B. Indústr. anim., Nova Odessa, SP, 43(1):135-44, jan./jun. 1986

EFEITO DA INCORPORAÇÃO DE AZOLLA-ANABAENA SOBRE APRODUTIVIDADE DE MATÉRIA SECA E NITROGENIO TOTAL EM

SETA R/A ANCEPS CV. KAZUNGUlA (1)

(Effect ot Azolla-Anabaena's incorporetion on the dry matter production and total nitrogen otSetaria anceps cv. KazungulaJ

MARIA JOSÉ VALARINI (2), PAULO BARDAUIL ALCÂNTARA (2) e MIRNA ADAMOLI DE BARROS (3)

RESU MO: Visando-se a prática de adubação verde em solos úmidos ou passiveis de se-rem inundados e utilizando-se de biomassa de Azolla tiliculoides, foi realizado um ensaioem casa de vegetação com solo hidromórfico, ao qual se incorporaram quantidades cons-tantes e crescentes da referida biomassa, obtida por cultura pura em solução nutritiva eem solo alagado. O cultivo de Azolla em condições de temperatura de 280C e luz indiretapossibilitou bom desenvolvimento f) sua biomassa levou cerca de 55 horas como tempode dupl icação: 8,7% de peso seco; 3,36% de N; 0,81 % de P; 0,39% de Ca; 0,44% de Mg e2,48% de K, principalmente. A incorporação da Azolla no solo proporcionou aumentossignificativos das produções de MS e de N total de Seteris anceps cv . Kazungula nos doisprimeiros cortes, sendo que quantidades inferiores a 20 tlha de matéria fresca incorpora-da não resultaram em aumentos significativos de matéria secae teor de N total para a re-ferida qrarrunea, no presente trabalho.

INTRODUÇÃO

Sendo Iim itado o suprimento de fertil izantesnitrogenados naturais, uma das principais alternati-vas para fonte de nitrogênio combinado vem sendoa fixação biológica de nitrogênio, um processo atra-vés do qual plantas que contêm o complexo enzi-mático de nitrogenase reduzem o N2 do ar a N H3'Atualmente, as leguminosas são as mais importan-tes fixadoras biológicas de N2, quer em regiões tro-picais, quer temperadas. Contudo, essas plantas nãosão autônomas fixadoras de N 2' mas hospedam

nos nódulos de suas raízes bactérias heterotróficasdo gênero Rhizobium, as quais são responsáveispelo processo.

Estimulados pelas recentes crises de ener-gia, novos caminhos de obtenção de N vêm sendoexplorados, incluindo, entre os organismos de co-mum interesse, as cianobactérias, as quais não ape-nas fixam N2 atmosférico, mas sintetizam seuspróprios fotossintatos a partir de CO2, água e luz(STEWARDT, 1978; BUCKINKHAM et alii,

(1) Parte do Projeto I Z-001 165. Recebido para publicação em junho de 1984.(2) Da Seção de Agronomia de Plantas Forrageiras, Divisão de Nutrição Animal e Pastagens.Bolsista do CNPq.(3) Estagiária da Seção de Agronomia de Plantas Forrageiras, Divisão de Nutrição Animal e Pastagens.Bolsista do

CNPq.

135

B. Indústr. anim., Nova Odessa, SP, 43(l):135-44,jan./jun. 1986·

1978). Dentro desse contexto, pteridófitas dogênero Azolla possuem intrínseco interesse porapresentar freqüentem ente, em cavidade de suasfolhas Anabaena azollae, uma alga verde-azuladacapaz de fixar N2 atmosférico (MOORE, 1969).

