeste, bem como a FEPAGRO (P. Alegre, RS) e o IAC (Campinas, SP), entre outras, mantém um intenso programa de seleção de estirpes. Após o processo de seleção os trabalhos são apresentados na reunião da RELARE (Rede de Laboratórios para Recomendação, Padronização e Difusão de Tecnologia de Inoculantes Microbianos de Interesse Agrícola) e, se aprovados o MAPA cadastra as estirpes. O processo de seleção é longo e complexo. Começa em casa de vegetação, em vasos com areia e solução nutritiva, passa para vasos com solo e depois são feitos testes de campo em diversas regiões do Brasil, com experimentação em rede, por três ou mais anos.

23 Classificação do rizóbio
Bactéria Leguminosa Bradyrhizobium japonicum Bradyrhizobium elkanii Soja Rhizobium leguminosarum, biovar phaseoli Rhizobium tropici Rhizobium etli Feijão Rhizobium leguminosarum, biovar vicae Lentilha, ervilha Rhizobium leguminosarum, biovar trifolii Trevos Sinorhizobium meliloti Alfafa, trevo carretilha Mesorhizobium loti Lotus corniculatus Bradyrhizobium spp. Amendoim, leguminosas tropicais Icentrosema, mucuna, caupí,etc.).

24 Cansou? Viaje um pouco por estas montanhas
24

25 Produção de inoculante
Já vimos que os inoculantes devem ser produzidos com estirpes selecionadas. Estas estirpes ficam guardadas em um Banco de Estirpes, localizado na FEPAGRO, órgão da Secretaria de C&T do R. G. do Sul, em Porto Alegre. Anualmente este Banco envia as estirpes liofilizadas para as empresas registradas no MAPA (o registro é condição obrigatória para a produção). Aí se inicia todo um processo super cuidadoso visando a produção do inoculante. A ampola recebida é aberta cuidadosamente em câmara assética (câmara de fluxo laminar) e repicada para tubo ou placa de Petri com meio de cultura apropriado, onde irá se desenvolver. A seguir, vai sendo cultivada sempre em maior escala, até chegar aos fermentadores para ser cultivada em grande volume de meio de cultura líquido. Conforme a indústria, há fermentadores de diversos tamanhos,podendo variar de 200 a L ou mais. Estes fermentadores são aerados com ar filtrado em filtros absolutos. O caldo também é permanentemente agitado, para perfeita homogeneização do crescimento bacteriano. Aliás, você conhece a curva típica de crescimento bacteriano? Se não lembra, clique no ícone ao lado para ver.

26 Produção de inoculante
Após o caldo atingir uma elevada concentração (acima de 5 X 109 bactérias por mL), é feita a segunda etapa do processo: mistura com a turfa (inoculante em pó) ou com os protetores celulares (inoculante líquido). No caso do pó, a turfa é extraída da jazida, seca, moída e tem seu pH corrigido. A seguir é embalada já na embalagem final e enviada para esterilização por raios gama, para eliminar todos os microrganismos ali existentes, ficando apta a receber a cultura do rizóbio que crescerá livre de competição e antagonistas. Como operação seguinte, o caldo é injetado nos pacotes e o inoculante ficará alguns dias em maturação para que a bactéria se desenvolva na turfa. No caso do líquido, a bactéria é misturada com substâncias protetoras, também esterilizadas, e daí vai para as embalagens finais, que podem ser frascos ou sachês, conforme a empresa. Todas estas operações são de extrema complexidade e devem ser executadas por pessoal especializado e em ambientes dotados da maior assepsia, pois o risco de contaminação por microrganismos do ar é muito grande. O que sempre deve ser transmitido ao agricultor é que o inoculante é um produto de alta tecnologia, apesar de seu baixo preço. Dentro de cada pacote de inoculante existe um grande trabalho de pesquisa, feito por cientistas de alta capacidade e uma produção super cuidadosa, para garantir um produto de elevada qualidade.

27 Padrões de qualidade O inoculante hoje é regulado por Lei específica e por diversas portarias do MAPA, visando garantir que o produto chegue dentro das condições especificadas às mãos do agricultor. Os fiscais do Ministério fiscalizam rigorosamente as empresas de inoculantes, coletando amostras que são enviadas ao laboratório de referência (FEPAGRO) para análise oficial. As empresas que tiverem amostras fora do padrão poderão ser penalizadas por multas, embargo do produto ou até suspensão ou cassação do registro. Para obter registro, um inoculante deverá garantir no mínimo 1 X 109 (um bilhão) de células de Rhizobium/Bradyrhizobium por grama ou mL de produto até o final do prazo de validade, que não poderá ser menor que seis meses. Cada empresa poderá registrar qualquer concentração acima desta, garantindo-a até o vencimento. O inoculante também deverá ter um baixo nível de contaminantes. A legislação exige que o inoculante não apresente contaminantes abaixo da diluição 1 X 10-5

