Soybean (Glycine max (L.) Merr.) leaf crinkle in Paraná State : factors involved and possible causes

Áreas produtoras de soja (Glycine max L. Merr.) no Paraná têm apresentado plantas com sintomas de encarquilhamento foliar, semelhante a toxicidade de Mn, com redução de porte, geralmente observados em reboleiras. O objetivo desse trabalho foi analisar propriedades químicas e microbiológicas do solo relacionadas à ciclagem de Mn e investigar se a alta disponibilidade desse nutriente pode ter causado o encarquilhamento foliar em áreas comerciais de soja. Foram coletadas amostras de solo e planta em áreas de reboleiras com sintomas e áreas sadias adjacentes de nove propriedades na safra 2012/13 e três na safra 2013/14. Na parte aérea das plantas foram determinados: a massa seca e os teores foliares de P, K, Ca, Mg, S, B, Cu, Fe, Mn e Zn. As amostras de solo foram coletadas nas profundidades de 0-5, 5-10, 10-20 e 20-40 cm, secas ao ar e analisadas quanto ao pH (CaCl2), C orgânico, P disponível, Ca, Mg, K, Al, H+Al, soma de bases, CTC, saturação por bases, teores de B, Cu, Fe, Mn e Zn. As análises microbiológicas foram realizadas nas amostras de solo de 0-5, 5-10 cm e na rizosfera. Foram avaliados o número de unidades formadoras de colônias (UFC) de bactérias oxidantes e redutoras de Mn, sendo que os isolados representativos tiveram a região rDNA 16S sequenciada para identificação. O C da biomassa microbiana (CBM), a respiração basal e colonização micorrízica também foram avaliados. As plantas com encarquilhamento foliar apresentaram redução na massa da parte aérea e na produtividade de grãos. Em adição, apresentaram teores foliares mais elevados de P, Ca, Mg, Mn e B e menores teores de K. No solo das áreas sem sintomas, a SB, a CTC, os teores de Ca, Mg e Fe (0-5 cm) foram maiores, enquanto o os teores de P e Zn (10-20 cm) foram mais baixos. Na safra 2012/13, o CBM foi significativamente maior nas áreas sem sintoma de encarquilhamento foliar. O número de UFC de bactérias oxidantes de Mn foi maior no solo da área sem sintomas (0-5 cm, rizosfera) enquanto que o número de bactérias redutoras foi maior na área com sintomas. A maior população de bactérias redutoras de Mn da área com sintomas coincidiu com maiores teores de Mn na planta, ligeiramente superiores aos encontrados nas plantas sem sintomas. Entre as bactérias redutoras de Mn, predominou o gênero Streptomyces enquanto diversos gêneros representaram as bactérias oxidantes de Mn: Arthrobacter, Streptomyces, Bacillus, Novosphingobium, Agrobacterium, Variovorax, Acinetobacter e Pseudomonas. O teor de P diferiu entre as áreas tanto no solo como na planta, enquanto os teores de Ca e Mg diferiram apenas no solo, sugerindo que o sintomas podem não estar relacionados a um nuntriente em particular, mas pode ser o resultado da interação de vários fatores. Apesar de os teores de Mn na planta e no solo, tanto nas áreas com sintomas como nas áreas sem sintomas serem considerados altos, não foram apontados como causa direta do problema. É provável haver uma interação multifatores na manifestação dos sintomas que precisa ser mais bem estudada.Soybean (Glycine max L. Merr.) producing fields in Paraná State have presented plants with leaf crinkle, similar to symptoms of Mn toxicity, resulting in growth reduction, generally observed in spots. The aim of this work was to analyze soil chemical and microbiological properties related with Mn cycling and investigate if high amounts of this nutrient have caused the "crinkle leaf" in commercial areas of soybean. Soil and plant samples were collected in spots with symptoms and adjacent healthy areas of nine fields in 2012/13 season and three in 2013/14 season. In the shoots, the dry weight and foliar concentrations of P, K, Ca, Mg, S, B, Cu, Fe, Mn and Zn were determined. Soil samples were collected at depths of 0-5, 5-10, 10-20 and 20-40 cm, air-dried and analyzed for pH (CaCl2), organic C, available P, Ca, Mg, K, Al, H + Al, Sum of bases, CEC, base saturation, B, Cu, Fe, Mn and Zn concentrations. Microbiological analyzes were carried out in soil samples from 0-5, 5-10 cm and rhizosphere. The number of colony forming units (CFU) of oxidizing and Mn reducing bacteria was evaluated, and the most representative isolates had the 16S rDNA region sequenced for identification. Microbial biomass C (MBC), basal respiration and mycorrhizal colonization were also assessed. Plants with foliar crinkling presented lower shoot dry weight and grain yield. In addition, showed higher foliar concentrations of P, Ca, Mg, Mn and B, and lower concentrations of K. The values of SB, CEC, Ca, Mg and Fe concentrations (0-5 cm) were higher in the soil of plants without symptoms, whereas P and Zn (10-20 cm) were lower. In the 2012/13 season, MBC was significantly higher in the soils of plants without symptoms. The number of CFUs of Mn-oxidizing bacteria was higher in the soil of the symptomless area (0-5 cm, rhizosphere), whereas the number of Mn-reducing bacteria was higher in the area with plants showing symptoms. The largest population of Mn-reducing bacteria in the area with symptoms coincided with slightly higher concentrations of Mn in plant leaves, compared with plants without symptoms. The genus Streptomyces predominated among the Mn-reducing bacteria, while several genera represented the Mn-oxidizing bacteria: Arthrobacter, Streptomyces, Bacillus, Novosphingobium, Agrobacterium, Variovorax, Acinetobacter and Pseudomonas. The P concentrations differed between both soil and plants, while Ca and Mg differed only in the soil, suggesting that the symptom may not be related to a particular nutrient, but may depend on the interaction between several factors. Despite the concentrations of Mn in plants and in the soil are considered high, they could not be considered the sole cause of the problem. A multifactorial interaction probably occurs and must be more deeply studied