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UFRRJ
INSTITUTO DE AGRONOMIA
CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FITOTECNIA
TESE
Contribuição da Fixação Biológica de Nitrogênio na
Produção Sustentável da Cultura de Cana-de-Açúcar.
Rogério Pontes Xavier
2006
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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO
INSTITUTO DE AGRONOMIA
CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FITOTECNIA
CONTRIBUIÇÃO DA FIXAÇÃO BIOLÓGICA DE NITROGÊNIO NA
PRODUÇÃO SUSTENTÁVEL DA CULTURA DE CANA-DE-AÇÚCAR
ROGÉRIO PONTES XAVIER
Sob a orientação do Professor
Segundo Sacramento Urquiaga Caballero
Tese submetida como requisito parcial para
obtenção do Grau de Doutor em Ciências, no
Curso de Pós-Graduação em Fitotecnia, Área
de Concentração em Produção Vegetal.
Seropédica, RJ
Abril de 2006
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633.61
Xe
T
Xavier, Rogério Pontes, 1975
Contribuição da fixação biológica de nitrogênio na
produção sustentável da cultura de cana-de-açúcar /
Rogério Pontes Xavier – 2007.
71 f. : il.
Orientador: Segundo Sacramento
Urquiaga Caballero.
Tese (doutorado) – Universidade
Federal Rural do Rio de Janeiro,
Instituto de Agronomia.
Bibliografia: f. 66-75.
1. Cana-de-açúcar – Cultivo –
Teses. 2. Nitrogênio – Fixação -
Teses. I. Urquiaga Caballero,
Segundo Sacramento, 1950. II.
Universidade Federal Rural do Rio
de Janeiro. Instituto de
Agronomia. III. Título.
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO
INSTITUTO DE AGRONOMIA
CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FITOTECNIA
ROGÉRIO PONTES XAVIER
Tese submetida como requisito parcial para obtenção do grau de Doutor em Ciências, no
Curso de Pós-Graduação em Fitotecnia, área de Concentração em Produção Vegetal.
TESE APROVADA EM 25/04/2006
Segundo Sacramento Urquiaga Caballero. Ph.D. Embrapa Agrobiologia.
(Orientador)
Robert Michael Boddey. Ph.D. Embrapa Agrobiologia.
Fábio Lopes Olivares. Dr. Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro.
Fábio Bueno Reis Junior. Dr. Embrapa Cerrados.
José Carlos Polidoro. Dr. Embrapa Solos.
AGRADECIMENTOS
À DEUS, que sempre iluminou meus caminhos;
À minha esposa Andréa por toda a sua paciência e companheirismo, e a minha filha Ana
Clara, que foi um presente que Deus me deu, e que nos momentos mais difícies me trouxe
muita alegria e paz;
Ao meu pai, minha mãe e minha irmã pelo carinho e complacência principalmente nos
momentos mais complicados;
À toda minha família, especialmente minha avó Anita;
À FAPERJ, pela concessão de bolsa de estudo para realização dos meus estudos de
doutorado.
À Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, ao Departamento de Fitotecnia e a seus
professores.
Aos Professores e pesquisadores Segundo Urquiaga, Robert Michael Boddey e Bruno José R.
Alves pela orientação.
À Embrapa Agrobiologia, por todo apoio de estrutura, financeiro e pessoal para a realização
do trabalho.
Ao Pessoal do Laboratório de Nitrogênio (Zé Vicente, Altiberto, Roberto Grégio e Roberto
Andrade), de Solos (Selmo, Flávio, Sidney) da Embrapa Agrobiologia. Ao pessoal de campo
da Embrapa Agrobiologia.
À Diretoria da Usinas Itamarati que nos permitiu conciliar o desenvolvimento do presente
trabalho com as atividades profissionais.
Aos grandes amigos Alexander Silva de Resende e Rafael Fiusa, pelo companherismo, que
foi muito importante para vencer as dificuldades que apareceram no desenvolvimento desse
trabalho.
Aos amigos e colegas que eu conheci nos últimos 6 anos. Espero que eu consiga listar todos, e
que a vida proporcione o reencontro sempre que for possível: Renato, Diego, Celso,
Raimundo, David, Sérgio, Lincoln, Ednaldo, Ricardo Tarré, Octávio, Elvino,Gustavo, Jerri,
Fabiano, Robert Macedo, Polidoro, Erika, Claudia, Roberta, Conceição, Ana Paula,
Antonieta, Nazaré, Salomão, Adriano Perin, Marinete, Cristiane e Michele.
À todos que fizeram parte deste caminho, mesmo não estando aqui presente.
Muito obrigado!
RESUMO
XAVIER, Rogério Pontes. Contribuição da fixação biológica de nitrogênio na
produção sustentável da cultura de cana-de-açúcar. 2006. p. Tese (Doutorado em
Agronomia, Fitotecnia). Instituto de Agronomia, Departamento de Fitotecnia,
Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica, RJ, 2006.
Apesar dos esforços da pesquisa em FBN na cultura de cana-de-açúcar, que vem sendo
desenvolvida no Brasil, as soqueiras da maioria das variedades de cana-de-açúcar ainda
precisam de uma complementação com fertilizantes nitrogenados, e o custo deste insumo
tende a elevar-se, acompanhando o preço do petróleo. Assim, nos últimos anos, a pesquisa
científica, vem trabalhando em busca de alternativas à adubação nitrogenada, através de
genótipos com maior potencial para FBN, práticas de manejo da cultura que poderiam
amplificar a contribuição da FBN e pela seleção e inoculação de estirpes de bactérias
eficientes para FBN. Buscando alcançar algumas dessas respostas, na Embrapa Agrobiologia,
localizada em Seropédica-RJ, foram instalados três experimentos com o objetivo identificar as
variedades de cana-de-açúcar mais eficientes para FBN, com base nas técnicas de balanço de
N-total no sistema solo/planta, abundância natural de
15
N e diluição isotópica de
15
N. Os
resultados desses experimentos permitiram concluir que: 1) o balanço de N-total do sistema
solo-planta após 8 e 13 anos de cultivo foram positivos para a maioria das variedades
estudadas, mostrando um significativo ingresso de nitrogênio proveniente da atmosfera via
FBN para o sistema solo-planta; 2) os genótipos Krakatau, SP 70-1143, SP 79-2312 e SP 71-
6163 confirmaram o potencial para FBN já observados em estudos anteriores; 3) as
variedades RB 72-454, e RB 82-5336, RB 75-8540 e RB 83-5089 apresentaram alto potencial
para FBN; 4) o tipo de solo e o ciclo da cultura teve grande influência na contribuição da
FBN; e 5) a FBN é uma importante fonte de N ao sistema solo planta, e vislumbram a
possibilidade de que com o manejo adequado (colheita de cana crua) e com a utilização de
variedades eficientes para FBN, talvez, seja possível reduzir ou mesmo eliminar a adubação
com fertilizantes nitrogenados na cultura.
Palavras chave: Quantificação da FBN; δ
15
N; Balanço de N
ABSTRACT
XAVIER, Rogério Pontes. Biological’s nitrogen fixation contribution in
sugarcane’s crop sustainable production. 2006. 71p. Thesis (Doctor in Agronomy,
Fitotecnic ). Instituto de Agronomia, Departamento de Fitotecnia, Universidade
Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica, RJ, 2006.
Despite sugarcane’s Biological Nitrogen Fixation (BNF) research efforts which have been
carrying on in Brazil, most of its varieties still need nitrogen fertilizer complement, and the
cost of this supply trends to raise following the petroleum price. Thus, the scientific research
has worked on finding alternatives to nitrogen fertilizer through varieties with higher potential
to the BNF; crop’s practical handling that would be able to increase BNF’s contribution; and
also, through selection and inoculation of bacteria’s lineage efficient to BNF. Seeking some of
these answers, three experiments were developed at Embrapa Agrobiologia in Seropedica-RJ
heading to identify the most efficient sugarcane’s varieties to BNF based on balance
techniques of N-Total on the system soil/plant;
15
N natural abundance; and
15
N isotopic
dilution. The experiment results allowed concluding that: 1) The N total balance of soil/plant
system after 8 and 13 years of harvesting was positive to the most varieties studied, showing a
significant entry of nitrogen from de atmosphere by BNF to the soil/plant system; 2) The
varieties Krakatau, SP 70-1143, SP 79-2312 and SP 71- 6163 confirmed potential to BNF as
observed on previous studies; 3) The varieties RB 72-454, RB 82-5336, RB 75-8540 and RB
83-5089 showed high potential to BNF. 4) The soil type and the crop’s cycle have great
influence on the BFN contribution; 5) The BNF is an important source of N for the soil/plant
system; got a glimpse of right handling possibility (systems of sugar cane harvesting with
crop residue remaining on the soil surface) and with the utilization of efficient varieties to
BNF may be possible to reduce or even eliminate crop’s nitrogen fertilizers.
Key words: quantifying BNF, δ
15
N, N balance.
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO
1
2 REVISÃO DE LITERATURA
3
2.1. Histórico da fixação biológica de nitrogênio na cultura de cana-de-açúcar
3
2.2 Evidências da fixação biológica de nitrogênio e impacto na fertilidade do solo
4
2.3 Avanços da pesquisa envolvendo a fixação biológica de nitrogênio
5
2.4 Alguns dos fatores que afetam a fixação biológica de nitrogênio
6
2.5 Importância da fixação biológica de nitrogênio para o seqüestro de carbono 8
2.6 Técnicas de avaliação 9
2.6.1.
Contribuição da fixação biológica de nitrogênio na nutrição nitrogenada da
cultura de cana-de-açúcar
9
3 MATERIAL E MÉTODOS
13
3.1 EXPERIMENTO 1. Avaliação da fixação biológica de nitrogênio em 10 variedades
de cana-de-açúcar pelas técnicas de balanço de N total do sistema solo - planta e pela
abundância natural de
15
N, em condições de campo.
13
3.1.1 Localização, tratamentos e delineamento experimental 13
3.1.2 Adubação de Plantio e Manutenção. 13
3.1.3 Ciclos 14
3.1.4 Quantificação da Fixação Biológica de Nitrogênio 14
3.1.5 Colheitas, Produção de Biomassa e Acúmulo de N-total 16
3.1.6 Procedimentos estatísticos
17
3.2 EXPERIMENTO 2. Avaliação da contribuição da fixação biológica de nitrogênio
em 9 variedades de cana- de-açúcar pela técnica de abundância natural de
15
N , em
condições de campo.
17
3.2.1 Localização, tratamentos e delineamento experimental 17
3.2.2 Adubação de Plantio e Manutenção 18
3.2.3 Colheitas, Produção de Biomassa e Acúmulo de N-total 18
3.2.4 Quantificação da Fixação Biológica de Nitrogênio 18
3.3 EXPERIMENTO 3. Avaliação da potencialidade de 10 genótipos de cana de açúcar
para fixação biológica de nitrogênio, pelo método de diluição isotópica de
15
N, num
Argissolo Vermelho Amarelo.
18
3.3.1 Localização, tratamentos e delineamento experimental 18
3.3.2 Colheitas, Produção de Biomassa e Acúmulo de N-total 20
3.3.3 Quantificação da Fixação Biológica de Nitrogênio 20
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
23
4.1 Experimento 1 23
4.2 Experimento 2 40
4.3 Experimento 3 50
5 CONCLUSÕES
61
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS
62
7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
63
1
1 INTRODUÇÃO
A cultura de cana-de-açúcar exerce um papel de grande importância na economia de
diversos países dos 5 continentes do mundo, tendo maior destaque nas economias da América
Latina e Caribe. O Brasil é, atualmente, o maior produtor mundial desta cultura, que ocupa
uma área de 5,7 milhões de hectares com uma produtividade média de 73 Mg/ha (IBGE-
SIDRA, 2005). A história da cana-de-açúcar no Brasil confunde-se com a história do próprio
País, uma vez que seu ciclo inciou-se logo após a chegada dos portugueses, passando por
oscilações desde o período colonial até os dias de hoje. No século XX, até o início da década
de 70, o setor açucareiro passou por várias crises (Cana-de-açúcar, 1997). No entanto, em
meados daquela década, o País implantou o maior programa de combustível biológico do
mundo, o PROÁLCOOL, que além de atenuar a dependência brasileira pelo petróleo (na
época, o País importava cerca de 84% de sua necessidade diária de petróleo), permitiria
reduzir significativamente a emissão de monóxido de carbono em 57 %, a de hidrocarbonetos
em 64 % e a de óxidos de nitrogênio em cerca de 13 % quando comparados com carros à
gasolina da época (Bohm, 1986). Com o PROÁLCOOL, o País diminuiu a importação de
petróleo no equivalente a 200.000 barris por dia, e em termos sócio-econômicos representou a
criação de cerca de 1 milhão de empregos e ao redor de 1,0 bilhão de US Dólares por ano na
economia de divisas.
Um dos fatores de primordial importância para o sucesso do programa PROÁLCOOL
no Brasil, diz respeito ao balanço energético positivo da cultura de cana-de-açúcar para a
produção de álcool. Ao contrário da cana produzida em países como EUA e Cuba (no passado
recente) aonde o balanço energético raramente chega a +1 (Boddey, 1995), no Brasil é de
aproximadamente +9, podendo chegar a +12 caso elimine-se a aplicação de fertilizante
nitrogenado, diminuam-se as perdas industriais e haja um maior aproveitamento dos
subprodutos da indústria (Macedo & Koller, 1997). Este grande balanço positivo, deve-se, em
grande parte, aos bons rendimentos da cultura com baixas aplicações de fertilizantes
nitrogenados (Urquiaga et al., 1992). Em países produtores de cana-de-açúcar, como os
Estados Unidos, Austrália, Cuba, Venezuela e Peru, as adições de fertilizantes nitrogenados
estão entre 200 e 400 kg de N ha
-1
ano
-1
.
Nos programas de melhoramento de cana-de-açúcar desenvolvidos no Brasil, como
nos programas conduzidos mais recentemente pela Copersucar (SP) e também pelas
Universidades Federais, as aplicações de fertilizante nitrogenado sempre foram modestas (ao
redor de 60 kg ha
-1
ano
-1
de N) e as cultivares selecionadas produziram satisfatoriamente
nestas condições, raramente mostrando grandes respostas às adições deste nutriente (Azeredo
et al., 1986). Assim, considera-se que, devido a estas baixas doses de N-fertilizante aplicadas,
as pesquisas brasileiras contribuíram, e vêm contribuindo em grande parte, na seleção de
cultivares de cana-de-açúcar para alta eficiência de fixação biológica de nitrogênio (FBN)
(Urquiaga et al., 1997).
Apesar dos esforços da pesquisa em FBN na cultura de cana que vem sendo
desenvolvida no Brasil, as soqueiras da maioria das variedades de cana-de-açúcar ainda
precisam de uma complementação nitrogenada e o custo de aquisição deste elemento tende a
elevar-se, acompanhando a elevação dos preços do petróleo. Assim, nos últimos anos, a
pesquisa científica, vem trabalhando em busca de alternativas para a adubação nitrogenada,
através de genótipos com maior potencial para FBN (Urquiaga et al., 1992, 1997), práticas
usadas no manejo da cultura que poderiam amplificar a FBN (Resende, 2000; Xavier, 2002;
2
Polidoro, 2001), e pela seleção de estirpes de bactérias eficientes para FBN (Baldani et al.,
1997; Boddey et al., 2001; Oliveira et al., 2002; Reis Jr., 2000).
Embora avanços tenham sido conseguidos, ainda não se tem um controle da FBN na
cultura da cana. A pesquisa busca entender o processo, utilizando cultivares selecionadas pelo
alto potencial para FBN. Porém, a renovação de cultivares é contínua, e pesquisas paralelas
para avaliar aquelas que têm maiores chances de se beneficiarem da FBN precisam ser
mantidas para garantir que inoculantes e diferentes formas de manejo incrementem a FBN, de
modo que se tenham maiores chances de sucesso.
Este estudo teve como objetivo geral determinar a influência genotípica na
contribuição da fixação biológica de nitrogênio. Em relação aos objetivos específicos pode-se
citar a identificação de variedades de cana-de-açúcar mais eficientes para FBN, com base nas
técnicas de balanço de N-total no sistema solo/planta, abundância natural de 15N e diluição
isotópica de 15N.
3
2 REVISÃO DE LITERATURA
2.1 Histórico da FBN na cultura de cana-de-açúcar
Desde os trabalhos pioneiros de Johanna Döbereiner no fim da década de 50,
pesquisadores levantaram a hipótese de que microrganismos fixadores de N
2
, poderiam
desenvolver-se na rizosfera ou associados às plantas de cana e serem responsáveis por
significativas contribuições de N proveniente da atmosfera para a nutrição das plantas.
Naquela década, Döbereiner (1959, 1961) encontrou altos números de bactérias fixadoras de
N
2
do gênero Beijerinckia, no solo dos canaviais, especialmente na região da rizosfera, a qual
foi nomeada Beijerinckia fluminensis devido a sua alta ocorrência no Estado do Rio de
Janeiro (Döbereiner e Ruschel, 1958). Na época, por falta de técnicas apropriadas, não foi
possível quantificar adequadamente a contribuição às plantas desta fonte de nitrogênio.
Nos anos 70, vários experimentos foram conduzidos no Centro de Energia Nuclear na
Agricultura (CENA, Piracicaba, SP) utilizando-se N
2
(gás) marcado com o isótopo
15
N, onde
foram detectadas contribuições significativas da fixação de N
2
às plantas de cana-de-açúcar
(Ruschel et al., 1978). Entretanto, devido às dificuldades envolvidas em expor, por longo
tempo, no campo, plantas de cana-de-açúcar ao gás marcado com o isótopo, não foi possível
concluir, se estas contribuições teriam significância agronômica. Praticamente no mesmo
período, com a introdução do meio de cultivo semi-sólido para isolamento de bactérias, houve
a possibilidade de descoberta de novos gêneros de bactérias diazotróficas (Döbereiner, 1992),
não só em cana-de-açúcar, como em várias outras gramíneas. Entre estas bactérias, pode-se
destacar para a cana-de-açúcar, Azospirillum spp, Herbaspirillum seropedicae,
Herbaspirillum rubrisubalbicans, Burkholderia spp e Gluconacetobacter diazotrophicus
(anteriormente conhecida como Acetobacter diazotrophicus), que foram isoladas dos tecidos
das plantas, tanto nas raízes como nos colmos e folhas (Baldani et al., 1986;
Cavalcante e
Döbereiner, 1988;
Boddey et al., 1991, 1995; Baldani et al., 1996; Reis et al., 2000; Reis
Júnior, 2000;
Sevilla and Kennedy, 2000; Kennedy and Islam, 2001; Kennedy et al., 2004).
Estas bactérias possuem características favoráveis, que levaram a acreditar que sejam as
principais responsáveis pelas altas taxas de FBN associadas a cultura de cana-de-açúcar
(Baldani et al., 1997), chegando a fixar até 150 kg ha
-1
de N (Döbereiner, 1997; Kennedy et
al., 2004). G. diazotrophicus e Herbaspirillum spp., não são encontrados em vida livre no
solo, mesmo de áreas das entrelinhas de plantações de cana-de-açúcar, sendo encontradas
somente em raízes, colmos e folhas de cana-de-açúcar. Assim, estas espécies são conhecidas
como bactérias endofíticas obrigatórias (Baldani et al., 1997). Dados de Caruso & Baldani
(1995) indicaram que G. diazotrophicus inoculada num solo, não pode ser re-isolada após 48
horas da inoculação, sendo bem mais sensível que Herbaspirillum spp para sobreviver no
solo. Uma forte razão para se acreditar que as bactérias diazotróficas que vivem no interior
das plantas de cana sejam as principais responsáveis pela FBN nesta cultura, é a possibilidade
das bactérias disporem de fotossintatos em abundância, estarem num ambiente com baixa
concentração de O
2
, e, estando nestas condições, o N fixado poderia ser rapidamente
assimilado pela planta hospedeira (Reis Júnior, 1998). Experimentos em laboratório, onde
foram cultivados juntos, em meio de cultura, G. diazotrophicus e uma levedura amilolítica
(Lipomyces kononemkoae), usado como um sistema modelo para representar a interação
planta/bactéria, mostraram que 50% do N-total fixado pela bactéria foi transferido para a
levedura, desde o início de crescimento da cultura, o que sugere que esta rápida transferência
também pode ocorrer para a planta hospedeira (Cojho et al., 1993). Cruz et al. (1995),
determinaram em laboratório que o produto excretado por G. diazotrophicus é o amônio, o
que reforça ainda mais essa hipótese.
4
Já no fim da década de 80, em trabalhos conduzidos na EMBRAPA-Agrobiologia em
ótimas condições de irrigação e de fertilização, excetuando-se aí o nitrogênio, e fazendo uso
das técnicas de balanço de N total e diluição isotópica de
15
N, foi comprovado que várias
cultivares de cana-de-açúcar são capazes de obter grandes contribuições de N derivado da
fixação biológica de nitrogênio associada à cultura (Lima et al., 1987; Urquiaga et al., 1989;
1992).
É sabido que plantas como a cana-de-açúcar que apresentam via fotossintética C
4
,
utilizam menos de 50% de sua capacidade de fotossíntese (Machado, 1987), podendo assim,
otimizando a fixação de CO
2
, oferecer para as bactérias diazotróficas a energia necessária
para manter a FBN sem afetar o rendimento da cultura (Döbereiner, 1992). No entanto, os
mecanismos que envolvem a colonização das plantas pelas bactérias fixadoras de N
2
, ainda
não estão totalmente elucidados (Olivares et al., 1997). Sabe-se que em cana-de-açúcar, estas
bactérias podem ser transferidas nos “toletes” que servem como propágulo, havendo também
a possibilidade de que associações micorrízicas tenham um papel importante na infecção das
plantas por estas bactérias, como foi demonstrado para a espécie G. diazotrophicus por Paula
et al., (1991). No entanto, ainda não é possível afirmar que realmente sejam somente essas, as
bactérias responsáveis pela FBN na cultura.
As recentes evidências, indicam que a FBN pode contribuir significativamente em
até 60% de todo o N acumulado pelas plantas de cana-de-açúcar (Boddey et al., 2001; Xavier,
2002), dependendo do genótipo da planta e sua interação com os diversos gêneros de bactérias
diazotróficas associativas (Reis et al., 2000; Oliveira et al., 2002). No estudo realizado por
Polidoro (2001), foi observado que altos níveis de contribuição da FBN são observados em
várias plantações comerciais de cana distribuídas em quatro Estados brasileiros. Estes
resultados corroboram com os obtidos por Yoneyama et al, (1997) que avaliaram a
contribuição da FBN em variedades de cana de diferentes regiões canavieiras e faz com que o
Brasil seja visto como o líder em substituir o adubo nitrogenado de fontes fósseis, pela FBN
na cultura de cana-de-açúcar, principalmente quando considera-se os níveis atuais de
adubação e a demanda da cultura (Kennedy et al., 2004).
2.2 Evidências da FBN e impacto na fertilidade do solo
A cultura de cana-de-açúcar apresenta alta extração de nitrogênio, e precisa acumular
ao redor de 200 kg ha
-1
deste nutriente para atingir uma produtividade de 100 Mg ha
-1
em cana
planta, e entre 120 a 180 kg ha
-1
de N nas socarias (Orlando Filho et al., 1980). Sendo o
nitrogênio contido no colmo exportado para a usina e, a palha da cana geralmente queimada
antes do corte para facilitar a colheita manual, o cultivo contínuo de cana deveria esgotar
rapidamente as reservas de nitrogênio do solo, por mais fértil que ele fosse, uma vez que as
quantidades deste nutriente adicionadas anualmente, raramente ultrapassam 80 kg ha
-1
nas
socarias e na cana-planta este valor é inferior a 30 kg ha
-1
(Resende, 2000; Xavier, 2002).
Entretanto, conforme os dados apresentados por Resende (2003) onde foi efetuado um
balanço de N na cultura de cana-de-açúcar, após 16 anos de cultivo na Usina Cruangi em
Timbaúba-PE, observa-se que em geral a cultura de cana não reduz significativamente o nível
de N do solo, mostrando um balanço positivo mesmo quando não foi adicionado N-
fertilizante ao sistema.
Estas evidências indicam que a cultura possui um sistema natural de reposição do N
exportado do solo anualmente com os colmos (Olivares, 1997) e diversos autores atribuem
estes resultados a fixação biológica de nitrogênio, que é capaz de suprir boa parte da
necessidade nitrogenada da cultura de cana (Döbereiner, 1959, Lima et al., 1987, Urquiaga et
5
al., 1992, Yoneyama, 1997, Resende, 2000, Polidoro et al., 2001).
No trabalho de Resende (2003), desenvolvido em Pernambuco, a estimativa da
contribuição da FBN para as plantas, chegou a 32%. Este percentual é relativamente baixo
quando comparado com os resultados de outros autores (Urquiaga et al., 1992, Yoneyama,
1997, Resende, 2000, Polidoro et al., 2001), mas muito promissor uma vez que representa não
um valor num ano isolado e sim um valor médio de todos os 16 anos em que o experimento
foi conduzido, incluindo aí, os anos de seca prolongada. Torna-se ainda mais promissor
quando considera-se que a resposta a adubação nitrogenada só foi encontrada em 5 das 14
colheitas realizadas, indicando a necessidade de se buscar um melhor entendimento do
sistema visando otimizar o potencial de contribuição da FBN ou racionalizar a adubação
nitrogenada.
