Adubação nitrogenada (15N) associada à inoculação com bactérias promotoras de crescimento no desempenho agronômico e nutrição do trigo e feijoeiro-comum em Latossolo Vermelho de Cerrado

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Data

2024-01-28

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Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Resumo

O nitrogênio (N) é o nutriente exigido em maior quantidade e consiste em um dos custos mais elevados dos sistemas produtivos de culturas não leguminosas como o trigo (Triticum aestivum L.) e, também, em feijão-comum (Phaseolus vulgaris L.). Desenvolver técnicas de manejo que minimizem a necessidade de aplicação de N mineral e propiciem melhor eficiência de uso desse nutriente (EUN) nos sistemas de produção é essencial para uma agricultura cada vez mais sustentável, produtiva e menos poluente, visando a segurança alimentar e agricultura de baixo carbono. Pesquisas vêm demonstrando o potencial de utilização de bactérias promotoras de crescimento de plantas (BPCPs) em melhorar o desenvolvimento das plantas, por atuarem em diversos mecanismos relacionados à promoção de crescimento, sobretudo na disponibilidade, absorção e eficiência de uso de nutrientes em sistemas produtivos. Todavia, o conhecimento sobre respostas no desenvolvimento, componentes de produção e produtividade de gramíneas e leguminosas, cultivadas em sucessão, associadas ao uso de mais de uma BPCPs combinadas à adubação nitrogenada são insuficientes e merecem ser estudadas em condições específicas de ambiente, como em regiões de Cerrado. O uso de técnicas isotópicas que empregam o uso de fonte enriquecido com 15N, ou seja, diluição isotópica de 15N, consiste em uma forma mais precisa para mensurar a recuperação ou EUN do N do fertilizante, N (“nativo”) do solo conjuntamente com o N de outras fontes (fixação biológica de nitrogênio, precipitação fluvial, etc). Neste aspecto, partiu-se do pressuposto de que a inoculação combinada de duas BPCPs, via sementes, associadas a doses de N, promove efeitos aditivos de benefícios individuais, que otimizam a fixação biológica de nitrogênio (FBN) e a eficiência de uso dos nutrientes, que refletem positivamente na nutrição, no desempenho vegetativo e produtivo da planta e reduz a necessidade de uso de fertilizantes na sucessão trigo-feijão irrigado. Também, que o uso de 15N-ureia permite mensurar com precisão a EUN do N pela planta e estimar o N derivado de outras fontes (N “nativo” do solo, da FBN, pluvial precipitation, etc), além de o efeito residual do fertilizante no cultivo subsequente de feijoeiro. Os objetivos foram avaliar os efeitos da inoculação via sementes com Azospirillum brasilense aplicada isoladamente e associada à Bacillus subtilis ou Pseudomonas fluorescens no trigo; e de Rhizobium tropici isolada e associada à A. brasilense ou P. fluorescens no feijoeiro-comum, cultivado em sucessão ao trigo irrigado, combinadas a doses de N (15N-ureia), no desenvolvimento, na produtividade de grãos, na nutrição e acúmulo de nutrientes e na EUN pelas culturas, com uso da técnica isotópica de 15N. Avaliar o aproveitamento do N residual da adubação nitrogenada aplicada ao trigo pelo cultivo subsequente de feijoeiro. Os experimentos foram conduzidos em área experimental da Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, UNESP, Selvíria-MS em um Latossolo Vermelho distroférrico fase Cerrado, sob sistema plantio direto. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados, em esquema fatorial 4x5, com quatro repetições. Os tratamentos para o trigo foram três inoculações + testemunha sem inoculação: 1) Azospirillum brasilense; 2) A. brasilense+Pseudomonas fluorescens; 3) A. brasilense+Bacillus subtilis e 4) Testemunha, combinadas com cinco doses de N: 0, 30, 60, 120 e 180 kg ha-1; enquanto para o feijoeiro no cultivo subsequente foram as inoculações: 1) Rhizobium tropici; 2) R. tropici+A. brasilense 3) R. tropici+P. fluorescens e 4) Testemunha, combinadas às doses: 0, 20, 40, 80 e 120 kg ha-1 de N, na forma de ureia (15N) aplicada em cobertura. As análises físicas e químicas de solo e planta foram realizadas nos laboratoriais UNESP, enquanto as determinações isotópicas de 15N, foram realizadas no Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA/USP), em Piracicaba, SP, visto que foi utilizada