Eficiência de fungos micorrízicos arbusculares nativos da região
semi-árida na absorção de nitrogênio (
15N) proveniente de adubos orgânicos
para as culturas do milho, feijão e algodão
NATÁLIA LINS FERREIRA DE ANDRADE1, RÔMULO SIMÕES CÉSAR MENEZES2
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(1)Estudante de Agronomia, Universidade Federal Rural de Pernambuco. Av. Dom Manoel de Medeiros, s/n, Dois Irmãos, Recife-PE. CEP:
50.171-900. E-mail: natalialins653@hotmail.com
(2)Professor Adjunto do Departamento de Energia Nuclear, Universidade Federal de Pernambuco. Av. Prof. Luiz Freire, 1000, Cidade
Universitária, Recife – PE. CEP: 50.740-540.
Introdução
A incorporação de esterco tem se revelado uma prática viável no incremento da produtividade dos solos, devido a sua atuação sobre as características químicas do solo e, via de regra, estimularem a atividade biológica e favorecerem o condicionamento físico do solo. Entretanto, a quantidade de esterco gerada e acumulada em pequenas propriedades agrícolas familiares é, na maioria das vezes, insuficiente para repor os nutrientes exportados com a colheita, erosão, lixiviação e outros processos (Menezes & Sampaio, 2002).
A prática da adubação verde com leguminosas vem sendo divulgada como alternativa para reduzir os custos com a compra de esterco e aumentar a eficiência da ciclagem de nutrientes nesses sistemas (Marin et al., 2007). Um exemplo de adubo verde com potencial de uso nas condições do semi-árido é a glirícidia, por ser uma planta capaz de melhorar a fertilidade do solo e aumentar a produtividade das culturas agrícolas associadas, quando usada como adubo verde. A jurema preta também pode ser utilizada como adubo verde, pois é uma leguminosa facilmente encontrada no semi-árido, altamente resistente à seca e com grande capacidade de rebrota durante todo o ano (Barreto & Fernandes, 2001).
Nos estudos sobre a dinâmica do N no sistema solo-planta, muitas vezes, é difícil quantificar a origem deste nutriente. As análises com isótopos estáveis têm sido uma ferramenta ecológica que dentre outras aplicações, pode ser utilizada no estudo da dinâmica dos nutrientes no sistema solo-planta (Figueiredo et al., 2005). O uso de uma fonte marcada com 15N constitui-se no método que permite quantificar com maior precisão a eficiência de utilização deste nutriente e a fonte originária, seja solo, fertilizantes orgânicos ou inorgânicos, imprescindível ao desenvolvimento de estratégias de manejo que aumentem o seu aproveitamento pelas culturas (Silva et al., 2006).
Vários estudos já foram conduzidos para testar os efeitos dos fungos micorrízicos arbusculares sobre a absorção de nutrientes pelas plantas. Entretanto, revisões de literatura sugerem que a função do FMA na aquisição de N pela planta é variável. Enquanto alguns pesquisadores consideraram a contribuição do FMA pouco significativa na absorção deste elemento, outros
acreditavam que as associações micorrízicas podem ser importantes na nutrição de N das plantas. Segundo Faquin (1988), parece que a absorção de N do solo pelas hifas dos FMAs não é suficiente para atender às exigências das plantas. Contudo, Johansen et al. (1994) verificaram, em trabalho desenvolvido com pepino e com o fungo micorrízico Glomus intraradices, a capacidade das hifas de transportar N em quantidade suficiente para aumentar, significativamente, o crescimento das plantas. Avaliar a eficiência de fungos micorrízicos arbusculares nativos da região semi-árida na absorção de nitrogênio (15N) proveniente de adubos orgânicos para as culturas do milho, feijão e algodão.
