Sobrevivência das bactérias Bradyrhizobium japonicum e Azospirillum brasilense aplicadas via irrigação (irrinoculação) na cultura da soja
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Data
Autores
Orientador
Saad, João Carlos Cury 
Coorientador
Rall, Vera Lúcia Mores
Pós-graduação
Engenharia Agrícola - FCA
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Tese de doutorado
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
O Brasil é um dos maiores países produtores de soja (Glycine max (L) Merrill), suprindo grande parte da crescente demanda global, uma vez que este grão é a base de inúmeros produtos da alimentação animal e humana. No entanto, somente o avanço no melhoramento genético das cultivares não é suficiente garantir o incremento requerido de produtividade, pois é necessário elevar a eficiência dos ambientes de produção, principalmente em relação à nutrição da cultura e em específico ao nitrogênio, exigido em grandes quantidades pela cultura e fator que pode ser severamente limitante. O uso de bactérias fixadoras de nitrogênio nessa cultura é fundamental para viabilizar a produção, já que grande parte do nitrogênio demandado é fornecido pela simbiose entre a planta e a bactéria Bradyrhizobium japonicum (BJ), não requerendo nenhum gasto com fertilizantes nitrogenados. Além dessa bactéria é altamente recomendado a adição de Azospirillum brasilense, pois proporciona produção de fitohormônios estimulando o crescimento radicular e da parte aérea. Essas duas bactérias exigem condições mínimas para sobrevivência, que muitas vezes podem não ser atendidas pela forma de aplicação e pelas condições ambientais. Atualmente a aplicação delas é realizada via tratamento de sementes, via sulco ou via pulverização como uma alternativa, caso as duas anteriores não sejam efetivas. Essas três formas de aplicação apresentam algumas limitações, como por exemplo, incompatibilidade com produtos químicos, mistura incorreta, altas temperaturas e baixa umidade do solo no momento da aplicação, ocasionando grande mortalidade das bactérias, prejudicando o desenvolvimento e produtividade da cultura. Neste sentido, a aplicação dessas bactérias via sistema de irrigação pode ser uma alternativa, pois serão aplicadas com grande volume de água, logo o solo terá umidade adequada e sua temperatura será reduzida, proporcionando um ambiente favorável para o crescimento bacteriano. Partindo desse pressuposto, a presente pesquisa foi realizada com o objetivo de avaliar se a aplicação dessas bactérias via sistema de irrigação por aspersão garante maior sobrevivência e com isso proporciona efeitos positivos no desenvolvimento e produtividade da soja. A pesquisa foi conduzida em três etapas: uma em laboratório, para análise do comportamento das bactérias frente as condições ambientais encontradas em campo; em ambiente protegido e em campo. O capítulo 1 traz os ensaios em laboratório simulando as mais diversas condições de campo que as bactérias serão submetidas. As bactérias foram submetidas a testes de pressão, passagem por bomba hidráulica, variações de pH, condições de temperatura da calda e do solo e níveis de umidade do solo. O capítulo 2 apresenta o estudo prático em ambiente protegido. Nesse estudo utilizou-se o delineamento em blocos casualizados em esquema fatorial 5 x 3 + 3, com quatro repetições, sendo o primeiro fator aplicação via irrigação de diferentes doses de BJ (0, 300, 600, 900, 1500 mL ha-1), o segundo épocas de aplicação (plantio, VE e VC) e três tratamentos adicionais (Nmineral, inoculação via semente e inoculação via sulco). Foram avaliados componentes biométricos, bioquímicos e nutricionais. Já no capítulo 3, é apresentado o estudo em campo. Nessa terceira fase utilizou-se delineamento em blocos casualizados em esquema fatorial 4 x 2 + 2, com quatro repetições, sendo o primeiro fator aplicação via irrigação por aspersão de diferentes doses de BJ (0, 300, 600, 900 mL ha-1), o segundo épocas de aplicação (plantio e VC) e dois tratamentos adicionais (N mineral, e inoculação via sulco). Foram avaliados componentes biométricos, bioquímicos e nutricionais. As pressões de 40, 60 e 80m.c.a, a passagem pelo rotor da bomba hidráulica, a temperatura de 35°C por 210 minutos e as variações de pH aqui testadas não causaram mortalidade das bactérias BJ. A exposição dessas bactérias em temperaturas acima de 40°C por 50 minutos causou sua mortalidade. O fator principal que interferiu diretamente na sobrevivência e multiplicação dessa bactéria foi a umidade do solo, sendo que a manutenção de níveis mais elevados é fundamental para seu estabelecimento. A aplicação da bactéria BJ via sistema de irrigação se mostrou-se viável e mais eficiente que os métodos atuais, sendo 300 mL ha-1 a melhor dose, quando aplicada junto com a irrigação de germinação, porém quando aplicada posteriormente, como no estádio fenológico VC testado, recomenda-se a dose de 600 mL ha-1. O método de aplicação via irrigação foi o diferencial para o aumento de produtividade da soja e aumento de eficiência das bactérias BJ, sendo que não é necessário o aumento de dose em campo, já que a mesma dose utilizada no método via sulco foi suficiente e superior a esse método quando aplicada via irrigação devido as condições favoráveis de aplicação. Este estudo é pioneiro se tratando da aplicação de BJ via irrigação por aspersão, trazendo benefícios para a agricultura brasileira proporcionando maior produtividade a partir da maior eficiência do uso dos microrganismos.
