As bactérias do gênero Azospirillum sp. são encontradas na maioria dos solos, sendo capazes de colonizar mais de 100 espécies vegetais promovendo o crescimento, e a produtividade destas culturas em condições de campo. É um biofertilizante nitrogenado econômico e de fácil aplicação para a cultura do milho.
Estima-se que população mundial aumente em 82 milhões de pessoas por ano, exigindo um aumento da produção agrícola de 2,4 x 109 toneladas/ano. Diante desse cenário a comunidade científica busca alternativas sustentáveis visando o aumento da produtividade agrícola sem aumento da área cultivada. Assim, a substituição dos insumos químicos por insumos biológicos pelo uso de inoculantes microbianos promotores do crescimento vegetal é uma alternativa viável, economicamente viável e aceita por produtores e ambientalistas (Calvo et al., 2014; Singh et al., 2016; Timmusk et al., 2017).
O mercado atual de biofertilizantes representa cerca de 5% do mercado total de fertilizantes químicos (Timmusk et al., 2017) e é dominado por organismos fixadores de nitrogênio, já que o nitrogênio (N) é o nutriente de maior demanda pelas plantas cultivadas e determinante da produtividade.
Os exemplos mais conhecidos de microrganismos usados como biofertilizantes capazes de fornecer nitrogênio para as plantas são os “rizóbios” que formam simbioses nodulares com leguminosas. A associação de Bradyrhizobium spp. com soja é o exemplo mais importante, permitindo cultivo dessa leguminosa sem adição de fertilizantes nitrogenados, resultando numa economia anual da ordem de 10 bilhões de dólares.
Porém esta simbiose não ocorre em plantas da família Poaceae que inclui milho, arroz, trigo e cana de açúcar, culturas com alto valor como alimento humano e fonte de biocombustíveis.
Entre as bactérias fixadoras de nitrogênio capazes de se associar com cereais como milho, arroz, trigo e cana de açúcar estão Herbapirillum seropedicae, Gluconacetobacter diazotrophicus, Pseudomonas stutzeri, e Azospirillum spp. que têm sido pesquisadas como biofertilizantes, como excelente alternativa para reduzir custos e aumentar a produtividade.
Espécies do gênero Azospirillum sp. são encontradas em solos associadas a raízes de plantas em todos os continentes 
Hoje está claro que a capacidade do Azospirillum spp. de promover o crescimento se explica pela ação coordenada destes múltiplos mecanismos (Bashan e Levanony, 1990; Cassán e Diaz-Zorita, 2016).
O primeiro mecanismo proposto para explicar a capacidade de Azospirillum sp. em promover o crescimento das plantas foi a fixação biológica de nitrogênio (FBN) (Döbereiner e Day, 1976; Okon et al., 1983; Döbereiner e Pedrosa, 1987). Posteriormente, mecanismos adicionais foram propostos, como a produção de fitohormônios (auxinas, citocininas e giberelinas) (Cassán et al., 2014), proteção de plantas contra estresses (salinidade do solo ou compostos tóxicos) (Creus et al., 1997), biocontrole de fitopatógenos (Bashan e De-Bashan, 2010), solubilização de fosfatos (Puente et al., 2004) e a produção de sideróforos (Cassán e Diaz-Zorita, 2016).
Os estudos de inoculação com Azospirillum sp. ocorreram em cereais com estirpes das espécies A. brasilense, A. lipoferum,
A. halopraeferens e A. oryzae. No Brasil, as estirpes de A. brasilense AbV5 e AbV6, foram autorizadas como inoculantes para as culturas de milho e trigo em 2010 (Hungria et al., 2010). Recentemente, estudos têm demonstrado que uma nova estirpe,
A. brasilense HM053, que tem a capacidade de fixar nitrogênio constitutivamente é capaz de excretar grandes quantidades de amônio (Machado et al., 1991). A. brasilense HM053 é derivado da estirpe A. brasilense Sp7 (Machado et al., 1991), a mesma estirpe que deu origem às estirpes usadas comercialmente nos inoculantes: A. brasilense Ab-V5 e Ab-V6.
Recentemente demostramos, usando isótopo radioativo de N (13N), que a estirpe HM053 foi capaz de excretar amônio suficiente para suprir 100% das necessidades de nitrogênio da planta modelo Setaria viridis (Pankievicz et al., 2015).
Esse experimento demonstrou que estirpes melhoradas geneticamente de A. brasilense podem aumentar a fixação de nitrogênio e suprir as plantas associadas.
É importante frisar que HM053 não é transgênico e foi selecionada usando técnicas microbiológicas convencionais.
Como o milho é uma cultura que requer grande quantidade de nitrogênio e tendo em vista que a nova estirpe, A. brasilense HM053, tem a capacidade de fixar nitrogênio e excretar amônio constitutivamente, foram realizados experimentos a campo no estado no Paraná (Londrina – safra 2012, Londrina – safra 2013, Marechal Candido Rondon e Ponta Grossa) para testar a hipótese de que essa nova estirpe poderia ser utilizada como biofertilizante para a cultura do milho. A seguir iremos mostrar alguns resultados de produtividade do milho após a inoculação das sementes com A. brasilense HM053, resultados que já foram publicados em detalhe em revista científica especializada (Pedrosa et al., 2019).
