(Curadoria Agro Insight)
A curadoria de hoje é sobre o uso de bioinsumos na agricultura. Desta forma, trouxemos o resumo do capítulo “Microrganismos solubilizadores de fósforo e potássio na cultura da soja” do livro Bioinsumos na cultura da soja. A autoria do capítulo é dos pesquisadores Christiane Abreu de Oliveira-Paiva, Vera Maria Carvalho Alves, Eliane Aparecida Gomes, Sylvia Morais de Sousa, Ubiraci Gomes de Paula Lana e Ivanildo Evódio Marriel.
Aumento da aquisição de K em culturas produtoras de grãos por microrganismos solubilizadores de K
O K é o segundo nutriente mais absorvido pela cultura da soja. A quantidade média acumulada pela parte aérea de plantas de soja para uma produtividade média de 3,4 t/ha de grãos é de 165 kg/ha de K, com uma exportação pelos grãos de 61 kg/ha (37%) (Oliveira Júnior et al., 2020).
Zörb et al. (2014) classificam o K do solo em quatro grupos, dependendo de sua disponibilidade para as plantas:
a) Solúvel em água: é o K na solução do solo, sendo prontamente disponível para as plantas e microrganismos e potencialmente sujeito à lixiviação. É mantido principalmente pelo K-trocável, em um rápido equilíbrio;
b) K-trocável: é o K adsorvido na superfície dos argilominerais e da matéria orgânica do solo. Estas duas primeiras formas correspondem apenas a 0,1% a 0,2% e 1% a 2% do K total do solo, respectivamente;
c) K-não trocável;
d) K-estrutural.
As duas últimas formas são consideradas lentamente disponíveis ou não disponíveis para as plantas, contribuindo para o suprimento de K em longo prazo.
As principais fontes para produção de fertilizantes são os sais solúveis de K encontrados em depósitos de evaporitos, que são de pequena ocorrência no território nacional (Cara et al., 2012). Apesar da escassez de jazidas de K tradicionais, existem reservas de minerais primários com teores relativamente elevados de K, encontradas em quase todas as regiões do País. Diversas rochas portadoras de K de ocorrência no território nacional vêm sendo estudadas como opção para o fornecimento do nutriente às plantas ou em rotas alternativas de obtenção de fertilizantes, com destaque para carnalita, biotita, leucita, nefelina sienito, mica xisto, feldspato potássico, clorita xisto, muscovita e verdete (Martins et al., 2010). Entretanto, por serem de dissolução lenta e complexa, sua utilização depende de diversos fatores como granulometria, composição química e mineralógica da rocha, além do pH e da atividade biológica do solo (Dettmer et al., 2019). Além disso, a liberação do nutriente pode ser lenta e incompatível com a dinâmica de sistemas de produção agrícola.
Uma forte tendência atual é a possibilidade de aumentar a liberação de K das rochas silicáticas mediante processos de biossolubilização. Inúmeros estudos, principalmente em países da Ásia, têm demonstrado que diversos grupos de microrganismos, como bactérias e fungos, têm a capacidade de solubilizar o K retido em minerais silicáticos, por meio de sua decomposição.
Microrganismos solubilizadores de potássio (MSK) têm sido amplamente utilizados como inoculantes e como biofertilizantes na Índia, Coreia e China, países que possuem extensas áreas de solos deficientes em K (Sattar et al., 2019).
Diversos grupos de microrganismos como bactérias, fungos/fungos micorrízicos arbusculares, leveduras e actinobactérias solubilizadoras de K já foram isolados de solo rizosférico de diferentes plantas (Kour et al., 2020), minerais ricos em K (Sheng et al., 2008; Zhang et al., 2013; Bahadur et al., 2019), solo alagado (Bakhshandeh et al., 2017), solo com elevada salinidade (Bhattacharya et al., 2016), indústria de cerâmica (Prajapati et al., 2012), etc. Estes microrganismos apresentam maior concentração na região rizosférica em comparação com solos não rizosféricos, por causa da influência da exsudação de compostos orgânicos pelas raízes das plantas nesta região. De modo geral, a influência de microrganismos sobre a disponibilidade e o aproveitamento de K pelas plantas varia em função da rocha e da estirpe microbiana, o que torna necessária a seleção de microrganismos para cada classe ou tipo de mineral.
