Inoculação de Azospirillum brasilense, adubação nitrogenada e ecologia molecular microbiana em sistema plantio direto
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Data de Publicação: | 2021 |
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Texto Completo: | http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/3370 |
Resumo: | Um dos principais desafios do século XXI é garantir a segurança alimentar conforme o crescimento populacional. A produção de grãos deve estar baseada no aumento da produtividade das culturas e não na expansão de terras agrícolas, sendo necessários ajustes nas tecnologias de cultivo para garantir melhor aproveitamento dos fertilizantes aplicados, preservar a fertilidade do solo e reduzir o impacto no meio ambiente. O uso de bactérias promotoras do crescimento vegetal é uma tecnologia promissora por ser de baixo custo, contribuir para a ciclagem de nutrientes essenciais como nitrogênio e fósforo, por proteger contra patógenos, aumentar o desenvolvimento das raízes de plantas inoculadas, entre outras vantagens. Nesse sentido, a presente pesquisa teve o objetivo de avaliar o impacto da aplicação de inoculantes bacterianos comerciais e de fertilizantes nitrogenados em sistema plantio direto de longa duração, na composição da comunidade bacteriana do solo, na abundância de genes participantes do ciclo do nitrogênio e na produtividade de cinco culturas (aveia preta, milho, trigo, soja e centeio), em um ciclo de rotação completo. Os resultados obtidos foram divididos em três capítulos. No capítulo 1, foi monitorado por qPCR o inoculante à base de Azospirillum brasilense aplicado em sementes de milho. Como resultado foi verificado que, em condições de campo, após o desenvolvimento radicular, as bactérias inoculadas ficam ancoradas na raiz sendo detectadas até 75dias após a semeadura, numa concentração na ordem de 104 UFC g-1 de raiz. No capítulo 2, foi abordado o impacto da inoculação de A. brasilense e de diferentes doses de nitrogênio na composição da comunidade bacteriana do solo não rizosférico, das culturas de aveia preta e milho, utilizando-se a técnica do sequenciamento parcial do gene 16S rRNA na plataforma Illumina MiSeq. Observou-se que não houve diferença nos principais filos bacterianos nas duas culturas devido à inoculação e à fertilização nitrogenada; tais resultados confirmaram que o plantio direto, com rotação diversificada de culturas, é um sistema fundamental para a estabilidade da comunidade bacteriana e da fertilidade de solos agrícolas. Finalmente, no capítulo 3, foram quantificados por qPCR os genes envolvidos na ciclagem do nitrogênio bem como o gene 16S rRNA, verificando-se que o número de bactérias permaneceu estável nas cinco culturas avaliadas; porém, a abundância dos genes nifH e nosZ variou conforme a cultura, e respondeu de forma diferente à inoculação e adubação nitrogenada. No milho, tanto a inoculação como a adubação nitrogenada diminuiu os valores absolutos de nifH, porém, no trigo aumentou. Adicionalmente, a abundância de nosZ na aveia preta e no centeio respondeu a um efeito residual dos tratamentos aplicados na soja. Os resultados confirmaram novamente a importância do sistema plantio direto com rotação diversificada de culturas nas funções que desempenham diferentes grupos bacterianos no solo e na estabilidade dos genes nifH e nosZ. |
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A produção de grãos deve estar baseada no aumento da produtividade das culturas e não na expansão de terras agrícolas, sendo necessários ajustes nas tecnologias de cultivo para garantir melhor aproveitamento dos fertilizantes aplicados, preservar a fertilidade do solo e reduzir o impacto no meio ambiente. O uso de bactérias promotoras do crescimento vegetal é uma tecnologia promissora por ser de baixo custo, contribuir para a ciclagem de nutrientes essenciais como nitrogênio e fósforo, por proteger contra patógenos, aumentar o desenvolvimento das raízes de plantas inoculadas, entre outras vantagens. Nesse sentido, a presente pesquisa teve o objetivo de avaliar o impacto da aplicação de inoculantes bacterianos comerciais e de fertilizantes nitrogenados em sistema plantio direto de longa duração, na composição da comunidade bacteriana do solo, na abundância de genes participantes do ciclo do nitrogênio e na produtividade de cinco culturas (aveia preta, milho, trigo, soja e centeio), em um ciclo de rotação completo. Os resultados obtidos foram divididos em três capítulos. No capítulo 1, foi monitorado por qPCR o inoculante à base de Azospirillum brasilense aplicado em sementes de milho. Como resultado foi verificado que, em condições de campo, após o desenvolvimento radicular, as bactérias inoculadas ficam ancoradas na raiz sendo detectadas até 75dias após a semeadura, numa concentração na ordem de 104 UFC g-1 de raiz. No capítulo 2, foi abordado o impacto da inoculação de A. brasilense e de diferentes doses de nitrogênio na composição da comunidade bacteriana do solo não rizosférico, das culturas de aveia preta e milho, utilizando-se a técnica do sequenciamento parcial do gene 16S rRNA na plataforma Illumina MiSeq. Observou-se que não houve diferença nos principais filos bacterianos nas duas culturas devido à inoculação e à fertilização nitrogenada; tais resultados confirmaram que o plantio