Descubra como a fixação biológica de nitrogênio é um processo vital para a cultura da soja. Conheça os benefícios da inoculação anual com bactérias fixadoras de nitrogênio e saiba como a coinoculação com Azospirillum brasilense potencializa os resultados. Aprenda como essas práticas sustentáveis estão impulsionando a produtividade da soja, reduzindo custos e impactos ambientais..

Atualizado: 12/07/2023

Depois da fotossíntese – processo realizado pelas plantas para a produção de energia, a Fixação Biológica do Nitrogênio (FBN) é um dos processos mais importantes para a sobrevivência das espécies.

As estimativas são de que a FBN contribui com cerca de 65% de todo o N reativo introduzido no ciclo do N no planeta, ou 96% da fixação por processos naturais.

Bactérias diazotróficas transformam o N2, gás que constitui 78% da atmosfera terrestre em N assimilável pelas plantas. Esse mesmo N irá depois ser utilizado para produção de aminoácidos, proteínas e todos os demais compostos orgânicos essenciais à manutenção da vida.

Assim, pode-se afirmar que a FBN é uma verdadeira “fábrica biológica”, capaz de suprir as necessidades de várias leguminosas como a soja.

O que é a fixação biológica do nitrogênio? 

A fixação biológica de nitrogênio é um processo de simbiose mutualística entre uma planta e bactérias diazotróficas. As bactérias se fixam nas raízes do hospedeiro em troca de abrigo, nutrientes e compostos fotoassimilados, formando nódulos.

Em contrapartida, realizam a  fixação atmosférica do nitrogênio (N2) em amônia (NH3) que passam a ser utilizados pela planta em seu metabolismo. Dessa forma a fixação biológica de nitrogênio captura da atmosfera milhares de tonelada de N2 por ano e transforma em formas assimiláveis de nitrogênio para a formação de proteínas e tecidos. 

A reação que ocorre durante a fixação biológica de nitrogênio é a seguinte:

N₂ + 8 e^– + 8 H + 16MgATP —> 2NH₃ + H₂ + 16MgADP + 16 Pi

O Brasil se destaca hoje como maior produtor mundial de soja devido a adoção de tecnologias que são ambientalmente favoráveis, como a fixação biológica de nitrogênio, onde a inoculação das sementes com bactérias do gênero Bradyrhizobium dispensa totalmente a utilização de fertilizantes nitrogenados e por isso diminui as emissões de gases de efeito estufa e a contaminação de lençóis freáticos com nitrato. 

Figura mostrando o sistema radicular da soja e a presença de vários nódulos. 

Quais os benefícios da FBN?  

Os grãos de soja contêm cerca de 40% de proteína e 15% dessa proteína é nitrogênio. A Fixação biológica de nitrogênio é a capaz de suprir toda a demanda da cultura da soja, juntamente com o N oriundo da matéria orgânica do solo, alcançando elevados índices de produtividade.   

A técnica de inoculação da semente é uma ferramenta de grande importância para maximizar a fixação biológica de nitrogênio. Durante os anos houve uma grande evolução das técnicas de inoculação, que buscam os seguintes objetivos: 

• Garantir uma alta concentração de bactérias sobre a semente; 
• Incorporar ao solo estirpes de alta capacidade de fixar biologicamente mais nitrogênio do ar; 
• Manter altos níveis de sobrevivência bacteriana para se obter maior quantidade de nódulos provenientes dos inoculantes. 

Ambientalmente falando a fixação biológica de nitrogênio reduz os impactos ambientais devido à não utilização de fertilizantes minerais. O aproveitamento dos fertilizantes nitrogenados pelas plantas é baixo e raramente ultrapassa 50%. Isso significa que ao aplicar 100 kg de N, pelo menos 50 kg são perdidos por diferentes processos que ocorrem no solo, como volatilização e lixiviação.

