Biofertilização: Aumentar a disponibilidade de azoto do solo

Por: Helena Estiveira

As culturas dependem de nutrientes para se desenvolver e, quando há carência de certos nutrientes, crescem mais lentamente ou podem simplesmente perecer.

O azoto é um dos três nutrientes essenciais ao crescimento das plantas e ao desenvolvimento das culturas, a par com o potássio e o fósforo. O azoto é responsável pela fotossíntese e pela concentração da clorofila, que dá a cor verde às plantas, servindo esta de indicador aos agricultores para monitorizar a saúde das culturas de forma mais rápida e fácil. O verde intenso é um sinal de que as plantas estão saudáveis, com muita clorofila. Pelo contrário, uma cor amarelada (clorose) ou verde-clara revela falta de clorofila e problemas de sanidade vegetal, potencialmente devido à falta de azoto.

O azoto existe de forma abundante na atmosfera - 79% do azoto encontra-se na forma gasosa (N2). Porém, esta forma de azoto não está disponível para as culturas, a menos que seja "fixado" (combinado) sob a forma de iões de amónio (NH4) ou nitratos (NO) para utilização no desenvolvimento de plantas. Neste sentido, o azoto é muitas vezes um fator limitativo do crescimento ótimo das culturas, mesmo em condições ideais de clima e disponibilidade de água.

Uso excessivo de azoto sintético

Os fertilizantes são essenciais para a produção mundial de alimentos. A invenção do azoto sintético na viragem do século XX mudou a forma como passámos a lidar com a disponibilidade de azoto no solo — deixámos de estar dependentes da quantidade limitada de azoto, naturalmente disponível nos solos a nível mundial, e passámos a produzi-lo e fornecê-lo às plantas. Por conseguinte, os fertilizantes permitem-nos obter melhor rendimento agrícola com um impacto global favorável: os agricultores produzem mais usando menos terra arável.

Mas há alguns inconvenientes graves. Em teoria, a utilização de mais fertilizantes não seria necessariamente problemática se as culturas utilizassem tudo o que lhes é fornecido. No entanto, quando olhamos para o ratio de azoto nas culturas à colheita em comparação com o input de azoto (através de fertilizantes ou estrume), constatamos que o output é desequilibrado. As nossas culturas consomem menos de metade do azoto que aplicamos.

Analisemos esta questão em pormenor…

A comparação entre o input e o output de azoto chama-se "eficiência da utilização do azoto" (NUE, na sigla inglesa). Quanto maior for este valor, melhor será a absorção e utilização deste nutriente pelas plantas. Um NUE de 80% significa que a quantidade de azoto nas culturas equivale a 80% do azoto fornecido e que os restantes 20% de azoto não foi utilizado pelas plantas.

Um NUE baixo é indesejável, pois significa que muito pouco do azoto aplicado é absorvido pelas culturas, e que o restante se torna um poluente. Desde 1980, a NUE global tem permanecido num nível baixo de 40-50%. O restante azoto é desperdício que se infiltra no ambiente natural, sendo lixiviado nos solos, poluindo rios e lagos, perturbando os ecossistemas e causando perda de biodiversidade.

Quais as consequências de um NUE baixo?

• Poluição das águas subterrâneas: Os nitratos perdidos fora da zona das raízes poluem as águas subterrâneas.
• Eutrofização: Crescimento prejudicial de algas que esgotam o oxigénio e prejudicam os organismos aquáticos.
• Deposição de azoto: O amoníaco libertado para o ar através da volatilização volta à superfície como gás de dióxido de enxofre.
• Efeito de estufa: O óxido nitroso formado através da desnitrificação é responsável por 5% das alterações climáticas globais (Shoji et al. , 2001).

A falta de absorção pelas plantas gera a necessidade de aplicar cada vez mais fertilizantes azotados para continuar a produzir culturas agrícolas a um ritmo crescente para alimentar a população em crescimento. Os agricultores aumentam a aplicação de azoto, prolongando o ciclo, esgotando ainda mais o solo e aumentando os custos das culturas. Este aumento regular da aplicação significa que agora são necessárias doses significativamente mais elevadas de azoto para produzir a mesma quantidade de culturas do que na década de 1960.

As perdas de azoto do solo e das plantas prejudicam o ecossistema, a fertilidade dos solos e a produção vegetal. As emissões de amoníaco causam chuvas ácidas e emissões de óxido nitroso. A eutrofização — que ocorre quando os nitratos são lixiviados para os aquíferos, gerando crescimento excessivo de plantas aquáticas e algas — ameaça as populações de peixes, a qualidade da água e a saúde humana e animal. O uso excessivo de fertilizantes azotados sintéticos gerou mais de 500 zonas mortas a nível global. Devido à legislação que regula a lixiviação de nitratos, o uso de terras agrícolas tem sido restringido em vários países.

