Inoculação: por quê, quando e onde

Norimar D´Avila DenardinProfessora/pesquisadora - Universidade de Passo Fundo, Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, Universidade de Passo Fundo. E-mail: norimar@upf.br

No Brasil, o início de trabalhos com fixação biológica de nitrogênio data da década de 1950. Resultados desses trabalhos com a cultura de soja proporcionaram economia da ordem de bilhões de dólares em fertilizantes nitrogenados a cada safra agrícola. Uma das razões da competitividade da soja brasileira no mercado internacional está fundamentada na independência do uso de fertilizantes nitrogenados e o País é referência mundial para essa tecnologia juntamente com outras práticas culturais adotadas para o cultivo da soja (Hungria & Campos, 2006).

Raiz de soja mostrando abundante nodulação após tratamento das sementes com inseticida.

Dentre os produtos agropecuários brasileiros exportados, a soja contribui com, aproximadamente, US$ 10 bilhões anuais para a economia nacional (dados do Ministério do Abastecimento, Indústria e Comércio Exterior – MDIC), sendo responsável por 38% do comércio mundial de soja, com uma produção atual entorno de 58 milhões de toneladas (IBGE, 2007).

Sendo a cultura da soja componente econômico e social de relevância para o agronegócio, alguns fatores são importantes de serem observados quando se pretende implantar ou dar continuidade a lavoura dessa cultura. A observância do clima, do solo e da fertilidade é fundamental para o sucesso da lavoura, bem como, a época de semeadura, apropriada à cada cultivar selecionada para cultivo. Entretanto, para que possa atingir o rendimento esperado, além de adequados tratos culturais, considerável quantidade de nitrogênio é exigida por essa cultura, sendo este um dos componentes críticos do processo de produção. A necessidade da soja para produzir 1.000 kg/ha de grãos, é da ordem de 80 kg de nitrogênio. Essa demanda é suprida a partir de diferentes fontes de nitrogênio como: solo, pela decomposição da matéria orgânica; descargas elétricas, combustão e vulcões; fertilizantes nitrogenados; e fixação biológica de nitrogênio atmosférico. A fixação biológica de nitrogênio atmosférico é a principal fonte e a mais econômica fonte de nitrogênio para a cultura da soja e resulta da relação estabelecida entre a planta de soja e a bactéria fixadora de nitrogênio. Dessa forma, para a produtividade de 3.000 kg/ha de grãos de soja são necessários 240 kg/ha de nitrogênio. Pesquisas conduzidas pela Embrapa Soja mostram que a obtenção total de nitrogênio fixado pelo complexo, soja e bactéria (Bradyrhizobium), tem sido estimado em 80 a 95% da necessidade da cultura (Hungria & Campo, 2006).

Dentre os fatores que favorecem o processo de fixação de nitrogênio pela associação soja-bactéria destaca-se a adoção do sistema plantio direto, sistema que proporciona ambiente de solo favorável, tanto à planta quanto à bactéria, para a interação evolutiva entre o macrossimbionte e o microssimbionte.

As fontes de nitrogênio, que não a fixação biológica, constituem fontes que podem ser rapidamente esgotadas e altamente dependentes do consumo de energia, sendo caracterizadas como não renováveis.

As bactérias do gênero Bradyrhizobium, comumente chamadas de rizóbios, quando em contato com as raízes de soja infectam as mesmas formando nódulos. Esses nódulos contêm, em seu interior, as bactérias que fixam o nitrogênio da atmosfera. O sucesso da tecnologia fixação biológica de nitrogênio atmosférico está associado ao adequado estabelecimento da simbiose entre a planta e a bactéria, ação esta resultante, entre outros fatores, de inoculantes de elevada qualidade.

Tabela 1. Sobrevivência das bactérias Bradyrhizobium elkanii – SEMIA 587 e 5019 em Sementes tratadas com quatro fungicidas, e em doses diferenciadas ao longo de 96 horas.

* Médias seguidas pela mesma letra minúsculas na coluna, são iguais pelo teste de Duncan a 5% de significância.

Com o intuito de aumentar o desempenho da cultura da soja pela fixação biológica de nitrogênio, a pesquisa tem colocado à disposição da agricultura tecnologias que contemplam, desde o melhoramento do potencial genético das plantas até a seleção de estirpes mais eficientes e mais competitivas. A ação conjugada desses fatores tem proporcionado aumento expressivo da produtividade de grãos dessa cultura, atingindo 6.000 kg/ha, e, podendo alcançar 8.000 kg/ha (Hungria & Campos, 2006).

