Benefícios do uso de inoculantes bacterianos e os impactos sobre o consumo de fertilizantes nitrogenados no Brasil

0
4698

Autores: Paulo Ademar Avelar Ferreira[1], Cláudio Roberto Fonsêca Sousa Soares[2], Rafael Dutra De Armas[3], Wesley De Melo Rangel[1], Marciel Redin[4].

Introdução

O nitrogênio (N) é o nutriente requerido em maior quantidade pelas plantas e as principais fontes de seu fornecimento são a matéria orgânica do solo, os fertilizantes nitrogenados, e a fixação biológica de nitrogênio (FBN).

Em virtude da matéria orgânica do solo não suprir as necessidades de N das culturas, a aplicação de fertilizantes nitrogenados minerais alcançou grandes dimensões em várias culturas agrícolas, levando ao aumento no custo de produção, o que tornou sua utilização restrita ou mesmo impraticável por pequenos agricultores. Além disso, a cadeia produtiva dos fertilizantes nitrogenados e o seu uso intensivo em solos agrícolas, ocasiona uma série de impactos ambientais que acarretam na liberação de gases do efeito estufa para a atmosfera bem como a contaminação dos recursos hídricos dos ecossistemas.


Confira o Black Weekend do MAIS SOJA CURSOS, todos os cursos disponíveis por apenas R$ 50,00. Corre lá. Nos dias 24,25 e 26/11. Clique aqui para conferir.

_______________________________________________________________

Embora na atividade agrícola a obtenção de maiores produtividades possa contribuir para a redução dos custos por unidade de produto, maiores níveis de produtividade exigem, geralmente, investimentos na adoção de tecnologia, inclusive fertilizantes nitrogenados, os quais refletem em um dos maiores custos para a produção agrícola. Dessa maneira, o manejo adequado da adubação nitrogenada associada com a FBN pode aumentar a produção da cultura, reduzindo os custos de produção e os impactos ambientais envolvidos na atividade agrícola.

Portanto, a FBN, é caracterizada pela conversão do nitrogênio gasoso (N2) em nitrogênio amoniacal (NH3) por um grupo de microrganismos denominados bactérias diazotróficas, é alternativa para suprir, no todo ou em parte, o N requerido pelas culturas, a custos muito mais baixos. Esse processo já vem sendo empregado com sucesso para a cultura da soja a partir da simbiose da planta com bactérias diazotróficas associativas (popularmente conhecidas como rizóbios), reduzindo os custos com a utilização de fertilizantes nitrogenados.

Resultados de pesquisas demonstram que culturas como milho, arroz, cana-de-açúcar, trigo e feijão se beneficiam da FBN, sendo o grande desafio estabelecer um manejo adequado visando aumentar a eficiência, viabilizando sua utilização como fonte de N para as culturas.

Devido à existência de inúmeros fatores limitantes da FBN nessas culturas, a inoculação de sementes destas espécies com as bactérias diazotróficas ainda possui descrédito junto aos agricultores e técnicos. Em nenhuma região do País produtora de milho, arroz, cana-de-açúcar, trigo e feijão a inoculação de sementes é uma prática frequente e as recomendações oficiais de adubação geralmente ignoram ou são reticentes quanto à possibilidade de contribuição da FBN no atendimento à grande demanda de N por estas espécies vegetais. Como consequência, o mercado de inoculantes para estas culturas no Brasil é ainda insipiente, representando apenas 4% do mercado nacional, contra 95% dos inoculantes destinados à cultura da soja.

Assim como foi realizado para à cultura da soja, é importante, selecionar estirpes de bactérias diazotróficas que, além de eficientes no processo de FBN, sejam adaptadas a diferentes condições ambientais, como altas temperaturas, acidez e baixos teores de nutrientes no solo (principalmente Ca e P), o que permitiria sua utilização mais abrangente no país. Além das características citadas é essencial que as estirpes selecionadas apresentem estabilidade genética, o que garante a manutenção da sua eficiência no fornecimento de N para as culturas. Como consequência do emprego desta biotecnologia, possíveis impactos podem ser constatados no consumo de fertilizantes nitrogenados. Desta forma, nesse capítulo, serão apresentados os benefícios da inoculação de bactérias diazotróficas para várias culturas e serão discutidas as possíveis implicações para o consumo de fertilizantes nitrogenados no Brasil.

Caracterização e Consumo de Fertilizantes Nitrogenados no Brasil

O grande desafio do setor agrícola nas próximas décadas será aumentar a produção de alimentos para atender o crescimento da população mundial, que estima-se que em 2050 alcançará aproximadamente 9,3 bilhões de pessoas. Dessa forma, a produtividade de cereais como o milho, arroz e trigo terá que aumentar entre 50 e 70 % para atender as necessidades alimentares mundiais.

O Brasil é um dos poucos países com grandes possibilidades de participar desse processo, pois possui tecnologias sustentáveis de produção para atingir incrementos de produtividade em muitas culturas (Lopes & Bastos, 2007). Com aproximadamente 550 milhões de hectares de superfície agrícola potencial, sendo que desse total, 80 milhões são cultivados com lavouras anuais e perenes e 172 de milhões de hectares são pastagens, o país é o sexto maior consumidor de fertilizantes nitrogenados no mundo.

Desde o início dos anos 2000 até o ano de 2014 (Figura 1A), houve um aumento considerável no consumo de fertilizantes nitrogenados quando se comparam os dados de 1,69 milhões de toneladas em 2000 e 3,87 milhões de toneladas em 2014, mas a
produção nacional de fertilizantes foi praticamente a mesma nestes anos, ou seja, quase todo o aumento no consumo de fertilizantes nitrogenados teve que ser suprido por
importações (Cunha et al., 2014).

