A inoculao de leguminosas

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    10-Jul-2015

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A INOCULAO DE

LEGUMINOSASAUMENTO DA PRODUTIVIDADE COM A FIXAO BIOLGICA DE NITROGNIOO nitrognio um dos aparentes paradoxos da natureza. Ao mesmo tempo que um dos elementos mais abundantes na Terra, pois 81% do ar atmosfrico so compostos de nitrognio, um dos mais escassos nos solos e dos mais caros, seja para a nutrio vegetal, humana ou animal, nestes dois ltimos sob a forma de protenas. Este aparente descompasso, paradoxal para nossos padres de raciocnio, deve-se ao fato de que, na atmosfera, o nitrognio encontra-se sob a forma de N2, uma molcula formada por dois tomos de nitrognio unidos por uma trplice ligao extremamente estvel e que requer uma elevada energia de ativao para que venha a reagir com outros elementos. Assim, de forma natural, o nitrognio atmosfrico s rompido durante tempestades, onde a energia das descargas eltricas fornece as condies necessrias para a quebra da molcula e a combinao do nitrognio com o oxignio, formando xidos solveis em gua e que vo formar nitratos, absorvveis pelas plantas. Em laboratrio ou em indstria, para romper a molcula e combinar seus tomos com hidrognio, formando amnia e da partindo para outros produtos, como uria, sulfato de amnia etc., necessrio submeter o processo a temperaturas de 5000C e a 250atm de presso. , portanto, um sistema altamente consumidor de energia, o que torna os derivados de nitrognio produtos relativamente caros. Freire, J.R.J. Fixao do Nitrognio pela Simbiose Rhizbio/ Leguminosa. In: Cardoso, E.J.B.N, Tsai, SM Neves, M.P.C (eds). Microbiologia do Solo. Campinas, Sociedade Brasileira de Cincia do Solo, 1992. Desta forma, plantas e animais, embora imersos em um ambiente de nitrognio, tm que ser nutridos com derivados deste elemento, de alto preo nos sistemas agrcolas ou pecurios. Na natureza, entretanto, existe um sistema8 Biotecnologia Cincia & Desenvolvimento

natural para transformar o nitrognio atmosfrico, molecular, em formas acessveis para as plantas e, a partir da, para os animais. Um nmero restrito de microrganismos, isoladamente ou em simbiose, forma uma enzima chamada

nitrogenase, que capaz de realizar a clivagem da molcula de nitrognio e a combinao de seus tomos com o hidrognio, formando amnia, nas condies ambientes de presso e temperatura. Alguns destes microrganismos vivem de forma livre nos solos (Azotobacter, Beijerinckia, Derxia, Clostridium), outros vivem na superfcie das razes (Azospirillum), outros, ainda, no caule e folhas de algumas plantas (Herbaspirillum, Frankia) E um outro grupo, no qual vamos nos deter mais aqui, embora possa viver de forma livre nos solos, s fixa nitrognio quando em simbiose com plantas da famlia das leguminosas (Rhizobium e Bradyrhizobium). Estes microrganismos constituem o grupo mais bem estudado, dentro do qual se desenvolveu uma tecnologia agrcola denominada inoculao de leguminosas e um produto denominado inoculante, que um dos modernos insumos utilizados para se obter altas produes com retorno