Bactérias solubilizadoras de potássio (BSK)
As bactérias solubilizadoras de potássio (BSK) desempenham um papel central na solubilização de minerais potássicos. Embora ainda existam poucas informações, Sattar et al. (2019) apresentam uma extensa revisão dos mecanismos de solubilização de K usados por bactérias. A produção de ácidos orgânicos fortes, como ácidos oxálico, tartárico e cítrico, e íons H+ é um mecanismo importante de solubilização de minerais potássicos, como mica, biotita, muscovita, feldspato, ilita e ortoclásio (Kour et al., 2020). Outros ácidos orgânicos, como ácidos acético, glicólico, glicônico, lático, propiônico, malônico e fumárico, também foram relatados como envolvidos na solubilização de minerais potássicos (Etesami et al., 2017). Estudos indicam que a produção de ácidos orgânicos é um dos principais mecanismos de solubilização de K em diferentes espécies de Bacillus (Badr et al., 2006; Sheng et al., 2008; Liu et al., 2012; Meena et al., 2016). A acidólise da rizosfera e de minerais; o intemperismo químico mediado por ácido carbônico; a quelação dos cátions ligados a silicatos por reações de troca e por fixação direta de MSK em superfícies minerais são outros mecanismos citados na literatura (Sattar et al., 2019).
Com relação aos fungos, seu papel na solubilização de K é mais pronunciado pela produção de ácidos orgânicos, especialmente ácido oxálico, cítrico e glucônico, o que leva à dissolução de minerais silicáticos, mica e feldspato (Vassileva et al., 2000). Além disso, fungos filamentosos podem exercer forças biofísicas que podem levar à ruptura dos minerais, reduzindo o tamanho das partículas e criando superfícies reativas mais acessíveis à ação dos outros microrganismos (Xiao et al., 2012).
A eficiência de uso de K na agricultura pode ser efetivamente melhorada pela inoculação de MSK, e vários estudos têm avaliado o impacto da inoculação desses microrganismos em diferentes culturas. A inoculação de sementes e plântulas com MSK resulta geralmente em aumento da produção da cultura, da porcentagem de germinação da semente, do vigor e crescimento da planta, além da absorção de K, em experimentos de casa de vegetação e de campo (Singh et al., 2010; Zhang et al., 2013; Zhang; Kong, 2014; Khani et al., 2019). Incremento na concentração de K no solo, assim como na absorção desse nutriente, já foi descrito em culturas economicamente importantes, como milho, trigo, arroz, algodão, sorgo, colza, batata, tabaco, tomate, pimenta preta, abóbora, amendoim, etc (Ashley et al., 2006), mas quase nenhum estudo tem sido realizado com soja.
Dentre os principais grupos de BSK já foram descritas as espécies Acidothiobacillus ferrooxidans, Paenibacillus spp., Bacillus mucilaginosus, B. edaphicus, B. circulans, Arthrobacter sp., Enterobacter hormaechei, Paenibacillus mucilaginosus, P. frequentans, Cladosporium sp., Aminobacter sp., Sphingomonas sp., Burkholderia sp., e Paenibacillus glucanolyticus. Entre os fungos, destacam-se os gêneros Aspergillus, Penicillium, Cladosporium e os fungos micorrízicos do gênero Glomus. Estes microrganismos são ubíquos, e sua disponibilidade depende de estrutura, textura do solo, teor de matéria orgânica e outras propriedades relacionadas do solo (Meena et al., 2016).
O grupo de pesquisa da Embrapa Milho e Sorgo avaliou in vitro o potencial de 13 estirpes de microrganismos (três bactérias e dez fungos), pertencentes à coleção de Microrganismos Multifuncionais da Unidade, quanto à biossolubilização de K em meio de cultura líquido contendo o pó da rocha fonolito como fonte de K (Silva et. al., 2015). Os resultados mostraram que a bactéria estirpe B30, identificada como Burkholderia sp., foi a mais eficiente na solubilização de K, com incremento de 70% de solubilização em relação ao controle não inoculado. Além disso, observou-se correlação entre a diminuição do pH e o aumento da solubilização de K. O fungo F76-Aspergillus também incrementou o teor de K cerca de 30% em relação ao controle contendo somente rocha. De modo similar, resultados de outros trabalhos envolvendo 40 isolados de fungos e rochas biotita xisto e brecha alcalina mostraram diferenças entre isolados para liberação de K in vitro e permitiram a seleção de microrganismos promissores para agregação de valor às rochas silicáticas como fontes de nutrientes.