neste estudo a técnica da diluição isotópica de 15N para quantificar a EUN, com emprego de ureia marcada (enriquecida) em 15N. Foram realizadas avaliações dos atributos físicos e químicos do solo; análises biométricas de crescimento das culturas; perfilhamento (trigo); estado nutricional no florescimento; componentes de produção; produtividade de grãos; extração (planta inteira), exportação (grãos) e retorno de macronutrientes e micronutrientes ao solo pela palha (restos culturais). Os dados das variáveis de resposta foram submetidos à análise de variância através da aplicação do teste F a 1 e 5% de probabilidade. Constatada diferença significativa, foi procedida a comparação de médias para o efeito dos distintos tratamentos qualitativos (inoculações com BPCPs), utilizando-se o teste de Tukey a 5% de probabilidade. Em função da significância das variáveis quantitativas (doses de N), foram ajustadas equações de regressão. As análises estatísticas foram realizadas com o auxílio dos softwares SAS 9.2. A máxima produtividade de grãos de trigo foi estimada com a dose de 113 kg N ha-1 de N-fertilizante (ureia), estimada em 6.007 kg ha-1 de grãos, cuja produtividade média de grãos obtida foi de 5.472 kg ha-1 de grãos. Independentemente da dose de nitrogênio aplicada e da inoculação ou coinoculação com as bactérias promotoras de crescimento, a extração de macronutrientes e micronutrientes pela planta de trigo (palha + grãos) seguiu a ordem decrescente: N > K > Ca > P > Mg > S > Fe > Mn > Zn > Cu > B. As inoculações isoladas de Azospirillum brasilense e associada de A. brasilense+Pseudomonas fluorescens, via sementes, proporcionaram maiores produtividades de grãos de trigo irrigado comparadas à ausência de inoculação ou inoculação associada de A. brasilense+Bacillus subtilis. A recuperação ou eficiência de uso nitrogênio do fertilizante pelo trigo foi, em média, de 45,34% da dose aplicada, compreendendo 9,81% pela palha, e 35,53% pelos grãos, cujos grãos foi o principal dreno do N absorvido, independente da fonte desse nutriente (fertilizante ou solo e outras fontes).
Nitrogen (N) is the nutrient required in greater quantity and is one of the highest share costs of production systems for non-legume crops such as wheat (Triticum aestivum L.) and also common bean (Phaseolus vulgaris L.). Developing management techniques that minimize the need for mineral N application and provide better use efficiency (NUE) of this nutrient in production systems is essential for an increasingly sustainable, productive and less polluting agriculture, aiming at food security and low-carbon agriculture. Management practices that reduce the need for fertilizers are critical to the world's food security and environmental sustainability. Research has demonstrated the potential of using plant growth-promoting bacteria (PGPBs) to improve plant development, as they act in several mechanisms related to growth promotion, especially in the availability, absorption and nutrients use efficiency in productive systems. However, studies on development response, production components and productivity of grasses and legumes, cultivated in succession, associated with the use of more than one PGPBs combined with N fertilization are insufficient, and deserves to be studied under specific environmental conditions, such as in Cerrado (Savannah) regions. The use of isotopic techniques that employ the use of a source labelled with 15N, i.e., isotopic dilution of 15N, is a more accurate way to measure the recovery of N derived from fertilizer, N ("native") derived from soil and N from other sources (biological nitrogen fixation, pluvial precipitation, etc). In this aspect, it assumes that the combined inoculation of two PGPBs, via seeds, associated with N rates, promotes additive effects of individual benefits, which optimize biological nitrogen fixation (BNF) and nutrient use efficiency, which it reflects positively on nutrition, on the vegetative and productive performance of the plant and reduces the need to use fertilizers in the irrigated wheat-bean succession. Also, that the use of 15N-urea allows to accurately measure the use of N by the plant and to estimate the N derived from other sources (“native” N derived from soil, BNF, pluvial precipitation, etc), in addition to the residual effect of the fertilizer