As plantas do gênero Azolla pertencem a fa-m íl ia Salviniaceae sendo consideradas "fetosaquáti-cos" de grande o~orrência nos trópicos.' Óes~nvol-vem-se muito rapidamente na superfície de lagos e .canais de irrigação. O parênquima clorofilado dolobo dorsal da folha de Azolla apresenta uma câma-ra a qual contém Anabaena azollae, alga cianoficeadafamíliaNostocaceae (MOORE, 1969;BECKING,1973). Essa cianofícea, que ocorre como simbion-te da Azolla, apresenta células especiais chamadasheteroclstos, responsáveis pela fixação de N(pETERS, 1975). A técnica de redução de acetile-no e cromatografia de gases util izadas para detecçãode sistemas enzimáticos têm certificado o processode fixação de N2 pela referida associação (PETE RS& MAYNE, 1974; ASHTON & WALMSLEY,1976). À amônia livre produzida pelo sistemaenzimático dessa alga atribui-se a principal fonte'de N2 dessa relação simbiótica (NEWTON &.CAVINS, 1976).

Grande número de evidências abrangendo al-gumas décadas vem desmonstrando que a referidaassociação é capaz de assimilar N2 atmosférico,servindo como incremento nitrogenado em áreas

tropicais e subtropicais, para culturas irrigadas;principalmente arroz (BECKING, 1973 e 1976;PETERS & MAYNE, 1974; PETERS, 1975;ASHTON & WALMSLEY, 1976; NEWTON &CAVINS, 1976; STEWART, 1978; SINGH,1979). O. desenvolvimento de Azolla em arrozalagado na Cal ifórnia e regiões ao leste do Esta-dos Unidos possibilitou um acúmulo superior a60 kg/ha de N por um período de 45 dias(STEWARDT, 1978). BECKING (1976) veri-ficou que, sob condições da Indonésia, a fixaçãode N2 por Azolla resultou em 62 a 125 kg/ha/anode N. O mesmo autor verificou, ainda, que em 25em? de superfície de cultivo de Azolla obtiveram-se, em média, 58 mg de matéria seca, contendo116 mg de proteína bruta (- 20%). A atividademédia da nitrogenase foi de 4,5 n moles de C2 H4//mg proteína/minuto. Resultados semelhantes fo-ram obtidos na China e outras regiões ocidentais.MOORE (1969) sugeriu que a associação Azolla-Anabaena poderia ser capaz de fixar quantidade deN2 em culturas na mesma magnitude com que fa-zem as leguminosas.

O presente trabalho objetivou avaliar o incre-mento nitrogenado possível, através da incorpora-ção de biomassa de Azolla em culturas de Setariaanceps cv. Kazungula, gramínea forrageira adapta-da a regiões subtropicais e de alta umidade.

MATERIAL E MÉTODOS

O ensaio foi conduzido em casa de vegetaçãono Instituto de Zootecnia, em Nova Odessa, SP,no perí odo de agosto de 1980 a abril de 1981. Osolo utilizado, na quantidade de 4,5 kq/vaso, foido tipo hidromórfico fertilizado com 272 kg/hade KH2 PO 4(94 kg/ha de K2 O, 78 kg/ha de K e142' kg/ha de P2 Os), sendo o pH corrigido com600 kg/ha de MgO e 1.000 kg/ha de CaO.

A multiplicação da Azolla foi feita em ban-dejas de 50 x 70 em, dentro de casa de vegetaçãoe sob luz indireta. A solução nutritiva, segundoHoagland &Arnon modificada por MALAVOL TA

(1975). util izada para a referida multipl icação foia seguinte:

MgS04 . 7H20. . . . . . . . . . . . . .. 1 MK2S04 •.•••.•.••.••..•.•. '0,5 M

Ca (H2P04h . H20 0,05 M

CaS04 ; 0,01 M

Solução A (1) : 0,02 ml/I

Solução B (2) ...........•.... 0,2 ml/I

136

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(1) Solução A

H3B03 0,045 MMnCI2 .4H20 . . . . . . . . . . . . . . . 9 mMZnS04 . 7H20 ',' .. 0,8 mMCUS04 . 5H2 O 0,3 mMH2 Mo04 . H2 O 0,1 mM

.. e) Solução BFe EDTA (3) ...•.•...... 0,2 mlH2 O . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.000 ml

EDTA Na 0,087 MNaOH. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 NFeS04 . 7H2 O 0,09 M

Avaliação da incorporação de quantidede constan-te de Azolla

Para avaliar o efeito da incorporação deAzolla ao solo, os vasos foram alagados, inoculadoscom vinte plântulas de Azolla por vaso e drenadosapós o preenchimento de toda superfície pela pte-ridófita (onze dias) quando, então, procedeu-se àincorporação da massa verde por revolvimento su-perficial da terra. A seguir, foram serneadas sémen-tes de Setaria anceps cv. Kazungula, cujas plantasforam submetidas a quatro cortes sucessivos, aosquarenta, oitenta, 160 e duzentos dias após a se-meadura.

