Kinetics of phosphate absorption, mineral nutrition, growth and production of soybeans under the influence of vesicular arbuscular mycorrhiza (VAM)

Foi estudado o efeito da micorriza pelo fungo Glomus macrocarpum e do estado nutricional, nos paramêtros cinéticos de absorção de P (Km, Vmáx, Cmín) em soja [Glycine max L. (Merrill) cv. Viçoja]. Cultivaram-se plantas de soja em vasos contendo 2 litros de areia lavada, submetidas a 3 níveis de nutrição, denominados 1,2 e 3, correspondendo às concentrações dos nutrientes na solução nutritiva aplicada aos vasos (1/5; 2/5 e 3/5 da solução de Hoagland e Arnon, nº 21); na presença e ausência do fungo micorrízico, arranjados em esquema fatorial 3 x 2. Após 40 dias da germinação em casa de vegetação, as plantas foram transplantadas para vasos com solução nutritiva correspondente, por um período de 7 dias para adaptação, antes do experimento de cinética. Este foi realizado sob condições de laboratório mediante o esgotamento do P de solução contendo 32P, por um período de 12 horas e os parâmetros cinéticos determinados. A taxa de colonização das raízes avaliadas após a retirada das plantas da areia foi de 53; 58 e 64%, para os níveis de nutrição 1; 2 e 3, respectivamente. As plantas micorrizadas apresentaram valores de (Km, Vmáx, 28 e 33%, respectivamente, maiores que as não micorrizadas, para o nível de nutrição 1, com tendência de redução dos valores absolutos e nas diferenças entre plantas com e sem micorriza, com o aumento do nível de nutrição. A Cmín foi 62% menor nas plantas micorrizadas no nível de nutrição 1, com tendência de se igualarem com o aumento do nível de nutrição. A micorriza promoveu um aumento médio no influxo líquido de P. nos níveis de nutrição 1 e 2, respectivamente, de 22 e 9% por grama de raiz fresca por hora e de 50 e 20% por planta por hora. Em outro experimento também conduzido em casa de vegetação, usando-se a mesma variedade de soja e espécie de fungo G. macrocarpum na nutrição mineral e crescimento da soja em diferentes fases de ciclo na planta, na fixação biológica do nitrogênio aos 60 dias de idade e na produção de grãos no final do ciclo, em função de doses crescentes de P. aplicadas. Utilizou-se neste experimento amostras de um Latossolo Vermelho Escuro misturado com areia grossa na proporção 3:1, esterilizado por vapor fluente em autoclave. Após a devida calagem e adubação básica sem N e P e inoculação com Bradyrhizobium japanicum aplicaram-se os seguintes tratamentos: 4 níveis de P aplicado (0; 10; 30 e 90ppm, na forma de Ca (H2PO4)2.H2O); presença e ausência de fungo micorrízico e 5 épocas de colheita (20; 40; 60 e 80 dias após a germinação final do ciclo). Estes tratamento foram arranjados em esquema fatorial 4x2x5 com 4 repetiçoes. Os resultados obtidos mostraram que as doses de P utilizadas não afetaram significativamente a taxa de colonização das raízes. Foram distinguidas várias fases na dinâmica da colonização, sendo: fase lenta, até aos 40 dias; fase de crescimento extensivo dos 40 aos 60 dias e fase de estabilizaçâo, a partir dos 60 dias de idade da planta. A micorrização foi benéfica para o crescimento da planta em todas as doses de P aplicadas, sendo maior na faixa de doses entre 40 e 50 ppm de P, que corresponde de 20 a 25 ppm de P disponível no solo pelo método da resina trocadora de íons, proporcionando no final do ciclo, aumentos de 350% na matéria seca total e 400% na produção de grãos; redução na dose 43% na dose de P e 22,5% no nível crítico de P disponível no solo para obtenção de 90% da produção máxima; aumentos no número e peso dos nódulos e na atividade da nitrogenase nas doses intermediárias de P; aumentos nos teores foliares de P, K e Cu aos 40 dias e, diminuição nos teores de N, S e Zn a partir desta idade.Verificou-se ainda, maior alocação de nutrientes das partes vegetativas para as vagens nas plantas micorrizadas em comparação com aquelas sem micorrizas. Ficou evidenciado a influência dos fungos MVA nos parâmetros cinéticos de absorção de fosfato ((Km, Vmáx e Cmín), na nutrição, crescimento e produção da soja, sob condições de baixa disponibilidade de P e N.The effect of mycorrhizal inoculation (Glomus macrocarpum) and plant nutritional status (as pretreatment) on the parameters of the kinetics of 32P labelled ortophosphate (Km, Vmáx and Cmín) by intact soybeans [Glycine max L. (Merrill) cv. Viçosa] was studied. Previously, soybeans was grown in sand culture with 3 nutritional levels (1/5; 2/5 and 3/5 of number 2 Hoagland & Arnon solution), either in the presence or absence of Glomus macrocarpum) arranjed as 3x2 factorial design. Fourty days after germination, plants were transfered to pots containing the respective nutrient solution, and maintained during 7 days for adaptation, prior to the kinetics study. Plants were allowed to absorb radiophosphate during 12 hours, when nutrient solution samples were taken at 32P determination and the kinetics parameters calculated. Root colonization rates by the fungus was 53, 58 and 64% for the nutritional levels 1, 2 and 3, respectively. Mycorrhizal plants exhibited (Km, Vmáx value 28 and 33% respectively, higher than non-mycorrhizal plants at the lowest nutritional level. Raising the nutritional level decreased the absolute value of those parameters and the differences between mycorrhizal and non-mycorrhizal plants. Cmín) was 62% lower in mycorrhizal plants from lowest nutritional level, such and effect was inversaly proportional to the plant nutritional level. The net influx in mycorrhizal plants, were 22% and 9% higher, considering one gram of root; and 50 and 20% higher, considering the whole root system, than non-mycorrhizal plants at nutritional levels one and two, respectively. The effects of mycorrhtza and P application on biological nitrogen fixation, mineral nutrition and growth at different stages and grain yield of soybeans were also evaluated in a separated experiment. Seeds were inoculated with Bradyrhizobium japonicum, and grown in Dark Red Latosol mixed with coarse sand in a proportion of 3:1. After sterilization, the soil was limed and fertilized, except for N and P. Four levels of P were applied (0, 10, 30 and 90 ppm) as monocalcium phosphate and the half of plants were inoculated with G. macrocarpum. Plants were harvested 20, 40, 60 and 80 days after germination and at the end of growth cycle. These treatments were arranjed in factorial design 4x2x5 with 4 replications. P rates had no significant effects on root colonization rate which exhibited a slow growth phase from germination to 40 days; a extensive phase from 40 to 60 days, and a stabilization phase from 60 days on. Inoculation with G. macrocarpum showed the folowing effects: improved plant growth regardless of P aplication.This effect was maximum when 40 to 50 ppm of P were applied (20 and 25 ppm extracted by ion extracted by ion exchange resin); increased total dry matter by 350% and grain yield by 400%; reduced the external P requirement and the critical soil P level required to obtain 90% of the maximum grain yield by 43 and 22.5% respectively; favoured nodulation and nitrogenase activity at intermediate P levels; increased concentration of P, K and Cu in the leaves at 40 days and decreased N, S and Zn from this stage on, changed the partition of nutrients in the plant. Mycorrhizal plants alocated more nutrients to the pods compared to non-mycorrhizal ones. The influence of VAM fungi on the kinetics of uptake (Km, Vmáx and Cmín) nutrition, growth and grain production of soybeans, under low P and N availability was evidencied in this study