Os microrganismos compreendem seres microscópicos, unicelulares ou pluricelulares, que estão no ambiente como células dispersas ou em biofilmes. Neste grupo estão incluídas as bactérias, arqueas, fungos, protozoários e vírus (Nogueira e Filho, 2015). Na agricultura, o uso de microrganismos é uma prática que deve ser utilizada como uma alternativa racional e segura (Lopes et al., 2020). Os fungos e bactérias correspondem a maior porcentagem de produtos biológicos utilizados na agricultura (Santos et al., 2020).
Conforme Brandão (1992), as bactérias do solo são os microrganismos com maior abundância e diversidade entre as espécies. A comunidade microbiana é prevista em cerca de 108 a 109 por gramas de solo. Possuem tamanho reduzido, algumas bactérias não possuem motilidade, enquanto outras possuem flagelo que proporciona movimentação. Algumas bactérias, como as do gênero Bacillus sp., podem produzir endósporo, que são estruturas de resistência que se formam quando as condições do meio não são favoráveis (Cardoso et al., 1992).
Entre os grupos mais estudados e que possuem elevado potencial de uso na agricultura estão as Rizobactérias Promotoras de Crescimento de Plantas (RPCPs) que são microrganismos que colonizam as raízes e a rizosfera (Zago et al., 2000).
As RPCPs podem proporcionar o desenvolvimento das culturas por várias formas, como por exemplo: FBN (Huergo et al., 2008); aumento na atividade da enzima da redutase do nitrato (Cassán et al., 2008); produção de hormônios de crescimento de plantas, como auxinas, citocininas, giberilinas, etileno e uma variedade de outros compostos (Tien et al., 1979; Bottini et al., 1989; Strzelczygk et al., 1994; Perrig et al; 2007), além da solubilização de nutrientes (Rodriguez et al., 2004).
Outro grupo importante utilizado na agricultura para promoção de crescimento são os fungos. Segundo Brandão (1992), os fungos podem ser classificados como unicelulares ou pluricelulares. Os fungos produzem as hifas, que são filamentos tubulares ramificados, e o conjunto de hifas ramificadas com aparência de algodão é chamado de micélio. Esses microrganismos estão no solo em populações que varia de 104 a 106 unidades formadoras de colônia (UFC) por grama de solo. Grande parte dos fungos produz esporos, tanto de forma sexual, como assexual. O crescimento dos fungos é favorecido com umidade entre 60 a 70% da capacidade de retenção de água de um solo.
Os fungos podem atuar na promoção de crescimento, e no controle biológico de doenças, como o gênero Trichoderma (Reis et al., 2013). Já os fungos micorrízicos, que apresentam a característica de estarem internamente e externamente associados as raízes (Atlas e Bartha, 1998), são constituídos de hifas que atuam como prolongamento das raízes das plantas, que se ramificam, exploram o perfil do solo, aumentam a superfície de contato no solo que favorece absorção de nutrientes e água, que posteriormente são disponibilizados para as plantas (Hoffmann e Lucena, 2006).
Na literatura é sabido que há muitos anos são utilizados microrganismos em benefício das plantas. Segundo Romeiro (2007), há séculos, produtores inoculam sementes com microrganismos, de forma intuitiva através do uso estercos. Existem relatos na Rússia e Ucrânia, do uso de Bacillus megaterium, Azotobacter chroococcum entre outros Bacillus. spp, usadas no tratamento de sementes, visando promover crescimento de plantas (Mishustun, 1963, apud Luz, 1996).
Na agricultura o uso de microrganismos é fundamental, visto a necessidade de diminuição do uso de pesticidas e adubos químicos, além da busca por uma agricultura sustentável, utilizando tecnologias “limpas”. São diversos os gêneros que podem estar atuando em benefício das culturas, podemos citar o Azospirillum sp., Bradyrhizobium sp., Bacillus sp., Trichoderma sp., Pseudomonas sp. (Lazaretti e Bettiol, 1997).
Os produtores têm visto os benefícios e investido nas tecnologias biológicas, no Brasil o aumento foi exponencial nos últimos anos, de 2019 a 2020 o crescimento foi de 42%, e até 2030 a tendência é de faturamento de 3,7 bilhões de reais, crescendo mais de 100% em relação ao ano de 2021 (Fraga, 2021).
A utilização de microrganismos pode ajudar na redução do uso de insumos agrícolas e resultar em economia para o produtor. No cultivo da soja o produtor pode economizar todo seu adubo nitrogenado com utilização de bactérias pertencentes ao gênero Bradyrhizobium, pois conseguem suprir todo nitrogênio que a cultura demanda para altos tetos produtivos. Para uma produção estimada em 3000 mil quilos (kg) por hectare é necessário cerca de 1067 kg de ureia, o que inviabilizaria financeiramente o cultivo da cultura. Trabalhos com reinoculação anual de Bradyrhizobium sp no cerrado constataram incrementos de 7,8 % na produtividade, mostrando a importância de estar todo ano inoculando com esse importante microrganismo (Hungria et al., 2001).
