Azospirillum e suas vantagens para a cana-de-açúcar

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Autores

Mônica Bartira da Silva
monica.bartira@gmail.com
Luan Fernando Ormond S. Rodrigues
Engenheiros agrônomos e doutores em Agronomia
Alexandre Rodrigues Mansano
Biólogo e mestre em Agronomia
Crédito: FMC

O Brasil exportou cerca de 19,8 milhões de toneladas de açúcar. O país é um grande produtor de cana, porém, sua produtividade é considerada muito baixa em relação ao potencial da cultura, o que torna necessário a busca e incentivo ao uso de novas técnicas que sejam capazes de aumentar as produtividades e também a qualidade tecnológica no processo de produção da cana-de-açúcar, gerando maiores rendimentos e rentabilidades aos produtores e as indústrias.

Boa parte desses índices de produtividade estão relacionados aos procedimentos de adubação, se destacando a adubação nitrogenada. Como o nitrogênio é um nutriente essencial à planta, pois é parte constituinte de todos os aminoácidos, proteínas e ácidos nucleicos, participa direta e/ou indiretamente de vários processos bioquímicos, além de fornecer energia necessária à produção de carboidratos e esqueletos carbônicos, seus teores na planta refletem diretamente em seu desenvolvimento e rendimento, além de influenciar na umidade e concentração de sacarose dos colmos.

 Como o N tem baixa disponibilidade, principalmente em solos tropicais e subtropicais, o mercado brasileiro de fertilizantes é frágil e com grande dependência de importações, o que torna evidente a necessidade de aumentar a eficiência do uso deste nutriente.

A partir disto, a associação com microrganismos ganha uma relevância imensa. Não é novidade que alguns desses microrganismos são capazes de transformar o N presente na atmosfera em forma assimilável para a planta (amônia – NH3), sendo essa transformação denominada de fixação biológica de nitrogênio (FBN).

A interação entre plantas e microrganismos fixadores de N, denominada endossimbiose, é determinada em parte pelo genótipo da planta que serve como abrigo, proporcionando ambiente com umidade favorável e proteção contra dessecação, temperatura e estresse luminoso, enquanto a bactéria fornece o N.

A planta também disponibiliza compostos de carbono, como glicose, frutose e sacarose, que servem de alimento para esses microrganismos.

Bactérias diazotróficas

Dentre esses microrganismos, as bactérias diazotróficas são aquelas capazes de fixar o nitrogênio atmosférico, podendo viver livre no solo, associadas a espécies vegetais, tanto na rizosfera quanto endofiticamente, bem como formar simbioses, como ocorre em muitas leguminosas. As bactérias fixadoras de nitrogênio podem colonizar a região rizosférica, o interior (endofíticas) ou a superfície (epifíticas) de tecidos vegetais, inclusive em plantas de cana-de-açúcar.

Dentre as espécies potencialmente fixadoras de N associadas a gramíneas, foram identificadas o Azospirillum spp., Burkholderia spp., Herbaspirillum spp. e Gluconacetobacter diazotrophicus. Além dessas espécies reconhecidas como diazotróficas, outros gêneros de bactérias também são encontrados em associação com gramíneas, por exemplo, Stenotrophomonas, Sphingomonas, Bacillus, entre outras.

O gênero Azospirillum, tema deste artigo, descrito por Tarrand et al. (1978), é constituído de microrganismos procariotos, denominados por alguns autores Eubacteria (que significa bactérias verdadeiras) e esse gênero possui atualmente 14 espécies identificadas: A. lipoferum, A. brasilense, A. amazonense, A. halopraeferens, A. irakense, A. largomobile, A. doebereinerae, A. oryzae, A. melinis, A. canadense, A. zeae, A. rugosum, A. picis e A. thiophilum.

Associação

É interessante destacar que bactérias deste gênero têm sido encontradas em associação com plantas monocotiledôneas e dicotiledôneas, apresentando uma distribuição ecológica que resulta na baixa especificidade em relação à planta hospedeira e nas diversas vias metabólicas alternativas que permitem ao microrganismo utilizar uma variedade de ácidos orgânicos e aromáticos, açúcares e aminoácidos disponíveis na rizosfera.

No solo, as bactérias do gênero Azospirillum podem ser encontradas no mucigel presente na rizosfera de plantas, caracterizando uma colonização externa das raízes. Na colonização interna, as células de Azospirillum podem penetrar nos espaços intercelulares de raízes e lá se alojarem. A sua sobrevivência, na ausência das plantas hospedeiras, está relacionada a vários mecanismos fisiológicos de proteção.

Tais mecanismos permitem classificar os representantes deste gênero em bactérias rizocompetentes, dentre eles: produção de melanina, poli-β-hidroxibutirato (PHB) e polissacarídeos, formação de cistos (agregados celulares) e mudança na forma da célula.

Um resumo dos efeitos benéficos dos Azospirillum para as plantas pode ser caracterizado como: estímulo ao aumento da densidade e comprimento dos pelos absorventes das raízes; incrementos na velocidade de aparecimento de raízes laterais e do volume de superfície radicular; alteração da respiração das raízes e das atividades de enzimas da via glicolítica e do ciclo dos ácidos tricarboxílicos; produção de nitritos; aumento na absorção de nutrientes e sinais moleculares que interferem no metabolismo das plantas, além da produção de reguladores vegetais, como auxinas, giberelinas e citocininas.

