SciELO - Scientific Electronic Library Online

 
vol.53 issue2-3EFEITO DO NITROGÊNIO NO CULTIVO DE FEIJÃO IRRIGADO NO INVERNOINFLUENCE OF CITRUS LEPROSIS ON THE MINERAL COMPOSITION OF Citrus sinensis LEAVES author indexsubject indexarticles search
Home Pagealphabetic serial listing  

Services on Demand

Journal

Article

Indicators

Related links

Share


Scientia Agricola

On-line version ISSN 1678-992X

Sci. agric. vol. 53 n. 2-3 Piracicaba May/Dec. 1996

http://dx.doi.org/10.1590/S0103-90161996000200025 

EFEITO DE ÉPOCAS DE DEFICIÊNCIA HÍDRICA NA EFICIÊNCIA DO USO DO NITROGÊNIO DA CULTURA DO FEIJÃO cv. IMBABELLO1

 

A.M. CALVACHE2; K. REICHARDT3
2Universidad Central del Ecuador, C.P. 2020, Quito-Ecuador.
3Setor de Física dos Solos-CENA/USP, C.P. 96, CEP: 13400-970 - Piracicaba,SP.

 

 

RESUMO: Visando identificar estádios da cultura de feijão que apresentam a menor sensibilidade ao estresse de água no solo, nos quais a irrigação pode ser omitida sem um significativo decréscimo na eficiência de uso de nitrogênio e na produtividade final, foi realizado experimento em um solo franco arenoso (Typic Haplustoll) na Estação Experimental da Universidade Central do Equador, "La Tola", em Tumbaco-Pichincha, Equador, entre julho e novembro de 1994. Os tratamentos consistiram da combinação de sete regimes de irrigação, incluindo irrigação ótima durante todo o ciclo, irrigação deficiente durante todo o ciclo, irrigação tradicional da região, deficiência hídrica no período vegetativo, na floração e formação de vagens, no enchimento de vagens e na maturidade; e de dois níveis de adubação nitrogenada (20 kg N/ha e 80 kg N/ha). Os quatorze tratamentos resultantes foram arranjados e analisados num esquema de parcelas sub-divididas com quatro repetições. O tamanho da parcela experimental foi de 33,6 m2 (8 linhas de 7 metros de comprimento, distantes entre si 0,6 m) com uma população de 120.000 plantas/ha. O nitrogênio fixado do ar pelo feijoeiro foi calculado pelo método de diluição isotópica do 15N, no tratamento com adubação de 20 kg N/ha. A solução marcada foi de sulfato de amônio, com abundância de 5% de átomos de 15N. Como planta-controle, foi utilizado o trigo, semeado no sulco central. Da análise dos resultados obtidos, concluiu-se que: A deficiência de água no solo, durante a fase vegetativa, não afetou a eficiência de uso de nitrogênio, a fixação biológica do nitrogênio, nem a produção de sementes, permitindo uma economia de água de 30%. A deficiência de água durante a floração e enchimento de vagens, afetou drasticamente a fixação biológica do nitrogênio, que comparativamente ao controle, foi reduzida 2,2 vezes.
Descritores:
eficiência de uso de água, fixação de nitrogênio, 15N, cultura de feijão, Phaseolus vulgaris

 

WATER DEFICIT AT DIFFERENT GROWTH STAGES FOR COMMON BEAN (Phaseolus vulgaris L. cv. IMBABELLO) AND NITROGEN USE EFFICIENCY

ABSTRACT: To identify specific growth stages of the common bean crop at which the plant is less sensitive to water stress, in which irrigation could be omitted without significant decrease in biological nitrogen fixation and final yield, a field experiment was conducted at "La Tola" University Experiment Station, Tumbaco, Pichincha, Ecuador, on a sandy loam soil (Typic Haplustoll). The treatments consisted of the combinations of seven irrigation regimes, including normal watering, full stress, traditional practice, single stress at vegetation, at flowering, at yield formation and at ripening, and two levels of applied N (20 and 80 kg/ha). These fourteen treatment combinations were arranged and analysed in a split-plot design with four replications. The plot size was 33.6 m2 (8 rows, 7 m long) with a population of 120,000 plants/ha. Irrigation treatments were started after uniform germination and crop establishment. Soil moisture was monitored with neutron probe down to the 0.50 m depth, 24 hours before and after each irrigation. Nitrogen Fixation was calculated using the 15N methodology for the 20 kg N/ha treatment. Yield data show that treatments which had irrigation deficit had lower yield than those with supplementary irrigation. Nitrogen fertilization significantly increased the number of pods and grain yield. Biological Nitrogen Fixation was significantly affected by water stress at the flowering and yield formation stages.
Key Words:
water use efficiency, biological nitrogen fixation, 15N, common bean, Phaseolus vulgaris

 

 

INTRODUÇÃO

É evidente que a falta de água pode limitar a produção agrícola em todo o mundo. Freqüentemente, as plantas são submetidas a diferentes graus de estresse hídrico em alguns estádios de sua ontogenia para induzir a maturação. Um estresse de água nas plantas ocorre quando o potencial de água no solo permanece bastante baixo por um certo tempo (Aspinall & Paleg, 1981).

