Atividade de Bacillus amyloliquefaciens BV03 sobre a solubilização de fontes de fósforo e efeitos no desenvolvimento e componentes de produção do milho

A utilização de bioinsumos à base de Bacillus spp. combinados a fertilizantes minerais é uma alternativa sustentável por aumentar a eficiência no uso de nutrientes e a saúde do solo, reduzir impactos ambientais e favorecer a produtividade agrícola. Apesar dos avanços, ainda há lacunas quanto à compreensão integrada dos efeitos do Ba BV03 associado a diferentes fontes de fósforo no sistema solo-planta. A nossa hipótese é que a inoculação de Bacillus amyloliquefaciens BV03 (Ba BV03) promove a solubilização e mineralização com consequente aproveitamento do P no solo, potencializando a eficiência agronômica de fontes de fósforo de baixa solubilidade, resultando em: (1) crescimento e desenvolvimento radicular, melhoria de indicadores microbiológicos e, fertilidade do solo; (2) respostas na biometria, trocas gasosas, fluorescência da clorofila a, pigmentos fotossintéticos, biomassa vegetal, diagnose nutricional, componentes de produção e produtividade do milho. Assim, o nosso objetivo geral é avaliar os efeitos da interação de B. amyloliquefaciens BV03 com fontes de diferentes solubilidades de fósforo sobre o crescimento e o desenvolvimento radicular e da parte aérea, os indicadores microbiológicos e a fertilidade do solo, a fisiologia, a diagnose nutricional e a produtividade do milho. Em 2021/22 e 2022/23, foram conduzidos dois experimentos com milho em casa de vegetação localizada na Faculdade de Ciências Agronômicas da UNESP, Botucatu, SP, Brasil. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, em esquema fatorial 2 (sem e com B. amyloliquefaciens BV03 (Ba) x 4 [controle (sem P), superfosfato triplo (SFT), fosfato natural de Bayóvar (FNB) e fosfato natural de Pratápolis (FNP)]. Os dados foram submetidos à análise de variância pelo teste F, e as médias comparadas pelo teste de Tukey (p<0,05). No capítulo um, a pergunta que orienta este estudo é: em que medida a inoculação com Ba BV03, combinada a fontes de P com diferentes dinâmicas de liberação, altera atributos químicos e biológicos do solo e se reflete em mudanças no sistema radicular e no desempenho agronômico do milho? A hipótese é que a inoculação com Ba BV03, quando combinada a fontes de P de liberação gradual, promove melhoria dos indicadores de saúde do solo, aumento da atividade enzimática e estímulo ao crescimento e ramificação do sistema radicular e componentes de produção. Dessa forma, o presente estudo teve como objetivo avaliar atributos químicos e biológicos do solo, assim como o desenvolvimento radicular e componentes de produção de plantas de milho sob a atividade de Ba BV03 e fontes de fósforo. Antes da instalação dos experimentos e na maturidade fisiológica (R6), a partir da coleta do solo foram avaliados: respiração basal do solo, carbono e nitrogênio da biomassa microbiana do solo, arilsulfatase, β-glicosidase e fosfatase ácida, urease, desidrogenase e diacetato de fluoresceína, comprimento radicular, diâmetro, área projetada e superficial e volume de raízes e a partir da análise química de solo extraiuse os teores de matéria orgânica do solo (MOS), teores de fosforo (P) e de enxofre (S). A inoculação com B. amyloliquefaciens BV03, associada ao manejo de fontes fosfatadas, promove alterações positivas e consistentes na dinâmica biológica de solos tropicais. A principal contribuição deste estudo reside na demonstração de que o uso do bioinsumo atua como um modulador da saúde do solo, evidenciado pelo aumento da atividade de enzimas-chave (β-glicosidase, desidrogenase e urease) e pela melhoria na eficiência do uso do carbono pela biomassa microbiana. Embora as respostas variem em magnitude entre os ciclos de cultivo devido às condições ambientais, a sinergia entre o Ba BV03 e fontes de fósforo de alta e média solubilidade (SFT e FNB) resultou em um sistema radicular mais exploratório e em componentes de produção superiores. No capítulo dois, hipotetizamos que B. amyloliquefaciens BV03 melhora a solubilização de P e a disponibilidade das plantas, embora seu efeito dependa da solubilidade da fonte de P, que pode influenciar o desenvolvimento do milho. Portanto, nesse experimento, o objetivo foi avaliar os efeitos do B. amyloliquefaciens BV03 aplicado na semeadura, em associação com fontes de fósforo de solubilidade variável, no desenvolvimento do milho, fisiologia, bioquímica, biomassa, nutrição e produtividade. A inoculação de sementes de milho com Ba BV03, isoladamente ou combinada com fontes de fósforo (P), apresentou respostas variáveis de acordo com a fonte utilizada e com a safra. Ba BV03, Ba BV03+SFT e Ba BV03+FNB promoveram ganhos na biometria (altura, diâmetro e área foliar), fisiologia (Fv’/Fm’, ϕPSII, ETR, E, gs, EUA), bioquímica (Chl a, b e carotenoides), biomassa (MSPA e MSR), nutrição (N, P, K, Ca e Mg) e produtivos. Os resultados demonstram que B. amyloliquefaciens BV03 modula o desempenho fisiológico, nutricional e produtivo do milho, sendo que as combinações com SFT e FNB apresentaram a maior sinergia entre o inoculante e a fonte de P. Portanto, a inoculação com Bacillus amyloliquefaciens BV03 configura-se como uma estratégia promissora e sustentável para aumentar a eficiência de uso do fósforo e promover o crescimento equilibrado da cultura do milho. Esses achados confirmam que a integração de microrganismos promotores de crescimento vegetal com fertilizantes minerais é uma estratégia eficaz para mitigar as limitações de P em solos tropicais, favorecendo a diversidade funcional e a sustentabilidade do sistema solo-planta.

