GLOBAL SCIENCE AND TECHNOLOGY (ISSN 1984 - 3801)
NODULAÇÃO E CRESCIMENTO VEGETATIVO DE FEIJÃO AZUKI (Vigna angularis) SUBMETIDO A INOCULAÇÃO E ADUBAÇÃO NITROGENADA
Roni Fernandes Guareschi1*, Adriano Perin2, Paulo Roberto Gazolla2, Anisio Correa da Rocha2 Resumo: O aumento da eficiência da nodulação e consequentemente da fixação biológica de nitrogênio é uma das formas de incrementar a produtividade da cultura do feijoeiro. Sendo assim, o trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência da inoculação de Bradyrhizobium japonicum e Rhizobium tropici na nodulação e crescimento de plantas de feijão Azuki (Vigna angularis). O experimento foi conduzido em casa de vegetação, em delineamento inteiramente casualizado em esquema fatorial 4x2, com oito repetições, sendo quatro tratamentos e duas condições de solo. Os tratamentos foram: solo sem aplicação de inoculante; inoculação de Rhizobium japonicum; inoculação de Rhizobium tropici; e adubação nitrogenada (0,02 g de N por kg-1 de solo na semeadura e 0,04 g de N por kg-1 de solo em cobertura) e duas condições de solo (não esterilizado e esterilizado). A inoculação de R. japonicum e R. tropici, foi via tratamento de sementes, ambos na dosagem de 200 gramas de inoculante para 40 kg de sementes. Avaliou-se a massa fresca e seca da parte aérea e de raízes, altura de plantas e número de nódulos por planta. A inoculação de Rhizobium japonicum e Rhizobium tropici em feijão azuki estimula a nodulação das plantas, porém o Rhizobium japonicum apresenta melhor adaptação no solo, não sofrendo perdas por competição. A inoculação de Rhizobium japonicum e Rhizobium tropici em feijão Azuki não conferiu incremento na produção de massa fresca e seca da parte aérea e de raízes.
Palavras-chave: fixação biológica de nitrogênio, produção de biomassa, região de Cerrado. NODULATION AND VEGETATIVE GROWTH AZUKI BEAN (Vigna angularis)
SUBJECTED TO INOCULATION AND NITROGEN FERTILIZATION
Abstract: The increase in efficiency of nodulation and hence nitrogen fixation is one way of increasing productivity of bean. Thus, the study aimed to evaluate the efficiency of inoculation with Bradyrhizobium japonicum and Rhizobium tropici on nodulation and plant growth of Azuki bean (Vigna angularis). The experiment was conducted in a greenhouse in a completely randomized factorial scheme 4x2, with eight replications and four treatments and two soil conditions. The treatments were: soil without inoculation, inoculation of Rhizobium japonicum, Rhizobium tropici inoculation, and nitrogen (0.02 g of N per kg-1 of soil at sowing and 0.04 g of N per kg-1 of soil coverage) and two soil conditions (non-sterile and sterilized). Inoculation of R. japonicum and R. tropici was as seed treatment, both at a dosage of 200 g of inoculant to 40 kg of seeds. We evaluated the fresh and dry weight of shoots and roots, plant height and number of nodules per plant. Inoculation of Rhizobium japonicum and Rhizobium tropici in Azuki bean stimulates the nodulation of plants, but the Rhizobium japonicum has a better adaptation in soil, not suffering losses due to competition. Inoculation of Rhizobium japonicum and Rhizobium tropici in Azuki bean did not confer an increase in the production of fresh and dry weight of shoot and root.
Keywords: biological nitrogen fixation, biomass yield, Cerrado region.
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1 Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro – Instituto de Agronomia, Departamento de Solos – UFRRJ – Depto de Solos, BR 465, Seropédica, Rio de Janeiro (RJ). CEP: 23851-970. *E-mail: roniguareschi@gmail.com. Autor para correspondência.
