Nome do Projeto
Uso de inoculantes microbiológicos no desenvolvimento de plantas de cana-de-açúcar sob déficit hídrico
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
01/08/2020 - 03/03/2021
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Ciências Agrárias
Resumo
A cana-de-açúcar é uma das principais culturas de importância econômica mundial, destacando-se no cenário agroindustrial nacional. Além da produção de álcool e açúcar, apresenta grande importância devido a diversidade de produtos obtidos a partir do seu processamento. O desenvolvimento e produtividade da cana-de-açúcar são influenciados por fatores ambientais como temperatura do ar, radiação e disponibilidade hídrica. O déficit hídrico na espécie pode reduzir em até 60,0% a produtividade de colmos e de açúcar. Nesse sentido, o objetivo do projeto é avaliar o efeito de inoculantes microbiológicos no desenvolvimento de cana-de-açúcar sob déficit hídrico. O experimento será conduzido na Estação Experimental da Embrapa Clima Temperado, onde serão avaliados quatro genótipos de cana-de-açúcar. Neste trabalho será testado o efeito do inoculante comercial específico para cana-de-açúcar AprinzaTM (Inoculante 1), integrado ao Muneo® BioKit da Basf. Assim como, em parceria com a Embrapa Agrobiologia, será testada uma nova formulação composta por uma associação de microrganismos (Inoculante 2) desenvolvida para a cultura cana-de-açúcar. Para formação das plantas, serão produzidas mudas a partir de minitoletes, que após submetidas aos processos de desinfestação e eliminação de microrganismos, serão inoculadas seguindo a metodologia indicada para cada tratamento. O fator condição hídrica (irrigado x déficit hídrico) será iniciado aos 90 DAE, realizando ciclos de suspensão da irrigação no tratamento com déficit hídrico e mantendo a irrigação no tratamento irrigado. A simulação do estresse hídrico será realizada em três ciclos de sete dias sem irrigação, com intervalo de três dias entre ciclo para recuperação pós-estresse. As variáveis biométricas a serem analisadas são: número de perfilhos e colmos por planta, altura de planta, número de internódios, comprimento médio do internódio, diâmetro do colmo, área foliar, massa fresca e seca da parte aérea, massa fresca e seca do sistema radicular, taxa de crescimento e teor de sólidos solúveis totais. Quanto as análises fisiológicas, serão avaliadas evapotranspiração, teor de clorofila, conteúdo relativo de água, parâmetros fotossintéticos e fluorescência da clorofila a. Além disso, ainda será realizada a determinação de prolina dos genótipos avaliados, bem como a análise molecular a partir da técnica de RT-PCR.

Objetivo Geral

1.Objetivo Geral:
Avaliar o efeito de inoculantes microbiológicos no desenvolvimento de cana-de-açúcar sob déficit hídrico.
2.Objetivos Específicos:
Avaliar a contribuição de inoculantes microbiológicos na tolerância ao déficit hídrico em genótipos de cana-de-açúcar;
Avaliar o efeito de inoculantes microbiológicos no desenvolvimento de plantas de cana-de-açúcar sob déficit hídrico, a partir de caracteres biométricos, fisiológicos, bioquímicos e moleculares;
Verificar a resposta de genótipos de cana-de-açúcar recomendados para a região sul aos inoculantes testados.