Os parâmetros avaliados na planta foram pe-so seco a 650C. por 24 horas para todos os cortes eteor de nitrogênio total (método de Kejdahl) paraos dois primeiros cortes.

O dei ineamento estatístico foi do tipo intei-ramente casual izado com vinte repetições e doistratamentos (com e sem incorporação de Azolla).

A atividade da nitrogenase, em n moles deC2 H4/g/hora, da Anabaena azollae foi medidaatravés de redução de aceti leno em cromatógrafo degases. A taxa de crescimento, bem corno o tempode dupl icação da Azolla, foram obtidos através dadeterminação da curva de crescimento temporal. Ocultivo da Azolla foi feito em vaso alagado de 25cm de diâmetro, à temperatura de 280C em casade vegetação,

Avaliação da incorporação de diferentes quantida-des de Azolla

Para essa aval iação foram util izadas quatrodiferentes quantidades de Azolla, 0, 54, 81 e 108g, incorporadas ao solo do vaso como adubo verde.Após 56 dias, intervalo de corte para o período deinverno, foi efetuado o corte do material aéreo daplanta e a secagem tal como citado nos cortes ante-riores.

Foram avaliados o peso e a porcentagem denitrogênio total da planta por vaso de 25 cm dediâmetro (490 cmê ). O delineamento experimentalfoi inteiramente casual izado com quatro tratamen-tos e oito repetições.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Aspectos da Azolla em cultivo exclusivo

O quadro 1 mostra os valores de peso verdeda Azolla em diferentes tempos de cultivo em soloalagado à uma temperatura média de 280C e à luzindireta; a figura 1 mostra a curva de ganho em pe-so verde nas condições referidas. Nesse aspecto,tem sido verificado que a temperatura favorávelpara crescimento e fixação de nitrogênio em Azol-Ia está entre 200C, a 300C, sendo que a mesma po-de afetar o conteúdo de nitrogênio e de água dabiomassa (TRAN & DAO, 1973; TALLEYet

alii, 1977). Com relação à luz, foi observado quetaxa de crescimento e atividade da nitrogenase fo-ram máximas a 50% da luz solar total (PETERS etai ii, 1976), sendo que o desenvolvimento foi preju-dicado em condições de pleno sol.

A análise química da Azolla filiculoides uti-lizada forneceu os seguintes resultados: 3,36% deN; 0,41 % de P; 0,39% de Ca; 0,44% de Mg; 2,48%de K; 16,0 Ug/g de Cu; 2.090,0 )Jg/g de Fe; 261,0)Jg/g de Mn e 320,0,ug/g de Zn. Tais resulatdos são'compatíveis com os observados em literatura

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Ouadro 1. Valores. de peso verde (g) em diferentes tempos de cultivo de Azolla filiculoides em solo

aiagado e em casa de vegetação

Tempo {horas) Peso verde (g) log Peso verde

o25

115

162

43,3

60,0

191,3

308,0

1,64

1,78

2,28

2.49

4,5

4,0-

3,5co

"O.~co

.> 3,0oI/)Q)0.2o IouO'o...J 2,0

1,5

1,0

o,

20 120 140 -. 16040 60 80 100Tempo (horas)

Figuro 1: Curvo de ganho em peso verde, a 28°C, de Azolla cultivada'em solo alagado em cosa de vegetação

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..