A tecnologia indicada para aumentar a produtividade da soja, em condições de solo com deficiência de nitrogênio, sem elevar, consideravelmente, os custos de produção, é a inoculação da semente ou do solo com estirpes específicas de bactérias fixadoras de nitrogênio atmosférico. Portanto, o desenvolvimento de técnicas, que visem maximizar o potencial fixador do nitrogênio atmosférico por essa cultura, constitui, permanentemente, relevante tema de pesquisa.

Para garantir a maximização do processo de fixação biológica de nitrogênio, ou seja, o suprimento de nitrogênio para a cultura da soja, e proporcionar à cultura a máxima expressão de seu potencial genético, um conjunto de medidas é necessário. Entre essas medidas a escolha do inoculante é fundamental. Para isso, é indicado implementar medidas que possibilitem a interação eficiente entre a planta e a bactéria, e que essa interação resulte de modo a promover a máxima capacidade de expressão da fixação biológica de nitrogênio, e, conseqüentemente, a máxima expressão de produtividade.

Tabela 2. Sobrevivência das bactérias Bradyrhizobium japonicum – SEMIA 5079 e 5080 em sementes tratadas com quatro fungicidas, e em doses diferenciadas ao longo de 96 horas

* Médias seguidas pela mesma letra minúsculas, na coluna, são iguais pelo teste de Duncan a 5% e significância.

Dentre essas medidas, pode-se citar o uso de sementes certificadas, medidas de controle integrado de pragas e de doenças, sistema de manejo de solo, rotação de culturas, entre outras. Essas medidas, associadas à aplicação de inoculantes de qualidade assegurada, e em solos com população de rizóbios estabelecida, mesmo em anos agrícolas desfavoráveis, têm mostrado índices de 4 a 8% de aumento de produtividade (Denardin, 2005, Campos & Hungria, 2000).

Vários são os fatores que promovem estresse às células bacterianas. Condições físicas do solo, como excesso de umidade, e condições químicas de solo, como elevada acidez, deficiência de nutrientes e teores elevados de nitrogênio no solo, bem como, estresses da planta, por deficiência hídrica prolongada e por fatores bióticos como pragas e doenças, inibem o processo simbiótico por não permitirem a formação de nódulos e, conseqüentemente, a fixação biológica de nitrogênio, resultando em baixa produtividade.

Raízes de soja onde as sementes foram inoculadas com Bradyhrizobium elkanii e tratadas com inseticida Tiametoxan. T1 – Testemunha sem inoculação e sem inseticida; T2 – com inceticida; T3, T4, T5, T6, T7, T8 e T9 - sementes inoculadas e tratadas com diferentes doses de inseticida.

A soja, por ser uma leguminosa exótica, ou seja, introduzida no Brasil, e, uma das poucas espécies que se associam com Bradyrhizobium, é pouco provável a ocorrência natural dessa bactéria em solos brasileiros, havendo, entretanto, possibilidades de que algumas das estirpes introduzidas no solo, juntamente com as sementes ou através de inoculação artificial, sobrevivam e se ”naturalizem”. Entretanto, é importante ressaltar que, devido aos estresses ambientais e ao período em que a cultura não se encontra disponível para a realização de simbiose, a população remanescente de células de rizóbios diminui no solo e grande parte dessas perdem, sensivelmente, a capacidade de fixação eficiente de nitrogênio atmosférico.

As estirpes estabelecidas no solo competem agressivamente por sítios de infecção nodular. Entretanto, devido à seleção que a bactéria Bradyrhizobium é submetida pela pressão do ambiente, como ação de predadores, toxinas e antibióticos liberados por grupos de microrganismos do solo, sua população pode diminuir, mas sobretudo, está sujeita a perder a estabilidade genética, ocorrendo seleção de células que são capazes de infectar as raízes, porém, com menor grau de eficiência na fixação de nitrogênio. Não havendo uma população de células de rizóbios infectivos e eficientes próximas à semente de soja no momento da germinação, as raízes serão colonizadas por rizóbios naturalizados, os quais podem, com freqüência, ter baixa eficiência de fixação de nitrogênio. As estirpes utilizadas nos inoculantes competem com as naturalizadas no solo pois, estarão junto à semente no momento da emissão das primeiras raízes, multiplicando-se, eficientemente, devido aos estímulos provocados por essas na rizosfera, aumentando a produção de substâncias no exudato radicular que são responsáveis pela efetivação da simbiose. Nesse contexto, infere-se que a reinoculção, com inoculantes de qualidade, se faz necessária a cada safra, garantido nodulação e fixação biológica de nitrogênio.

