TÉCNICA PARA MARCAÇÃO DOS ADUBOS VERDES CROTALÁRIA JÚNCEA E MUCUNA-PRETA COM 15N PARA ESTUDOS DE DINÂMICA DO NITROGÊNIO

NOTA

TÉCNICA PARA MARCAÇÃO DOS ADUBOS VERDES CROTALÁRIA JÚNCEA E MUCUNA-PRETA COM ¹⁵N PARA ESTUDOS DE DINÂMICA DO NITROGÊNIO(¹)

EDMILSON JOSÉ AMBROSANO(²,⁴), PAULO CESAR OCHEUZE TRIVELIN(³,⁴) e TAKASHI MURAOKA(³,⁴)

RESUMO

Estabeleceu-se uma técnica de marcação de leguminosas com nitrogênio (¹⁵N), objetivando-se obter material vegetal marcado isotopicamente para estudos de dinâmica do nitrogênio. Cultivaram-se as leguminosas crotalária júncea (Crotalaria juncea L.) e mucuna-preta (Mucuna aterrima, sinonímia Stizolobium aterrimum Piper & Tracy), em um podzólico vermelho-amarelo, textura arenosa/média, em casa de vegetação e em vasos contendo 10 kg de terra. Aplicou-se 1,2 g de nitrogênio por vaso (sulfato de amônio com 11,37 átomos % de ¹⁵N), parcelando-o em três vezes. O material vegetal seco marcado continha 3,177 e 4,337 átomos % de ¹⁵N, para mucuna-preta e crotalária júncea respectivamente.

Termos de indexação: fertilizante-¹⁵N, leguminosas marcadas, adubo verde.

ABSTRACT

A TECHNIQUE DEVELOPED FOR LABELING THE GREEN MANURES (SUNNHEMP AND VELVET BEAN) WITH ¹⁵N FOR NITROGEN DYNAMIC STUDIES

A technique was developed for labeling the leguminous plant tissue with nitrogen (¹⁵N) to obtain labelled material for nitrogen dynamic studies. Sunnhemp (Crotalaria juncea L.) and velvet beans (Mucuna aterrima, sinonímia Stizolobium aterrimum Piper & Tracy) were grown in pots containing 10 kg of a Red Yellow Podzolic soil, under greenhouse conditions. The rate of 1.2 g of nitrogen (ammonium sulphate with 11.37 atom % ¹⁵N) per pot was applied three times. The labelled dried plant material showed 3.177 and 4.337 of atom % ¹⁵N, respectively for velvet beans and sunnhemp.

Index terms:¹⁵N-fertilizer, labelled leguminous plant, green manure.

O nitrogênio aplicado ao solo, ou como resíduo vegetal ou como fertilizante mineral, pode ser absorvido pela planta após sua mineralização, no caso do N de resíduos vegetais, pode-se perder, seja por lixiviação, seja por volatilização de formas gasosas, e pode, ainda, ser imobilizado no solo por ação microbiológica ou ser gradualmente transformado em formas estáveis que nele permanecem.

Em geral, considera-se que do nitrogênio do fertilizante aplicado ao solo, 50% é absorvido pelas plantas, 25% é perdido por diferentes mecanismos e 25% permanece no solo em formas mais ou menos estáveis (Azam et al., 1985).

As pesquisas da dinâmica do nitrogênio no sistema solo-planta inviabilizam-se, muitas vezes, pela dificuldade em especificar a origem do N de fontes distintas. A técnica isotópica, que se utiliza do isótopo estável ¹⁵N, permite obter informações precisas da dinâmica do nitrogênio no sistema solo- -planta. Uma vez marcada a fonte de interesse com ¹⁵N, como por exemplo um adubo verde, é possível determinar, no solo e na cultura plantada, em seqüência, a porcentagem e a quantidade desse nutriente, que deriva do adubo verde.

Segundo Muraoka (1984), pouca ênfase tem sido dada à quantificação da eficiência do fornecimento de nutrientes dos adubos verdes para as culturas.

Com o uso da técnica isotópica é possível acompanhar o nitrogênio da leguminosa, em diferentes compartimentos do sistema, como por exemplo, o N-mineral, o N acumulado na cultura subseqüente, e estimar as perdas, procedendo-se ao balanço das entradas e saídas do nutriente, no sistema solo-planta.

