Identificação de cultivares de milho eficientes na absorção de nitrogênio e na associação com bactérias diazotróficas

Identification of maize cultivars efficient in nitrogen uptake and diazotrophic bacteria association

NOTA

CIÊNCIA DO SOLO

Identificação de cultivares de milho eficientes na absorção de nitrogênio e na associação com bactérias diazotróficas

Identification of maize cultivars efficient in nitrogen uptake and diazotrophic bacteria association

Luiz Fernando Roesch^I,1; Flávio Camargo^II; Pedro Selbach^II; Enilson Saccol de Sá^II; Luciane Passaglia^III

^ICurso de Pós-graduação em Ciência do Solo da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). Av. Bento Gonçalves, 7712, 91540-000, Porto Alegre, RS, Brasil. E-mail: [e-mail]

^IIDepartamento Solos, UFRGS, Porto Alegre, RS, Brasil

^IIIDepartamento de Genética, UFRGS, Porto Alegre, RS, Brasil

RESUMO

Cultivares adaptados a ambientes pobres em nitrogênio e capazes de se associar com bactérias diazotróficas podem representar uma alternativa para a produção do milho em sistemas agrícolas com baixa utilização de insumos. Visando identificar cultivares de milho eficientes na absorção de nitrogênio e na associação com bactérias diazotróficas foi conduzido um experimento em vasos avaliando-se 32 cultivares de milho em diferentes doses de N aplicado ao solo. A ocorrência de elevada população de bactérias diazotróficas e a baixa resposta à adubação nitrogenada juntamente com o maior acúmulo de N quando não foi aplicado nitrogênio no solo, indicaram que o cultivar Santa Helena 8447 pode ser promissor para futuros estudos de seleção de cultivares eficientes para cultivo em solos de baixa fertilidade.

Palavras chave: bactérias fixadoras de nitrogênio, Zea mays.

ABSTRACT

Cultivars adapted to environments poor in nitrogen and capable to associate with diazotrophic bacteria can represent an alternative for the producion of maize in agricultural systems which uses few amounts of fertilizers. Aiming at identifying efficient maize cultivars in nitrogen uptake and diazitrophic bacteria association an experiment was carried out with 32 maize cultivars under different doses of nitrogen. The highest detection of diazotrophic population, the smallest effect of N fetilization and the highest nitrogen content under no nitrogen fertlization can indicate that Santa Helena 8447 may be a promising cultivar to be used in further studies to select efficient cultivars for cultivation in soils of low fertility.

Key words: nitrogen fixing bacteria, Zea mays.

A produtividade da maioria das plantas cultivadas tem sido garantida pela utilização de quantidades substanciais de fertilizantes nitrogenados. Porém, o uso excessivo destes fertilizantes representa riscos de contaminação ambiental e aumento nos custos de produção.

Cultivares adaptados a ambientes pobres em nitrogênio e capazes de se associar a bactérias diazotróficas, podem representar uma alternativa ecologicamente sustentável e economicamente viável para a produção do milho em sistemas agrícolas com baixa utilização de insumos. Entretanto, o melhoramento genético é geralmente conduzido com a aplicação de quantidades elevadas de N (KAMPRATH et al., 1982). O uso de elevados níveis deste nutriente durante o desenvolvimento dos cultivares híbridos pode levar à seleção de genótipos que apresentem consumo de luxo de N ou requeiram elevadas doses deste nutriente para expressarem seu potencial produtivo (CARLONE & RUSSEL, 1987). Por outro lado, os baixos níveis de N podem contribuir naturalmente para a seleção de genótipos eficientes na fixação biológica do nitrogênio (BODDEY et al., 1995) a qual pode representar diminuição na necessidade de fertilização nitrogenada.

Com o presente estudo, objetivou-se identificar diferentes cultivares de milho eficientes na absorção de nitrogênio e na associação com bactérias diazotróficas.

Foi realizado um experimento em vasos, onde foram avaliados 32 cultivares de milho (Tabela 1) atualmente recomendados para o Estado do Rio Grande do Sul. Para a confecção dos vasos, foram utilizadas amostras do horizonte superficial de um solo classificado como Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico arênico (EMBRAPA, 1999), com pH (H₂O) 5,0 e que continha: 130 g kg^-1 de argila; 5 g kg^-1 de matéria orgânica; 2,9 mg L^-1 de fósforo trocável; 19 mg L^-1 de potássio trocável; 0,2 cmol_c L^-1 de alumínio trocável; 0,5 cmol_c L^-1 de cálcio trocável; 0,3 cmol_c L^-1 de magnésio trocável; 1,6 cmol_c L^-1 de hidrogênio + alumínio; 2,4 cmol_c L^-1 de capacidade de troca de cátions e 35 % de saturação por bases. Este solo foi peneirado (malha 10 mm), seco ao ar e acondicionado em vasos com capacidade para 2L na quantidade de 1,8kg de solo por vaso.

