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Idesia (Arica)

versión On-line ISSN 0718-3429

Idesia v.28 n.1 Arica abr. 2010

http://dx.doi.org/10.4067/S0718-34292010000100009 

IDESIA (Chile) Enero - Abril 2010. Volumen28,Nº1, Pãginas 61-68

INVESTIGACIONES

 

AVALIAÇÃO DA FIXAÇÃO BIOLÓGICA DO NITROGÊNIO EM GENÓTIPOS DE FEIJOEIROS TOLERANTES A SECA1

EVALUATION OF BIOLOGICAL FIXATION OF NITROGEN IN RHIZOBIUM UNDER WATER DEFICIT

 

 

Willian Bucker Moraes2; Sebastião Martins Filho3; Giovanni de Oliveira Garcia4; Simone de Paiva Caetano5; Wanderson Bucker Moraes5; Fernando Carrara Cosmi2

 

1 Trabalho financiado pelo Banco do Nordeste.
2 Mestrando em Produção Vegetal, Depto de Produção Vegetal, CCAUFES, Alegre - ES. E-mail:moraeswb@hotmail.com
3
Engo Agrônomo, Prof. Adjunto Dr., DPI/UFV, Viçosa - MG.

4 Engo Agrônomo Prof. Dr., Depto de Engenharia Rural, CCAUFES, Alegre - ES.
5 Acadêmico do curso de agronomia, Depto de Produção Vegetal, CCAUFES, Alegre - ES.



RESUMO

Vários fatores como a temperatura, acidez do solo, teor de nutrientes e cultivar, interferem na eficiência simbiótica das estirpes de Rhizobium em condições de campo. Com objetivo de avaliar a capacidade de fixação biológica de nitrogênio de estirpes nativas de Rhizobium sp. foi realizado um experimento em vasos montado no delineamento inteiramente casualizado no esquema fatorial 10x7 (10 linhagens de feijoeiro consideradas tolerantes ao déficit hídrico, sendo estas: Amarelinho, Macuquinho, Imperial, EL 22, BATT 477, Uirapuru, IAPAR-81, Bate Estrada, Serrano e Preto Meia Lua e 7 inoculantes isolados dos solos dos municipios de Colatina, Vila Pavão, Nova Venécia, Pinheiros, Sooretama, Linhares e Alegre, no estado do Espírito Santo, com quatro repetições. Os dados demonstraram que a fixação biológica de N2 utilizando a inoculação de estirpes eficientes de Rhizobium em cultivar nodulante de feijoeiro ou seu cultivo em solos com população nativa eficiente, pode possibilitar a suplementação ou até mesmo á não utilização de nitrogênio em cobertura na cultura do feijoeiro, sem perdas no rendimento da produtividade.

Palavras chave
: Rhizobium, Phaseolus Vulgaris L., adubação nitrogenada.



ABSTRACT

Several factors as the temperature, soil acidity, content of nutrients and cultivate interfere in the symbiotic efficiency of the ancestries of Rhizobium infield conditions. With the objective of evaluating the capacity of biological fixation of nitrogen of native ancestries of Rhizobium sp. an experiment was accomplished in vases set up in the delineate entirely casualty in the factorial outline 10x7 (10 bean plant lineages considered tolerant to the water deficit, being these: Amarelinho, Macuquinho, Imperial, EL 22, BATT 477, Uirapuru, IAPAR-81, Bate Estrada, Serrano and Preto Meia Lua and 7 isolated inoculate of the soils of the municipal districts of Colatina, Vila Pavão, Nova Venécia, Pinheiros, Sooretama, Linhares and Alegre in Espírito Saint state, with four repetitions. The data demonstrated that the biological fixation of N2 using the inoculation of efficient ancestries of Rhizobium in cultivating bean plant nodule cultivation in soils with efficient native population, it can make possible the supplement or even to the not use of nitrogen in covering in the culture bean plant, without losses in the income of the productivity.


Key words
: Rhizobium, Phaseolus Vulgaris L., nitrogen manuring.




INTRODUÇÃO

O Feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.) é cultivado em boa parte do planeta. No Brasil, uma área de aproximadamente 5,5 milhões de ha é ocupada para seu plantio, contribuindo com aproximadamente 28% do consumo de proteínas da população (Hungria et al., 2000).

A expressão do potencial de produção da cultura do feijoeiro depende, dentre outros fatores, de um adequado fornecimento de nutrientes, sendo muito exigente em termos nutricionais, principalmente com relação ao nitrogênio e potássio (Rosolem, 1987).