Ambrosano (1995), em um estudo da dinâmica do nitrogênio, utilizando crotalária e mucuna-preta marcadas com ¹⁵N, pelo método descrito neste trabalho, determinou que de 60 a 80% do nitrogênio da leguminosa permaneceu no solo, de 20 a 30% foi absorvido por plantas de milho e de 5 a 15% deixou o sistema solo-planta.

Azam et al. (1985) realizaram estudos de incorporação ao solo dos resíduos de Sesbania aculeata marcada com 0,617% de átomos em excesso de ¹⁵N e observaram que somente 5% do N da leguminosa foi absorvido por plantas de milho. No balanço realizado pelos autores, as perdas encontradas estiveram ao redor de 5%, quando foi aplicada apenas sesbânia.

A baixa marcação isotópica do resíduo utilizado por Azam et al. (1985) pode ter influído nos resultados. Segundo Bartholomew (1965), a precisão dos ensaios isotópicos é proporcional à sua marcação, ou seja, quanto mais baixa é a marcação, menor a precisão. Para a obtenção de resultados mais precisos e confiáveis, é fundamental a marcação de pelo menos 2% de átomos em excesso de ¹⁵N, da massa vegetal a ser utilizada.

Estudos da dinâmica do nitrogênio de leguminosas como adubos verdes, pela técnica isotópica, utilizando-se do isótopo ¹⁵N, só se viabilizam depois de as leguminosas serem marcadas com o isótopo estável.

Este trabalho objetivou estabelecer procedimentos para a marcação de leguminosas com o isótopo estável de nitrogênio (¹⁵N) visando à produção de material vegetal isotopicamente marcado, a ser empregado em estudos da dinâmica do nitrogênio.

MATERIAL E MÉTODOS

Utilizaram-se as seguintes leguminosas: crotalária júncea (Crotalaria juncea L.) cultivar IAC-1-2, e mucuna-preta (Mucuna aterrima, sinonímia Stizolobium aterrimum Piper & Tracy), cultivar comum, cujas características são apresentadas a seguir.

As crotalárias são originárias da Índia, com ampla adaptação às regiões tropicais. As plantas são arbustivas, de crescimento ereto e determinado, produzem fibras com celulose de alta qualidade próprias para a indústria de papel e outros fins. Por se tratar de uma espécie de crescimento rápido, que atinge em estação normal de semeadura a altura de 3,0 a 3,5 m, é recomendada para adubação verde. Além disso, é considerada má hospedeira de nematóides formadores de galhas e cistos. Apresenta produtividade média normal que vai de 10 a 15 t/ha de material seco (MS). O ciclo, do plantio até a colheita das vagens, pode chegar a 180 dias, porém para fins de adubação verde recomenda-se o corte quando ela apresenta máxima produção de material no florescimento, ao redor de 120 dias (Salgado et al., 1987).

A mucuna-preta é uma planta de crescimento rasteiro e vigoroso, de ciclo anual ou bianual e de ampla adaptação, recomendada, sobretudo, para a adubação verde. Apresenta comprovada eficiência no controle da população de nematóides formadores de galhas, e sua produção de material seco pode alcançar 10 t/ha. O ciclo, do plantio até a colheita das vagens, pode chegar a 240 dias, mas para fins de adubação verde, recomenda-se o corte na época de florescimento, por volta de 120 dias (Bulisani & Braga, 1987).

As características agronômicas, a alta produtividade e acentuada capacidade de fixação biológica do nitrogênio (FBN), o comprovado controle de nematóides e a ampla aceitação e utilização em grande escala para fins de adubação verde colaboraram para a escolha e o emprego das duas espécies de leguminosas no presente trabalho (Mascarenhas et al., 1994).

Planejou-se produzir 1.350 g de material vegetal seco marcado com ¹⁵N, de cada leguminosa. Para a marcação do material vegetal com o isótopo ¹⁵N, partiu-se do pressuposto de que as leguminosas não deveriam fixar o nitrogênio da atmosfera durante o seu crescimento, ou pelo menos ele deveria ser evitado até quando fosse possível, para não diluir o isótopo ¹⁵N a ser absorvido do nitrogênio aplicado ao solo. Para tanto, todo o solo utilizado no crescimento das leguminosas foi esterilizado com brometo de metila (10 mL de Bromex para cada 200 kg de solo) e as sementes, tratadas com hipoclorito de sódio. Foi utilizado um solo mineral, pobre em matéria orgânica e nitrogênio, para que a fonte principal de N para a leguminosa fosse aquela adicionada ao solo e enriquecida no isótopo ¹⁵N. Parcelou-se a dose total de nitrogênio, para que o nutriente estivesse disponível em vários estádios das culturas, ficando, assim, menos sujeito a perdas. As leguminosas foram semeadas em época não convencional (inverno), mantidas em casa de vegetação, com aquecimento e iluminação artificial, para evitar a fixação simbiótica do N₂ e garantir um crescimento adequado. Planejou-se uma marcação mínima de 2 átomos % em excesso de ¹⁵N no material vegetal.