Além do uso de Bradyrhizobium sp., espécies do gênero Pseudomonas também tem mostrado efeitos benéficos para a soja. Segundo Novinscak et al. (2019), a utilização de Pseudomonas fluorescens inoculadas via sementes, podem elevar o desenvolvimento da cultura e a produtividade de óleo. Outra característica interessante de P. fluorescens é a possibilidade do aumento da aquisição de fósforo. De acordo Rotaru (2015), essa bactéria tem como característica atuar na modulação da ação da enzima fosfatase ácida na superfície da raiz da soja, podendo beneficiar com aumento na disponibilidade de fósforo para planta, provavelmente por mobilização do fósforo orgânico, e também por atuar na solubilização do fosfato inorgânico pela produção de ácidos orgânicos (Goteti et al., 2014).
A utilização de Azospirillum pode trazer economia de cerca de 2 bilhões de dólares por ano, essa bactéria tem a capacidade de fixar nitrogênio quando em associação com gramíneas, e promover crescimento por meio da produção de fitohormônios (Hungria, 2011). Na cultura do milho a bactéria pode suprir cerca de 25% da necessidade de nitrogênio (Saikia e Jain, 2007).
Trabalhos conduzidos na cultura do trigo evidenciam benefícios. Durante quatro safras com inoculação da estirpe de Azospirillum Ab-V6 e com 20 kg de nitrogênio por hectare na semeadura resultou em 2755 kg/ha, enquanto o tratamento controle sem inoculação e 20 kg de nitrogênio por hectare na semeadura o rendimento médio foi 2332 kg/ha (Hungria, 2011).
A utilização de microrganismos que promovem crescimento na produção de grãos sem dúvida é uma excelente ferramenta para potencializar o desenvolvimento das culturas, reduzir uso de adubo mineral, o impacto do ataque de doenças e pragas e utilização de pesticidas, permitindo a produção de alimentos em bases sólidas nos pilares da sustentabilidade e preservação do meio ambiente (Santos et al., 2019)
Principais desafios no uso de microrganismos para a produção de grãos
Embora os benefícios das ferramentas biológicas serem comprovados, o seu uso apresenta desafios, pois se trata de seres vivos que interagem no microbioma do solo, existem respostas diferentes entre espécies de plantas e genótipos, necessitam de grande atenção em todas as etapas de produção, desde seu isolamento, produção e utilização em grande escala (Santos et al., 2020).
Entender o microbioma, ou seja, o grupo de microrganismos existentes em um solo é um desafio de grande importância para determinar a produtividade de sistemas agrícolas. Solos com maior diversidade de microrganismos são mais saudáveis e possuem ambiente menos suscetível a patógenos. Práticas agrícolas não conservacionistas, falta de rotação de cultura, correção do pH do solo, uso exagerado de defensivos químicos e adubos sintéticos influenciam na redução da diversidade microbiana do solo e na resposta de uma ferramenta biológica. É importante o uso racional das ferramentas químicas e adotar práticas de manejo que proporcionem aumento na qualidade e quantidade de matéria orgânica no solo, para que se tenha aumento de diversos grupos de microrganismos, tornando o ambiente equilibrado (Santos, 2020).
O estudo da interação de microrganismos com diferentes genótipos de plantas é de extrema importância, pois pode ajudar no desenvolvimento de novas cultivares ou híbridos que tenham melhores respostas a inoculação. Na cultura da soja a seleção de genótipos responsivos a inoculação contribuiu para o sucesso da fixação biológica de nitrogênio. Em culturas como milho, cana de açúcar e trigo, estudos com diferentes genótipos em locais diversos podem favorecer o conhecimento de melhores interações com microrganismos (Lopes, 2013).
Atualmente o desafio no desenvolvimento de novos inoculantes é estudar uma grande diversidade de microrganismos existentes na interação solo/planta e que ainda são pouco explorados, entender a relação entre as plantas e o microrganismo de interesse, a interação com outros microrganismos e as rotas de seu metabolismo, para que possa atingir resultados mais eficazes e chegar em um produto final que contribua para agricultura (Paiva et al., 2018).