Material e métodos
Produção de forragem marcada com 15N
Foram utilizadas 40 bandejas contendo areia lavada para produção do capim braquiária (Braquiaria decumbens), sendo plantadas sete fileiras, espaçadas 5 cm entre si, com 100 sementes do capim por fileira. A nutrição das plantas foi realizada através da aplicação de solução nutritiva adicionada de N na forma de nitrato de amônio com 5% de abundância de 15N. Para a produção de gliricídia foram utilizados 40 potes com capacidade para 8 L, contendo areia lavada e a nutrição foi realizada da mesma maneira que para o capim braquiária.
A primeira colheita do material marcado foi realizada a cada 35 dias após a germinação das plantas com cortes a dez centímetros do solo. Após a colheita, o material vegetal foi seco em estufa de circulação forçada a 65ºC até obtenção de massa constante, sendo retiradas sub amostras para a determinação da massa seca, teores de N-total e abundância de 15N. Os teores de N-total foram determinados pelo método de Kjeldahl (Embrapa,1999) e de abundância por espectrometria de massa (Trivelin et al.,1973). As amostras foram preparadas e enviadas para determinação de abundância de 15N na Alemanha.
Coleta e caracterização química e física do solo
O solo foi coletado na região semi-árida paraibana para instalação do experimento, na profundidade de 0 - 15 cm, sendo em seguida acondicionado em sacos plásticos transparentes, devidamente identificados, não utilizados antes para outros fins, e conduzidos para o Laboratório de
Fertilidade dos Solos do Departamento de Energia Nuclear - UFPE. O solo foi seco ao ar, destorroado, homogeneizado e peneirado em malha de 2 mm de abertura, permanecendo à temperatura ambiente protegido da umidade, em local seco e arejado para realização da caracterização química e física.
A caracterização química e física do solo foi realizada de acordo com metodologias propostas pela Embrapa (1999), seguindo os procedimentos: pH em H2O (solo: 2,5 água, v/v) determinado em potenciômetro; Ca+2 e Mg+2 extraídos por KCl e determinados em espectrofotômetro de absorção atômica; P, K+e Na, extraídos com solução de Mehlich I, sendo K+e Na determinados em fotômetro de chama e P em espectrofotômetro (colorimetria); C orgânico, determinado por oxidação úmida em dicromato de potássio; matéria orgânica, estimada multiplicando-se o conteúdo de C orgânico por 1,724; e granulometria pelo método do densímetro.
Identificação das espécies de FMA nativas
Subamostras do solo coletado foram separadas para montagem de culturas armadilha para FMA, sendo misturados 200 cm³ de solo com areia esterilizada (1:1; v:v), e em seguida transferidos para copos plásticos com capacidade para 500 mL, plantando-se painço (Panicum miliaceum L.) como planta hospedeira. As culturas foram mantidas em casa de vegetação, e os esporos de FMA produzidos durante o ciclo da cultura foram extraídos de 50 g de solo através do método do peneiramento úmido (Gerdemann & Nicolson, 1963), seguido de centrifugação em solução de sacarose 45% (Jenkins, 1964). Os esporos de cada amostra foram agrupados de acordo com o tipo morfológico e montados em lâminas. Nestas, os esporos foram divididos em dois grupos: à esquerda em PVLG (álcool polivinílico-lactoglicerol) e à direita em PVLG com Melzer (1:1; v:v) (Morton et al., 1993). Ambos os grupos foram recobertos com lamínulas de vidro. Após a montagem, as lâminas foram levadas à estufa (± 40ºC) por um período de 24 a 48 horas, para secagem da resina. A secagem da resina favorece a quebra dos esporos, que é realizada a partir de leves pressões aplicadas sobre a lamínula. Este procedimento permitiu a visualização das paredes internas (quando presentes) dos esporos, o que foi de fundamental importância para a identificação das espécies. A identificação das espécies de FMA foi realizada com auxílio de microscópio óptico. Nesta etapa, foram feitas anotações acerca de características morfológicas dos esporos (forma, cor, tamanho), características da parede (número, espessura, ornamentação), tipo de hifa esporígena e modo de esporulação (esporos em esporocarpo ou isolados). Para subsidiar a identificação de FMA, foram utilizadas chaves especializadas descritas por Schenck e Perez (1988), Carrenho (1998), INVAN (2008) e outros artigos publicados.