Com referência ao processo de fixação de N2 em leguminosas, sabe-se que ela é sensível à escassez de água (Albrech et al., 1984; Durand et al., 1987) durante sua etapa reprodutiva. No entanto, existem poucos trabalhos sobre o processo de fixação de N2 em feijoeiro submetido a condições de falta de água. Devido à importância do assunto, é fundamental gerar conhecimentos e tecnologia apropriada para diferentes condições ambientais, surgindo a necessidade de se estudar o processo de fixação de N2, em condições de falta de água, em diferentes estádios fenológicos dessa cultura.

O efeito da diminuição da disponibilidade de água no solo sobre a nodulação da soja foi estudado por Durand et al. (1987). Demonstrou-se que algumas modificações anatômicas podem permitir que os nódulos regulem a perda de água. Também foi encontrado que a atividade da nitrogenase cai 70% durante os primeiros quatro dias da privação de água. Uma diminuição da atividade da nitrogenase nos nódulos pareceu ocorrer num padrão bimodal. Geralmente, uma seca severa influi para uma diminuição na nodulação e na absorção de N (Kirda et al., 1989). O período em que ocorre a seca é de grande importância em relação ao seu efeito na fixação biológica do nitrogênio. Durante o período vegetativo, a seca retarda e reduz a nodulação e fixação de nitrogênio (Saito et al. 1984; Smith et al. 1988). Uma vez estabelecidos os nódulos, sua dessecação provoca a perda de atividade na fixação (Pankhurst & Sprent, 1975), caindo praticamente a zero, quando o teor de água nos nódulos se reduz em 50% (Albrecht et al., 1984). A recuperação dessa atividade só é possível quando não há perda maior que 20% de umidade (Sprent, 1971). Falta de água no solo, durante o período reprodutivo, reduz a população de rhizobia viáveis nas raízes e a produtividade (Kirda et al., 1989).

A falta de água afeta também a sobrevivência dos rhizobia no solo (Peña-Cabriales & Alexander, 1979; Peña-Cabriales & Castellanos, 1993). Alguns autores têm relatado, inclusive, variações no comportamento entre cepas de rhizobium da mesma espécie (Rennie & Kemp, 1983), notando-se uma grande variabilidade genética no que diz respeito a esta característica.

Trabalhos realizados em casa de vegetação por Saito et al. (1984) mostram a influência do estresse de água na diminuição da fixação biológica do nitrogênio e na produtividade. Para condições de campo, ainda não se tem muita informação a este respeito. Peña-Cabriales & Castellanos (1993), usando a metodologia do 15N para avaliar a fixação biológica e o método termo-gravimétrico para avaliar a umidade do solo, encontraram uma peque-na influência do déficit de água, indicando que pode ter sido devido ao estresse dado muito tardiamente.

Atualmente, o melhor método para se avaliar a fixação de N2 em condições de campo é o da diluição isotópica do 15N. Para se quantificar a porcentagem e a quantidade de N fixado da atmosfera há necessidade de uma planta controle que tenha o mesmo padrão radicular, a mesma ou semelhante marcha de absorção de N do solo e o mesmo ciclo de maturação (Rennie & Kemp, 1984; Saito et al. 1984; Calvache, 1989; Hardarson & Danso, 1990).

Através do presente trabalho, pretendeu-se obter informações que permitiriam contribuir para a solução dos problemas relacionados às necessidades hídricas do feijoeiro no Equador, observando-se seu rendimento em relação a sete diferentes regimes de irrigação e a dois níveis de fertilização nitrogenada, levando-se em conta a fixação biológica do nitrogênio atmosférico. Partindo-se da hipótese de que a deficiência de água no solo influi na produtividade e na fixação biológica do nitrogênio na cultura do feijoeiro nas condições de campo, este trabalho tem como objetivo identificar estádios da cultura de feijão que apresentam a menor sensibilidade ao estresse de água do solo, nos quais a irrigação pode ser omitida, sem um significativo decréscimo da produção e na fixação biológica do nitrogênio.

