Please use this identifier to cite or link to this item: https://rima.ufrrj.br/jspui/handle/20.500.14407/9059
Tipo do documento: Tese
Title: Fixação biológica de nitrogênio em cultivares de feijoeiro estimada pela abundância natural de 15N
Other Titles: Biological nitrogen fixation in common bean cultivars estimated by 15N natural abundance
Authors: Pacheco, Rafael Sanches
Orientador(a): Araújo, Adelson Paulo de
Primeiro coorientador: Straliotto, Rosângela
Segundo coorientador: Ferreira, Enderson Petrônio de Brito
Primeiro membro da banca: Araújo, Adelson Paulo de
Segundo membro da banca: Pimentel, Carlos
Terceiro membro da banca: Boddey, Robert Michael
Quarto membro da banca: Araújo, Jean Luiz Simões de
Quinto membro da banca: Mendes, Iêda de Carvalho
Keywords: Genotype;Nodulation;Isotopes;Phaseolus vulgaris;Genótipo;Nodulação;Isótopos;Rhizobium
Área(s) do CNPq: Agronomia
Idioma: por
Issue Date: 19-Aug-2014
Publisher: Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UFRRJ
Departamento: Instituto de Agronomia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Agronomia - Ciência do Solo
Citation: PACHECO, Rafael Sanches. Fixação biológica de nitrogênio em cultivares de feijoeiro estimada pela abundância natural de 15N. 2014. 123 f. Tese (Doutorado em Agronomia - Ciência do Solo). Instituto de Agronomia, Departamento de Solos, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica, RJ, 2014.
Abstract: A técnica da abundância natural de 15N para mensurar a fixação biológica de nitrogênio (FBN) em leguminosas baseia-se no ligeiro enriquecimento de 15N observado nos solos em relação à atmosfera e não exige a aplicação de fertilizantes marcados. Os objetivos deste trabalho foram: quantificar, através da técnica da abundância natural de 15N, a contribuição da FBN em cultivares de feijoeirocomum (Phaseolus vulgaris) em condições de campo; avaliar o desempenho agronômico dessas cultivares sob inoculação; estimar o valor do fracionamento isotópico durante a FBN (valor B) de cultivares de feijoeiro crescidas em solução nutritiva. Foram conduzidos dois experimentos em casa de vegetação, em solução nutritiva isenta de N, nos anos de 2012 e 2013, em Seropédica, RJ. Foram avaliadas três cultivares de feijoeiro, efetuando-se coletas de biomassa em diferentes estádios e analisando-se a abundância natural de 15N do material vegetal. No experimento em 2012, os nódulos apresentaram δ15N positivo, com deltas de 6,63‰ e 8,18‰ nas cultivares Grafite e Radiante, respectivamente. O valor B da parte aérea foi de –0,92‰, –0,73‰ e –0,72‰, nas cultivares Grafite, Ouro Negro e Radiante, respectivamente. No experimento em 2013, os nódulos apresentaram deltas de 9,11‰ e 8,36‰ nas cultivares Radiante e Grafite. O valor B da parte aérea foi de –1,06‰ e –1,40‰ nas cultivares Radiantee Grafite, respectivamente. O valor B médio da parte aérea das cultivares foi de –1,23‰, sendo o valor B de –1,2 utilizado nos cálculos da contribuição da FBN nos experimentos de campo desse estudo. Oito cultivares de feijoeiro foram crescidas em condições de campo em 2011 e 2012, sob duas fontes de N (inoculação com inoculante comercial com rizóbio ou adubação com 90 kg ha-1 de N mineral), com quatro repetições, na Embrapa Arroz e Feijão, em Santo Antonio de Goiás, GO. Foram efetuadas amostragens de biomassa de parte aérea, raiz, nódulos e grãos e análises de N total e abundância natural de 15N na parte aérea e grãos. No experimento em 2011, a cultivar Ouro Negro produziu maior massa de nódulos sob inoculação, inclusive nos estádios reprodutivos, e as cultivares Jalo Precoce e Radiante apresentaram a menor massa de nódulos. O rendimento médio de grãos das oito cultivares foi de 1614 e 2942 kg ha-1 sob inoculação ou N mineral, respectivamente. Sob inoculação, a cultivar Ouro Negro apresentou os maiores acúmulos de N na parte aérea e nos grãos e a maior produtividade, atingindo 2200 kg ha-1 de grãos, equivalente a 73% da produção sob N mineral. Em 2011, o acúmulo de N derivado da FBN nos grãos das oito cultivares variou de 5,8 a 16,4 kg ha-1, que correspondeu a 17% e 33% de contribuição da FBN nas cultivares Marfim e Ouro Negro, respectivamente. Em 2012, a maior massa de nódulos ocorreu nas cultivares Vereda e Estilo, na primeira e segunda coletas, respectivamente, e a cultivar Radiante apresentou a menor massa de nódulos. O rendimento médio de grãos das oito cultivares foi de 3284 e 3919 kg ha-1 sobinoculação e N mineral, respectivamente. O acúmulo de N derivado da FBN nos grãos foi de 68,4 kg ha-1 na cultivar Ouro Negro, 38,7 kg ha-1 na cultivar Grafite e 21,6 kg ha-1 na cultivar Radiante, que correspondeu a 49, 29 e 32% de contribuição da FBN, respectivamente. A técnica da abundância natural de 15N possibilita a identificação do potencial de FBN para o fornecimento de N em diferentes genótipos de feijoeiro, e mostra-se como uma ferramenta capaz de fornecer subsídios para orientar os programas de melhoramento da espécie, visando aumentar a eficiência da FBN.