O potencial de solubilização de K depende do tipo de rocha e do microrganismo utilizado (Guimarães et al., 2006; Marriel et al., 2006).
Lopes-Assad et al. (2010) investigaram a capacidade de duas estirpes do fungo A. niger na solubilização de pó de rocha ultramáfica alcalina e relataram que ambas as estirpes aumentaram a acidez titulável do meio de cultura e reduziram o pH. As estirpes solubilizaram, aproximadamente, 62% a 70% da rocha, após 35 dias de crescimento em frascos sob agitação, porém, à medida que a escala do volume de fermentação foi aumentada, a eficiência de solubilização reduziu. Os autores concluíram que as estirpes são recomendadas para solubilização de rochas ultramáficas, mas que é necessário otimizar a transferência de oxigênio que parece afetar a solubilização da rocha em volumes maiores.
Resultados com fungos filamentosos solubilizadores de K foram reportados por Biswas (2011), que avaliou o efeito de um composto formado por resíduos agrícolas enriquecido com mica, fosfato de rocha e o fungo Aspergillus awamori, em um experimento de campo com rotação entre soja e batata. Os resultados indicaram que a aplicação do composto enriquecido e adicionado com diferentes concentrações de fertilizantes sintéticos resultou em maior produção e absorção de nutrientes pelos tubérculos de batata. Um aumento significativo na produção de grãos e no conteúdo de N, P e K foi observado na soja cultivada no mesmo solo com fertilidade residual. As análises no solo pós-colheita indicaram um aumento no carbono e de N, P e K disponíveis, por causa da aplicação do composto enriquecido, em comparação com o fertilizante sintético.
Singh et al. (2010) conduziram um experimento em hidroponia para avaliar o efeito da inoculação de B. mucilaginosus, Rhizobium spp., e A. chroococcum na capacidade de mobilizar K a partir de resíduos de mica, usando trigo e milho, como culturas teste. A capacidade de assimilação de K foi traduzida em maior acúmulo de biomassa, conteúdo e aquisição de K pelas plantas, assim como conteúdo de proteína e de clorofila.
Algumas leveduras também apresentam a capacidade de solubilização de K pela liberação de ácidos orgânicos, porém, existem poucos estudos neste sentido. Mohamed et al. (2017) conduziram um experimento em que as leveduras Pichia anomala e Rhodotorula glutinis apresentaram elevada capacidade de solubilização de mica, em meio de cultura. A inoculação de milho, cultivado com diferentes doses de K, com estas leveduras, resultou em aumento significativo na altura das plantas, peso seco da raiz e parte aérea, assim como absorção de K pela planta. Os resultados dos parâmetros de crescimento e da absorção de K foram mais proeminentes em baixos níveis de fertilização (50% da dose recomendada) indicando a viabilidade de redução de custos de aplicação de K nestas condições.
Considerações finais
O uso de inoculantes microbianos pode ser considerado uma tecnologia que aumenta o componente biológico nos sistemas de produção, garantindo a saúde do solo, tanto pela diminuição do uso de fertilizantes sintéticos quanto pela adição de microrganismos benéficos.
A utilização de microrganismos solubilizadores é uma tendência que tem apresentado resultados promissores em diversos países para diferentes culturas, com vários produtos comerciais no mercado global.
Para solubilização do nutriente K, há necessidade de pesquisas futuras visando:
- identificar e caracterizar novos microrganismos mais eficientes na solubilização de K;
- caracterizar mecanismos de ação para melhor entendimento dos processos e seleção de cepas;
- definir condições ótimas para a atividade dos inoculantes, inclusive de interações entre diferentes microrganismos nativos do solo e outros bioinoculantes amplamente utilizados, especialmente fixadores de N, no caso da soja;
- ampliar os estudos em condições de campo para definição de doses e melhorar o entendimento das respostas à inoculação em diferentes condições edafoclimáticas;
- ampliar estudos com diferentes culturas para definição da afinidade e doses;
- conduzir experimentos de campo de longa duração para entendimento do comportamento de inoculantes em longo prazo e impactos na saúde microbiológica do solo, inclusive em rotação de culturas.
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