 

MATERIAL E MÉTODOS

O experimento foi instalado e conduzido no campo experimental da Universidade Central do Equador, Província de Pichincha, República do Equador, entre julho e novembro de 1994. A área é caracterizada pelas coordenadas geográficas: Latitude 0°13'S, Longitude 78°22'W e Altitude de 2465 metros acima do nível do mar. Suas principais características climáticas são: precipitação pluvial média anual de 960mm, temperatura média anual 15,6°C, temperatura mínima do ar 6,9°C, temperatura máxima do ar 25,5°C, umidade relativa média do ar 74,0%, velocidade média anual do vento 223 km/dia, brilho solar de 6,3 h/dia; radiação solar em equivalência evaporativa 4,3 mm/dia e evapotranspiração potencial (ETo), de acordo com o método de Penman modificado, de 1542 mm/ano. Algumas das características químicas do solo (Typic Haplustoll) são apresentadas na TABELA 1.

 

53n23a25t1.GIF (12682 bytes)

 

Utilizou-se o cultivar de feijão Imbabello, "INIAP 404", de crescimento indeterminado (tipo II), por ser o mais difundido na região de agricultura irrigada da área de Tumbaco. Segundo Peralta et al. (1993), seu ciclo vegetativo para as condições do experimento é de aproximadamente 120 dias.

Os fatores em estudo foram: sete regimes de irrigação e dois níveis de fertilização nitrogenada. R1 - Irrigação ótima durante todo o ciclo, R2 - Irrigação deficiente durante todo o ciclo, R3 - Irrigação tradicional, R4 - Estresse no período vegetativo, R5 - Estresse na floração e formação de vagens, R6 - Estresse na formação da colheita, R7 - Estresse na maturidade; F1 - Fertilização mínima: 20 kg de N/ha, aplicados no momento da semeadura, junto à adubação básica de fósforo e potássio, F2 - Fertilização ótima: 80 kg de N/ha, sendo 20 kg aplicados no momento da semeadura e 60 kg de N/ha a 50 DAS.

O ensaio foi instalado num esquema de parcelas subdivididas, com quatro repetições, tendo como parcela o regime de irrigação (R) e como sub-parcela os níveis de fertilização nitrogenada (F). A unidade experimental foi constituída de uma parcela de 7,0 m de comprimento por 4,8 m de largura, com oito sulcos distantes entre si de 0,6 m. A superfície total da parcela experimental foi de 33,6 m2. Para a colheita, eliminou-se um sulco em cada extremo da parcela e 0,6 m nas bordaduras. A avaliação da fixação biológica do N e a eficiência de uso do fertilizante nitrogenado realizou-se nos sete regimes de irrigação (R) e um nível de fertilização nitrogenada (F1), descritos anteriormente, distribuídos num esquema de blocos completamente ao acaso com quatro repetições.

A parcela marcada com a solução de 15N foi constituída de dois sulcos de feijão e um sulco de trigo, com 2,0 m de comprimento e 1,8 m de largura, localizada em um dos quadros das parcelas F1. A solução marcada foi a de sulfato de amônio com abundância de 5% de átomos de 15N. Como planta-controle foi utilizada a do trigo semeada em linha, por ter tido um comportamento melhor neste solo em experimentos realizados previamente (Calvache, 1989).

Antes e durante o ciclo foram realizados os tratos culturais recomendados por Peralta et al. (1993). Na semeadura, todas as parcelas receberam adubação fosfatada e potássica, equivalente a 80 kg de P2O5/ha e 40 kg de K2O/ha, nas formas de superfosfato triplo e cloreto de potássio.

As irrigações foram feitas por sulco a cada sete dias, de acordo com os tratamentos de regime de irrigação. Antes e após as irrigações, foram feitas leituras da umidade do solo com a sonda de nêutrons e do potencial mátrico com os tensiômetros.

No decorrer do experimento de cada parcela grande, foram colhidas quatro plantas, de acordo com os estádios da cultura (46, 75, 102, 124 DAS). As plantas foram lavadas com água destilada, colocadas em sacos de papel e secas em estufa a 60°C por 72 horas. Após serem pesadas para se obter a matéria seca, foram moídas a um grau de finura definido pela malha 50 mesh, mistu-radas e, logo após, pulverizadas em moinho Wiley, peneira de malha 20, para as análises de N total.

Para estudo do nitrogênio fixado, foram colhidas duas plantas de feijão e 0,20 m das linhas das plantas de trigo de cada parcela marcada dos tratamentos F1, as quais foram lavadas com água destilada, secas e moídas em moinho Tekmar A-10 para as análises de nitrogênio total e composição isotópica do nitrogênio.

O N total foi determinado pelo método semi micro Kjeldahl, a partir do extrato obtido de 100 mg de matéria seca com solução digestora de ácido sulfúrico e posterior destilação em soda (NaOH) e titulando com H2SO4 0,05N, como descrito por Axmann et al. (1990).