Justificativa

As previsões ambientais apontam para o aumento do aquecimento global nas próximas décadas e consequentemente um cenário com aumento dos períodos de seca. Este é um dos fenômenos naturais que mais impactam a produtividade agrícola, sendo um fator ambiental limitante ao desenvolvimento das plantas.
A cana-de-açúcar é uma das culturas com maior destaque mundial, apresentando grande importância econômica, social e ambiental, é uma das principais commodities agrícolas em termos de produção (DEVOS, 2010). O grande diferencial da espécie está associado as diversas aptidões, podendo ser utilizada tanto para produção de açúcar quanto para a produção de biocombustíveis. A partir desse ponto de vista, destaca-se principalmente pela produção de etanol, um combustível renovável com crescente potencial de utilização, visando a substituição dos combustíveis fósseis. Além disso, o potencial energético da cana-de-açúcar não se limita apenas a produção de etanol, podendo ser utilizado também para cogeração de energia .
Os principais fatores ambientais que influenciam o desenvolvimento e a produtividade da cana-de-açúcar são a temperatura do ar, disponibilidade hídrica e radiação solar (VIANNA; SENTELHAS, 2014), apresentando algumas exigências quanto às condições meteorológicas, na fase de brotação (temperatura ideal), perfilhamento (disponibilidade de água e intensidade de luz) e crescimento (estimulado por luz, umidade e calor) (BRUNINI, 2008). Em relação a maturação, para o maior acúmulo de sacarose, as condições climáticas (déficit hídrico e frio) contribuem para que haja repouso fisiológico e acúmulo de sacarose nos colmos (ANDRADE, 2006).
A baixa disponibilidade hídrica desencadeia alterações em parâmetros de crescimento das plantas, afetando negativamente o desenvolvimento e o desempenho produtivo das mesmas, sendo apontada como a principal causa da redução da produtividade dos cultivos agrícolas. A dimensão do impacto causado pelo déficit hídrico na produtividade agrícola ocorre conforme a fase de desenvolvimento da planta (RESENDE et al., 2008). Segundo Almeida et al. (2008) e Gava et al., (2011), a necessidade hídrica da cana-de-açúcar altera-se de acordo com o período de sua fase vegetativa de desenvolvimento, e é influenciada pelas condições ambientais, pelo genótipo, manejo agrícola e período de plantio. O déficit hídrico na espécie pode reduzir em até 60,0% a produtividade de colmos e de açúcar (BASNAYAKE et al., 2015).
A região sul do Brasil apresenta diferenciação climática bem definida entre as estações do ano. O Rio Grande do Sul, possui clima temperado úmido, com chuvas bem distribuídas ao longo do ano, entretanto nas últimas décadas tem sofrido com períodos significativos de escassez hídrica (SILVA, 2015). Nesse sentido, os períodos de deficiência hídrica concentram-se especialmente no verão, onde a precipitação pluvial não atende à demanda evaporativa da atmosfera. Dessa forma, o período de escassez hídrica no Rio Grande do Sul coincide com o período de maior demanda hídrica da cana-de-açúcar.
As bactérias promotoras do crescimento vegetal atuam através de mecanismos como produção de fitohormônios, solubilização de fosfatos, produção de sideróforos, além da fixação biológica de nitrogênio. Tais características influenciaram a utilização de diversas bactérias diazotróficas como inoculantes em cultivos de importância agronômica como cana-de-açúcar (SCHULTZ et al., 2012; VARGAS et al., 2014; MATOSO et al., 2020) milho (VASCONCELOS et al., 2016; ALVES; SOBRAL; REIS, 2020), trigo (NABIT et al., 2010), arroz (JARDIM et al., 2018).
Diversos trabalhos apontam que a utilização de microrganismos como inoculantes pode ser considerada uma ferramenta estratégica importante para mitigar os efeitos de diferentes tipos de estresse que acometem o crescimento e desenvolvimento das plantas (DIMKPA; WEINAND; ASCH, 2009; YANG; KLOEPPER; RYU, 2009; GROVER et al., 2011; KASIM et al., 2013; FUKAMI; CEREZINI; HUNGRIA, 2018). Dessa forma, microrganismos benéficos podem melhorar o desempenho das plantas em condições de estresse e consequentemente aumentar a produtividade dos cultivos (MARANHÃO et al., 2019).
Diante do exposto, verifica-se a importância do desenvolvimento de estudos sobre a interação benéfica entre microrganismos e plantas, e seus efeitos nos mecanismos fisiológicos, bioquímicos e moleculares para tolerância ao déficit hídrico, possibilitando a compreensão dos mecanismos acionados durante o estresse. Baseado neste contexto, este trabalho considera como hipóteses que a inoculação com ativos microbiológicos em plantas de cana-de-açúcar contribui para o crescimento e desenvolvimento das plantas e que a inoculação pode desencadear alterações fisiológicas e bioquímicas que promovem maior tolerância ao déficit hídrico.

