Impactos de sistemas de manejo de solo e de rotação de culturas sobre a funcionalidade e a diversidade da microbiota de solo

Código: 11.2000.342-03
Líder do subprojeto: Norma Gouvea Rumjanek

Resumo:

O crescimento progressivo da população humana tem exigido o manejo de ambientes naturalmente diversificados para o exercício da agricultura, visando atender as necessidades alimentares. Estes sistemas se caracterizavam principalmente pela adoção de um modelo de produção baseado na monocultura e no uso intensivo de insumos químicos acarretando em desequilíbrios biológicos e contaminação ambiental. Os microrganismos do solo são componentes fundamentais na decomposição da matéria orgânica e ciclagem de nutrientes, atuando em vários níveis da cadeia trófica, principalmente como decompositores e simbiontes. O desconhecimento da diversidade de microbiota do solo tem sido o resultado, pelo menos parcial, da dificuldade em se identificar, caracterizar e manter estes componentes da biota. A impossibilidade de se fazer um estudo mais amplo dos microrganismos solo, impõe que se selecione grupos que possam servir de indicadores para estudos da dinâmica populacional tais como microrganismos associados ao desenvolvimento vegetal. Este subprojeto tem por objetivo avaliar aspectos relacionados à funcionalidade e diversidade da microbiota do solo em sistemas de manejo de solo e de rotação de culturas em ensaio de longa duração (13 anos). O experimento de campo em Latossolo Vermelho distrófico típico, fase argilosa, está localizado em Passo Fundo (RS), na Embrapa Trigo. O ensaio se encontra próximo de mata e sempre que necessário serão também coletadas amostras nas áreas circunvizinhas para fins comparativos do efeito da incorporação desse solo à agricultura. A avaliação da diversidade da microbiota será realizada por meio de um grupo modelo, tendo sido selecionado o grupo das bactérias Pseudomonas fluorescentes que são reconhecidas como rizobactérias promotoras de crescimento de plantas (RPCPs). Serão também analisados os seguintes parâmetros: biomassa microbiana do solo, atividade respiratória do solo e número de bactérias totais. Durante curso do subprojeto será formado uma Coleção de estirpes de Pseudomonas, que serão testadas quanto à capacidade de promover crescimento e de controlar patógenos de plantas.

Seleção de genótipos de capim-elefante eficientes na fixação biológica de nitrogênio (FBN)

Código: 06.2000.207-02
Líder do subprojeto: Segundo Sacramento Urquiaga Caballero

Resumo:

Nas regiões tropicais, o capim-elefante é um dos mais importantes para uso intensivo, especialmente na produção de leite. O rápido crescimento desta espécie demanda alta disponibilidade de nutrientes no solo, onde o nitrogênio é um dos principais, sendo também o de maior custo na prática da adubação. Assim sendo, existe uma grande demanda em materiais desta espécie que necessitem de menos insumos de alto custo. Assim como foram encontradas na cultura de cana-de-açúcar, variedades de alto potencial para fixação biológica de nitrogênio (FBN), algumas com capacidade para produzir até três vezes a média nacional, independente da fertilidade do solo, dependendo basicamente da FBN. Como o capim-elefante é também uma espécie C4 de rápido crescimento, de alta produção de biomassa e demanda de nitrogênio e possui bactérias endofiticas fixadoras de N2 no interior das plantas, muito similar à cultura de cana, deduz-se que esta cultura é muito promissora para receber também significativo beneficio da FBN. Os objetivos do subprojeto são: 1. Quantificar a fixação biológica de nitrogênio em genótipos de capim-elefante, 2. Identificar bactérias fixadoras de N2 em capim-elefante, quantificando as populações destas bactérias, e 3. Estudar a fisiologia destas bactérias para seleção de isolados mais eficientes e com capacidades competitivas para uso como inoculantes. Neste subprojeto, em três anos, serão avaliados dez genótipos, previamente selecionados na Embrapa Gado de leite, em três experimentos, dois de campo e um de laboratório, em que se avaliarão o potencial de FBN, as possíveis bactérias diazotróficas envolvidas e a resposta à adubação nitrogenada, usando-se N mineral ou adubos verdes. Assim, ao final deste subprojeto, os resultados esperados serão disponibilizar informações sobre a fixação biológica de nitrogênio atmosférico em capim-elefante.

