Julia W. Gaskin1, Peter Hartel2, Elizabeth Little3, Glen Harris4

• Biologia do Solo
• Inoculantes do Solo
• Uso de Inoculantes do Solo
• Sumário
• Recursos Adicionais

Biologia do Solo

Biologia do Solo é importante para manter os sistemas agrícolas saudáveis e produtivos. O solo vivo é complexo. Inclui criaturas que não podem ser vistas a olho nu, tais como bactérias, fungos, actinomicetos, protozoários e nematódeos, assim como criaturas como insetos e minhocas. Esta comunidade de organismos está ligada numa teia alimentar que afecta as propriedades químicas e físicas do solo. Nós nos preocupamos com estas propriedades porque elas também afetam o crescimento e a saúde das plantas.

Acteinomicetos microscópicos no solo. Alguns destes microrganismos produzem antibióticos.

Praticas como a adição de estrume ou composto ao solo, o plantio de culturas de cobertura e culturas rotativas são todos destinados a reconstruir e manter a matéria orgânica do solo, a reciclagem e retenção de nutrientes, e a diminuição de doenças do solo. Estas práticas estão geralmente associadas com o aumento da biomassa microbiana e da diversidade dos organismos do solo.

Um solo saudável pode conter bilhões de bactérias, fungos e outros microrganismos em uma colher de chá. Dependendo das condições do solo, as populações destes diferentes microrganismos sobem e descem. Algumas populações microbianas aumentam rapidamente quando culturas de cobertura fresca ou outros resíduos vegetais são adicionados ao solo. Por exemplo, alguns micróbios são capazes de usar as fontes facilmente disponíveis de carbono de resíduos de plantas frescas como os humanos usam carboidratos. Estes micróbios diminuem à medida que as fontes de carbono são usadas, fazendo com que outros micróbios que quebram as fontes menos disponíveis de carbono, como a celulose e a lignina, aumentem. A questão é que existem muitos microrganismos nativos no solo que respondem rapidamente quando as condições são favoráveis ao seu crescimento.

Inoculantes do solo

Estas raízes de plântulas de pinheiro estão infectadas com fungos micorrízicos que permitem à planta obter nutrientes de um volume maior de solo.
(David Read, Oregon State University)

Como continuamos a reconhecer que a biologia do solo desempenha um papel importante na produção de culturas, o interesse em inoculantes do solo continua a crescer. Os inoculantes são usados por uma variedade de razões. Em alguns casos, nós adicionamos organismos do solo que têm um efeito benéfico conhecido. Por exemplo, algumas bactérias, como a rizóbia, formam uma relação simbiótica com certas plantas hospedeiras, como as leguminosas. Uma relação simbiótica é aquela que é mutuamente benéfica. Em troca da planta alimentando-a com carbono da fotossíntese e dando-lhe um lar, as bactérias podem “fixar” o azoto atmosférico numa forma que a planta pode utilizar. Alguns fungos, como as micorrizas, também podem formar uma relação simbiótica com as plantas, removendo o fósforo e outros nutrientes para a planta usar. Algumas bactérias e fungos não formam uma relação simbiótica com as plantas, mas, quando adicionados ao solo, podem promover o crescimento das plantas, suprimir os patógenos vegetais ou ambos.

A maneira mais fácil de pensar sobre os inoculantes do solo é dividi-los de acordo com seu modo de ação: biofertilizantes ou promotores do crescimento das plantas, biopesticidas e estimulantes da resistência das plantas.

Biofertilizantes

Biofertilizantes contêm microorganismos vivos que, quando aplicados na semente, planta ou solo, habitam a área ao redor das raízes (rizosfera) ou vivem nas raízes. Estes microrganismos promovem o crescimento das plantas aumentando a oferta ou disponibilidade de nutrientes, estimulando o crescimento radicular ou ajudando outras relações simbióticas benéficas. Os biofertilizantes também são chamados de promotores de crescimento de plantas.

Legumes como o trevo, ervilha e feijão têm rizobactérias colonizadoras das raízes que podem aumentar a disponibilidade de nitrogênio para a planta através da fixação de nitrogênio da atmosfera. Cada leguminosa tem uma rizobactéria específica que funciona melhor com essa planta. Inocular a semente da leguminosa com as bactérias corretas garante que a leguminosa irá maximizar a disponibilidade de nitrogênio se o nitrogênio no solo for baixo Isto é particularmente importante se você não plantou a espécie leguminosa antes, porque as bactérias corretas podem não estar presentes no solo.

Estas raízes de soja têm nódulos contendo-
ing rhizobia que fixam nitrogênio para uso vegetal.
(Peter Hartel, University of Georgia.)

Também há bactérias fixadoras de nitrogênio que podem fornecer nitrogênio para plantas de cereais, como trigo e milho. Elas vivem na área ao redor da raiz (a rizosfera). Em geral, a fixação de nitrogênio com os fixadores de nitrogênio simbióticos e de vida livre é maior nos solos pobres em nitrogênio.