O nitrogênio quando não disponível geralmente limita a produção das culturas. Desta forma à fixação biológica do nitrogênio é uma alternativa para um manejo sustentável dos solos (Hungria & Vargas, 2000; Gliessman, 2001). A associação do feijoeiro com bacterias do gènero Rhizobium, capazes de fixar o nitrogênio atmosférico e fornecê-lo à cultura, é mecanismo biológico capaz de substituir, pelo menos parcialmente, a adubação nitrogenada resultando numa diminuição dos custos com adubação nitrogenada, aumento da produtividade, além de evitar a lixiviação de nitrato, para águas subterrâneas (Hungria et al., 1997).

Vários fatores interferem na eficiência simbiótica das estirpes de Rhizobium em condições de campo, tais como temperatura (Hungria & Franco, 1993; Sá, 1993), acidez do solo (Taylor et al., 1991; Coletta Filho, 1993), concentração de nutrientes (Tsai, 1993) e o cultivar de feijoeiro (Ruschel, 1982).

Esses fatores em conjunto promovem pequenas nodulações e, consequentemente, perda da resposta à inoculação, diminuindo a eficiência do feijoeiro em estabelecer uma relação simbiótica com bactérias (Graham, 1981; Pereira et al., 1984; Buttery et al., 1987; Hardarson, 1993). A nodulação mesmo não sendo eficiente para suprir toda a exigência de nitrogênio requerida pela planta promove certa redução na utilização da adubação nitrogenada, representando uma economia considerável (Araújo, 1994). Assim a característica intrínseca do feijoeiro e da bactéria fixadora de nitrogênio (Rhizobium) é de grande importância para o sucesso da inoculação.

Dessa forma estirpes nativas geneticamente estáveis, adaptadas as condições do solo e a genótipos de feijoeiro, fazem com que ocorra um maior sucesso na relação simbiótica. Diante do exposto, o objetivo deste trabalho foi selecionar linhagens promissoras de feijoeiro tolerantes a seca (Phaseolus vulgaris L.) com capacidade de fixação biológica do nitrogênio, utilizando populações nativas de bactérias do gênero Rhizobium.

MATERIAIS E MÉTODOS

O experimento foi conduzido em casa de vegetação do Centro de Ciências Agrárias da Universidade Federal do Espírito Santo (CCAUFES), localizada no município de Alegre - ES, com as coordenadas geográficas de 20° 45' de latitude Sul, 41° 28' de longitude Oeste e altitude de 150 m . O clima da região, de acordo com a classificação de Köppen é do tipo "Aw", tropical, com médias de temperatura mínima e máxima anual, no local dos estudos, de 18 °C e 31 °C , respectivamente.

COLETA DE AMOSTRAS DE SOLOS E ISOLAMENTO DAS ESTIRPES DE RHIZOBIUM SP.

Foram coletadas amostras de solo dos municípios de Pinheiros, Vila Pavão, Colatina, Nova Venécia, Sooretama, Linhares e Alegre, localizados no Estado do Espírito Santo, onde houve cultivo de feijoeiro por vários anos. O isolamento das bactérias foi realizado conforme descrito por Amarger & Hamakawa (1997), com o intuito de isolar populações nativas de bactérias do gênero Rhizobium.

Sementes do cultivar Capixaba Precoce, considerada boa planta hospedeira fixadora de N2 (Hungria & Neves, 1987; Silva et al., 1999), foram previamente desinfetadas por imersão em etanol 70% e em hipoclorito de sódio 4%, seguindo-se de cinco lavagens em água destilada estéril (Vincent, 1970; Hungria & Araújo, 1994), e colocadas para germinar em papel tipo germitest. Três dias após a emergencia da radícula, as plântulas foram inoculadas com uma solução de solo, preparada com 1,0 g de solo de cada local coletado, diluído em 10 mL de água destilada , sendo imediatamente transferidas para vasos de Leonard modificados e mantidos em casa de vegetação, conforme descrito por Amarger & Hamakawa (1997).

Após 40 dias inoculação os nódulos foram coletados, desinfetados, macerados e semeados em placas de Petri contendo meio de cultura com extrato de levedura-manitol-ágar em pH 6,8 (Hungria & Araújo, 1994), seguido de novos plaqueamentos, utilizando-se a técnica de esgotamento de alça, a fim de se obter colônias puras de crescimento homogêneo e livre de contaminantes (Vincent, 1970; Hungria & Araújo, 1994; Melo & Azevedo, 1998).