Esse ingresso de nitrogênio via FBN confirma o resultado do trabalho desenvolvido
por Lima et al. (1987), que trabalhando com a técnica de diluição isotópica de
15
N, fez um
balanço de nitrogênio em quatro variedades de cana-de-açúcar durante dois ciclos. Esse
estudo foi desenvolvido em potes com 64 kg de solo, sendo o conteúdo de nitrogênio igual a
52 g N pote
-1
. Em relação ao resultado desse estudo, no primeiro e segundo ano, a variedade
CB 47-89, acumulou 16,5g e 13,8g de N pote
-1
, respectivamente. Incluindo as raízes, essa
variedade acumulou nesses dois anos 34,8g de nitrogênio, enquanto o decréscimo observado
no solo foi de apenas 6,8g N pote
-1
. Mesmo incluindo, os 2,65g N adicionados na forma de
uréia marcada com
15
N, o grande balanço positivo (25,3g N pote
-1
), mostrou o grande ingresso
de nitrogênio proveniente da atmosfera via FBN. Nos potes onde não havia nenhuma
variedade de cana plantada (Testemunha), foi observado um balanço negativo, mostrando
uma perda de quase 10g N pote
-1
. O fato das variedades IAC 52-150 e NA 56-79, mostrar um
pequeno e insignificante balanço positivo de nitrogênio demonstra mais uma vez o forte efeito
que o genótipo da planta pode exercer sobre a eficiência da fixação de N
2
(Urquiaga et al.,
1992; Reis Júnior et al., 2000).
Uma outra provável evidência da reposição de nitrogênio pela associação com
bactérias diazotróficas endofíticas está no fato de que apesar da cultura de cana-de-açúcar
demandar uma grande quantidade de nitrogênio, a cultura apresenta uma baixa resposta à
adubação nitrogenada (Carnaúba, 1989; Trivelin et al., 1995, 1996; Gava et al., 2001). Um
reforço para esta hipótese é o trabalho de Azeredo et al. (1986), que estudando a aplicação de
nitrogênio em cana planta, em diferentes regiões canavieiras do Brasil, encontrou resposta
significativa na produção de colmos em apenas 19 % dos experimentos. Com a evolução do
melhoramento genético de plantas na cultura de cana-de-açúcar, surge a necessidade de
atualizar este levantamento de Azeredo, visando saber qual o comportamento médio das
cultivares que vem sendo plantadas atualmente.
2.3 Avanços da pesquisa envolvendo a Fixação Biológica de Nitrogênio em cana-de-
açúcar
Pesquisas tem demonstrado que a inoculação com G. diazotrophicus em diferentes
genótipos de cana-de-açúcar (principalmente nas cultivares RBs) podem provocar uma série
de mudanças anatômicas e fisiológicas na planta hospedeira. Dentre essas mudanças pode-se
citar uma aumento das raízes laterais assim como mudanças na geometria das raízes pelo
aumento da proporção de raízes finas e do sistema radicular como um todo (Olivares et al.,
2002). As mudanças fisiológicas que acontecem na cultura de cana-de-açúcar durante as
interações com bactérias endofíticas, podem ser, em parte, relacionados com a promoção do
crescimento, que tem sido observado em muitos estudos (Baldani, 2005).
6
Em relação aos mecanismos moleculares envolvidos na interação planta bactéria, os
estudos têm demonstrado que a cana-de-açúcar pode estar envolvida ativamente nessa
associação, isto porque vários genes presentes em diferentes processos fisiológicos podem ser
diferentemente expressos durante a associação com bactérias endofíticas (Nogueira et al.
2001). Os estudos tem avançado, buscando novos focos, como a caracterização dos sinais
pelos quais as plantas de cana-de-acúcar podem decifrar os sinais das bactérias e responder
com uma associação eficiente (Vargas et al., 2003); e também os mecanismos moleculares
envolvidos que promovem um crescimento da planta quando essa se associa com as bactérias
endofíticas.
O potencial econômico da utilização de G. diazotrophicus na inoculação de plantas de
cana-de-açúcar cultivadas no estado do Rio de Janeiro, estimulou a criação de uma rede para
sequenciamento do genoma/proteona dessa bactéria. Esse sequenciamento, que deve ficar
pronto até o final desse ano, será muito importante para entender o funcionamento dos genes e
consequentemente a sua manipulação para aumentar a eficiência da interação planta/bactéria e
também da fixação biológica de nitrogênio.
2.4 Alguns dos fatores que afetam a fixação biológica de nitrogênio
A FBN é influenciada diretamente com maior ou menor intensidade por alguns fatores
como: umidade, disponibilidade de molibdênio, genótipo, aplicação de nitrogênio, meio de
propagação da planta (micropropagação), entre outros.
Umidade
Em estudos que avaliam o processo de FBN associado às plantas, a disponibilidade de
água, fundamental para qualquer processo biológico, deve ser colocado em primeiro plano. Já
foi constatado que a atividade da fixação de N
2
associada tanto a leguminosas como as não
leguminosas, é estimulada por altos níveis de umidade do solo (Weier, 1980; Wani et al,,
1983; Boddey e Döbereiner, 1984).
Molibdênio
Outro fator muito importante para a otimização do processo de FBN, consiste na
nutrição adequada das plantas com micronutrientes, especialmente molibdênio, uma vez que
este elemento é essencial para a síntese e atividade da enzima nitrogenase, responsável pela
FBN, e da redutase do nitrato, que possibilita a assimilação do nitrato derivado do solo ou
fertilização, pela planta (Polidoro, 2001). Trabalhos realizados por Urquiaga et al, (1996,
1999), indicam aumento significativo da produção de colmos com a aplicação de 1 kg ha
-1
de
molibdato de sódio, em solos com baixa disponibilidade deste nutriente, onde claramente o
Mo reduziu a necessidade de aplicação de N-fertilizante. Este fato ficou mais claro em um
recente trabalho realizado por Polidoro (2001), onde a variedade de cana-de-açúcar RB 72-
454 respondeu tanto a adição de molibdênio quanto a adição de nitrogênio, porém a aplicação
isolada de 100 g ha
-1
de Mo apresentou o mesmo aumento de produção de colmos que a
aplicação de 60 kg ha
-1
de N. Os resultados observados pelo efeito isolado do Mo dentro dos
níveis de N, reforça a importância da adoção da prática de aplicação de Mo na cultura da
cana-de-açúcar, uma vez que, neste caso, a aplicação da maior dose de Mo (400 g ha
-1
)
ocasionou produtividade maior que a aplicação de 120 kg ha
-1
de N isoladamente.
7
Embora a nitrogenase dependente do Mo seja a mais conhecida, já se sabe que existem
pelo menos mais dois tipos de nitrogenase: uma em que o vanádio substitui o Mo (V-
dependente) e uma que só tem ferro (Fe-dependente ou nitrogenase alternativa) (Alves et al.,
2004).
Genótipo
Outro aspecto a ser observado quando se trata de FBN em espécies não leguminosas é
o forte efeito que o genótipo da planta pode exercer sobre a eficiência da fixação de N
2
(Reis
Júnior et al., 2000). Oliveira (1994), aplicando o método de diluição isotópica de
15
N em 40
cultivares de arroz inundado, encontrou diferenças consideráveis no percentual de N fixado,
este fato também foi observado para ecótipos de Pannicum maximum, milho, trigo e cana-de-
açúcar (Miranda et al,, 1990; Salomone & Döbereiner, 1996;
Zavalin et al., 1997; Urquiaga
et al., 1992). Urquiaga et al. (1992) encontraram que os cultivares comerciais de cana-de-
açúcar CB 45-3 e SP 70-1143, apresentaram valores médios de FBN (3 anos de estudo) ao
redor de 60% do total de N acumulado pela planta, enquanto SP 79-2312, Na 56-79, CB 47-
89, SP 71-799 e IAC 52-150, obtiveram valores bem menores. Experimentos realizados por
Reis Júnior (1998; 2000), buscando encontrar respostas para estas diferenças varietais
relacionadas com a FBN, e baseando-se na hipótese de que variedades diferentes
apresentariam características distintas em relação a população de bactérias diazotróficas
endófiticas, tanto qualitativa como quantitativamente, chegou a conclusão que todas as
bactérias estudadas puderam ser isoladas em proporções similares nos 4 genótipos avaliados,
tanto nas cultivares eficientes como SP 70-1143 e CB 45-3, como na variedade Chunnee
(Saccharum barberi), comprovadamente de baixa eficiência para a fixação biológica de N
2
.
Estando as bactérias dentro da planta, é preciso intensificar os estudos no sentido de
procurar entender os fatores que afetam a associação planta-bactérias diazotróficas na cultura
da cana-de-açúcar, fazendo com que o processo de FBN seja efetivo em alguns cultivares e
atenuado em outros. De acordo com Reis Júnior (2000) algumas hipóteses podem ser
sugeridas para explicar a variação entre os genótipos das plantas em relação as taxas de FBN:
1) mesmo os genótipos apresentando números similares de populações de diazotróficos na
planta, há a possibilidade de que a interação planta x microrganismos seja diferente nos
genótipos como proposto por Salomone & Döbereiner (1996). Deve-se ressaltar também que
a eficiência fotossintética, as exigências nutricionais e a resistência às condições
desfavoráveis, entre outras, são características ligadas ao genótipo das plantas que podem
apresentar influência na eficiência da FBN; 2) A diversidade genética de bactérias
diazotróficas da mesma espécie (estirpe) em interação com o genótipo da planta (Piñero et al.,
1988; Combe et al., 1994)
também deve ser considerada como um fator importante ao se
analisarem as diferenças varietais em relação à FBN na cultura de cana-de-açúcar; 3) Deve ser
lembrado que o número de bactérias conhecidas, como também o número de bactérias que são
culturáveis é muito pequeno. Estima-se que menos de 10% do total de microrganismos
existentes sejam conhecidos (Amann et al., 1994), e portanto, outra possibilidade, que
também não pode ser descartada, poderia estar relacionada com a presença de bactérias ainda
não descritas, estarem contribuindo também para FBN. É fato que a fixação biológica de
nitrogênio em plantas de cana-de-açúcar é um processo complexo e que envolve uma gama de
fatores relacionados com o genótipo das plantas e das bactérias associadas a estas. As
hipóteses sugeridas acima devem ser analisadas em conjunto, e somadas a outras que podem
vir a ser apresentadas, para que se possa compreender os fenômenos que regem essa
associação. Isto servirá não apenas para otimizar o processo, como também para viabilizar sua
extensão a outras culturas.
8
Nitrogênio
Alguns autores (Fuentes-Ramírez et al., 1993; Muthukumarasamy et al., 1999; Reis
Júnior et al., 2000; Muthukumarasamy et al., 2002), têm observado que plantas de cana
crescendo em solos adubados com altas doses de N fertilizante apresentam redução na
população de bactérias diazotróficas embora o rendimento mantenha-se estável. Assim, pode-
se deduzir que a FBN associada a culturas não leguminosas, como a cana-de-açúcar, funciona
de forma complementar a disponibilidade de N do solo, sendo similar ao que ocorre com
leguminosas, mas isto ainda precisa ser melhor compreendido, uma vez que algumas bactérias
diazotróficas, como Gluconacetobacter diazotrophicus, que não possui nitrato redutase, pode
fixar N
2
do ar mesmo em condições de alto conteúdo de NO
3
(25mM) no meio de cultura (
Teixeira et al., 1987; Boddey et al., 1991).
Um resultado bastante interessante no que diz respeito a aplicação de nitrogênio foi
que a utilização de eletroforese de enzima multilocus
para determinar a diversidade genética,
encontrou sete tipos distintos de perfis eletroforéticos nos isolados de Gluconacetobacter
diazotrophicus provenientes de plantas de cana-de-açúcar cultivados no Brasil com baixas
doses de nitrogênio, porém somente um perfil nos isolados provenientes do México, onde se
aplicam altas doses de nitrogênio fertilizante. Estes resultados sugerem que a diversidade
genética das espécies de bactérias diazotróficas que vivem endofiticamente na cultura de
cana-de-açúcar, podem ser perdidas devido as aplicações freqüentes de altas doses de
nitrogênio aplicados, como ocorre no México (Caballero-Mellado et al., 1995).
Meio de Propagação (Micropropagação)
A comercialização de plantas micropropagadas de cana-de-açúcar foi introduzida no
Brasil a partir da década de 80 com o objetivo de produzir mudas com as características
originais do genótipo e de excelente grau de fitossanidade (Canuto et al,, 2003). Entretanto o
processo de micropropagação além de eliminar os microrganismos patogênicos, também
promove a eliminação de bactérias endofíticas benéficas (Moraes e Tauk-tornisielo, 1997). A
reintrodução de bactérias endofíticas em plantas micropropagadas de cana-de-açúcar tem
auxiliado os estudos da associação entre as plantas e as bactérias diazotróficas, e tem
permitido avaliar o potencial de FBN e de promoção de crescimento devido a inoculação de
bactérias diazotróficas endofíticas (Reis et al., 1999;
Oliveira et al., 2002; Canuto et al.,
2003). Estudo recente realizado por Oliveira et al. (2002) utilizando plantas micropropagadas
tem demonstrado um valor máximo de contribuição da FBN de 30% do N total acumulado
pelas plantas, sendo este resultado obtido quando se inocula uma mistura de cinco estirpes de
bactérias diazotróficas. Este estudo demonstra o efeito positivo da interação de diversas
bactérias diazotróficas na FBN na cultura de cana-de-açúcar. Disto deduz-se que várias são as
bactérias diazotróficas que interagem favoravelmente neste processo.
2.5 Importância da FBN para o seqüestro de carbono
Admitindo-se o potencial de redução nas emissões de CO
2
para a atmosfera, via
seqüestro de carbono, seja pela parte aérea dos vegetais ou pela incorporação na matéria
orgânica do solo, a fixação biológica de nitrogênio ocupa papel de grande destaque. Na
fabricação de uma tonelada de fertilizante nitrogenado é necessária uma energia equivalente a
aproximadamente 15000 Mcal (o que equivale 820 kg de C), que normalmente é obtida via
queima de combustíveis fósseis (Macedo, 1998; Lal, 2002). Neste sentido a utilização de
9
espécies vegetais para o seqüestro de carbono que sejam capazes de receber parte ou todo o
nitrogênio necessário ao seu desenvolvimento via FBN é de fundamental importância, não
somente do ponto de vista ambiental como do ponto de vista econômico, uma vez que o
nitrogênio é, para a maioria das espécies, o elemento mineral de maior demanda.
2.6 -Técnicas de avaliação
Para que se possa avaliar com maior precisão a contribuição da FBN na cultura da
cana-de-açúcar é necessário o uso de algumas técnicas específicas. Assim, segue uma breve
descrição das técnicas utilizadas neste estudo.
2.6.1. Contribuição da fixação biológica de nitrogênio na nutrição nitrogenada da
cultura de cana-de-açúcar
Nos últimos anos têm sido desenvolvidos e adaptados uma série de métodos com o
objetivo de quantificar a contribuição da fixação biológica de nitrogênio na nutrição das
plantas. As metodologias disponíveis são: a diferença de N-total (Boddey, 1987), redução de
acetileno (Burris, 1975), balanço de N-mineral (Alves et al., 1994) e também técnicas
isotópicas, tais como: N
2
marcado com
13
N ou
15
N (Ruschel et al., 1978), a diluição isotópica
de
15
N (Vallis et al., 1967; Boddey et al., 1994) e a abundância natural de
15
N (Shearer &
Kohl., 1986). Cada metodologia possui vantagens e desvantagens em relação às outras.
Neste estudo foi utilizado o balanço de nitrogênio no sistema solo-planta, a técnica de
diluição isotópica de
15
N e abundância natural de
15
N,
Balanço de nitrogênio no sistema solo-planta
Esta técnica é bastante difundida no meio científico e baseia-se em medir as entradas e
saídas de N no sistema solo-planta-atmosfera, calculando-se a diferença entre ambos e
obtendo-se ganhos significativos de N quando ocorre a FBN. O balanço deve incluir todas as
entradas e saídas de N, incluindo-se fertilizantes, N das chuvas, da água de irrigação, do
lençol freático, da lixiviação, da desnitrificação, da volatilização de amônia, etc.,
monitorando-se assim todas as formas sólidas, dissolvidas e gasosas de nitrogênio (Boddey,
1987). Entretanto, tais medições são difíceis de serem obtidas na prática, o que vem
acarretando no não monitoramento das formas gasosas de N e muitas vezes das perdas por
lixiviação.
Solos ricos em N tendem a aumentar os erros da estimativa da FBN, pois o N
acumulado nas plantas é muito inferior ao nitrogênio total presente no solo. Erros associados a
estimativa da densidade do solo, a amostragem e análise de N afetam grandemente o cálculo
do balanço. Um erro de 5%, bastante aceitável em análises laboratoriais, pode corresponder a
100-200 kg ha
-1
de N (Alves et al., 1994). O erro da estimativa do balanço é o somatório dos
erros envolvidos em cada estimativa de entrada/saída de N de todas fontes/drenos (Boddey,
1987). Devido a esta variabilidade, é desejável a continuação do experimento por longos
períodos para que o erro seja inferior a magnitude da mudança do conteúdo de N em um
determinado período.
O uso de substratos pobres em N total (vermiculita, horizontes inferiores de solos
tropicais, etc.), em relação a um solo normal, aumenta a sensibilidade do método, não
obstante as condições de crescimento das plantas serem atípicas. Preferivelmente, os
experimentos de quantificação com balanço de N devem ser de longa duração em solos
pobres em N e em condições de campo, obtendo-se estimativas mais realistas das entradas e
10
saídas de N no sistema. São poucos os estudos de balanço de N em campo, porém, que
monitoram todas essas entradas e podem ser considerados verdadeiros balanços de N
(Boddey, 1987).
Diluição isotópica de
15
N
Atualmente a técnica disponível mais aceita no meio científico para quantificar a FBN
numa cultura é a da diluição isotópica de
15
N (Boddey & Urquiaga, 1992). Esta técnica tem a
vantagem de ser integrativa, permitindo quantificar a contribuição da FBN no ciclo da cultura,
do plantio até a colheita, e de se avaliar o N fixado que foi incorporado dentro da planta. Por
esta técnica então, pode-se medir o benefício da FBN durante o crescimento das plantas
(Peoples et al., 1989).
A técnica baseia-se na alteração da proporção natural entre os isótopos
15
N e
14
N,
acrescentando-se ao substrato das plantas a serem testadas adubos nitrogenados
artificialmente enriquecidos ( át.%
15
N >0,3663) em proporção conhecida, ou seja, adubos
marcados. Plantas que só obtenham nitrogênio do solo marcado possuirão um enriquecimento
em
15
N semelhante ao deste solo. Por outro lado, plantas que obtenham além do N marcado
proveniente do solo, N atmosférico (não marcado), sofrem uma diluição no seu
enriquecimento em
15
N. Quanto maior a magnitude da diluição, maior a quantidade de N
atmosférico incorporado e, por conseguinte, maior a contribuição da FBN.
A aplicação da técnica de diluição isotópica de
15
N depende de uma premissa básica:
as plantas fixadoras e testemunha devem absorver nitrogênio do solo com a mesma marcação.
Para satisfazer essa condição é necessário ou que a marcação de
15
N do solo seja constante em
profundidade e em tempo ou que as plantas fixadora e testemunha tenham marcha de
absorção de nitrogênio do solo idênticas (Boddey, 1987). Além disso, outras entradas de
nitrogênio no sistema solo-planta como água de irrigação, chuvas, agroquímicos, fertilizantes
nitrogenados devam ser de magnitudes desprezíveis, ou iguais tanto para a planta fixadora de
N
2
como para a planta testemunha. O nitrogênio total e o enriquecimento de
15
N contido nas
sementes e mudas devem ser quantificados e levados em consideração, especialmente em
leguminosas que forem colhidas precocemente, pois neste caso tais valores podem ser de tal
magnitude que diluam (ou concentrem, no caso de semente enriquecida) a composição
isotópica das plantas assim colhidas (Witty et al., 1991). A planta testemunha não deve fixar
nenhum “nitrogênio atmosférico”, ou a quantidade de nitrogênio fixado deve ser desprezível
em relação à quantidade fixada pela planta teste.
A quantificação (%) da Fixação Biológica de Nitrogênio através da técnica de diluição
isotópica de
15
N é calculada conforme a equação abaixo:
%Ndfa= 1 – átomos % de 15N em excesso na planta teste
x100
átomos % de 15N em excesso na planta testemunha
Onde: átomos % em excesso = át.%
15
N total - 0,3663 % .
11
As estimativas da fixação biológica de nitrogênio usando-se a técnica de diluição
isotópica de
15
N com espécies não leguminosas são relativamente recentes. Em gramíneas, a
técnica tem sido aplicada em forrageiras (Boddey & Victoria, 1986), cana-de-açúcar (Lima,
1987) e arroz (Oliveira, 1994; Campos, 1999). E nestes casos, devido a contribuição da FBN
normalmente ser menor para estas espécies de plantas, a escolha da planta controle deve
apresentar ainda, maior rigor.
Escolha da planta controle
A utilização do crescimento simultâneo de uma planta referência (não fixadora) com a
planta teste é justificado para que esta planta possibilite uma amostragem natural do
enriquecimento do
15
N disponível no solo. Esta característica possibilita a “amostragem” do
solo de forma integrativa e não somente de forma pontual como seria o caso da amostragem
direta do solo pura e simplesmente. No entanto, para que esta planta controle possa realmente
expressar esta condição da melhor forma possível, algumas características se fazem
necessárias.
Caso houvesse segurança em se afirmar que a marcação em
15
N do solo fosse estável
em profundidade, e ao longo do tempo, qualquer planta não-fixadora poderia ser utilizada
como testemunha. Entretanto, tal estabilidade é extremamente difícil de se obter em condições
de campo, devido a dinâmica do nitrogênio no solo. A diferença em enriquecimento de
15
N
em profundidade e distância do local de aplicação do adubo marcado (variação espacial) pode
ser resultado da não homogeneização do solo com o adubo. Nestas condições, plantas que
explorem diferentes volumes de solo absorverão N com diferentes enriquecimentos, levando a
estimativas errôneas da FBN (Boddey & Victoria, 1986; Peoples et al., 1989). Visando-se
eliminar ou reduzir este erro, algumas alternativas têm sido propostas. No caso de
leguminosas, a utilização de testemunhas da mesma espécie botânica da planta teste, porém de
variedades não nodulantes (ex: soja não nodulante) parece ser uma solução apropriada. Não
havendo variedade não fixadora disponível, a testemunha deve possuir um sistema radicular
semelhante, que explore o mesmo volume de solo. Em forrageiras, as espécies Brachiaria
arrecta e Panicum maximum cv. KK-16 mostraram-se adequadas para servir de controle não-
fixador em condições de vaso, face aos mínimos valores de contribuição da FBN relatados
(Boddey & Victoria, 1986; Miranda et al., 1990). Oliveira et al. (1992) utilizaram várias
plantas testemunhas de espécies diferentes para quantificar a FBN em feijão inoculado e
concluíram que a utilização de mais de uma testemunha é uma boa estratégia para estimar a
contribuição da FBN na planta teste. Entretanto, quando estas condições não são viáveis, a
melhor solução é a máxima homogeneização da marcação do solo em profundidade e tempo.
Abundância natural de
15
N
Nos últimos anos a técnica da abundância natural de
15
N (δ
15
N) vem ganhando
destaque em nível de campo, principalmente com o aperfeiçoamento da sensibilidade dos
espectrômetros de massa. Esta técnica baseia-se no fato de que geralmente, o N do solo é
levemente enriquecido com o isótopo
15
N em comparação ao N
2
do ar (Shearer & Kohl,
1986). O nitrogênio do ar apresenta cerca de 0,3663% de
15
N e o restante (99,6337%) de
14
N
(Junk & Svec, 1958, citados por Alves, 1996). No entanto, devido a discriminação isotópica
que ocorre durante as transformações do nitrogênio no sistema solo-planta, ambos podem
apresentar valores de
15
N um pouco maiores que os encontrados na atmosfera (Shearer &
Kohl, 1986). Estas variações são extremamente pequenas, então se convencionou que cada
unidade de delta
15
N seria a abundância natural dividida por mil, ou seja, 0,0003663 átomos
12
% de
15
N em excesso. Espécies capazes de obter do ar a maior parte do nitrogênio necessário
para sua nutrição, apresentarão valores de δ
15
N bem próximos a zero, uma vez que a maior
parte virá do N do ar que, é o padrão da técnica, e possui 0,3663 % de
15
N, ou seja, zero
unidades de delta
15
N em excesso. Por outro lado, as espécies não fixadoras crescendo no
mesmo solo, terão valores de δ
15
N mais elevados e próximos aos do solo, uma vez que todo
ou a maior parte do nitrogênio necessário para o seu desenvolvimento será derivado do solo.
Esta técnica, como todas as outras utilizadas na determinação da contribuição da FBN
para as plantas, também apresenta limitações, exigindo algumas considerações. Assim como
as outras técnicas isotópicas, essa depende da premissa básica de que as plantas fixadoras e
não-fixadoras, crescendo no mesmo solo, absorvam nitrogênio com a mesma marcação com
15
N (Shearer & Kohl, 1986). Esta limitação pode ser contornada selecionando-se espécies-
referência, com desenvolvimento radicular e demanda de N semelhantes à planta avaliada.
Outra limitação do método consiste no alto custo das análises e a necessidade de um maior
cuidado com a manipulação das amostras (Boddey, 1987). Além das dificuldades descritas
acima, é importante considerar também os valores de fracionamento isotópico (valor B) das
plantas fixadoras crescendo em meios livres de N. Estas variações se dão ao nível de espécie
da planta, das estirpes das bactérias diazotróficas envolvidas, e do estágio e condições de
crescimento. Sendo assim, é necessário que se utilize um fator de correção, (valor B), que
possa expressar a discriminação isotópica de
15
N feita por cada espécie (Peoples et al., 1989).
