Efeito do nitrogênio e Azospirillum Brasilense em teores de proteína do milho na entressafra

Abstract

Considerando a importancia económica da cultura do milho (Zea mays L.) para o Estado do Tocantins e a escassez de estudos sobre o efeito da adubação nitrogenada e da utilização de bacterias do genero Azospirillum, para a fixação biológica de nitrogenio, trabalhos de pesquisas são necessários. Neste sentido, o presente estudo foi realizado com o objetivo de se avaliar o efeito da adubação nitrogenada, associada ou não a bacteria Azospirillum brasiliense, no teor de proteína dos grãos de milho, na entressafra 2015, em Palmas (TO). Foram conduzidos dois ensaios no delineamento experimental utilizado de blocos casualizados com 30 tratamentos e tres repetiçöes. Os tratamentos foram dispostos em um esquema fatorial 2x3x5, representado por dois processos de inoculação das sementes no sulco no momento da semeadura com Azospirillum brasilense, tres cultivares de milho e cinco doses de N realizadas em cobertura. O teor de proteína nos grãos foi obtido segundo o método de Kjeldahl. Temperaturas menores durante a fase vegetativa favoreceram o acúmulo de proteína nos grãos. O híbrido AG 1051 apresentou um maior incremento no teor de proteína nos grãos em função de doses de N na ausencia do Azospirillum brasiliense. A variedade Al Bandeirante, em virtude de sua rusticidade, apresentou um maior conteúdo proteico nos grãos sob baixa disponibilidade de N na presença ou ausencia do Azospirillum brasilense. A inoculação de sementes de milho com Azospirillum brasilense poderá ser uma alternativa viável na redução do uso de fertilizantes nitrogenados.

Alternate abstract:

Specialized research works are required due to the economic importance of corn (Zea mays L.) for the state of Tocantins and lack of studies on the effect of nitrogen fertilization and the use of Azospirillum bacteria for the biological fixation of nitrogen. Current analysis evaluated the effect of nitrogen fertilization associated or not associated with Azospirillum brasiliense in protein rates of corn in the 2015 off-season harvest in Palmas TO Brazil. Two assays featuring randomized blocks with thirty treatments and three replications were conducted. Treatments comprised a factorial scheme 2x3x5, namely, two inoculation processes of seeds in planting with Azospirillum brasilense, three corn cultivars and five N doses on covering. Protein rates in grains were obtained following method by Kjeldahl. Lower temperatures during the vegetative phase favored the accumulation of protein the grain. Hybrid AG 1051 showed highest protein increase in the grains due to N doses in the absence of Azospirillum brasiliense. Due to its rusticity, the variety Al Bandeirante had the highest protein contents in grains under low N availability with or without Azospirillum brasilense. Inoculation of corn seeds with Azospirillum brasilense may be an alternative in the decrease of nitrogen fertilizers.

Headnote

RESUMO: Considerando a importancia económica da cultura do milho (Zea mays L.) para o Estado do Tocantins e a escassez de estudos sobre o efeito da adubação nitrogenada e da utilização de bacterias do genero Azospirillum, para a fixação biológica de nitrogenio, trabalhos de pesquisas são necessários. Neste sentido, o presente estudo foi realizado com o objetivo de se avaliar o efeito da adubação nitrogenada, associada ou não a bacteria Azospirillum brasiliense, no teor de proteína dos grãos de milho, na entressafra 2015, em Palmas (TO). Foram conduzidos dois ensaios no delineamento experimental utilizado de blocos casualizados com 30 tratamentos e tres repetiçöes. Os tratamentos foram dispostos em um esquema fatorial 2x3x5, representado por dois processos de inoculação das sementes no sulco no momento da semeadura com Azospirillum brasilense, tres cultivares de milho e cinco doses de N realizadas em cobertura. O teor de proteína nos grãos foi obtido segundo o método de Kjeldahl. Temperaturas menores durante a fase vegetativa favoreceram o acúmulo de proteína nos grãos. O híbrido AG 1051 apresentou um maior incremento no teor de proteína nos grãos em função de doses de N na ausencia do Azospirillum brasiliense. A variedade Al Bandeirante, em virtude de sua rusticidade, apresentou um maior conteúdo proteico nos grãos sob baixa disponibilidade de N na presença ou ausencia do Azospirillum brasilense. A inoculação de sementes de milho com Azospirillum brasilense poderá ser uma alternativa viável na redução do uso de fertilizantes nitrogenados.