28 Não sabendo que era impossível, ele foi lá e fez.

29 Número de bactérias por semente
Tão importante quanto se ter um elevado número de bactérias por grama, é se saber quantas bactérias são necessárias por semente, para se obter uma elevada nodulação. Já vimos no Módulo 1 que as bactérias deverão estar ao redor do pelo radicular para que este se curve e forme o nódulo. A pesquisa vem trabalhando há alguns anos para determinar o número mínimo de bactérias que deverão ser colocadas em torno de cada semente, para que tenhamos uma nodulação eficaz. Esta número era de ha 15 anos, depois aumentou para , mais tarde para , para e, atualmente, a recomendação da RELARE e da Reunião de Pesquisa de soja é de bactérias por semente, embora na legislação ainda permaneça o número de bact/sem. Por que será que houve um aumento tão grande? Dois fatores são primordiais: Aumento da produtividade da soja. Há alguns anos atrás a produtividade era de a kg/ha. Atualmente exige-se no mínimo kg/ha. Ora, se necessitamos mais grãos, também necessitamos mais nitrogênio, o que exige mais bactérias. Uso de produtos (fungicidas, inseticidas e micro nutrientes) nas sementes. Estes produtos, em maior ou menor grau, causam mortalidade de bactérias, o que exige que se coloque um número mais elevado, prevendo uma taxa de mortalidade. Este assunto, produtos no tratamento das sementes, será visto no módulo 4 Se desejar ver resultados que mostrem o efeito do número de bactérias por semente, clique no ícone ao lado

30 Evolução do número de bactérias por semente – recomendação da pesquisa
Atual, aprovado Em 2008 Bact/sem. Cálculo do número de bactérias por semente: Conc. Inoculante X dosagem Bact/sem. = = Número médio de sementes em uma saco de 50 kg.

31 Cadeia do inoculante INFORMAÇÃO ADEQUADA PESQUISA PRODUTOR DE INOCUL.
AGRICULTOR ESTIRPES EFICIENTES INOCULANTE DE ALTA QUALIDADE USO CORRETO DO PRODUTO ASSISTÊNCIA TÉCNICA FISCALIZAÇÃO Elaboração: Solon C. de Araujo

32 A cadeia do inoculante A cadeia do inoculante começa com a pesquisa, que seleciona estirpes de elevada eficiência e as disponibiliza para a produção dos inoculantes. Por sua vez, os produtores de inoculante tem a obrigação de oferecer produtos de elevada qualidade, com concentrações de bactérias que permitam atingir 1 milhão e duzentas mil bactéria por semente em doses viáveis para o agricultor. À assistência técnica cabe difundir a noção da importância do inoculante para o processo produtivo e a maneira correta de seu uso. A fiscalização deve assegurar que o produto que chega ao agricultor esteja dentro dos padrões de garantia. Finalmente, o agricultor, beneficiário final de todo o processo, deve usar corretamente o produto, tratando-o como um insumo de elevada importância para a produtividade de sua lavoura. Assim, o inoculante é uma cadeia, onde cada um deve fazer corretamente seu papel. Basta que um dos agentes falhe em seu trabalho para que toda a tecnologia se perca e não resulte em benefício. Todos, como em uma equipe, devem fazer bem seu papel para que o agricultor tenha ganhos de produtividade com o uso de inoculante.

33 Cada um tem que fazer sua parte bem feita...

34 Questões importantes Pode-se inocular sementes de feijão com um inoculante para soja? Porque? Pela legislação hoje existente, uma empresa que selecione uma ótima estirpe de Bradyrhizobium pode produzir inoculantes com ela? Uma empresa deseja registrar seu inoculante com 500 milhões de bactérias por grama. O MAPA aceitará este registro? E com 2 bilhões por grama? Um inoculante com concentração de 4 milhões de bact/g e usado na dosagem de 120 g/saca 50 kg, quantas bactérias aportará por semente? Este número está dentro do recomendado pela pesquisa?