Por outro lado, as diferenças que possam existir na exploração do volume do solo pelas raízes
das plantas teste e controle e as diferenças na curva de absorção de nutrientes entre elas, são
fatores que permitem sugerir o uso de mais de uma planta como referência (Shearer & Kohl,
1986). Ainda assim, o uso desta técnica com os devidos cuidados descritos acima,
normalmente apresenta altas correlações com a técnica de diluição isotópica de
15
N com
aplicação de
15
N-fertilizante na marcação do solo, que é atualmente, a técnica mais difundida
e aceita para fins de quantificação da contribuição da FBN para as plantas (Peoples et al.,
1989). Deve-se considerar que esta técnica também baseia-se na diluição isotópica de
15
N,
portanto as recomendações mencionadas para a técnica de diluição isotópica de
15
N, na qual
se faz necessária a aplicação de
15
N-fertilizante, são as mesmas neste caso, com a única
diferença de que a marcação do solo se dá de forma natural.
13
3 MATERIAL E MÉTODOS
Visando alcançar os objetivos propostos nesta tese foram desenvolvidos os seguintes
experimentos:
3.1 Experimento 1. Avaliação da contribuição da FBN em 10 variedades de cana-de-
açúcar pelas técnicas de balanço de N total do sistema solo-planta e pela abundância
natural de
15
N, em condições de campo.
3.1.1 Localização, tratamentos e delineamento experimental
Este estudo foi realizado no campo experimental da Embrapa - Agrobiologia desde
maio de 1989, num Argissolo de textura média, muito pobre em nutrientes, especialmente
nitrogênio, cujas características químicas são apresentadas na Tabela 1. O objetivo deste
trabalho foi o de realizar um estudo comparativo entre 10 cultivares de cana de açúcar, quanto
à acumulação de nitrogênio, produtividade e potencialidade para a fixação biológica de
nitrogênio (FBN). As variedades em avaliação (CB 47-89, CB 45-3, SP 70-1143, SP 79-2312,
SP 71-1406, SP 71-6163, SP 70-1284, RB 72-454, Krakatau (Saccharum spontaneum) e
Chunnee (S. barberi)) foram selecionadas por sua boa produção em solos pobres e/ou pelo
potencial para FBN observado em experimentos anteriores, sendo utilizada a variedade
“Chunnee” como “testemunha não fixadora”. Ressalta-se que a variedade RB 72-454 foi
incluída entre as variedades avaliadas no momento da renovação do canavial (1999), por ser
naquela época, uma das mais plantadas em lavouras comerciais do país, substituindo a
variedade NA 56-79 que devido a sua susceptibilidade à doença denominada “carvão” foi
retirada desse experimento ainda na 1
a
fase. O arranjo experimental foi constituído de dez
tratamentos, com quatro repetições. Cada unidade experimental tinha cinco linhas com cinco
metros de comprimento, espaçadas de 1,1m, totalizando 40 parcelas, distribuídas no
delineamento em blocos ao acaso.
Tabela 1 - Características químicas do solo (0-15cm) em amostragem realizada no início do
experimento, antes da adubação e do plantio das variedades.
pH N P K
+
Ca
2+
Mg
2+
Água g/kg mg/dm
3
cmolc/dm
3
5,4 0,57 4,9 22 1,4 2,2
N - Método semimicro-Kjeldahl (Alves et al., 1994); Al; Ca; Mg; K e P – EMBRAPA-
SNLCS (1979).
3.1.2 Adubação de Plantio e Manutenção
No plantio (1989) e na renovação do canavial (1999), aplicou-se no fundo do sulco de
cana-de-açúcar 100 kg ha
-1
de K
2
O na forma de cloreto de potássio, 150 kg ha
-1
de P
2
O
5
na
forma de superfosfato simples e 50 kg ha
-1
de FTE BR 12, como fonte de nutrientes.
14
As doses de P, K e micronutriente foram aplicadas anualmente de acordo com a
análise de solo, com o intuito de garantir que somente o nitrogênio seria o fator limitante para
o desenvolvimento da cultura e desta forma estimar com maior exatidão o potencial da FBN
para a cultura estudada.
Durante o período experimental, foram efetuadas capinas mecânicas e/ou químicas, de
acordo com a necessidade.
3.1.3 Ciclos
O primeiro ciclo da cultura terminou em 1998, após oito cortes. No ano seguinte
(agosto de 1999) começou-se um novo ciclo, tendo-se o cuidado de distribuir os mesmos
tratamentos nas mesmas parcelas do primeiro ciclo, para continuar avaliando-os por um
período maior. Estes dois períodos de tempo (1989-1998 e 1999-2004) serão considerados
neste estudo como ciclo ou fases, visando facilitar a apresentação dos resultados.
3.1.4 Quantificação da Contribuição da Fixação Biológica de Nitrogênio
A quantificação da contribuição da FBN para a cana-de-açúcar na primeira fase do
experimento (1989 –1998) foi estimada pela técnica do balanço de N total do sistema
solo/planta (Boddey et al., 1987). Esta técnica consiste em quantificar o N-total do solo no
início e no final do experimento descontando-se o N-total acumulado e exportado do solo
pelas plantas a cada ano por ocasião das colheitas. A interpretação dos resultados é que um
balanço positivo significa que estaria havendo uma fonte de entrada de nitrogênio no sistema
solo-planta. Com o nível de conhecimento atual e nas condições desse estudo, acredita-se que
este ingresso de nitrogênio possa ser atribuído ao processo de fixação biológica de nitrogênio.
N
FBN
= N
total
final no sistema solo/planta - N
total
inicial no sistema solo
Onde:
N-total final no sistema solo-planta= N-total no solo na colheita final + N-
acumulado e exportado do campo na parte aérea da cana em todas as colheita
N-total inicial no sistema solo= N-total no solo no plantio
Para aplicação desta técnica foi analisado para N-total o solo, nas profundidades de 0-
15; 15-30 e 30-45cm, e as diferentes partes das plantas (colmo, palha e bandeira). O solo foi
amostrado no início do experimento e no final da primeira fase (1989 e 1998) Nestas
ocasiões, com auxílio de anel de Kopeck, foram retiradas amostras de solo para determinação
de sua densidade aparente em cada camada. Assim foi possível determinar a massa de solo
existente em cada profundidade e, associando-se os valores encontrados ao teor de nitrogênio
do solo, determinou-se o estoque deste nutriente em cada camada.
Anualmente, na ocasião da colheita, toda a parte aérea (colmo + palha + bandeira) foi
pesada e amostrada para determinação de seu conteúdo de matéria seca. Estas amostras foram
posteriormente moídas em moinho de facas “tipo Wiley” e analisadas para N-total. Assim, foi
possível quantificar-se a contribuição da FBN para a cultura de cana após 8 anos de cultivo.
Na segunda fase deste estudo, foi aplicada a técnica da abundância natural de
15
N
proposta por Shearer e Kohl (1986). Nesta técnica, as plantas de cana-de-açúcar foram
amostradas retirando-se a primeira folha completamente desenvolvida, denominada “folha
+3”, que é utilizada para determinação do estado nutricional das plantas nesta cultura
15
(Orlando Filho, 1983) e também pelo fato dessa folha, de acordo com Boddey et al (2001),
apresentar um valor médio de abundância natural de
15
N da planta inteira. Em cada parcela
foram coletadas ao acaso 10 folhas. Na área do experimento foram amostradas as plantas não
leguminosas de ocorrência natural na lavoura (“plantas invasoras”), para serem utilizadas
como plantas testemunhas nesta última técnica. Estas plantas foram identificadas
taxonomicamente ao nível de espécie, e o número de espécies amostradas variou em função
da ocorrência das mesmas nas parcelas. Em relação ao procedimento de coleta, as plantas
invasoras eram identificadas e coletavam-se 3 repetições da parte aérea de cada espécie.
Por essa técnica isotópica, diferenças na abundância natural do
15
N em profundidade
podem refletir em diferenças entre as plantas de cana-de-açúcar e testemunhas, sem que a
FBN esteja, de fato, contribuindo para o sistema, bastando para isso que as plantas
testemunhas empregadas no estudo utilizem N das camadas do solo em proporções diferentes
daquelas para cana-de-açúcar.
Para avaliar essa situação, realizou-se um estudo adicional em casa de vegetação para
verificar o grau de uniformidade dos valores de δ
15
N no perfil do solo. Para isso, 4 espécies
de plantas não fixadoras (Trapoeraba - Commelina bengalensis, Pé de Galinha – Elensine
indica, Sorgo – Sorghum bicolor e Painço – Panicum mileaceum), utilizadas como
testemunhas não fixadoras, foram cultivadas em amostras de 7 diferentes profundidades do
perfil do solo (0-10; 10-20; 20-30; 30-40; 40-50; 50-60; 60-75). O solo referente a cada
profundidade foi coletado em fevereiro de 2005 na área do experimento 1, e após esta
etapa o mesmo foi seco e peneirado utilizando uma malha de 2mm. Na tabela 2 pode ser
observado o resultado da análise química das diferentes camadas no momento da coleta do
solo. Trata-se, como mencionado anteriormente, de um solo pobre em nutrientes,
representativo da região, sendo que a disponibilidade de nutrientes é muito baixa,
especialmente abaixo de 40 cm de profundidade.
Tabela 2 - Análise química do solo no momento da implantação dos tratamentos referente
a este estudo.
Prof. pH N Al
+3
Ca
+2
Mg
+2
P K
+
H
2
O g/kg cmolc/dm
3
mg/dm
3
0-10 5,3 0,65 0,0 1,0 0,9 7 18
10-20 5,4 0,58 0,0 1,4 0,4 6 29
20-30 5,5 0,63 0,0 1,5 0,4 2 16
30-40 5,5 0,62 0,0 1,4 0,4 3 13
40-50 5,5 0,44 0,0 1,4 0,7 3 15
50-60 5,6 0,50 0,0 1,7 0,8 3 16
60-75 5,8 0,40 0,0 2,2 0,9 3 16
N - Método semimicro-Kjeldahl (Alves et al., 1994); Al; Ca; Mg; K e P – EMBRAPA-
SNLCS (1979).
Neste estudo utilizaram-se vasos contendo 1,2 kg de solo, efetuando-se uma
adubação básica composta por 50 mg/kg de solo de FTE BR12, 100 mg/kg de solo de
P
2
O
5
na forma de superfosfato simples, e 100 mg/kg solo de K
2
O na forma de sulfato de
potássio, sendo estas recomendações utilizadas para todas as profundidades estudadas. O
delineamento experimental adotado foi o inteiramente casualizado, em um esquema
fatorial 4 x 7, sendo os fatores 4 espécies de plantas não fixadoras e 7 diferentes
profundidades, com três repetições.
16
Em relação a densidade de plantio utilizada para as diferentes testemunhas, foi
utilizada a densidade de 08 sementes por vaso para Pé de Galinha (Elensine indica) e Sorgo
(Sorghum bicolor), enquanto que para Painço (Panicum mileaceum) foram utilizadas 12
sementes por vaso, em vista da baixa porcentagem de germinação. Vale ressaltar porém, que
uma semana após a emergência das plantas foi feito um desbaste deixando-se 6 plantas por
vaso. Para a quarta espécie testemunha, trapoeraba (Commelina benghalensis), o plantio foi
feito vegetativamente através do plantio de partes da porção apical dessas plantas, de
aproximadamente 5 cm, deixando-se 3 plantas por vaso. É importante frisar que a trapoeraba
foi retirada da mesma área de onde foi coletado o solo do experimento.
As amostras de todos os ensaios foram moídas em moinhos do tipo Wiley (<40 mesh)
e posteriomente passadas em moinho de rolagem para diminuição da granulometria das
amostras (<40 mesh) (Smith e Myung, 1990). Após este processamento as mesmas foram
analisadas para a determinação da abundância natural de
15
N utilizando um espectrômetro de
relação de massa isotópica de fluxo contínuo (espectrômetro de massa Finnigan DeltaPlus
acoplado a um auto-analisador de C e N total Carlo Erba EA 1108 – Finnigan MAT, Bremen,
Alemanha).
Em relação ao cálculo da contribuição percentual da FBN para a nutrição nitrogenada
das plantas de cana-de-açúcar à nível de campo, este foi realizado aplicando-se a fórmula
(Shearer e Kohl, 1986):
%Ndfa = δ
δδ
δ
15
N planta testemunha - δ
δδ
δ
15
N planta teste x100
δ
δδ
δ
15
N planta testemunha - B
Sendo:
%Ndfa = Contribuição percentual estimada da FBN para as plantas de cana-de-açúcar;
δ
15
N da planta testemunha – valor de δ
15
N do N disponível solo obtido através de plantas não
fixadoras, utilizadas como referência;
δ
15
N da planta teste – valor de δ
15
N da planta fixadora de N
2
(variedades de cana-de-açúcar);
B – valor da discriminação isotópica de
15
N feita pelas plantas de cana durante o processo de
FBN (neste estudo, foi considerado igual a zero (0) (Boddey et al., 2001).
Buscando avaliar ainda mais a FBN, no final da 2ª fase foi feito um balanço de
nitrogênio no sistema solo-planta após 13 cortes. Esse balanço foi feito, comparando-se por
diferença o conteúdo de N contido no solo até a profundidade de 45 e 60 cm no início (1989)
e no final do experimento (2004), somado ao que a planta extraiu (exportação) em todas as
colheitas (1ª e 2ª fase). No final do experimento também foram retiradas amostras de solo,
com auxílio de anel de Kopeck, para determinação de sua densidade aparente em cada
camada. Assim foi possível determinar a massa de solo existente em cada profundidade e,
associando-se os valores encontrados ao teor de nitrogênio do solo, determinou-se o estoque
deste nutriente em cada camada.
3.1.5 Colheitas, Produção de Biomassa e Acúmulo de N-total
A primeira colheita do canavial (cana planta) foi realizada em outubro de 1990
(Primeira fase) e janeiro de 2001 (Segunda fase) aos 18 meses após o plantio da lavoura,
respectivamente. A partir destas datas as mesmas passaram a ser feitas a cada 12 meses para
ambas as fases. Em todas as colheitas, a parte aérea das plantas de cana-de-açúcar foi
separada em palha, bandeira e colmo. Estimou-se a produtividade da lavoura (rendimento de
17
colmos frescos), biomassa fresca das folhas verdes (bandeira) e da palhada, pesando-se o
material produzido nas três linhas de cultivo centrais de cada parcela (área útil). Em seguida
foram retiradas amostras para determinação da matéria seca e N-total em cada parte, sendo o
nitrogênio analisado pelo método de Kjeldahl (Alves et al., 1994).
3.1.6 Procedimentos estatísticos
Os procedimentos estatísticos foram realizados com auxílio do pacote estatístico
MSTAT-C, da Universidade de Michigan, USA e, constaram da análise de variância com a
aplicação do teste F para as variáveis rendimento de colmos, produção de matéria seca e
nitrogênio total acumulado na parte aérea, e balanço do nitrogênio no sistema solo-planta.
Para as variáveis cujo teste F foi significativo, compararam-se as médias dos tratamentos pelo
teste de Tukey (p=0,05). Esse procedimento também foi utilizado para o Experimento 3. Em
relação ao experimento 2, a única diferença foi o teste de média aplicado, que foi o LSD
(p=0,05), em função desse ter sido o teste utilizado nos dois primeiros anos de avaliação, e
optou-se por mantê-los.
No caso da contribuição da FBN, os valores médios de δ
15
N das plantas de cana-de-
açúcar e das “plantas testemunhas” foram comparados pelo teste de “t-student” e somente as
médias que apresentavam diferenças significativas entre si foram utilizadas para o cálculo da
contribuição da FBN.
3.2 EXPERIMENTO 2. Avaliação da contribuição da FBN em 9 variedades de cana- de-
açúcar pela técnica de abundância natural de
15
N , em condições de campo.
3.2.1 Localização, tratamentos e delineamento experimental.
Este estudo foi realizado no campo experimental da Embrapa Agrobiologia de junho
de 2000 até dezembro de 2004, num Planossolo série Ecologia, textura arenosa, extremamente
pobre em nutrientes, especialmente nitrogênio, cujas características químicas são apresentadas
na Tabela 3. Os tratamentos consistiram no cultivo de sete variedades comerciais e duas não
comerciais de cana-de-açúcar, sendo estas, respectivamente: RB 73-9735; SP 79-2312; RB
72-454; RB 75-8540; RB 83-5089; RB 82-5336; SP 70-1143; Krakatau (S. spontaneum) e
Chunnee (Saccharum barberi). Cada unidade experimental foi constituída de 3 linhas, com 10
m de comprimento, espaçadas de 1,2 m, com três repetições, totalizando 27 parcelas. As
cultivares comerciais, que foram avaliadas neste experimento, vêm tendo grande destaque na
região canavieira de Campos dos Goytacazes, Norte do Estado do Rio de Janeiro, substituindo
cultivares que foram utilizadas por muito tempo na região, como CB 45-3 e SP 70-1143. Até
então, poucas informações tinham sido geradas sobre o potencial dessas novas variedades em
obter parte do nitrogênio necessário para o seu desenvolvimento através da fixação biológica
de nitrogênio (FBN).
18
Tabela 3 - Características químicas do solo (0-15cm) em amostragem realizada no início do
experimento, antes da adubação e do plantio das variedades de cana-de-açúcar.
pH N P K
+
Ca
2+
Mg
2+
Água % mg/dm
3
cmolc/dm
3
6,3 0,051 33 13 1,7 1,3
N - Método semimicro-Kjeldahl (Alves et al., 1994); Ca; Mg; K e P – EMBRAPA-SNLCS (1979).
3.2.2 Adubação de Plantio e Manutenção
No plantio, aplicou-se, no fundo do sulco de plantio da cana-de-açúcar, 120 kg ha
-1
de
K
2
O na forma de cloreto de potássio, 150 kg ha
-1
de P
2
O
5
na forma de superfosfato simples e
50 kg ha
-1
de FTE BR 12, como fonte de micronutrientes.
Adubações com P, K e micronutrientes foram feitas anualmente, de acordo com a
análise de solo, com o intuito de garantir que somente o nitrogênio do solo seria o fator
limitante para o desenvolvimento da cultura.
Durante o período experimental, foram efetuadas capinas mecânicas e/ou químicas, de
acordo com a necessidade.
3.2.3 Colheitas, produção de biomassa e acúmulo de N-total
A primeira colheita do canavial (cana planta) foi realizada após 18 meses, em
dezembro de 2001, e a partir desta, as mesmas passaram a ser feitas a cada 12 meses. Em
todas as colheitas, estimou-se a produtividade da lavoura (rendimento de colmos frescos),
biomassa fresca das folhas verdes (bandeira) e da palhada pesando-se o material produzido na
linha central de cada parcela (área útil). Deste material coletaram-se amostras para determinar
conteúdo de matéria seca e N- total.
3.2.4 Quantificação da Fixação Biológica de Nitrogênio
A contribuição da FBN para a cana-de-açúcar foi estimada pela técnica da abundância
natural de
15
N, proposta por Shearer e Kohl (1986), conforme descrito no 1
o
experimento.
Na área do experimento foram amostradas as plantas não leguminosas de ocorrência
natural na lavoura (“plantas invasoras”), para serem utilizadas como plantas testemunhas
nesta última técnica. Estas plantas foram identificadas taxonomicamente ao nível de espécie, e
o número de espécie amostrada variou em função da ocorrência das mesmas nas parcelas. Em
relação ao procedimento de coleta, coletavam-se 3 repetições da parte aérea de cada espécie.
3.3 EXPERIMENTO 3. Avaliação da potencialidade de 10 genótipos de cana de açúcar
para FBN, pelo método de diluição isotópica de
15
N, num Argissolo Vermelho Amarelo.
3.3.1 Localização, tratamentos e delineamento experimental
O experimento foi conduzido na Embrapa Agrobiologia, de setembro de 1996 a abril
de 2005, num tanque de concreto medindo 20,0 x 6,0 x 0,6 m, preenchido com
aproximadamente 120 Mg de um horizonte B de um Argissolo Vermelho Amarelo, série
Itaguaí, proveniente de Piraí, RJ. Assim como no experimento 1, esse estudo também teve
19
duas fases ou ciclos, uma primeira fase (1996 a 2001) que foi realizada por outros estudantes,
sendo muito importante, uma vez que os dados recuperados desta fase, valendo destacar o
nitrogênio acumulado na parte aérea e também o N contido no solo inicialmente (1996),
tornaram possível fazermos um balanço de nitrogênio no sistema solo-planta após a segunda
fase (2001 a 2005), que compreende o período que será focado por essa tese.
Ainda que a primeira fase não seja o objetivo desse estudo, algumas informações
referente a mesma são necessárias para entender como foi desenvolvido o experimento e quais
as mudanças que ocorreram de uma fase para a outra. Na primeira fase, as variedades de cana-
de-açúcar utilizadas foram: Chunnee (Saccharum barberi) (testemunha), Krakatau
(Saccharum spontaneum), e as comerciais híbridas de Saccharum officinarum SP 79-1011, SP
70-1143, RB 72-454, SP 71-1406, RB 73-9359, CB 45-3, RB 73-9735 e SP 71-6163, que
foram pré-selecionadas por sua boa produção em solos pobres e/ou pela sua eficiência
(Krakatau) ou não (Chunnee) para FBN, observada em experimentos anteriores. Nesse
período, a quantificação da contribuição da FBN foi realizada pela técnica de diluição
isotópica de
15
N, e para aplicação da mesma, o solo usado para preenchimento do tanque de
concreto foi marcado com
15
N, procedimento já utilizado em estudos anteriores, conforme
descrito por Urquiaga et al (1992). Para o sucesso da metodologia de diluição isotópica de
15
N, há a necessidade de se obter marcação estável ao longo do tempo e em profundidade,
para que as plantas testemunha e “fixadora” absorvam nitrogênio do solo com o mesmo
enriquecimento em
15
N. A técnica baseia-se no fato de que as plantas que não possuem um
sistema fixador de N
2
atmosférico associado, vão ter um enriquecimento em
15
N semelhante
ao do N-disponível do solo. Por outro lado, as plantas que, além do N proveniente do solo,
também absorvam N originado da FBN (não marcado), sofrerão uma diluição no seu
enriquecimento em
15
N e, desta forma, quanto maior a diluição isotópica de
15
N maior será a
contribuição da FBN (Oliveira, 1994).
Com o objetivo de homogeneizar o solo e a marcação com
15
N em todo o tanque, para
continuar avaliando a contribuição da FBN por um período ainda maior, em novembro de
2001, este experimento foi renovado, iniciando-se uma segunda fase, em que os resultados
serão apresentados nessa tese. Para isso, o solo foi retirado separadamente, homogeneizado, e
em seguida devolvido para o tanque de concreto. Outro fato relevante da renovação foi a
substituição de algumas variedades por outras mais novas, visando com isso avaliar a
contribuição da fixação biológica de nitrogênio associada às variedades atualmente cultivadas
nas lavouras comerciais do País. As novas variedades plantadas foram SP 79-2312, RB 75-
8540, RB 83-5089 e RB 82-5336, no lugar antes ocupado pelas variedades SP 79-1011, SP
71-1406, RB 73-9359 e CB 45-3, respectivamente. Algumas variedades como Krakatau, SP
71-6163, RB 72 – 454, SP 70 – 1143 e RB 73 9735 foram mantidas devido a sua alta
produção em solos pobres e/ou pelo potencial para FBN observado em experimentos
anteriores, incluindo-se a variedade Chunnee, como testemunha por sua baixa eficiência para
FBN. Antes da homogeneização do solo foi realizada uma análise química, onde, pode-se
observar sua baixa fertilidade atual (Tabela 4). Baseado nisso foi feita a seguinte
recomendação de adubação: 320 kg ha
-1
de P
2
O
5
na forma de superfosfato simples, 400 kg ha
-
1
de K
2
O na forma de cloreto de potássio, 100 kg ha
-1
de FTE-BR12 e 250 kg ha
-1
de escória
de siderurgia, sendo que essa adubação foi dividida nas quatro camadas de 15 cm de todo o
solo do tanque e misturada uniformemente com enxada rotativa, camada a camada até
completar os 60 cm de solo.
O delineamento experimental utilizado foi o de blocos ao acaso, com quatro
repetições. As unidades experimentais foram constituídas por uma linha de 3,0 m de
comprimento, espaçadas de 1,0 m.
20
Tabela 4 - Resultado da análise de fertilidade do solo no início do experimento
Profundidade pH em água N Al Ca Mg P K
cmol
c
dm
-3
mg dm
-3
0-20 cm 5,1 0,084 0,0 2,5 1,0 6 27
N - Méto do se mimicro-Kjeldahl (Al ve s e t a l . , 1994); p H
H 2 O
; Al
+ 3
; Ca
+ 2
; M g
+ 2
; K
+
; P
(EMBRAP A, 1 9 7 9).
3.3.2 Colheitas, produção de biomassa e acúmulo de N-total
A primeira colheita do canavial (cana planta), referente à segunda fase, foi realizada
em abril de 2003 aos 18 meses após o plantio. A partir desta data as mesmas passaram a ser
feitas a cada 12 meses. Em todas as colheitas a parte aérea das plantas de cana-de-açúcar foi
separada em palha, bandeira e colmo. Estimou-se a produtividade da lavoura (rendimento de
colmos frescos), biomassa fresca das folhas verdes (bandeira) e da palhada, pesando-se o
material produzido na parcela inteira. Deste material coletaram-se amostras para determinar o
conteúdo de matéria seca e N- total na parte aérea das plantas avaliadas.