(LUMPKIN & PLUCKNETT, 1980). Assim, veri-fica-se que a Azo/la contém um considerável con-teúdo de nitrogênio (-16% proteína), sendo repor-tado que a mesma não conteve inibidores de cresci-mento ou tox inas, pelo menos em ai imentação deratos (LUMPKIN & PLUCKNETT, 1980). Foramobtidos, ainda, no presente trabalho, valores de1,38 9 de peso verde médio/25 em", 0,12 9 de pe-so seco médio/25 em? (8,7%),55 horas (2,3 dias)para o tempo médio de duplicação (figura 1) e22,32 n moles de C2 H4 /g/hora para a atividade danitrogenase. A Azo/la apresenta um crescimentoexponencial que está sujeito a numerosas variáveisambientais. Dentro desse contexto, BECKING(1973) verificou em 25 em? de cultivo de Azo/Iauma produção média de 58 mg de matéria seca,contendo 11,6 mg de proteína (~20%). Encon-tram-se, ainda, produções de matéria seca quevariam de 0,9 a 3 t/ha, com variáveis quantidadesde N (de 25 a 100 kg/ha) (TALLEY et alii, 1977).Observa-se, ainda, na Iiteratura, que a dupl icaçãoda biomassa em condições naturais variou de dois asete dias, sendo discutida a importância de umregime hidrológico estável para o bom desenvol-vimento de plantas aquáticas (WATANABE,1977).

Com referência à atividade da nitrogenase,BECKING (1976) observou um valor médio de 4,5n moles de C2 H4/mg/minuto. Resultados seme-lhantes foram obtidos na China e outras regiõesocidentais. Do ponto de vista agronômico, estima--se que o potencial de fixação de nitrogênio pelaAzo//a varia de 100 a 600 kg/ha/ano (LUMPKIN &PLUCKNETT,1980).

Avaliação da incorporação de quantidade constan-te de Azo/la

O quadro 2 apresenta os valores de peso se-co/vaso para os quatro cortes real izados em setáriae o quadro 3, os valores de N total/vaso para osdois primeiros cortes, bem como as estimativas doteste F e coeficientes de variação. A análise estatís-tica dos valores do quadro 2 (peso seco) mostrouresultados altamente significativos para produçãode matéria seca da setária nos dois primeiros cortessomente. Tal fato pode ser atribuído à presença daAzolla, em incorporação única, como incrernenta-dora de nitrogênio no sistema, uma vez que valoressignificativos também foram obtidos para N total

(quadro 3), principalmente para o primeiro corte.Nesse aspecto, parece nítida a importância da utili-zação da Azo/la como incorporada de N no sistemasolo-planta, sendo observado que algumas espéciesde Azo/Ia Iiberam compostos nitrogenados em seusambientes aquáticos na quantidade de 14% a 21 %do N fixado (PETERS, 1977; WATANABE, 1977TALLEY et alii, 1977). Por outro lado, a utiliza-ção de Azolla como adubo verde aumentou a po-rosidade e matéria orgânica do solo, bem como re-duziu a evapotranspiração e sais da solução do solo(LUMPKIN & PLUCKNETT,1980).

O terceiro e quarto cortes não mostraramdiferenças significativas para produção de matériaseca em setária. Possivelmente, o nitrogênio, bemcomo outros elementos esgotados no solo peloscortes sucessivos, tenham Iim itado essa produção,que se apresentou decrescente em função dos cor-tes.

Avaliação da incorporação de diferentes quantida-de de Azol/a

O quadro 4 mostra os valores de peso seco//vaso (490 crnê ) para setária cultivada por um pe-ríodo de 52 dias, em função das diferentes quanti-dades de biomassa de Azo/la incorporadas ao solodo vaso. Como observado por esse quadro, somen-te a média do maior tratamento (108 g) diferiusignificativamente das demais, apesar do aumentocrescente de peso seco com aumento da biomassaincorporada. Considerando a porcentagem de N to-tal (3,4) observada na matéria seca da Azo/la parao presente trabalho, 108 9 de biomassa fresca po-deriam possibilitar um incremento nitrogenado de65,20 kg/ha de N. Nesse particular. TALLEY etalii (1977) observaram,com uso de Azo/la filiculoi-des, incremento de 52 kg/ha de N em 35 dias decultivo sob condições de campo e uma taxa de fi-xação de nitrogênio de 1,2 kg/ha/dia.