35 Parabéns Você terminou mais uma módulo, já está na metade do curso.
Se tiver dúvidas ou desejar enviar sugestões, nos contate através do “Fale conosco” da página

36 Curva típica de crescimento bacteriano
A – Lag fase. Período de adaptação da bactéria ao novo meio. As células crescem em tamanho, mas quase não se reproduzem. B – Fase Log ou exponencial. As bactérias se reproduzem em progressão geométrica constante, até atingir o máximo de concentração. C – Fase estacionária. O número de células novas se iguala ao de células que morrem. A população permanece estável. Pela Isto ocorre devido à escassez de nutrientes e excesso de dejetos. D – Declínio. A mortalidade de células supera à reprodução. A população vai diminuindo. Os nutrientes já estão no final e os metabólitos liberados no meio o tornam impróprio para as bactérias. O tempo destas fases poderá variar conforme as condições de cultivo: disponibilidade de nutrientes, temperatura, aeração, etc. Esta não é uma curva típica de Bradyrhizobium. No caso desta bactéria, os tempos e concentrações seriam diferentes, mas o formato é o mesmo.

37 Bactérias por semente. Embrapa Soja S/ Inoc. Inoc. + 200 kg N/Ha.
Embrapa, documento 283 2007 S/ Inoc. Inoc. + 200 kg N/Ha. 600 mil Bact/sem. 1 milhão 200 mil bact/sem. Kg/ha kg/ha

38 Módulo 3 Resultados experimentais com o uso de inoculantes. Ganhos da inoculação para a cultura seguinte.

39 Crenças... O uso de inoculante é essencial em plantio de primeiro ano, pois a bactéria ainda não existe no solo e, sem ela, não haverá N disponível para a planta. Nos primeiros plantios de soja no cerrado, sem o uso de inoculante, as plantas não cresciam, ficavam amareladas e só se obtinha produção com a adubação com N mineral. Posteriormente, com a seleção de estirpes de Bradyrhizobium adequado ao cerrado, as plantas nodularam abundantemente e hoje todos conhecem as notáveis produtividades alcançadas nos solos sob cerrado. Entretanto, nos anos seguintes, depois de vários cultivos sucessivos, a bactéria se estabelece no solo e vai produzir nódulos mesmo sem o uso continuado do inoculante. Estes nódulos irão fixar nitrogênio, o que pode levar à crença de que a inoculação não será mais necessária. Inúmeros agricultores deixam de usar o produto por acreditarem que novas inoculações não resultam em aumentos de produtividade, deixando, assim, de obter maiores ganhos em suas lavouras. O simples fato de existirem nódulos em uma planta não é segurança de se obter muito N. Como vimos anteriormente, a soja necessita de grandes quantidades de N e isto só pode ser obtido com nódulos vigorosos e no sue máximo potencial de fixação, o que é obtido com o uso anual de inoculante

40 Dados de pesquisa A pesquisa demonstra de forma inequívoca que a reinoculação, ou seja, a inoculação anual, traz resultados altamente compensadores no aumento de rendimento nas lavouras. Há, também vários trabalhos demonstrando que uma leguminosa, além de fixar todo o N que ela necessita, deixa o solo enriquecido neste nutriente, o que vai beneficiar a cultura seguinte. Nos slides seguintes vamos expor vários trabalhos que demonstram isto de forma muito clara. São dados de diversas entidades de pesquisa, resultado do trabalho de vários anos de muitas instituições de pesquisa e em diversos locais do Brasil

41 DADOS DE PESQUISA + 8% Adaptado de Comunicado Técnico 74 -Embrapa

42 Comentários Estes resultados são de um ensaio feito pela Embrapa Soja em Jaciara, no MT, em um solo onde havia sido plantada soja inoculada por cinco anos seguidos. No sexto ano foi montado o ensaio e os resultados mostram que o Bradyrhizobium existente no solo foi suficiente para fazer a soja produzir kg/ha. Entretanto, quando se fez uma nova inoculação houve um aumento de 8%, mostrando que a bactéria existente no solo é suficiente para um determinado nível de produtividade. Mas se queremos produzir mais, é necessário fazer uma nova inoculação. É interessante notar que no tratamento com 30 kg de N no sulco e mais a inoculação, teve uma produção mais baixa. Poderíamos supor que o N mineral mais o N da FBN poderia aumentar a produção de grãos, mas o efeito foi contrário. Isto se deve ao fato de que o N mineral na base inibe a formação de nódulos e, portanto, prejudica o fornecimento de N durante o ciclo da planta. Isto será melhor explanado do módulo 4.

43 Reinoculação Em 13 experimentos conduzidos em 7 locais, a reinoculação aumentou o rendimento em até 23% e o N total dos grãos em até 25%. Experimentos em Rede Nacional (Embrapa Soja, Embrapa Cerrados, Embrapa Arroz e Feijão, Embrapa Trigo, Embrapa Agropecuária Oeste, FECOTRIGO, UFRGS). Mariângela Hungria – Embrapa Soja

44 Ganhos de produtividade

45 Mais resultados Universidade de Uberlândia, em áreas com cinco anos de cultivo de soja. Este experimento foi encomendado pelos próprios agricultores, através da Fundação Triângulo, de Uberaba, MG. Inoculante em pó, aumentou o rendimento de grãos em 29% Inoculante líquido em 27% Resultados apresentados na reunião da soja, 12 a 14 de agosto de 2003, Uberaba.