3.3.3 Quantificação da Fixação Biológica de Nitrogênio
A metodologia utilizada na segunda fase desse estudo, para a quantificação da FBN,
foi a da diluição isotópica de
15
N (Oliveira, 1994). Para aplicação dessa técnica, as plantas de
cana-de-açúcar foram amostradas retirando-se a primeira folha completamente desenvolvida,
denominada “folha +3”, folha índice do estado nutricional das plantas nesta cultura (Orlando
Filho, 1983) e também a que apresenta o valor médio de enriquecimento de
15
N da planta
inteira (Boddey et al, 2001). Em cada parcela foram coletadas 8 folhas inteiras no momento
de cada colheita. Na área do experimento foram amostradas as plantas de ocorrência natural
na lavoura (“plantas invasoras”), para serem utilizadas como plantas testemunhas. Estas
plantas foram identificadas taxonomicamente em nível de espécie, e o número de espécies
amostradas variou em função da ocorrência das mesmas.
Para se ter maior seguridade nas estimativas da FBN na cultura de cana, também foi
realizado um estudo adicional em casa de vegetação para verificar o grau de uniformidade dos
valores de enriquecimento de
15
N no perfil do solo.
Para isso, 3 espécies de plantas não fixadoras (trapoeraba - Commelina bengalensis,
Pé de Galinha – Elensine indica e sorgo – Sorghun bicolor) utilizadas como testemunhas
não fixadoras, foram cultivadas em amostras de 6 diferentes camadas do perfil (0-10; 10-
20; 20-30; 30-40; 40-50; 50-60). O solo referente a cada profundidade foi coletado em
novembro de 2005 na área do experimento 3, e após esta etapa o mesmo foi seco e
peneirado utilizando uma malha de 2 mm. Na tabela 5 pode ser observado o resultado da
análise química das diferentes camadas no momento da coleta do solo.
21
Tabela 5 - Análise química do solo no momento da implantação dos tratamentos referente a
este estudo.
Profundidade pH Al Ca Mg P K N
H
2
O cmolc/dm
3
mg/dm
3
%
0-10 6 0 2,1 0,9 12 19 0,077
10-20 6,2 0 2,6 0,6 11 13 0,057
20-30 6,1 0 2,4 0,5 8 15 0,069
30-40 6,2 0 2,6 0,5 13 13 0,062
40-50 6,2 0 2,6 0,7 9 9 0,066
50-60 6,9 0 4 0,3 12 11 0,067
N - Méto do se mimicro-Kjeldahl (Al ve s e t a l . , 1994); p H
H 2 O
; Al
+ 3
; Ca
+ 2
; M g
+ 2
; K
+
; P
– EMBRAP A - S N LC S ( 1 9 7 9 )
Neste estudo utilizaram-se vasos contendo 0,8 kg de terra, efetuando-se a adubação
básica 50 mg FTE-BR12/ kg de solo, 80 mg superfosfato simples / kg de solo e 150 mg
K
2
SO
4
/kg de solo, valendo ressaltar ainda que não foi aplicado N-fertilizante. O
delineamento experimental adotado foi o inteiramente casualizado, em um esquema
fatorial 3 x 6, sendo os fatores 3 espécies de plantas não fixadoras e 6 diferentes
profundidades, com três repetições.
Em relação ao plantio das testemunhas, as sementes foram pré-germinadas em
vermiculita e posteriormente utilizadas no plantio do experimento deixando-se duas e três
plantas por vaso respectivamente para o sorgo e pé de galinha. Já em relação a trapoeraba, foi
utilizado o mesmo procedimento descrito no experimento 1, ficando 3 plantas por vaso. Vale
ressaltar que os propágulos de trapoeraba que foram transplantados foram retirados na mesma
área de onde foi coletado o solo do experimento.
A colheita desse experimento foi realizada na primeira semana de fevereiro de 2006
(76 dias após o plantio). Em relação aos procedimentos adotados no momento da colheita, as
plantas de trapoeraba, pé de galinha e sorgo foram separadas em parte aérea e raízes, e
levadas à estufa de secagem a 65
o
C até estabilização de seus pesos.
As amostras de todos os ensaios foram moídas em moinhos do tipo Wiley (<40 mesh)
e posteriomente passadas em moinho de rolagem para diminuição da granulometria das
amostras (<40 mesh) (Smith e Myung, 1990). Após este processamento as mesmas foram
analisadas para a determinação de N-total e posterior quantificação dos átomos de
15
N em
excesso utilizando um espectrômetro de relação de massa isotópica de fluxo contínuo
(espectrômetro de massa Finnigan DeltaPlus acoplado a um auto-analisador de C e N total
Carlo Erba EA 1108 – Finnigan MAT, Bremen, Alemanha).
O cálculo da contribuição percentual da FBN para a nutrição nitrogenada das plantas
de cana-de-açúcar foi realizado aplicando-se a fórmula:
%Ndfa= 1 – átomos % de 15N em excesso na planta teste
x100
átomos % de 15N em excesso na planta testemunha
Sendo:
%Ndfa = Contribuição percentual da FBN para as plantas de cana-de-açúcar;
átomos % de 15N em excesso = átomos % de 15N total – 0,3663
Planta teste = diferentes variedades de cana-de-açúcar
Planta testemunha = plantas invasoras de ocorrência natural
22
Com o intuito de confirmar os resultados de contribuição da FBN obtidos com a
técnica de diluição isotópica de
15
N foi avaliada também neste experimento a contribuição da
FBN pela técnica de balanço de N total do sistema solo/planta (Boddey et al., 1987). Onde,
comparou-se, por diferença, o conteúdo de N contido no solo até a profundidade de 20 cm no
início da primeira fase deste experimento (1996) e no final da segunda fase (abril de 2005),
somado ao que a planta extraiu (exportação) em todas as colheitas (1
a
e 2
a
fase).
23
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Experimento 1
1
a
Fase (1989-1998)
Produção de colmos Frescos
Os dados de rendimento de colmos desses 8 anos de cultivo indicam que as variedades
comerciais em estudo mantiveram níveis adequados de produtividade sem nenhuma aplicação
de N-fertilizante (Tabela 6). No caso das variedades Krakatau e Chunnee, os baixos
rendimentos de colmos são esperados, pois estas variedades não são comerciais, apenas
usadas no melhoramento genético. Assim observa-se, que a variedade Chunnee manteve
níveis baixos de rendimentos de colmos, enquanto as outras variedades, principalmente a SP
70-1143 mostrou, em alguns anos, rendimento acima da média nacional em um solo
extremamente pobre em N disponível, o que pode estar confirmando a alta potencialidade
para a FBN, como demonstrado por Urquiaga et al. (1992).
Os resultados desse estudo indicam a alta eficiência de rendimento que apresenta essa
cultura, que crescendo em solo muito pobre pode apresentar alta produtividade, ainda quando
não se aplica N fertilizante em nenhum ano. A característica de rendimento na cultura esteve
associada ao efeito varietal, sendo que na colheita de 1998 (8
o
ciclo), as variedades CB 45-3,
Krakatau e SP 70-1143, mantiveram rendimentos similares aos do primeiro ciclo.
Tabela 6 - Produtividade de colmos frescos de 9 variedades de cana-de-açúcar (1990-1998).
Variedades de Cana
Rendimento de colmos (Mg ha
-1
)
1990 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 Média
CB 47-89 72,3ab
48,2a 55,2ab
56,2a
67,9ab
52,5ab
51,0ab
65,5ab
58,6 ab
CB 45-3 74,8ab
38,6ab
55,1ab
57,7a
78,9ab
64,5ab
62,3a 80,0 a
63,9 ab
SP 70-1143 82,8a
41,0ab
106,0a
71,8a
97,9a 72,6a 61,3a 85,0 a
77,3 a
SP 79-2312 102,7a
28,6 c
68,7ab
72,7a
79,0ab
53,3ab
44,8ab
59,5ab
63,6 ab
SP 71-1406 99,0a
48,6a 55,8ab
46,5a 65,3bc
48,3 b
44,4ab
49,8bc
57,2 ab
SP 71-6163 80,4a
49,2a 58,6ab
45,4a 70,5ab
47,6 b
42,3b 63,7ab
57,2 ab
SP 70-1284 87,8a
43,4ab
54,0ab
48,9a 67,3ab
46,9 b
42,5b 66,2ab
57,1 ab
KRAKATAU 39,6bc
30,5ab
52,1ab
47,1a
49,3 bc
46,2 b
45,8ab
58,5ab
46,1 bc
CHUNNEE 32,7c
50,4a 23,8 b
23,0a 23,3 c
17,0 c
19,3c 28,2 c
27,2 c
CV (%) 21 13 19 39 18 23 30 23 20
Preciptação(mm)
989,6
1372 1284,2
1111,8
1362,2
1879,1
1186,8
1317,6
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey, p=0,05.
N-Total acumulado na parte aérea
No que diz respeito ao total de N acumulado pela parte aérea nas 8 colheitas (Tabela
7), confirmam-se os resultados anteriores (Reis Júnior 1998; 2000), onde as cultivares SP 70-
1143 e Krakatau acumularam grande quantidade de N. As variedades SP 70-1143 e Krakatau
acumularam e exportaram do sistema mais de 1000 kg ha
-1
de N, em 8 cortes.
24
Tabela 7 - N-total acumulado pela parte aérea, em variedades de cana-de-açúcar (1990-1998).
Variedades de Cana N-total da planta(kg ha
-1
)
1990
1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 Total
CB 47-89 126,3a
99,9a 122,2a
91,9abc 97,4abc 82,3abc 73,7abc 106,4 bc
800,1 b
CB 45-3 109,8a
82,3a 133,5a
90,8abc 91,3 bc 107,0ab
77,8abc 103,0 bc
795,5 b
SP 70-1143 120,9a
86,5a 221.6a
144,9a 123,9ab 112,2a 98,4ab 137,2 ab
1045,6a
SP 79-2312 136,2a
80,8a 132,7a
85,1abc 85,6c 79,7abc 54,3c 92,2 bc 746,6 bc
SP 71-1406 130,1a
89,7a 130,0a
62,2bc 96,9abc 74,6abc 63,9bc 85,4 c 732,8 bc
SP 71-6163 116,1a
108,4a
171,1a
88,1abc 106,2abc 86,4abc 74,3abc 111,1 bc
861,7 b
SP 70-1284 136,7a
78,6a 165,7a
86,8abc 105,7abc 72,3bc 77,8abc 107,5 bc
831,1 b
KRAKATAU
108,7a
108,6a
192,5a
125,0ab
129,5a 105,9ab
115,5a 169,2 a 1054,9 a
CHUNNEE 84,9a
78,3a 112,0a
47,1c 112,5abc 47,1 c 49,9c 80,2 c 612,0 c
CV (%) 20 23 37 30 14 19 23 18 10
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey, p=0,05.
Contribuição da FBN
Associando-se então o N-total acumulado pela parte aérea e o N-total contido no solo
no início (1989) e no final da primeira fase (1998), foi possível fazer o balanço de N-total no
sistema solo-planta.
Considerando-se toda a profundidade de solo avaliada (0-45cm), nota-se que as
variedades SP 70-1143, Krakatau, SP 71-6163 e SP 79-2312 apresentaram os maiores
balanços de N, mostrando diferença significativa em relação as variedades SP 70-1284 e
Chunnee (Tabela 8), que apresentaram um balanço negativo. Esses resultados confirmam o
potencial para FBN de algumas variedades como SP 70-1143 e Krakatau, concordando com
os trabalhos de outros autores que afirmam que a fixação biológica de nitrogênio é
responsável por boa parte da necessidade nitrogenada da cultura de cana (Döbereiner, 1960,
Lima et al., 1987, Urquiaga et al., 1992, Yoneyama, 1999, Resende, 2000, Polidoro, 2001;
Resende, 2002; Xavier, 2002). Este fato fica bem claro quando observamos que após 8 anos
de cultivo, sem nenhuma aplicação de N-fertilizante, para a maioria das variedades não
ocorreu uma redução dos níveis de nitrogênio do solo, e principalmente levando em
consideração que a cultura apresenta alta extração de nitrogênio.
25
Tabela 8 - Contribuição da fixação biológica de nitrogênio (FBN) em 9 variedades de cana-
de-açúcar estimado pelo balanço de N total no sistema solo-planta na profundidade de 0-
45cm. Ciclo de 1989- 1998.
Solo Planta
Cultivares de cana Inicial Final N-Total Parte
aérea
Balanço de N
0-45cm*
kg de N ha
-1
CB 47-89 4006 a 3637 a 800 b 431 ab*
1
CB45-3 4398 a 3691 a 795 b 88 bc
SP 70-1143 4194 a 3722 a 1063 a 591 a
SP 79-2312 4038 a 3654 a 746 bc 362 ab
SP 71-1406 4196 a 3503 a 733 bc 40 bc
SP 71-6163 3545 a 3140 a 860 b 455 ab
SP 70-1284 4090 a 3105 a 831 b -154 c
KRAKATAU 4306 a 3702 a 1054 a 450 ab
CHUNNEE 4078 a 3306 a 612 c -160 c
CV 11 9 10 6
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de tukey ( p=0,05).
*Balanço de N-total do sistema = (N final do solo + N acumulado pela planta em 8 colheitas) – N inicial do solo.
*
1
Os dados foram transformados usando a função LN (X + 682).
2
a
Fase (1999-2004)
Produção de colmos frescos
Os resultados que serão apresentados a seguir, referem-se a segunda fase do estudo, a
qual iniciou-se no ano agrícola de 1999, possibilitando a avaliação de cinco colheitas da cana-
de-açúcar.
Os dados de rendimento de colmos dos cinco últimos anos de cultivo após a
renovação, demonstram que a variedade Chunnee novamente manteve os mais baixos níveis
de rendimento de colmos, enquanto que algumas variedades comerciais mantiveram até o
quarto corte, altos níveis de produtividade, sem nenhuma aplicação de N-fertilizante (Tabela
9). Dentre estas, pode-se destacar as variedades comerciais RB 72-454, SP 79-2312 e SP 70-
1143 que nos três primeiros anos de avaliação após a renovação mostraram uma tendência de
apresentar os maiores rendimentos de colmos. Essa posição de destaque é confirmada quando
considera-se a média dos cinco anos de avaliação, valendo ressaltar, porém, que não foi
observada diferença significativa em relação as variedades comerciais. As altas produções
observadas para as variedades SP 70-1143 e SP 79-2312 podem estar confirmando a alta
potencialidade das mesmas para FBN constatada na primeira fase desse estudo. Em relação a
variedade RB 72-454, estes dados confirmam uma característica dessa variedade, que é a
capacidade de apresentar altas produções tanto em cana-planta como nas socarias, além de ser
uma variedade pouco exigente em termos de fertilidade do solo (Ridesa, 2005). Em relação a
essa variedade, não se deve descartar o potencial para FBN demonstrado em outros trabalhos
(Resende, 2000; Polidoro et al. 2001; Boddey et al., 2001; Xavier, 2002 ), o que vêm a
corroborar a sua adaptabilidade a solos pobres em N-disponível.
Em relação à penúltima colheita (2003), os maiores destaques foram observados nas
variedades SP 70-1143, CB 47-89, SP 70-1284 e SP 79-2312 (Tabela 9), porém a diferença
só foi significativa em relação a variedade Chunnee. Neste ano, foi observado que os
rendimentos de colmos para todas as variedades, com exceção da CB 45-3 e RB 72-454,
26
foram superiores aos encontrados no ano anterior. Este fato geralmente não acontece com a
cultura da cana-de-açúcar, em que sempre se espera uma redução do rendimento de um ano
para o outro. A explicação para este fato deve-se a precipitação observada nesse ano agrícola
que, segundo os dados da PESAGRO-RIO demonstrou para o ano de 2002 uma precipitação
de 1001 mm, enquanto que no ano de 2003 a precipitação foi de 1402 mm. Dessa forma, a
influência positiva da precipitação prevaleceu em relação à idade do canavial, fato este que já
foi observado por Gomes (2003).
Na colheita da 4
a
soca (2004) as variedades que mais se destacaram em relação a
produção de colmos foram Krakatau, seguida pelas variedades SP 71-6163 e SP 70-1143. Em
relação a essas três variedades, não foi observada diferença estatística, porém a primeira
mostrou diferença significativa em relação às outras variedades comerciais e também em
relação a Chunnee. Os baixos rendimentos encontrados, eram esperados, sendo explicados
pelo fato desse ter sido o quinto corte. É por este motivo que na maioria das regiões
produtoras de cana-de-açúcar, após o quarto ou quinto corte, se faz a renovação do canavial.
Tabela 9 - Produtividade de colmos frescos de dez variedades de cana-de-açúcar, avaliadas
nas cinco colheitas da segunda fase.
Rendimento de colmos
Ano Agrícola
Variedades de
Cana-de-açúcar
1999/2000 2001 2002 2003 2004 Média
Mg ha
-1
CB 47-89 93,7 b 99,4 a 57,8 a 75,0 a 31,9 b 71,6 a
CB 45-3 89,8 bc 81,2 ab 69,6 a 62,5 a 28,0 b 66,2 a
RB 72 – 454 133,7 a 103,2 a 75,5 a 67,1 a 25,8 b 81,1 a
SP 70-1143 117,6 ab 105,6 a 79,0 a 84,8 a 35,0 ab 84,4 a
SP 79-2312 107,6 ab 112,1 a 60,2 a 70,0 a 28,7 b 75,7 a
SP 71-1406 94,9 b 77,2 ab 57,1 a 61,1 ab 25,5 b 63,2 a
SP 71-6163 108,8 ab 93,4 a 54,9 a 61,9 ab 37,9 ab 71,4 a
SP 70-1284 97,9 b 75,6 ab 46,4 ab 72,9 a 26,8 b 63,9 a
KRAKATAU 60,4 cd 69,9ab 57,9 a 63,3 a 47,0 a 59,7 a
CHUNNEE 29,8d 25,8 b 17,8 b 28,9 b 7,1 c 21,9 b
CV (%) 13 28 25 20 18 14
Preciptação (mm)
1445,3 940,4 1001,4 1402,5 1221,9
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey, p=0,05.
Produção de matéria seca da parte aérea da cana-de-açúcar
Considerando-se a matéria seca da parte aérea da cana-de-açúcar como um todo
(colmo + palha + bandeira), destaca-se que os valores totais das 5 colheitas (2ª fase) oscilaram
entre 93 e 269 Mg (Tabela 10) para as diferentes variedades. Os valores aqui encontrados
indicam um acúmulo anual de cerca de 19 a 53 Mg ha
-1
de matéria seca. Assim como para
produção de colmos, as variedades comerciais que mais se destacaram foram SP 70-1143 e
RB 72-454, mostrando diferença significativa em relação a variedade Chunnee. Para este
parâmetro, a variedade Krakatau foi a que apresentou o maior acúmulo de matéria seca,
diferindo significativamente de algumas variedades comerciais.
Estes resultados são melhor observados quando se analisa o desdobramento desta
tabela, em colmos, palha e bandeira (Tabelas 11 a 13).
27
Tabela 10 - Produção de matéria seca total da parte aérea de dez variedades de cana-de-
açúcar, avaliadas nas cinco colheitas da segunda fase.
Matéria seca total da Parte aérea
Ano Agrícola
Variedades de
Cana-de-açúcar
1999/2000 2001 2002 2003 2004 Total
Mg ha
-1
CB 47-89 48,0 bc 50,8 ab 34,3 abc 42,8 ab 21,8 bc 197,7 ab
CB 45-3 42,2 bc 45,4 ab 39,9 ab 37,8 ab 19,6 bc 184,9 b
RB 72 – 454 88,3 a 58,7 a 39,1 ab 39,6 ab 16,5 bcd 242,2 ab
SP 70-1143 63,3 ab 61,5 a 46,6 ab 51,9 a 23,5 bc 246,8 ab
SP 79-2312 47,7 bc 54,5 a 30,0abc 39,4 ab 16,2 cd 187,8 b
SP 71-1406 45,3 bc 43,8 ab 33,1 abc 37,4 ab 16,3 bcd 175,9 b
SP 71-6163 56,7 abc 52,4 a 38,3 ab 42,8 ab 25,7 b 215,9 ab
SP 70-1284 45,4 bc 42,3 ab 27,1 bc 40,2 ab 16,4 bcd 171,4 bc
KRAKATAU 56,1 abc 63,8 a 50,5 a 52,8 a 46,3 a 269,5 a
CHUNNEE 22,6 23,4 b 14,8 c 23,8 b 8,7 d 93,3 c
CV (%) 31 24 24 23 17 16
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey, p=0,05.
Em relação à matéria seca da palha de cana-de-açúcar, nota-se que esta representou
um potencial de adição ao solo de até 81 Mg ha
-1
nas 5 colheitas, o que equivale à cerca de 16
Mg ha
-1
por colheita, sendo este valor observado para a variedade Krakatau e SP 71-6163
(Tabela 11). Estes valores são representativos e demonstram a importância da palha não
somente para a manutenção da umidade do solo, controle de ervas daninhas, mas também
para a sua fertilidade e até mesmo para a mitigação das emissões de CO
2
(Resende et al.,
2006)
.
Em relação as outras variedades comerciais, houve uma tendência das variedades SP
70-1143 e RB 72-454, mostrarem os maiores acúmulos de matéria seca de palha.
Tabela 11 - Produção de matéria seca da palha de dez variedades de cana-de-açúcar,
avaliadas nas cinco colheitas da segunda fase.
Matéria seca da Palha
Ano Agrícola
Variedades de
Cana-de-açúcar
1999/2000 2001 2002 2003 2004 Total
Mg ha
-1
CB 47-89 13,9 abc 15, 0 a 11,8 ab 11,0 ab 7,4 bc 59,1 abc
CB 45-3 12,2 bc 13,4 a 13,9 ab 12,2 ab 6,5 bc 58,2 abc
RB 72 – 454 22,3 a 19,2 a 14,4 ab 11,6 ab 6,1 c 73,6 ab
SP 70-1143 15,9 abc 19,0 a 15,4 ab 15,9 a 7,2 bc 73,4 ab
SP 79-2312 14,0 abc 14,4 a 10,4 ab 8,5 b 5,0 c 52,3 bc
SP 71-1406 11,2 bc 13,2 a 12,1 ab 10,1 ab 6,6 bc 53,2 abc
SP 71-6163 20,0 ab 19,7 a 17,4 a 14,6 ab 9,9 b 81,6 a
SP 70-1284 13,3 abc 14,2 a 10,0 ab 11,0 ab 6,9 bc 55,4 abc
KRAKATAU 14,7 abc 19,6 a 15,5 ab 15,0 ab 16,4 a 81,2 ab
CHUNNEE 7,7 c 12,2 a 6,9 b 8,6 b 4,1 c 39,5 c
CV(%) 25 39 30 22 19 18
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey, p=0,05.
28
Pela Tabela 12, pode-se observar o acúmulo de matéria seca de colmo durante a 2ª
fase, valendo destacar que os valores totais das 5 colheitas oscilaram entre 41 e 144 Mg para
as diferentes variedades. Para este parâmetro não foi observada diferença significativa entre as
variedades comerciais e a Krakatau, porém estas mostraram significância estatística em
relação a variedade Chunnee.
Tabela 12 - Produção de matéria seca do colmo de dez variedades de cana-de-açúcar,
avaliadas nas cinco colheitas da segunda fase.
Matéria seca do colmo
Ano Agrícola
Variedades de
Cana-de-açúcar
1999/2000 2001 2002 2003 2004 Total
Mg ha
-1
CB 47-89 28,7 ab 32,6 a 17,4 ab 23,8 ab 9,9 b 112,4 a
CB 45-3 24,6 b 28,0 a 20,8 a 20,0 ab 10,2 b 103,6 a
RB 72 – 454 59,1 a 34,8 a 19,4 a 20,9 ab 7,5 bc 141,7 a
SP 70-1143 39,6 ab 38,6 a 25,2 a 28,2 a 12,8 b 144,4 a
SP 79-2312 30,4 ab 37,1 a 17,0 ab 26,4 ab 9,3 b 120,2 a
SP 71-1406 29,9 ab 27,6 a 17,3 ab 20,9 ab 7,5 bc 103,2 a
SP 71-6163 30,8 ab 29,2 a 16,2 ab 22,4 ab 11,3 b 109,9 a
SP 70-1284 27,5 ab 25,0 ab 13,9 ab 24,9 ab 7,3 bc 98,6 a
KRAKATAU 29,5 ab 34,3 a 23,4 a 23,9 ab 20,5 a 131,6 a
CHUNNEE 11,9 b 9,8 b 5,9 b 11,1 b 2,9 c 41,6 b
CV(%) 46 25 28 28 25 20
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey, p=0,05.
Na tabela 13, pode-se observar o acúmulo de matéria seca da bandeira, valendo
destacar que no final das 5 colheitas (2ª fase), os valores totais de acúmulo oscilaram entre 11
e 56 Mg para as diferentes variedades. Novamente a variedade Krakatau mostrou uma posição
de destaque, diferindo estatisticamente de todas as variedades estudadas.
Tabela 13 - Produção de matéria seca total da bandeira de dez variedades de cana-de-açúcar,
avaliadas nas cinco colheitas da segunda fase.