Tendência

O destaque para a utilização desta bactéria vem crescendo cada vez mais e isso se explica, a partir de resultados acumulados de 20 anos de pesquisa em todo mundo, utilizando inoculação com Azospirillum, que demonstram que cerca de 60 a 70% dos experimentos têm apresentado resultados significativos, indicando elevação na produção das culturas na ordem de 5 a 30%, sendo que em certas variedades a fixação de nitrogênio pode ser suficiente para suprir três vezes a média atual da produtividade brasileira, desde que os demais nutrientes e água não sejam fatores limitantes.

Porém, ao contrário das bactérias simbióticas, bactérias associativas excretam somente uma parte do nitrogênio fixado diretamente para a planta associada. Posteriormente, a mineralização das bactérias pode contribuir com aportes adicionais de nitrogênio para as plantas.

Esse processo de fixação biológica consegue suprir apenas parcialmente as necessidades das plantas. As bactérias do gênero Azospirillum, quando inoculadas podem não alcançar a eficiência similar das simbioses rizóbio-leguminosas no solo, mas o N fixado para gramíneas está em torno de 25 a 50 kg N ha-1 ano-1, equivalente ao suprimento médio de 17% da demanda das culturas.

Economia

Alguns estudos têm demonstrado que a estimativa pelo uso de organismos diazotróficos em lavouras de cana-de-açúcar brasileiras com a substituição de 50% da dose recomendada de N fertilizante (60 kg N ha-1) representaria economia de 150.000 toneladas de N por ano.

Em função disso, o método de implantação da técnica é preponderante para o manejo correto no campo, no qual os principais produtos disponíveis no mercado, que contêm alguma estirpe de Azospirillum, são soluções líquidas prontas para diluição em água e para pulverização agrícola. Entre essas técnicas destacam-se: a aplicação diretamente na linha de corte ou de plantio da cana e a pulverização foliar no início do perfilhamento da cultura.

No primeiro caso, a aplicação na linha de corte ou de plantio da cana consiste em pulverizar, via jato dirigido, a calda contendo as estirpes de Azospirillum diretamente no solo/toletes. Essa é uma técnica interessante para adoção juntamente com a aplicação de outros produtos agroquímicos que já são utilizados nessa fase de cultivo do canavial.

Esse é o principal fator para aderir a esta técnica, pois os custos de implantação geralmente são mitigados em razão de que não se trata de uma reentrada de maquinários para uma aplicação específica da bactéria, mas sim de um manejo já programado para a cultura, agora com a adição de um fixador biológico de N.

No entanto, esse método é menos eficiente, pois as unidades formadoras de colônia (UFC) ficam expostas às intempéries locais e, mesmo no caso da aplicação diretamente nos toletes, as bactérias apresentam maior dificuldade em aderir e penetrar a cana, pois geralmente elas dependem de ferimentos ou aberturas naturais para adentrar as plantas.

Entre um e outro

Em comparação, a pulverização de Azospirillum via foliar tende a ser mais eficiente por dois motivos: 1. As folhas apresentam hidatódios e estômatos, espaços estes que favorecem a entrada desse tipo de bactéria; 2. Menor número de bactérias competindo pelo sítio de desenvolvimento.

Dessa forma, pode-se preferir a pulverização de Azospirillum via foliar, principalmente na fase de perfilhamento da cana, pois neste estádio da cultura há intensa demanda por N, as folhas já ocuparam boa parte da área disponível e ocorre muita movimentação de substâncias ricas em carboidratos, ácidos orgânicos e vitaminas nas plantas, os quais servem de substrato para as UFC.

Além disso, é possível que essa aplicação também seja associada a outras de manejo já programado para a cultura, respeitando-se sempre as características de afinidade entre os produtos.

Com relação aos erros na adoção desta técnica, a disponibilidade de água é fundamental para qualquer processo biológico e deve ser colocada em primeiro plano. Outro fator muito importante para o aperfeiçoamento da FBN consiste na nutrição adequada das plantas com micronutrientes, especialmente o molibdênio, uma vez que este elemento é essencial para a síntese e atividade das enzimas nitrogenase, responsáveis pela FBN, e da redutase do nitrato, que possibilita a assimilação do N do solo pela planta.

Atenção

Um outro aspecto a ser observado quando se trata da FBN em espécies não leguminosas é o forte efeito que o genótipo da planta pode exercer sobre a eficiência da fixação de N2. Híbridos comerciais de cana CB45-3 e SP70-1143 apresentaram valores médios de FBN ao redor de 60% do total de N acumulado pela planta, enquanto SP79-2312, NA56-79, CB47-84, SP71-799 e IAC52-150 obtiveram valores de menor significância.

 A Embrapa ainda recomenda alguns cuidados que devem ser tomados com a compra do inoculante contendo Azospirillum. Dentre eles, verificar se o produto apresenta o número de registro no MAPA, para certificar-se de que a origem e a qualidade são comprovadas e que inoculante contenha as estirpes recomendadas.

Verificar o prazo de validade do inoculante, que deve constar na embalagem. Certificar-se de que o produto, antes de ser comprado, era conservado em condições adequadas de umidade e temperatura (no máximo 30ºC), e após a aquisição conservá-lo em local protegido do sol e arejado até o momento da utilização. Para inoculantes à base de Azospirillum, a legislação exige uma concentração mínima de 108 células g-1 ou mL-1 de inoculante, e em caso de dúvida, contatar um fiscal do MAPA.

 Por fim, pode-se inferir que a aplicação de Azospirillum na cana-de-açúcar é uma técnica que tem se mostrado eficiente no fornecimento de N para a cultura, sendo ecologicamente mais atrativa, além de diminuir os custos com fertilizantes químicos. No entanto, vale salientar que, por se tratar de organismos vivos, a tecnologia de aplicação desse tipo de bactéria é fator determinante para o sucesso da fixação biológica de nitrogênio.