As amostras foram processadas de acordo com a metodologia recomendada por Axmann et al. (1990), partindo-se do destilado final obtido na análise de nitrogênio total. As análises da composição isotópica do nitrogênio contido nas amostras foram efetuadas em espectrômetro de emissão NOI6-PC.

A percentagem de nitrogênio proveniente da fixação na planta de feijão, a quantidade de nitrogênio proveniente do fertilizante e a quantidade de N na planta proveniente da fixação, foram obtidas de acordo com Fried & Middelboe (1977).

As análises de variância, testes de significância, regressões e correlações foram feitos de acordo com os procedimentos do Statistical Analysis System (SAS Institute, Inc., 1985), para o delineamento experimental de parcelas divididas e blocos ao acaso e o teste Tuckey para as comparações das médias.

 

RESULTADOS E DISCUSSÃO

A absorção do nitrogênio nas diversas fases da cultura do feijão foi afetada pelos tratamentos, conforme pode-se observar na TABELA 2. Na primeira amostragem (fase vegetativa) houve diferenças altamente significativas (p = 0,01) para o regime de irrigação, enquanto que para a fertilização nitrogenada e a interação não houve signifi-cância estatística, devido que nesta época não se aplicou ainda a segunda dose de N. O R2 e o R4 apresentam os menores valores, devido a menor absorção de N pela redução de água disponível no solo que, como se sabe, influi nos processos de fluxo de massa e difusão e na disponibilidade de nitratos no fluxo do xilema (Castrillo et al., 1990). A velocidade média de absorção de N, calculada por diferenças finitas (DN/DT), entre os 12 e 47 DAS, foi de 0,45 e 0,50 kg/ha/dia, para o R2 e R4, respectivamente, enquanto que para o tratamento R6 foi de 0,62 kg/ha/dia; isto é, para um déficit de água no solo de 50%, existe uma queda na absorção de N de 27%.

 

53n23a25t2.GIF (40941 bytes)

 

Na segunda amostragem (formação de vagens) foram encontradas diferenças altamente significativas (p = 0,01) para os regimes de irrigação e fertilização nitrogenada. O déficit de água durante a floração e formação de vagens (R5) afetou notadamente a absorção de nitrogênio, apresentando valores parecidos àqueles do tratamento R2; já a velocidade de absorção de N para o tratamento irrigação ótima (R1) foi de 2,72 kg/ha/dia e, para os tratamentos R2 e R5, de 1,64 e 1,55 kg/ha/dia, respectivamente.

A velocidade de absorção no tratamento com irrigação tradicional (R3) também foi afetada pela deficiência de água, alcançando valores de 2,28 kg/ha/dia. Nos outros tratamentos, a velocidade de absorção foi similar à R1. Verificou-se, portanto, a importância da disponibilidade de água no solo para a absorção de N e o fluxo de nitratos no xilema (Castrillo et al., 1990).

Houve efeito significativo da segunda aplicação de N (60 kg/ha) sobre a sua acumulação pela cultura. A velocidade média de absorção neste período, nas plantas das parcelas F1, foi de 1,91 kg/ha/dia, ao passo que em F2 aumentou para 2,73 kg/ha/dia, o que significa um aumento de 30%. Isto é sinal de que o fornecimento de N pela fixação biológica do nitrogênio não foi suficiente para suprir as necessidades da cultura nesta fase.

Na terceira amostragem (fase de enchimento de grão), a absorção de nitrogênio foi afetada pelo regime de irrigação (p = 0,01), adubação nitrogenada (p = 0,01) e a interação dos dois fatores (p = 0,05). O déficit de água na floração (R5) afetou a absorção de N também na fase de enchimento de vagens, pois neste tratamento a velocidade de absorção foi de 1,73 kg/ha/dia, enquanto que no R6 foi de 2,51 kg/ha/dia. A velocidade de absorção de N em R1 foi de 3,63 kg/ha/dia e isto foi 52 e 30% maior que R5 e R6, respectivamente. O tratamento R2 apresentou uma velocidade de absorção de N de 2,26 kg/ha/dia, equivalente a 38% do R1. Nos demais tratamentos de irrigação, a velocidade de absorção de N foi similar à R1.

A segunda aplicação de N teve efeito significativo (p = 0,01) na absorção pela cultura. Nas plantas dos tratamentos F1, a velocidade de absorção foi de 2,52 kg/ha/dia; nos F2 foi 3,05 kg/ha/dia, significando um aumento de 21%.

A interação encontrada (p = 0,05) para os regimes de irrigação e adubação nitrogenada indica que os efeitos dos fatores se multiplicam nesta fase (enchimento da vagem). Na maioria dos regimes de irrigação, o N absorvido pela planta foi maior no nível F2, exceto no R2. Este fato pode ser explicado pelo efeito do déficit de água no encurtamento do ciclo da cultura e a senescência das folhas. A planta nesta idade (102 DAS) já alcançou a maturidade e o N das folhas foi translocado para os grãos, por ser a fonte mais próxima.