Matéria seca total da Bandeira
Ano Agrícola
Variedades de
Cana-de-açúcar
1999/2000 2001 2002 2003 2004 Total
Mg ha
-1
CB 47-89 5,3 bcde 3,2 b 5,0 bcd 7,8 b 4,4 b 25,7 bc
CB 45-3 5,3 bcde 3,9 b 5,0 bcd 5,4 b 2,8 de 22,4 bcde
RB 72 – 454 6,8 bc 4,5 b 5,2 bc 7,0 b 2,8 cde 26,3 bc
SP 70-1143 7,8 b 3,8 b 5,9 b 7,6 b 3,3 bcd 28,4 b
SP 79-2312 3,2 de 2,9 b 2,4 cd 4,5 b 1,8 e 14,8 ef
SP 71-1406 4,2 cde 2,8 b 3,6 bcd 6,3 b 2,1 de 19,0 cdef
SP 71-6163 5,8 bcd 3,4 b 4,6 bcd 5,7 b 4,3 bc 23,8 bcd
SP 70-1284 4,5 cde 3,0 b 3,1 bncd 4,3 b 2,1 de 17,0 def
KRAKATAU 11,7 a 9,7 a 11,5 a 13,8 a 9,3 a 56,0 a
CHUNNEE 3,0 e 1,3 b 1,9 d 4,0 b 1,7 e 11,9 f
CV(%) 19 41 25 23 26 14
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey, p=0,05.
29
N-total acumulado pelas plantas na cultura de cana-de-açúcar
Os elevados níveis de produtividade alcançados pelas variedades supra citadas, sem
adubação nitrogenada, resultam também numa elevada demanda de N pelas plantas, as quais
acumularam em cinco cortes entre 290 e 842 kg/ha deste nutriente, apenas na parte aérea
(Tabela 14). Assim, dentro do manejo adotado, onde nunca foi adicionado N-fertilizante ao
solo, atribui-se ao processo de FBN o fornecimento de parte significativa do conteúdo deste
nutriente acumulado pelas plantas, fato já observado em estudos anteriores (Urquiaga et al.,
1992; Boddey et al., 2001),e confirmados neste estudo.
No que diz respeito ao total de N acumulado pelas plantas na primeira colheita (Tabela
14), a variedade RB 72-454 apresentou o melhor resultado, mostrando inclusive diferença
estatística em relação às outras variedades comerciais que já vinham obtendo excelentes
resultados. Na colheita da primeira (2001) e segunda socas (2002), as variedades comerciais
que obtiveram os maiores acúmulos de N foram respectivamente: SP 71-6163 e SP 70-1143,
porém não foi observado diferença estatística em relação às demais. Assim como para a
produção de colmos, foi observado também um aumento do nitrogênio acumulado pelas
plantas na quarta colheita (2003) em relação à colheita anterior (2002). Este fato pode ser
devido a um melhor aproveitamento do nitrogênio do solo, em função do regime hídrico,
aliado a maior produtividade. Nesta colheita as variedades comerciais SP 70-1143, CB 47-89,
SP 70-1284 e SP 71-6163 apresentaram um maior acúmulo de nitrogênio, porém não
significativo em relação às demais. Na última colheita (2004) e na média referente aos cinco
anos de avaliação, a variedade que mais se destacou foi a Krakatau, confirmando assim o
potencial já observado nas colheitas anteriores onde, para esse parâmetro, essa variedade
apresentou diferença significativa em relação às variedades comerciais. Vale ressaltar que o
grande acúmulo de nitrogênio observado para esta variedade, já era esperado, uma vez que
essa cultivar apresenta-se bastante eficiente para FBN (Urquiaga et al., 1989;1992). Este fato
faz com que essa cultivar seja utilizada como “testemunha fixadora de nitrogênio” nesse
experimento. Quando considera-se a média de acumulação de nitrogênio durante todo o
período de avaliação, vale destacar também as variedades RB 72-454 e SP 71-6163, que
mostraram diferença significativa em relação às outras variedades comerciais, com exceção
das variedades SP 70-1143 e CB 47-89 e SP 70-1284.
Tabela 14 - Conteúdo de N na parte aérea das plantas em dez variedades de cana-de-açúcar,
avaliadas nas cinco colheitas da segunda fase.
N-total da planta(kg ha
-1
)
Ano Agrícola
Variedades de
Cana-de-açúcar
1999/2000
2001 2002 2003 2004 Total
CB 47-89 133,7 bc 83,5 bc 86,1 bc 149,7 b 65,4 c 518,4 bc
CB 45-3 116,1 bc 74,9 bc 97,0 bc 111,4 bc 51,6 cd 451,0 cd
RB 72 – 454 264,6 a 101,9 ab 92,0 bc 140,9 b 46,3 cd 645,7 b
SP 70-1143 155,7 b 90,3 bc 120,3 ab 155,7 b 71,8 bc 593,9 bc
SP 79-2312 119,6 bc 85,6 bc 80,3 bc 119,2 bc 47,8 cd 452,5 cd
SP 71-1406 116,3 bc 76,9 bc 73,9 bc 123,9 bc 51,0 cd 442,0 cd
SP 71-6163 179,3 b 105,0 ab 103,2 ab 146,6 b 93,1 b 627,2 b
SP 70-1284 144,8 b 69,2 bc 72,5 bc 147,5 b 57,8 cd 491,8 bc
KRAKATAU 184,0 b 151,0 a 158,3 a 201,8 a 146,6 a 841,7 a
CHUNNEE 70,3 c 44,7 c 44,0 c 94,2 c 36,8 d 290,0 d
CV(%) 21 27 25 13 20 12
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste Tukey, p=0,05
.
30
Assim como para a matéria seca, para o acúmulo de nitrogênio também foi feito o
desdobramento nas diferentes partes da planta (palha, bandeira e colmo) que pode ser
observado da tabela 15 a 17.
Na palhada constata-se que estes valores foram muito expressivos e situados entre 120
e 232 kg ha
-1
durante os 5 cortes referentes a 2ª fase desse experimento. (Tabela 15).
Já em relação a bandeira, durante esse mesmo período, os valores oscilaram entre 80 e
426 kg ha
-1
de N dependo da variedade (Tabela 16). Associando-se o N-total contido nessas
duas partes das plantas (palha + bandeira), para a variedade RB 72-454 e Krakatau, estes
valores estiveram próximos a 384 e 658 kg ha
-1
de N, respectivamente, o que seria
equivalente, no caso da variedade RB 72-454, a um acúmulo médio nos cinco anos de cerca
de 76 kg ha
-1
anuais, sem adubação nitrogenada. Este valor é expressivo, principalmente
quando se considera que no Brasil, são aplicados em média cerca de 60-80 kg ha
-1
ano de N
(Resende, 2002). É possível que esses valores, caso não sejam perdidos pela queima,
juntamente com a FBN sejam capazes de manter a sustentabilidade nitrogenada nos solos de
canaviais e quem sabe, até mesmo eliminar a adubação nitrogenada da cultura.
Considerando-se o N-total acumulado nos colmos (Tabela 17), constata-se que no
somatório das 5 colheitas este oscilou entre 89 e 261 kg ha
-1
para as diferentes variedades. A
grande retirada deste nutriente do sistema indica que existe algum mecanismo de reposição
natural de nitrogênio associado a cultura, caso contrário, não seria possível um solo, por mais
fértil que fosse, manter sua capacidade produtiva com tamanha extração deste nutriente. Este
forte indicativo reforça os resultados obtidos por diversos autores em que a contribuição da
fixação biológica de nitrogênio vem sendo descrita como fundamental para a nutrição
nitrogenada da cultura e que, dependendo da variedade pode chegar até a 60% do N-total
acumulado pela planta (Lima, 1987; Resende, 2000; Polidoro, 2001; Boddey et al., 2002)
Tabela 15 - Conteúdo de N na palha em dez variedades de cana-de-açúcar, avaliadas nas
cinco colheitas da segunda fase.
N-total da palha (kg ha
-1
)
Ano Agrícola
Variedades de
Cana-de-açúcar
1999/2000
2001 2002 2003 2004 Total
CB 47-89 49,9 abc 15,0 ab 34,0 a 32,0 cd 22,9 bc 153,8 abc
CB 45-3 47,7 bc 13,4 b 40,9 a 42,3 abcd 20,3 bc 164,6 abc
RB 72 – 454 85,8 a 19,2 ab 30,1 a 41,6 bcd 18,9 c 195,6 abc
SP 70-1143 46,9 bc 19,0 ab 49,7 a 52,0 abc 23,4 bc 191,0 abc
SP 79-2312 44,6 bc 14,4 b 40,4 a 26,1 d 19,5 c 145,0 bc
SP 71-1406 35,6 c 13,2 b 33,6 a 37,7 bcd 23,0 bc 143,1 bc
SP 71-6163 72,1 ab 19,7 ab 46,2 a 47,0 abcd 34,5 ab 219,5 ab
SP 70-1284 55,4 abc 14,2 b 30,1 a 55,8 ab 26,0 bc 181,5 abc
KRAKATAU 46,5 bc 26,6 a 46,4 a 64,5 a 47,7 a 231,7 a
CHUNNEE 30,4 c 12,2 b 23,2 a 38,5 bcd 16,1 c 120,4 c
CV(%) 36 28 38 23 23 18
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste Tukey, p=0,05.
31
Tabela 16 - Conteúdo de N na bandeira em dez variedades de cana-de-açúcar, avaliadas nas
cinco colheitas da segunda fase.
N-total da bandeira (kg ha
-1
)
Ano Agrícola
Variedades de
Cana-de-açúcar
1999/2000
2001 2002 2003 2004 Total
CB 47-89 33,8 bcd 24,8 b 30,1 bc 82,0 b 30,8 bc 201,5 bc
CB 45-3 30,6 bcd 30,0 b 33,6 bc 41,3 de 19,5 cd 155,0 cde
RB 72 – 454 40,8 bcd 34,9 b 32,9 bc 62,9 c 16,7 d 188,2 bcd
SP 70-1143 50,2 b 29,5 b 39,5 b 61,7 c 28,7 bc 209,6 b
SP 79-2312 20,2 cd 23,0 b 17,1 bc 39,7 de 15,7 d 115,7 ef
SP 71-1406 31,8 bcd 22,2 b 19,4 bc 48,3 cd 16,8 d 138,5 de
SP 71-6163 42,0 bc 26,6 b 32,6 bc 54,7 cd 36,1 b 192,0 bc
SP 70-1284 37,5 bcd 23,6 b 23,9 bc 50,0 cd 20,7 cd 155,7 cde
KRAKATAU 88,5 a 75,2 a 84,1 a 108,8 a 69,7 a 426,3 a
CHUNNEE 17,8 d 10,2 b 11,0 c 29,1 e 11,8 d 79,9 f
CV(%) 23 41 28 13 32 11
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste Tukey, p=0,05.
Tabela 17 - Conteúdo de N no colmo em dez variedades de cana-de-açúcar, avaliadas nas
cinco colheitas da segunda fase.
N-total do colmo (kg ha
-1
)
Ano Agrícola
Variedades de
Cana-de-açúcar
1999/2000
2001 2002 2003 2004 Total
CB 47-89 49,8 b 43,5 ab 21,8 ab 35,6 ab 11,5 bc 162,2 bc
CB 45-3 37,6 b 31,3 ab 22,4 ab 27,7 b 11,6 bc 130,6 bc
RB 72 – 454 137,9 a 47,7 ab 28,9 a 36,3 ab 10,5 c 261,3 a
SP 70-1143 58,5 b 41,7 ab 31,0 a 41,9 ab 19,6 abc 192,7 ab
SP 79-2312 54,6 b 48,0 ab 22,6 ab 53,2 a 12,5 bc 190,9 ab
SP 71-1406 48,7 b 41,3 ab 20,7 ab 37,8 ab 11,0 bc 159,5 bc
SP 71-6163 65,1 b 58,5 a 24,2 ab 44,7 ab 22,4 ab 214,9 ab
SP 70-1284 51,8 b 31,3 ab 18,3 ab 41,5 ab 10,9 bc 153,8 bc
KRAKATAU 48,8 b 49,1 ab 27,7 a 28,5 b 29,1 a 183,2 b
CHUNNEE 21,9 b 22,1 b 9,7b 26,4 b 8,7 c 88,8 c
CV(%) 29 27 27 21 32 20
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste Tukey, p=0,05.
Contribuição pela técnica de abundância natural de
15
N
O uso de plantas de ocorrência natural nas lavouras de cana-de-açúcar (plantas
invasoras), “plantas testemunha”, para estimar o valor da abundância natural de
15
N
disponível no solo, ou seja, o valor de δ
15
N observado em plantas que utilizam apenas o N
proveniente do solo, foi avaliado comparando-se os valores de δ
15
N nestas plantas com
aqueles observados nas plantas de cana-de-açúcar. De uma maneira geral, com exceção da
colheita de cana-planta onde os valores de δ
15
N nas plantas testemunhas foram maiores do
32
que os observados na cana-de-açúcar (Tabela 18), em todas as outras colheitas (Tabela 19 a
21), o valor de δ
15
N nas plantas testemunhas foram iguais ou significativamente maiores que
os observados na cana-de-açúcar, possibilitando a aplicação da técnica de δ
15
N para a
estimativa da contribuição da FBN para a cana-de-açúcar, como estipulado por Shearer e
Kohl, (1986). A estimativa da contribuição da FBN para as plantas de cana-de-açúcar, neste
estudo, foi realizada somente quando o valor médio de δ
15
N da espécie de planta testemunha
foi significativamente maior que o observado na planta de cana-de-açúcar, avaliados pelo
teste de t-student, como proposto por Boddey et al. (2001).
Tabela 18 – Valores de δ 15N(‰) observado para as diferentes variedade de cana-de-açúcar e
para as plantas testemunhas no ciclo de cana-planta. Segunda fase de cultivo.
Variedades
cana-de-açúcar
δ 15N(‰)
CB 47-89 6,91 ab
CB 45-3 7,38 a
RB 72-454 6,79 ab
SP 70-1143 6,09 ab
SP 79-2312 6,72 ab
SP 71-1406 5,75 ab
SP 71-6163 6,02 ab
SP 70-1284 5,85 ab
Krakatau 5,01 b
Chunnee 7,36 a
Plantas Testemunhas
δ 15N(‰)
Panicum maximum (Capim Colonião)
6,16
Malva parviflora (Guanxuma) 5,60
Sida cordifolia (Malva Branca) 5,40
Emilia sonchifolia ( Pincel) 5,50
Média das testemunhas 5,66
Ao considerarem-se todas as colheitas em que houve avaliação da contribuição da
FBN para a cana-de-açúcar, excetuando-se a colheita de cana-planta (valores de δ15N na
cana-de-açúcar maior que nas plantas testemunhas), observou-se que a contribuição média da
FBN variou de 18 a 61% em função da variedade e da época da colheita.
Com relação a contribuição da FBN para 1ª e 2ª soca (Tabela 19), foi observado
valores de fixação de até 45 e 53%, respectivamente. Dentre as variedades que mais se
destacaram podemos citar as variedades comerciais SP71-1406, SP79-2312 e SP70-1143, e
também a variedade Krakatau, valendo ressaltar que as duas últimas confirmaram o potencial
para FBN observado na primeira fase desse experimento, concordando com os resultados
obtidos por Urquiaga et al. (1989; 1992).
33
Tabela 19 – Contribuição percentual da fixação biológica do nitrogênio (Ndfa) em dez
variedades de cana-de-açúcar, estimada pela técnica de abundância natural de
15
N ( ciclo cana
planta, 1
a
soca e 2
a
soca). Segunda fase de cultivo.
Contribuição da FBN (%Ndfa)*
1
1
a
soca 2
a
soca
Variedades de
Cana-de-açúcar
δ 15N(‰)
cana-de-
açúcar
%FBN
δ 15N(‰)
cana-de-
açúcar
%FBN
CB 47-89 3,93 30,5
**
4,03 NS
CB 45-3 3,81 32,6
*
4,18 26,1
*
RB 72-454 4,23 25,2
**
4,26 24,8
*
SP 70-1143 3,12 44,8
**
4,09 NS
SP 79-2312 4,44 NS 3,32 41,3
**
SP 71-1406 3,97 29,8
*
2,62 53,6
**
SP 71-6163 4,82 NS 4,12 NS
SP 70-1284 5,07 NS 4,32 NS
Krakatau 3,08 45,4
**
2,74 51,6
**
Chunnee 3,17 43,9
**
4,10 27,5
**
**significativo ao nível de 1% de probabilidade pelo teste t, * significativo ao nível de 5% de probabilidade pelo
teste t, NS não significativo.
*1 Para o cálculo da FBN foi utilizado a média (5,66) dos valores de δ
15
N encontrados em quatro espécies não
fixadoras: Panicum maximum - Capim Colonião (6,16‰) ; Malva parviflora - guanxuma (5,60‰); Sida
cordifolia – Malva branca (5,40‰) e Emilia sonchifolia - Pincel (5,50‰).
Quando considera-se a contribuição da FBN para 3
a
e 4ª soca, os valores variaram
entre 18 e 46% e 33 e 61%, respectivamente (Tabela 20 e 21), sendo as maiores contribuições,
em termos de variedade comercial, observadas para as variedades SP 71-6163 e SP71-1406.
O fato das variedades de cana-de-açúcar mostrarem valores de contribuição muito
diferentes nos diversos anos de avaliação, como é o caso da variedade RB 72-454, demonstra
provavelmente a grande influência que os fatores ambientais podem ter sobre a FBN.
Nesse trabalho o potencial das variedades Krakatau e SP 70-1143 para FBN
praticamente foi demonstrado em todas as colheitas, com exceção da cana-planta,
confirmando os resultados obtidos por outra metodologia (Balanço de nitrogênio no sistema
solo-planta) na primeira fase desse experimento e também no trabalho realizado por Urquiaga
et al (1989; 1992).
A grande surpresa foi os valores de contribuição da FBN observados para a variedade
Chunnee a partir da 1
a
soca. Esses não eram esperados, uma vez que essa variedade de cana
sempre apresentou baixos valores de FBN, sendo tida na maioria dos experimentos, como
testemunha “não fixadora”. Este fato talvez possa estar indicando uma adaptação dessa
variedade, uma vez que estudos realizados por Reis Júnior (1998; 2000) demonstraram que
tanto nas variedades eficientes, como na variedade Chunnee, até então de baixa eficiência
para a FBN, a população de diazotróficos endofíticos, tanto qualitativa como
quantitativamente, podem ser isolados em proporções similares. O que pode ter acontecido é
que o processo de FBN nessa variedade pode ter sido estimulado em função das condições
ambientais desfavoráveis (solo e clima), a que ela foi submetida.
34
Tabela 20 – Contribuição do percentual da fixação biológica de nitrogênio (%FBN)
estimada pela técnica de abundância natural de
15
N (δ
15
N), em dez variedades de cana-de-
açúcar, ciclo 3
0
soca. Segunda fase de cultivo.
Variedades de
Cana-de-açúcar
δ 15N(‰)
cana-de-açúcar
Contribuição da FBN (%)*
1
CB 45-3 4,23 21,6*
CB 47-89 4,80 NS
RB 72-454 4,38 18,6*
SP 70-1143 3,18 40,9*
SP 79-2312 3,69 31,5*
SP 71-1406 3,47 35,4**
SP 71-6163 2,87 46,6**
SP 70-1284 4,17 22,5**
Krakatau 3,32 38,4**
Chunnee 3,55 34,0**
**significativo ao nível de 1% de probabilidade pelo teste t, * significativo ao nível de 5% de probabilidade pelo
teste t, NS não significativo.
*1 Para o cálculo da FBN foi utilizado a média (5,38) dos valores de δ
15
N encontrados em quatro espécies não
fixadoras: Malva parviflora - guanxuma (5,66), Richardia brasiliensis - Poaia branca (4,80), Rhynchelytrum
roseum - Capim favorito (5,53) e Emilia sonchifolia - Pincel (5,55).
Tabela 21 – Contribuição do percentual da fixação biológica de nitrogênio (%FBN)
estimada pela técnica de abundância natural de
15
N (δ
15
N), em dez variedades de cana-de-
açúcar, ciclo 4
0
soca. Segunda fase de cultivo.
**significativo ao nível de 1% de probabilidade pelo teste t, * significativo ao nível de 5% de probabilidade pelo
teste t, NS não significativo.
*1 Para o cálculo da FBN foi utilizado a média (4,96) dos valores de δ
15
N encontrados em três espécies não
fixadoras: Richardia brasiliensis - Poaia branca (5,19), Malva parviflora - Guanxuma (5,44) e Cyperus ferox
(4,26).
Variedades de cana-
de-açúcar
δ
15
N (‰)
Cana-de-açúcar
Contribuição da FBN (%)*1
CB 45-3 2,83 42,3**
CB 47-89 2,86 41,6*
RB 72-454 2,79 43,0**
SP 70-1143 2,68 45,4*
SP 79-2312 2,86 41,7**
SP 71-1406 2,26 53,9**
SP 71-6163 3,24 33,9*
SP 70-1284 2,67 45,5*
Krakatau 1,89 61,5**
Chunnee 3,23 34,2*
35
Em relação a quantidade de N fixado durante a 2ª fase desse experimento (Tabela 22)
observa-se que a variedade Krakatau assumiu uma posição de destaque em todas as colheitas.
Quando considera-se todas as variedades estudadas para as colheitas de 1ª soca, 2ª soca, 3ª
soca e 4ª soca, as quantidades de N provenientes da fixação biológica de nitrogênio variaram
de 7 a 67 kg ha
-1
, 11 a 80 kg ha
-1
, 17 a 76 kg ha
-1
e 12 a 91 kg ha
-1
, respectivamente
Tabela 22 – Quantidade de nitrogênio derivado da fixação biológica de nitrogênio em dez
variedades de cana-de-açúcar, nas quatro últimas colheitas da segunda fase.
N proveniente da FBN
kg/ha
Variedades de
Cana-de-açúcar
2001 2002 2003 2004
CB 45-3 22,8 bc 25,0 b 24,6 cd 22,1 bc
CB 47-89 24,8 bc 25,4 b 17,4 d 27,3 bc
RB 72-454 25,9 bc 21,5 b 26,1 cd 19,9 bc
SP 70-1143 42,6 ab 30,5 b 63,9 abc 32,2 b
SP 79-2312 17,9 bc 33,9 b 37,1 abcd 18,7 bc
SP 71-1406 23,5 bc 40,3 b 44,8 abcd 26,2 bc
SP 71-6163 14,9 c 22,5 b 68,8 ab 31,3 b
SP 70-1284 6,9 c 16,6 b 33,3 bcd 26,0 bc
Krakatau 67,2 a 80,7 a 76,7a 91,2 a
Chunnee 19,1 bc 11,5 b 31,4 bcd 12,3 c
CV(%) 42 46 39 34
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey ( p=0,05)
Resultado do experimento em vaso
Com relação aos resultados do experimento em vaso que foi feito com o intuito de
observar se existe diferenças na abundância natural do
15
N em profundidade, na Tabela 23
pode-se observar a variação dos valores de δ
15
N para a média ponderada da planta inteira das
diferentes testemunhas utilizadas (Trapoeraba, Pé de Galinha, Sorgo e Painço), assim como o
δ
15
N da parte aérea e raiz destas plantas.
Quanto aos valores obtidos para a média ponderada da planta inteira, que assume uma
importância maior do que os obtidos para a raiz e parte aérea, foi observado que o painço
mostrou o menor valor de δ
15
N, diferindo estatisticamente do Sorgo e Pé de galinha. Embora
existam estas diferenças estatísticas, os valores de variação foram muito baixos, e
repercutiriam em diferenças nas estimativas da FBN inferiores a 10%.
Assim, pode-se dizer
que a abundância natural de
15
N do solo, teve pouca variação e que em geral as espécies
empregadas como testemunhas tiveram similar comportamento.
36
Tabela 23 – Valores médios de δ
15
N para a parte aérea, raiz e média ponderada (raiz e parte
aérea) das diferentes testemunhas utilizadas (Trapoeraba, Pé de Galinha, Sorgo e Painço)
crescidas em amostras de diferentes profundidades do solo.
Testemunha
Valores de δ15N
Raiz Parte aérea Média Ponderada
Trapoeraba 7,46 b 7,44 ab 7,49 ab
Pé de galinha 7,81 a 7,64 a 7,75 a
Sorgo 7,23 bc 7,60 ab 7,57 a
Painço 6,98 c 7,27 b 7,05 b
CV(%) 5 6 8
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey ( p=0,05)
Em relação a variação dos valores de δ
15
N nas diferentes profundidades, que consitui
o principal objetivo desse estudo complementar, quando considera-se a média ponderada da
planta inteira (Tabela 24), observa-se diferença significativa entre as profundidades de 40-
50cm em relação às duas últimas camadas e também em comparação à primeira camada (0-
10cm), em que foram observados os menores valores de δ
15
N.
Estes resultados corroboram com os resultados obtidos por Ledgard et al. (1984) e
Piccolo et al. (1996), que também evidenciaram menores valores de δ
15
N nas camadas
superficiais do solo, valendo ressaltar que este último trabalhou com diferentes tipos de solo
do Brasil. A explicação para este fato pode ser devido a morte das raízes que ocorre de um
ano para outro (Faroni, 2004), e também o fato de que as raízes da soqueiras tendem a ser
mais superficiais. Dessa forma, a decomposição das raízes de cana-de-açúcar, pode favorecer
a entrada de N proveniente da FBN nas camadas superficiais do solo, provocando uma
diminuição do valor de δ
15
N dessa camada em relação as outras. De acordo com Ledgard et
al. (1984) e Piccolo et al. (1996), os menores valores de δ
15
N devem ser explicados pela
acumulação e transformação de N orgânico que ocorre nas camadas superficiais, concordando
assim com os resultados obtidos nesse estudo.