Abstract: The 15N natural abundance technique to measure the biological nitrogen fixation (BNF) in legumes is based on the slight enrichment of 15N observed in soils to the atmosphere and does not require the application of labelled fertilizers. The objectives of this work were: to quantify the BNF contribution in common bean (Phaseolus vulgaris) cultivars under field conditions through the 15N natural abundance technique; to evaluate the agronomic performance of these cultivars under inoculation; to estimate the isotopic fractionation value during BNF (B value) of common bean cultivars grown in nutrient solution. Two experiments were conducted in greenhouse in nutrient solution without N, in the years 2012 and 2013 in Seropédica, RJ. Three common bean cultivars were evaluated. Plant biomass was sampled at different growth stages, where the N natural abundance was analyzed. In 2012 experiment, the nodules showed positive δ15N, with deltas of 6.63‰ and 8.18‰ in Grafite and Radiante cultivars, respectively. The B value in shoot was –0.919‰, –0.734‰ and –0.724‰ for cultivars Grafite, Ouro Negro and Radiante, respectively. In 2013 experiment, the nodules showed great enrichment in 15N, with 9.11‰ and 8.36‰ deltas in Radiante and Grafite cultivars. The B value in shoot was -1.06‰ and -1.40‰ for cultivars Radiante and Grafite, respectively. The average B value in shoots of common bean cultivars was –1.23‰, and the B value of –1.2 was used in the calculation of the BNF contribution in the field experiments of this study. Eight common bean cultivars were grown in field conditions in 2011 and 2012, with two N sources (inoculation with commercial inoculant with rizhobia or fertilization with 90 kg ha-1 of mineral N), with four replications, at Embrapa Rice and Bean in Santo Antonio de Goias, GO. Biomass of the shoot, root, nodules and grains were sampled, and total N and 15N natural abundance were analyzed in shoots and grains. In the experiment in 2011, the Ouro Negro cultivar produced higher nodule mass under inoculation, also at reproductive stages, and the Jalo Precoce and Radiante cultivars showed the lowest nodule mass. The grain yield of the eight cultivars was 1614 and 2942 kg ha-1 under inoculation or mineral N, respectively. Under inoculation, the Ouro Negro cultivar showed the highest N accumulation in shoots and grains and the highest grain yield, reaching 2200 kg ha-1, equivalent to 73% of yield under mineral N. In 2011, the N accumulation derived from BNF in grains of the eight cultivars ranged from 5.8 to 16.4 kg ha-1, which corresponded to a BNF contribution of 17% and 33% in Marfim and Ouro Negro cultivars, respectively. In 2012, the higher nodule mass occurred in Vereda and Estilo cultivars, in the first and second samples, respectively, whereas Radiante cultivar had the lowest nodule mass. The average grain yield of the eight cultivars was 3284 and 3919 kg ha-1 under inoculation and mineral N, respectively. The N accumulation derived from BNF in grains was 68.4, 38.7, and 21.6 kg ha-1 in Ouro Negro, Grafite and Radiante cultivars, respectively, corresponding to a BNF contribution of 49, 29 and 32%. The method of 15N natural abundance provided the identification of BNF potential for the supply of N in different common bean genotypes, arising as a tool for providing subsidies to guide breeding programs in order to increase BNF efficiency.
URI: https://rima.ufrrj.br/jspui/handle/20.500.14407/9059
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