A Fixação biológica de nitrogênio na América

Latina, com ênfase na cultura de soja

”

Segundo Urquiaga Jerri Zilli

Mariangela Hungria

Marcio R. Martins

Claudia P. Jantalia

Bruno JR Alves

Embrapa Agrobiologia,

UFRRJ-CPGA-CS e FT,

Rio de Janeiro, Brasil

XXXVII CBCS, Cuiabá, 25 julho, 2019

Atualmente em varias regiões do mundo, o uso de

nutrientes vem aliviando a pobreza e a fome

Consumo global anual de N, P205 y K2O de 1960 a 2016

Fonte: (IFA-DATA, 2019).

105,35

44,72

35,84

0

20

40

60

80

100

120

1960 1970 1980 1990 2000 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

Co

nsu

mo

mu

nd

ial

de

N,

P2O

5 e

K2O

(M

t)

Años

N

P2O5

K2O

Fonte: (IFA-DATA 2016, IPNI, 2016).

Consumo anual de N, P205 e K2O, por Brasil, de 1960 a

2015

Anos

O nitrogênio no mundo

A. Principal fonte: Ar (78% N2) B. Fixação de N2 na terra: • Fixação de N2 por atividades antropogênicas: 193 TgN ano-1 (~ 115 Tg N-Fertilizante). • FBN: ~300TgN ano 1. Sistemas naturais terrestres: 60 a 100 TgN ano-1

2. Oceanos: 140 TgN ano-1 (+- 40 TgN). 3. Sistemas agrícolas: +60 TgN ano-1.

Fuente: Clarisse et al (2009), Fowler et al. (2015), Galloway et al (2013), IPCC

(2007)

Consumo de energia fóssil pelo uso de três nutrientes

minerais maiores das culturas

0

10

20

30

40

50

60

70

80

N P K

MJ

kg-1

Aplicação

Transporte

Empacotamento

Fabricação

Aplicação

Transporte

Embalagem

Produção

C-MOS

N2O

CO2

CO2

CO2 CO2 CO2

NH4+

NO3-

N2

N2

N2

100 kg/ha N ~ 450 kg/ha CO2

100 kg/ha N ~ 1 kg N-N2O

~ 500 kg/ha CO2

100 kg/ha N ~ 1000 kg/ha CO2

Assumindo

uma eficiência de

uso do N-fertiliz.

de 50%, e que

25% do N

aplicado

passa a formar a

matéria orgânica

do solo

CO2

A Fixação Biológica de nitrogênio

do ar

Proceso realizado por microorganismos de

vida libre e asociados a plantas

A FBN e o índice de colheita de N

(ICN) da cultura

A FBN satisfaz a demanda de N da cultura = 1

% FBN

% ICN

>1 % FBN

% ICN

<1 % FBN

% ICN

A FBN favorece também a fertilidade do solo (matéria orgânica)

A FBN não satisfaz a demanda de N da cultura:

Perdida de matéria orgânica do solo

Contribuição percentual da FBN na nutrição nitrogenada das principais

culturas de América Latina e o Caribe.

Culturas FBN

%

ICN

% Referência

1. Glycine max (Bras, Bol, Par) 80 75 1

2. Glycine max (Arg, Uruguay) 60 75 2

3. Vicia fava 78 50 3,8

4. Arachis hypogaea 65 50 4,8

5. Pisum sativum 65 50 4,8

6. Cicer arietinum 65 50 4,8

7. Lens culinaris 65 50 4,8

8. Lupinus mutabilis 63 50 3,8

9. Vigna unguiculata 65 50 4,8

10. Phaseolus vulgaris 36 50 4,8

11. Saccharum officinarum 35 38 5,6

12. Zea mays 10 69 1,7 1Alves et al. (2006), 2Colino et al. (2015), 3Peoples et al. (1995), 4Herridge et al. (2008), 5Urquiaga et al. (2012), 6Boddey et al. (2001), 7Cavalcanti et al. (2015), 8IPPC (1996).