Contribuição do N derivado da FBN para a produtividade da cultura da soja e para o balanço de N do sistema solo-planta.

Código: 04.2001.338-06
Líder do subprojeto: Segundo Sacramento Urquiaga Caballero

Resumo:

Nos últimos anos, a cultura da soja tem ocupado mais do que 20% dos 53 Mha da área do País destinada ao plantio da safra de verão. A produtividade média desta cultura se encontra próxima aos 2,3 Mkg ha-1, e, na última safra, correspondeu a mais do que 30% da produção de grãos do País. A inoculação da cultura da soja com estirpes selecionadas de Bradyrhizobium japonicum, permite que seja auto-suficiente em suprir sua demanda de N, através do processo de fixação biológica de nitrogênio (FBN), o que tem possibilitado uma economia para o País de cerca de 2 bilhões de dólares ao ano na importação de fertilizantes. Embora existam vários resultados experimentais mostrando a inexistencia de resposta da cultura da soja à fertilização nitrogenada, a experiência com a cultura em áreas de plantio direto, especialmente nas áreas de primeiro ano, indicam que seria possível elevar significativamente a produçào da cultura com a adição de fertilizantes. Outro aspecto relevante para a cultura da soja está relacionado ao balanço de N para o sistema. Resultados recentes obtidos pela equipe da Embrapa Agrobiologia mostram que a cultura da soja pode fixar mais N em sistemas de plantio direto, mas mesmo assim, o balanço de N para o sistema é nulo ou, ligeiramente negativo. No entanto, mais recentemente, a utilização da marcação do sistema radicular das leguminosas com 15N para a estimativa do total de N derivado deste órgão, que entra no solo, após a colheita, tem revelado que o sistema radicular das culturas anuais pode contribuir com cerca de 30% do N total acumulado pela parte aérea da planta. A confirmação destes resultados para a cultura da soja poderia alterar em muito os resultados de balanço de N para o sistema que têm sido reportados para esta cultura. Assim, propõe-se neste subprojeto, avaliar o efeito da adição de diferentes doses de N, tanto no plantio quanto no período reprodutivo, sobre a produtividade e sobre a contribuição da FBN para a cultura, em sistemas de plantio direto e convencional. Além de áreas já plantadas com soja, se buscará uma área de primeiro ano para complementar o estudo. Também se avaliará a eficiência da fertilização a partir do emprego de fertilizante marcado com 15N. Será quantificada a contribuição da FBN para a cultura da soja, considerando-se o total acumulado na parte aérea e o acumulado no sistema radicular, através de técnicas isotópicas utilizando-se 15N. Com base nestes dados, se realizará um balanço de N para o sistema solo-planta, considerando-se as novas estimativas de N acumulado nas raízes da planta de soja, em sistema de plantio convencional e direto. No Município de Uberlândia, os experimentos serão implantados sobre um latossolo vermelho-escuro, textura média a argilosa, na região de Cerrado.Serão separadas duas áreas, uma delas já plantada com soja há vários anos e outra, ocupada com um pasto pouco produtivo, que será plantada pela primeira vez com soja. Neste sítio, será valiado o efeito de diferentes doses de N, em diferentes épocas de aplicação, sobre a produção da soja, tanto em áreas de plantio de soja como em áreas de primeiro ano. Será feito um balanço do isótopo e o efeito sobre a contribuição da FBN para a cultura. Outro sítio experimental será o de Londrina (PR), localizado na estação experimental da EMBRAPA-Soja, no Distrito da Warta, em um Latossolo Roxo, textura argilosa, distrófico. Nesta área será dado continuidade aos estudos de balanço de N para a cultura da soja, incluindo-se os recentes avanços tecnológicos para as estimativas da contribuiçào do sistema radicular da cultura para o aporte de N ao sistema.