Em muitos solos, nutrientes como fósforo, potássio e ferro estão presentes em grandes quantidades, mas em formas que as plantas não podem usar. Muitas bactérias e fungos são capazes de tornar estes nutrientes disponíveis para as plantas através da secreção de ácidos orgânicos ou outros químicos (sideróforos) para dissolver os minerais. Os fungos micorrízicos que vivem nas raízes das plantas são bem conhecidos pela sua capacidade de fornecer fósforo às plantas. Assim como a situação com fixadores de nitrogênio, os fungos micorrízicos são mais eficazes quando o fósforo disponível no solo é baixo. Quando há nutrientes adequados disponíveis, as plantas não parecem querer trocar seus produtos de fotossíntese duramente ganhos por mais nutrientes.

algumas bactérias e fungos produzem hormônios de crescimento de plantas que podem aumentar o crescimento das raízes especificamente e o crescimento das plantas em geral. O aumento do crescimento radicular ajuda a planta a utilizar um maior volume de solo para obter nutrientes e água e pode ajudar a planta a “superar” os ataques de patógenos. Por exemplo, os fungos são conhecidos por produzir gibberelinas que são importantes para a germinação de sementes e crescimento celular, e algumas bactérias podem reduzir a quantidade de etileno, que é uma hormona que as plantas produzem sob stress.

Biopesticidas

Uma raiz de planta rodeada por uma película de Bacillus subtilis (fluorescência verde) em resposta a uma infecção por um patógeno vegetal.
(Thimmaraju Rudrappa, Universidade de Delaware)

Existem muitos exemplos de solos que são naturalmente supressivos às pragas vegetais. Os solos supressivos são o resultado de interações entre certos microorganismos e organismos de pragas. Muitos dos inoculantes mais comuns do solo são formulados com estes microrganismos supressores e são usados como biopesticidas ou produtos biocontroladores.

A maior parte dos organismos biopesticidas funciona ou produzindo uma substância que inibe ou mata a praga (antagonismo) ou reduzindo a disponibilidade de alimento ou abrigo para o patogénico (competição). O biopesticida mais utilizado é o Bacillus thuringiensis, que produz uma toxina que mata as larvas e nematódeos do solo. Cepas específicas de Bacillus subtilis são amplamente utilizadas como fungicida. Esta bactéria coloniza as raízes das plantas, competindo com fungos para aquele nicho, e previne o rápido crescimento de patógenos fúngicos.

Protozoa e nematódeos que se alimentam de bactérias também são considerados como tendo um papel importante no controle de patógenos (predação). Como em qualquer ecossistema, tanto a competição quanto a predação tendem a manter as populações em equilíbrio.

Estimulantes de resistência das plantas

Além de atuar como inibidor direto de patógenos vegetais, alguns fungos e bactérias estimulam a planta a ativar seus próprios mecanismos de defesa. Isto é chamado de resistência sistêmica induzida. Em resposta aos sinais químicos dos microorganismos, as plantas podem mudar as respostas fisiológicas para que haja menos sintomas do patógeno. Isto pode incluir o fortalecimento da sua parede celular para resistir à infecção, ou a liberação de antibióticos (como terpenos) que reduzem o ataque do patógeno. Os sinais químicos que passam de microorganismos para as plantas são específicos; consequentemente, os microorganismos e o químico que pode causar resistência sistêmica induzida em uma espécie vegetal podem não funcionar em outra espécie.

Uso de Inoculantes do Solo

Embora existam exemplos de inoculantes do solo que melhoram com sucesso o crescimento das plantas e o rendimento das colheitas, seu uso ainda está em sua infância. O sucesso de um determinado inoculante dependerá da espécie e cultivar da planta. O tipo de solo, a umidade do solo e as condições de temperatura, assim como o número de patógenos presentes no solo ao redor da planta, também afetarão o sucesso dos inoculantes. Finalmente, como os inoculantes contêm organismos vivos, a forma como os inoculantes foram preparados e aplicados pode afetar o resultado.

Microbiólogos pensam que o sucesso de um microrganismo introduzido pode estar mais ligado à sua capacidade de se reproduzir e estabelecer populações em um determinado nicho ao redor da zona radicular da planta do que ao número de microrganismos inoculantes aplicados. Os microrganismos introduzidos devem competir com aqueles já existentes no solo e sobreviver à predação de protozoários e nematódeos nativos. Eles devem encontrar a fonte alimentar e as condições ambientais adequadas para sobreviver. Os microrganismos introduzidos podem ser estressados pelas condições flutuantes da água do solo, uso de fertilizantes ou agroquímicos (tanto orgânicos como convencionais) e distúrbios do solo, como o cultivo. Devido a todos estes efeitos, os microorganismos introduzidos podem não persistir por muito tempo no solo; assim, os efeitos benéficos de um inoculante visto no campo são muitas vezes menores do que aqueles vistos em condições de laboratório ou estufa. Há também casos em que uma aplicação de um tipo de bactéria ou fungo terá efeitos benéficos enquanto a co-aplicação de vários não mostra efeitos similares.