Na quarta amostragem (maturidade) encontrou-se efeito significativo (p = 0,01) para os fatores regime de irrigação e adubação nitrogenada e a sua interação. O R4 apresentou a maior acumulação de N, com uma velocidade de absorção próxima a zero, indicando que a cultura atingiu a maturação fisiológica. Nesta fase existe uma rápida mobilização de fotoassimilados para as vagens e uma aceleração da senescência e abcisão foliar, em virtude da alta demanda de fotossintatos para enchimento das sementes. No R5, observa-se uma velocidade de absorção positiva, devido ao fato de que o déficit de água no solo durante a floração e formação de vagens aumentou o ciclo da cultura e neste tratamento a planta continuou absorvendo N.

Nos outros tratamentos, a velocidade da acumulação tornou-se negativa, visto que a absorção de N cessou e a translocação de fotossintatos das fontes mais próximas (folhas) até o sumidouro (grãos) se faz mais intensa na fase de enchimento de grãos e maturidade. Esta translocação produz uma acelerada senescência e abcisão foliar. Este efeito se fez mais evidente na acumulação de N pelas plantas adubadas com a segunda dose (60 kg N/ha), devido a perdas de N pela queda das folhas. Como estas plantas produziram mais que as F1, grande parte do nitrogênio contido nas folhas foi rapidamente translocado em uma maior quantidade requerida até aos grãos; fato que foi observado também por Costa et al. (1989), Tsai et al. (1993) e Calvache et al. (1995). Este fenômeno se faz mais evidente na interação regime de irrigação e adubação nitrogenada. Todas as plantas dos tratamentos F2 apresentaram menor quantidade de N acumulado até a maturação, devido à senescência e queda das folhas, exceto as do R3.

De maneira geral, verificou-se que a cultura absorveu o N até a fase de enchimento de grãos e na maturação das vagens a velocidade de absorção diminuiu e, devido à senescência das folhas, tornou-se negativa. O período de maior absorção de N ocorreu na etapa de floração e formação de vagens, concordando com o encontrado por outros pesquisadores (Rennie & Kemp, 1984; Peña-Cabriales et al., 1993; Calvache et al., 1995).

Pela TABELA 3, verifica-se que a percentagem de nitrogênio na planta, proveniente do fertilizante foi menor no feijão que no trigo, em todas as épocas de amostragem. Este fato caracteriza a fixação biológica do N, pela diluição isotópica do 15N pelo N fixado da atmosfera (Fried & Middebole, 1977; Rennie & Kemp, 1984). De maneira geral, observa-se que, à medida que aumenta a idade das plantas de feijão e trigo, a percentagem de N proveniente de fertilizante diminui, devido ao aporte de N proveniente do solo e da fixação, no caso do feijão, e ao aporte do solo, no caso do trigo. Este fato foi estudado por vários pesquisadores (Rennie & Kemp, 1984; Peña-Cabriales et al., 1993).

 

53n23a25t3.GIF (25993 bytes)

 

De acordo com a TABELA 3, o N do fertilizante contribuiu com aproximadamente 15 e 8% do N total das plantas de trigo e com 12 e 5% nas de feijão, em função da idade da planta, no tratamento R1 (irrigação ótima). Nos demais tratamentos com irrigação deficitária, a contribuição do N do fertilizante depende da umidade do solo. De maneira geral, as plantas de trigo e feijão do R2 têm uma menor percentagem proveniente de N do fertilizante, devido ao déficit de água no solo. Irrigação deficitária em uma determinada época influi na menor absorção de N do fertilizante.

Na primeira amostragem, por exemplo, a menor percentagem de N do fertilizante corresponde ao R4 (irrigação deficitária na fase vegetativa). Nas demais amostragens, esta quantidade de N depende da umidade do solo. Na quarta amostragem, a absorção de N do fertilizante, em todos os regimes de irrigação, é quase a mesma e aporta apenas 5% do total na planta de feijão e 8% na planta de trigo, verificando-se a influência da fixação biológica do N.