2.Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Goiano – Campus Rio Verde. Rod. Sul Goiana, km 01, Zona Rural, Caixa Postal 66, Rio Verde (GO). CEP: 75901-970.
INTRODUÇÃO
O feijão azuki (Vigna angularis) é uma espécie originária da China, onde é cultivada há séculos. É uma leguminosa muito popular no Japão, onde é usado em sua culinária. No Brasil, ainda é pouco conhecido, mas vem ganhando espaço, sobretudo pelos colonos japoneses na região de São Paulo (VIEIRA et al., 2000). O feijão azuki é uma cultura subtropical que requer temperaturas entre 15 e 30 ºC durante o ciclo, e tolera maiores taxas de precipitação que o feijão-comum (VIEIRA et al., 2000). Na região do Sudoeste de Goiás, adapta-se bem ao cultivo de primeira safra (semeadura em outubro ou novembro), chegando a produtividades de 1.638,41 kg ha
-1
(GUARESCHI et al., 2009).
O nitrogênio é o macronutriente exigido em maior quantidade pelas culturas agrícolas, pois o crescimento e desenvolvimento das plantas são altamente dependentes da disponibilidade deste nutriente, sendo o solo importante reservatório deste elemento, por se tratar do principal elo entre os componentes da biosfera. A fixação biológica de nitrogênio atmosférico (FBN), a mineralização, a reposição pelas chuvas e fertilização, constituem os processos responsáveis pela adição de N ao sistema solo (MOREIRA; SIQUEIRA, 2006).
O aumento da eficiência do processo de nodulação e consequentemente da FBN é uma das formas de aumentar a produtividade das culturas (FRANCO et al., 2002). Além disso, melhorando-se o desempenho simbiótico pode-se, da mesma forma que ocorre com a soja, dispensar a necessidade de fertilizantes nitrogenados sintéticos para obtenção de maiores rendimentos (RUMJANEK et al., 2005).
A inoculação de rizóbio é uma prática com reconhecidos benefícios agronômicos em áreas, onde a espécie vegetal é cultivada pela primeira vez (BROCKWELL et al., 1998), ou em solos, nos quais o número de rizóbios é insuficiente para permitir uma nodulação eficiente da planta (MARTINS et
al., 2003). A especificidade simbiótica e a competitividade das populações de rizóbios nativos também influenciam as respostas da inoculação (MARTINS et al., 2003). Além disso, a população de rizóbios no solo também depende das condições bióticas e abióticas deste ambiente e das espécies de leguminosas silvestres ou cultivadas, tanto em tamanho quanto em variabilidade (CASTRO et al., 1999). As bactérias fixadoras de N2 em associação com
leguminosas pertencem aos gêneros Allorhizobium, Azorhizobium, Blastobacter, Bradyrhizobium, Devosia, Enfiser, Mesorhizobium, Methylobacterium, Rhizobium, Sinorhizobium, Burkholderia e Cupriavidus (SPRENT, 2002; WOLDE-MESKEL et al., 2005).
A otimização da FBN em espécies tropicais está relacionada à seleção conjunta do macro e microssimbionte, porém uma associação eficiente depende do conhecimento da variabilidade genética dos parceiros simbiontes, bem como da variabilidade de cada genótipo com relação aos parâmetros relacionados à interação, uma vez que o padrão de variabilidade e o conhecimento de interações mais eficientes podem revelar níveis de especificidade da associação, permitindo-se a maximização do processo de FBN via simbiontes (SMITH; GOODMAN, 1999; XAVIER et al., 2006).
Devido aos poucos estudos com a cultura do feijão Azuki, muitos desafios surgirão. Nesse sentido, torna-se importante esforços relacionados aos ajustes tecnológicos, de forma a consolidar esta cultura nas áreas produtoras de grãos, como o Centro-Oeste brasileiro. Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi avaliar o efeito de duas diferentes estirpes de bactérias fixadoras de nitrogênio e da adubação nitrogenada na nodulação e crescimento vegetativo do feijão Azuki (Vigna angularis).