Plantas de soja onde as sementes foram inoculadas com Bradyhrizobium elkanii e tratadas com inseticida Tiametoxan. T1 – Testemunha sem inoculação e sem inseticida; T2 – com inceticida; T3, T4, T5, T6, T7, T8 e T9 - sementes inoculadas e tratadas com diferentes doses de inseticida.

A inoculação de sementes, associada à co-aplicação de fungicidas, inseticidas e micronutrientes é prática agrícola usual, podendo afetar a sobrevivência dos rizóbios e, conseqüentemente, reduzir a nodulação e a fixação biológica de nitrogênio (Campo & Hungria, 2000). O tratamento de sementes com fungicidas garante o estabelecimento das plantas por controlar patógenos transmitidos pelas sementes, reduzindo a chance de introdução dos mesmos em lavouras livres de patógenos. Condições desfavoráveis à germinação, como deficiência hídrica, retardam o processo de germinação e de emergência da cultura, permitindo exposição de sementes e de plântulas a patógenos, sendo nesse caso indicado o tratamento de sementes. Não tratar a semente, pode constituir decisão de risco.

Estudos têm demonstrado que muitos fungicidas proporcionam a morte de até 100% das células bacterianas inoculadas às sementes de soja, em apenas 2 a 3 horas após a co-aplicação (Campo & Hungria, 2000; Denardin, 2006a). Contudo, alguns fungicidas apresentam baixa toxicidade e outros não afetam a sobrevivência dos Bradyrhizobium (Denardin, 2006). Resultados de pesquisa mostram que alguns princípios ativos, em condições de laboratório, de casa-de-vegetação e de campo, não afetam a nodulação e nem a fixação biológica de nitrogênio. Isso acontece em decorrência das características físico-químicas dos ingredientes empregados em algumas formulações desses agroquímicos.

Quando for necessário o tratamento de sementes com fungicidas, e sabendo-se que esse poderá afetar a sobrevivência dos rizóbios, algumas medidas são indispensáveis para minimizar o efeito negativo do produto sobre as bactérias. Nesse sentido, as medidas mais eficazes são aumentar a dose do inoculante, garantindo maior número de bactérias viáveis junto à semente ou aplicar o inoculante no sulco de semeadura. A aplicação no sulco de semeadura evita o contato direto com o fungicida, evitando, portanto, de forma prática, a incompatibilidade desse produto com os rizóbios. É importante salientar que a aplicação do inoculante sempre deve ser após o tratamento fitossanitário das sementes (Denardin, 2006; Campos & Hungria, 2000).

Os micronutrientes cobalto (Co) e molibdênio (Mo) são moléculas indispensáveis à fixação biológica de nitrogênio. As indicações desses nutrientes, para aplicação nas sementes, são de 2 a 3 g/ha de Co e de 12 a 30 g/ha de Mo. Quando os micronutrientes forem aplicados juntamente com fungicida e inoculante, haverá redução do número de nódulos e da eficiência da fixação biológica de nitrogênio. Portanto, quando for utilizado fungicida no tratamento de semente a alternativa é aplicar os micronutrientes por pulverização foliar, preferencialmente, nos estádios de desenvolvimento V3-V5. (Campo & Hungria, 2000, Campo et al., 2000 e 2001).

Plantas de soja onde as sementes foram inoculadas com Bradyhrizobium elkanii e tratadas com diferentes fungicidas. T1 – Testemunha não inoculada e sem fungicida; T2, T3, T4, T5, T6, T7 e T8 - sementes inoculadas e tratadas com diferentes fungicidas e doses.

Para minimizar danos causados por determinados fungicidas e/ou micronutrientes sobre os rizóbios e, conseqüentemente, frustração de produtividade devida à ineficiente disponibilização de nitrogênio e/ou perda pela ausência de tratamento fitossanitário de semente, certas medidas requerem atenção. É primordial para o sucesso da lavoura a aquisição de sementes certificadas ou fiscalizadas por laboratórios de sementes oficiais ou particulares, com dados relativos ao potencial de germinação, à pureza física, à pureza varietal e, fundamentalmente, à qualidade sanitária.

A qualidade sanitária é extremamente importante para a decisão do tratamento da semente com fungicida.

A tecnologia de aplicação de inoculantes foi aprimorada nos últimos anos. Novos equipamentos de aplicação de inoculantes, tanto diretamente nas sementes quanto em pulverização no solo, na linha de semeadura, foram desenvolvidos e aprimorados. Essas inovações tecnológicas de aplicação de inoculantes objetivam, constantemente, otimizar a compatibilidade entre inoculante e fungicida, com o intuito de resguardar a sobrevivência do rizóbio enquanto presente na superfície da semente tratada, mantendo, assim, a concentração indicada de células bacterianas por semente.

