Microrganismos promotores de crescimento de plantas: seleção de espécies promissoras e combinações sinérgicas para a agricultura

Abstract

Microrganismos promotores de crescimento de plantas (MPCP) são amplamente utilizados na agricultura pelos seus benefícios. No entanto, o uso de fungos micorrízicos arbusculares (FMA) e suas combinações com outros microrganismos ainda requer maior investigação. Este estudo teve como objetivo selecionar MPCP de coleções brasileiras com potencial para beneficiar o milho primeira safra e o feijão de inverno, além de identificar combinações sinérgicas desses MPCP com o FMA Rhizoglomus clarum. Inicialmente, foi conduzido um experimento em vasos, em delineamento de blocos casualizados (DBC), com três repetições, no qual foram testados 16 MPCP não micorrízicos, além de um tratamento testemunha sem inoculação. Foram avaliados parâmetros de crescimento, nutrição (nitrogênio – N e fósforo – P) e aspectos fisiológicos das plantas de milho e de feijão. Com base em um índice integrado de desempenho abrangendo os resultados de todos os parâmetros avaliados, foram selecionadas as bactérias Nitrospirillum amazonense, Burkholderia vietnamiensis, Azomonas macrocytogenes, Bacillus aryabhattai, Azospirillum brasilense, Azotobacter beijerinckii e Bacillus amyloliquefaciens para validação em campo. O experimento de campo foi realizado em Selvíria/MS, entre dezembro de 2021 e 2023, em DBC com esquema fatorial 8 x 2 e quatro repetições. O primeiro fator consistiu na inoculação das sete bactérias selecionadas e de uma testemunha não inoculada. O segundo fator avaliou a presença ou ausência do FMA Rhizoglomus clarum inoculado. Foram realizados quatro cultivos agrícolas, iniciando com o milho primeira safra (2021/22), sucedido pelo feijão de inverno (2022), repetindo-se o cultivo de milho primeira safra (2022/23) e feijão de inverno (2023) em sucessão novamente, mantendo os tratamentos fixos nas mesmas parcelas ao longo dos cultivos. As avaliações englobaram parâmetros fitotécnicos, nutricionais, diversidade microbiana (em alguns tratamentos) e propriedades do solo. A inoculação com o FMA aumentou o teor de cobre (Cu) foliar no milho, a produtividade e exportação de N, potássio (K), magnésio (Mg) e ferro (Fe) no feijão, e a atividade da desidrogenase no solo. A bactéria A. macrocytogenes aumentou o teor e exportação de zinco (Zn) pelos grãos de milho, o carbono da biomassa microbiana e o P lábil no solo. As bactérias inoculadas B. amyloliquefaciens, Az. brasilense e Azot. beijerinckii promoveram maior acúmulo de N no feijoeiro. Já a inoculação de B. aryabhattai aumentou o teor e exportação de Fe nos grãos de feijão. As coinoculações do FMA com A. macrocytogenes e Azot. beijerinckii mostraram potencial para elevar o P lábil no solo. A inoculação com Bur. vietnamiensis aumentou a colonização micorrízica no milho, o número de grãos por planta e os acúmulos de N e Cu no feijão. Por fim, N. amazonense promoveu maior teor e exportação de Zn no milho, além de maior teor e exportação de Fe no feijão. As comunidades de bactérias, fungos e FMA associadas às raízes de milho e feijão foram alteradas pelas inoculações de N. amazonense, Bur. vietnamiensis, Az. brasilense (somente no feijão) e pelo FMA Rhizoglomus clarum. Novos estudos são necessários para compreender as interações entre bactérias e FMA coinoculados e identificar as condições em que as inoculações realmente resultam em benefícios para as culturas agrícolas.

Plant growth-promoting microorganisms (PGPM) are widely used in agriculture due to their benefits. However, the use of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) and their combinations with other microorganisms still requires further investigation. This study aimed to select PGPM from Brazilian collections with the potential to benefit first-season corn and winter beans, as well as to identify synergistic combinations of these PGPM with the AMF Rhizoglomus clarum. Initially, a pot experiment was conducted in a randomized block design (RBD) with three replications, testing 16 non-mycorrhizal PGPM, along with a control treatment without inoculation. Growth parameters, nutrition (nitrogen – N and phosphorus – P), and physiological aspects of corn and bean plants were evaluated. Based on an integrated performance index encompassing the results of all evaluated parameters, the bacteria Nitrospirillum amazonense, Burkholderia vietnamiensis, Azomonas macrocytogenes, Bacillus aryabhattai, Azospirillum brasilense, Azo-tobacter beijerinckii, and Bacillus amyloliquefaciens were selected for field validation. The field experiment was conducted in Selvíria/MS, between December 2021 and 2023, using an RBD with a factorial 8 × 2 design and four replications. The first factor corresponded to the inoculation of the seven selected bacteria and a non-inoculated control. The second factor evaluated the presence or absence of AMF Rhizoglomus clarum inoculation. Four agricultural cycles were conducted, starting with first-season corn (2021/22), followed by winter beans (2022), then repeating the sequence with first-season corn (2022/23) and winter beans (2023), maintaining the treatments fixed in the same plots throughout the cultivations. The evaluations included phytotechnical and nutritional parameters, microbial diversity (in some treatments), and soil properties. AMF inoculation increased foliar copper (Cu) content in corn, as well as productivity and the export of N, potassium (K), magnesium (Mg), and iron (Fe) in beans, in addition to enhancing dehydrogenase activity in the soil. A. macrocytogenes increased the content and export of zinc (Zn) in corn grains, microbial biomass carbon, and labile P in the soil. The inoculated bacteria B. amyloliquefaciens, Az. brasilense, and Azot. beijerinckii promoted higher N accumulation in beans. Meanwhile, B. aryabhattai increased the Fe content and export in bean grains. The co-inoculations of AMF with A. macrocytogenes and Azot. beijerinckii showed potential for increasing labile P in the soil. Bur. vietnamiensis inoculation enhanced mycorrhizal colonization in corn, the number of grains per plant, and N and Cu accumulation in beans. Finally, N. amazonense promoted higher Zn content and export in corn, along with increased Fe content and export in beans. The bacterial, fungal, and AMF communities associated with corn and bean roots were altered by the inoculations of N. amazonense, Bur. vietnamiensis, Az. brasilense (only in beans), and AMF Rhizoglomus clarum. Further studies are needed to better understand the interactions between co-inoculated bacteria and AMF and to identify the conditions under which inoculations truly result in benefits for agricultural crops.