MATERIAL E MÉTODOS
O experimento foi conduzido em casa de vegetação, de outubro a dezembro de
2008, no município de Rio Verde, sudoeste de Goiás. A precipitação pluviométrica anual média é de 1.740 mm, com clima tropical quente e estação chuvosa e seca bem definida, relevo relativamente plano e localização geográfica entre os paralelos 20º 45’ 53’’ de latitude sul e os meridianos 51° 55’ 53’’ de longitude oeste de Greenwich, com altitude de 748 m. O experimento foi instalado em vasos com capacidade para 9,0 kg de solo. A casa de vegetação possui estrutura metálica do tipo teto em arco, apresentando 3,00 m de pé-direito, 4,50 m de altura no ponto mais alto, 30 m de comprimento e 7 m de largura (210 m2). É revestida, na parte superior, com filme plástico transparente de 0,15 mm de espessura e, nas laterais, com tela antiafídeos. O solo utilizado para o enchimento dos vasos foi retirado de uma área cultivada por duas safras com a cultura de feijão azuki sem inoculação, apresentando raízes com nódulos. A análise química e física do solo apresentou os seguintes valores: pH (em água)= 6,3; Corg=
30,1 g dm-3; P(Mehlich I)= 8,7 mg dm-3; K=9,0
mmolc dm-3; Ca= 94 mmolc dm-3; Mg= 27,3
mmolc dm-3; Al= 00 mmolc dm-3; V%= 70,5 e
textura média (500 mg kg-1 de argila, 120 mg kg-1 de silte e 380 mg kg-1 de areia).
Foi adotado o delineamento inteiramente casualizado em esquema fatorial 4x2, com oito repetições, sendo quatro situações de inoculação (sem inoculação – SI, inoculação com Rhizobium japonicum - IRJ, inoculação com Rhizobium tropici - IRT, adubação de 0,02 g de N por kg-1 de solo na semeadura e 0,04 g de N por kg-1 de solo em cobertura aos 25 dias após a emergência, tendo como fonte de N a uréia – AN) e duas condições de solo (sem e com esterilização).
A esterilização do solo foi realizada por meio de autoclavagem sob temperatura de 110 oC à pressão de 0,5 atmosfera durante duas horas. A inoculação de R. japonicum e R. tropici, foi realizada via tratamento de sementes, ambos na dosagem de 200 g de inoculante (turfa moída) para 40 kg de sementes, sendo considerada uma concentração mínima de 108 células viáveis por grama de turfa.
Todos os tratamentos receberam adubação fosfatada e potássica, equivalentes a 0,03 g de P2O5 por kg-1 de solo na forma de
superfosfato simples ede 0,025 g de K2O por
kg-1 de solo na forma de cloreto de potássio, ambos por ocasião da semeadura. O experimento foi instalado em 20/10/2008, distribuindo-se 10 sementes por vaso, sendo que aos 10 dias após a emergência (DAE) foi realizado o desbaste, deixando quatro plantas por vaso.
De 15 em 15 dias até os 45 DAE foram realizadas avaliações de altura de plantas, por meio da aferição com régua graduada. Aos 25 DAE e na floração (45 DAE), foram realizadas avaliações de massa fresca (MF) e massa seca (MS) da parte aérea e de raízes das plantas, sendo realizada uma média das 4 plantas por vaso. Para avaliação de MF e MS da parte aérea, as plantas foram coletadas e posteriormente pesadas em uma balança de precisão, avaliando desta forma a MF. Após pesagem, as plantas foram colocadas em estufa a uma temperatura de 65ºC por 72 horas e após este período foi determinado a MS da parte aérea.
Para avaliação do sistema radicular utilizou-se uma peneira para separar o solo das raízes das plantas, sendo posteriormente pesadas em uma balança de precisão para avaliação de MF e colocadas em estufa a 65ºC por 72 horas, para a determinação de MS de raízes. Antes de colocar as raízes na estufa realizou-se a contagem manual dos nódulos presentes no sistema radicular das plantas, e destes resultados foram feitas médias de número de nódulos por planta.
