O nitrogênio, ao lado do potássio e do fósforo, forma a trinca de macronutrientes primários que atuam no desenvolvimento vegetal conhecido como NPK. Entre esses três elementos essenciais, contudo, o nitrogênio costuma ser o mais caro e o que demanda o maior investimento por parte do produtor rural, ao passo que também é o mais exigido pelas plantas, sendo fundamental para o seu crescimento, pelo desenvolvimento das raízes e colaborando diretamente para a fotossíntese.
Se a fertilização nitrogenada é essencial para a maior parte produção agrícola, ela não vem sem um custo. Tendo em vista que sua eficiência raramente supera os 50% em virtude de perdas ocorridas nos processos de lixiviação, volatilização e desnitrificação, o uso do adubo por períodos prolongados ou em doses excessivas pode acarretar em sérios impactos ambientais.
A aplicação dos fertilizantes nitrogenados costuma estar associado à liberação de óxido nitroso, um gás com potencial de aquecimento da atmosfera 265 vezes superior ao de dióxido de carbono e que pode permanecer na atmosfera por mais de cem anos, além de contribuir para a destruição da camada de ozônio. No solo, o excedente de nitrogênio pode ser lixiviado em direção aos corpos d’água, sob o risco de causar a eutrofização de rios e lagos, levando ao crescimento exagerado de algas e plantas aquáticas, desequilibrando o ecossistema e causando mortandade de peixes, por exemplo.
Bactérias reduziram uso de fertilizantes na produção de soja
Nesse contexto, o Brasil se destaca globalmente como um caso bem sucedido de minimização na aplicação de fertilizantes nitrogenados em larga escala nos plantios de leguminosas, como a soja, com redução de custos para o produtor e do impacto ambiental. Essa característica da agricultura brasileira remonta aos anos 60, quando pesquisadores começaram a alcançar excelentes resultados em estudos que avaliavam a substituição desses adubos convencionais por microrganismos que são capazes de fixar o nitrogênio que já está presente na atmosfera e disponibilizá-lo para a planta. Entre as pioneiras desta área de estudo estão as pesquisadoras Johanna Döbereiner e Mariangela Hungria, que em maio de 2025 foi laureada com o Prêmio Mundial da Alimentação, apontado por muitos cientistas das Ciências Agrárias como o “Nobel da Agricultura”.
O sucesso brasileiro no uso de bactérias do gênero Bradyrhizobium para fixação de nitrogênio na cultura de soja foi apontado pela revista Frontiers in Microbiology como um dos 14 exemplos em todo o mundo de sucesso no uso de microrganismos para incrementar a produção agrícola. A publicação celebra, por exemplo, o uso da bactéria fixadora de nitrogênio em 80% da área de soja plantada na safra 2019/2020, uma técnica de manejo que conseguiu evitar o lançamento de 430 milhões de toneladas de CO2 na atmosfera naquele período.
“Imagine você produzir uma cultura tão importante para o Brasil e para o mundo como a soja e, ao invés de aplicar 400 ou 500 quilos de fertilizante nitrogenado por hectare, você aplica uma bactéria capaz de tirar o nitrogênio da atmosfera e entregar para a planta em troca de alimento e proteção. Isso já acontece no Brasil há muitos anos, não é algo novo”, explica o engenheiro agrônomo Fernando Shintate Galindo, especialista no manejo sustentável de nutrientes. “Nos últimos dez ou quinze anos, contudo, nós temos visto uma evolução em metodologias e técnicas que têm permitido aos pesquisadores entender que existe uma infinidade de microrganismos que podem beneficiar outros cultivos além da soja”, afirma o professor do Departamento de Produção Vegetal da Faculdade de Ciências Agrárias e Tecnológicas (FCAT) da Unesp no câmpus de Dracena.
“Micro revolução verde” propõe soluções baseadas na natureza
Essa nova fase de pesquisas tem expandido o leque de microrganismos úteis à agricultura, incluindo outras espécies de bactérias e fungos, além de ampliar as culturas em que eles são aplicados. Pesquisadores como Galindo tem chamado esta nova etapa da produção agrícola baseadas em microrganismos que atuam no solo de “micro revolução verde”, em referência ao conjunto de inovações e tecnologias que surgiram a partir dos anos 40 no hemisfério norte conhecido como Revolução Verde, e que é apontado por especialistas como responsável por potencializar a produção de alimentos no mundo. O problema é que algumas das inovações surgidas na Revolução Verde, como fertilizantes químicos ou pesticidas, podem impactar o ambiente e a saúde humana, quando aplicadas de forma inadequada ou em doses exageradas. A “revolução” da qual Galindo faz parte propõe soluções baseadas na própria natureza.
O pesquisador do câmpus de Dracena vem explorando diferentes tipos de microrganismos que promovam crescimento das plantas, reduzindo a quantidade de fertilizantes, mas mantendo, ou até ampliando, a produção. Em um de seus trabalhos, publicado na revista Plant Biology, da BioMed Central (BMC), Galindo, ao lado de uma equipe de pesquisadores, buscou avaliar os benefícios da inoculação de duas bactérias ao mesmo tempo na cultura do milho: a Azospirillum brasilense, conhecida pela sua capacidade de fixar nitrogênio no solo e no estímulo ao crescimento da planta, e a Bacillus subtilis, promotora do crescimento radicular e capaz de atuar na resistência a pragas e doenças.