Países Habitantes

(Mhab.-1)

Área cultivada

(Mha-1)

1N

exportado

(Mt)

2N-fertilizante

efetivo (Mt)

3N-FBN

(Mt)

4Ingresso

Total de N

(Mt)

5Balanço

total de N

(Mt)

Argentina 43,42 35,9 5,13 0,63 2,95 3,58 -1,55

Bolívia 10,72 3,5 0,26 0,01 0,21 0,22 -0,04

Brasil 207,85 75,9 8,51 3,06 6,99 10,04 1,53

Chile 17,95 1,19 0.12 0,18 0,01 0,19 0,07

Colômbia 48,23 4,10 0,20 0,40 0,04 0,43 0,23

Cuba 11,39 1,41 0,05 0,05 0,02 0,07 0,02

El Salvador 6,13 0,79 0,03 0,05 0,01 0,06 0,02

Equador 16,14 2,13 0,09 0,14 0,01 0,15 0,06

Guatemala 14,05 2,32 0,11 0,12 0,04 0,15 0,04

México 127,02 16,43 1,03 1,40 0,22 1,63 0,59

Nicarágua 6,21 1,08 0,05 0,04 0,03 0,06 0,02

Paraguai 6,64 5,77 0,72 0,08 0,61 0,70 -0,02

Peru 31,38 3,15 0.17 0.20 0.02 0.22 0.05

Uruguai 3,43 1,97 0.20 0.11 0.11 0.22 0.02 6Outros 75,27 5,85 0.19 0.34 0.03 0.37 0.18

Total: 625,83 161.49 16.88 6.81 11.29

(62%) 18.10 1.22

FAOSTAT (2019).1 O N-fertilizante efetivo corresponde à quantidade total de N aplicada, descontando-se 30% de perdas (Urquiaga & Zapata, 2000). 2 A contribuição da FBN foi calculada considerando a acumulação total de N na biomassa vegetal e os percentagens de FBN de cada cultivo. 3 Representa a soma de N-fertilizante efetivo aplicado e a contribuição da FBN. 4 O balanço de N foi calculado pela diferença entre o ingresso de N ao sistema e a saída do nutriente com o produto colhido. 6 Outros países: Costa Rica, Haiti, Honduras, Panamá, Rep. Dominicana, Venezuela.

População, área cultivada e balanço de N na agricultura de América Latina

e o Caribe, 2016

Fuente: ANPII, 2019. Solon Araujo-Comunicación personal. Roberto Racca y A. Perticari-

Comunicación personal

Consumo de inoculantes de bacterias diazotróficas em América Latina. Ano agrícola 2018/2019

País Área de Soja Inoculantes

(Mdosis) Total

(Mha)

Inoculada

(%)

Área inoculada

(Mha)

Brasil 35,8 80 28,6 64 (76%liq)

Argentina 19,20 80 15,36 23

Paraguay 3,10 80 2,48 3

Uruguay 1,20 100 1,20 1

Bolivia 0,993 90 0,89 1

Total, A. Latina 60.14 81 48,54 92

A. Inoculantes para leguminosas:

Soja (Bradyrhizobium spp):

Outras leguminosas:

6.94 Mha feijão (Feijão común e caupi): 600.000 dosis. Menos de 9% del

área es inoculada. No Brasil 400.000 dosis (14% da área).

Soja: (Azospirillum spp: 3,25 Mdosis, co-inoculação

Fuente: ANPII, 2019. Solon Araujo-Comunicación personal. Roberto Racca y A.

Perticari-Comunicación personal

Consumo de inoculantes de bacterias diazotróficas em América Latina. Ano agrícola 2018/2019

B. Inoculantes para gramíneas (Azospirillum spp., etc):

5.88Mdosis.

35,36 Mha MILHO: 4,875 Mdosis (Brasil: 4,6 Mdosis=

25.2% da área. Argentina: 0,275Mdosis = 5% da área).

Menos de 14% da área é inoculada.

562 Mha PASTOS: ~1Mdosis Menos de 0,3% da área de

pastagens são inoculadas. Brasil aplica 0,9Mdosis,

cobrindo 0,43% da área de pastagens (210Mha). Uruguai

aplica 0,3Mdosis em 2,2% das pastagens (13.4Mha).