in the subsequent cultivation of common bean. The objectives were to evaluate the effects of inoculation, by seeds, with Azospirillum brasilense applied alone and associated with Bacillus subtilis or Pseudomonas fluorescens in irrigated wheat; and Rhizobium tropici isolated and associated with A. brasilense or P. fluorescens in common bean, cultivated in succession to irrigated wheat, combined with doses of N-fertilizer (15N-urea) in both crops, in development, in grain yield, on nutrition and nutrient accumulation and on nitrogen use efficiency (NUE) by crops, using the 15N isotopic technique. To evaluate the use of residual N derived from N fertilizer of wheat by the subsequent cultivation of common bean. The experiments were carried out in experimental areas of the Faculty of Engineering, Sao Paulo State University - UNESP, Selvíria-MS, in Cerrado Oxisol (Rhodic Haplustox), under no-tillage system. The experimental design used was in randomized blocks, in a 4x5 factorial scheme, with four replicates. The treatments, for both crops were the combination of three inoculation plus the control (without inoculation) with five N rates, for wheat: i) A. brasilense; ii) A. brasilense + P. fluorescens; iii) A. brasilense + B. subtilis, and iv) Control and 0, 30, 60, 120 and 180 kg N ha-1; and for common bean in the subsequent grow were: i) R. tropici; ii) R. tropici + A. brasilense; iii) R. tropici + P. fluorescens and iv) Control and 0, 20, 40, 80 and 120 kg N ha-1, as urea (15N) applied in topdressing. The physical and chemical analyzes of soil and plant were carried out at the laboratories of the UNESP, while the isotopic determinations of 15N were carried out at the Center of Nuclear Energy in Agriculture (CENA/USP), in Piracicaba-SP (Partner institution of this research), since the 15N isotopic dilution technique was used to quantify the NUE. Evaluations of the physical and chemical attributes of the soil were carried out; biometric analysis of crop growth; tillering (wheat); nutritional status at flowering; production components; grain yield; extraction (above ground part plant – grain and straw), export by grain and return of macronutrients and micronutrients to the soil by staw (crop residues). The data of the response variables were submitted to analysis of variance through the application of the F test at 1 and 5% probability. Once a significant difference was found, means were compared for the effect of the different qualitative treatments (inoculations with BPCPs), using Tukey's test at 5% probability. Regression equations were adjusted due to the significance of the quantitative variables (N rate). Statistical analyses were performed using SAS 9.2 software. The maximum grain yield of irrigated wheat was estimated with N rate of 113 kg N ha-1 of N (urea), estimated at 6.007 kg ha-1 of grains, whose average grain yield was 5.472 kg ha-1. Regardless of the nitrogen dose applied and the inoculation or co-inoculation with the growth-promoting bacteria, the extraction of macronutrients and micronutrients by the wheat plant (straw + grains) followed the descending order: N > K > Ca > P > Mg > S > Fe > Mn > Zn > Cu > B. The isolated inoculations of Azospirillum brasilense and associated inoculations of A. brasilense + Pseudomonas fluorescens, by seeds, provided higher grain yields of irrigated wheat compared to the absence of inoculation or associated inoculation of A. brasilense+ Bacillus subtilis. The recovery or nitrogen use efficiency of fertilizer by wheat was, on average, 45.34% of the applied dose, comprising 9.81% by straw, and 35.53% by grains, whose grains were the main drain of absorbed N, regardless of the N source (fertilizer or soil and others sources).

Descrição

Palavras-chave

Triticum aestivum L., Phaseolus vulgaris L., Coinoculação, Rizobactérias, Fixação simbiótica de nitrogênio, Cultivo irrigado, Técnica da diluição isotópica de 15N

Como citar

SILVA, Edson Cabral da.; TEIXEIRA FILHO, Marcelo Carvalho Minhoto. Adubação nitrogenada (15N) associada à inoculação com bactérias promotoras de crescimento no desempenho agronômico e nutrição do trigo e feijoeiro-comum em Latossolo Vermelho de Cerrado. 2024. 90 f. Relatório científico final. (Pós-doutorado em Engenharia Agronômica) - Faculdade de Engenharia, Universidade Estadual Paulista - UNESP, 2024.