46 Resultados da RELARE Trabalhos realizados nos estados do RS, PR, MT, DF e GO Foram instalados 29 ensaios com populações médias da bactéria nos solos de 103 a 105 células / grama. Ensaios com rendimentos acima de kg/ha. Em todos os ensaios, foram obtidos incrementos médios de produtividades de 8% com a reinoculação. A reinoculação proporcionou incrementos de até kg/ha. Mariângela Hungria – Embrapa Soja, 2004

47 E daí? Vale ou não vale a pena inocular todos os anos?
Os dados são incontestáveis. Existem muito mais resultados, de diversas partes do Brasil e de outros países comprovando as vantagens da inoculação anual. Uma pesquisa na literatura trará ainda mais resultados que devem ser usados pelos agrônomos da assistência técnica para mostrar ao agricultor as vantagens econômicas desta prática agrícola. A seguir, vamos ver como a inoculação, além de aumentar a produtividade na leguminosa, ainda vai economizar nitrogênio para a cultura que a suceder, seja milho, trigo, arroz ou outra.

48 Tá bom...um cafezinho, um pequeno descanso.

49 Efeito de inoculação na cultura seguinte
1.974 1.529 500 1.000 1.500 2.000 Prod. de trigo (kg/ha) Soja. nod Soja. não Linhagens de soja Efeito da nodulação da soja na produção de trigo Neste experimento, foram plantadas áreas com soja nodulada e ;áreas com soja não nodulada. Após a colheita da soja, foi plantado trigo. Na área onde a soja estava nodulada, o trigo produziu 30% a mais do que na área de soja sem nódulos. A soja, além de produzir o N total para sua produção, ainda deixou N no solo para beneficiar o trigo. Adaptado de Mascarenhas, H.A.A. et al – 2003.

50 Comentários Como podemos ver nos slides anteriores, a inoculação é um processo gerador de rentabilidade para o agricultor, seja pelo aumento da produtividade na leguminosa em que é usado, seja pela economia de nitrogênio na cultura que a sucede. Esta tecnologia é umas poucas que pode ser utilizada por todos os agricultores, desde os mais capitalizados até os de menor porte,pois o investimento para sua utilização é extremamente baixo, estando ao alcance de todos. Assim, para se obter mais lucro com pouco investimento, o uso de inoculante é uma excelente ferramenta. Entretanto, vale enfatizar que todos devem fazer corretamente seu papel na cadeia: a pesquisa, a assistência técnica, o produtor de inoculante, os órgãos de fiscalização e o agricultor.

51 FBN em outras leguminosas
Nos slides anteriores falamos muito sobre soja, mas isto não significa que outras leguminosas não possam se beneficiar do processo de fixação do nitrogênio. Muito pelo contrário. Feijão, feijão caupi, amendoium, trevos, alfafa, mucuna, crotalária, tremoço e espécies arbóreas utilizam inoculante com muito sucesso, diminuindo ou até eliminado totalmente o N mineral. Trabalhos recentes de pesquisa com feijão têm demonstrado excelentes resultados com o uso de inoculantes. É uma prática ainda pouco difundida, mas que deverá se estender cada vez mais, pela economia que traz para o agricultor. O feijão caupi, ou feijão de corda, largamente cultivado no Nordeste do Brasil e também em algumas regiões do MT e do PA, tem apresentado excelentes resultados com novas estirpes que foram recentemente selecionadas e que estão tendo enorme sucesso no aumento da produtividade. Assim, sempre que se pensar em plantar qualquer leguminosa, é importante consultar o agrônomo responsável, bem como as empresas participantes da ANPII para verificar a disponibilidade do respectivo inoculante.

52 Questões importantes As bactérias que permanecem no solo por vários anos são suficientes para se obter elevadas produtividades nas leguminosas? Qual a média de aumentos de produtividade que se obtém com a reinoculação? Em média, quanto a soja deixa de N para a cultura seguinte?

53 Mais um módulo terminado
Parabéns, mais um módulo finalizado com sucesso. Veja como aos poucos você está acumulando conhecimentos seqüenciais sobre a importante técnica da FBN. No módulo seguinte você terá informações sobre a forma correta de usar o inoculante e sobre os fatores que afetam positiva e negativamente o funcionamento do produto.