Contribuição da FBN para a cultura da soja em áreas de produção do País

Código: 04.2001.338-05 Líder do subprojeto: Bruno José Rodrigues Alves

Resumo:

Pelo fato da soja ser uma leguminosa que forma uma simbiose de alta eficiência no processo de fixação biológica de nitrogênio (FBN), apresentando, frequentemente, de 70 a 85% do N acumulado em seus tecidos derivado deste processo, os produtores a consideram como melhoradora da fertilidade nitrogenda do solo. Deve-se destacar que, na maioria dos casos, especialmente nas áreas agrícolas da região dos Cerrados, a cultura de soja é a única leguminosa utilizada nas rotações de culturas. A cultura de soja é a leguminosa de grão mais cultivada no Brasil, ocupando ao redor de 13 milhões de hectares (Mha), onde a fixação biológica de nitrogênio (FBN) é a principal fonte de N das plantas (67 a 80%), garantindo rendimentos superiores a 3.000 kg/ha sem uso de N-fertilizante. Não obstante a FBN nesta cultura possa contribuir até com mais de 200 kg N/ha, os altos valores de índice de colheita de N (76 a 84%) indicam que praticamente esta cultura não deixa no campo um significativa quantidade de N derivado da FBN e em muitos casos, especialmente no sistema de plantio convencional, o balanço de N do sistema solo-planta é negativo, em cerca de 20 kg N/ha. Dos estudos avaliados ficou claro que a FBN é um complemento da disponibilidade de N do solo, e o fato de ter-se no campo situações em que a contribuição da FBN é baixa e não afeta os rendimentos da cultura de soja, não significa que deve implantar-se um programa de aplicação de N-fertilizante na cultura de soja. Ainda no eventual caso onde os rendimentos da cultura sejam baixos por deficiência de N, correções dos fatores limitantes da FBN devem ser efetuados para otimizá-la. Outro problema relatado no Workshop sobre N em sistemas agrícolas, realizado em junho de 2000, em Dourados (MS), e que pode contribuir para a menor eficiência da FBN, é a qualidade do inoculante. Inoculantes líquidos, tem sido usados com maior frequencia, e ainda não tiveram a sua eficiência totalmente comprovada pela pesquisa. Dados apresentados por pesquisadores da Fundação Mato Grosso, mostram que a cultura da soja pode ter a sua produção incrementada em até 1 t/ha com a adição de N fertilizante, o que é um forte indicativo de que a inoculação destas plantas não foi feita de forma adequada. Numa primeira etapa, será necessário o preenchimento de um questionário pelos produtores, contendo informações sobre o histórico da área (lavouras anteriores, produções obtidas, problemas de fertilidade, fertilidade atual do solo etc), sistema de plantio utilizado (há quanto tempo), fertilização e correção do solo utilizada, cultivar de soja plantada, inoculação (dose, tipo, marca - será mantida em sigilo, há quanto tempo planta soja e inocula, há quanto tempo adquiriu o inoculante, como conserva), tratamento da semente (inseticidas, fungicidas), condução da lavoura nos primeiros meses (germinação, chuvas etc). Estas informações serão relevantes para a interpretação dos dados de contribuição da FBN para a cultura da soja. Assim, a partir deste subprojeto, será feito um levantamento da situação atual da contribuição da FBN para a cultura da soja, dentro dos padrões estabelecidos pelos próprios produtores. Para isso, será utilizada a técnica de delta 15N, aplicada a amostras de plantas de soja a serem retiradas de diversas propriedades existentes nas áreas mais representativas de produção de soja do País.