Pensando na fixação biológica de nitrogênio, a contribuição de N não excede as necessidades dos agroecossistemas. Além das perdas econômicas, o fertilizante perdido simboliza uma grave fonte de poluição ambiental, contaminando rios, lagos, lençóis freáticos e a atmosfera com gases de efeito estufa, incluindo o óxido nítrico e o óxido nitroso, que são os de maior impacto à camada de ozônio. 

A fixação biológica de nitrogênio também traz benefícios econômicos, devido a não utilização de fertilizantes nitrogenados nas lavouras de soja. Estima-se que o Brasil economize anualmente cerca de US$ 8 bilhões. 

Vantagens e desvantagens da fixação biológica de nitrogênio comparado a fertilizantes minerais

Se houver uma associação eficiente entre esses microrganismos diazotróficos e as plantas, o nitrogênio fixado pode suprir todas as necessidades de várias espécies com importância econômica e ambiental, eliminando a necessidade de fertilizantes nitrogenados.

No caso da simbiose com leguminosas, são observados aportes de grandes quantidades de nitrogênio por hectare por ciclo.

Na Tabela 1, são apresentadas as principais vantagens e desvantagens da fixação biológica de nitrogênio (FBN) em simbiose em comparação com o uso de fertilizantes nitrogenados.

O caso mais bem-sucedido de utilização da FBN na agricultura, reconhecido internacionalmente, é a cultura da soja no Brasil, resultado de décadas de investimentos em pesquisa, transferência de tecnologia e adoção pelos agricultores.

Tabela 1. Principais vantagens e desvantagens da utilização de fertilizantes nitrogenados e do processo de fixação biológica de N₂ (FBN) em leguminosas

Vantagens	Desvantagens
Fertilizantes nitrogenados
1.       Disponibilidade imediata para as plantas 2.     Crescimento inicial mais rápido das plantas; 3.     Plantas inicialmente mais verdes; 4.     Em geral o custo energético para a sua absorção pelas plantas é inferior ao custo da FBN	1.   Gasto energético elevado para a sua síntese, transporte e utilização; 2.  Em condições tropicais, em geral, no máximo 50% do fertilizante nitrogenado aplicado é aproveitado pelas plantas; 3.  Perdido facilmente por desnitrificação, volatilização, lixiviação; 4. Poluição das águas; 5. Emissão de gases do efeito estufa.
Fixação biológica de N
1.  Menor custo para o agricultor; 2. Melhor aproveitamento do N pelas plantas, translocação mais eficiente do N para os grãos; 3. Menores impactos ambientais 4. Melhoria e manutenção da fertilidade do solo.	1. Plantas dependentes da FBN podem ter um crescimento inicial mais lento, pois há necessidade de formação e início de atividade dos nódulos; 2. As exigências nutricionais das plantas dependentes da FBN são mais elevadas, pois precisam atender às suas necessidades, das bactérias e da simbiose; 3. Plantas dependentes da FBN são mais sensíveis a estresses abióticos; 4. Estirpes de bactérias fixadoras e genótipos de plantas diferem em sua efetividade e o processo de seleção e melhoramento de ambos os parceiros precisa ser contínuo.

Fonte: Hungria e Nogueira, 2022.

O produtor deve utilizar fertilizante nitrogenado para um “arranque inicial” da soja? 

Muitos produtores são orientados a fazerem uma “aplicação de arranque” com N mineral no plantio da soja. Essa prática é mesmo correta? Embora essa questão tenha sido alvo de muitos debates a resposta mais sensata diante de evidências científicas é: não!

A aplicação de fertilizantes nitrogenados na soja, além de aumentar os custos de produção, pode comprometer o processo simbiótico e interferir na formação dos nódulos que são as grandes fábricas de nitrogênio e com isso diminuir a produtividade da cultura.

Apesar de poder melhorar o desenvolvimento do sistema radicular no início do ciclo de crescimento, o fornecimento de N via fertilizante atrapalha o processo de formação dos nódulos e consequentemente diminui a capacidade das plantas em aproveitar o N atmosférico (fonte limpa e segura com um custo 100 vezes menor que a adubação nitrogenada – que por sua vez comprometem a qualidade ambiental). 