Palavras-chave: Fixação Biológica. Teor proteico. Zea mays L.

ABSTRACT: Specialized research works are required due to the economic importance of corn (Zea mays L.) for the state of Tocantins and lack of studies on the effect of nitrogen fertilization and the use of Azospirillum bacteria for the biological fixation of nitrogen. Current analysis evaluated the effect of nitrogen fertilization associated or not associated with Azospirillum brasiliense in protein rates of corn in the 2015 off-season harvest in Palmas TO Brazil. Two assays featuring randomized blocks with thirty treatments and three replications were conducted. Treatments comprised a factorial scheme 2x3x5, namely, two inoculation processes of seeds in planting with Azospirillum brasilense, three corn cultivars and five N doses on covering. Protein rates in grains were obtained following method by Kjeldahl. Lower temperatures during the vegetative phase favored the accumulation of protein the grain. Hybrid AG 1051 showed highest protein increase in the grains due to N doses in the absence of Azospirillum brasiliense. Due to its rusticity, the variety Al Bandeirante had the highest protein contents in grains under low N availability with or without Azospirillum brasilense. Inoculation of corn seeds with Azospirillum brasilense may be an alternative in the decrease of nitrogen fertilizers.

Keywords: Biological fixation. Protein rate. Zea mays L.

INTRODUÇAO

O milho é um importante cereal, que apresenta várias utilizaçöes, desde o consumo na alimentaçao humana até a produçao de subprodutos por grandes industrias, como química, farmaceutica, raçao animal e de combustível; contém, aproximadamente, 72% de amido, 9,5% de proteínas, 9% de fibra e 4% de óleo (BORÉM et al, 2015).

Uma das principais limitaçöes para alcançar altos rendimentos com a cultura do milho está relacionada a utilização da adubação nitrogenada, uma vez que o nitrogenio (N) exerce um papel importante em vários processos essenciais para a manutenção da vida da planta e os solos brasileiros apresentam, de modo geral, baixo teor de N disponível (DARTORA et al., 2013; MUMBACH et al, 2017; VOGT et al, 2014).

Entretanto, o uso de grande quantidade de N para obter maiores índices de produtividade pode resultar em perdas por lixiviação, volatilização na forma amoniacal (N-NH3), nitrificação, desnitrificação, mineralização, imobilização e mobilização, ocasionando contaminação do lençol freático e acidificação dos solos (MOTA et al., 2015). Nesse sentido, a utilização de bactérias diazotróficas como alternativa para aumentar a disponibilidade de N para as culturas poderia ser uma opção menos onerosa e mais viável ecologicamente (MORENO et al., 2019).

As bactérias do genero Azospirillum apresentam grande potencial de aplicação em sistemas agrícolas. Quando inoculadas, apresentam mecanismos que influenciam o desenvolvimento da planta e a fixação biológica do N, em virtude da produçao de fitohormônios pelas plantas, que promove melhorias nos parámetros fotossintéticos, na condutância estomática e na elasticidade da parede celular, alterando as variáveis de produçao dessas culturas (ZAMBONIN et al, 2019; ZUFFO et al., 2016).

Nas plantas, as sínteses de proteína e de amido competem por fotoassimilados durante o período de enchimento de graos onde, sob baixa disponibilidade de N mineral, os fotoassimilados sao prioritariamente convertidos em carboidratos em detrimento da síntese de proteína. Por outro lado, em plantas inoculadas com Azospirillum brasilense, mesmo sob baixo N, tem sido observados incrementos concomitantes de carboidratos e proteínas nos graos, em virtude de aumentos promovidos pela bactéria na taxa fotossintética e na disponibilidade de N (COELHO et al, 2019).

Nesse sentido, apesar de relatos na literatura sobre os efeitos benéficos das bactérias na fixaçao biológica de N (COELHO et al., 2019; PORTUGAL et al., 2017; QUINTÄO et al., 2017; SANGOI et al, 2015; UBERT; SOLIGO, 2015) e do uso do N em milho (SANTOS et al., 2017; SANTOS et al., 2020), o presente estudo foi realizado com o objetivo de se avaliar o efeito da adubação nitrogenada, associada ou não a bacteria Azospirillum brasiliense, no teor de proteína dos grãos de milho, em Palmas (TO).

