A fixação do nitrogênio do ar pelas bactérias que vivem associadas com as leguminosas crotalária e mucuna.

TÉRIAS QUE VIVEM ASSOCIADAS COM AS

LEGUMINOSAS CROTALÁRIA E MUCUNA (*)

R . A . CATANI, H . GARGANTINI e J . ROMANO GALLO, engenheiros agrônomos, Secção de Agrogeologia, Instituto Agronômico

RESUMO

Com a finalidade de conhecer a quantidade de nitrogênio fixado simbiòticamente por crotalária (Crotalaria juncea, L.) e mucuna anã (Stizolobium deeringianum, Bart.) e a influência de alguns fatôres sôbre o fenômeno, instalou-se uma experiência em vasos de Mitscherlich contendo solo tipo terra roxa misturada. Os tratamentos empregados foram os seguintes : 1) testemunha ; 2) N P K ; 3) N P K + calcário ; 4) N P K + inoculante ; 5) N P K + calcário + inoculante; 6) P K + calcário; 7) P K + calcário + inoculante.

Dois meses após a germinação das sementes colheu-se o material para análise, do-sando-se o N nas raízes e nas partes vegetativas das plantas.

Nessa ocasião foram tiradas diversas fotografias, para documentação comparativa da nodulação das raízes nos diversos tratamentos.

(*) Trabalho apresentado ao II Congresso Panamericano de Agronomia, realizado em Piracicaba e São Pedro, de 29 de março a 6 de abril de 1954.

2 B R A G A N T I A V O L . 14, N . ° 1

A quantidade de nitrogênio fixada pelas bactérias que vivem associa-das às leguminosas é variável e depende de muitos fatores, c o m o espécie da leguminosa, condições d o solo, natureza da bactéria, etc.

Sobre este assunto a bibliografia é bastante extensa (1, 3, 4, 5, 6, 8 ) .

Consultando apenas os trabalhos mais importantes para o que se tem em vista c o m o presente estudo, verifica-se que L y o n e Bizzell, em experi-ências que duraram 10 anos, estabeleceram uma comparação entre a quan-tidade de nitrogênio fixada através da cultura de alfafa e outras leguminosas ; enquanto a alfafa fixou 281 quilos de N por hectare e por ano, diferentes trevos (Melilotus sp.), fixaram de 157 a 188 k g de N e a soja alcançou 118 k g de N por hectare e por ano (4).

Chapman e colaboradores (2), em experiências em lisímetros e durante

10 anos, concluíram que a "purple v e t c h " (Vicia atropurpurea) e u m dos

trevos (Melilotus indica), fixaram aproximadamente 170 k g de N por hec-tare e por ano.

Nas regiões tropicais e sub-tropicais os dados relativos à fixação de nitrogênio por microorganismos simbióticos e não simbióticos são muito escassos.

N o Estado de São Paulo, apesar de já serem conhecidos os resultados benéficos determinados pela cultura de leguminosas em rotação c o m outras plantas de valor econômico, não se conhece, entretanto, a quantidade fi-xada desse elemento.

O presente trabalho teve por objetivo estudar em vasos, e em caráter preliminar, a fixação simbiótica d o nitrogênio, através de leguminosas b e m adaptadas às condições d o Estado de São Paulo.

O ensaio foi instalado em vasos de Mitscherlich esmaltados e constou de sete tratamentos e três repetições para cada uma das leguminosas es-tudadas : mucuna anã, Stizolobium deeringianum, Bart. e crotalária,

Cro-talaria juncea, L.

Os vasos foram cheios c o m terra roxa misturada, procedente da Esta-ção Experimental Central d o Instituto Agronômico, em Campinas, reti-rada à profundidade de 0 — 20 c m . Cada vaso recebeu 6 k g de terra pre-viamente seca ao ar e passada na peneira de 2 m m . O solo, analisado, apresentou as seguintes características:

pH internacional 5,30

2 - M A T E R I A L E M É T O D O

Carbono (C) . _ . Nitrogênio (N) . PC-4 (1

)

K + trocável __ C a+ +

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Os tratamentos foram os seguintes : 1) testemunha geral (sem a d u b o ) ; 2) N P K ; 3) N P K 4- calcário ; 4) N P K + inoculante ; 5) N P K 4- calcário

+ inoculante ; 6) P K + calcário ; 7) P K + calcário 4- inoculante.