54 Módulo 4 Tipos de inoculante. Modo de usar. Fatores que influenciam o resultado do inoculante.

55 Tipos de inoculantes Os primeiros inoculantes, ainda sem finalidade comercial, eram uma simples cultura da bactéria em meio de cultura agarizado. As bactérias eram dissolvidas em água no momento do uso e misturadas com as sementes. Este inoculante, entretanto, era de baixa durabilidade e deveria ser conservado em refrigerado até o momento do uso, o que o tornava pouco prático para uso extensivo. Diversos veículos foram testados para o desenvolvimento e manutenção do rizóbio, sendo que a turfa (um solo com elevado teor de matéria orgânica, geralmente em áreas com baixa drenagem) mostrou-se como o melhor suporte para a bactéria. Posteriormente outros tipos de substratos foram testados, mas nenhum demonstrou a qualidade da turfa para a obtenção de elevadas concentrações da bactéria por um período útil. No módulo 2 vimos quais as concentrações que um inoculante deve ter. Em torno de 1990 começaram a surgir os inoculantes líquidos, mais práticos de usar e que hoje ocupam cerca de 70% do mercado.

56 Inoculante turfoso A turfa é retirada das jazidas, seca e moída. Seu pH, geralmente muito baixo, é corrigido. A seguir a turfa é embalada já no pacote no qual será comercializada, hermeticamente fechada e esterilizada por raios gama ou feixe de elétrons. Esta esterilização é necessária para eliminar os microrganismos existentes no material original, um solo altamente propício para o desenvolvimento de microrganismos. Se estes permanecessem na turfa iriam competir e até em alguns casos ser antagônicos ao rizóbio, impedido as elevadas concentrações necessárias. Após a esterilização, que não é feita nas empresas produtoras de inoculantes mas em empresas especializadas neste ramo, o caldo de cultura com o Bradyrhizobium ou Rhizobium é injetado no pacote de turfa em condições asséticas e feita uma mistura, para que toda a turfa fique impregnada com o caldo bacteriano. Alguma s empresas adicional aditivos que beneficiam o desenvolvimento das bactérias. Nesta turfa, esterilizada e enriquecida com o meio de cultura, o microrganismo irá se desenvolver dentro da típica curva de crescimento bacteriano, conforme vimos no módulo 1. Esta curva é que irá determinar o prazo de validade do produto.

57 Inoculante líquido Visando facilitar o uso do inoculante, foram desenvolvidos inoculantes líquidos, sem a presença de turfa. Neste caso, o caldo de cultura após atingir o máximo de concentração, é misturado com substâncias chamadas “protetores celulares”, que reduzem drasticamente o metabolismo da bactéria, deixando-a em estado que simplificadamente, poderemos chamar de dormência. Nesta situação a bactéria diminui sua respiração, sua nutrição e sua reprodução, mas permanece viva por um determinado período. Desta forma, o comportamento da bactéria é bem diferente nos dois tipos de inoculante: no turfoso, a bactéria está em pleno crescimento, como em qualquer meio de cultura, enquanto no líquido ele entre já na concentração máxima e vai morrendo lentamente.

58 Outros tipos de inoculante
Oleoso. Foi comercializado durante cerca de quatro anos e retirado do mercado, pois as bactérias eram liofilizadas e ficavam muito fragilizadas, apresentando elevada mortalidade, em especial em solos com alguma adversidade. Gel. Também mais ou menos na mesma época do inoculante oleoso foi produzido um inoculante em gel. A bactéria, liofilizada, era diluída em água juntamente com um polímero que virava um gel. Também foi retirado do mercado poucos anos depois, pelo mesmo motivo anterior. Inoculante líquido-turfoso. Recentemente surgiram inoculantes líquidos aos quais é acrescentada uma certa quantidade de turfa, visando usar os benefícios do líquido (facilidade de uso) e da turfa (proteção às bactérias). Ainda não se firmaram no mercado e necessitam de mais estudos da pesquisa par ver se resultam em vantagens frente aos demais inoculantes.

59 Modo de usar o inoculante
Como vimos no módulo 1,o inoculante é uma cadeia, onde todos tem que cumprir seu papel corretamente para que a tecnologia funcione. Assim, o agricultor, aquele que vai usar o produto, também deve fazê-lo de forma cuidadosa, levando em conta uma série de fatores para que o produto funcione. Antes de usar o produto, temos que dar atenção a diversos pontos: Validade do produto. Nunca usar produto vencido. Não usar produto específico para uma leguminosa em outra cultura. Já vimos que os inoculantes são específicos. Se sobrou uma caixa de inoculante para soja, não poderá ser utilizada no plantio de feijão, e vice versa. O inoculante é um produto vivo, portanto sujeito a limites de temperatura. Nunca armazenar inoculante em freezer. Guardá-lo no local mais fresco que tiver na fazenda, evitando elevadas temperaturas. Não expor o produto ao sol. O sol emite raios ultravioleta, aquece e seca, três inimigos das bactérias. Portanto, sempre que for inocular as sementes, faça o procedimento à sombra.