Tabela 24 – Valores de δ
15
N nas diferentes profundidades, considerando os valores médios
obtidos pela parte aérea e raiz das diferentes testemunhas utilizadas.
Profundidade
Valores de δ15N
Raiz Parte aérea Média Ponderada
0 – 10 cm 6,30 e 5,77 c 6,18 d
10 – 20 cm 7,57 bc 7,91 a 7,80 ab
20 – 30 cm 7,57 bc 8,24 a 7,95 ab
30 – 40 cm 7,84 ab 7,76 ab 7,92 ab
40 – 50 cm 8,21 a 8,16 a 8,04 a
50 – 60 cm 7,13 cd 7,30 b 7,31 bc
60 – 75 cm 6,97 d 7,27 b 7,05 c
CV(%) 5 6 8
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey ( p=0,05)
37
Caso fosse observado uma marcação estável, sem diferença de abundância natural do
15
N em profundidade, qualquer planta não-fixadora poderia ser utilizada como testemunha, e
dessa forma poderíamos confiar plenamente nos dados de contribuição que foram apresentado
nas tabelas 19, 20 e 21. Como nesse estudo isto não aconteceu, principalmente se levarmos
em consideração os valores de delta
15
N da camada superficial (0-10cm), uma vez que para as
demais camadas não foi observado diferenças muito grandes, a escolha da testemunha assume
uma importância muito grande. Nestas condições, plantas que explorem volumes de solo,
diferentemente da cana-de-açúcar, absorverão N em proporções diferentes, levando a
estimativas errôneas da FBN (Boddey & Victoria, 1986; Peoples et al., 1989).
Como os
valores de delta
15
N das plantas testemunhas amostradas no campo e utilizadas para o cálculo
da FBN durante a segunda fase (Tabela 18, 19 e 20) apresentam valores de δ
15
N muito
próximos aos encontrados para a camada de 0- 10 cm, e sabendo que mais de 60 % do sistema
radicular da cana-de-açúcar, de acordo com Vasconcelos (1998) se encontra de até 40cm,
pode-se deduzir que as testemunhas utilizadas e a cana-de-açúcar estavam explorando volume
de solo diferente, e que as estimativas de FBN apresentados anteriormente estariam
subestimadas. Desta forma, os valores de FBN mais apropriados para cada uma das
variedades, por exemplo para a 3ª e 4ª soca, são apresentados na Tabela 25, onde foi utilizado
como valor de δ
15
N da testemunha, o valor de 7,46 que representa a média dos valores de
δ
15
N encontrados para as profundidades de 0-75cm.
Com a utilização desse valor de δ
15
N, os valores de fixação biológica de nitrogênio
que estavam sendo subestimado e variando de 18 e 46% para a 3ª soca, atingiriam valores de
FBN de até 61%. Em relação a 4ª soca em que os valores de fixação estavam variando de 33 a
61%, os valores de FBN seriam ainda maiores, e estariam entre 57 e 75% para as diferentes
variedades avaliadas.
Tabela 25 – Contribuição do percentual da fixação biológica de nitrogênio (%FBN) estimada
pela técnica de abundância natural de
15
N (δ
15
N), em dez variedades de cana-de-açúcar, ciclo
3ª e 4ª soca, utilizando como valor de δ
15
N da testemunha a média ponderada para as
diferentes camadas avaliadas (0 a 75cm) . Segunda fase de cultivo.
2003 2004
Variedades de
Cana-de-açúcar
δ 15N(‰)
cana-de-açúcar
Contribuição da
FBN (%)*1
δ 15N(‰)
cana-de-açúcar
Contribuição
da FBN (%)*1
CB 45-3 4,23 43** 2,83 62**
CB 47-89 4,80 36** 2,86 62**
RB 72-454 4,38 41** 2,79 63**
SP 70-1143 3,18 57** 2,68 64**
SP 79-2312 3,69 51** 2,86 62**
SP 71-1406 3,47 53** 2,26 70**
SP 71-6163 2,87 61** 3,24 57**
SP 70-1284 4,17 44** 2,67 64**
Krakatau 3,32 56** 1,89 75**
Chunnee 3,55 52** 3,23 57**
**significativo ao nível de 1% de probabilidade pelo teste t
*1 O valor de abundância natural de
15
N utilizado para o cálculo da FBN foi 7,46, que representa a média dos
valores de δ
15
N encontrados para a média ponderada da planta inteira nas profundidades de 0 a 75cm.
38
Com o intuito de confirmar a contribuição da FBN obtido pela metodologia de
abundância natural de
15
N, procurou-se avaliar essa contribuição no final da segunda fase pela
metodologia de balanço de nitrogênio no sistema solo-planta nas profundidades de 0-45cm e
0-60cm (Tabelas 26 e 27), onde também foi possível fazer uma comparação com o resultado
de balanço obtido no final da primeira fase .
Contribuição da FBN pelo Balanço de nitrogênio no sistema solo-planta
Vale ressaltar que a grande diferença em termos de %FBN, quando compara-se os
resultados obtidos pela técnica de abundância natural de
15
N utilizando as testemunha
coletadas no campo (tabelas 19, 20 e 21) com o os obtidos pelo balanço de nitrogênio no
sistema solo-planta (Tabela 26 e 27), foram minimizadas quando utilizou-se o valor médio de
δ
15
N das diferentes profundidades (Tabela 25), sendo encontrados para algumas variedades
valores de contribuição da FBN bem próximo aos obtidos com o balanço.
Considerando-se o balanço nas profundidades de 0-45 cm (Tabela 26) e 0-60 cm
(Tabela 27), nota-se mais uma vez que as variedades Krakatau, SP 71-6163, SP 79-2312 e SP
70-1143, apresentaram os balanços mais positivos, sendo observado diferença significativa
destas em relação as variedade CB 45-3 e Chunnee. Dessa forma, esses resultados confirmam
o potencial para FBN de algumas variedades como SP 70-1143, Krakatau, SP 79-2312 e SP
71-6163, e também a baixa eficiência da variedade Chunnee, que já tinha sido observado na
primeira fase desse experimento, assim como nos resultados obtidos por outros autores (Lima
et al., 1987, Urquiaga et al., 1992 ). Vale ressaltar que as contribuições da FBN obtido com a
técnica balanço de nitrogênio no sistema solo-planta, evidenciam a importância do processo
de FBN para a sustentabilidade dos níveis de produtividade desta cultura, em condições de
baixa disponibilidade de nitrogênio do solo, e principalmente, levando em consideração que
nesse experimento nunca foi adicionado N-fertilizante.
Tabela 26 - Contribuição global da fixação biológica de nitrogênio (FBN) em 10 variedades
de cana-de-açúcar em quinze anos de cultivo (13 cortes), estimado pelo balanço de N total no
sistema solo-planta na profundidade de 0-45cm.
Solo Planta
Cultivares de cana
Inicial Final N-Total Parte aérea
Balanço de
N
0-45cm*
FBN
kg de N ha
-1
%
CB 47-89 4006 a 3181 a 1318 cd 493 ab*
1
37 a
CB45-3 4398 a 3387 a 1246 cd 235 b 22 ab
SP 70-1143 4194 a 3797 a 1657 ab 1260 a 66 a
SP 79-2312 4038 a 4043 a 1199 d 1204 a 78 a
SP 71-1406 4196 a 3678 a 1175 de 657 ab 55 a
SP 71-6163 3545 a 3328 a 1487 bc 1270 a 80 a
SP 70-1284 4090 a 3366 a 1323 cd 599 ab 44 a
RB 72-454 3332 a 3219 a 843 f 730 ab 66 a
KRAKATAU 4306 a 3875 a 1896 a 1465 a 69 a
CHUNNEE 4078 a 3078 a 901 ef -99 c 0 b
CV 11 14 9 15 36
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey, p=0,05.
* Balanço de N-total do sistema = (N final do solo + N acumulado pela planta em 13colheitas) – N inicial do
solo.
*1
Os dados foram transformados usando a função LN (X + 332).
39
Tabela 27 - Contribuição global da fixação biológica de nitrogênio (FBN) em 10 variedades
de cana-de-açúcar em quinze anos de cultivo (13 cortes), estimado pelo balanço de N total no
sistema solo-planta na profundidade de 0-60cm.
Solo Planta
Cultivares de cana
Inicial Final N-Total Parte aérea
Balanço de
N
0-60cm*
FBN
kg de N ha
-1
%
CB 47-89 4925 a 4072 a 1318 cd 465 ab*
1
35 ab
CB45-3 5522 a 4254 a 1246 cd -22 b 0 b
SP 70-1143 5374 a 4774 a 1657 ab 1057 ab 55 ab
SP 79-2312 5087 a 5070 a 1199 d 1182 a 72 a
SP 71-1406 5210 a 4675 a 1175 de 640 ab 54 ab
SP 71-6163 4475 a 4188 a 1487 bc 1200 a 75 a
SP 70-1284 4967 a 4251 a 1323 cd 607 ab 45 ab
RB 72-454 4273 a 4005 a 843 f 575 ab 80 a
KRAKATAU 5353 a 4970 a 1896 a 1513 a 67 a
CHUNNEE 4971 a 3852 a 901 ef -218 c 0 b
CV 12 15 9 17 70
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey, p=0,05.
*Balanço de N-total do sistema = (N final do solo + N acumulado pela planta em 13 colheitas) – N inicial do
solo.
*
1
Os dados foram transformados usando a função LN (X + 566).
Na tabela 28 foi feito um balanço de nitrogênio no solo após 15 anos de cultivo da
cana-de-açúcar, o que se observa é que esse balanço foi negativo para todas as variedades que
foram avaliadas, mostrando dessa forma que o solo perdeu nitrogênio com o cultivo da cana-
de-açúcar, mesmo que a contribuição da FBN associada a cultura foi significativamente alta,
mas ainda insuficiente para cobrir toda a demanda de N da cultura. Nessa mesma tabela,
estudou-se como ficaria esse balanço se a palha e a bandeira tivessem retornado ao sistema, o
que se observa então é que esse balanço, ou ficaria menos negativo, ou até positivo, sendo que
os melhores resultados observou-se nas variedades Krakatau, RB 72-454, SP 79-2312 e SP71-
6163, em que o potencial para FBN já é bastante conhecido (Lima et al., 1987, Urquiaga et
al., 1992, Resende, 2000, Polidoro, 2001). Esses resultados corroborram com os obtidos por
Resende (2002), mostrando mais uma vez que a manutenção dos restos culturais (palha e
bandeira), é uma boa alternativa de manejo conservacionista.
40
Tabela 28 – Balanço de nitrogênio no solo após o cultivo de 10 variedades de cana-de-açúcar
em quinze anos de cultivo (13 cortes), na profundidade de 0-60cm.
Solo Diferença Planta
Cultivares de cana
Inicial Final Inicial - Final Palha e
Bandeira
Balanço de
N
0-60cm
kg de N ha
-1
CB 47-89 4925 a 4072 a -853 355 -498
CB45-3 5522 a 4254 a -1268 319 -949
SP 70-1143 5374 a 4774 a -600 400 -200
SP 79-2312 5087 a 5070 a -17 260 243
SP 71-1406 5210 a 4675 a -535 281 -254
SP 71-6163 4475 a 4188 a -287 411 124
SP 70-1284 4967 a 4251 a -716 336 -380
RB 72-454 4273 a 4005 a -268 383 115
KRAKATAU 5353 a 4970 a -383 657 274
CHUNNEE 4971 a 3852 a -1119 200 -919
4.2 Experimento 2
Produção de colmos Frescos
Em relação ao rendimento de colmos em cana-planta, observou-se que algumas
variedades obtiveram altos rendimentos, principalmente as variedades RB 75-8540, RB 83-
5089, RB 73-9735, SP 79-2312 e RB 82-5336 que demonstraram ser significativamente
superiores as variedades Chunnee e Krakatau (Tabela 29).
No segundo ano de avaliação, a variedade RB 75-8540 novamente apresentou uma
posição de destaque, mostrando diferença estatística em relação às demais com exceção das
variedades RB 72-454 e RB 83-5089. Em termos de características agroindustriais que
expliquem tal posição, a variedade RB 75-8540 é caracterizada por apresentar baixa exigência
quanto à fertilidade do solo e excelente brotação da soqueira (Ridesa, 2005). Nesse segundo
ano, independente da variedade considerada, foram observados valores de produtividade bem
menores do que do primeiro ano, sendo este fato explicado pela baixa precipitação
pluviométrica no período, além do fato da cana planta permanecer no campo por 18 meses,
enquanto que as socarias ficam por somente 12 meses.
Para o terceiro ano de avaliação (2
a
soca), os maiores rendimentos foram observados
para as variedades comerciais RB 83 – 5089 e RB 72 – 454, mostrando diferença estatística
em relação a três variedades comerciais e também para as variedades não comerciais. Valendo
destacar que essas duas variedades, assim como a variedade RB 75-8540, apresentam baixa
exigência em termos de solos (Ridesa, 2005), e essa parece ser uma característica muito
importante quando se trabalha com um solo muito pobre em N-disponível.
Assim como no experimento anterior, foi observado um aumento do rendimento de
colmos do ano de 2002 para 2003, mostrando acréscimo de até 22 Mg ha
-1
, o que novamente
pode ser explicado pelo regime hídrico favorável. Esse fato mostra mais uma vez que a água
na cultura de cana-de-açúcar assume uma importância tão grande que pode até compensar o
decréscimo que seria esperado pelo aumento da idade do canavial, fato este que já foi
observado por Gomes (2003).
Em relação à última colheita (3
a
soca), a variedade que apresentou a maior produção
foi a SP 70-1143, não sendo observado porém, diferença estatística em relação às demais
41
variedades comerciais, com exceção da RB 75-8540. Quando se considera, a média de
rendimento de colmos dos quatro anos de avaliação, as variedades comercias que mais se
destacaram foram RB 83-5089 e RB 75-8540, valendo ressaltar que só foi observada
diferença destas em relação à RB 82-5336, Krakatau e Chunnee.
Comparando-se o rendimento de colmos das variedades SP 79-2312, RB 72-454 e SP
70-1143 crescendo no Argissolo (Experimento 1) e no Planossolo (este experimento),
observa-se que os resultados foram bastante diferentes, indicando a influência do ambiente,
possivelmente um efeito do tipo de solo sobre o desenvolvimento da cultura. Essa amplitude
de variação de produtividade das cultivares também foi constatada por Maule et al. (2001) e
Dias (1997). De acordo com este último autor, em ambiente (solo e clima) mais favorável ao
desenvolvimento vegetal, o potencial genético de cada cultivar é mais evidenciado, o que
explicaria as diferenças de rendimentos encontrados nos diferentes solos.
Tabela 29 - Produtividade de colmos frescos de 9 variedades de cana de açúcar referentes ao
primeiro corte (cana planta), 2
o
, 3
o
e 4
o
cortes (socas), cultivadas num Planossolo, sem
adubação nitrogenada.
Rendimento de colmo (Mg ha
-1
)
Variedades de
Cana-de-açúcar
2000 – 2001
2002 2003 2004 Média
RB 73 – 9735 83,8 a 30,5 cd 41,8 bcd 39,4 ab 48,9 ab
SP 79 – 2312 81,3 a 28,1 cde 52,7 abc 50,2 ab 53,1 ab
RB 72 – 454 61,7 ab 41,0 abc 63,7 a 43,7 ab 52,5 ab
RB 75 – 8540 101,2 a 51,8 a 57,1 ab 33,1 bc 60,8 a
RB 83 – 5089 99 ,1 a 45,6 ab 65,3 a 40,2 ab 62,5 a
RB 82 – 5336 75,1 a 25,1 de 36,2 cd 39,2 ab 43,9 b
SP 70 – 1143 63,6 ab 32,4 bcd 42,3 bcd 63,3 a 50,4 ab
Krakatau 23,7 bc 23,3 de 30,6 d 30,5 bc 27,0 c
Chunnee 14,2 c 13,9 e 25,8 d 13,3 c 16,8 c
Chuva (mm) 1526,2 1001,4 1402,5 1221,9
CV(%) 37 25 20 36 17
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de Fisher (LSD, p=0,05).
Produção de matéria seca da parte aérea da cana-de-açúcar
Considerando-se a matéria seca da parte aérea da cana-de-açúcar como um todo
(colmo + palha + bandeira), observa-se uma variação, após 4 colheitas, entre 92 e 116 Mg ha
-1
(Tabela 30) para as diferentes variedades comerciais. Os valores aqui encontrados indicam um
acúmulo anual de cerca de 23 e 29 Mg ha
-1
de matéria seca.
Vale destacar que as diferenças entre variedades em relação ao total de matéria seca
podem não se traduzir em potencial produtivo, o que é melhor observado quando se analisa o
desdobramento desta tabela, em colmos, palha e bandeira (Tabelas 31 a 33).
42
Tabela 30 - Produção de matéria seca total da parte aérea de nove variedades de cana-de-
açúcar, avaliadas nos ciclos de cana-planta, primeira, segunda e terceira socas.
Ano Agrícola
Variedades de
Cana-de-açúcar
2001 2002 2003 2004 Total
Mg ha
-1
RB 73 – 9735 37,6 a 17,2 abc 25,9 cd 22,9 bc 103,6 ab
SP 79 – 2312 29,8 ab 20,3 ab 34,2 abc 28,2 ab 112,5 a
RB 72 – 454 19,3 bc 23,2 ab 36,3 ab 26,4 abc 105,2 ab
RB 75 – 8540 35,2 ab 26,2 a 31,5 abc 17,4 bc 110,3 ab
RB 83 – 5089 34,0 ab 25,0 a 37,3 a 20,3 bc 116,6 a
RB 82 – 5336 30,3 ab 15,8 bc 25,4 cd 20,9 bc 92,4 ab
SP 70 – 1143 24,0 abc 20,5 ab 27,7 abcd 37,0 a 109,2 ab
Krakatau 13,1 c 19,5 ab 27,2 bcd 25,4 abc 85,2 b
Chunnee 8,6 c 10,3 c 18,1 d 12,8 c 49,8 c
CV (%) 36 28 18 33 15
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de Fisher (LSD, p=0,05).
Em relação à matéria seca da palha (Tabela 31) e da bandeira (Tabela 32) de cana,
nota-se que estas apresentaram potencial de adição ao solo de até 33 e 17 Mg ha
-1
,
respectivamente, nas 4 colheitas realizadas. No caso da palha, considerando esse mesmo
período, a variedade que mais se destacou foi a SP 79-2312, mostrando diferença significativa
em relação a variedade RB 75-8540, Chunnee e Krakatau. Já para a matéria seca da bandeira,
a variedade que mais se destacou foi a Krakatau, diferindo estatisticamente de algumas
variedades comerciais e também da Chunnee.
Tabela 31 - Produção de matéria seca total da palha de nove variedades de cana-de-açúcar,
avaliadas nos ciclos de cana-planta, primeira, segunda e terceira socas.
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de Fisher (LSD, p=0,05).
Matéria seca total da Palha
Ano Agrícola
Variedades de
Cana-de-açúcar
2001 2002 2003 2004 Total
Mg ha
-1
RB 73 – 9735 6,9 a 5,8 bc 9,1 ab 7,2 abc 29,0 ab
SP 79 – 2312 3,9 abc 9,8 a 12,1 a 8,1 ab 33,9 a
RB 72 – 454 4,7 abc 6,5 bc 9,3 ab 6,0 abc 26,5 abc
RB 75 – 8540 3,4 bc 6,8 b 8,1 ab 4,0 c 22,3 bc
RB 83 – 5089 3,8 abc 6,9 b 11,1 a 4,3 c 26,1 abc
RB 82 – 5336 6,5 ab 5,5 bc 8,4 ab 6,8 abc 27,2 abc
SP 70 – 1143 3,2 c 7,0 b 9,0 ab 9,5 a 28,7 ab
Krakatau 3,6 abc 5,2 bc 9,4 ab 6,0 abc 24,2 bc
Chunnee 3,0 c 3,9 c 6,8 b 5,2 bc 18,9c
CV (%) 41 24 25 33 20
43
Tabela 32 - Produção de matéria seca total da Bandeira de nove variedades de cana-de-
açúcar, avaliadas nos ciclos de cana-planta, primeira, segunda e terceira socas.
Matéria seca total da Bandeira
Ano Agrícola
Variedades de
Cana-de-açúcar
2001 2002 2003 2004 Total
Mg ha
-1
RB 73 – 9735 1,2 b 2,1 bc 3,4 bc 3,1 ab 9,8 cd
SP 79 – 2312 2,2 ab 2,5 abc 4,5 ab 4,6 ab 13,8 abc
RB 72 – 454 1,6 ab 3,7 ab 5,4 a 5,5 ab 16,2 ab
RB 75 – 8540 2,6 a 2,9 abc 4,1 abc 2,9 ab 12,5 abcd
RB 83 – 5089 1,6 ab 3,8 ab 3,7 abc 2,9 ab 12,0 bcd
RB 82 – 5336 2,1 ab 2,2 bc 4,1 abc 3,6 ab 12,0 bcd
SP 70 – 1143 1,6 ab 2,4 bc 3,3 bc 5,7 a 13,0 abc
Krakatau 1,3 ab 4,4 a 5,5 a 5,8 a 17,0 a
Chunnee 1,3 ab 1,6 c 2,3 c 2,6 b 7,8 d
CV (%) 43 45 26 40 23
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de Fisher (LSD, p=0,05).
Pela Tabela 33, pode-se observar o acúmulo de matéria seca de colmos, valendo
destacar que os valores acumulados das 4 colheitas oscilaram entre 22 e 78 Mg ha
-1
para as
diferentes variedades. Em relação a este parâmetro foi observada diferença significativa entre
as variedades Krakatau e a maioria das variedades comerciais.
Tabela 33 - Produção de matéria seca total de colmos de nove variedades de cana-de-açúcar,
avaliadas nos ciclos de cana-planta, primeira, segunda e terceira socas.
Matéria seca total de colmos
Ano Agrícola
Variedades de
Cana-de-açúcar
2001 2002 2003 2004 Total
Mg ha
-1
RB 73 – 9735 29,4 a 9,2 bcd 13,3 cde 12,5 bc 64,4 ab
SP 79 – 2312 23,7 ab 7,9 cd 17,6 abc 15,3 ab 64,5 ab
RB 72 – 454 12,9 bcd 12,9 abc 21,5 a 14,8 ab 62,1 ab
RB 75 – 8540 29,1 a 16,4 a 19,3 ab 10,4 bc 75,2 a
RB 83 – 5089 28,4 a 14,3 ab 22,4 a 13,0 abc 78,1 a
RB 82 – 5336 21,7 ab 7,9 cd 12,9 cde 10,5 bc 53,0 bc
SP 70 – 1143 19,1 abc 11,0 abc 15,4 bcd 21,6 a 67,1 ab
Krakatau 8,1 cd 9,7 bcd 12,2 de 13,5 abc 43,5 c
Chunnee 4,2 d 4,7 d 9,0 e 4,8 c 22,7 d
CV (%) 38 30 18 39 15
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de Fisher (LSD, p=0,05).
44
N-Total acumulado na parte aérea
No que diz respeito ao nitrogênio total acumulado na parte aérea das plantas (Tabela
34), este acompanhou o rendimento de colmos. Dentre as variedades que mais se destacaram
nas diferentes colheitas realizadas pode-se citar: RB 82-5336, RB 83-5089, RB 72-454 e SP
70-1143 que demonstraram os maiores acúmulos, respectivamente, nas colheitas de cana-
planta, 1ª , 2ª e 3ª socas. Em geral, não foi observada diferença significativa entre as
variedades comerciais, com exceção das variedades RB 83-5089 e RB 73-9735 na segunda
colheita e da SP 70-1143 em relação às variedades RB 83-5089, RB 75-8540 e RB 73-9735
na quarta colheita. Sendo o solo desse experimento bastante arenoso e pobre em N disponível,
é provável que a principal fonte de N para as plantas, tenha sido a FBN, o que pode estar
comfirmando o potencial observado para as variedades, RB 72-454 e SP 70-1143, fato já
observado no experimento 1. Ainda com relação a variedade RB 72-454, estes resultados
podem estar confirmando a FBN observada em outros trabalhos (Resende, 2000; Polidoro et
al. 2000; Boddey et al., 2001; Xavier, 2002).
Tabela 34 - Nitrogênio total acumulado pela parte aérea de 9 variedades de cana de açúcar
referente ao primeiro corte (cana planta), 2
a
, 3
a
, e 4
a
cortes (socas), cultivadas num Planossolo
sem adubação nitrogenada.
Variedades de
Cana-de-açúcar
N-total da planta
kg ha
-1
2001 2002 2003 2004 Total
RB 73 – 9735 105,1 ab 49,6 bc 85,6 ab 65,9 b 306,2 ab
SP 79 – 2312 89,6 abc 70,0 abc 104,8 ab 87,9 ab 352,3 a
RB 72 – 454 75,9 abc 74,6 abc 112,6 a 82,9 ab 346,0 a
RB 75 – 8540 99,3 abc 75,4 ab 105,8 ab 47,1 b 327,6 a
RB 83 – 5089 104,9 ab 89,7 a 109,7 a 57,2 b 361,5 a
RB 82 – 5336 123,9 a 58,4 abc 79,7 ab 72,9 ab 334,9 a
SP 70 – 1143 74,2 abc 72,3 abc 89,0 ab 114,1 a 349,6 a
Krakatau 58,8 bc 68,3 abc 92,1 ab 88,5 ab 307,7 a
Chunnee 47,3 c 40,1 c 70,3 b 47,7 b 205,4 b
CV (%) 36 31 22 35 17
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de Fisher (LSD, p=0,05).