Os resultados obtidos da QNPPF para o feijão e trigo (TABELA 4) indicam, de um modo geral, um aumento linear da amostragem 1 para a amostragem 3, permanecendo constante até a maturidade fisiológica. Observa-se que as menores quantidades foram obtidas nas épocas de deficiência de água no solo. Verifica-se ainda que a maior recuperação de N do fertilizante ocorreu, de maneira geral, no feijoeiro, mas a relação entre a QNPPF do feijão e do trigo manteve-se quase constante durante todo o ciclo da cultura, cumprindo-se a hipótese requerida pelo método de diluição isotópica. Witty (1983), Boddey et al. (1990), Hardarson & Danso (1990) enfatizam que uma das maneiras de se comprovar que a planta controle é aceitável, é quando as curvas de recuperação do fertilizante marcado se mantêm paralelas durante o ciclo das culturas controle e fixadora. Verifica-se pela TABELA 5 que este fato acontece. Observa-se que a relação mantém-se em torno de 1,18, o que indica maior eficiência de recuperação de N do fertilizante pelo feijoeiro, devido principalmente à maior acumulação de matéria seca. Nota-se também que, conforme avançam os ciclos das culturas, esta relação se faz mais constante e se aproxima de 1. Este fato indicaria que a solução do solo marcada com 15N fica mais estável, o que é uma condição básica do método de diluição isotópica (Witty, 1983; Boddey et al. (1990). As pequenas variações na relação de eficiências são devidas, principalmente, ao manejo da água de irrigação.

 

53n23a25t4.GIF (26342 bytes)

 

 

53n23a25t5.GIF (15819 bytes)

 

Os dados referentes à nodulação durante a floração foram tomados apenas para se ter uma verificação visual da capacidade potencial da fixação biológica de N, na época de fixação máxima (Grahan, 1981; Hungria & Franco, 1988; Peña-Cabriales et al., 1993), pois a quantificação da fixação foi feita pelo método da diluição do 15N. Mesmo assim, verifica-se (TABELA 6) um efeito significativo (p = 0,01) do regime de irrigação sobre a nodulação, observando-se valores mais baixos nos tratamentos que estavam submetidos ao déficit de água até o momento da amostragem (formação de vagens). Este resultado está coerente com o relatado por Saito et al. (1984) e Smith et al. (1988). O efeito da fertilização nitrogenada sobre a nodulação também foi altamente significativo (p = 0,01), observando-se menor nodulação nas plantas das parcelas que receberam a segunda dose de N. Este efeito também foi observado por outros pesquisadores (Saito et al., 1984; Silva et al., 1993; Tsai et al., 1993).

 

53n23a25t6.GIF (18797 bytes)

 

Os resultados da quantidade e percentagem de N proveniente da fixação, nas parcelas F1, são apresentados na TABELA 7. Na primeira amostragem (início da floração) não se encontraram diferenças para os regimes de irrigação. Estes resultados indicam que o déficit moderado de água na etapa vegetativa não influencia a fixação biológica de N do feijão, discordando de outros pesquisadores para a cultura da soja (Pankhurst & Sprent, 1975; Albrech et al., 1984; Durand et al., 1987). Em feijoeiro, existe pouca literatura a esse respeito. Peña-Cabriales & Castellanos (1993), usando a metodologia do 15N, encontraram um pequeno efeito da deficiência de água no solo sobre a fixação biológica, indicando que, possivelmente, o estresse de água foi aplicado tardiamente.

 

53n23a25t7.GIF (24380 bytes)

 

Na segunda amostragem (início do enchimento do grão), verifica-se um efeito significativo (p = 0,01) do regime de irrigação. As menores quantidades de N fixado foram encontradas nos tratamentos que tinham déficit de água (R2 e R5), reduzindo-se a fixação em 4 e 2,5 vezes, respectivamente, em comparação com R1. Isto indicaria que o déficit de água no estádio de floração e formação de vagens reduz drasticamente a fixação biológica de nitrogênio.

Na terceira amostragem (início da maturação) também verifica-se uma menor fixação de N nos regimes de irrigação deficitários (R2, R5 e R6), reduzindo-se em 4,0, 2,1 e 2,8 vezes, respectivamente, em comparação com R1. A etapa de enchimento de grão também seria qualificada como crítica para a fixação biológica do nitrogênio.

Na última amostragem (colheita) também se encontrou efeito significativo do regime de irrigação. Todos os tratamento submetidos à déficit de água apresentaram menores valores de fixação biológica, quando comparados com o regime de irrigação ótimo. Na TABELA 8, pode-se verificar a velocidade de fixação de nitrogênio nas diferentes etapas, calculada como diferenças finitas (DNfix/DT). O período de maior fixação no R1 (irrigação ótima) vai dos 47 aos 102 DAS, isto é, da floração até o enchimento de vagem. Estes dados estão concordantes com os relatados por Graham (1981) e Hungria & Franco (1988). No entanto, na fase de maturação, a velocidade de fixação diminui consideravelmente; esta queda é paulatina e está concordando com o relatado por Peña-Cabriales et al. (1993).

 

53n23a25t8.GIF (14069 bytes)

 

Nos tratamentos R2 e R3, a velocidade de fixação máxima ocorre na época de enchimento de vagens, mas devido ao déficit hídrico, é 5 e 1,4 vezes menor que R1.