O solo escolhido foi um podzólico vermelho-amarelo, textura arenosa/média, com baixo teor de matéria orgânica, colhido da camada superficial (0 a 20 cm), na Estação Experimental de Pindorama (IAC) e que apresentou as seguintes características: 25 mg/dm³ de P (resina); 10 g/kg de MO; 4,7 de pH (CaCl₂); 1,4 mmol_c/dm³ de potássio; 15 mmol_c/dm³ de cálcio; 5 mmol_c/dm³ de magnésio; 23 mmol_c/dm³ de hidrogênio mais alumínio; 46,4 mmol_c/dm³ de CTC e 50% de saturação por bases.

Utilizaram-se vasos contendo 10 kg de terra, efetuando-se a adubação básica com 80 mg/kg de solo de P (superfosfato triplo), 50 mg/kg de solo de K (cloreto de potássio) e 5 mg/kg de solo de FTE-BR-12 (mistura de micronutrientes). Para correção da acidez do solo, foram adicionados 7,6 g/vaso de calcário dolomítico calcinado. Após a correção e a adubação, o solo apresentou o seguinte resultado de análise química: 46 mg/dm³ de P (resina); 10 g/kg de MO; 5,7 de pH (CaCl₂); 3,4 mmol_c/dm³ de potássio; 31 mmol_c/dm³ de cálcio; 14 mmol_c/dm³ de magnésio; 16 mmol_c/dm³ de hidrogênio mais alumínio e 74% de saturação por bases.

Aos 11 de maio de 1993, semeou-se a mucuna-preta cujas plântulas germinaram decorridos sete dias (18/5/93). O desenvolvimento das plantas revelou-se adequado, apesar do ataque de fungo, identificado como Fusarium spp., o qual foi controlado com Benlate (0,75 g/L), na proporção de 100 mL dessa solução por vaso de 10 kg de terra (duas aplicações a cada sete dias) e da leve toxicidade de manganês, provavelmente em conseqüência da esterilização, agravada pelo cultivo em época mais fria, a qual foi controlada com uma calagem adicional de 4 g de calcário dolomítico calcinado. Aplicou-se 1,2 g/vaso de N, dividido em três frações, a saber: 0,3 g/vaso, em 26/5/93 (oito dias após emergência - dae); 0,3 g/vaso em 16/6/93 (21 dae) e 0,6 g em 29/6/93 (34 dae). O nitrogênio foi aplicado na forma de sulfato de amônio com 11,37 átomos % de ¹⁵N.

Realizou-se a colheita da mucuna-preta em 13 de agosto de 1993, com um ciclo de 94 dias, baseando-se na concentração de ¹⁵N encontrada em folhas pegas ao acaso e analisadas semanalmente e, também, na inspeção da ocorrência de nodulação radicular.

A crotalária só foi semeada em 27 de maio de 1993, em função de sua baixa tolerância à concentração de manganês, cujos teores, nas plantas, chegaram a 1.400 mg/kg, contra 218 mg/kg nas plantas normais, o que resultou na perda de duas semeaduras. Após a correção adicional com 4 g/vaso de calcário dolomítico, as plantas germinaram plenamente em 2/6/93. À aplicação de 1,2 g de nitrogênio nos vasos com crotalária júncea, adicionou-se uma dose de 0,3 g/vaso de N para garantir a marcação desejada e o pleno desenvolvimento, uma vez que as plantas não apresentaram nenhuma nodulação no início do crescimento.