Foi feita a avaliação da normalidade dos dados (Lilliefors), homogeneidade das variâncias dos erros pelo Teste de Cochran e Barttlet. Posteriormente, os resultados foram submetidos à análise de variância com aplicação do teste F e os valores médios comparados entre si pelo teste de Tukey a 5 % de probabilidade, com auxílio do programa ASSISTAT.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Houve interação significativa entre os dois fatores estudados para o número de nódulos aos 25 e 45 DAE (Tabela 1) e para
altura de plantas aos 15 e 30 DAE, porém não foram observadas interações significativas destes fatores (p < 0,05) para MF e MS da parte aérea e de raízes.
Tabela 1 - Número de nódulos por planta de feijão Azuki (Vigna angularis) em solo com e sem esterilização aos 25 DAE e 45 DAE
Tratamentos Condições do Solo
SI IRJ IRT AN
--- 25 DAE ---
Solo não esterilizado 12,31 a A* 9,50ab A 9,12ab A 7,25b A
Solo esterilizado 3,44b B 8,94a A 5,12ab B 2,62b B
--- Floração (45 DAE) --- Solo não esterilizado 31,62a A 26,69a A 31,19a B 4,31b A
Solo esterilizado 8,62c B 20,12 b A 38,25a A 0,44c A
* Médias seguidas de letras iguais, maiúsculas nas colunas e minúsculas nas linhas, dentro do mesmo estádio fenológico, indicam que não houve diferença entre si pelo teste Tukey a 5% de probabilidade. SI=Sem Inoculação; IRJ=Inoculação com Rhizobium japonicum; IRT=Inoculação com Rhizobium tropici; AN=Adubação Nitrogenada.
A aplicação de adubação nitrogenada (AN) acarretou menor produção de nódulos que o tratamento SI, demonstrando desta forma um efeito negativo da AN na nodulação. Fagan et al. (2007) explicam que o nitrato e o nitrito acumulados a nível nodular inibem a FBN devido a diminuição da disponibilidade de energia ao bacteróide. Entretanto, se a planta apresentar um suprimento de sacarose para os nódulos, a atividade da nitrogenase é incrementada devido ao decréscimo no nível de nitrito acumulado nos mesmos.
Segundo Ruschel e Saito (1977) o N-fertilizante pode causar uma redução da eficiência simbiótica, porém quando aplicadas em pequenas quantidades na cultura do feijão, permite um aumento no crescimento dos nódulos e maior FBN, sendo que teores muito baixos de nitrato no solo podem ser limitantes à atividade simbiótica. Da mesma forma, Hungria et al. (1997) e Novo et al. (1999), informam que a nodulação das raízes supre as necessidades das plantas, devendo-se evitar a adubação nitrogenada, pois inibe a formação dos nódulos, afetando a FBN e a produção de biomassa.
Aos 25 DAE a IRJ manteve a produção de nódulos tanto em solo esterilizado como
em solo não esterilizado, demonstrando desta forma a eficiência e especificidade com o feijoeiro azuki. As estirpes introduzidas atuam nos diferentes estágios de nodulação: competindo na rizosfera, durante a ocupação dos sítios de infecção e ao penetrar nas raízes e promover o desenvolvimento dos nódulos (SESSITSCH et al., 2002). Segundo Castro et al. (1999), a adaptação de rizóbios no solo depende das condições bióticas e abióticas do ambiente e das espécies de leguminosas silvestres ou cultivadas, tanto em tamanho quanto em variabilidade.
