Coinoculação rizóbio e Bacillus subtilis em feijão-caupi e leucena: efeito sobre a nodulação, a fixação de N2 e o crescimento das plantas

Co-inoculation rhizobia and Bacilus subtilis in cowpea and Leucaena: effects on nodulation, N2 fixation and plant growth

Coinoculação rizóbio e Bacillus subtilis em feijão-caupi e leucena: efeito sobre a nodulação, a fixação de N₂ e o crescimento das plantas

Co-inoculation rhizobia and Bacilus subtilis in cowpea and Leucaena: effects on nodulation, N₂ fixation and plant growth

Ademir Sérgio Ferreira de Araújo^I,1; Romero Francisco Vieira Carneiro^II; Antônio Aécio Carvalho Bezerra^II; Fábio Fernando de Araújo^III

^IUniversidade Federal do Piauí (UFPI), Centro de Ciências Agrárias (CCA), Campus da Socopo, 64000-000, Teresina, PI, Brasil. E-mail: [e-mail]

^IIUFPI, Campus de Bom Jesus, Bom Jesus, PI, Brasil

^IIIUniversidade do Oeste Paulista (Unoeste), Campus II, Presidente Prudente, SP, Brasil

RESUMO

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da associação entre o rizóbio e o Bacillus subtilis sobre a nodulação, a fixação de N₂ e o crescimento do feijão-caupi (Vigna unguiculata) e da leucena (Leucaena leucocephala) cultivados em um Latossolo vermelho. Os tratamentos consistiram de: a) testemunha; b) fertilização com NPK; c) inoculação com rizóbio + PK; e d) inoculação com rizóbio + Bacillus subtilis + PK. Houve um aumento na nodulação do feijão-caupi com a coinoculação. A massa da parte aérea seca, o acúmulo de N e a leitura da clorofila em feijão-caupi foram maiores nos tratamentos fertilizados (NPK) e no tratamento coinoculado. No caso da leucena, não houve diferenças entre os tratamentos NPK, inoculado e coinoculado. As massas das raízes secas do feijão-caupi e leucena aumentaram com a coinoculação. A coinoculação rizóbio e Bacillus subtilis favoreceu o aumento na nodulação em feijão-caupi e tem potencial para aumentar a fixação biológica do N₂ e o crescimento das plantas.

Palavras-chave: Rizobactérias, leguminosas, Bradyrhizobium.

ABSTRACT

This research aimed to evaluate co-inoculation of Bradyrhizobium and Bacillus subtilis on nodulation, N₂ fixation and growth of cowpea (Vigna unguiculata) and leucaena (Leucaena leucocephala) grown in a red Oxisol. Treatments consisted by: a) control; b) NPK; c) inoculation with Bradyrhizobium + PK; d) co-inoculation Bradyrhizobium + Bacillus subtilis + PK. There was an increase in nodulation of cowpea with co-inoculation. The shoot dry weight, N accumulation and chlorophyll were higher in both co-inoculated and fertilized (NPK) treatments. For leucaena, there were not differences between NPK, inoculated and co-inoculated treatments. The dry weight roots of cowpea and leucaena increased with co-inoculation. The co-inoculation Bradyrhizobium and Bacillus subtilis favored the increase in nodulation of cowpea and it has potential to increase biological N₂ fixation and plant growth.

Key words: Rhizobacteria, legumes, Bradyrhizobium.

As rizobactérias promotoras do crescimento de plantas (RPCPs) habitam o solo e com frequência são isoladas da rizosfera de diversas plantas cultivadas. Dentre os gêneros mais estudados, destacam-se: Bacillus, Pseudomonas, Azospirillum e rizóbios (ARAÚJO, 2008). No caso dos rizóbios, a sua interação com as leguminosas é um exemplo de uma simbiose intensamente estudada, cujos benefícios para a sustentabilidade agrícola são reconhecidos devido ao processo de fixação biológica de nitrogênio (FBN) (HUNGRIA et al., 2008).