A importância da inoculação anual da soja

A inoculação anual da soja tem se mostrado uma prática importante e benéfica para o cultivo dessa cultura, uma vez que promove a fixação biológica de nitrogênio.

Pesquisas realizadas pela Embrapa Soja mostraram que mesmo em solos com populações elevadas de rizóbios nodulantes, introduzidas por inoculações anteriores, a reinoculação anual proporciona incrementos significativos no rendimento de grãos e no teor de nitrogênio dos grãos. Esses benefícios são especialmente observados em regiões mais sujeitas a estresses ambientais.

A inoculação anual contribui para uma nodulação inicial eficiente na coroa da raiz principal, resultando em maior atividade de fixação biológica do nitrogênio (FBN) durante a fase inicial de crescimento das plantas.

Essa prática tem se mostrado mais eficiente do que a aplicação de fertilizantes nitrogenados, que podem inibir a nodulação sem proporcionar ganhos nos parâmetros de rendimento e teor de nitrogênio dos grãos.

Devido aos benefícios comprovados, a inoculação anual da soja é amplamente adotada pelos agricultores, sendo praticada em aproximadamente 79% da área cultivada no Brasil na safra 2019/2020 (HUNGRIA & NOGUEIRA, 2022).

Coinoculação na cultura da Soja

A coinoculação da soja, que consiste na aplicação conjunta de Bradyrhizobium spp. e Azospirillum brasilense, tem demonstrado resultados positivos e despertado o interesse dos agricultores.

As estirpes de A. brasilense selecionadas no Brasil são conhecidas por sua capacidade de produzir fitormônios, como o ácido indolacético, promovendo o crescimento das raízes e melhorando a absorção de água e nutrientes pelas plantas.

Estudos mostraram que a inoculação anual da soja resultou em incrementos médios no rendimento de grãos de 8,4%, enquanto a coinoculação apresentou um aumento ainda maior, de 16,1% (HUNGRIA & NOGUEIRA, 2022).

A coinoculação também mostrou benefícios adicionais, como maior massa de raízes, número e massa de nódulos, e teor de nitrogênio nos grãos.

Essa prática tem sido difundida por programas de assistência técnica e extensão rural, alcançando milhares de agricultores em diferentes municípios do país. Estudos científicos têm respaldado os benefícios da coinoculação, consolidando-a como uma estratégia eficiente para o cultivo da soja.

Conclusões

A fixação biológica de nitrogênio desempenha um papel fundamental na sobrevivência das espécies, incluindo a soja, sendo uma verdadeira “fábrica biológica” de nitrogênio assimilável pelas plantas.

Ao adotar a inoculação anual com bactérias fixadoras de N, os agricultores obtêm benefícios significativos, como maior rendimento de grãos e teor de nitrogênio.

Além disso, a coinoculação com Azospirillum brasilense potencializa esses resultados, promovendo o crescimento das raízes e melhorando a absorção de nutrientes.

Essas práticas sustentáveis reduzem a dependência de fertilizantes nitrogenados, diminuem as emissões de gases de efeito estufa e preservam a qualidade ambiental.

O Brasil, como maior produtor mundial de soja, tem se destacado no uso dessas estratégias, impulsionando a produtividade da cultura de forma econômica e sustentável.

Ao adotar a fixação biológica de nitrogênio na soja, os agricultores estão investindo no futuro da agricultura, garantindo a saúde do solo, o aumento da produtividade e a preservação do meio ambiente.

Referências

HUNGRIA, M.A.; NOGUEIRA, M.A. Fixação biológica do nitrogênio. In: MEYER, M.C.; BUENO, A.F.; MAZARO, S.M.; SILVA, J.C. (Eds). Bioinsumos na cultura da soja. Brasília: EMBRAPA, p. 141-162. 2022.

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