A inoculação é uma técnica de aplicação de microrganismos (bactérias ou fungos) que já existem no solo, mas que foram selecionados, isolados e disponibilizados, em geral, na forma líquida. A aplicação desse concentrado de microrganismos pode ser feita na área total da lavoura, apenas no sulco de semeadura, sobre as folhas das plantas ou “mergulhando” as sementes no líquido. O experimento conduzido pela equipe de Galindo aplicou o inoculante contendo culturas das duas bactérias diretamente nas sementes.
Processo de aplicação de inoculante contendo dois tipos de bactérias nas sementes do milho (Crédito: Fernando Galindo)
O trabalho durou cerca de dois anos e fez parte de um estágio de pós-doutorado com apoio da Fapesp. O ensaio de campo, realizado em três localidades diferentes, envolveu quatro configurações para o plantio do milho: um grupo controle, um grupo que recebeu apenas a aplicação da Azospirillum brasilense, um que recebeu apenas a aplicação de Bacillus subtilis, e por fim, um quarto grupo que recebeu ambos os microrganismos. Além disso, foram testadas diferentes taxas de aplicação de fertilizantes nitrogenados em cada grupo.
Mais produtividade por um custo menor
A partir de então, os pesquisadores acompanharam cada etapa do crescimento dos lotes para poder comparar as respostas fisiológicas e bioquímicas das plantas sob cada um dos cenários, incluindo parâmetros relacionados à fotossíntese, ao estresse oxidativo e ao uso do nutriente, como a sua capacidade de recuperar o nitrogênio do solo e aumentar a eficiência do seu uso.
Entre os principais resultados encontrados pela equipe está a confirmação de que o consórcio de bactérias, mesmo com algumas características distintas, juntamente com uma dose ideal de nitrogênio, foi capaz de melhorar a eficiência no uso do macronutriente, bem como foi capaz de promover o crescimento aéreo e radicular das plantas. A inoculação combinada de Azospirillum brasilense e de Bacillus subtilis também teve efeito sobre parâmetros relacionados à fotossíntese, aumentando a captação e assimilação de CO2, a transpiração e a eficiência do uso da água, enquanto diminuiu o estresse oxidativo.
“Nesse estudo, nós observamos que de fato a inoculação complementa a adubação nitrogenada com excelentes resultados, mas não a substitui. E quando é aplicado muito nitrogênio associado a esses microrganismos, a atuação deles é prejudicada, como uma espécie de overdose”, compara Galindo. “É um balanço em que existe uma faixa ideal para a resposta da planta aos nutrientes e à coinoculação das bactérias”. Os resultados indicaram que a taxa ótima de aplicação de nitrogênio poderia ser reduzida dos convencionais 240 kg N/ha para 175 kg N/ha, reduzindo custos e ainda aumentando a produtividade do milho em 5,2%. Além disso, a fórmula reduziria a emissão de dióxido de carbono em 682,5 kg CO2e/ha.
Segundo o pesquisador do câmpus de Dracena, a redução de aproximadamente 25% na adubação nitrogenada na cultura do milho traria uma economia para o produtor de aproximadamente R$ 130 por hectare. “Se nós extrapolarmos estes valores para um modelo hipotético considerando toda a área cultivada com milho no Brasil, que atualmente está em torno de 22 milhões de hectares, nós estamos falando de uma economia de cerca de R$ 2,86 bilhões anuais”, projeta o docente. “Isso é o visível, aquilo que conseguimos mensurar. Existem ainda questões ambientais e climáticas que nós ainda não conseguimos mensurar tão bem, mas que precisam ser levadas em consideração”.
Em suas investigações, Galindo tem experimentado o uso de microrganismos em outras culturas além da soja e do milho, como amendoim ou sorgo, com diferentes respostas em cada contexto. Isso porque existe uma especificidade que diz respeito não apenas à cultura, mas ao microrganismo em si, e até mesmo à região em que as inoculações são aplicadas. Paralelamente aos projetos no câmpus de Dracena, por exemplo, Galindo também colabora com pesquisadores dos Estados Unidos. No hemisfério norte, os resultados dos estudos com o uso de microrganismos tropicais se mostraram pouco conclusivos. Por lá, o planejamento deve envolver o isolamento de organismos próprios do solo temperado norte-americano em busca de respostas mais concretas.
“Acho que essa é mais uma prova de que não existe mais receita pronta na agricultura. Isso é algo consagrado no melhoramento genético, por exemplo, mas o manejo ainda trabalhava de forma mais ou menos igual em diferentes localidades e contextos”, explica o pesquisador, em referência a cultivares que, na área de melhoramento genético, já vem sendo desenvolvidos para climas e condições ambientais específicos de determinada região ou bioma, por exemplo. Na sua visão, os atuais desafios na produção de alimentos provavelmente exigirão ações parecidas, com a elaboração de pacotes tecnológicos específicos por localidade e cultura. “Não tem outra saída. Se quisermos aumentar a produtividade com sustentabilidade teremos que tecnificar a agricultura”, argumenta o pesquisador. “Não existe mais receita pronta de bolo”.
Na imagem acima: Uma das áreas do experimento localizada no município de Selvíria, no Mato Grosso do Sul (Crédito: Fernando Galindo)