Foram adicionados por vaso, nos tratamentos em que entrou o elemento,

2,0 g de N , 2,2 g de P2O5 e 3,0 g de K20 , respectivamente na forma de

N H 4 N O 3 , K2HPO4 e KC1 em solução. O calcário, nos tratamentos 3, 5, 6

e 7 foi b e m misturado c o m os 6 k g de terra, em bandeja à parte e antes da aplicação d o adubo, de forma a manter u m contacto o mais perfeito possí-vel das partículas de calcário c o m o solo, enchendo-se, em seguida, os vasos correspondentes c o m a terra assim tratada. Foi utilizado u m calcário dolo-mítico sedimentar, c o m u m grau de finura d a d o pela peneira 50 (0,3 m m de abertura de malha) e na base de 15 g por vaso, quantidade esta calculada c o m o suficiente para elevar a 6 0 % a saturação em bases d o solo. A c o m p o -sição química d o calcário revelou os seguintes teores : CaO, 2 8 , 6 % ; M g O ,

1 7 , 4 % ; C a C 03 equivalente 94,17%.

A semeação foi feita em 11 de n o v e m b r o de 1953, utilizando-se 10 se-mentes por vaso. A s sese-mentes de crotalária, nos tratamentos que receberam

inoculante, foram inoculadas na proporção de 200 g de inoculante (2

) para 50 k g de sementes, e as de mucuna na de 200 g de incoculante para 120 k g de sementes. Umidade favorável n o solo foi mantida durante t o d o o tempo de duração d o ensaio, procedendo-se ao retorno d o percolado e seguindo-se, em linhas gerais, a técnica preconizada por Mitscherlich quanto ao controle de água.

A crotalária germinou em 15 de novembro e a mucuna em 18 d o mesmo mês. N o dia 23 de novembro foi feito u m desbaste, deixando-se respectiva-mente quatro plantas de crotalária e três de mucuna por vaso. A o s dois meses aproximadamente (em 12 de janeiro de 1954) procedeu-se à aprecia-ção d o desenvolvimento comparativo das plantas, e nessa mesma data foi feita a colheita da parte aérea, cortando-se as plantas rente ao solo. Depois d o corte, as raízes foram retiradas dos vasos, cuidadosamente lavadas e fotografadas, observando-se a formação dos nódulos. A parte aérea (hastes e folhas) e as raizes foram secas em estufa a 60° C e a massa seca foi pesada. O N total foi determinado na raiz e parte aérea pelo processo de Kjeldahl. T a m b é m foi dosado o N n o solo ao término da experiência, nos tratamentos que não receberam esse elemento.

3 - R E S U L T A D O S E D I S C U S S Ã O

Os resultados obtidos estão expressos no quadro 1.

Os dados desse quadro permitem afirmar que as plantas que não re-ceberam nitrogênio em forma de fertilizante forneceram uma produção de massa seca da parte aérea igual à das que receberam aquele elemento. Aliás, as observações relativas ao desenvolvimento vegetativo das plantas,

(2

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desde a germinação até o corte, esclareceram que o efeito d o nitrogênio d o fertilizante foi nulo.

O teor em nitrogênio, das plantas que não receberam esse elemento na

forma de fertilizante, mostrou-se praticamente idêntico ao das plantas que o receberam. Aliás, poder-se-ia até concluir que o fertilizante nitrogenado teve u m efeito depressivo na porcentagem de nitrogênio na planta, quando se comparam os dados obtidos ( % de nitrogênio) no tratamento 7 ( P K 4-+ calcário 4- inoculante) e n o tratamento 5 ( N P K 4 calcário 4-+ inoculante). Este fato, isto é, a depressão na porcentagem de nitrogênio fixado, cau-sada por fertilizantes azotados, já foi verificada por Thornton (7), usando

nitrogênio radioativo N1 5

.

A nodulação acompanhou, em linhas gerais, o desenvolvimento da parte aérea e da porcentagem de nitrogênio nas plantas. A s figuras 1 e 2 reúnem as fotografias das raizes da crotalária e da mucuna respectivamente. A observação dos nódulos da crotalária na figura 1 é u m tanto difícil, porque os nódulos são individuais, pequenos, e também porque as raizes das quatro plantas ficaram tão emaranhadas que foi impossível separá-las. N a mucuna os nódulos formam aglomerados grandes, tornando-se, assim, b e m visíveis. T a n t o na crotalária c o m o na mucuna, a maior nodulação foi obtida c o m o tratamento 7, isto é, P K + calcário 4- inoculante.