financeiro. As bactrias dos gneros Rhizobium e Bradyrhizobium no possuem a enzima nitrogenase. Vivendo nos solos, "procuram" as razes das leguminosas afins e, atravs dos plos radiculares, penetram nos tecidos da raiz, provocando uma estrutura celular diferenciada, que d origem a um ndulo. No interior deste ndulo, a bactria vai se multiplicar e mudar de morfologia, formando os bacterides. Formam-se, tambm, duas substncias no-existentes nem na leguminosa e nem na bactria, isoladamente: a leghemoglobina e a nitrogenase. A primeira a responsvel pelo transporte de oxignio no interior do ndulo, tendo uma estrutura qumica semelhante hemoglobina do sangue, inclusive com uma cor avermelhada, que se nota ao se cortar um ndulo ao meio. J a nitrogenase a responsvel, como dissemos acima, pela clivagem da molcula de nitrognio e sua combinao com o hidrognio. A amnia formada no interior dos ndulos sofre algumas reaes intermedirias, sendo estas substncias transportadas para toda a planta pela seiva, entrando no pool de aminocidos. Este sistema tipicamente simbitico, pois a bactria passa a fornecer o nitrognio do qual a planta necessita e recebe desta os carboidratos para sua sobrevivncia e serve de fonte de energia para reduzir o N2 do ar a NH3. As bactrias simbiticas As bactrias dos gneros Rhizobium e Bradyrhizobium so especficas para determinados grupos de plantas. Assim, Bradyrhizobium japonicum e elkani nodulam a soja. Rhizobium tropici e Rhizobium leguminosarum bv phaseoli nodulam o feijoeiro, Rhizobium leguminosarum bv trifolii nodula os trevos. Entretanto, alm desta diviso em espcie, cada espcie se subdivide em

estirpes, que se diferenciam entre si por diversas caractersticas, entre elas a de fixar mais ou menos nitrognio. Assim, existem estirpes que fixam todo o nitrognio necessrio para a produo normal da planta e outras que no fixam praticamente nada. Um dos mais importantes trabalhos dos pesquisadores da rea o de selecionar estirpes de elevada eficincia, levando em conta, tambm, outras caractersticas, como competitividade frente s estirpes existentes no solo, bom crescimento em meios industriais, eficincia em uma ampla gama de cultivares etc. Esta seleo realizada, inicialmente, em condies de laboratrio, onde feita uma primeira triagem em um grande nmero de isolados. Aps esta primeira triagem, as de melhor desempenho so testadas em vasos com solo, em casa de vegetao. Novamente as melhores so levadas para testes de campo, para a seleo final. Estes testes, nas leguminosas mais cultivadas, esto sendo feitos em rede, com vrias instituies, em locais diversos do pas, realizando os experimentos, sempre em comparao com as estirpes tomadas como padro. Finalmente, as estirpes de melhor desempenho passam a ser recomendadas ao Ministrio da Agricultura para serem distribudas s empresas produtoras de inoculante. Estas estirpes so armazenadas em um Banco de Estirpes, que a instituio depositria deste material e a nica autorizada a distribu-lo para as empresas. No Brasil, o Banco de Estirpes se encontra na FEPAGRO/MIRCEN, da Secretaria de Cincia e Tecnologia do Rio Grande do Sul e da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. A recomendao de estirpes, baseada nos dados experimentais, feita pela Rede de Laboratrios Recomendadores de Estirpes de Rhizobium (RELARE), que se rene com a presena dos principais pesquisadores do pas e com as empresas produtoras de inoculantes. A produo de inoculantes Inoculante definido em lei "como todo o produto base de microrganismo, capaz de favorecer o desenvolvimento de plantas". Assim, os produtos base de Rhizobium e Bradyrhizobium so chamados de inoculantes para leguminosas. A produo industrial de inoculantes teve incio no Brasil em 1956, com uma empresa do Rio Grande do Sul, que contou com a assistncia tcnica do Dr. J.R. Jardim Freire, da Secretaria da Agricultura do Rio Grande do Sul. Mas foi a partir da dcada de 70, com a expanso da cultura da soja no sul do Brasil e, posteriormente, com seu cultivo estendido para o Brasil Central,

que a produo de inoculantes teve sua maior expanso, com o surgimento de novas empresas. O grfico 1 mostra a produo deste insumo nos ltimos dez anos. V-se que h oscilaes, com anos de acentuada queda na produo. Isto ocorre nos anos em que a cultura da soja