É importante observar as indicações relativas às doses a serem empregadas. Para a inoculação de sementes, optar por formulações que possam ser homogeneamente e facilmente distribuídas sobre as sementes e que tenham elevada aderência, garantindo a concentração indicada de células por semente que é de 600.000 células/semente. Para a aplicação de inoculante diretamente no solo, junto à linha de semeadura, além da escolha do inoculante deverá ser considerado o tipo de equipamento aplicador.

Inovações tecnológicas na formulação de inoculantes surgem a cada safra. Entre as formulações comercializadas no País a turfa, sozinha ou em mistura com inoculantes líquidos, tem sido ainda muito utilizada devido às características de funcionalidade como veículo e como substrato ao mesmo tempo (Pugashetti et al., 1971; Roughley, 1970).

As formulações fluídas (líquidas), desenvolvidas recentemente, vem obtendo grande aceitação pelos produtores de soja, pois são de fácil manuseio, podendo ser aplicadas diretamente à semente como ao solo, junto ao sulco de semeadura.

Para que esses inoculantes possam garantir a sobrevivência dos rizóbios por longos períodos de armazenamento e também condições de estresse biótico e/ou abiótico a que poderão ser submetidos, a indústria de inoculantes realiza estudos das condições físicas do veículo, como também, buscam, continuamente, produtos e aditivos protetores das células bacterianas, enquanto presentes na superfície da semente, na presença e na ausência de fungicida, de inseticida ou de micronutrientes. Esses aditivos são chamados de protetores celulares, sendo comercializados com o intuito de favorecer também a pré-inoculação das sementes.

A forma de aplicação de um inoculante depende do tipo do inoculante. Os inoculantes turfosos devem ser aplicados de maneira a recobrir homogeneamente as sementes, necessitando, portanto, de substâncias que promovam aderência à semente. Esse tipo de inoculante, normalmente, contém compostos naturais ou sintéticos para que possam melhor aderir à semente. Produtos adesivos, melhoradores da aderência dos inoculantes sólidos são comercializados separadamente dos inoculantes. O uso desse tipo de inoculante requer equipamentos que promovam espalhamento uniforme do inoculante sobre às sementes e que não danifiquem as sementes. Cuidado com o excesso de umidade deve ser observado, não excedendo a 300 mL para 50 kg de sementes.

Os inoculantes granulados devem ser aplicados diretamente no sulco de plantio. A aplicação desse tipo de inoculante poderá ser feita colocando-se o mesmo na caixa que se utiliza para a aplicação de inseticida granulado, montada na semeadora.

Já os inoculantes líquidos podem ser aplicados tanto sobre as sementes como diretamente no sulco de semeadura. Esse tipo de formulação proporciona distribuição mais uniforme, possuindo capacidade de aderência mais efetiva. Sua aplicação no sulco de semeadura poderá ser realizada utilizando-se equipamentos desenvolvidos especificamente para essa finalidade.

O sucesso da inoculação é dependente de vários fatores: da qualidade do inoculante, da tecnologia de aplicação, da qualidade e genética da semente e dos tratos culturais. Entende-se por ”tecnologia de aplicação” o emprego de todo o conhecimento determinante da correta colocação de um determinado produto em um determinado alvo, em quantidade suficiente para que se alcance o objetivo proposto.

Quanto maior for o número de células bacterianas junto à semente, no momento da germinação, maior a probabilidade de se obter adequada nodulação e, provavelmente, eficiente fixação biológica de nitrogênio. Essas condições combinadas podem promover maior competição no solo, frente às estirpes naturalizadas. A má distribuição do inoculante sobre a semente ou no sulco de semeadura pode limitar a atração quimiostática na infecção da planta pela bactéria introduzida.

Para introduzir o número indicado de células de rizóbios junto às sementes e aumentar a sobrevivência dessas no solo, várias alternativas são consideradas pela tecnologia de aplicação de inoculante.

Variadas formulações são comercializadas no Brasil. Um inoculante de qualidade, segundo indicação do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA), deverá ter concentração mínima de 109 células por grama ou mililitro de inoculante. Fator importante é a pureza do inoculante, ou seja, a presença exclusiva de células de rizóbios, garantindo, desse modo, a sobrevivência e a eficiência das células acondicionadas.