O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, com três repetições, e foram aplicados diferentes níveis de adubação nitrogenada na forma de uréia: T1- testemunha sem adubação nitrogenada; T2- 50 % da dose recomendada de nitrogênio (90 mg de N por vaso) e T3- 100 % da dose recomendada de nitrogênio para uma produtividade esperada acima de seis toneladas por hectare (180 mg de N por vaso). A adubação foi realizada com base nas análises física e química do solo e na Recomendação de Adubação e Calagem para os Estados do Rio Grande do Sul e Santa Catarina (COMISSÃO DE FERTILIDADE DO SOLO -RS/SC, 1995). Os fertilizantes foram aplicados, por meio da adição de solução nutritiva, em quantidades correspondentes a 43 mg de P₂O₅ e 97mg de K₂O por vaso na forma de KH₂PO₄.

Foram semeadas 10 sementes de cada cultivar por vaso e, cinco dias após a emergência, foi realizado o desbaste, mantendo-se duas plantas por vaso. Os vasos foram mantidos em área aberta e irrigados diariamente, mantendo-se o solo em 80% da capacidade de campo. Aos 45 dias após a emergência, foi efetuada a colheita da parte aérea das plantas de todos os tratamentos. A matéria seca da parte aérea dos cultivares de milho foi analisada quanto ao conteúdo de nitrogênio total determinado a partir da digestão sulfúrica do tecido vegetal (TEDESCO et al., 1995).

Para a verificação da presença de bactérias diazotróficas no solo, foram amostrados 10g de solo de cada vaso sem adubação nitrogenada após o cultivo do milho. Estas amostras foram homogeneizados em 90mL de solução salina (NaCl 1%) e diluídas serialmente até a diluição10^-3. Uma alíquota de 100µL da maior diluição da suspensão de solo de cada cultivar foi inoculada, em triplicata, nos meios de enriquecimento NFb e JNFb semi-sólidos utilizados no isolamento de Azospirillum spp. e Herbaspirillum spp., respectivamente (DÖBEREINER et al., 1995).

Os dados obtidos foram avaliados pelo teste de comparação de médias, Scott-Knott a 5% de probabilidade de erro por meio do software estatístico SISVAR (FERREIRA, 2000).

Os resultados obtidos pela análise de N total no tecido dos cultivares de milho, eficiência de absorção de N e presença de bactérias diazotróficas podem ser observados na tabela 1. A adubação nitrogenada afetou significativamente o conteúdo de N total de todos cultivares testados. Entre esses, destacou-se o híbrido duplo Santa Helena 8447 que apresentou o maior acúmulo de N no tecido (9,26 mg planta_-1) quando não foi aplicado nitrogênio (cerca de 28% do conteúdo de N acumulado quando foi aplicada a dose máxima de N e cerca de duas vezes mais N acumulado em relação aos demais cultivares) (Tabela 1). Quando foi aplicado 100% da dose de N recomendada, o cultivar Santa Rosa 3063 apresentou a maior resposta à adubação nitrogenada (83,61 mg de N planta^-1).

A eficiência relativa de absorção de N variou entre os cultivares testados e as doses de N aplicadas (Tabela 1). O germoplasma de milho é constituído por raças crioulas, populações adaptadas e materiais introduzidos sendo caracterizado por uma ampla variabilidade genética. Esta variabilidade é um dos principais fatores que podem interferir na eficiência de uso do nitrogênio (MAJEROWICZ et al., 2002). Entre os cultivares que apresentaram baixa eficiência de absorção de N, destacaram-se Pop. LM 9275 e Santa Helena 8447 (12% e 14%, respectivamente) quando foi aplicado 100% da dose de N. Os mesmos cultivares apresentaram elevada população de bactérias diazotróficas. Para CHOTTE et al. (2002), em solos com deficiência de N, a fixação biológica de nitrogênio (FBN) pode ser explorada para suprir a carência deste nutriente no solo e a ocorrência de microrganismos diazotróficos em números elevados representa um importante papel para que a FBN seja efetiva. Assim, a detecção de elevada população de diazotróficos nos cultivares Pop.LM 9275 e Santa Helena 8447, pode ser indicativo de que a FBN foi mais eficiente nesses cultivares e que os mesmos apresentaram maior eficiência na associação com bactérias diazotróficas. Entre os cultivares que apresentaram alta eficiência de absorção de N destacaram-se Santa Rosa 3063, Pop. Charrua e Pionner 3063 que apresentaram eficiências de 44%, 25% e 24%, respectivamente, quando foi aplicado 100% da dose de N. Tais cultivares apresentaram baixos números populacionais de bactérias diazotróficas observado pelo número reduzido de tubos com crescimento positivo em ambos meios de enriquecimento testados (Tabela 1).