Aos 25 DAE a IRT produziu um número menor de nódulos no solo esterilizado, quando comparado ao solo não esterilizado. Esse comportamento pode ser explicado pelo curto tempo de permanência deste microorganismo no solo esterilizado, o qual ainda não teve tempo de demonstrar seu potencial, pois aos 45 DAE em solo esterilizado este mesmo tratamento apresentou a maior produção de nódulos. Outro fator que pode ter influenciado neste resultado e a competitividade entre as estirpes inoculadas com as bactérias nativas do solo, pois observa-se que aos 45 DAE em solo não esterilizado a IRT apresentou menor número de nódulos que em solo esterilizado, enquanto que a IRJ apresentou número de
nódulos semelhantes em solo com e sem esterilização. Sendo assim, percebe-se que a IRJ foi mais eficiente em se adaptar as condições de solo.
Straliotto et al. (2002) relata que uma boa atividade simbiótica ocorre quando houver a formação de pelo menos 10 a 20 nódulos ativos por planta na cultura da soja. Vale ressaltar que a IRJ e IRT apresentaram a quantidade de nódulos por planta apresentado por Straliotto (2002). Dessa forma, acredita-se que há especificidade entre as estirpes testadas e o feijoeiro azuki, indicando que essa planta é capaz de nodular com estirpes nativas do solo.
Diante destes resultados, é possível constatar que o solo em estudo apresenta espécies nativas de rizóbios que fazem simbiose com plantas de feijão azuki, pois apenas a esterilização do solo diminuiu em 73,8% o número de nódulos das plantas que não receberam inoculante. Da mesma forma,
Vieira et al. (2005) menciona que plantas de
feijão com inoculação ou sem inoculação de rizóbios apresentaram nódulos, demonstrando
assim a presença de rizóbios nativos no solo. Resultado semelhante foi encontrado por Fullin et al. (1999), onde o número de nódulos no feijoeiro não foi afetado pela aplicação de 10 kg ha-1 de N no plantio, apresentando elevada população de estirpes de rizóbios nativos, sendo que estas não foram afetadas pela adição de N e Mo.
Isto demonstra que o R. japonicum possui uma capacidade de adaptação melhor que R. tropici. Este fato corrobora com a possibilidade de outros eventos, não só a densidade de células no inoculante promoverem a nodulação, como por exemplo, a interferência dos fatores edafoclimáticos e a capacidade de sobrevivência da estirpe introduzida (RUMJANEK et al., 2005).
Não houve interação significativa entre os fatores esterilização do solo e inoculação das estirpes para a MF e MS da parte aérea e de raízes, porém, quando os fatores foram analisados separadamente constatou-se diferença significativa na produção de MF e MS de raízes (P < 0,05) entre as estirpes testadas em solo esterilizado (Figura 1).
b b ab ab ab ab a a 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
Massa Fresca Massa Seca
M as sa d e ra iz es ( g p la n ta -1 ) SI IRJ IRT AN
Figura 1 - Massa fresca (MF) e massa seca (MS) de raiz (g planta-1) de plantas de feijão Azuki aos 45 DAE (estádio de floração) em solo esterilizado. SI=Sem Inoculação; IRJ=Inoculação com Rhizobium japonicum; IRT=Inoculação com Rhizobium tropici; AN=Adubação Nitrogenada.
O emprego de IRJ ou IRT não interferiu na MF e MS de raízes de feijão
azuki quando comparado a aplicação N-fertilizante (Figura 1). Entretanto, houve
aumento significativo (P<0,05) da MF e MS de raízes quando foi realizada adubação nitrogenada em relação a testemunha (sem inoculação e sem adubação N). Esses dados estão de acordo com Ferreira et al. (2000), onde os níveis de respostas em algumas cultivares indicam que o feijoeiro pode se
beneficiar da inoculação, chegando a dispensar totalmente o uso de adubos nitrogenados.
A altura de plantas apresentou interação significativa (P<0,05) aos 15 e 30 DAE (Tabela 2).