Pelo exame dos dados d o quadro 1, verifica-se também que o teor em nitrogênio d o solo nos tratamentos 6 ( P K + calcário) e 7 ( P K + calcário

4-4- inoculante) é igual ou superior ao teor daquele elemento n o solo antes da experiência, indicando que o nitrogênio contido nas plantas foi fixado sim-biòticamente.

4 - C O N C L U S Õ E S

A s conclusões mais importantes que os dados obtidos permitem tirar são as seguintes :

a) as plantas que não receberam nitrogênio na forma de fertilizante se desenvolveram tão b e m quanto as que receberam esse elemento; a produ-ção de massa seca da parte aérea seguiu o mesmo fenômeno, em linhas ge-rais, isto é, o nitrogênio aplicado na forma de fertilizante não fez falta;

b ) o teor em nitrogênio das plantas, que não receberam esse elemento na forma de fertilizante, mostrou-se praticamente idêntico ao das plantas que o receberam;

c) o teor em nitrogênio d o solo, nos tratamentos P K 4- calcário e P K - j - calcário 4- inoculante, após o término da experiência, foi igual ou levemente superior ao d o solo antes da experiência, indicando que o nitro-gênio das plantas foi fixado simbiòticamente;

N I T R O G E N F I X A T I O N B Y B A C T E R I A IN ASSOCIATION W I T H C R O T A L Á R I A A N D V E L V E T BEAN

SUMMARY

A study was made of nitrogen fixation by bacteria in association with crotalaria (Crotalaria juncea L.) and velvet bean (Stizolobium deeringianum Bart).

The experiment was performed according to the Mitscherlich pot technique. Three replications of each of the following treatment were made : 1) check ; 2) N P K ; 3) N P K

+ limestone ; 4) NPK + inoculation ; 5) N P K + limestone + inoculation ; 6) P K + inoculation ; 7) P K + limestone + inoculation. The amount of nitrogen, phosphorus, potassium, and limestone added to the pots that received these elements were as follows : 2.0 g of N in the form of N H4 N O3 ; 2.2 g of P2O5 as K2H P O4 ; 3.0 g of K2O as K2 H P O4 and K C l ; 15 g of a dolomitic limestone in order to increase base saturation in the soil to 60 per cent. Inoculation of the seeds was made with a Rhizobium from the cow¬ pea group.

The plants were allowed to grow for two months and were then cut, dried at 60° C, and weighed. The roots were dug, washed carefully, and photographed to show the differences in nodule formation (figures 1 and 2). Nitrogen was determined separately in the stems with leaves and in the roots. This element was also determined in soil sam-ples from treatments n.° 6 and n.° 7 prior to planting and after the plants had been re-moved from the pots. The data obtained indicated that nitrogen had not been absorbed from the soil.

The amount of nitrogen fixed per pot by the nodule bacteria is given below : Nitrogen fixed by

TREATMENT Crotalaria Velvet bean

(g) (g)

N.o 6 (PK + limestone) 0,52 1,18 N.° 7 (PK + limestone + inoculation) 0,74 1,20

LITERATURA CITADA

1. CLARK, F. E. Soil microorganisms and plant roots. In Normam, A. G. ed.

Advan-ces in Agronomy. New York, Academic Press Inc., 1949. v. 1, p. 241-288.

2. CHAPMAN, H. D., LIEBIG, G. F. & RAYNER, D. S. A lysimeter

investiga-tion of nitrogen gains and losses under various systems of cover-cropping and fer-tilization and a discussion of error sources. Hilgardia 19:57-128. 1949.

3. ENSMINGER, L. E. & PEARSON, R. W. Soil nitrogen. In Normam, A. G. ed.

Advances in Agronomy. New York, Academic Press Inc., 1950. v. 2, p. 81-111.

4. LYON, L. T., BUCKMAN, H. O. & CADY, N. The nature and properties of soils.

5.a

edição. New York, The Mac Millan Company, 1942. xvii, 591 p.

5 . NORMAN, A. G. Recent advances in soil microbiology. Soil Sci. Soc. Am.

Proc. 11:9-15. 1946.

6 . SHIELDES, L. M . Nitrogen sources of seed plants and environmental influences

affecting the nitrogen supply. Bot. Rev. 19:321-376. 1953.

7. THORNTON, G. D. Green-house studies of nitrogen fertilization of soybeans and

lespedeza, using isotopic nitrogen. Soil Sci. Soc. Am. Proc. 11:249-251. 1946.

8. W A K S M A N , S. A. Soil Microbiology. New York, Wiley and Sons, 1952. vii,