Instalação do experimento
O experimento foi conduzido em condições de casa de vegetação, em delineamento inteiramente casualizado, esquema fatorial 2 x 4, sendo duas condições de solo (autoclavado e não autoclavado) e dois sistemas de adubação orgânica (esterco e gliricídia) marcados com 15N e sem adição dos adubos orgânicos (controle), com quatro repetições. O solo foi transferido para vasos com capacidade para 1 kg, e em seguida, incorporados os adubos orgânicos, sendo 20 t.ha-1 de matéria seca para o esterco e 20 t.ha-1 de matéria fresca de gliricídia. Após a incorporação dos adubos orgânicos, foram semeadas quatro sementes de milho (variedade sergipano), feijão (variedade moitinha) e algodão (variedade H8), sendo realizado desbaste, após 8 dias da germinação, mantendo-se duas plantas/vaso. A umidade do solo foi mantida em 70% da capacidade de campo, através de irrigações constantes com água destilada.
A coleta do experimento foi realizada aos 60 dias após a germinação, sendo a parte áerea das plantas lavada em água corrente e colocada para secar em estufa com ventilação forçada a 65ºC, até atingir massa constante. Após a secagem em estufa, foi determinada a matéria seca da parte aérea e realizada a moagem em moinho tipo Wiley. Após moído, o material vegetal esta sendo submetido a digestão sulfúrica com peróxido de hidrogênio, para determinação nos extratos dos teores de P por colorimetria, K por fotometria de chama e N total pelo método de Kjeldahl (Embrapa, 1999). O enriquecimento de 15N do material vegetal será determinado segundo Trivelin et al., (1973) em espectofotômetro de massa. Esta sendo quantificado o teor de glomalina facilmente extraível no solo autoclavado e não autoclavado, pelo método de Wright & Upadhyaya (1998) antes e depois da instalação do experimento.
A percentagem de colonização micorrízica das plantas de milho, feijão e algodão esta sendo determinada, utilizando-se o método da placa quadriculada (Giovannetti & Mosse, 1980), após o processamento das raízes que consistiu da clarificação com KOH (10%) por 24 horas em temperatura ambiente; seguido do tratamento com H2O2 alcalina por 45 minutos e com HCl (1%) por 3 minutos; e coloração com azul de Trypan (0,05%) (Koske & Gemma, 1989).
Resultados
Após três cortes, a produção de capim marcado 15N foi de 3.197g, ou seja, uma produção média por bandeja de 79,92g, e o teor médio de N total observado neste material foi de 1,37%. Este teor de nitrogênio é bastante aceitável sabendo-se que a média das gramíneas varia entre 0,8 a 1,5%. A produção da gliricídia marcada com 15N foi de 1.954g representando uma produtividade média por vaso de 48,85g, com teor de nitrogênio total de 2,59%. Estes resultados demonstram que foi possível a produção de forragem em bandejas e vasos em sistemas de casa de vegetação e nutridas com solução nutritivas contendo isótopos estáveis. Este material produzido será utilizado como adubo orgânico marcado 15N que será utilizado para avaliar a eficiência dos FMA nativos da região semi-árida
quanto à capacidade de absorver N proveniente destes materiais para as plantas.
Tabela 1
Foram identificadas 5 espécies de FMA, das quais 4 são do gênero Glomus e 1 é do gênero Kuklospora. Espécies de Glomus ocorrem em uma ampla faixa de ambientes, desde ecossistemas naturais a solos agrícolas ou impactados por atividades antrópicas (Lovelock et al., 2003; Wang et al., 2008). É possível que a riqueza de espécies de FMA seja maior que a encontrada, principalmente para espécies de Acaulospora que também apresentam predomínio em ambiente semi-árido (Oehl et al., 2004; Li et al., 2007). O tamanho e a semelhança morfológica dos esporos dificultam a identificação das espécies (Maia et al., 2006), além disso, a multiplicação de esporos em potes de cultura, embora ajude a recuperar muitos FMA, não possibilita o isolamento e identificação de todas as espécies presentes nas amostras (Souza, 2008). Deve-se ainda considerar a possibilidade da existência de espécies não esporulantes presentes em campo ou até mesmo nos potes de cultura.