Não foram detectadas bactérias diazotróficas antes do cultivo de milho, entretanto pode-se detectar a presença destes microrganismos no solo após o cultivo em todos os cultivares testados. Geralmente, a sobrevivência de bactérias diazotróficas na ausência de plantas é baixa, principalmente para espécies como Herbaspirillum seropedicae (OLIVARES et al., 1996). Para H. seropedicae, OLIVARES et al. (1996) observaram que este microrganismo apresentou uma baixa sobrevivência no solo não cultivado. Entretanto, os mesmos autores reisolaram a bactéria do solo, quando este foi semeado com sementes de sorgo desinfestadas superficialmente. Este resultado indica que a população de bactérias diazotróficas pode ter sido estimulada pela presença das plantas, e conseqüentemente, elevado a quantidade de células no solo para níveis detectáveis pela técnica utilizada ou que a bactéria estava presente no interior da semente desinfestada de sorgo.

Com base nos resultados obtidos, pode-se concluir que a ocorrência de elevada população de bactérias diazotróficas e a baixa resposta à adubação nitrogenada juntamente com um grande acúmulo de N em condições de baixa fertilidade podem indicar que o cultivar 8447 pode ser promissor para futuros estudos de seleção de cultivares eficientes para cultivo em solos com baixa disponibilidade de nitrogênio.

Recebido para publicação 07.07.04

Aprovado em 16.03.05

• BODDEY, R.M. et al. Biological nitrogen fixation associated with sugarcane and rice: contributions and prospects for improvement. Plant and Soil, v.174, p.195-209, 1995.
• CARLONE, M.R.; RUSSEL, W.A. Response to plant densities and nitrogen levels for four maize cultivars from different eras of breeding. Crop Science, v.27, n.2, p.465-470, 1987.
• CHOTTE, J. L. et al. Changes in bacteria communities and Azospirillum diversity in soil fraction of a tropical soil under 3 or 19 years of natural fallow. Soil Biology and Biochemistry, Oxford v.34, p.10831092, 2002.
• COMISSÃO DE FERTILIDADE DO SOLO – RS/SC, Recomendações de adubação e calagem para os Estados do Rio Grande do Sul e de Santa Catarina Passo Fundo: SBCS – Núcleo Regional Sul, EMBRAPA/CNPT, 1995. 223p.
• DÖBEREINER, J. et al. Como isolar e identificar bactérias diazotróficas de plantas não leguminosas Brasília : Embrapa-SPI, 1995. 60p.
• EMBRAPA-CENTRO NACIONAL DE PESQUISA DE SOLOS. Sistema Brasileiro de classificação de solos Rio de Janeiro : Embrapa, 1999. 412p.
• FERREIRA, D.F. Análises estatísticas por meio do Sisvar para Windows versão 4.0. In: REUNIÃO ANUAL DA REGIÃO BRASILEIRA DA SOCIEDADE INTERNACIONAL DE BIOMETRIA, 45., 2000, São Carlos, SP. Programa e resumos... São Carlos : Região Brasileira da Sociedade Internacional de Biometria, 2000. 1996. V.45. p.255-258.
• KAMPRATH, E.J. et al. Effects of nitrogen fertilization and recurrent selection on performance of hybrids populations of corn. Agronomy Journal, v.74, n.6, p.955-958, 1982.
• MAJEROWICZ, N. et al. Estudo da eficiência de uso do nitrogênio em variedades locais e melhoradas de milho. Revista Brasileira de Botânica, v.25, n.2, p.129-136, 2002.
• OLIVARES, F.L. et al. Occurrence of the endophytic diazotrophs Herbaspirillum spp. in roots, stems and leaves predominantly of Gramineae. Biology and Fertility of Soils, v.21, p.197-200, 1996.
• TEDESCO, M.J. et al. Análise de solo plantas e outros materiais 2.ed. Porto Alegre : Departamento de Solos da UFRGS, 1995. 174p.

1

Autor para correspondência.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  20 Jul 2005
• Data do Fascículo
  Ago 2005

Histórico

• Recebido
  07 Jul 2004
• Aceito
  16 Mar 2005