2MATERIAL E MÉTODOS

No ano de 2015, foram realizados dois experimentos na estação experimental da Universidade Federal do Tocantins (UFT), campus de Palmas (220m de altitude, 10°45' S e 47°14' W), sendo um instalado em 10 de julho de 2015 e outro em 01 de agosto de 2015, em solo do tipo Latossolo Vermelho Amarelo, com histórico de cultivo de batata doce nos últimos dois anos, e cujo resultado da análise físico-química, na profundidade de 0-20cm, encontra-se na Tabela 1.

O delineamento experimental utilizado em cada experimento foi de blocos casualizados (DBC) com 30 tratamentos e tres repetiçöes.

Os tratamentos foram dispostos em um esquema fatorial 2x3x5, representado por dois sistemas de manejo de inoculação das sementes (com e sem inoculação das sementes com Azospirillum brasilense), tres cultivares de milho (Al Bandeirante, variedade de polinização aberta, e os Híbridos Duplo Orion e AG-1051) e cinco doses de N (0, 50, 100, 150 e 200 kg ha1) realizadas em cobertura, utilizando sulfato de amonio, em doses fracionadas em partes iguais, sendo a primeira parte aplicada no estádio V4 (quatro folhas completamente desenvolvidas) e a segunda no estádio V6 (seis folhas completamente desenvolvidas), conforme a escala de Borém et al. (2015).

A parcela experimental foi representada por quatro fileiras de cinco metros de comprimento, espaçadas de um metro. Na colheita, foram utilizadas as duas fileiras centrais, sendo descartada 0,50m da extremidade de cada fileira, totalizando uma área útil de 8m2.

O preparo do solo foi realizado através de aração e gradagem niveladora convencional, seguida de sulcamento. A adubação de pré-plantio foi realizada manualmente, conforme exigencias da cultura e após prévia análise do solo, utilizando 70kg ha-1 de P2O5 no sulco de semeadura, na formulação superfosfato simples, e 48kg ha-1 de K2O utilizando cloreto de potássio, sendo metade no sulco de semeadura, e a outra metade no estádio V6 (sexta folha completamente desenvolvida).

No momento da semeadura, foi realizada manualmente inoculaçao das sementes com Azospirillum brasilense na dosagem de 400 ml ha-1 do produto comercial GRAP NO, estirpes AbV5 e AbV6.

No Gráfico 1 temos os dados da temperatura média mensal e semanal, registrados durante o período de condução dos ensaios experimental (julho a dezembro de 2015), obtidos no laboratório de Meteorologia e Climatología da Universidade Federal do Tocantins (UFT), campus de Palmas (UFT; INMET, 2015).

A colheita foi realizada quando os graos atingiram a maturidade fisiológica (plantas em estadio R6), sendo utilizadas todas as espigas da área útil de cada parcela, que foram identificadas por tratamento, trilhadas e os graos, acondicionados em um único saco de papel, foram transportados para o Laboratório do Curso de Engenharia de Alimentos da Universidade Federal do Tocantins - campus de Palmas, onde foi realizada a moagem dos graos por triturador.

Após a moagem dos graos, foi determinado o teor de proteína (%) dos graos, segundo o método de Kjeldahl (AOAC, 1995). Esse método consiste na obtençao do nitrogenio total da amostra no qual é convertido para proteína bruta por meio do fator 6,25 (referente aos cereais), utilizando 0,5 gramas por amostra do material seco e moído (Instituto Adolfo Lutz (IAL), 2005). Neste caso, as determinaçöes foram realizadas na matéria seca, utilizando-se tres repetiçöes laboratoriais por amostra de cada tratamento.

Os dados do teor de proteína (%) foram submetidos a análise de variância individual e, em seguida, a análise conjunta, nos quais o menor quadrado médio residual nao diferiu por mais de sete vezes do maior quadrado médio (CRUZ et al., 2014), sendo as médias dos genótipos, do manejo da inoculaçao das sementes e das épocas de semeadura comparadas pelo teste de Scott-Knott, a 5% de significância.

Foi realizado ajuste de equaçöes de regressão visando a máxima eficiencia técnica (MET) para caracteres de proteína (%) pelas doses de nitrogenio (kg ha-1).