Resumo (inglês)

The use of bioinputs based on Bacillus spp. combined with mineral fertilizers is a sustainable alternative, as it increases nutrient use efficiency and soil health, reduces environmental impacts, and enhances agricultural productivity. Despite advances, there are still gaps in the integrated understanding of the effects of Bacillus amyloliquefaciens BV03 (Ba BV03) associated with different phosphorus sources in the soil–plant system. Our hypothesis is that inoculation with Bacillus amyloliquefaciens BV03 (Ba BV03) promotes solubilization and mineralization, resulting in improved phosphorus (P) uptake from the soil and enhancing the agronomic efficiency of low-solubility phosphorus sources. This leads to: (1) improved root growth and development, enhanced microbiological indicators, and soil fertility; and (2) responses in plant biometry, gas exchange, chlorophyll a fluorescence, photosynthetic pigments, plant biomass, nutritional status, yield components, and maize productivity. Thus, our overall objective is to evaluate the effects of the interaction between B. amyloliquefaciens BV03 and phosphorus sources with different solubility levels on root and shoot growth and development, soil microbiological indicators and fertility, plant physiology, nutritional diagnosis, and maize productivity. In the 2021/22 and 2022/23 growing seasons, two maize experiments were conducted in a greenhouse at the School of Agronomic Sciences, São Paulo State University (UNESP), Botucatu, SP, Brazil. The experimental design was completely randomized in a 2 × 4 factorial scheme: 2 (without and with B. amyloliquefaciens BV03 (Ba)) × 4 [control (no P), triple superphosphate (TSP), Bayóvar reactive phosphate rock (BRP), and Pratápolis phosphate rock (PRP)]. Data were subjected to analysis of variance using the F-test, and means were compared using Tukey’s test (p < 0.05). In Chapter One, the guiding research question is: to what extent does inoculation with Ba BV03, combined with phosphorus sources exhibiting different release dynamics, alter soil chemical and biological attributes and reflect changes in the root system and agronomic performance of maize? The hypothesis is that inoculation with Ba BV03, when combined with gradually released P sources, improves soil health indicators, increases enzymatic activity, and stimulates root system growth, branching, and yield components. Accordingly, this study aimed to evaluate soil chemical and biological attributes, as well as root development and yield components of maize plants under the influence of Ba BV03 and phosphorus sources. Before experiment establishment and at physiological maturity (R6), soil samples were collected to evaluate: basal soil respiration; microbial biomass carbon and nitrogen; arylsulfatase, β-glucosidase, and acid phosphatase activities; urease, dehydrogenase, and fluorescein diacetate activity; root length, diameter, projected and surface area, and root volume. Soil chemical analysis determined soil organic matter (SOM), phosphorus (P), and sulfur (S) contents. Inoculation with B. amyloliquefaciens BV03, combined with the management of phosphate sources, promoted positive and consistent changes in the biological dynamics of tropical soils. The main contribution of this study lies in demonstrating that the bioinput acts as a soil health modulator, evidenced by increased activity of key enzymes (β-glucosidase, dehydrogenase, and urease) and improved carbon use efficiency by microbial biomass. Although responses varied in magnitude between growing seasons due to environmental conditions, the synergy between Ba BV03 and phosphorus sources of high and medium solubility (TSP and BRP) resulted in a more exploratory root system and superior yield components. In Chapter Two, we hypothesized that B. amyloliquefaciens BV03 enhances P solubilization and plant availability, although its effect depends on the solubility of the phosphorus source, which may influence maize development. Therefore, the objective of this experiment was to evaluate the effects of B. amyloliquefaciens BV03 applied at sowing, in association with phosphorus sources of varying solubility, on maize development, physiology, biochemistry, biomass, nutrition, and productivity. Maize seed inoculation with Ba BV03, either alone or combined with phosphorus (P) sources, showed variable responses depending on the source used and the growing season. Ba BV03, Ba BV03 + TSP, and Ba BV03 + BRP promoted improvements in biometry (height, stem diameter, and leaf area), physiology (Fv’/Fm’, ϕPSII, ETR, transpiration rate (E), stomatal conductance (gs), and water use efficiency (WUE)), biochemistry (chlorophyll a, b, and carotenoids), biomass (shoot and root dry matter), nutrition (N, P, K, Ca, and Mg), and yield. The results demonstrate that B. amyloliquefaciens BV03 modulates the physiological, nutritional, and productive performance of maize, with combinations involving TSP and BRP showing the greatest synergy between the inoculant and phosphorus source. Therefore, inoculation with B. amyloliquefaciens BV03 represents a promising and sustainable strategy to increase phosphorus use efficiency and promote balanced maize growth. These findings confirm that integrating plant growth-promoting microorganisms with mineral fertilizers is an effective strategy to mitigate phosphorus limitations in tropical soils, enhancing functional diversity and the sustainability of the soil–plant system.

Palavras-chave

Zea mays L., Fósforo (P), Bioinsumos, Bacillus spp., Saúde do solo, Produtividade, Sustentabilidade

Idioma

Português

Citação

FERREIRA, Lusiane de Sousa. Atividade de Bacillus amyloliquefaciens BV03 sobre a solubilização de fontes de fósforo e efeitos no desenvolvimento e componentes de produção do milho. 2026. Tese (Doutorado em Agricultura) – Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista (UNESP), Botucatu, 2025.