AVALIAÇÃO DA FIXAÇÃO BIOLÓGICA DO NITROGÊNIO

Esta etapa foi realizada em casa de vegetação utilizando recipientes plásticos de 2 L para plantio e avaliação das taxas de fixação de N2 das estirpes isoladas das diferentes amostras do solo da região Norte do Estado do Espírito Santo. O comportamento destas estirpes foi comparado com uma estirpe considerada como boa nodulante (tipo padrãoEMBRAPA Agromicrobiologia, CIAT 899).

Para avaliar a eficiência de fixação biológica de nitrogênio pelas estirpes nativas isoladas foi utilizado o cultivar carioca, onde suas sementes foram colocadas em germinador com temperatura de 30 ± 1 °C e apòs a emissão da radícula, as plântulas foram inoculadas com as bacterias isoladas e com a estirpe conhecida, e transplantadas para recipientes contendo areia esterilizada em autoclave. O preparo do inoculante (109 células mL-1), a inoculação das sementes e as condições de crescimento foram realizados segundo Hungria et al.(1996).

O experimento foi montado no delineamento inteiramente casualizado com quatro repetições e 10 tratamientos, tendo: T1 = Inóculo de Pinheiros, T2 = Inóculo de Vila Pavão, T3 = Inóculo de Colatina, T4 = Inóculo de Nova Venécia, T5 = Inóculo de Sooretama, T6 = Inóculo de Alegre, T7 = Inóculo de Linhares, T8 = Inóculo Padrão CIAT 899, T9 = Sem inóculo com adição de nitrogênio T10 = Sem inóculo e sem adição de nitrogênio. As plantas foram cultivadas em areia esterilizada mantidas em casa de vegetação, irrigadas de modo a manter sempre úmida a areia, sem que houvesse lixiviação de água e nutrientes, foi utilizado a solução nutritiva conforme descrito por Hoagland & Arnon (1950).

Após 30 dias de plantio foram avaliadas as seguintes características: altura de planta, número de nódulos, materias fresca e seca da parte aérea. A matéria seca foi determinada colocando a matéria fresca em estufa de circulação forçada, à temperatura de 80°C , durante um período de 72 horas.

AVALIAÇÃO DO EFEITO DA INOCULAÇÃO SOBRE A PRODUTIVIDADE

Para estudar o efeito da inoculação de populações nativas de Rhizobium sp. sobre a produtividade das linhagens de feijoeiro tolerantes a seca foram avaliados os genótipos tolerantes ao déficit hídrico: Amarelinho, Macuquinho, Imperial, EL 22, BATT 477, Uirapuru, IAPAR-81, Bate Estrada, Serrano e Preto Meia Lua. Estes genótipos foram inoculados com as estirpes isoladas e cultivados no respectivo solo do qual o inoculante foi isolado.

O experimento foi conduzido no delineamento inteiramente casualizado, utilizando o esquema fatorial 10 x 7 (10 genótipos e 7 inoculantes) com quatro repetições, tendo como unidade experimental um vaso com duas plantas, sendo realizado adubação nitrogenada no tratamiento não inoculado.

No estadio de maturação fisiológica (R9) foram avaliadas as seguintes características: altura de plantas, número de vagens por planta, número de sementes por vagem e produtividade total. Os dados foram analisados estatisticamente, utilizando o software SAEG (Sistema de Análise Estatística e Genética).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

COLETA DE AMOSTRAS DE SOLOS E ISOLAMENTO DAS ESTIRPES DE RHIZOBIUM SP.

O isolamento das bacterias fixadoras de nitrogênio foi realizado com sucesso, seguindo os criterios descritos conforme Vincent (1970); Hungria & Araújo, 1994; Melo & Azevedo, 1998, mostrando um bom crescimento de todas as estirpes, sendo estas de fácil reprodução em meio de cultura com extrato de levedura-manitol-agar em pH 6,8 (Hungria & Araújo, 1994).

AVALIAÇÃO DA FIXAÇÃO BIOLÓGICA DO NITROGÊNIO

Na Tabela 1 foram avaliados dados referentes às características: altura de planta (ALT), número de nós da planta (NOS), peso da materia fresca (PMF) e seca da parte aérea (PMS) e número de nódulos (NOD). Sendo que para as quatro primeiras características não houve diferença significativa entre os tratamientos, ao nivel de 5% de probabilidade, mostrando que a simbiose feijoeiro-rizóbio foi capaz de fixar N2 e suprir as necessidades das plantas, proporcionando desenvolvimento semelhante àquelas que receberam adubação nitrogenada em cobertura, estes dados também foram observados por Ferreira et al. (2000) e Mendes et al. (1998).