Para as doses de N, em cada genotipo, realizou-se análise de regressão, sendo significância dos coeficientes angulares das equaçöes determinados pelo teste "t" de Student, 5% de significancia.

Os programas estatísticos utilizados foram o SISVAR 5.0 (FERREIRA, 2011) SIGMAPLOT software 12.5.

3RESULTADO E DISCUSSAO

A análise de variância conjunta (Tabela 2) revelou efeito significativo para todos os fatores isolados, para as interaçöes duplas e para a interação tripla (Cultivar x com inoculaçao de Azospirillum brasilense (C/A) e sem inoculaçao de Azospirillum brasilense (S/A) x Nitrogenio). A significância das interaçöes triplas indica que os efeitos dos fatores isolados não explicam toda a variaçao encontrada, sendo assim realizados os desdobramentos.

O estudo comparativo entre as médiás dos manejos com (C/A) e sem inoculaçao (S/A), em cada época de semeadura e em cada cultivar, revelou um maior conteúdo proteico nos graos quando as sementes foram inoculadas com Azospirillum (Tabela 3).

A inoculaçao de bactérias diazotróficas em plantas, a exemplo do Azospirillum brasilense, dependendo do ambiente e da interaçao com a planta, pode converter o N atmosférico e disponibilizá-lo para as plantas, resultando em alteraçöes na composiçao do grao (FUKAMI et al, 2016; PRANDO et al, 2019; SOUZA et al, 2014).

As bactérias do genero Azospirillum promovem alteraçöes fisiológicas na planta, com destaque para o aumento no teor de clorofila nas folhas, que resultam em melhoria dos parámetros fotossintéticos das plantas (MORENO et al., 2019).

Em plantas inoculadas com Azospirillum brasilense Dartora et al. (2013) observaram incrementos concomitantes de carboidratos e proteínas nos graos, em virtude de aumentos promovidos pela bactéria na taxa fotossintética e na disponibilidade de N.

Em trabalho desenvolvido por Quadros et al. (2014), plantas inoculadas com Azospirillum apresentaram maior taxa de fotossíntese e maior condutáncia estomática.

O estudo comparativo entre as épocas (Tabela 3) revelou um maior conteúdo proteico para todas as cultivares no sistema de manejo com a inoculaçao de Azospirillum na primeira época (10/07). Por outro lado, com exceçao da variedade Al Bandeirantes que apresentou maior conteúdo proteico na segunda época (01/08), nao foram detectadas diferenças, para as demais cultivares, para os manejos sem inoculaçao de Azospirillum.

O maior teor de proteína na primeira época de semeadura (10/07) (Gráfico 1) ocorreu, provavelmente, em funçao da ocorrencia de temperaturas menores na fase vegetativa em relaçao a segunda época de semeadura (01/08).

Segundo Santos et al. (2017) e Borém et al. (2015), o abastecimento de N, em consequencia de eficiente nodulaçao e concomitante processo simbiótico de fixaçao, é reflexo da elevaçao da temperatura do ar que, somada a radiaçao solar, aumentam a temperatura do solo, afetando os nódulos radiculares e, quando coincidem com a época de alta demanda de compostos nitrogenados pela planta (fase reprodutiva da cultura), resultará em menor disponibilidade de N para os graos e, por consequente, um menor conteúdo proteico. Esses resultados concordam com aqueles obtidos por Lima et al. (2017), que discorreram, também, sobre o efeito isolado e/ou associado de baixa disponibilidade hídrica e altas temperaturas na composiçao química dos graos.

De modo geral, a variedade Al Bandeirante apresentou maior teor de proteína (%) nas épocas e nos diferentes tipos de manejo com e sem Azospirillum (Tabela 3).

Segundo Spolaor et al. (2016), na cultura do milho, dependendo da espécie de Poaceae a qual a bactéria esteja associada, o Azospirillum apresenta uma maior ou menor atividade de fıxação de N2.

Em soja, Zuffo et al. (2016) afirmam que cada genótipo pode apresentar comportamentos intrínsecos referentes a sua capacidade de modificação, aspectos agronómicos de desenvolvimento e produtividade, que são influenciados, principalmente, pelas condiçöes ambientais nas diferentes épocas de plantios.

Diversos outros estudos retratam o efeito do genótipo quanto a resposta na inoculação de diazotróficos em gramíneas, como milho (COELHO et al., 2019).