Asociação Milho e Mucuna

(Honduras)

Asociação milho e feijão

(Guatemala)

Agricultura orgánica Mucuna Adubo-verde (C. Rica)

Adubos verdes em Guatemala. Cengicaña, 2017

Boa nodulação: > 70% FBN

Cobertura verde / incorporação de N e

controle de erva daninha em sistema –

EPAGRI - Santa Catarina. Brasil.

Pasturas degradadas na A. Latina (422

Mha)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 0,5 1 1,5 2

g C

H4/k

g G

PV

GPV (kg/dia)

Pastura tropical

Soja con bajos rendimientos

1500 kg/ha

Stylozanthes spp. var Campo grande

82% FBN

1.5m

+5500

kg/ha

Agrobiologia

A FBN em gramíneas

-N Pensacola

-N

Batatais

Agrobiologia

A FBN em cana de açúcar

•Resposta da var. de cana RB867515 à inoculação com bactérias diazotróficas.

RB867515 inoculada RB867515 não inoculada

206 t/ha

177 t/ha

FBN

ou

PGPBs

??

FBN= 81%

FBN= 83%

Nas regiões subtropicais

da América Latina, a FBN

e as leguminosas

forrageiras garantem o N

utilizado na produção de

carne e leite.

Pastura

consorciada de

Lolium perenne y

Trifolium repens.

Leguminosas Forrageiras em pastagens de Brachiaria

Estilosantes cvs.

Mineirão e Campo

Grande

Robert Macedo

Efeito da aplicação de 50 kg N/ha ou do

consorcio com estilosantes no ganho de peso

vivo de bovinos de corte (oct 2002 a nov 2003)

Tratamento Ganho

Peso

Diário

g

B. decumbens (Bd) 266 C

Bd + 50 kg N ha-1 362 B

Bd + Stylosathes 510 A

CV% 26

17

FBN= 75%

Pastura consorciada de B.

ruziziensis/S. guianensis cv Mineirão,

Uberlândia MG.

Gan

an

cia

de p

es

o

viv

o

(g/d

ia)

Períodos de evaluación Abr Jun Ago Oct

Brachiaria

Brachiaria/Stylosanthes

Agrobiologia

S. guianensis evita

la pérdida de peso

animal en la época

seca del Cerrado

FBN= 75%

O Feijoeiro

Alimento básico da maioria

da população tropical do

mundo.

Mundo: 31.1 Mha; 26.1Mt.

América Latina: 6.94 Mha Brasil: 3.03Mha; 3.18Mt

México: 1.68Mha; 1.27Mt

A FBN ainda no tem

alcançado os niveis

desejados: < 36%.

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

Média estadual

em 2013

Calcário, fósforo

e potássio

Calcário, fósforo,

potássio e

inoculação

Rendimento de grãos do feijão-caupi no estado do Maranhão (kg/ha)

200 kg

Desempenho da cultura do feijão-caupi em áreas demonstrativas em pequenas propriedades no estado do Maranhão. Zilli et al., Em preparação.

Tela de abertura de seção: opção 1

Tratamento sem calcário e sem P. 35 dias (DAE).

Tratamento com calcário e com P. 35 dias (DAE).

FEIJÃO-CAUPI – EM RORAIMA

A eficiência da FBN depende do estado nutricional da

cultura.

FBN= 49% FBN= 59%

Resposta da

FBN

Rizobio

Planta

Solo Clima Manejo do solo

Síntese dos fatores que influenciam a eficiência da FBN em leguminosas

Zilli ( 2017)

• Aqui se da o melhor

exemplo do mundo

do grande beneficio

que a FBN pode dar a

uma cultura.

A FBN na cultura

da soja

101 sc/ha 60 Mha em América Latina

Pesquisa em

FBN permitiu o

avanço da

cultura da

SOJA no Brasil.