Em geral, ensaios de campo de inoculantes que afirmam ser promotores de crescimento de plantas ou estimulantes de resistência de plantas têm resultados mistos. Por exemplo, dados de ensaios com algodão e sorgo ao longo de vários anos no Texas não mostraram diferença nos rendimentos com dois produtos “activadores do solo” diferentes. Outro estudo não mostrou diferença em forragens, amendoins, arroz, soja e tomate. Outros estudos no Alabama mostraram várias cepas de Bacillus spp. que diminuíram as doenças fúngicas em pepinos e tomates; contudo, os resultados não foram consistentes para cada ano de ensaios de campo (ver Recursos Adicionais abaixo).

Inoculantes são formulados e vendidos como pós, grânulos ou líquidos. Os materiais inertes, como sejam musgos de turfa, são frequentemente usados como portadores para manter os organismos vivos e ajudar na aplicação.

Existem vários métodos para a aplicação de inoculantes no solo. Estes incluem o revestimento de sementes ou plântulas ou a aplicação directa no solo. As aplicações diretas no solo são feitas na base da planta perto das raízes da planta. Formulações diferentes requerem métodos de aplicação diferentes. As recomendações do fabricante devem ser seguidas para ter a melhor chance de sucesso. Não se deve adicionar nenhum produto adicional aos inoculantes antes da aplicação, especialmente aqueles que possam ter propriedades que possam matar bactérias ou fungos.

A vida de prateleira também pode ser um problema. Como as formulações contêm organismos vivos, elas devem ser mantidas em local fresco (de preferência o frigorífico) e, uma vez misturadas, utilizadas o mais rapidamente possível. Deixar inoculantes no carro, no painel de instrumentos de uma caminhonete, ou fora expostos ao sol, calor ou temperaturas muito baixas pode matar alguns dos organismos e reduzir sua eficácia.

Nos Estados Unidos, os inoculantes do solo são registrados para uso pela USEPA. Na Geórgia, eles também devem ser aprovados pelo Departamento de Agricultura da Geórgia. O Departamento de Agricultura exige testes para mostrar que os inoculantes não são susceptíveis de prejudicar as plantas e provas de que as alegações no rótulo são verdadeiras. Entretanto, os usuários devem saber que isso não é uma garantia de que os inoculantes funcionarão como reclamado.

Antes de comprar, os agricultores devem se perguntar sobre as reclamações dos produtos. O velho adágio, “Se soa muito bom para ser verdade, provavelmente é”, ainda se aplica. Faça a si mesmo várias perguntas:

1. A reivindicação do produto resolve tudo? Trabalha em todas as situações? Trabalha em todos os solos?
2. Existe algum dado científico credível apresentado ou os resultados são todos baseados em testemunhos?
3. É uma razão credível dada para que o produto funcione?

Como em qualquer produto agrícola, o utilizador deve ter em atenção as precauções básicas de segurança e seguir as instruções do rótulo. Embora os inoculantes não sejam patógenos humanos e os fabricantes sejam obrigados a tomar precauções para evitar a contaminação com outros microrganismos, os usuários devem tomar precauções de bom senso. Estas incluem não respirar os sprays, não expor a pele à mistura inoculante e lavar as mãos após o uso. Algumas bactérias que têm efeitos benéficos no solo podem infectar pessoas com sistemas imunológicos comprometidos.

Resumo

O uso de inoculantes do solo tem promessa de uso em sistemas agrícolas para melhorar o estado dos nutrientes, reduzir doenças e pragas das plantas, e melhorar o rendimento. Entretanto, práticas de manejo como rotação de culturas, cultivo de culturas de cobertura e adição de fertilizantes orgânicos e alterações no solo oferecem benefícios similares. Todas essas práticas afetam o número e a diversidade dos microorganismos no solo. A complexidade do solo e dos sistemas de produção agrícola torna difícil prever se os inoculantes do solo terão o desempenho esperado. Sem condições adequadas do solo, os inoculantes criados em laboratório muitas vezes têm dificuldade em competir com as populações de microorganismos nativos.

Recursos Adicionais

Cartilha de Biologia do Solo. Disponível online em
soils.usda.gov/sqi/concepts/soil_biology/biology.html .

Inoculação de sementes de leguminosas forrageiras. Disponível online em
www.aces.edu/dept/forages/miscellaneous/Ino_Forage_Seed.pdf

Aditivos de solo não tradicionais: Eles podem melhorar a produção de culturas? Disponível online em
lubbock.tamu.edu/soilfertility/pdfs/nontraditSoilAdditves.pdf

Aplicação de rizobactérias para resistência induzida. Disponível online em
www.ag.auburn.edu/~kloepjw/.

Este documento foi apoiado pela University of Georgia College of Agricultural and Environmental Sciences Cooperative Extension.

1 Coordenador de Agricultura Sustentável, Engenharia Biológica e Agrícola
2 Professor, Microbiologia, Ciências das Culturas e do Solo
3 Professor Assistente, Proprietário IPM/ Agricultura Sustentável, Fitopatologia
4 Agrônomo de Extensão, Solo Ambiental e Fertilizantes, Ciências de Cultivos e Solos

Histórico de Status e Revisão
Publicado em 13 ago 2010
Publicado com Revisão Completa em 01 ago 2013
Publicado com Revisão Completa em 02 ago 2017