Metodologia

O presente trabalho está sendo desenvolvido na Estação Experimental da Embrapa Clima Temperado, em Pelotas-RS. Estão sendo avaliados 3 genótipos de cana-de-açúcar provenientes da Rede Interuniversitária para o Desenvolvimento do Setor Sucroenergético (Ridesa) e disponibilizados pelo Programa de Melhoramento Genético da Cana-de-açúcar (PMGCA/UFPR), sendo estes: RB867515, RB966928 e RB016916. Desses, os primeiros ocupam a maior área cultivada no Brasil (IAC, 2019), e o genótipo RB016916, destaca-se com potencial para o plantio no Rio Grande do Sul (ANTUNES et al., 2017).
Neste trabalho é testado o efeito de três inoculantes microbiológicos no desenvolvimento inicial de mudas de cana-de-açúcar e na promoção da tolerância em condições de déficit hídrico, contrastados com dois tratamentos controle, dessa forma originando cinco diferentes tratamentos, sendo estes:
 Controle- Controle
 Controle com nitrogênio- Controle com adubação nitrogenada
 INC1- INC1 - Aprinza® (Nitrospirillum amazonense)
 INC2- INC2 - Coquetel com mistura de cinco estirpes de bactérias diazotróficas (Herbaspirillum rubrisubalbicans, H. seropedicae, Burkholderia tropica, Gluconacetobacter diazotrophicus e Nitrospirillum amazonense)
 INC3- INC3- Rizobactéria (Exiguobacterium acetylicum)
Visando determinar o efeito do uso de inoculantes microbiológicos no desenvolvimento de plantas de cana-de-açúcar e na tolerância das mesmas a condições de déficit hídrico, o então experimento foi dividido em duas fases, com durações e delineamentos distintos.