Produtividade de soja no Brasil em 42 anos

1,37

3,19

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

Pro

du

tivid

ad

e (t

/ha)

Ano/safra

Conab (2019)

Produção nacional: 114 Mt. (2018/2019) (CONAB, maio 2019)

Área: 35,8 Mha. Rendimento 3.192 kg ha-1

Estimativa do N-FBN = 6,3 Mt. (US$ 13 bilhões)

Soja

Cerrados

Tratamentos

Ren

dim

en

to (

kg

ha

-1)

0

500

1000

1500

2000

2500

Sul

b

a a

aa

aaaa

a

0 10 20 30NãoInoc.

NãoInoc.

0 10 20 30

kg N/hakg N/ha

Efeito da inoculação e da fertilização com N sobre o

rendimento da soja em duas diferentes regiões do Brasil

Hungria et al, 1997

Efeito da aplicação fracionada do N sobre o rendimento

da soja em diferentes regiões do Brasil

Cerrados

Paraná

San

ta R

osa

UFV

-1

IAC-2

Doko

Ren

dim

en

to (

kg

ha

-1)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Sul

BR-37 BR-16

Sem N + 120 kgN ha-1

Hungria et al, 1997 (N fertilizante aplicado, 50% na semeadura e 50% na floração)

Efeito da aplicação de 400 kg N ha-1 sobre o

rendimento da soja em diferentes regiões do

Brasil

Cerrados

Cristalina Doko

Ren

dim

en

to (

kg

ha

-1)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Sul

BR-37 BR-16

Sem N + 400 kgN ha-1

Hungria et al, 1997

a b

Contribuição da FBN na nutrição nitrogenada na cultura

de soja, sob plantio direto e plantio convencional

Fonte: (Zotarelli et al., 2012).

Sistema de

plantio

Rend.

Grãos

N

Resíduo

N

Grãos

N Total

Planta FBN

Mg/ha kg/ha % kg/ha

Sul (1997/98)

Convenc. 6,29 68 330 398 74 295

Direto 6,85 60 321 381 80 305

Sul (1998/99)

Convenc. 5,09 66 278 344 72b 248

Direto 5,24 63 289 352 80a 282

Cerrados (1997/98)

Convenc. 4,72 68 218 285 67b 191

Direto 4,34 66 200 266 76a 202

Efeito da adubação nitrogenada no rendimento de soja inoculada

com Bradyrhizobium em dois solos (Typic Hapludoll) da Pampa da

Prov. de B. Aires.

Adaptado de Gutiérrez-Boem et al. 2004

N

(kg ha-1)

Sitio 1

0

50

100

50

100

Sitio 2

0

50

100

50

100

CV(%)

Época Aplic. (Estado fenológico)

-

R3

R3

R5

R5

-

R3

R3

R5

R5

Grano

Mg ha-1

2.51

2.60

2.53

2.4

2.64

3.58

3.67

3.82

3.6

3.73

10.5

Proteína

%

37.5

36.1

37.0

35.7

38.0

33.0

32.2

33.2

33.1

33.2

4.3

Potencial da FBN na Soja brasileira:

Estudo de caso

• Estudo baseado no programa “Desafio Nacional de

Máxima Produtividade da Soja” do Comitê Estratégico

Soja Brasil (CESB).

• O programa começou em 2008/2009, e daquele ano até

agora o número de participantes tem aumentado 70%.

• Participam produtores com 1.000 a 50.000 ha.

• Na safra 2017/2018 participaram 5.500 produtores, sendo

3.617 da região Sul. A soma da área de todos os

participantes alcança 10% da área nacional plantada com

soja.

Dez anos de desafios dos produtores pela

máxima produtividade (kg/ha) da soja no Brasil

Fonte: (CESB, 2018).

Safra 2008/2009 Safra 2017/2018

Media

Nacional Campeão

Média dos

10

melhores

Media

Nacional Campeão

Média dos

10

melhores

2.628

(43,8 sc)

4968

(82,8 sc)

4.668

(77,8 sc)

3.300

(55 sc)

7.621

(127 sc)

6.502

(108 sc)

2) Pinhal Grande-RS

Faz. Leão

Fazendas campeãs de produtividade de soja nas safras 2016/17 e 2017/18

Fonte: CESB (2018)

1) Sarandi-RS

Faz.E. Bonato

9) Luiz E. Magalhães-BA

Faz. Paraíso da Serra

10) Campos de Júlio-MT

Faz. Zanella II

4) São Desidério-BA

Faz. Sete Povos

3) Serra do Salitre-MG

Faz. Lavrinha

6) Guarapuava-PR

Faz. São Bento

5) Cabeceiras-GO

Faz. Itatiaia

7) Bernardino de Campos-SP

Faz. Siriema do Lago

8) Capão Bonito-SP.