direto, com rotação diversificada de culturas, é um sistema fundamental para a estabilidade da comunidade bacteriana e da fertilidade de solos agrícolas. Finalmente, no capítulo 3, foram quantificados por qPCR os genes envolvidos na ciclagem do nitrogênio bem como o gene 16S rRNA, verificando-se que o número de bactérias permaneceu estável nas cinco culturas avaliadas; porém, a abundância dos genes nifH e nosZ variou conforme a cultura, e respondeu de forma diferente à inoculação e adubação nitrogenada. No milho, tanto a inoculação como a adubação nitrogenada diminuiu os valores absolutos de nifH, porém, no trigo aumentou. Adicionalmente, a abundância de nosZ na aveia preta e no centeio respondeu a um efeito residual dos tratamentos aplicados na soja. Os resultados confirmaram novamente a importância do sistema plantio direto com rotação diversificada de culturas nas funções que desempenham diferentes grupos bacterianos no solo e na estabilidade dos genes nifH e nosZ.Food security is the priority challenge of the 21st century and accompanying the growing population. Grain production must be based on increasing crop yield and not on expanding agricultural land. In this sense, adjustments on cultivation technologies are necessary to ensure better use of fertilizers, preserve soil fertility and reduce the environment's impact. Plant growth-promoting bacteria is a promising technology because it is a low cost, contributing to the cycling of essential nutrients such as nitrogen and phosphorus, protecting plants against pathogens, and increasing the development of the root and uptake water, among other advantages. The present research aimed to evaluate the impact of the application of commercial inoculants and the use of nitrogen fertilization, in a long-term no-till system, on the composition of the soil bacterial community, on the abundance of nitrogen cycle genes, and the yield of five crops (black oat, maize, wheat, soybean and rye). The results were divided into three chapters. In chapter 1 was approached the detection of Azospirillum brasilense by qPCR performed in maize inoculated seeds; the results showed that after radicle emergency, inoculated bacteria anchored in the root being detected only in roots until 75 days after sowing, in a concentration in the order of 104 CFU g-1 of fresh roots. Chapter 2 analyzed the impact of A. brasilense inoculation and three doses of nitrogen on structure and composition of the bacterial community using the partial gene sequencing of the 16S rRNA gene on the Illumina MiSeq platform. It was observed that there was no difference in the main phylum in both black oat and maize; the results confirm that no-till practices with crop rotation are fundamental for the stability of the bacterial community and fertility of agricultural soils. Finally, in chapter 3, qPCR's nitrogen gene cycle was quantified in bulk soil of black oat, maize, wheat, soybean, and rye. The abundance of gene responded differently to nitrogen fertilization and bacterial inoculation. In maize, nitrogen and bacterial inoculation decreased nifH amounts, but in wheat increased. nosZ abundance had a residual soybean effect on black oat and rye. The results confirm the importance of crop rotation under no-till for the stability of nifH and nosZ.Submitted by Angela Maria de Oliveira (amolivei@uepg.br) on 2021-05-14T17:56:06Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Salomé Urrea Valência.pdf: 3842515 bytes, checksum: 1846e49334d4310017aac472a27b9aaf (MD5)Made available in DSpace on 2021-05-14T17:56:07Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Salomé Urrea Valência.pdf: 3842515 bytes, checksum: 1846e49334d4310017aac472a27b9aaf (MD5) Previous issue date: 2021-02-26Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoporUniversidade Estadual de Ponta GrossaPrograma de Pós-Graduação em AgronomiaUEPGBrasilDepartamento de Agronomia- CAPESAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessCNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIAqPCR16S rRNAPlantio diretoNitrogênioBPCVqPCR16S rRNANo-till systemnitrogenPGPBInoculação de Azospirillum brasilense, adubação nitrogenada e ecologia molecular microbiana em sistema plantio diretoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEPGinstname:Universidade Estadual de Ponta Grossa (UEPG)instacron:UEPGLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81866http://tede2.uepg.br/jspui/bitstream/prefix/3370/3/license.txt43cd690d6a359e86c1fe3d5b7cba0c9bMD53CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811http://tede2.uepg.br/jspui/bitstream/prefix/3370/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52ORIGINALSalomé Urrea Valência.pdfSalomé Urrea Valência.pdftese completa em pdfapplication/pdf3842515http://tede2.uepg.br/jspui/bitstream/prefix/3370/1/Salom%c3%a9%20Urrea%20Val%c3%aancia.pdf1846e49334d4310017aac472a27b9aafMD51prefix/33702021-05-14 14:56:07.35oai:tede2.uepg.br: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 Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://tede2.uepg.br/jspui/PUBhttp://tede2.uepg.br/oai/requestbicen@uepg.br||mv_fidelis@yahoo.com.bropendoar:2021-05-14T17:56:07Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEPG - Universidade Estadual de Ponta Grossa (UEPG)false |
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