Pelo quadro 5 verificam-se diferenças signi-ficativas (P < 0,05) para a quantidade de N totalentre o maior e os dois menores tratamentos (O e54 g). Tal fato corrobora a hipótese de que a incor-poração de Azol/a ao solo possa ter incrementadoe possibilitado um maior fornecimento de nitrogê-nio à gramínea. Nesse aspecto, tem sido verificadoefeito positivo decorrente da referida incorporaçãosobre os brotos, comprimento e largura de folhas,além do peso fresco e peso seco em arroz. TALLEYet alii (1977) reportaram que Azo/la filicu/oides

139

Quadro 2. Peso seco (9) por vaso. v_ores de F e CV para Set:aria anceps cv, Kazungula em quatro diferentes cortes, fertilizada ou não com Azolla - Anabaena

Tratamentos

Repetições - peso seco/vaso (g)

2 203 4 5 6 7 8 9 10 11 1312 14 15 16 17 18 19

~I Az 5,72\ .~

,40 diasF = 8,06-CV ;" 12,49%:

~8

O·si Az

~8

O·N

cl Az

si Az

~8

O·M

~I Az

si Az

...•""'O

~8

O·.•. si Az 3,21

01 Az

6,72 5,54 5,67 7,73 5,31 6,53 5,96 5,47 6,13 5,28 6,27 5,635,12 5,04 5,02 4,96 5,58 5,61 5,22

6,63 5,33 4,31 5,79' 6,36 4,45

3,35 3,44

4,72 4,00. 5,22 5,52 5.23 4,95 4,615,22 5,56 4,85 4,325,57 4,65

~,45 4,07 3,62 3,91 4,18 4,12 3,61 4,01 3,61 3,27 3,55 3,35 3,68 3,78 3,69 4,11 -3,63

3,68 4,06 3,36 2,65 2,32 3,31 3,94 3,78 3,62 3,49 3,33 3,38 3,07 3,55 3,31 3,41 3,414,00 3,46

5,53 6,72

7,80

7,14 6,89

6,58

'5,74

6,10

3,53 3,28

7,15 6,23

5,49 7,06

9,26

6,40

7,87

7,54

8,01 7,63

6,91 6,69

6,50

5,94

5,84

6,18

6,71

5,87

7,68 6,71

4,98

5,40

6,77

5,89 6,59

3,23 3,95

5,96 6,58 6,90 6,575,77

3,37 . 3~33 3,342,47 4,58 . 4,01 4,28 4,43 4,~5 3,58 4,22 4,14 4,~ -3,55 4,21 3,632,78

2,82 5,35 3,94 4,35 3,62 4,77 3,03 2,70 4,46 2,93 3,03 3,51 4,10 3,362,57 3,10 3,21

Quadro 3. Valores de N total (mg) por vaso para Setaria anceps cv. Kaz~ngula em dois diferentes cortes, fertilizada ou não com Azolla - An{Jbaena

5,23

3,58 80 diasF=6,67*CV = 9,7%3,49

6,02

6,93

160 diasF =2,10 nsCV = 12:57%

3,40 200 diasF = 0,65 ns'CV=18,53%

Tratamentos

ReDeticõe, - N total/vaso (mg)

3 134 5 6 10 14 15' 167 8 9 11 12 17 18 19 20

~ c] Az8O·M si Az

~oO·N

cl Az

si Az

90,05 68,14 75,98 122,90 82,84 93,38 98,34 88,61 85,82 96,62 112,86 74,24 86,70 67,03 80,82 93,25 105,46 126,22 116,13 110,40 .40 ·dias'F = 12,73

89,5Q 82,08 62,06 55,69 47,60 70,99 88,87 63,28 81,06 88,40 75,73 72,04 77,45 85,78 88,40 72,90 64,37 79,98 76,R8 93,09 CV = 17,39%

38,86 45,41 41,47

43,42 49,53 40,89

45,18 ~,16 38,32 54,34 56,03 42,60 48,12 42,24 38,!59' 41,18 37,85 42,32 43,96 ·.39,85 48,09 41,38 45,47 80 dia,F = 3,09 ns