sofre reduo de rea ou o preo do produto final desanimador, no estimulando o produtor rural a investir na sua lavoura. Atualmente, alm das empresas nacionais, diversas marcas estrangeiras passaram a disputar o mercado brasileiro, especialmente as oriundas da rea do Mercosul. A tecnologia usada na produo de inoculantes teve origem, inicialmente, na Secretaria de Agricultura do Rio Grande do Sul, baseando-se em pequenos fermentadores de vidro, com capacidade para 20 litros. No final da dcada de 60 e incio da de 70, o Instituto de Biologia e Pesquisas Tecnolgicas do Paran (IBPT) desenvolveu uma tecnologia, inclusive com o desenho de equipamentos em maior escala, para 250 e 400 litros, que perdurou durante anos nas empresas brasileiras. Mas foram as prprias empresas que

tecnologia hoje usada por, praticamente, todas as empresas brasileiras. Aps o cultivo, a bactria tem que ser veiculada em um substrato adequado para propiciar sua sobrevivncia, em altas concentraes, at o momento do uso pelo agricultor. Este substrato, usado de longa data, a turfa, que um solo com elevado teor de matria orgnica. A turfa para a produo de inoculantes deve possuir algumas caractersticas: alto teor de matria orgnica (acima de 80%), baixssimos teores de cloretos e ausncia de areia, pois esta, alm de prejudicar a sobrevivncia do Rhizobium, ir causar desgaste nas mquinas semeadeiras. A turfa, entretanto, como todo o solo, possui um grande nmero de microrganismos nativos, que podero competir ou mesmo ser antagnicos ao Rhizobium. Da a necessidade de se esterilizar a turfa antes de sua mistura com a bactria. Esta esterilizao feita com radiao gama, que deve ser aplicada na dosagem mnima de 5Kgray, embora esta dosagem possa variar em funo da composio microbiolgica da turfa. Atualmente, a esterilizao da turfa passar a ser uma exigncia da legislao, visando garantir um produto de elevada qualidade. Novos substratos vm sendo testados para a produo de inoculantes. Existem no comrcio inoculantes lquidos e em forma de p molhvel. Embora promissores, principalmente por facilitarem o uso por parte do agricultor, os resultados de campo destes produtos ainda tm sido inferiores aos inoculantes turfosos. Da haver uma recomendao clara dos rgos de pesquisa para o uso dos inoculantes base de turfa.Recomendaes Tcnicas para a cultura da soja na Regio Central do Brasil, 1996/97. Legislao de inoculantes A produo de inoculantes regida por legislao especfica, de mbito federal. O Ministrio da Agricultura e do Abastecimento o rgo encarregado de registrar os estabelecimentos produtores e os produtos. Atualmente, a legislao exige uma concentrao mnima de 108 clulas de Rhizobium viveis por grama de produto no momento da fabricao e de 107 clulas no momento do vencimento da validade do produto. Esta legislao est sendo alterada por resoluo do Mercosul e a concentrao mnima dever ser de 108 clulas em qualquer momento at o prazo de validade. Resultados com o uso de inoculantes Pode-se dizer que a cultura da soja no Brasil economicamente vivel graBiotecnologia Cincia & Desenvolvimento 9

passaram a desenvolver sua tecnologia, desenhando fermentadores e pesquisando os parmetros de fermentao. Em 1984, foram implantados os primeiros fermentadores de maior porte, para 1.500 litros, acoplados a um jogo de fermentadores menores, que servem como inculos sucessivos. Esta a

eram muito baixos. Mas a pesquisa se intensificou nos ltimos anos e foram selecionadas novas estirpes que hoje j contribuem eficazmente para bons ganhos de nitrognio na cultura-base da alimentao brasileira. Como usar o inoculante A inoculao consiste em colocar cerca de 80.000 clulas de Rhizobium sobre cada semente. Logicamente que isto tem que ser efetuado de uma forma prtica e rpida, para facilitar o trabalho do agricultor. Isto feito pela mistura do inoculante com as sementes umedecidas. Esta mistura pode ser feita de diversas maneiras, seja manualmente para pequenas quantidades, seja atravs de betoneiras ou de tambores com eixo excntrico para quantidades maiores. Atualmente, existem mquinas desenvolvidas especialmente para o tratamento de sementes, que aplicam primeiro os fungicidas e, a seguir, o inoculante. O importante que haja uma distribuio uniforme do inoculante sobre as sementes, fazendo com que todas fiquem recobertas com o produto, assegurando uma uniformidade na nodulao. Atualmente, recomendado o uso de acar na gua com a qual se vai umedecer as sementes, para aumentar a aderncia do produto. Futuro da inoculao A tendncia moderna no cultivo de leguminosas o uso cada mais intenso do inoculante, por ser um produto natural, de alta eficincia e com uma relao custo/benefcio muito favorvel para o

