Efeito persistente da calagem e gessagem em plantio direto: interação entre a fertilidade do solo e a efetividade da inoculação de Rhizobium tropici no feijoeiro-comum

Abstract

A presente dissertação de mestrado compõe um experimento de longa duração, instalado no ano de 2002, na Fazenda Experimental Lageado, pertencente à Faculdade de Ciências Agronômicas da UNESP, em Botucatu-SP. O experimento, em área conduzida há 24 anos em Sistema Plantio Direto (SPD), teve como objetivo compreender como a aplicação superficial de calcário e gesso em longo prazo interage com a inoculação de sementes com Rhizobium tropici, modulando os gradientes químicos do solo, o estado nutricional, o metabolismo fotossintético e antioxidante, a nodulação, a atividade microbiana associada à fixação biológica de nitrogênio (FBN), a dinâmica de formas de nitrogênio, a abundância natural de 15N e a produtividade do feijoeiro-comum (Phaseolus vulgaris). Foram realizados estudos em condições de campo durante as safras 2024/25 e 2025/26, além de experimento complementar em casa de vegetação. Foram avaliados os seguintes tratamentos: ausência de aplicação de calcário e/ou gesso; e aplicação de gesso (G); calcário (C); e calcário+gesso (C+G), combinados com a inoculação ou não de R. tropici. Os resultados demonstraram que a aplicação superficial de C e C+G proporcionaram melhorias químicas no solo ao longo dos 24 anos de condução, inicialmente refletindo em melhor estado nutricional das plantas e maior síntese de clorofilas e carotenoides. Nas avaliações fisiológicas, os tratamentos com C e C+G apresentaram maior assimilação de CO2, condutância estomática, transpiração e eficiência no uso da água. Além disso, observaram-se melhorias nas trocas gasosas em plantas inoculadas. A atividade da RuBisCO e a concentração de ureídeos totais seguiram a mesma tendência, com destaque para o aumento da concentração de ureídeos em plantas inoculadas. Adicionalmente, o estresse oxidativo foi reduzido nos tratamentos com C e C+G. A nodulação do feijoeiro-comum apresentou resposta positiva à inoculação, principalmente nos tratamentos C e C+G, que proporcionaram maior número e massa seca de nódulos. As análises microbiológicas por qPCR indicaram aumento da abundância dos genes 16S rRNA e nifH, sobretudo quando a inoculação foi associada aos tratamentos com correção da acidez do solo, demonstrando maior presença de bactérias totais e diazotróficas em condições químicas mais favoráveis. Em casa de vegetação, as formas minerais de nitrogênio no solo foram influenciadas pelos tratamentos e pela inoculação, alterando a dinâmica de N-NH4+ e N-(NO3- + NO2-), enquanto a avaliação por abundância natural de 15N indicou maior contribuição relativa da FBN nos tratamentos com C e C+G. Assim, justificam-se as maiores produtividades de grãos em campo nos tratamentos C e C+G, e incrementos de produtividade proporcionados pela inoculação desses tratamentos. Dessa forma, a construção de gradientes químicos favoráveis no solo, promovida pela aplicação superficial de calcário, especialmente em associação com o gesso, potencializou as respostas nutricionais, fisiológicas, microbiológicas e produtivas do feijoeiro-comum. Além disso, proporcionou condições mais adequadas à nodulação, à FBN e à resposta da cultura à inoculação com R. tropici em SPD de longa duração.

This master’s dissertation is part of a long-term experiment established in 2002 at the Lageado Experimental Farm, belonging to the School of Agricultural Sciences of São Paulo State University (UNESP), in Botucatu-SP, Brazil. The experiment, conducted for 24 years under a no-tillage system (NTS), aimed to understand how long-term surface application of lime and gypsum interacts with seed inoculation with Rhizobium tropici, modulating soil chemical gradients, plant nutritional status, photosynthetic and antioxidant metabolism, nodulation, microbial activity associated with biological nitrogen fixation (BNF), nitrogen form dynamics, natural abundance of 15N, and common bean (Phaseolus vulgaris) yield. Field studies were conducted during the 2024/25 and 2025/26 cropping seasons, in addition to a complementary greenhouse experiment. The following treatments were evaluated: absence of lime and/or gypsum application; and application of gypsum (G); lime (L); and lime+gypsum (L+G), combined with or without R. tropici inoculation. The results demonstrated that the surface application of L and L+G promoted chemical improvements in the soil over the 24 years of experimentation, initially reflected in improved plant nutritional status and greater synthesis of chlorophylls and carotenoids. In the physiological evaluations, the L and L+G treatments showed higher CO2 assimilation, stomatal conductance, transpiration, and water-use efficiency; additionally, improvements in gas exchange were observed in inoculated plants. RuBisCO activity and total ureide concentration followed the same trend, with emphasis on the increase in ureide concentration in inoculated plants. Oxidative stress was reduced in the L and L+G treatments and was associated with greater activity of antioxidant enzymes. Common bean nodulation showed a positive response to inoculation, mainly in the L and L+G treatments, which resulted in a higher number and dry weight of nodules. Microbiological analyses by qPCR indicated an increase in the abundance of the 16S rRNA and nifH genes, especially when inoculation was associated with treatments involving soil acidity correction, demonstrating a greater presence of total bacteria and diazotrophic bacteria under more favorable chemical conditions. In the greenhouse, soil mineral nitrogen forms were influenced by treatments and inoculation, altering the dynamics of N-NH4 + and N- (NO3- + NO2-), whereas the natural abundance of 15N indicated a greater relative contribution of BNF in the L and L+G treatments. Thus, the higher grain yields observed in the field under the L and L+G treatments, as well as the yield increases promoted by inoculation in these treatments, are justified. Therefore, the establishment of favorable soil chemical gradients through the surface application of lime and its association with gypsum in a long-term NTS enhances the nutritional, physiological, microbiological, and productive responses of common bean, while creating more suitable conditions for the expression of inoculation with R. tropici and for BNF in tropical soils.