34,71 30,62 37,07 50,43 44,60 39,71 38,79 41,62 42,93 36,53 41,30 37,73 42,97 45,60 40,92 42,90 40,48 CV = 11,28%

!JI

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Quadro 4. Peso seco (g) por vaso (490 cm2) para Seta ria anceps cv. Kazungula aos 52 dias, fertilizada com diferentes quantidades de Azol/a

....•-I»....•

Peso seco (g)/vaso (repetições)

Tratamentos

(g Az/vaso) 1 .2 3 4 5 6

O 1,85 1,83 2,29 1,62 2,09 2,31

54 2,33 1,86 1,86 1,90 1,55 1,68

81 2,44 2,03 2,09 1,87 2,53 1,89

108 2,33 1,79 2,33 2,20 2,64 2,44

7 8 Médias

1,20 1,84 (a)

2,11 1,95 (a) (b)

2,31 2,19 (a) (b)

2,11 2,26 (b)

1,51

2,28

2,34

2,23

DMS (5%) = 0,39

CV = 13,75%

Médias com mesmas letras não diferem entre si.Az = Azolla.

p:I

[C·

~DI::I~3'

~2~J'

~e;'"""'....'-';.:.wV>J,..~~.;;;;"c?....\O00

'"

Quadro 5. N total (mg) por vaso para Setaria anceps cv. Kazungula aos 52 dias, fertilizada com diferentes quantidades de Azolla

Quantidade de N total (mg)/vaso (repetições)

Tratamentos

{g Az/vaso) 1 2 3 ,4' 5 '6 7

...•° 19,6 17,9 21,5 14,6 21,7 20,3 13,6.j:o.

I'J54 22,8 18,6 17,5 20,5 13,3 15,1 23,3

81 26,4 21,1 20,1 19,5 19,7 18,1 24,3

108 23,3 15,4 22,4 22,9 33,3 30,0 19,9

DMS (5%) = 5,6

CV= 20,0%

Médias com mesmas letras não diferem entre si.Az = Azolla.

8 Médias

11,5 17,6 (a)

20,7 18,9 (a)

21,7 21,4 (a) (b)

21.9 26,4 (b)

!li

ic-

~••::Ip.~~~1:F.~~.....'-";.:.wu../::..

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possibilitou metade do N requerido por plantas aearroz na Califórnia, quando utilizada como aduboverde antes do plantio da gram ínea. O benefícionitrogenado da Azolla, aqui, foi do tipo adubaçãoverde, onde a liberação de nitrogênio e de outroselementos estava na dependência, principalmente,

da decomposição do material incorporado. Há quese considerar que a taxa de decomposição dessematerial possa ter sido menor devido às baixastemperaturas registradas por ocasião do experi-mento, o que poderia ter concorrido para diferen-ças menos acentuadas entre os tratamentos.

CONCLUSÕES

1. A cultura de Azolla exdusiva em soluçãonutritiva apresentou bom desenvolvimento à tem-peratura média de 2SoC e em condições de luz in-direta.

2. O cultivo de Azolla em solo alagado composterior incorporação da biomassa possibil itou

aumentos de rnaterra seca e nitrogên io total paraSetaria anceps cv. Kazungula para os dois primei-ros cortes.

3. A incorporação de quantidades inferioresà 20 t/ha de matéria fresca de Azolla não possibili-tou aumento significativo de matéria seca e N totalem Se taria anceps cv. Kazungula.

SUMMARY: With the aim to improve green manure input in wet or flooded soils usingbiomass of Azolla filiculoides, it was carried out a green house experiment with hidro-morphic soil on which it was incorporated increasingamounts of that bioma~s.The Azol-Ia was obtained under pure nutritive solution and in a flooded soil. Azolla s cultivationunder 280C of temperature and diffuse light, gavegood development. The biomass took55 hours to duplicate. The Azo/la green matter incorporated on the soil gavesignificantincreasesof dry matter production and total N for Setaria anceps cv. Kazungula in thefirst two cuttings. Less than 20 ton/ha of biomass gave no increaseson drv matterprod uction and total N for that grass.

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