Faz. Marcolino

SAFRA 2017/18

SAFRA 2016/17

A FBN é a principal fonte de N na produção de soja nas fazendas

campeãs de produtividade das safras 2016/17 e 2017/18

Faz. Área de Soja

(ha) Inoculante

N aplicado

kg/ha

Rend.

Fazenda

kg/ha

Rend.

Desafio

kg/ha

N-grão

Desafio

kg/ha

Safra 2016-2017

1 116 (DM53I54 RSF IPRO) Inoc. líquido de B. japonicum 28 (sem.) 5.220 7.621 426

2 730

(Brasmax Ativa RR) Inoc. líquido de B. japonicum

3 (pré-sem.)

2 (sem). 4.200 6.782 373

3 2370

(Brasmax Desafio RR- 8473 RSF) SEMIA 5079 e SEMIA 5080 18 sem 5.520 6.538 366

4 7188

(Monsoy - M8349 IPRO)

SEMIA 587 e SEMIA 5019 +

A. brasilense. 0 5.160 6.264 350

5 232

(Brasmax Desafio RR – 8473 RSF)

SEMIA 5019 e 5080 +

A. Brasilense 10 (sem.) 5.520 6.026 337

Safra 2017-2018

6 1100

(Brasmax Ativa RR)

4 Doses

SEMIA 5019 e 5079 +

A. brasilense

41 (sem.) 4.511 8.945 500

7 900

(Monsoy - M5917 IPRO)

4 Doses. SEMIA 5019 e 5079 +

A. brasilense 5,4 (sem.) 5.610 6.386 357

8 1200

(TMG 7062 IPRO) SEMIA 5019 e SEMIA 5079

36(pré-sem.)

36 (cob.) 4.320 6.495 353

9 1350 (Monsoy -M8349 IPRO) SEMIA 5019 e SEMIA 5079) 55 (sem.) 4.560 5.746 321

10 8000 (Brasmax Desafio RR – 8473

RSF)

SEMIA 5019 e SEMIA 5079 +

A. brasilense) 28 (sem.) 3.834 7.332 410

Soma: 23.186 Média:

21 kg N/ha

Média:

4.846

Média:

6.814 (114 sc.)

Média:

379

Cómo aumentar a contribuição da FBN na agricultura da América Latina e o Caribe? Desafíos!!

1. Manejo adequado dos sistemas agrícolas. Seleção da variedade. Otimizar o fator nutricional, controlar limitações de solo, umidade, variedades, controle de pragas e doenças. Reduzir as limitações agrícola!!! 2. Aumentar o uso de leguminosa-adubos verdes nos sistemas de produção. 3. Desenvolver inoculantes com estirpes altamente eficientes e competitivas, especialmente para as culturas tradicionais. 4. Desenvolver indicadores eficientes e de rápida resposta para identificar a presencia da bactéria inoculada na planta. 5. Trabalho multidisciplinar para o adequado entendimento dos processos que governam a FBN em plantas modelo, procurando estendê-lo a sistemas menos eficientes como as gramíneas (cereais, pastos, cana de açúcar, etc).

Fatores decisivos para potencializar os

rendimentos de soja

• Planejamento da produção.

• Responsabilidade socio-ambiental.

• Construção e manutenção da fertilidade do perfil do solo.

• Adaptação genética.

• Qualidade da semeadura.

• O arranjo populacional.

• Adubação para alta produtividade, incluído

micronutrientes.

• Manejo fitossanitário.

• Uso de inoculantes de bactérias diazotróficas.

Conclusão

A FBN é a principal fonte de N da soja no Brasil , e a

inoculação com bactérias diazotróficas atende ao

potencial de rendimento da cultura superior a 6800 kg/ha

(114 sacas/ha).

Muito

obrigado