60 Modo de usar O princípio básico da inoculação é colocar 1 milhão e duzentas mil bactérias em cada uma das sementes. Obviamente que isto só pode ser feito com uma boa mistura. Assim, podemos usar, para uma boa mistura, algumas formas: Máquina de tratamento de sementes. Existem no mercado diversas máquinas desenvolvidas especificamente para o tratamento de sementes. Estas máquinas possuem duas caixas em linha, sendo que na primeira se colocam os fungicidas, inseticidas, micro nutrientes e outros produtos. Na segunda caixa vai apenas o inoculante. Assim, a semente é tratada primeiro com os defensivos e, por último, com o inoculante. Existem caixas para inoculante líquido e turfoso, conforme o caso. Betoneira ou tambor com eixo excêntrico. Quando se utiliza betoneira ou os tambores com eixo excêntrico, em primeiro lugar colocam-se as sementes no recipiente seguido de todos os produtos que serão usados no tratamento das sementes, menos o inoculante. Fazer o tambor girar diversas vezes até que as sementes estejam todas bem recobertas pelos produtos. A seguir, coloca-se o inoculante e gira novamente, até que as sementes estejam recobertas pelo inoculante.

61 Equipamentos para tratamento de sementes

62 Cuidados na inoculação
O processo de inoculação deve ser feito à sombra, como já vimos anteriormente. Quando não se usar produtos para o tratamento das sementes, deve-se umedecer as sementes com 200 a 330 mL de água por saca de 50 kg. Para aumentar a aderência, pode-se usar água açucarada (solução a 10%). Semear o mais rápido possível após a inoculação, em especial se forem usados fungicidas ou micronutrientes nas sementes. O ideal é semear na seqüência da inoculação. Mas se isto não for possível, deve-se semear no máximo doze horas após a inoculação. No caso de se prever um tempo maior, que nunca poderá passar de 18 horas, deve-se aumentar a dose de inoculante. Em solos de primeiro ano de plantio, a dose recomendada é sempre o dobro da dose normal. Solos de primeiro ano de cultivo de soja são muito adversos à bactéria, causando uma elevada mortalidade. Hoje estão em testes diversos produtos que podem preservar a bactéria viva nas sementes por período de vários dias, permitindo a inoculação antecipada. Estes produtos deverão ter laudos da pesquisa que comprovem sua eficiência e, em breve, o MAPA publicará a nova legislação sobre o uso deste produtos.

63 Cansou? Um cafezinho vai bem...

64 Fatores que influenciam na FBN
O processo de fixação envolve dois organismos vivos: a planta e a bactéria. Portanto, ambas estão sujeitas a inúmeros fatores ambientais eu podem favorecer ou prejudicar o processo e que devem tomar a atenção do agricultor para se obtenha o máximo rendimento da tecnologia. Além dos fatores que já vimos em módulos anteriores, como uso de bactérias eficientes, uso na quantidade adequada, trabalho à sombra mistura com as sementes, existem outros fatores importantíssimos que vamos ver a seguir.

65 Micronutrientes Os micronutrientes são essenciais para todos os processos metabólicos da planta. Dois se destacam de forma acentuada (molibdênio –Mo e cobalto – Co). O molibdênio faz parte da enzima nitrogenase, do centro ativo da enzima, e em sua ausência a enzima não fará seu papel de desdobrar a molécula de N2. Como as fontes minerais de Mo no solo são muito poucas e anualmente as culturas vão esgotando o nutriente existente originalmente, torna-se necessária sua reposição para que se obtenham elevadas produtividades. Hoje, na cultura da soja, o uso de Mo já é uma prática indispensável e não se admite cultivar soja ou feijão sem a adição de Mo. O cobalto, por sua vez, faz parte da cobalamina (vitamina B12), essencial nos processos bioquímicos da fixação. Também faz parte do processo de formação da nitrogenase e da leghemoglobina. Entretanto, se estes nutrientes tem um papel altamente positivo no processo de FBN, sua aplicação deve ser muito bem cuidada, pois podem ocorrer efeitos adversos. Sua aplicação na forma de sais (molibdato de sódio ou de potássio) e sulfato ou cloreto de cobalto), quando em contato com as bactérias, causam elevadas mortalidades e não devem ser usados nestas formas.Existem no mercado formulações de Mo e Co com um grau de compatibilidade mais elevado com as bactérias do inoculante. Outra forma de aplicar o MO e Co e via foliar. Os resultados de pesquisa tem demonstrado que tanto a aplicação via sementes como via foliar apresentam os mesmos níveis de produtividade.