as fixao biolgica do nitrognio. Sendo uma cultura produtora de protenas, necessita de grandes quantidades de nitrognio para alcanar elevadas produtividades. Estima-se que uma lavoura de soja, para produzir em torno de 3.000kg de gros por hectare, necessite de cerca de 250kg de nitrognio, ou seja, mais de 500kg de uria. Isto tornaria invivel o cultivo econmico desta leguminosa. Assim, a fixao biolgica, tirando do ar e incorporando ao sistema solo/planta o equivalente a 200kg de N/ ha, contribui, somente no caso da soja, para o aporte de 200kg X 12.000.000ha = 2 bilhes e 400 milhes de quilos de N por ano (ou 2 milhes e 400 mil toneladas). Ao preo de R$ 760,00 a tonelada de nitrognio, teremos uma economia de 1 bilho e oitocentos milhes de reais. Ao se fazer este clculo, deve-se levar em conta, tambm, a enorme economia de petrleo que o processo traz, pois a produo de derivados de N por processos industriais altamente consumidora de petrleo. Em termos de produtividade, a fixao biolgica do nitrognio, no caso de algumas leguminosas, j capaz de proporcionar todo o nitrognio do qual a planta necessita para expressar sua capacidade gentica de produo. Hoje pode-se obter produtividades, em soja, da ordem de 4.000kg por hectare sem usar nada de nitrognio qumico, somente utilizando-se a inoculao. Os aumentos de produtividade devidos ao uso de inoculante variam conforme algumas condies: na cultura da soja, em primeiro ano de cultivo da leguminosa, o inoculante decisivo para que se obtenha bom nvel de produo. Sem inoculao, muitas vezes nem se chega a colher, de to baixa que a produo. Em anos de plantios subseqentes, as diferenas entre reas inoculadas e no-inoculadas vai diminuindo, mas, assim mesmo, ainda h ganhos de produtividade que podem variar de 4 a 12%, segundo trabalhos de rgos de pesquisa. Em feijoeiro, at pouco tempo, os nveis de fixao10 Biotecnologia Cincia & Desenvolvimento

lado do benefcio. Nas linhas de pesquisa procuram-se estirpes cada vez melhores, para propiciar altas taxas de fixao, acompanhando o melhoramento gentico das plantas, que visam produtividades cada vez maiores. No campo de seleo de estirpes, j se procura introduzir melhoramento gentico nos microrganismos, para que se aumente cada vez mais o nvel de fixao e outras caractersticas favorveis das bactrias. O melhoramento gentico das plantas leguminosas j leva em conta a capacidade de se associar com as bactrias e de fixar altas quantidades de nitrognio como uma das caractersticas a serem introduzidas no melhoramento e na criao de novas cultivares. No campo da fixao em outras plantas que no as leguminosas, uma das metas mais perseguidas pelos pesquisadores de todo o mundo incrementar a fixao de nitrognio em plantas de expresso econmica, mormente as gramneas, podendo vir a dispensar ou pelo menos reduzir sensivelmente as quantidades de nitrognio qumico que hoje so utilizadas nestas culturas. Neste campo o Brasil um dos pases lderes na pesquisa, pois a equipe da EMBRAPA liderada pela Dra. Johanna Dbereiner tem resultados notveis na pesquisa com Azospirillum, Acetobacter e Herbaspirillum. Mas como este assunto j foi objeto de artigo da prpria Dra. Johanna no primeiro nmero desta revista, deixaremos de coment-lo aqui. Dbereiner J. - A importncia da Fixao Biolgica do Nitrognio para a Agricultura Sustentvel. Braslia, Biotecnologia Cincia & Desenvolvimento, n 1, maio/1997 (Encarte especial, p. 2-3).

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