A interação entre os rizóbios e o Bacillus pode estimular a simbiose e favorecer o processo de FBN. Segundo LI & ALEXANDER (1988), o Bacillus pode aumentar a nodulação e a competitividade do rizóbio pelos múltiplos efeitos positivos na rizosfera das plantas. ARAÚJO & HUNGRIA (1999) estudaram a coinoculação Bacillus subtilis e Bradyrhizobium japonicum/elkanii em soja e observaram que houve um aumento na nodulação e produtividade de grãos com o uso desses microrganismos conjuntamente.

O feijão-caupi (Vigna unguiculata) e a leucena (Leucaena leucocephala) são leguminosas utilizadas no Nordeste do Brasil para diferentes fins. O feijão-caupi, também conhecido por feijão macassar ou feijão-de-corda, é uma das alternativas de alimento para a população de baixa renda da região Nordeste do Brasil (FREIRE FILHO et al., 2005). A leucena é utilizada para melhoria dos solos, produção de madeira, lenha, adubo orgânico e fonte de proteínas, vitaminas e sais minerais para os animais no período seco (ARAÚJO et al., 2006).

Devido à capacidade dessas leguminosas de, em simbiose com o rizóbio, realizar a FBN, a coinoculação rizóbio e Bacillus pode proporcionar aumento na nodulação e incrementar a fixação do N₂ atmosférico. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da coinoculação rizóbio e Bacillus subtilis em feijão-caupi e leucena sobre a nodulação, a fixação de N₂ e o crescimento das plantas.

Os experimentos foram conduzidos em casa de vegetação, com sacos plásticos com 2kg de um Latossolo vermelho coletados na profundidade de 0-20cm. Os principais parâmetros de fertilidade do solo, analisados conforme NOGUEIRA & SOUSA (2005), são: pH 6,0; Matéria orgânica 15,3g kg^-1; P, 11,3mg dm^-3; K, 0,49; Ca + Mg, 4,0 e CTC 7,44cmol_c dm^-3. Em cada experimento, os tratamentos consistiram de: a) testemunha; b) fertilização com NPK; c) inoculação com rizóbio + PK; e d) inoculação com rizóbio + Bacillus subtilis + PK. A adubação nitrogenada, fosfatada e potássica foi realizada, na véspera do plantio, utilizando-se uréia (110mg saco^-1), superfosfato simples (200mg saco^-1) e cloreto de potássio (50mg saco^-1), sendo equivalentes a 80, 60 e 40kg ha^-1 de N, P₂O₅ e K₂O, respectivamente.

A inoculação foi realizada com inoculantes turfosos na concentração de 1,0.10⁹ células g^-1 contendo Bradyrhizobium elkanii, estirpe BR-3262 e Bradyrhizobium sp, estirpe BR 96, para o feijão-caupi e a leucena, respectivamente. As sementes de leucena foram submetidas à quebra de dormência com água quente durante 90 segundos. Em seguida, as sementes de feijão-caupi e leucena foram inoculadas separadamente utilizando-se uma solução açucarada a 10% para servir como aderente para o inoculante que foi aplicado na dose de 500g de inoculante para 50kg de sementes. O mesmo procedimento foi realizado para inoculação do Bacillus subtilis e, nesse caso, foi utilizado um produto formulado em pó contendo o isolado PRBS-1 (ARAÚJO, 2008), na concentração de 1,0.10⁹ esporos g^-1, aplicado na mesma dose. A semeadura foi realizada utilizando cinco sementes por saco, e o desbaste foi realizado aos cinco dias após a emergência, deixando-se uma planta por saco. Os sacos foram irrigados diariamente, para manter a umidade do solo próxima à capacidade de campo.

A avaliação foi realizada aos 40 e 80 dias após emergência do feijão-caupi e da leucena, respectivamente, sendo determinados o número e a massa dos nódulos, a matéria seca da parte aérea e das raízes, a relação raiz/parte aérea, o acúmulo de N na parte aérea (ANPA) e a leitura da clorofila nas folhas (utilizando um equipamento portátil Clorofilog). Em seguida, as plantas foram coletadas, e as raízes foram separadas da parte aérea na base do caule. Os nódulos foram destacados, contados e colocados para secar em estufa a 65°C, por 72 horas, sendo, em seguida, determinada a sua massa. A parte área e as raízes foram colocadas para secar em estufa a 65°C, por 72 horas. O N total foi determinado pelo método semimicrokjedahl. O N acumulado na matéria seca da parte aérea foi calculado, multiplicando-se o peso pelo teor de N.