O aumento do rendimento exige um aumento de inputs, o que por sua vez aumenta a poluição. Parece que estamos presos neste ciclo contínuo, em que muitas pessoas pensam que utilizar mais fertilizantes para o rendimento das culturas é uma contrapartida inquestionável. No entanto, não estamos limitamos por este compromisso, e os microrganismos desempenham um papel fundamental na solução emergente.

Bactérias fixadoras de azoto no solo e o ciclo de azoto

As bactérias são os únicos microrganismos conhecidos capazes de converter azoto gasoso em amoníaco disponível para as plantas na forma orgânica. Antes de serem desenvolvidos métodos comerciais de fixação de azoto, as plantas baseavam-se apenas em microrganismos para fornecer azoto utilizável.

As bactérias do solo desempenham um papel crucial em praticamente todos os elementos da disponibilidade de azoto, apoiando a formação e o crescimento de ecossistemas no subsolo e das plantas através de:

• Conversão de N2 em amoníaco através da fixação do azoto. Estas bactérias são de vida livre (vivem independentemente de outros organismos) ou formam associações simbióticas com plantas ou outros organismos (por exemplo, térmitas, protozoários).
• Transformação do amoníaco em nitrato e de nitrato para N2 (nitrito) ou outros gases azotados.
• Degradação da matéria orgânica, libertação de azoto fixado para reutilização por outros organismos.

A fixação do azoto é o processo de conversão de N2 atmosférico relativamente não reativo em moléculas mais reativas (nitratos, nitritos ou amoníaco). Estas formas reativas são essenciais para as culturas, ajudando ao seu desenvolvimento. A escassez de azoto, por outro lado, atrasa o crescimento e desenvolvimento saudável das culturas.

Bactérias fixadoras de azoto, como o Rhizobium, o Azospirillum ou o Rhodobacter, fabricam uma enzima única responsável pela fixação do azoto, que representa cerca de 90% da fixação natural do azoto no nosso planeta.

Em suma, as bactérias que fixam o azoto transformam o azoto atmosférico em produtos químicos inorgânicos. As bactérias que fixam o azoto conseguem o que as culturas não conseguem: obter azoto assimilável. As bactérias absorvem-no do ar, na forma de gás, e libertam-no para o solo, tipicamente como amoníaco. É a única alternativa viável para as plantas, uma vez que só podem consumir azoto do solo na forma de moléculas inorgânicas azotadas, enfatizando a necessidade de fixação do azoto.

Este azoto pronto a usar que as bactérias fornecem às culturas é um componente muito necessário às moléculas de clorofila. A clorofila é essencial para a fotossíntese, que converte a energia solar na energia química de que as plantas precisam.

Além disso, as plantas precisam de azoto como componente de aminoácidos para construir proteínas que funcionem no metabolismo e armazenamento de energia. A falta de fixação de azoto provoca amarelecimento, desbaste, murchidão, atraso geral de crescimento e decadência.

As bactérias fixadoras de azoto no solo acabam por fornecer ao solo compostos inorgânicos contendo azoto que são nutrientes essenciais às culturas. Quando morrem, estas bactérias libertam o azoto armazenado na sua biomassa para o solo, aumentando naturalmente a fertilidade dos solos e permitindo aos agricultores economizar dinheiro em fertilizantes sintéticos.

"As bactérias fixadoras de azoto ensinam-nos que a natureza, com as suas formas sofisticadas de química da matéria viva, ainda compreende e utiliza métodos que nós ainda não sabemos imitar."

Fritz Haber, Nobel Lectures, Chemistry 1901-1921, The Synthesis of Ammonia from Its Elements

Biofertilização contribui para produção de culturas sustentáveis

As plantas beneficiam da biofertilização porque esta incentiva o uso de inputs que contêm uma gama de microrganismos capazes de colonizar a rizosfera e tornar os nutrientes mais facilmente acessíveis para as raízes das plantas através da biodisponibilidade. Incluindo, mas não se limitando a, fixadores simbióticos e livres de azoto, os biofertilizantes são rentáveis e ambientalmente sustentáveis, além de serem alternativas eficazes aos fertilizantes sintéticos.

Os biofertilizadores podem ajudar a manter a produtividade agrícola e a satisfazer a procura crescente de produtos agrícolas, conservando e preservando os recursos naturais para as gerações futuras. Inúmeros estudos em todo o mundo demonstram o valor dos biofertilizantes no aumento do rendimento das culturas e na melhoria da qualidade dos produtos agrícolas através da:

• Melhoria da composição do solo com nutrientes e microrganismos úteis.
• Promoção da fertilidade e da saúde do solo.
• Preservação dos recursos naturais.
• Melhoria da produtividade e do ratio custo-benefício para alcançar uma melhor sustentabilidade agrícola.

A Alltech Crop Science, líder global em fermentação microbiana e na utilização dos seus metabolitos, continua a pesquisar e a inovar para ajudar os agricultores de todo o mundo a transitarem para uma produção agrícola mais sustentável, produtiva e rentável.