66 Outros micronutrientes.
Outros micronutrientes exercem papéis importantes no processos metabólicos e devem estar presentes nos níveis exigidos pela planta. Como a FBN é um processo altamente interativo entre bactéria e planta, muitas vezes fica difícil separar o efeito que sobre um dos componentes da simbiose. De forma geral, podemos dizer que o que é bom para a planta também é bom para a simbiose e vice versa. Entretanto, ainda falando sobre micronutrientes, sabe-se que as plantas necessitam de cobre, zinco, manganês (em especial a soja) e muitos outros. Tentando aproveitar a semente como veículo para estes micronutrientes, há produtos no mercado que preconizam o uso destas misturas nas sementes, o que vai causar uma mortalidade quase total das bactérias do inoculante. Assim, estes produtos, em vez de aumentar a produtividade, poderão reduzi-la, resultando em prejuízo para o agricultor.

67 "Ciência é conhecimento organizado. Sabedoria é vida organizada
"Ciência é conhecimento organizado. Sabedoria é vida organizada." Immanuel Kant

68 Macro nutrientes. O cálcio e o fósforo exercem papel preponderante no processo de FBN. O cálcio, além de seu papel na correção da acidez do solo, também atua na fixação do N e sua presença, nos níveis recomendados pela análise de solo, é essencial., O suprimento de fósforo também está diretamente ligado ao processo de fixação do nitrogênio. Existem trabalhos que mostram de forma muito clara que o suprimento de P nas quantidades recomendadas para a cultura, influenciam diretamente no suprimento de N via fixação biológica. O nitrogênio, como vimos anteriormente (slide 29) pode reduzir a nodulação e prejudicar a produtividade. Quantidades de N disponível acima de 20 kg/ha, são prejudiciais à nodulação. Segundo as informações da pesquisa, o N mineral é totalmente dispensável quando se faz uma boa inoculação. Mas caso se deseje utilizar algum N na base, a quantia nunca deverá ultrapassar os 15 kg/ha.

69 Fatores do solo Como vimos anteriormente, o que é bom para a planta também é bom para a FBN. Assim, os fatores de solo exercem influência muito grande na formação dos nódulos e na taxa de fixação. Alguns fatores de solo importantes Acidez. A elevada acidez prejudica a multiplicação das bactérias e, conseqüentemente, o aporte de N. Assim, para o pleno funcionamento do sistema, é essencial a correção da acidez, conforme indicado na análise de solo. Matéria orgânica. A matéria orgânica favorece a multiplicação das bactérias, aumentando as chances de formação de nódulos.Já foi observado que em solos sob plantio direto a taxa de FBN é maior que em solos sob plantio convencional. Umidade. Nenhum ser vivo vive sem água e o rizóbio não é exceção. Assim, solos muito secos causam a mortalidade das bactérias. Muitas vezes agricultores se podem inocular e “plantar no pó”. Se o solo estiver muito seco e demorar a chover, com certeza haverá alta mortalidade de bactérias. O excesso de umidade, quando o solo fica alagado por algum tempo, diminui a taxa de fixação, mas não mata a bactéria. Quando o solo voltar a seu estado normal, a fixação será retomada em seu ritmo normal. Compactação. Solos muito compactados dificultam a penetração do nitrogênio no solo e, portanto, dificultam a fixação. Por outro lado, a compactação dificulta a expansão do nódulo, que fica com seu tamanho reduzido, diminuindo a massa nodular. Temperatura. Como todo o ser vivo, os rizóbios tem seus limites de temperatura. Temperaturas muito elevadas, durante certo período de tempo, contribuem para parar o desenvolvimento das bactérias ou até mesmo matá-las. Acima de 40º o processo de reprodução é paralisado e acima de 500 o processo de mortalidade já é elevado. Desta forma, recomenda-se manter e operar com o inoculante em ambientes com a temperatura mais baixa.