As datas de aplicação de nitrogênio no solo foram as seguintes: em 17/6/93, aos quinze dias após a emergência (dae): 0,3 g/vaso de N; em 29/6/93, aos 27 dae: 0,3 g/vaso de N; em 14/7/93, aos 43 dae: 0,6 g/vaso de N, e, finalmente, em 4/8/93, aos 63 dae: 0,3 g/vaso de N. A concentração de ¹⁵N no sulfato de amônio foi a mesma aplicada na mucuna e a colheita da crotalária se deu em 22 de setembro de 1993, com um ciclo de 93 dias.

Utilizaram-se, respectivamente, 35 e 34 vasos na produção de mucuna-preta e crotalária júncea marcadas com ¹⁵N.

O material vegetal colhido (parte aérea e raízes) foi seco em estufa a 60^oC; procedeu-se às determinações da massa vegetal seca, bem como às análises do teor de N e abundância de ¹⁵N, sendo o teor de N determinado por digestão-destilação semimicrokjeldahl (Bremner & Malvaney, 1982) e de abundância de ¹⁵N (átomos %) por espectrometria de massa, fazendo uso da combustão de Dumas como método de preparo de amostras (Trivelin et al., 1973).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os resultados de produção de material seco, relação entre carbono e nitrogênio (C/N), teor de nitrogênio e abundância de ¹⁵N nas leguminosas constam do quadro 1.

A crotalária júncea apresentou C/N e enriquecimento em ¹⁵N maiores em função da baixa ocorrência de fixação simbiótica de N₂, o que ficou caracterizado pela pequena nodulação radicular observada, fato esse confirmado pelo menor teor de nitrogênio e crescimento das raízes. A mucuna-preta, por sua vez revelou grande nodulação na colheita, apesar dos cuidados tomados. Como conseqüência, ela apresentou maior crescimento, tanto da parte aérea como das raízes, maior teor de nitrogênio nas raízes, o que acarretou a diluição isotópica do nitrogênio (marcação com ¹⁵N mais baixa) e menor C/N.

Verifica-se, no quadro 2, que a crotalária júncea apresentou maior abundância de ¹⁵N aos 51 dae, ocorrendo queda acentuada dos 72 aos 79 dae, indicando a diluição do isótopo nesse período, causada, provavelmente, pelo crescimento das plantas e pela fixação biológica do nitrogênio, pois os nódulos das raízes, embora fossem poucos, apresentavam-se ativos.

Para a mucuna-preta, observa-se maior concentração do isótopo aos 41 dae do que aos 78 dae, indicando maior diluição isotópica que a observada na crotalária júncea.

CONCLUSÃO

Confirmou-se a previsão de produção e marcação isotópica do material seco das leguminosas, tendo em vista o crescimento adequado das plantas e a estratégia de marcação utilizada. Foi obtido material vegetal seco de leguminosas com enriquecimento superior a 2 átomos % de ¹⁵N, o que permite a utilização do material em estudos de dinâmica de nitrogênio.

AGRADECIMENTOS

Aos Pesquisadores Ana Ines Lucena Lordello e Rubens Rodolfo A. Lordello, pelas facilidades oferecidas na esterilização do solo; ao Dr. Heitor Cantarella, pelas análises de solo e planta, às Técnicas de Apoio à Pesquisa Científica e Tecnológica Virginia Maria Barbosa Villar, Valéria Garcia e Maria Jussara F.R. Vieira e à Oficial de Apoio Luzia de Fátima da Silva, pelo preparo de amostras de sementes, solo e folhas; a José Aurélio, Toninha, Izabel e Geraldo, pelo auxílio nas análises isotópicas; a Miguel e Silvia, pela tabulação dos resultados.

⁽²) Seção de Leguminosas, Instituto Agronômico (IAC), Caixa Postal 28, 13001-970 Campinas (SP).

⁽³) Centro de Energia Nuclear na Agricultura, CENA/USP, Caixa Postal 96, 13400-970 Piracicaba (SP).

⁽⁴) Com bolsa de produtividade científica do CNPq.

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⁽¹) Financiado pela FAPESP. Projeto Temático (93/0691-8) e IAEA: BRA/5/029, Viena. Recebido para publicação em 25 de maio e aceito em 4 de novembro de 1996.

) Financiado pela FAPESP. Projeto Temático (93/0691-8) e IAEA: BRA/5/029, Viena. Recebido para publicação em 25 de maio e aceito em 4 de novembro de 1996.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  16 Jun 1999
• Data do Fascículo
  1997

Histórico

• Aceito
  04 Nov 1996
• Recebido
  25 Maio 0000