Para a característica número de nódulos (NOD) de plantas de feijoeiro do cultivar Carioca houve diferença significativa ao nível de 5% de probabilidade pelo teste de Tukey. Sendo o tratamiento com maior número de nódulos o sem inóculo com N2, os intermediários foram os inóculos isolados dos solos de Pinheiros, Vila Pavão, Nova Venécia, Alegre, inóculo Padrão - CIAT 899, Linhares e os que apresentaram os resultados inferiores foram os inóculos isolados dos solos de Colatina, Sooretama e o sem inóculo e sem N2. O números de nódulos nos tratamientos não inoculados também foram observados por Ferreira et al. (2000).

Concordando com Barbosa et al. (2005) a matéria seca da parte aérea foi maior no tratamento que recebeu a solução nutritiva com nitrogênio (T9), provavelmente pela maior uniformidade e quantidade de nitrogênio fornecido à planta. Isto também pode explicar o melhor desenvolvimento para a altura de planta, matéria fresca da parte aérea.

Sendo o nitrogênio um componente essencial para a molécula de clorofila, a maior quantidade e uniformidade deste elemento no tratamento dois, pode ter influenciado decisivamente no maior desenvolvimiento deste tratamento superando todos os demais, porém a fixação de nitrogênio pelas bactérias do gênero Rhizobium sp. em simbiose com o feijoeiro é uma relação que deve ser estudada com mais detalhes; pois mesmo a adubação nitrogenada apresentando-se a priori mais eficiente, os efeitos ambientais da fixação biológica são incontestáveis, e a longo prazo, a produtividade tende a aumentar a medida que se vai elevando a população nativa e o nível de matéria orgânica no solo.

Tabela 1

Médias da altura de planta (ALT), número de nós (NOS), peso da matéria fresca da parte aérea (PMF), peso matéria seca da parte aérea (PMS) e número de nódulos de plantas de feijoeiro. Alegre, 2007

1 Não significativo a 5% de probabilidade pelo teste F;
2 Médias seguidas pela mesma letra na coluna, não diferem estatisticamente ao nível de 5% de probabilidade, pelo teste de Tukey.

AVALIAÇÃO DO EFEITO DA INOCULAÇÃO SOBRE A PRODUTIVIDADE


Número de Vagens por Planta


Na Tabela 2 esta apresentado o estudo do número médio de vagens por planta de diferentes genótipos de feijoeiro, sem e com inoculação de estirpes nativas de Rhizobium sp., isoladas de solos de sete municipios do estado do Espírito Santo. Pode ser observado, de forma geral, que não houve diferença significativa comparando os plantios com e sem inoculação. Algumas exceções podem ser destacadas para os genótipos: Imperial com o isolado de Vila Pavão e Sooretama; Uirapuru com o isolado de Nova Venécia; IAPAR 81 com o isolado de Linhares; Bate Estrada com os isolados de Vila Pavão e Alegre e EL 22 com o isolado de Linhares. Quando se compara o comportamiento do mesmo genótipo com inoculação, nos diferentes solos, pode se destacar o comportamento dos genótipos: Amarelinho inoculado com os isolado de Alegre e Linhares; Imperial inoculado com o isolado de Sooretama; Serrano inoculado com os isolado de Pinheiros, Alegre e Linhares; IAPAR 81 inoculado com o isolado de Linhares; Bate Estrada inoculado com os isolado de Vila Pavão e Alegre; EL 22 inoculado com os isolado de Vila Pavão e Linhares e Preto Meia Lua inoculado com os isolado de Pinheiros, Vila Pavão, Sooretama, Alegre e Linhares, sendo que essa diferenca entre as estirpes nativas de Rhizobium em relação cada cultivar também foi observada por THIES et al. (1991).

NÚMERO DE SEMENTES POR VAGEM

Na Tabela 3 esta apresentado o estudo do número médio de sementes por vagem de plantas de diferentes genótipos de feijoeiro, sem e com inoculação de estirpes nativas de Rhizobium sp., isoladas de solos de sete municípios do estado do Espírito Santo. Pode ser observado, para todos os isolados, que não houve diferença significativa comparando os plantios com e sem inoculação. Quando se compara o comportamento do mesmo genótipo com inoculação, nos diferentes solos, pode ser verificado, também, que não houve nenhuma diferença significativa. Esses resultados discordam dos da EMBRAPA (1999), porém estão de acordo com os de PESSOA et al. (1999).