Importância da FBN da soja na disponibilidade de N para rotações de culturas, estabelecidas sob plantio direto, em Dourados, MS.

Código: 04.2000.567-03
Líder do subprojeto: Bruno José Rodrigues Alves

Resumo:

A utilização do sistema de plantio direto na produção de grãos vem aumentando rapidamente em várias regiões do Brasil e ocupa, hoje, cerca de 9 milhões de hectares. Entretanto, pouca pesquisa vem sendo realizada sobre a dinâmica de nutrientes nestes sistemas, cujas informações poderiam tornar mais racional a aplicação de fertilizantes e, assim, tornar a agricultura mais atraente pelo ponto de vista econômico. A investigação das transformações do nitrogênio e nutrientes que ocorrem nestes sistemas durante todo ciclo de culturas visando o ingresso de nutrientes, as perdas por lixiviação e outros mecanismos, bem como o aproveitamento de nutrientes derivados da decomposição da matéria orgânica e dos resíduos culturais, assume papel fundamental na tomada de decisão durante a planificação e condução das culturas. O nitrogênio, na sua forma mineral, participa de inúmeros processos bioquímicos no sistema solo-planta, e pode ser facilmente perdido por lixiviação na forma de NO3-, volatilizado na forma de NH3, ou perdido por desnitrificação, o que torna muito difícil a administração deste nutriente nos sistemas agrícolas. O objetivo é estudar a dinâmica de nitrogênio em 4 diferentes sistemas de plantio direto, cujas rotações variam desde uma sucessão soja/milho safrinha, até um sistema mais elaborado onde se faz rotação nas culturas de verão e inverno, utilizando no verão soja, milho e algodão, e no inverno, trigo, aveia girassol e sorgo. Em um dos sistemas intermediários, se fará uma avaliação de 3 cultivares de soja cuja diferença principal será o índice de colheita de N, ou seja, cultivares que apresentam diferentes relações entre o total de N acumulado nos grãos em comparação ao acumulado em toda a planta. Numa outra rotação serão avaliados cultivares de soja quanto a precocidade. As avaliações que serão feitas serão direcionadas para a otimização do manejo do fertilizante nitrogenado, para a quantificação das perdas deste nutriente, e a avaliação da conservação da quantidade e qualidade da matéria orgânica do solo. Os experimentos serão instalados no campo experimental da Embrapa Agropecuária Oeste, situada em Dourados, PR. Os tratamentos são direcionados para uma avaliação econômica de rotações de culturas comuns para a região de dourados e para grande parte da agricultura praticada na região dos cerrados do planalto central. As atividades previstas neste subprojeto, além de permitirem uma melhor análise econômica do aspecto de fertilização das culturas com N, também trarão informações quanto ao impacto ambiental da adoção de cada rotação, uma vez que os processos de perda de N podem trazer problemas em termos de qualidade das águas (lixiviação de nitratos) e da amplificação do efeito estufa pela diminuição da camada do ozônio (gases provenientes do processo de desnitrificação: NO e N2O). Serão avaliados a eficiência da utilização do N-fertilizante e o destino do N não absorvido pelas culturas, através do uso do fertilizante marcado com o isótopo 15N. Paralelamente, serão feitas avaliações de forma e época de adubação nitrogenada para as espécies não leguminosas de importância econômica. Serão feitas avaliações de decomposição dos resíduos culturais, as quais serão complementadas com estudos de mineralização/imobilização de N a partir do emprego de 15N. As perdas de N do sistema serão estimadas a partir do balanço de N, e os ganhos via FBN serão quantificados através da diluição isotópica de 15N e, monitorados através da análise de amostras das plantas retiradas periodicamente, usando a técnica da abundância de ureídos na seiva.