Tabela 2 - Altura de plantas (cm) de feijão Azuki cultivado em vaso contendo solo com e sem esterilização, avaliadas aos 15 DAE e 30 DAE
Tratamentos Condições do Solo
SI IRJ IRT AN
---15 DAE --- Solo não esterilizado 21,00 ab A* 22,75 a A 19,50 b A 20,00 b A
Solo esterilizado 16,75 a B 18,00 a B 16,25 a B 18,00 a B --- 30 DAE --- Solo não esterilizado 57,50 ab A 63,25 a A 52,00 b A 42,50 c A Solo esterilizado 38,00 a B 39,25 a B 37,75 a B 35,00 a B
* Médias seguidas de letras iguais, maiúsculas nas colunas e minúsculas nas linhas, dentro do mesmo estádio fenológico, indicam que não houve diferença entre si pelo teste Tukey a 5% de probabilidade. SI=Sem Inoculação; IRJ=Inoculação com Rhizobium japonicum; IRT=Inoculação com Rhizobium tropici; AN=Adubação Nitrogenada.
A aplicação de IRJ proporcionou maior altura de planta que os demais tratamentos em solo não esterilizado, exceto o tratamento SI. Constatou-se também que o solo estudado apresenta espécies nativas de rizóbio que realizam simbiose com feijão azuki, pois no tratamento em que não houve aplicação de inoculante, a altura das plantas foi similar à IRJ e IRT. A área onde estava sendo cultivado feijão Azuki por 2 anos, tinha sido cultivada anteriormente com soja (Glycine max (L.) Merrill) na primeira safra (verão), seguido por uma safra de feijão comum na
segunda safra (safrinha), sendo que ambas as culturas receberam inoculação com rizóbios. Diante disso, pode-se inferir que áreas com esse tipo de histórico, o feijão azuki não terá problemas com inoculação, porém, sabe-se que nestas circunstâncias existe a recomendação de reinoculação.
Aos 45 DAE não houve interação significativa e nem efeito da esterilização para a altura de plantas. No entanto, houve efeito entre os tratamentos que receberam inoculação (IRJ e IRT) comparada com as plantas não inoculadas (SI e AN) (Tabela 3). Tabela 3. Média de altura de plantas (cm) da cultura do feijão Azuki aos 45 DAE
Tratamentos Altura (cm) SI 64,37 b IRJ 71,75 a IRT 71,00 a AN 59,50 b C.V 6,69%
Aos 45 DAE, os tratamentos que receberam aplicação de IRJ e IRT, foram similares e apresentaram as maiores alturas de plantas, sendo superiores aos tratamentos sem aplicação de inoculante e adubação nitrogenada. Isso demonstra que a aplicação de inoculante com estirpes especificas para plantas de soja (IRJ) e/ou para plantas de feijão (IRT), apresentaram melhor desenvolvimento para a altura da planta que a aplicação de N-fertilizante. Segundo Ferreira et al. (2000), a simbiose feijão-rizóbio foi capaz de fixar N atmosférico e suprir as necessidades das plantas, proporcionando desenvolvimento semelhante àquelas que receberam adubação nitrogenada em cobertura.
Apesar da inoculação ter aumentado a nodulação, não refletiu significativamente sobre a MF e MS de caule e raízes, que possivelmente não converta em produção final. Esse resultado evidencia a necessidade de mais pesquisas relacionadas a inoculação do feijão Azuki, ou seja, isolar estirpes presentes nos nódulos das plantas de feijão Azuki, testar novas estirpes na inoculação, realizar a inoculação em áreas de primeiro cultivo, avaliar a produtividade de grãos após a inoculação e utilizar a técnica de diluição isotópica de 15N para quantificar a FBN dessa cultura e de cada estirpe de rizóbio.
CONCLUSÕES
Nas condições deste experimento, pode-se concluir o seguinte:
- a inoculação de Rhizobium japonicum e Rhizobium tropici em feijão azuki estimula a nodulação das plantas, porém o Rhizobium japonicum apresenta melhor adaptação na planta, não sofrendo perdas por competição no solo;
- a inoculação de Rhizobium japonicum e Rhizobium tropici em feijão azuki não conferiu incremento na produção de massa fresca e seca da parte aérea e de raízes.
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