Existem laboratórios credenciados que fazem análise de qualidade de inoculante, sendo que as análises oficiais são realizadas pelo Centro de Fixação Biológica do Nitrogênio da Fundação de Pesquisa Agropecuária – Fepagro, em Porto Alegre, RS. Essa instituição também é responsável por fornecer às indústrias as cepas originais de rizóbios recomendadas para a formulação dos inoculantes. É sempre indicado aos distribuidores e aos produtores de soja que tenham a garantia de qualidade do inoculante. Para isso, devem submeter amostras de lotes de inoculantes aos laboratórios credenciados para que sejam realizados os testes de qualidade e de pureza dos mesmos.

Tabela 3. Efeito do tratamento de sementes de soja com fungicidas sobre nitrogênio total, massa de matéria seca da parte aérea e massa de matéria seca de raízes da cultura de soja, em sementes que foram inoculadas com as estirpes Semia 587 e Semia 5019 de Bradyrhrizobium elkanni e Semia 5079 e Semia 5080 de Bradyrhrizobium japonicum

* Médias seguidas pela mesma letra minúsculas, na coluna, são iguais pelo teste de Duncan a 5% e significância.

Os inoculantes são produtos que contém bactérias vivas, portanto requerem cuidados de armazenagem e de aplicação. Recomenda-se que após a inoculação das sementes as mesmas sejam semeadas imediatamente, garantido, desse modo, a concentração indicada de células por semente. A inoculação das sementes deve ser efetuada à sombra. Certificar-se que o inoculante foi armazenado e transportado em condições satisfatórias de temperatura e de arejamento e que contenha as estirpes indicadas pelo MAPA. No Brasil quatro estirpes são indicadas para uso nos inoculantes para a cultura da soja. Duas de Bradyrhizobium japonicum (Semia 5079 = CPAC 15 e Semia 5080 = CPAC 7) e duas de Bradyrhizobium elkanii (Semia 587 e Semia 5019 = 29w). Essas estirpes são altamente eficientes na fixação de nitrogênio, proporcionando aporte de 300 kg/ha de nitrogênio à cultura da soja (HUNGRIA & CAMPO).

No momento da inoculação, faz-se necessário conhecer todos os fatores que determinam o sucesso dessa operação, bem como, tipo de inoculante e a forma de aplicação dos mesmos, elegendo-se os que proporcionem o melhor custo/benefício. Para isso, deve o agricultor buscar as informações pertinentes a cada inoculante antes de adquirir o mesmo. Os benefícios da reinoculação não devem ser esquecidos. O ganho com a inoculação e a reinoculação, nas áreas de cultivo com soja são expressivos desde que, observadas as boas práticas agronômicas.

Trabalhos de reinoculação, conduzidos pela Embrapa Soja em solos com populações estabelecidas de Bradyrhizobium, denotaram aumento médio de produtividade da ordem de 8%. Ensaios dessa mesma natureza, conduzidos pela Universidade de Passo Fundo, em ano agrícola desfavorável, gerou ganho de produtividade superior a 4% e em anos normais os dados igualaram-se aos encontrados pela Embrapa Soja, determinando que a reinoculação é benéfica, tanto em termos técnicos como econômicos. A reinoculação de sementes para semeadura em solos com população de Bradyrhizobium estabelecida garante, no momento da germinação da semente, número de células que permite formação de nodulação abundante e eficiente junto à coroa principal da raiz, favorecendo o estabelecimento da bactéria e a fixação biológica de nitrogênio, mais rapidamente. Resultados de pesquisa em soja mostram que a aplicação de fertilizante nitrogenado na semeadura ou em cobertura, tanto em sistema plantio direto como em preparo convencional, reduz a nodulação e a eficiência da fixação biológica. As pesquisas mostram ainda que, para a cultura da soja, a adubação nitrogenada em substituição à inoculação não promove incremento de produtividade e muito menos ganho em economicidade.

A magnitude da fixação biológica de nitrogênio é, sem dúvida, exemplo de tecnologia de baixo custo com resultados extraordinários. Estima-se que a adoção dessa tecnologia gere uma economia de 3 bilhões de dólares a cada safra, sendo tecnologia limpa em que o Brasil se destaca pela sua adoção.

Num sistema agrícola, em que se procura reduzir os custos operacionais, sem comprometer a produtividade, e ao mesmo tempo assegurar uma agricultura limpa, a adoção de técnicas como a inoculação das sementes ou do solo com inoculantes de tecnologia avançada é fator determinante para a sustentabilidade do agronegócio.

Bibliografia citada e consultada

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