Importância de Diazotróficos e FMA no Manejo da Diversidade Genética de Milho na Pequena Propriedade

Código: 04.2000.275-10
Líder do subprojeto: Altair Toledo Machado

Resumo:

O milho é uma alternativa importante para os pequenos agricultores devido a sua utilização na alimentação humana e principalmente animal. No entanto é necessário desenvolver materiais adaptados à realidade do pequeno produtor que sofre constantemente com problemas sócio econômicos e de estresses ambientais relacionados a clima e solos, onde a seca e a deficiência de nitrogênio e fósforo são considerados como os principais. Assim, esse subprojeto terá ações de pesquisa envolvendo avaliação, seleção, produção e conservação de variedades de milho sob condições de estresses. Nos ensaios de competição entre cultivares, aspectos agronômicos e produtividade serão avaliados. O delineamento experimental a ser utilizado nesses experimentos será o de látice 5x5. Ensaios de campo para avaliação de diferentes variedades serão realizados nos campos experimentais de instituições de pesquisa e em comunidades de pequenos agricultores. Serão realizados também, ensaios de campo com alto e baixo nível de nitrogênio (N) e fósforo (P) e ensaios em casa de vegetação para verificar a associação das variedades com bactérias diazotróficas e fungos micorrízicos arbusculares (FMA). As variedades que se destacarem nos diferentes ensaios, serão submetidas a processo de seleção genética com enfoque participativo, e serão produzidos em larga escala para atender diferentes comunidades. Os locais de avaliação serão caracterizados em termos de fertilidade do solo, clima e vegetação e também quanto aos aspectos sócio-econômico e cultural. A interação de todas essas informações possibilitará obter um melhor conhecimento das cultivares dentro de um enfoque conjuntural, permitindo assim um melhor direcionamento do programa de desenvolvimento e produção de cultivares na pequena propriedade, dentro de um modelo integrado e servirá para identificar variedades que possuem potencial para eficiência no uso de N e P e que possam ser incorporados em diferentes projetos de pesquisa. A execução do subprojeto envolverá, em todas as suas fases, grupos, associações, sindicatos e cooperativas de pequenos agricultores como entidades que acompanham e assessoram estes grupos, além de diferentes instituições de pesquisa e universidades.

Estimativas de parâmetros genéticos e fenotípicos do sistema radicular do feijoeiro e suas relações com a absorção de fósforo, visando beneficiar a FBN.

Código: 04.2000.066-03
Líder do subprojeto: Marcelo Grandi Teixeira

Resumo:

O baixo teor de P disponível no solo é a limitação mais generalizada na produção agrícola nos trópicos, e os genótipos de feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.) mais eficientes no crescimento sob baixo P no solo tiveram maior biomassa radicular. Desta forma, a obtenção de cultivares de feijoeiro com maior desenvolvimento do sistema radicular seria um estratégia para aumentar o rendimento da cultura. Este subprojeto propõe-se a estimar parâmetros genéticos e fenotípicos de caracteres relacionados à morfologia do sistema radicular do feijoeiro e à absorção de fósforo. Serão realizados nove cruzamentos simples, que compreendem o cruzamento de três cultivares com características de alta razão de eficiência radicular (razão entre conteúdo de P e área radicular) com outras três caracterizadas por uma maior área radicular. Cada cruzamento será avaliado isoladamente face ao grande número de plantas. Será cultivada 1 planta por vaso em casa de vegetação, em mistura de areia e vermiculita com solução nutritiva. As coletas serão efetuadas quando mais de 50% das plantas tiverem pelo ao menos uma flor aberta. Nas coletas a parte aérea será separada da raiz, e em uma amostra das raízes será determinada a área transversal através de análise digital de imagens. Na parte aérea e raiz será determinado o teor de P. De posse das avaliações das populações parentais, F1, F2 e RC11 e RC21, serão determinadas as variâncias ambiental, aditiva e dominante, herdabilidade no sentido amplo e restrito e grau médio de dominância, dos caracteres de biomassa radicular, área radicular, conteúdo de P e razão de eficiência radicular.