5. Capítulo 1. Desenvolvimento inicial de mudas de cana-de-açúcar inoculadas com diferentes bactérias promotoras de crescimento
5.1 Metodologia
Para condução dos experimentos foram produzidas mudas a partir de minitoletes, onde foram coletados colmos de cana-de-açúcar, sendo cortados com auxílio de uma guilhotina, formando toletes de uma gema. Após o corte, os minitoletes foram submetidos a tratamento em imersão com fungicida a base de trifloxistrobina e tebuconazol, durante três minutos, com o objetivo de eliminar microrganismos presentes na cana-de-açúcar e evitar a interferência com os inoculantes microbiológicos. A inoculação foi realizada através da imersão dos minitoletes em solução, conforme o descrito abaixo para cada tratamento:
 Controle- Controle (30 minutos água não tratada)
 Controle com nitrogênio- Controle com adubação nitrogenada (30 minutos água não tratada)
 INC1- INC1 – Aprinza® (30 minutos em solução 100ml-12L)
 INC2- INC2- Coquetel com mistura de cinco estirpes de bactérias diazotróficas (30 minutos, turfa diluída em 100L de água não tratada)
 INC3- INC3- Rizobactéria (30 minutos em suspensão bacteriana)
Após a inoculação, os minitoletes foram plantados imediatamente em tubetes contendo substrato comercial Turfa Fértil®. As bandejas de tubetes com volume de 180 cm³ cada, foram mantidas em casa de vegetação com controle de temperatura (25 ± 2 °C) e umidade relativa programada para 75%. O delineamento experimental utilizado foi de blocos ao acaso em esquema bifatorial (3 genótipos x 5 tratamentos), com quatro repetições.
Durante a produção das mudas foram coletadas amostras homogêneas do substrato utilizado para as análises de caracterização físico-hídrica do substrato, onde serão avaliadas a densidade úmida e a retenção de água do substrato. Esta análise será realizada no Laboratório de Física do Solo da Embrapa Clima Temperado.
A brotação foi avaliada diariamente e as mudas foram uniformizadas para posterior transplante para os vasos. Para o transplante, foram utilizados vasos flexíveis de polietileno com volume de 2,8 litros, com a base perfurada e preenchidos com 1,2 kg de substrato comercial Turfa Fértil®.
Com o objetivo de suprir as necessidades nutricionais das plantas foi adicionada adubação suplementar de fósforo e potássio. Para tal, foi aplicada a dose equivalente em fertilizante a 0,28 g por vaso de K2O e 0,36 g por vaso de P2O5, visando garantir a homogeneidade, os fertilizantes foram aplicados na forma diluída, com volume correspondente a dose para cada vaso.
Para o tratamento com adubação nitrogenada (controle com nitrogênio), após o transplante foi aplicada a dose equivalente em ureia a 0,8 kg de nitrogênio por vaso. Da mesma forma que os demais nutrientes, o fertilizante foi aplicado na forma diluída, com volume correspondente a dose para cada vaso.
Antecedendo o transplante das mudas, foi realizada uma avaliação preliminar, na qual foram avaliadas as seguintes variáveis:
Avaliações biométricas
• Comprimento de planta (CP, cm): mensurado com o auxílio de uma trena centimétrica, a partir da base da planta até o ápice da folha mais longa;
• Altura de planta (ALT, cm): mensurado com o auxílio de uma trena centimétrica, a partir da base da planta até a primeira aurícula visível (folha +1);
• Diâmetro do colo (DC, mm): mensurado no segundo entrenó acima do solo, com o auxílio de um paquímetro milimétrico;
• Número de folhas: realizada a partir da contagem do número de folhas abertas.
• Teor de clorofila (CLF, Índice SPAD): medida tomada no intervalo de 09:30 às 11:30 da manhã, realizada na porção mediana da folha +3, com auxílio de um clorofilômetro portátil, modelo SPAD-502Plus, marca Konica Minolta®;
• Massa fresca e seca da parte aérea (g): coleta e pesagem da massa fresca total da parte aérea seguida da secagem em estufa a 65 °C para determinação da massa seca;
• Massa fresca e seca do sistema radicular (g): coleta, separação e pesagem da massa fresca total sistema radicular seguida da secagem em estufa a 65°C para determinação da massa seca;
• Massa fresca e seca total (g): estimada a partir da soma das produções de massas frescas (parte aérea e sistema radicular) e massas secas (parte aérea e sistema radicular).
No mesmo momento do transplante, foi realizada a poda e uniformização das mudas, bem como a coleta do material vegetal para análise nutricional. As variáveis biométricas foram avaliadas novamente aos 60 e 90 dias após a inoculação (DAI). Os dados obtidos foram submetidos a análise de variância com auxílio do software Genes (CRUZ, 2013), e em caso de diferença significativa foram comparados pelo teste de Tukey (p≤0,05).

Indicadores, Metas e Resultados

Obter genótipos com maior nível de tolerância ao déficit hídrico e contribuir para adequação de metodologias de seleção, facilitando a inclusão destes critérios em programas de melhoramento, acelerando o processo de obtenção de genótipos com tolerância a estresses abióticos, abrangendo a expansão da cultura para novas fronteiras de cultivo e aumentando a estabilidade do sistema de produção da cultura.

Equipe do Projeto

NomeCH SemanalData inicialData final
LUCIANO DA SILVA PINTO1
LUIZE SILVA MASCARENHAS

Fontes Financiadoras

Sigla / NomeValorAdministrador
CAPES / Coordenação de Aperfeiçoamento de Nível SuperiorR$ 437,50Coordenador

Plano de Aplicação de Despesas

DescriçãoValor
339030 - Material de ConsumoR$ 437,50

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