Resumo (inglês)
Brazil is one of the largest soybean (Glycine max (L) Merrill) producing countries, meeting a large portion of the growing global demand, as this grain is the basis for numerous animal and human food products. However, advances in the genetic improvement of cultivars alone are not enough to guarantee the required increase in productivity. It is also necessary to increase the efficiency of production environments, particularly in relation to crop nutrition and specifically nitrogen, which the crop requires in large quantities and can be severely limiting. The use of nitrogen-fixing bacteria in this crop is essential to ensure production viability, as much of the nitrogen demanded is provided by the symbiosis between the plant and the bacterium Bradyrhizobium japonicum (BJ), eliminating the need for nitrogen fertilizers. In addition to this bacterium, the addition of Azospirillum brasilense is highly recommended, as it promotes the production of phytohormones, stimulating root and shoot growth. These two bacteria require minimum conditions for survival, which are often not met by the application method and environmental conditions. Currently, they are applied via seed treatment, in-furrow application, or spraying as an alternative if the previous two methods are ineffective. These three application methods have some limitations, such as incompatibility with chemicals, incorrect mixing, high temperatures, and low soil moisture at the time of application, resulting in high bacterial mortality and hampering crop development and productivity. Therefore, applying these bacteria via irrigation systems can be an alternative, as they are applied with a large volume of water, resulting in adequate soil moisture and a lower soil temperature, providing a favorable environment for bacterial growth. Based on this premise, this research aimed to evaluate whether the application of these bacteria via sprinkler irrigation systems guarantees greater survival and thus provides positive effects on soybean development and productivity. The research was conducted in three stages: one in the laboratory, to analyze the bacteria's behavior under field environmental conditions; the other in a protected environment; and the other in the field. Chapter 1 presents laboratory tests simulating the various field conditions to which the bacteria will be subjected. The bacteria were subjected to pressure tests, hydraulic pumping, pH variations, spray and soil temperature conditions, and soil moisture levels. Chapter 2 presents the practical study in a protected environment. This study used a randomized block design in a 5 x 3 + 3 factorial arrangement, with four replicates. The first factor was irrigation application of different BJ doses (0, 300, 600, 900, and 1500 mL ha-1), the second application timing (planting, VE, and VC), and three additional treatments (Nmineral, seed inoculation, and furrow inoculation). Biometric, biochemical, and nutritional components were evaluated. Chapter 3 presents the field study. In this third phase, a randomized block design was used in a 4 x 2 + 2 factorial scheme, with four replications, the first factor being application via sprinkler irrigation of different doses of BJ (0, 300, 600, 900 mL ha-1), the second application times (planting and VC) and two additional treatments (mineral N, and inoculation via furrow). Biometric, biochemical, and nutritional components were evaluated. Pressures of 40, 60, and 80 m.c.a., passage through the hydraulic pump rotor, a temperature of 35°C for 210 minutes, and the pH variations tested here did not cause mortality of the BJ bacteria. Exposure of these bacteria to temperatures above 40°C for 50 minutes caused their mortality. The main factor that directly interfered with the survival and multiplication of this bacterium was soil moisture, with maintaining higher levels being essential for its establishment. Application of the BJ bacterium via irrigation systems proved viable and more efficient than current methods. The best dose was 300 mL ha-1 when applied together with germination irrigation. However, when applied later, as in the VC phenological stage tested, a dose of 600 mL ha-1 is recommended. The irrigation application method was the key to increased soybean yield and BJ bacteria efficiency. It did not require increasing the field dose, as the same dose used in the furrow method was sufficient and superior to this method when applied via irrigation due to favorable application conditions. This study is a pioneer in the application of BJ via sprinkler irrigation, benefiting Brazilian agriculture by increasing productivity through the greater efficiency of the microorganisms.
Descrição
Palavras-chave
Soja, inoculação, Bradyrhizobium japonicum, fertirrigação, Azospirillum brasilense
Idioma
Português
Citação
FERNANDES, C. N. Sobrevivência das bactérias Bradyrhizobium japonicum e Azospirillum brasilense aplicadas via irrigação (irrinoculação) na cultura da soja. 2025. Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola) - Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista, Botucatu, 2025.