O déficit de água no período da floração e formação da vagem (R5) reduziu a velocidade de fixação em 3,6 vezes em comparação com R1. Os períodos mais sensíveis à seca foram o enchimento do grão e maturidade, nos quais a velocidade de fixação cai para zero (ou valores negativos); o estresse no período vegetativo não afetou a velocidade de fixação, recuperando-se a planta rapidamente após a irrigação. Estes resultados vem confirmar a hipótese proposta, mas não comprova-da, por Peña-Cabriales et al. (1993), de que a fixa-ção biológica do nitrogênio no feijão é mais afetada pelo déficit de água no solo na etapa reprodutiva.

Os valores de fixação biológica de N influem notadamente na velocidade de acumulação do N total na planta, conforme discutido anteriormente.

Em termos gerais, pode-se dizer que a acumulação de N acompanhou a acumulação da matéria-seca, dependendo do estádio em que não foi aplicada a irrigação. A produção de biomassa e grão foi reduzida pelo déficit de água na fase de floração e formação de vagens.

A fixação biológica de N foi drasticamente reduzida quando o estresse de água foi aplicado na fase reprodutiva (da floração ao enchimento de vagens). Os resultados obtidos são diferentes dos encontrados na literatura (Sprent, 1971; Saito et al., 1984; Smith et al., 1988), que indicam maior fixação de N na fase vegetativa. Após a floração, a fixação biológica é muito importante e foi altamente susceptível ao estresse de água.

Apesar da quantidade de N fixado ter sido consideravelmente reduzida pelo déficit de água no estádio reprodutivo, a quantidade de N total acumulado não foi severamente afetada, indicando que o feijoeiro tem grande capacidade de assimilação do N combinado. Estes resultados estão em concordância com os encontrados em outros autores para outras leguminosas, como a soja (Durand et al., 1987; Kirda et al., 1989).

 

CONCLUSÕES

1) A deficiência de água, durante a fase vegetativa, não afetou a eficiência de uso de nitrogênio e a fixação biológica do nitrogênio,

2) A deficiência de água durante a floração e enchimento de vagens, afetou drasticamente a fixação biológica do nitrogênio, que comparativa-mente com o controle, foi reduzida 2,2 vezes.

 

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ALBRECHT. S.L.; BENNET, J.M.; BOTE, K.J. Relationship on nitrogenase activity to plant water stress in field grown soybean. Field Crop Research, v.8, p.61-71, 1984.         [ Links ]

ASPINALL, D.; PALEG, L.G. The physiology and biochemistry of drought resistance in plants. New York: Academic Press, 1981. p.205-241: Proline accumulation: physiological aspects.         [ Links ]

AXMANN, H.; SEBASTIANELLI, A.; ARRILAGA, J.L. Técnicas de preparación de muestras de material bilógico para el análisis isotópico. In: HARDARSON G. ed. Empleo de técnicas nucleares en los estudios de la relación suelo-planta. Vienna, IAEA, 1990, p 51-70.         [ Links ]

BODDEY, R.M.; URQUIAGA, S.; NEVES, M.C. Quantification of the contribution of N2 fixation to field-grown grain legumes- A strategy for the practical application of the 15N isotope dilution thechnique. Soil Biology and Biochemistry, v.22, n.5, p.649-655, 1990.         [ Links ]

CALVACHE, M. Eficiencia de la fijación biológica de nitrógeno en fréjol y haba, utilizando 15N y 2 cultivos de referencia, en Tumbaco - Pichincha. Rumipamba, v.6, p.1-10, 1989.         [ Links ]

CALVACHE, M.; REICHARDT, K.; SILVA, J.C.; PORTEZAN, O. Adubação nitrogenada no feijao sob estresse de água. In: CONGRESSO BRASILEIRO DA CIENCIA DO SOLO, 25., Viçosa, 1995. Resumos Expandidos. Viçosa: SBCS, 1995. p.649-651.         [ Links ]

CASTRILLO, M.; FERNANDEZ, D.; FERNANDEZ, P.; MOLINA, B.; KAZANDJIAN, A. Metabolismo del nitrógeno en Phaseolus vulgaris L. bajo déficit hídrico. Turrialba, v.40, n.4, p.515-519, 1990.         [ Links ]

COSTA, R.C.L.; LOPES, N.F.; OLIVA,M.A.; BARROS, N.F. Crescimento e conversão de energia solar em feijão submetido a três doses de nitrogênio e dois regimes hídricos. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.24, n.12, p.1439-1450, 1989.         [ Links ]