No ano de 2014, seguindo uma tendência de anos anteriores, a totalidade do consumo de fertilizantes nitrogenados no Brasil foi estreitamente relacionada com a produção total das principais culturas agrícolas nacionais (Figuras 1B), sendo a cultura do milho responsável por 32% do consumo de fertilizantes nitrogenados seguida da cana-de-açúcar com 28%, do arroz com 6%, do feijão com 5%, do trigo com 5% e da soja com 4%, totalizando 80% dos fertilizantes nitrogenados consumidos no país.

O N é um dos elementos minerais mais importante para as plantas, fazendo parte deproteínas, ácidos nucléicos e muitos outros importantes constituintes celulares, incluindo membranas e diversos hormônios vegetais, sendo fundamental para o crescimento e o desenvolvimento das plantas, participando direta ou indiretamente de inúmeros processos bioquímicos. Embora presente em grande concentração na atmosfera na forma de N2 (78%), nenhum animal ou vegetal consegue assimilá-lo diretamente devido à estabilidade da tripla ligação existente entre os dois átomos, constituindo um fator limitante para a produção agrícola.

O nitrogênio utilizado pelas culturas pode ser oriundo de fontes como fertilizantes nitrogenados, matéria orgânica ou fixação biológica de nitrogênio. Os principais fertilizantes nitrogenados são sintetizados a partir do nitrogênio atmosférico, em um processo industrial (Haber-Bosch) que apresenta alto custo econômico. Este processo de transformação do nitrogênio gasoso (N2) em amônia (NH3) requer hidrogênio derivado de gás de petróleo, altas temperaturas (300 a 600ºC) e altas pressões (200 a 800 atm). O gasto com fontes energéticas não renováveis para a produção de uma tonelada de NH3 é equivalente, em média, a seis barris de petróleo (Carvalho, 2002). A amônia produzida é o composto-chave para a produção de quasetodos os fertilizantes nitrogenados do comércio mundial (Figura 2).

Os fertilizantes nitrogenados são assimilados rapidamente pelas plantas, no entanto, o principal agravante na sua utilização, reside na baixa eficiência, que raramente ultrapassa 50%. Isto ocorre devido às perdas causadas por práticas culturais inadequadas e processos como lixiviação (lavagem do perfil do solo), desnitrificação (transformação do NO3- em formas gasosas como N2 e NO2) e pela volatilização da NH3 (Cantarella, 2007). Com isso, o uso desses fertilizantes nitrogenados em regiões tradicionais na agricultura, de forma intensiva e inadequada, pode apresentar sérios problemas de degradação ambiental e gradativa queda de produtividade.

O nitrogênio encontrado na matéria orgânica do solo (M.O), em compostos como proteínas, peptídeos, quitina, quitobiose, peptidoglicano, ácidos nucléicos, bases nitrogenadas e ureia, pode ser aproveitado pelas plantas através do processo de mineralização. Essa M.O é responsável por cerca de 95% do N do solo, o qual constitui a principal fonte de N para as plantas em muitos sistemas agrícolas. Em virtude da matéria orgânica do solo não suprir as necessidades de N das culturas, a aplicação de fertilizantes nitrogenados ou a inoculação de culturas eficientes quanto a FBN se faz necessário.

De todos os elementos que circulam no sistema solo-planta-atmosfera, o que sofre maior número de transformações bioquímicas é o nitrogênio (Moreira & Siqueira, 2006). Lara Cabezas et al. (2004), verificaram que o não revolvimento do solo e o cultivo de plantas de cobertura promovem modificações na ciclagem dos nutrientes, sendo o N o nutriente mais afetado. Essas transformações podem ser variáveis de acordo com as propriedades físicas, químicas e microbiológicas do solo.

A Figura 3 mostra as transformações do N durante a decomposição de resíduos vegetais

Dessa forma, a disponibilidade de N no solo é determinada pelo balanço líquido entre os processos de mineralização, imobilização, nitrificação, lixiviação, volatilização e desnitrificação. Contudo, do ponto de vista quantitativo e de práticas de manejo, os processos de mineralização e imobilização de N são os que mais influenciam a disponibilidade de N para as culturas.

Outra fonte de N para as culturas é a FBN, realizada por espécies de bactérias fixadoras de nitrogênio em leguminosas e gramíneas, comumente conhecidas como rizóbios. O processo caracterizado pela conversão do nitrogênio gasoso (N2) em nitrogênio amoniacal (NH3), é realizado por bactérias que possuem um complexo enzimático chamado de nitrogenase, necessário para a realização deste processo.

Quer acessar o trabalho completo, com as caracterizações das estirpes fixadoras e muito mais: acesse aqui.

Informações sobre os autores:

[1] Pós-doutorado no Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo da Universidade Federal de Santa Maria, RS. E-mail: ferreira.aap@gmail.com; wesleyrangeu@gmail.com;

[2] Professor Adjunto de microbiologia no Departamento de Microbiologia, Immunologia e Parasitologia da Universidade Federal de Santa Catarina, SC. E-mail: crfsoares@gmail.com

[3] Pós-doutorado no Programa de Pós-Graduação em Recursos Genéticos Vegetais da Universidade Federal de Santa Catarina, RS. E-mail: rafadut@gmail.com

[4] Professor Agronomia/Agroecologia, Universidade Estadual do Rio Grande do Sul – UERGS, RS. E-mail: marcielredin@gmail.com.

Nenhum comentário

Deixar um comentário

Esse site utiliza o Akismet para reduzir spam. Aprenda como seus dados de comentários são processados.