Fazendo o desdobramento dessa Tabela nas diferentes partes (Tabela 35 a 37),
constata-se que no caso da palhada estes valores oscilaram entre 90 e 127 kg ha
-1
acumulados
durante os 4 cortes (Tabela 35). Valendo ressaltar que não foi observada diferença
significativa entre as variedades.
Já em relação à bandeira (Tabela 36) e ao colmo (Tabela 37), durante esse mesmo
período, os valores oscilaram entre 58 e 135, e 56 e 157, respectivamente. No caso da
bandeira a variedade que mais se destacou foi a RB 72-454 que diferiu estatisticamente das
variedades RB 73-9735 e Chunnee. Quando a parte avaliada foi o colmo, o maior acúmulo foi
observado para a variedade RB 83-5089 que diferiu das duas variedades citadas
anteriormente, e também das variedades Krakatau e RB 72-454.
Os resultados de nitrogênio acumulado na palha e na bandeira, corresponderam a
praticamente 2/3 do N-total acumulado pela parte aérea da planta de cana-de-açúcar. Assim,
considerando que a colheita de cana após a queima para facilitar o corte ainda é uma prática
45
usual, pode-se fazer uma estimativa da quantidade de nitrogênio do sistema solo-planta que
vem sendo perdida ao longo dos anos na cultura de cana-de-açúcar. É possível que se essa
quantidade de N não fosse perdida, seria suficiente para manter a fertilidade nitrogenada nos
solos de canaviais e, talvez, eliminar a adubação nitrogenada da cultura, para o caso das
variedades mais eficientes em FBN.
Tabela 35 - Nitrogênio total acumulado pela palha de 9 variedades de cana de açúcar
referente ao primeiro corte (cana planta), 2
a
, 3
a
, e 4
a
cortes (socas), cultivadas num Planossolo
sem adubação nitrogenada.
Variedades de
Cana-de-açúcar
N-total da palha
kg ha
-1
2001 2002 2003 2004 Total
RB 73 – 9735 39,7 a 19,9 bc 38,4 a 19,4 abc 117,4 a
SP 79 – 2312 16,2 b 35,6 a 48,2 a 27,3 ab 127,3 a
RB 72 – 454 24,5 ab 24,7 abc 43,0 a 15,7 bc 107,9 a
RB 75 – 8540 13,2 b 23,5 abc 47,1 a 11,9 c 95,7 a
RB 83 – 5089 16,8 b 23,7 abc 45,2 a 15,0 bc 100,7 a
RB 82 – 5336 32,9 ab 21,4 bc 32,4 a 18,7 abc 105,4 a
SP 70 – 1143 17,3 b 31,2 ab 36,8 a 30,6 a 115,9 a
Krakatau 19,4 b 19,1 bc 38,5 a 23,0 abc 100,0 a
Chunnee 19,2 b 16,4 c 34,6 a 20,4 abc 90,6 a
CV(%) 50 31 35 42 26
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de Fisher (LSD, p=0,05).
Tabela 36 - Nitrogênio total acumulado pela bandeira de 9 variedades de cana de açúcar
referente ao primeiro corte (cana planta), 2
a
, 3
a
, e 4
a
cortes (socas), cultivadas num Planossolo
sem adubação nitrogenada.
Variedades de
Cana-de-açúcar
N-total da Bandeira
kg ha
-1
2001 2002 2003 2004 Total
RB 73 – 9735 11,3 b 16,3 bc 27,9 ab 25,3 ab 80,8 bc
SP 79 – 2312 22,0 ab 20,1 abc 28,6 ab 37,8 ab 108,5 ab
RB 72 – 454 18,4 ab 32,3 abc 38,0 a 46,7 a 135,4 a
RB 75 – 8540 27,5 a 24,7 abc 32,8 a 23,1 ab 108,1 ab
RB 83 – 5089 17,2 ab 31,5 ab 30,4 ab 23,2 ab 102,3 ab
RB 82 – 5336 21,5 ab 17,2 bc 26,4 ab 32,0 ab 97,1 abc
SP 70 – 1143 18,7 ab 20,0 abc 30,8 ab 48,1 a 117,6 ab
Krakatau 14,5 ab 35,7 a 36,5 a 42,1 ab 128,8 a
Chunnee 12,6 b 11,6 c 16,2 b 17,8 b 58,2 c
CV(%) 43 47 30 46 23
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de Fisher (LSD, p=0,05).
46
Tabela 37 - Nitrogênio total acumulado pelo colmo de 9 variedades de cana de açúcar
referente ao primeiro corte (cana planta), 2
a
, 3
a
, e 4
a
cortes (socas), cultivadas num Planossolo
sem adubação nitrogenada.
Variedades de
Cana-de-açúcar
N-total do colmo
kg ha
-1
2001 2002 2003 2004 Total
RB 73 – 9735 53,9 ab 13,2 c 19,2 cd 21,0 ab 107,3 bc
SP 79 – 2312 51,3 abc 14,1 bc 27,8 ab 22,7 ab 115,9 abc
RB 72 – 454 32,9 abc 17,4 bc 31,5 ab 20,4 b 102,2 bc
RB 75 – 8540 58,5 ab 27,0 ab 25,7 bc 11,9 b 123,1 ab
RB 83 – 5089 70,7 a 34,3 a 33,9 a 18,8 b 157,7 a
RB 82 – 5336 69,4 a 19,7 bc 20,8 cd 22,2 ab 132,1 ab
SP 70 – 1143 38,0 abc 21,0 abc 21,3 cd 35,2 a 115,6 abc
Krakatau 24,8 bc 13,4 c 17,0 d 23,2 ab 78,4 cd
Chunnee 15,4 c 11,9 c 19,4 cd 9,4 b 56,1 d
CV(%) 47 38 16 39 22
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de Fisher (LSD, p=0,05).
Contribuição da FBN na nutrição nitrogenada da cultura de cana de açúcar.
De uma maneira geral, em todas as colheitas (Tabela 38 a 40), o valor de δ
15
N nas
plantas testemunhas foram iguais ou significativamente maiores que os observados na cana-
de-açúcar, possibilitando a aplicação da técnica de δ
15
N para a estimativa da contribuição da
FBN para a cana-de-açúcar, como estipulado por Shearer e Kohl, (1986). A estimativa da
contribuição da FBN para as plantas de cana-de-açúcar, neste estudo, foi realizada somente
quando o valor médio de δ
15
N da espécie de planta testemunha foi significativamente maior
que o observado na planta de cana-de-açúcar, avaliados pelo teste de t-student, como proposto
por Boddey et al. (2001).
A contribuição da FBN para as variedades comerciais de cana-de-açúcar avaliadas aos
18 meses de cultivo (cana planta) variou entre 31 e 43% (Tabela 38). No Brasil, as novas
variedades de cana-de-açúcar que vem sendo produzidas estão sendo selecionadas
principalmente por seus altos rendimentos e tolerância a condições de estresse, como a baixa
fertilidade dos solos. Um exemplo é a variedade RB 83-5089 que comportou-se como uma
variedade de alto rendimento e eficiência para o processo de FBN, superando
significativamente a variedade SP 70-1143. Vale destacar que as variedades desse grupo
(RBs), têm o processo de melhoramento desenvolvido em condições de baixa disponibilidade
de N no solo, podendo estar “naturalmente” sendo selecionadas para alta eficiência de FBN.
A variedade Krakatau confirmou a eficiência para FBN já observada no experimento 1 e em
outros trabalhos (Urquiaga et al., 1992).
Comparando-se a contribuição da FBN em cana-planta para as variedades que são
comuns no 1
o
e 2
o
experimentos, pode-se observar que quando às condições de fertilidade são
inferiores como é o caso do Planossolo, há a necessidade da planta em associação com a
bactéria fixadora, utilizar melhor o seu potencial para FBN, mostrando valores de
contribuição maiores do que os encontrados no Argissolo.
47
Tabela 38 – Contribuição da fixação biológica de nitrogênio (%Ndfa) em nove genótipos de
cana-de-açúcar, estimada pela técnica de abundância natural de
15
N, utilizando-se sorgo e
milho como testemunhas, aos dezoito meses após o plantio (ciclo de cana planta).
Variedades de
Cana-de-açúcar
δ
15
N (‰)
%Ndfa
*1
RB 73 – 9735 3,18 bc 39,77*
SP 79 – 2312 3,32 bc 37,12*
RB 72 – 454 3,62 bc 31,44**
RB 75 – 8540 3,05 bc 42,11**
RB 83 – 5089 2,99 c 43,24*
RB 82 – 5336 3,58 bc 32,20*
SP 70 – 1143 4,00 ab NS
Krakatau 3,15 bc 40,34*
Chunnee 4,63 a NS
**significativo ao nível de 1% de probabilidade pelo teste t, * significativo ao nível de 5% de probabilidade pelo
teste t, NS não significativo.
*1 Para o cálculo da %Ndfa utilizou-se o valor médio de δ
15
N ( 5,28 ‰) observados nas plantas testemunhas,
Milho (Zea mays) e Sorgo (Sorghum bicolor), 5,12 ‰ e 5,45 ‰, respectivamente.
Em relação à 2
a
colheita (2002) foi observado uma contribuição da FBN de 20 a 52%
(Tabela 39). Neste ano, a variedade que mais se destacou foi a Krakatau, confirmando
novamente o potencial para FBN observado em pesquisas anteriores. Entre as variedades
comerciais, os resultados foram muito similares, valendo destacar como mais eficientes as
variedades SP 79 – 2312 e RB 72 – 454.
Para o terceiro ano de avaliação (2
a
soca), a contribuição da FBN variou de 35 a 43%
(Tabela 40). Dentre as variedades que mais se destacaram, podemos citar novamente as SP
79-2312 e RB 72-454, comfirmando dessa forma os resultados de outros estudos (Urquiaga et
al., 1989; 1992; Resende, 2000; Polidoro et al. 2000; Boddey et al., 2001; Xavier, 2002),
assim como os resultados obtidos no 1
o
experimento do presente trabalho, e também a
variedade RB 83-5089.
Tabela 39 – Contribuição da fixação biológica de nitrogênio (%Ndfa) estimada pela técnica
de abundância natural de
15
N (δ
15
N), em nove variedades de cana-de-açúcar, ciclo 1
a
soca.
Variedades de
Cana-de-açúcar
δ
15
N (‰)
%Ndfa*
1
RB 73 – 9735 3,43 a 20,52*
SP 79 – 2312 3,00 a 30,48**
RB 72 – 454 3,15 a 27,01**
RB 75 – 8540 3,26 a 24,61*
RB 83 – 5089 3,50 a NS
RB 82 – 5336 3,32 a 23,07*
SP 70 – 1143 3,43 a 20,52*
Krakatau 2,07 b 52,01*
Chunnee 3,48 a NS
**significativo ao nível de 1% de probabilidade pelo teste t, * significativo ao nível de 5% de probabilidade pelo
teste t, NS não significativo.
*1 Para o cálculo da %Ndfa utilizou-se o valor médio de δ
15
N (4,32 ‰) observados nas plantas testemunhas
Baccharis trimera (Vassourinha), Panicum maximum (Capim colonião) e Andropogon bicornis (Capim Rabo de
Burro) que foram: 4,43 ‰, 4,48 ‰ e 4,07 ‰, respectivamente.
48
Tabela 40 – Contribuição da fixação biológica de nitrogênio (%Ndfa) estimada pela técnica
de abundância natural de
15
N (δ
15
N), em nove variedades de cana-de-açúcar, ciclo 2
a
soca.
Variedades de
cana-de-açúcar
δ
15
N(‰)
cana-de-açúcar
%Ndfa*
1
RB 73-9735 2,68 abc 35,91**
SP 79-2312 2,35 c 43,65*
RB 72-454 2,43 c 41,89**
RB 75-8540 3,43 a NS
RB 83-5089 2,43 c 41,81*
RB 82-5336 2,58 c 38,30*
SP 70-1143 3,35 ab NS
Krakatau 2,59 c 37,87*
Chunnee 2,63 bc 37,30*
**significativo ao nível de 1% de probabilidade pelo teste t, * significativo ao nível de 5% de probabilidade pelo
teste t, NS não significativo.
*1 Para o cálculo da %Ndfa utilizou-se o valor médio de δ
15
N (4,18 ‰) observados nas plantas testemunhas
Cenchrus echinatus (Carrapicho), Bidens pilosa (Picão preto), Emilia sonchifolia (Pincel), Commelina
benghalensis (Trapoeraba) e Richardia brasiliensis (Poaia branca) que foram; 4,24 ‰, 4,31‰, 4,12‰, 3,97‰ e
4,26‰ respectivamente.
Com relação a quantificação da contribuição da FBN referente a última colheita (ano
de 2004), esta variou de 40 a 55% (Tabela 41), e as variedades que apresentaram as maiores
contribuições foram RB 82-5336, SP 70-1143 e RB 75-8540.
Quando se observa os últimos três anos de avaliação deste experimento (1
a
, 2
a
e 3
a
soca), percebe-se que as variedades comerciais SP 79-2312, RB 72-454 e Krakatau,
confirmaram novamente o potencial para FBN observado no experimento 1, valendo destacar
também as variedades RBs que na maioria das avaliações mostraram altas contribuições da
FBN, e até então pouca informação tinha sido gerada a respeito da contribuição da FBN para
essas variedades.
Em geral, quando considera-se a contribuição da FBN em todas as colheitas,
observamos que as variedades comerciais foram beneficiadas de forma semelhante, alternando-
se quanto às máximas contribuições.
A grande surpresa novamente foi o valor de contribuição da FBN observado para a
variedade Chunnee, que em algumas colheitas apresentou uma contribuição bem próxima ou
até superior a contribuição observada para as variedades SP 70-1143 e Krakatau.
49
Tabela 41 – Contribuição da fixação biológica de nitrogênio (%Ndfa) estimada pela técnica
de abundância natural de
15
N (δ
15
N), em nove variedades de cana-de-açúcar, ciclo 3
a
soca.
Variedades de
cana-de-açúcar
δ
15
N(‰)
cana-de-açúcar
%Ndfa*
1
RB 73-9735 2,64 a 40,86**
SP 79-2312 2,26 a 49,44**
RB 72-454 2,38 a 46,83**
RB 75-8540 2,14 a 52,20**
RB 83-5089 2,43 a 45,64**
RB 82-5336 2,00 a 55,63**
SP 70-1143 2,03 a 54,66**
Krakatau 2,42 a 45,93**
Chunnee 2,63 a 41,16**
** significativo ao nível de 1% de probabilidade pelo teste t.
*1 Para o cálculo da %Ndfa utilizou-se o valor médio de δ
15
N ( 4,54 ‰) observados nas plantas testemunhas
Cenchrus echinatus (Carrapicho), Bidens pilosa (Picão preto), Emilia sonchifolia (Pincel) e Richardia
brasiliensis (Poaia branca) que foram: 4,36 ‰, 3,77‰, 5,32‰ e 4,71‰, respectivamente.
Com relação a quantidade de N fixado (Tabela 42), quando consideram-se todas as
variedades estudadas, observa-se que estes valores variaram de 8 a 46 kg ha
-1
, 10 a 21 kg ha
-1
,
19 a 47 kg ha
-1
e 19 a 63 kg ha
-1
, respectivamente para o ciclo de cana-planta, 1ª soca, 2ª soca
e 3ª soca. Dentre as variedades comerciais que mais se destacaram, pode-se citar a variedade
RB 83-5089 em cana-planta, as variedades SP 79-2312 e RB 72-454, e SP 70-1143 que,
respectivamente, no 3ª e 4ª corte confirmaram o potencial para fixação biológica de nitrogênio
já observado no experimento 1.
Tabela 42 – Quantidade de nitrogênio derivado da fixação biológica de nitrogênio em dez
variedades de cana-de-açúcar, nos ciclos de cana-planta, primeira, segunda, terceira e quarta
socas.
N Proveniente da FBN
kg/ha
Variedades de
Cana-de-açúcar
2001 2002 2003 2004
RB 73-9735 41,8 ab 10,3 a 31,1 ab 27,1 b
SP 79-2312 33,8 abc 21,1 a 46,3 a 43,7 ab
RB 72-454 23,1 abc 20,1 a 47,2 a 38,8 ab
RB 75-8540 41,2 ab 18,8 a 20,4 b 25,0 b
RB 83-5089 46,8 a 16,4 a 44,4 a 25,4 b
RB 82-5336 40,3 ab 13,6 a 29,1 ab 28,3 b
SP 70-1143 16,2 bc 13,8 a 19,1 b 63,6 a
Krakatau 24,1 abc 10,3 a 34,8 ab 42,0 ab
Chunnee 8,3 c 20,5 a 28,4 ab 19,1 b
CV(%) 47 41 37 44
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de LSD ( p=0,05)
50
Nesse experimento, ficou novamente evidenciada a importância do processo de FBN
para a sustentabilidade dos níveis de produtividade desta cultura, em condições de baixa
disponibilidade de nitrogênio do solo, e principalmente, levando em consideração que nesse
experimento nunca foi adicionado N-fertilizante.
Deve-se ressaltar que a quantidade de nitrogênio acumulado na palha e na bandeira da
cana, contendo parte do N fixado pela cultura, que normalmente são queimadas, equivale a
grande parte do total de nitrogênio acumulado pela parte aérea da planta, produzindo um
balanço praticamente nulo com o N-total exportado pelos colmos. Isso indica a importância
de se selecionar variedades de cana-de-açúcar capazes de receber contribuições da FBN,
assim como de não se queimar a cana antes do corte para que a cultura possa ser considerada
uma cultura sustentável.
4.3 Experimento 3
Produção de colmos Frescos
Em relação ao rendimento de colmos em cana-planta, a variedade que mais se
destacou foi a SP 70-1143, mostrando diferença significativa em relação às variedades
Krakatau, Chunnee, RB 83-5089 e RB 73-9735. Nessa colheita, destacaram-se também as
variedades RB 72-454, SP 71-6163 e RB 82-5336 que tiveram rendimentos semelhantes a SP
70-1143 (Tabela 43).
Na colheita da 1
a
e 2
a
socas (Tabela 43), a variedade SP 70-1143 confirmou o seu alto
potencial produtivo em solos com baixos níveis em N disponível, com produtividade
significativamente superior a todas as variedades estudadas. As diferenças no rendimento de
colmos obtidas entre a fase de cana planta e 1
a
soca são esperadas, uma vez que no primeiro
ciclo a cana foi cortada com 18 meses e no segundo com 12 meses. No caso das variedades
Krakatau e Chunnee, os baixos rendimentos encontrados podem ser explicados pelo fato de
não serem variedades comerciais melhoradas.
Tabela 43 - Produção de colmos frescos em dez variedades de cana-de-açúcar, avaliadas nos
ciclos de cana-planta (18 meses – Ano agrícola 2002/03), 1
a
soca (12 meses - Ano agrícola
2003/04) e 2
a
soca (12 meses - Ano agrícola 2004/05).
Ano agrícola
2002/03 2003/04 2004/05
Variedades de
Cana-de-açúcar
Produtividade
Mg/ha
SP 79 – 2312 129,8 ab 60,7 bc 61,0 b
RB 75 -8540 120,4 ab 70,6 bc 72,6 b
SP 71-6163 145,0 ab 70,7 bc 72,0 b
RB 72-454 153,1 ab 89,8 bc 81,1 b
RB 83 – 5089 115,0 b 67,5 bc 70,0 b
RB 82-5336 136,6 ab 71,7 bc 72,6 b
SP 70-1143 189,2 a 134,2 a 153,3 a
RB 73-9735 99,4 bc 44,6 c 47,5 bc
KRAKATAU 33,6 c 39,8 cd 64,0 b
CHUNNEE 31,2 c 2,6 d 0,4 c
CV(%) 25 25 30
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey, p=0,05.
51
Produção de matéria seca da parte aérea da cana-de-açúcar
Considerando-se a matéria seca total da parte aérea da cana-de-açúcar (colmo + palha
+ bandeira), os valores totais das 3 colheitas oscilaram entre 25 e 253 Mg ha
-1
(Tabela 44)
para as diferentes variedades. Os valores aqui encontrados indicam um acúmulo anual de até
84 Mg ha
-1
de matéria seca. Assim como para produção de colmos, a variedade comercial que
mais se destacou foi a SP 70-1143 mostrando diferença significativa em relação a todas as
variedades estudadas. Esses resultados confirmam o potencial observado para esta variedade
tanto no 1º experimento, quanto em trabalhos anteriores (Urquiaga et al., 1992).
Tabela 44 - Produção de matéria seca total da parte aérea de dez variedades de cana-de-
açúcar, avaliadas nos ciclos de cana-planta, primeira e segunda socas.
Ano Agrícola
Variedades de
Cana-de-açúcar
2002/03 2003/04 2004/05 Total
Mg ha
-1
SP 79 – 2312 73,7 ab 36,3 b 39,7 c 149,7 b
RB 75 -8540 55,8 bc 37,2 b 41,3 c 134,3 b
SP 71-6163 71,8 ab 38,1 b 43,5 bc 153,4 b
RB 72-454 76,1 ab 45,6 b 46,0 bc 167,7 b
RB 83 – 5089 54,1 bc 32,0 b 38,6 c 124,7 b
RB 82-5336 74,4 ab 39,3 b 50,9 bc 164,6 b
SP 70-1143 96,1 a 68,4 a 88,9 a 253,4 a
RB 73-9735 50,6 bc 28,1 b 32,8 c 111,5 b
KRAKATAU 31,8 c 35,9 b 66,9 ab 134,6 b
CHUNNEE 22,7 c 2,6 c 0,5 d 25,8 c
CV (%) 23 21 22 17
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey, p=0,05.
Em relação à matéria seca da palha de cana, nota-se que esta representou um potencial
de adição ao solo de 10 a 81 Mg ha
-1
nas 3 colheitas, o que equivale à cerca de 27 Mg ha
-1
por
colheita, sendo este valor observado para a variedade SP 70-1143 (Tabela 45).
Pela Tabela 46, observa-se que o acúmulo de matéria seca de colmos de 3 colheitas
oscilou entre 12 e 147 Mg ha
-1
para as diferentes variedades. O baixo valor encontrado para a
variedade Chunnee pode ser explicado pela baixa tolerância às condições de forte limitação de
N do solo (Urquiaga et al, 1992) e/ou pelo efeito de sombreamento, já que essa variedade
apresenta um crescimento mais lento, e por este motivo pode ter sido sombreada pelas demais
variedades, implicando em produções cada vez menores.
52
Tabela 45 - Produção de matéria seca total da palha de dez variedades de cana-de-açúcar,
avaliadas nos ciclos de cana-planta, primeira e segunda socas.
Ano Agrícola
Variedades de
Cana-de-açúcar
2002/03 2003/04 2004/05 Total
Mg ha
-1
SP 79 - 2312 24,6 a 14,2 b 18,6 cd 57,4 bc
RB 75 -8540 15,5 abc 11,9 b 17,6 cd 45,0 cd
SP 71-6163 23,3 a 13,9 b 18,9 cd 56,1 bc
RB 72-454 18,8 abc 14,4 b 16,9 d 50,1 bcd
RB 83 - 5089 14,5 abc 9,1 b 14,4 d 38,0 d
RB 82-5336 23,3 a 16,1 ab 25,2 bc 64,6 ab
SP 70-1143 22,1 ab 22,3 a 36,3 a 80,7 a
RB 73-9735 16,4 abc 11,3 b 16,2 d 43,9 cd
KRAKATAU 12,1 bc 13,6 b 32,1 ab 57,8 bc
CHUNNEE 9,3 c 1,2 c 0,2 e 10,7 e
CV (%) 23 24 15 13
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey, p=0,05.
Tabela 46 - Produção de matéria seca total do colmo de dez variedades de cana-de-açúcar,
avaliadas nos ciclos de cana-planta, primeira e segunda socas.
Ano Agrícola
Variedades de
Cana-de-açúcar
2002/03 2003/04 2004/05 Total
Mg ha
-1
SP 79 - 2312 42,5 ab 18,8 bc 18,1 b 79,4 bc
RB 75 -8540 34,8 bc 20,5 bc 20,9 b 76,2 bc
SP 71-6163 42,1 ab 20,6 bc 21,6 b 84,3 bc
RB 72-454 50,1 ab 26,9 ab 24,6 b 101,6 ab
RB 83 - 5089 35,7 bc 20,1 bc 21,4 b 77,2 bc
RB 82-5336 43,6 ab 19,8 bc 21,4 b 84,8 bc
SP 70-1143 62,8 a 38,8 a 45,5 a 147,1 a
RB 73-9735 29,2 bc 13,9 c 14,4 bc 57,5 bcd
KRAKATAU 12,6 c 16,1 bc 24,0 b 52,7 cd
CHUNNEE 11,8 c 0,9 d 0,1 c 12,8 d
CV (%) 28 25 31 22
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey, p=0,05.
Na tabela 47, pode-se observar o acúmulo de matéria seca da bandeira, valendo
destacar que no final das 3 colheitas, algumas variedades mostraram um potencial de acúmulo
maior que 24 Mg ha
-1
. Para este parâmetro as variedades que mais se destacaram foram SP
70-1143 e Krakatau, mostrando diferença estatística em relação a todas as variedades
estudadas.
53
Tabela 47 - Produção de matéria seca total da bandeira de dez variedades de cana-de-açúcar,
avaliadas nos ciclos de cana-planta, primeira e segunda socas.