DURAND, J.L.; SHEEHY, J.E; MINCHIN, F.R. Nitrogenase activity, photosynthesis and nodule water potential in soybean plants experiencing water deprivation. Journal of Experimental Botany, v.187, p.311-321, 1987.         [ Links ]

FRIED, M.; MIDDELBOE, V. Measurement of the amount of nitrogen fixed by a legume crop. Plant and Soil, v.47, p.713-715, 1977.         [ Links ]

GRAHAM, P.H. Some problems of nodulation and symbiotic nitrogen fixation in Phaseolus vulgaris L. A review. Field Crops Research, v.4, p.93-112, 1981.         [ Links ]

HARDARSON, G.; DANSO, S.K.A. Evaluación de la fijación biológica del nitrógeno mediante la metologia del 15N. In: HARDARSON, G., ed. Empleo de técnicas nucleares en los estudios de la relación suelo-planta. Vienna: OIEA, 1990. p.173-215.         [ Links ]

HUNGRIA, M; FRANCO, A.A. Nodule senescence in Phaseolus vulgaris L. Tropical Agriculture, v.65, p.341-345, 1988.         [ Links ]

KIRDA, C.; DANSO, S.K.A.; ZAPATA, F. Temporal water stress effects on nodulation nitrogen accumulation and growth of soybean. Plant and Soil, v.120, p.49-55, 1989.         [ Links ]

PANKHURST, C.E.; SPRENT, J.I. Effects of water stress on the respiratory and nitrogen fixing activity of soybean root nodules. Journal of Experimental Botany, v.26, p.287-304, 1975.         [ Links ]

PEÑA-CABRIALES, J.J.; ALEXANDER, M. Survival of Rhizobium in soil undergoing drying. Soil Science Society of America Journal, v.43, p.962-966, 1979.         [ Links ]

PEÑA-CABRIALES, J.J.; CASTELLANOS, J.Z. Effets of water stress on N2 fixation and grain yield of Phaseolus vulgaris L. Plant and Soil, v.152, p.151-155, 1993.         [ Links ]

PEÑA-CABRIALES, O.A.; GRAJEDA CABRERA, V.; KOLA, S.G. Time course N2 fixation in commun bean Phaseolus vulgaris L. Plant and Soil, v.152, p.115-121, 1993.         [ Links ]

PERALTA, E.; VASQUEZ, J.; PINSON, J.; LEPIZ, R. INIAP-411-Imbabello, variedad de frejol arbustivo. Ecuador, INIAP-PROTECA, publ. 230, p.1-15, 1993.         [ Links ]

RENNIE, R.J.; KEMP, G.A. N2 fixation in field beans quantified by 15N isotopic dilution I. Effect of strain of Rhizobium phaseoli. Agronomy Journal, n.75, p.640-644, 1983.         [ Links ]

RENNIE, R.J.; KEMP, G.A. 15N - determined time course for N2 fixation in two cultivars of field bean. Agronomy Journal, n.76, p.146-154, 1984.         [ Links ]

SAITO, S.M.T.; MONTANHEIRO, M.N.S.; VICTORIA, R.L.; REICHARDT, K. The effects of N fertilizer and soil moisture on the nodulation and growth of Phaseolus vulgaris. Journal of Agricultural Science, v.103, n.1, p.87-93, 1984.         [ Links ]

SAS Institute, Inc. SAS user's guide: statistic. SAS Institute Inc. Cary, N.C., 1985.         [ Links ]

SILVA, P.M. da; TSAI, S.M.; BONETTI, R. Response to inoculation and N fertilization for increased yield and biological nitrogen fixation of common bean (Phaseolus vulgaris). Plant and Soil, v.152, p.123-130, 1993.         [ Links ]

SMITH, D.L.; DIJACK, M.; HUMME, D.J. The effect of water deficit on N2 fixation by white bean and soybean. Canadian Journal of Plant Science, v.68, p.957-967, 1988.         [ Links ]

SPRENT, J.I. The effects of water stress on nitrogen fixing root nodules. New Phytologists, v.70, p.9-17, 1971.         [ Links ]

TSAI, S.M.; BONETTI, R.; AGBALA, S.M.; ROSSETTO, R. Minimizing the effect of mineral nitrogen on biological nitrogen fixation in common bean by increasing nutrient levels. Plant and Soil, v.152, p.131-138, 1993.         [ Links ]

WITTY, J.F. Estimating N2 - fixation in the field using 15N- labelled fertilizer: some problems and solutions. Soil Biology and Biochemistry, v.15, p.631-639, 1983.         [ Links ]

 

 

Recebido para publicação em 30.01.96
Aceito para publicação em 15.05.96

 

 

1Parte da tese do primeiro autor apresentado à CENA/USP

Creative Commons License All the contents of this journal, except where otherwise noted, is licensed under a Creative Commons Attribution License