Desenvolver uma tecnologia biológica de qualidade não é simples, os pesquisadores precisam encontrar microrganismos que consigam performar tanto em pesquisas de laboratório como nas de campo, pois são condições extremamente diferentes, entender qual será a resposta com diferentes culturas e com outros microrganismos e a compatibilidade com produtos químicos. Além disso, é necessário encontrar estabilidade na produção em larga escala para que se possa ter um produto final que entregue qualidade, ou seja, que tenham a presença dos agentes biológicos desejados e em concentrações adequadas e livre de contaminantes, e consequentemente os benefícios esperados (Malusà et al., 2016).
Mesmo com microrganismos selecionados e produtos já desenvolvidos e disponíveis para utilização, um fator ainda é primordial no sucesso final, adotar boas práticas de inoculação, e essas boas práticas devem ser sempre incentivadas, tanto pelas empresas que comercializam os produtos biológicos, como por instituições de pesquisas como universidades e Embrapa, pois irá afetar o resultado.
Segundo Circular Técnico 143 da Embrapa, entre as boas práticas de inoculação estão: evitar que o produto esteja exposto ao sol ou temperaturas acima de 30 graus, aplicar dose recomendada do produto, não tratar os microrganismos na mesma calda dos produtos químicos, evitar utilização de produtos com alta salinidade nas sementes, pois pode causar mortalidade, se o microrganismo estiver em formulação contendo turfa, não aplicar direto na caixa de semeadora, pois terá distribuição desuniforme, deve-se misturar as sementes com solução açucarada para boa homogeneização e aderência, após a secagem colocar na semeadora, não é recomendado a realização do plantio “no pó”, ou seja, com baixa umidade e temperaturas elevadas, pois pode causar mortalidade dos microrganismos.
Algo que nos últimos anos tem sido motivo de grandes discussões é a multiplicação de microrganismos “on-farm”, termo em inglês que significa “na propriedade”. A multiplicação realizada na propriedade do agricultor tem como objetivo reduzir custos com insumos. Contudo, a produção on-farm é um grande desafio devido as dificuldades para manter a qualidade do fermentado de microrganismos, o controle de qualidade e reduzir a contaminação com microrganismos indesejados (Santos et al, 2020).
A produção on-farm muitas vezes é realizada em caixa d’água, e quando não controlada as condições de assepsia, pode ocorrer a multiplicação de outros microrganismos que podem ser prejudicais as plantas, ao homem e animais. Basta uma célula de um contaminante para poder prejudicar todo o produto final de interesse, fazendo com que ele não tenha as características desejadas (Schmidell et al., 2001).
Segundo Santos et al. (2020), após um trabalho de avaliação da qualidade microbiológica de bioprodutos comerciais multiplicados, os microrganismos de interesse agronômico não foram encontrados, e em 75% das amostras avaliadas apresentaram coliformes termotolerantes, que não representam microrganismos patogênicos, mas podem indicar a presença deles, como algumas cepas de Escherichia coli que podem causar infecções urinárias, além de provocarem diarreia (Vasco, 2010).
Para microrganismos indesejáveis existe limite de sua quantidade presente no bioproduto, no caso de coliformes termotolerantes a quantidade é aceitável quando o número de UFC está abaixo de 500 por mL, para Escherichia coli o valor aceitável é abaixo de 400 UFC por mL, já para Enterococcus sp., os valores aceitáveis são UFC abaixo de 50 por mL, Streptococcus e Salmonella devem ter 0 UFC por ml (Monnerat et al., 2020). Contudo, para a produção de Bradyrhizobium sp. a concentração mínima é de 1×109 UFC por mL (Carvalho et al., 2009).
Quando não tomados os devidos cuidados, a multiplicação “on-farm” pode prejudicar a credibilidade do uso de agentes microbiológicos na produção de grãos, fazendo com que ocorra uma aversão a essa tecnologia, pois ao invés do produtor estar tendo resultados satisfatórios com produtos registrados e liberados, poderá ter prejuízos aplicando microrganismos que podem prejudicar as culturas ou até mesmo a saúde.
Um desafio muito importante na utilização de microrganismos é o melhor momento de aplicação, para que se tenha chances de obtenção de resultados satisfatórios. Segundo Nogueira et al. (2018), a utilização de Bradyrhizobium sp. na cultura da soja, por exemplo, deve feito no momento do plantio, com presença de umidade para que se obtenha melhores resultados, sendo recomendado no tratamento de semente ou no sulco de plantio, já a utilização de microrganismos com objetivo de controle de pragas o momento de aplicação pode ser outro, como aplicação com pulverizadores terrestres de barras de bioinseticidas contendo Beauveria bassiana que necessita de temperaturas amenas, umidade acima de 70% e aplicados no final de tarde e em dias nublados (Silva, 2021).
BIOTROP – Semeando Biológicos, cultivando vida!
Autor: Esp. Pedro Augusto Andrade Secco, Coordenador de Desenvolvimento de Mercado – BIOTROP
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