Ano Agrícola
Variedades de
Cana-de-açúcar
2002/03 2003/04 2004/05 Total
Mg ha
-1
SP 79 - 2312 6,5 bc 3,2 bc 2,9 cd 12,6 b
RB 75 -8540 5,4 bc 4,8 ab 2,8 cd 13,0 b
SP 71-6163 6,3 bc 3,6 abc 3,0 c 12,9 b
RB 72-454 7,2 bc 4,1 abc 4,3 bc 15,6 b
RB 83 - 5089 3,9 cd 2,6 bc 2,7 cd 9,2 bc
RB 82-5336 7,4 b 3,4 abc 4,3 bc 15,1 b
SP 70-1143 11,1 a 7,2 a 6,9 b 25,2 a
RB 73-9735 5,0 bc 2,8 bc 2,1 cd 9,9 b
KRAKATAU 7,0 bc 6,2 ab 10,7 a 23,9 a
CHUNNEE 1,5 d 0,4 c 0,1 d 2,0 c
CV (%) 24 39 28 22
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey, p=0,05.
N-Total acumulado na parte aérea
No que diz respeito ao total de N acumulado pela planta nas três colheitas realizadas
(Tabela 48), os resultados acompanharam a produção de colmos. Dessa forma, a variedade
que mais se destacou foi a SP 70-1143, mostrando diferença significativa em relação a todas
as variedades comerciais na 1
a
e 2
a
soca, e também em relação ao acumulado nos 3 primeiros
anos. Este desempenho não foi observado no ciclo de cana-planta, onde não foi observada
diferença significativa em relação às variedades comerciais RB 82-5336, SP 79-2312, SP 71-
6163 e RB 72-454. As altas produções e acúmulo de N observados para estas três últimas
variedades podem estar confirmando a alta potencialidade destas para FBN, o que já foi
observado em outros trabalhos (Urquiaga et al., 1989; 1992; Resende, 2000; Polidoro et al.
2000; Boddey et al., 2001; Xavier, 2002), e no caso específico das variedades SP 70-1143 e
RB 82-5336, pode estar confirmando os resultados obtidos, respectivamente nos experimentos
1 e 2 desta tese.
54
Tabela 48 - Conteúdo de N na parte aérea das plantas em dez variedades de cana-de-açúcar,
avaliadas nos ciclos de cana-planta (18 meses – Ano agrícola 2002/03), 1
a
soca (12 meses -
Ano agrícola 2003/04) e ciclo de 2
a
soca (12 meses - Ano agrícola 2004/05).
Ano agrícola
Variedades de
Cana-de-açúcar
2002/03 2003/04 2004/05 Total
kg/ha
SP 79 - 2312 132,5 ab 65,5 b 68,2 c 266,2 bc
RB 75 -8540 98,0 bc 71,4 b 70,1 c 239,5 bc
SP 71-6163 153,8 ab 73,1 b 78,4 bc 305,3 bc
RB 72-454 132,4 ab 73,3 b 67,7 bc 273,4 bc
RB 83 - 5089 89,0 bc 47,9 bc 61,9 c 198,8 c
RB 82-5336 149,0 ab 67,9 b 94,8 b 311,7 bc
SP 70-1143 185,6 a 124,3 a 150,8 a 460,7 a
RB 73-9735 99,8 bc 49,8 bc 63,4 c 213,0 bc
KRAKATAU 87,5 bc 86,9 ab 156,1 a 330,5 b
CHUNNEE 55,8 c 7,9 c 1,6 d 65,3 d
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey, p=0,05.
Em relação ao nitrogênio acumulado no Colmo (Tabela 49), Palha (Tabela 50) e
bandeira (Tabela 51), foi observado que os valores oscilaram, respectivamente, entre 19 e 121
kg ha
-1
, 33 e 178 kg ha
-1
e 11 e 181 kg ha
-1
, quando considera-se a soma das 3 primeiras
colheitas.
Tabela 49 - Nitrogênio total acumulado pelo colmo de 10 variedades de cana de açúcar
referente ao primeiro corte (cana planta), 2
a
e 3
a
cortes (socas).
Ano agrícola
Variedades de
Cana-de-açúcar
2002/03 2003/04 2004/05 Total
kg/ha
SP 79 - 2312 37,2 abc 17,2 b 18,0 bc 72,4 bc
RB 75 -8540 23,6 bcd 15,4 b 12,7 cd 51,7 cd
SP 71-6163 49,1 a 21,8 ab 22,9 bc 93,8 ab
RB 72-454 43,8 ab 20,4 ab 19,4 bc 83,6 abc
RB 83 - 5089 26,6 abcd 14,0 bc 18,8 bc 59,4 bcd
RB 82-5336 41,6 abc 19,1 ab 22,4 bc 83,1 abc
SP 70-1143 45,8 ab 31,1 a 44,7 a 121,6 a
RB 73-9735 23,6 bcd 10,9 bc 14,9 bc 49,4 cd
KRAKATAU 12,0 d 18,6 ab 29,0 b 59,6 bcd
CHUNNEE 18,0 cd 1,7 c 0,2 d 19,9 d
CV (%) 30 31 29 23
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey, p=0,05.
55
Tabela 50 - Nitrogênio total acumulado pela palha de 10 variedades de cana de açúcar
referente ao primeiro corte (cana planta), 2
a
e 3
a
cortes (socas).
Ano agrícola
Variedades de
Cana-de-açúcar
2002/03 2003/04 2004/05 Total
kg/ha
SP 79 - 2312 53,3 a 27,1 b 30,2 bc 110,6 bcd
RB 75 -8540 36,3 a 21,8 b 37,7 b 95,8 cd
SP 71-6163 59,1 a 25,8 b 37,0 b 121,9 bc
RB 72-454 42,5 a 26,7 b 39,8 b 109,0 bcd
RB 83 - 5089 37,1 a 17,9 bc 27,8 bc 82,8 d
RB 82-5336 60,8 a 27,3 b 48,0 ab 136,1 b
SP 70-1143 60,3 a 44,2 a 74,4 a 178,9 a
RB 73-9735 41,2 a 21,8 b 38,0 b 101,0 bcd
KRAKATAU 31,8 a 29,3 ab 56,0 ab 117,1 bcd
CHUNNEE 29,0 a 3,9 c 0,7 c 33,6 e
CV (%) 30 25 39 15
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey, p=0,05.
Tabela 51 - Nitrogênio total acumulado pela bandeira de 10 variedades de cana de açúcar
referente ao primeiro corte (cana planta), 2
a
e 3
a
cortes (socas).
Ano agrícola
Variedades de
Cana-de-açúcar
2002/03 2003/04 2004/05 Total
kg/ha
SP 79 - 2312 41,9 b 21,1 bc 19,9 b 82,9 c
RB 75 -8540 38,0 bc 34,0 ab 19,6 b 91,6 c
SP 71-6163 45,5 b 25,4 abc 22,0 b 92,9 c
RB 72-454 46,0 b 26,2 abc 27,0 b 99,2 bc
RB 83 - 5089 25,2 bc 15,9 bc 19,4 b 60,5 cd
RB 82-5336 46,5 b 21,4 bc 31,0 b 98,9 bc
SP 70-1143 79,5 a 48,8 a 53,4 a 181,7 a
RB 73-9735 34,9 bc 16,9 bc 14,3 bc 66,1 cd
KRAKATAU 43,5 b 38,9 ab 71,0 a 153,4 ab
CHUNNEE 8,8 c 2,2 c 0,7 c 11,7 d
CV (%) 32 44 28 23
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey, p=0,05.
Contribuição da FBN na nutrição nitrogenada da cultura de cana de açúcar.
Na tabela 52 pode-se observar os valores de enriquecimento de
15
N do perfil do solo,
referente ao estudo que foi realizado em vaso (casa de vegetação). Vale ressaltar que a média
ponderada da planta inteira das diferentes testemunhas utilizadas (Trapoeraba, Pé de Galinha
e Sorgo) corresponde ao valor médio de enriquecimento de
15
N de cada testemunha nas
diferentes profundidades. Os resultados encontrados demonstram que houve pequena variação
em relação aos valores de enriquecimento de
15
N, não sendo observada diferença significativa
56
e um comportamento muito similar entre as testemunhas estudadas. Vale destacar que os
valores de enriquecimento encontrados para Pé de galinha e Sorgo foram bem próximos aos
encontrados para a média das espécies amostradas na área experimental (Tabela 54 a 56), e
utilizadas como testemunha para o cálculo da FBN, o que dá muita consistência aos resultados
obtidos.
Tabela 52 – Valores médios de δ
15
N para a média ponderada (raiz e parte aérea) das
diferentes testemunhas utilizadas (Trapoeraba, Pé de Galinha e Sorgo) crescidas em amostras
de diferentes profundidades do solo.
Valores de δ
15
N
Testemunha Média Ponderada
(Raiz-Parte aérea))
Trapoeraba 0.02458 a
Pé de galinha 0.02922 a
Sorgo 0.03070 a
CV (%) 8
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de tukey ( p=0,05).
Em relação aos valores de enriquecimento encontrados para as diferentes
profundidades (Tabela 53), que constituiu o principal objetivo desse estudo complementar,
também não foi observado diferença significativa, porém houve uma tendência da camada
superficial apresentar os menores valores. A explicação para este fato pode ser devido a
entrada de N proveniente da FBN nas camadas superficiais em consequência da morte das
raízes das plantas de cana de açúcar contendo N derivado da FBN. Vale destacar que a média
de enriquecimento de δ
15
N quando consideram-se todas as profundidades avaliadas foi de
0,028165, sendo novamente bem próximos aos encontrados para a média das espécies
utilizadas como testemunha na área experimental (Tabela 54 a 56).
Tabela 53 – Valores de δ
15
N nas diferentes profundidades, considerando os valores médios
obtidos para a média ponderada da raiz e parte aérea das diferentes testemunhas utilizadas.
Valores de δ
15N
Profundidade Média Ponderada
(Raiz-Parte aérea))
0 – 10 cm 0.02488 a
10 – 20 cm 0.02805 a
20 – 30 cm 0.02934 a
30 – 40 cm 0.02795 a
40 – 50 cm 0.03048 a
50 – 60 cm 0.02829 a
CV (%) 8
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de tukey ( p=0,05).
De uma maneira geral, com exceção da colheita da 1ª soca (Tabela 55), onde as
plantas de cana-de-açúcar mostraram um valor de enriquecimento maior do que os valores de
enriquecimento de
15
N das plantas testemunhas, em todas as outras colheitas (Tabela 54 e 56),
o valor de enriquecimento de
15
N nas plantas testemunhas foram iguais ou significativamente
maiores que os observados na cana-de-açúcar, possibilitando a aplicação da técnica de
57
diluição isotópica de
15
N para a estimativa da contribuição da FBN para a cana-de-açúcar,
como estipulado por Shearer e Kohl, (1986). A estimativa da contribuição da FBN para as
plantas de cana-de-açúcar, neste estudo, foi realizada somente quando o valor médio de
enriquecimento de
15
N da espécie de planta testemunha foi significativamente maior que o
observado na planta de cana-de-açúcar, avaliados pelo teste de t-student, como proposto por
Boddey et al. (2001).
Quando considera-se a contribuição da FBN em cana-planta (Tabela 54), as variedades
que mostraram as maiores contribuições, foram as mesma que se destacaram em relação ao
rendimento de colmos e acumulação de N, evidenciando assim a importância deste processo
para a produtividade desta cultura nas condições que foi realizado esse experimento
.
De acordo com a variedade de cana-de-açúcar, as contribuições médias de FBN, em
cana planta, variaram entre 7 e 19%. A variedade Chunnee, considerada uma testemunha não-
fixadora nos primeiros estudos (Urquiaga et al., 1992), também apresentou diluição isotópica
de
15
N significativa em seus tecidos em comparação ao observado nas espécies de
crescimento espontâneo existentes no mesmo local, o que se traduziu em uma contribuição da
FBN de cerca de 10%.
Neste primeiro período de avaliação (cana planta), as contribuições da FBN
observadas para cana-planta foram condizentes, porém um pouco abaixo do que tem sido
relatado para a cultura em condições de campo utilizando-se a técnica de abundância natural
de
15
N (Yoneyama et al 1997; Boddey et al 2003).
Tabela 54 – Contribuição percentual da fixação biológica do nitrogênio (%Ndfa) estimada
pela técnica de diluição isotópica de
15
N, em dez variedades de cana-de-açúcar num Argissolo
Vermelho Amarelo, ciclo cana planta. Safra 2002-2003.
Contribuição da FBN (%)
*1
Média das 3 testemunhas
Variedades de
Cana-de-açúcar
Átomos de
15
N excesso
0,02965
SP 79 – 2312
0,02633
NS
RB 75 –8540
0,02755
NS
SP 71-6163
0,02713
NS
RB 72-454
0,02500
15,7*
RB 83 – 5089
0,02734
7,8*
RB 82-5336
0,02662
10,2*
SP 70-1143
0,02392
19,3*
RB 73-9735
0,02740
NS
KRAKATAU
0,02498
NS
CHUNNEE
0,02649
10,7**
**significativo ao nível de 1% de probabilidade pelo teste t * significativo ao nível de 5% de probabilidade pelo
teste t, NS não significativo.
*1 Para o cálculo da FBN foi utilizado a média de enriquecimento de
δ
15
N (0,02965) de três espécies não
fixadoras: Emilia sonchifolia - Falsa Serralha (0,02956); Cynodon dactylon - Grama Seda (0,03030) e
Chamaesyce hyssopifolia - Burra Leiteira (0,02909)
No 2
o
ano foi observado que as variedades de cana-de-açúcar mostraram na maioria
das avaliações, um enriquecimento de
15
N maior do que o das testemunhas utilizadas (Tabela
55). Dessa forma, se fosse calculada a contribuição da FBN nesse ano, seriam observados, em
geral, valores negativos de FBN, fato este que não foi observado à nível de campo
58
(experimento 2) para essas mesmas variedades utilizando a metodologia de abundância
natural de
15
N. Assumindo-se que as espécies espontâneas não se beneficiam do processo de
FBN, se esperaria que estas e as variedades de cana apresentassem enriquecimentos de
15
N
semelhantes, numa condição de contribuição nula da FBN para a cana. Os resultados de
enriquecimento de
15
N, observados na primeira socaria (Tabela 55), sustentariam essa
hipótese.
Tabela 55 – Valores de enriquecimento de δ 15N(‰) observado para as diferentes variedade
de cana-de-açúcar e para as plantas testemunhas no ciclo de 1ª soca, Safra 2003-2004.
Variedades
cana-de-açúcar
Átomos de
15
N excesso
SP 79 – 2312 0,02762
RB 75 –8540 0,02971
SP 71-6163 0,02998
RB 72-454 0,02936
RB 83 – 5089 0,02999
RB 82-5336 0,02937
SP 70-1143 0,02960
RB 73-9735 0,03029
KRAKATAU 0,02998
CHUNNEE 0,02937
Plantas Testemunhas
Átomos de
15
N excesso
Emilia sonchifolia
(Falsa Serralha)
0,02926
Chamaesyce hyssopifolia
(Burra Leiteira)
0,02814
Richardia brasiliensis
(Poaia Branca)
0,03045
Média das
testemunhas
0,02928
Na terceira colheita, novamente os valores de enriquecimento de
15
N encontrados para
as variedades de cana-de-açúcar foram menores do que os encontrados para a testemunha,
sendo observado uma contribuição da FBN, que variou de 8 a 15% (Tabela 56), sendo estes
valores bem próximos dos encontrados para cana-planta.
59
Tabela 56 – Contribuição percentual da fixação biológica do nitrogênio (%Ndfa) estimada
pela técnica diluição isotópica de
15
N, em dez variedades de cana-de-açúcar num Argissolo
Vermelho Amarelo, ciclo 2
a
soca. Safra 2004-2005.
**significativo ao nível de 1% de probabilidade pelo teste t,* significativo ao nível de 5% de probabilidade pelo
teste t, NS não significativo.
*1 Para o cálculo da FBN foi utilizado a média de enriquecimento de
δ
15
N (0,02823) de três espécies não
fixadoras: Emilia sonchifolia - Pincel (0,02919); Andropogon bicornis - Rabo de Burro (0,02768) e Chamaesyce
hyssopifolia - Burra Leiteira (0,02781)
Como foi dito anteriormente, quando consideram-se essas mesmas variedades em
condições de campo (experimento 2), observa-se um potencial de contribuição da FBN muito
diferente, principalmente quando considera-se os valores de contribuição observados para 1ª e
2ª socas.
As dúvidas que foram levantadas mostram a importância de se trabalhar com mais de
uma técnica para a quantificação da FBN. No trabalho realizado por Urquiaga et al., (1992),
se trabalhou com a técnica de diluição isotópica de
15
N para quantificar a FBN em diferentes
variedades de cana, durante 3 anos consecutivos. Os valores de contribuição da FBN foram
confirmados pela técnica de balanço do N-total no sistema solo-planta no mesmo estudo.
Neste trabalho, também foi utilizada a técnica de balanço do N-total no sistema solo-
planta para confirmar os resultados obtidos pela técnica de diluição isotópica de
15
N, sendo os
resultados apresentados na Tabela 57. Nesse balanço pode-se concluir que mesmo algumas
variedades, como Krakatau, SP 71-6163, RB 72-454 e principalmente a variedade SP 70-
1143, acumulando ao longo das oito colheitas realizadas uma grande quantidade de nitrogênio
na parte aérea (1
a
e 2
a
fase), houve um balanço muito positivo, mostrando dessa forma um
grande ingresso de nitrogênio proveniente da atmosfera via FBN, o que explicaria o adequado
crescimento da cultura neste solo extremamente pobre em N disponível. Estes dados
confirmam o potencial para essas variedades que foram obtidos nos dois primeiros
experimentos dessa tese, assim como os obtidos em outros estudos (Urquiaga et al., 1989;
1992; Resende, 2000; Polidoro et al. 2000; Boddey et al., 2001; Xavier, 2002). Os menores
valores de balanço observados para a variedade Chunnee (16 kg ha
-1
de N), confirmam o
baixo potencial para FBN dessa variedade, conforme apresentados por Urquiaga et al. (1989;
1992).
Contribuição da FBN (%)
*1
Média das 3 testemunhas
Variedades de
Cana-de-açúcar
Átomos de
15
N excesso
0,02823
SP 79 – 2312
0,02451
13,2**
RB 75 –8540
0,02548
9,7*
SP 71-6163
0,02534
10,2**
RB 72-454
0,02499
NS
RB 83 – 5089
0,02350
NS
RB 82-5336
0,02608
NS
SP 70-1143
0,02499
11,5**
RB 73-9735
0,02580
8,6*
KRAKATAU
0,02542
NS
CHUNNEE
0,02397
15,1**
60
Este estudo corrobora com os resultados obtidos por Resende (2003) onde foi efetuado
um balanço de N na cultura de cana-de-açúcar, após 16 anos de cultivo na Usina Cruangi em
Timbaúba-PE, e observou-se que em geral a cultura de cana não reduziu significativamente o
nível de N do solo, mostrando um balanço positivo
Os dados obtidos neste experimento mostram que, pela técnica de balanço de N, uma
significativa quantidade de N entrou no sistema. Como as condições de estudo foram
controladas, principalmente pelo uso do tanque de concreto, que restringiu o volume de solo
explorado pelas plantas, essa entrada extra de N no sistema somente poderia ser creditada a
FBN. Esperava-se que a técnica de diluição isotópica de
15
N evidenciasse o processo, o que
não foi observado.
Problemas no uso das técnicas isotópicas com
15
N para avaliar a contribuição da FBN,
são relatados na literatura (Boddey et al, 1995), inclusive quando se estuda a contribuição da
FBN em leguminosas (Ledgard et al., 1985; Witty et al., 1984). Para os resultados aqui
encontrados, a explicação mais provável, é que a planta teste (cana-de-açúcar) deve ter
explorado o N do solo diferentemente da planta testemunha, fugindo assim da premissa básica
para aplicação dessa técnica. Também é possível que alterações na marcação do N do solo
possam ter ocorrido ao longo do ano e as testemunhas não foram adequadas para refletir a
marcação do N do solo utilizado pela cana.
Tabela 57 – Contribuição da fixação biológica de nitrogênio (FBN) em 10 variedades de
cana-de-açúcar estimado pelo balanço de N total no sistema solo-planta na profundidade de 0-
20cm.
Solo Planta
N-Total Parte aérea
Cultivares de cana Inicial Final 1ª fase
2ª fase Total Balanço de N
0-20cm**
FBN
%
kg ha
-1
de N
SP 79-1011* / SP 79-2312
2336 2012 a 290 bcd
266 bc 556 cd 232 bcd 37 abc
SP 71-1406* / RB75-8540
2336 2057 a 316 bc 239 bc 555 cd 276 bcd 48 abc
SP 71-6163 2336 1998 a 454 a 309 bc 763 b 425 ab 55 ab
RB 72-454 2336 1968 a 463 a 291 bc 754 b 386 abc 52 ab
RB 73-9359* / RB83-5089
2336 2012 a 185 d 203 c 388 d 64 cd 16 bc
CB 45-3* / RB 82-5336 2336 2005 a 268 bcd
318 bc 586 bc 255 bcd 41 abc
SP 70-1143 2336 2035 a 463 a 482 a 945 a 644 a 67 a
RB 73 – 9735 2336 2086 a 371 ab 216 bc 587 bc 337 abcd 58 ab
KRAKATAU 2336 2123 a 346 b 329 b 675 bc 462 ab 67 a
CHUNNEE 2336 2057 a 230 cd 65 d 295 e 16 d 5 c
CV 5 12 17 14 41 40
Em cada coluna os valores seguidos pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de tukey ( p=0,05).
*Variedades que foram substituídas na 2
a
fase desse experimento, porém para realização desse balanço foi
quantificado o N acumulado na parte aérea dessas variedades nas cinco primeiras colheitas, o que impossibilitou
estimar a FBN exclusivamente em cada uma dessas variedades
.
**Balanço de N-total do sistema = (N final do solo + N acumulado pela planta em 8 colheitas) – N inicial do
solo.
61
5 CONCLUSÕES
* Os resultados de balanço de N-total do sistema solo-planta após 8 e 13 anos de cultivo
foram positivos para a maioria das variedades estudadas, mostrando um significativo ingresso
de nitrogênio proveniente da atmosfera via FBN para o sistema solo-planta.
*As variedades Krakatau, SP 70-1143, SP 79-2312 e SP 71-6163 confirmaram o potencial
para FBN.
*As variedades RB 72-454, e RB 82-5336, RB 75-8540 e RB 83-5089 apresentaram alto
potencial para FBN.
*Para as condições que foi realizado este estudo, o tipo de solo e o ciclo da cultura teve
grande influência na contribuição da FBN.
* Os estudos que avaliam a contribuição da FBN pela técnica de abundância natural de
15
N e
diluição isotópica de
15
N sempre deve ser feito com um estudo complementar, que visa
estudar grau de uniformidade dos valores de abundância natural
15
N e de enriquecimento no
perfil do solo, visando validar os resultados obtidos por estas técnicas, principalmente quando
se trabalha com plantas testemunhas que exploram um volume de solo diferente da planta em
que se está avaliando a contribuição da FBN.
*A FBN comportou-se como uma importante fonte de N ao sistema solo planta, e vislumbram
a possibilidade de que com o manejo adequado (colheita de cana crua) e com a utilização de
variedades eficientes para FBN, talvez, seja possível reduzir ou mesmo eliminar a adubação
com fertilizantes nitrogenados na cultura.
62
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Pelos resultados obtidos pode-se observar que a fixação biológica de nitrogênio é uma
importante fonte de N para a cultura, principalmente quando as condições são mais adversas
(soqueiras), no entanto é necessário a ampliação dos estudos com o objetivo de otimizá-la.
Para tanto deve-se ter em mente que a quantificação da contribuição da fixação biológica de
nitrogênio é de fundamental importância para potencializar e viabilizar novas formas de
manejo. Esta quantificação permitirá então a tomada de decisões e o melhor planejamento
agrícola, visando reduzir custos.
Na soja a contribuição desta fonte às plantas já é uma realidade e hoje, não se
recomenda adubação nitrogenada nesta cultura. Na cana-de-açúcar, o mesmo vem sendo feito
para cana planta, valendo ressaltar que a pesquisa vem evoluindo muito sobre os aspectos
ecológicos, fisiológico, bioquímicos e genéticos, apontando para uma maior exploração e
entendimento da FBN. Vale destacar que o programa de sequenciamento do genoma
RIOGENE (Gluconacetobacter diazotrophicus) e GENOPAR (Herbaspirillum seropedicae)
mostram cada vez mais a importância da FBN no Brasil e devem permitir que o país continue
na fronteira do conhecimento em relação ao processo de FBN em gramíneas.
Ao contrário do papel de cultura degradante do solo que sempre se pensou que a
cultura de cana-de-açúcar tinha, o estudo apresentado demonstra que com o manejo adequado
e, considerando, principalmente, as contribuições da FBN que fazem com que não ocorra uma
redução dos níveis de nitrogênio do solo após vários anos de cultivo, a cana é um exemplo de
sustentabilidade agrícola. No caso dos solos brasileiros que em sua maioria são deficientes em
N-disponível, fica cada vez mais demonstrado o importante papel que a FBN tem exercido na
nutrição nitrogenada desta cultura. Esta contribuição tem-se constituído na base para o
balanço energético altamente positivo da cultura, proporcionando sua viabilidade técnica e
econômica, com grandes perspectivas futuras.
63
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