Tabela 2

Número médio de vagens por planta de diferentes genótipos de feijoeiro, sem e com inoculação de estirpes nativas de Rhizobium sp., isoladas de solos de sete municípios do estado do Espírito Santo. Alegre, 2006

1 Médias seguidas pela mesma letra minúscula na coluna e mesma letra maiúscula na linha pertencem ao mesmo agrupamento, ao nível de 5% de significância, pelo teste de Scott-Knott.


PRODUTIVIDADE TOTAL

Na Tabela 4 esta apresentado o estudo da produção média de diferentes genótipos de feijoeiro, sem e com inoculação de estirpes nativas de Rhizobium sp., isoladas de solos de sete municípios do estado do Espírito Santo. Pode ser observado, de forma geral, que houve pouca diferença significativa comparando os plantios com e sem inoculação. Pode ser destacado, no entanto, os isolados de Vila Pavão, Alegre e Linhares quando inoculados no genótipo Imperial; isolado de Nova Venécia inoculado no "Uirapuru"; isolados de Pinheiros e Alegre no "Serrano"; isolados de Vila Pavão e Linhares no "IAPAR 81; isolado de Alegre no" Bate Estrada" e isolado de Linhares no EL 22. Quando se compara o comportamento do mesmo genótipo com inoculação, nos diferentes solos, podem ser destacados os genótipos: BATT 477 com os isolados de Vila Pavão, Nova Venécia, Alegre e Linhares; Amarelinho com os isolados de Alegre e Linhares; Imperial com os isolados de Vila Pavão, Sooretama, Alegre e Linhares; Uirapuru com os isolados de Pinheiros, Vila Pavão, Nova Venécia e Linhares; Serrano com o isolado de Pinheiros; IAPAR 81 com o isolado de Linhares; Bate Estrada com o isolado de Alegre; EL 22 com os isolados de Vila Pavão e Linhares e Preto Meia Lua com os isolados de Pinheiros, Vila Pavão e Alegre.

Os resultados obtidos confirmam que a característica intrínseca da planta hospedeira (o feijoeiro) e da bactéria fixadora de nitrogênio (Rhizobium), são de suma importância para o sucesso da inoculação, assim estirpes nativas geneticamente estáveis, adaptadas as condições do solo e a genótipos de feijoeiro, demonstram diferenças em promover beneficios na simbiose de diferentes cultivares (Peres & Vidor,1980; Santillana et al., 1998; Carvalho & Stamford,1999; Fernandes & Fernandes, 2000).

Tabela 3

Número médio de sementes por vagem de plantas de diferentes genótipos de feijoeiro, sem e com inoculação de estirpes nativas de Rhizobium sp., isoladas de solos de sete municípios do estado do Espírito Santo. Alegre, 2006

1 Médias seguidas pela mesma letra minúscula na coluna e mesma letra maiúscula na linha pertencem ao mesmo agrupamento, ao nível de 5% de significancia, pelo teste de Scott-Knott.


Tabela 4

Produção média (kg/ha) de diferentes genótipos de feijoeiro, sem e com inoculação de estirpes nativas de Rhizobium sp., isoladas de solos de sete municípios do estado do Espírito Santo. Alegre, 2006



1 Médias seguidas pela mesma letra minúscula na coluna e mesma letra maiúscula na linha pertencem ao mesmo agrupamento, ao nível de 5% de significância, pelo teste de Scott-Knott.
 

CONCLUSÕES  

Esses dados evidenciam que a fixação biológica de N2 utilizando a inoculação de estirpes eficientes de Rhizobium em cultivar nodulante de feijoeiro ou seu cultivo em solos com população nativa eficiente, pode possibilitar a suplementação ou até mesmo a não utilização de nitrogênio em cobertura na cultura do feijoeiro, sem perdas no rendimento da produtividade.


AGRADECIMENTOS

Ao Banco do Nordeste pela colaboração financeira e ao CNPq pelas bolsas de Iniciação Científica e de Pós-doutorado.

LITERATURA CITADA

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Fecha de Recepción: 18 Octubre 2007
Fecha de Aceptación: 10 Enero 2008

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