70 Inoculantes e fungicidas
Há cerca de 20 anos, a semente de soja recebia apenas o inoculante antes do plantio. Com o aparecimento de doenças de solos e outras transmitidas pelas sementes, passou-se a usar fungicidas, como já vimos anteriormente. Muitos destes fungicidas apresentam maior ou menor toxicidade ao rizóbio, causando expressiva mortalidade. Durante um certo tempo, pensou-se até que as duas tecnologias, inoculação e uso de fungicidas, seriam incompatíveis. Hoje, entretanto, temos como usar as duas tecnologias e tirar lucro com ambas, desde que se tomem algumas precauções: Usar somente fungicidas recomendados pela pesquisa. Usar os fungicidas que apresentem menor poder tóxico. No site encontra-se uma lista dos produtos mais compatíveis com o Rhizobium. Usar o inoculante na dosagem que propicie de bact/sem (conforme legislação) a bact/sem, conforme recomendação da pesquisa (vide módulo 2).. Semear o mais rápido possível após a inoculação.

71 Inoculantes e outros produtos usados nas sementes.
Mais recentemente começaram a ser usados inseticidas nas sementes de soja, visando prevenir pragas que atacam a soja recém germinada. Ainda não existem muitos testes com estes produtos, mas os primeiros resultados mostram um efeito relativamente pequeno sobre as bactérias do inoculante. Entretanto, como surgem constantemente novos produtos no mercado, é sempre importante fazer um acompanhamento de seus efeitos sobre o inoculante, seja consultando os fabricantes dos inseticidas e do inoculante, seja consultando os órgãos de pesquisa. Com relação ao micronutrientes, já vimos que os sais de Mo e Co são altamente tóxicos para o Rhizobium, devendo-se dar preferência aos produtos formulados, que atenuam o efeito salino, embora não sejam totalmente inócuos. As formulações que contenham outros metais pesados, como cobre, zinco, manganês e outros NÃO DEVEM SER USADOS SOBRE AS SEMENTES. Grafite. O grafite, bastante usado para facilitar o fluxo de sementes nas semeadeira, se usado na dosagem recomendada não chega a causar problema à bactéria. Entretanto, como se trata de um produto barato, muitas vezes sua dosagem é exagerada, podendo causar desidratação das bactérias e prejudicar a nodulação. Para o uso de qualquer outro produto que venha a ser usado sobre as sementes, juntamente com o inoculante, deve haver uma consulta aos fabricantes ou aos órgãos de pesquisa, para não colocar em risco a FBN, uma tecnologia, como já vimos, essencial para elevadas produtividades.

72 Questões importantes Porque o molibdênio é importante na FBN?
Quais providências devem ser tomadas no processo de inoculação para se diminuir o efeito negativo dos fungicidas? A adição de 30 kg de N/ha, na adubação no sulco, poderá aumentar a produção, pela soma deste N com o N da fixação? É possível usar produtos à base de Mn, Zn e Cu em mistura com as sementes inoculadas? Justifique.

73 Artigos Para maiores informações sobre os processos de FBN, procure ler mais artigos. Na página da ANPII, na seção “artigos”, você encontrará material de leitura. Esta página estará sendo constantemente atualizada, com novos textos. Acesse os links indicados a seguir, onde também poderão ser obtidas importantes informações sobre o tema.

74 A ANPII e as empresas filiadas
A ANPII é uma associação de empresas que, como vimos no início, preza a qualidade do produto acima de tudo. O propósito da Associação é, em breve, estabelecer um processo de certificação dos produtos de suas afiliadas, visando assegurar, em toda sua plenitude, a qualidade dos inoculantes produzidos pelas empresas. Além do mais, a Associação promove seguidamente eventos que visam a evolução dos inoculantes comercializados no Brasil. Por tudo isto, sempre que for adquirir inoculantes, prefira sempre os produzidos pelas empresa filiadas à ANPII.

75 Muito bem. Você terminou o quarto módulo e o curso
Muito bem!!!! Você terminou o quarto módulo e o curso. Parabéns e obrigado por sua participação. Se você ainda não se cadastrou no site da ANPII ( faça-o agora, para ser comunicado sobre atualizações do curso. Para o próximo ano, pretendemos inserir um módulo sobre genética de Rhizobium, para que todos se mantenham atualizados sobre o tema.

76 Links interessantes www.anpii.org.br www.relare.org.br

77 Créditos Este curso é uma iniciativa da ANPII, através de sua Diretoria e do apoio de todos os associados. Foi elaborado especialmente para a ANPII pela SCA Consultoria e Treinamento Ltda, através do Eng. Agr. Solon C. de Araujo. Colaboraram com sugestões e aportes de conhecimentos: Eng. Agr. Mariel Bizarro e Eng. Agr. Marcelo Kerkhoff, da Turfal Eng. Agr. Valter Toledo, da BASF-AGRO Eng. Agr. Fernando Martins, da Bio Soja Agradecemos a todos os pesquisadores da área que, através de suas publicações e cursos, vêm divulgando por todo o Brasil esta tecnologia e que mostraram os resultados de experimentos que comprovam a viabilidade econômica da FBN.