Para a cultivar Orion, no sistema de manejo (C/A) e na 1a época de semeadura (10/07) (Figura 1) foi ajustado modelo quadrático com aumento no teor de proteína até alcançar a máxima eficiencia técnica (MET) de 8,54% e 8,72%, nas doses de N de 112 kg ha-1 e N 116 kg ha-1, respectivamente. A partir da dose que resultou na MET, houve uma redução percentual de proteína.

Para esta dose que resultou na MET de cada genotipo, houve uma redução no teor de proteína (%), provavelmente em função do efeito antagónico do N na absorção de outros elementos, principalmente o potássio, prejudicando o desenvolvimento das plantas (BOREM et al., 2015).

Por outro lado, para os genotipos Al Bandeirantes e AG 1051, nos sistemas de manejo C/A e S/A, e na 1a (10/07) e 2a épocas (01/08), e Orion no sistema de manejo S/A e na 2a época, o modelo linear foi o mais adequado, onde as doses de N utilizadas no presente estudo não foram suficientes para que as mesmas alcançassem o máximo teor de proteína (Figura 2). Neste caso, como não foi obtido o máximo teor de proteína, há a necessidade de que sejam realizados estudos com outras doses de N.

O N é considerado um dos maiores fatores de produçao responsáveis pelo acréscimo da produtividade e da proteina dos graos de milho (SANTOS et al, 2020).

O estimulo proporcionado pela adubaçao nitrogenada no desenvolvimento da planta como um todo é devido ao fato do N estar intimamente ligado ao processo de crescimento da planta participando da constituiçao de proteínas, enzimas, coenzimas, ácidos nucleicos, fitocromos, pigmentos fotossintéticos etc. (DARTORA et al., 2013).

Mascarello e Zanao Junior (2015), ao trabalharem com tres doses de N aplicadas em cobertura (0, 25 e 50 kg ha-1 de N) associadas a inoculaçao ou nao das sementes com Azospirillum brasilense, verificaram que a adubaçao nitrogenada em cobertura influenciou de forma positiva o teor de proteina nos graos. Por outro lado, a inoculaçao das sementes com Azospirillum brasilense nao afetou significativamente o conteúdo de proteina.

Souza et al. (2014) também notaram aumento no teor de N nos graos com o incremento das doses de N no plantio. O aumento de N nos graos é interessante, dada sua associaçao com o aumento no teor de proteínas.

O genotipo AG 1051, em comparaçao com os demais, apresentou um maior incremento no teor de proteina nos graos em funçao de doses de N no manejo S/A (Figura 2). Tal fato ocorreu em virtude de o mesmo ser um hibrido duplo, ou seja, ser indicado para cultivo em condiçöes em que o nivel tecnológico empregado seja alto, respondendo sobremaneira a melhoria do ambiente.

Segundo Spolaor et al. (2016), os resultados da interaçao bacterias diazotróficas e milho em termos de potencial agronómico, fixação de N ou promoçao do crescimento, depende de muitos fatores bióticos e ambientais, tais como genótipo da planta, comunidade microbiológica do solo e disponibilidade de N.

Ressalta-se que o genótipo Al Bandeirante, nos sistemas de manejo S/A e C/A, e na 1a e 2a épocas de semeadura, apresentou um maior conteúdo proteico nos graos sob baixa disponibilidade de N no solo (Tabela 3). Isso decorreu pelo fato de ser uma variedade de polinizaçao aberta, que apresenta alta rusticidade, ampla adaptabilidade e estabilidade produtiva, sendo, portanto, recomendado para solos de baixa a até solos de alta fertilidade.

4CONCLUSAO

Temperaturas menores durante a fase vegetativa resultaram em maior conteúdo de proteina nos graos.

O híbrido AG 1051 apresentou um maior incremento no teor de proteina nos graos em funçao de doses de N sem o uso do Azospirillum brasilense.

A variedade Al Bandeirante, em virtude de sua rusticidade, apresentou um maior conteúdo proteico nos graos sob baixa disponibilidade de N na presença ou ausencia do Azospirillum brasilense.

A inoculaçao de sementes de milho com Azospirillum brasilense poderá ser uma alternativa viável na reduçao do uso de fertilizantes nitrogenados.

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Autor correspondente: Recebido em: 22/06/2020

Weder Santos: [email protected] Aceito em: 23/03/2021

References

REFERENCIAS

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