Os tratamentos consistiram de três controles não inoculados:
- sem adubação (0 kg de N/ha),
- com adubação de base (30 kg de N/ha)
- adubação de base mais adubação em cobertura (160 kg de N/ha).
No tratamento de 160 N, além dos 30 N aplicados na semeadura, 130 kg adicionais de N/ha foram aplicados durante o estádio de florescimento, dividido em duas aplicações: 60 + 70 kg de N-fertilizante. Foram testadas também, duas estirpes de A. brasilense, a estirpe atualmente recomendada, AbV5 e a nova estirpe, HM053. Ambos os tratamentos inoculados, receberam 30 kg de N/ha na semeadura.
Quanto aos valores de produtividade dos experimentos, a inoculação de sementes de milho com A. brasilense AbV5 ou HM053 associada a fertilização de base com 30 kg de N/ha, melhorou a produtividade em todos os experimentos, sendo observado um incremento de 2,2% (ou 178 kg/ha) em Ponta Grossa até 29% (ou 1769 kg/ha) em Marechal Candido Rondon.
Comparando o uso da estirpe comercial com a nova estirpe, foi possível observar que a estirpe HM053 promoveu aumento no rendimento de grãos de milho em três dos quatro experimentos testados.
Por exemplo, em Marechal Candido Rondon, a inoculação com HM053 resultou em um aumento de 1770 kg/ha, enquanto que a estirpe AbV5 promoveu um aumento de apenas 436 kg/ha. Isso significa um ganho de 1333 kg/ha promovido pela estirpe excretora de amônio, HM053, a mais que o incremento de produção da estirpe comercial AbV5.
Pode-se observar que em Ponta Grossa, houve um aumento de 10,3% na produtividade de grãos quando as sementes foram inoculadas com A. brasilense HM053 (30 N + HM053) em comparação com o tratamento que recebeu apenas fertilização nitrogenada (30 kg de N/ha). O aumento ocasionado pelo uso do HM053 foi 661 kg/ha a mais, do que àquele encontrado com a utilização da estirpe AbV5.
Em Londrina, na safra 2013, a utilização da estirpe HM053 proporcionou um incremento de 18,5% em relação ao tratamento que recebeu 30 kg de N/ha, o que corresponde a 589 kg/ha a mais do que o aumento obtido com a estirpe AbV5.
A inoculação com A. brasilense HM053 foi estatisticamente igual aos tratamentos que receberam 160 kg/ha de N (160 N) em Marechal Candido Rondon e Londrina (ensaios de 2012 e 2013), portanto, a inoculação das sementes com essa nova estirpe pode reduzir o consumo de fertilizantes nitrogenados no milho, consequentemente diminuindo os custos de produção e gerando uma agricultura mais sustentável.
A substituição parcial (50%) do fertilizante nitrogenado nas lavouras de milho e trigo, quando inoculado com A. brasilense, pode gerar uma economia de na ordem de 1 bilhão de dólares por ano, embora esse valor varie, já que o valor de fertilizante nitrogenado é dependente do valor do petróleo.
A variação no aumento da produtividade em diferentes regiões é relatado em muitos trabalhos de campo com bactérias promotoras do crescimento vegetal (BPCV) (Dobbelaere et al., 2001). Muitos fatores podem influenciar o desenvolvimento das culturas e, consequentemente, a resposta à inoculação, como a fertilização com nitrogênio, tipo de solo, genética, condições climáticas, entre outros (Cassán e Diaz-Zorita, 2016).
Algumas diferenças de solo e clima foram observadas nos experimentos deste nosso estudo, que podem ter refletido nos valores de produtividade do milho.
Assim, em Londrina e Marechal Candido Rondon a capacidade de troca catiônica (CTC) dos solos foram adequados para o desenvolvimento das plantas, enquanto que em Ponta Grossa foi baixo. Os teores de Ca e Mg nos solos foram classificados como médio a alto, indicando não haver deficiência (Pauletti e Motta, 2017). Enquanto os teores de Al nestes locais foram muito baixos, excluindo toxidez por Al (Pauletti e Motta, 2017). Todos os locais apresentaram valores de pH abaixo da faixa ideal, entre 6 e 6,5 (Pauletti e Motta, 2017).
Em condições de laboratório a estirpe HM053 também teve performance superior à da estirpe selvagem quando inoculada em trigo (Santos et al., 2016 ).
Apesar das diferenças bióticas e abióticas encontradas em cada local, a inoculação com HM053 quase dobrou o aumento de rendimento proporcionado pela estirpe comercial usada para Poaceae no Brasil, a A. brasilense Ab-V5.
Portanto, a estirpe HM053 mostrou ser uma alternativa interessante para inoculação desse grupo de plantas e novos testes estão sendo conduzidos para confirmar seu potencial promotor de crescimento de outras cultivares em diferentes condições edafoclimáticas.
F. O. Pedrosa1, A. L. M. Oliveira2, V. F. Guimarães3, R. M. Etto4, E. M. Souza1, F. G. Furmam 4,
D. R. P. Gonçalves 4, O. J. A. P. Santos2, L. S. A. Gonçalves2, A. G. Battisttus3, C. W. Galvão4.
1Universidade Federal do Paraná (UFPR), Curitiba – PR 2Universidade Estadual de Londrina (UEL), Londrina – PR 3Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE) Marechal Candido Rondon – PR 4Universidade Estadual de Ponta Grossa (UEPG) Ponta Grossa – PR