Tabela 2
Observa-se que a produção de matéria seca pelas plantas de milho em solo natural variou de 6,70 a 3,48 g e em solo estéril de 2,71 a 1,52 g (Figura 1). No solo natural, plantas de milho cultivadas em sistema de adubação controle apresentaram maior produção de biomassa (6,70 g) em relação às plantas cultivadas no sistema de adubação esterco, onde foi observada redução de 51,9% (3,48g). Este resultado pode ser atribuído ao alto teor de P do esterco, condição que inibi o estabelecimento da associação entre as plantas e dos fungos micorrízicos presentes no solo (Moreira & Siqueira, 2006). Quando cultivadas em solo estéril as plantas apresentaram redução de 40,4, 51,6 e 43,6% na produção de matéria seca nos sistemas de adubação controle, gliricidia e esterco, respectivamente.
Plantas de feijão apresentaram maior produção de matéria seca quando cultivadas em solo natural nos sistemas de adubação controle e esterco (2,92 e 2,94g respectivamente) em relação às cultivadas sob estes mesmo sistemas de adubação em solo estéril (2,15 e 1,99, respectivamente). Não houve diferença significativa entre as plantas de feijão cultivadas em solo estéril e natural no sistema de adubação com gliricídia. Quando cultivadas em solo estéril, plantas apresentaram menor produção de biomassa em relação às cultivadas em solo natural, sendo observada redução de 73,6, 102,4 e 67,6 nos sistemas de adubação controle, gliricídia e esterco.
Plantas de algodão apresentaram menor produção de biomassa quando cultivadas em solo natural nos sistemas de adubação controle e gliricídia (0,7 e 1,13 g, respectivamente). No sistema de adubação esterco as plantas produziram maior
quantidade de biomassa quando cultivadas em solo natural. Foi observada uma redução de 42,0% nas plantas crescidas em solo estéril, neste mesmo sistema de adubação.
Figura 1
Conclusões
O enriquecimento do capim braquiária e gliricídia com 15N foi viável em condições de casa de vegetação para produção de adubos orgânicos.
Espécies de Glomus observadas no solo são abundantes e bem adaptadas em diversas condições de ambientais, incluindo semi-áridas.
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Tabela 1. Características químicas e físicas do solo. Característica Valor pH (água – 1:2,5) 7,86 P (mg kg-1) 137,91 Na+ (cmol c kg-1) 0,05 K+ (cmol c kg-1) 1,18 Ca+2 (cmol c kg-1) 4,73 Mg+2 (cmol c kg-1) 2,02 C.O. g kg-1 14,67 M.O. g kg-1 25,53 Areia (%) 53,2 Silte (%) 20,3 Argila (%) 26,6
Tabela 2. Espécies de FMA nativa identificadas no solo coletado.
Espécie de FMA Glomus constrictum Glomus etunicatum Glomus macrocarpum Glomus tortuosum Kuklospora colombiana
MIL HO
0 1 2 3 4 5 6 7 8C ontrole G liricídia E s terco
S istema de adubação M at ér ia s ec a d a p ar te aé re a (g ) Natural E s téril
F E IJ ÃO
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5C ontrole G liricídia E s terco
S istema de adubaç ão
M at ér ia s ec a d a p ar te aé re a (g ) Natural E s téril
AL G ODÃO
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3C ontrole G liricídia E s terco
S istema de adubaç ão
M at ér ia s ec a da p ar te aé re a (g ) Natural E s téril
Figura 1. Produção de matéria seca pelas plantas de milho, feijão e algodão cultivadas em solo natural e estéril contendo adubos