O delineamento experimental foi o de blocos completos casualizados, com seis tratamentos e quatro repetições. Os dados foram submetidos à análise de variância empregando-se o programa de análise estatística ASSISTAT, versão 7.4 beta, e as médias foram comparadas pelo teste de Tukey, a 5%.

Não houve nodulação nos tratamentos sem inoculação, indicando que a população nativa não foi suficiente para nodular o feijão-caupi e a leucena (Tabela 1). Dessa forma, há necessidade de proceder à inoculação das sementes com inoculantes rizobianos no sentido de promover a nodulação e a FBN (XAVIER et al., 2008). Nos tratamentos inoculados, houve um aumento na nodulação do feijão-caupi com a coinoculação, sugerindo uma influência do Bacillus subtilis na promoção de nodulação pela Bradyrhizobium inoculado. Essa influência pode ser devido à contribuição no aumento de competitividade da bactéria inoculada, ao aumento dos sítios de infecção e à ação inibitória do crescimento de fungos nas raízes (ARAUJO & HUNGRIA, 1999).

A matéria seca das raízes do feijão-caupi e da leucena aumentou com a coinoculação (Tabela 1), sugerindo um efeito positivo do Bacillus sobre o crescimento radicular. Segundo ARAÚJO & HUNGRIA (1999), Bacillus subtilis induz na planta a síntese de fitohormonios, como ácido indolacético, ácido abscisico, giberelinas e citocininas que favorecem o crescimento das raízes e o aumento no número dos pelos radiculares. Isso propicia mais sítios de infecção para o rizóbio e aumento da nodulação (KROLOW et al., 2004).

Os valores para a matéria seca da parte aérea, a leitura da clorofila e o acúmulo de nitrogênio no feijão-caupi foram maiores nos tratamentos com fertilização nitrogenada (NPK) e com coinoculação (Tabela 1). No caso da leucena, não houve diferenças entre os tratamentos NPK, inoculado e coinoculado. Os menores valores para essas variáveis no feijão-caupi e na leucena foram observados na testemunha.

Os maiores valores para a matéria seca da parte aérea, a leitura da clorofila e o acúmulo de nitrogênio no feijão-caupi estão diretamente associados ao fornecimento de N pela fertilização mineral (tratamento com NPK) e pela fixação biológica do N₂ (inoculação). Nesse caso, observa-se que o Bacillus subtilis pode ter influenciado positivamente a fixação de N₂ pelo Bradyrhizobium, aumentando o crescimento das plantas e acúmulo de N no feijão-caupi. Outros trabalhos mostraram o efeito positivo do crescimento das plantas pela coinoculação rizóbio e pelo Bacillus em feijão comum (KUSDRAS, 2003), soja (ARAÚJO & HUNGRIA, 1999) e feijão-caupi (SILVA et al., 2006). O maior conteúdo de N nas folhas contribuiu para o aumento no conteúdo de clorofila, demonstrando o papel do N na formação da clorofila. Outros trabalhos mostraram essa relação intrínseca entre o N nas folhas e a leitura da clorofila em feijão-comum (DIDONET et al., 2005) e feijão-caupi (SILVA et al., 2009).

A coinoculação Bradyrhizobium e Bacillus subtilis favoreceu o aumento na nodulação em feijão-caupi. Essa associação microbiana apresenta grande potencial para aumentar a fixação biológica do N₂ e o crescimento das leguminosas.

Recebido para publicação 19.05.09

Aprovado em 24.09.09

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• ARAÚJO, F.F.; HUNGRIA, M. Nodulação e rendimento de soja co-infectada com Bacillus subtilis e Bradyrhizobium japonicum / Bradyrhizobium elkanii Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.34, p.1633-1643, 1999.
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1

Autor para correspondência.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  18 Dez 2009
• Data do Fascículo
  Fev 2010

Histórico

• Aceito
  24 Set 2009
• Recebido
  19 Maio 2009