Associação de alga calcária (Lithothamnium sp.) e cianobactéria (Arthrospira platensis) como biofertilizante no cultivo de batata e cebola

Orientador: Prof. Dr. Átila Francisco Mógor

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Agronomia - Produção Vegetal. Defesa : Curitiba, 16/12/2022

Inclui referências

Área de concentração: Produção Vegetal

Resumo: O uso de biofertilizantes a base de algas e microalgas nas plantas pode contribuir com o aumento da produtividade de culturas agronômicas. Em função da composição destes organismos, tais como aminoácidos, proteínas, carboidratos e fitohormônios, quando aplicados em plantas, podem promover o crescimento e o desenvolvimento vegetal. Sendo assim, com o intuito de identificar o potencial da aplicação da alga calcária Lithothamnium sp. micronizada (Lm) isolada e associada à cianobactéria Arthrospira platensis (Spirulina plantensis) (Ap) no cultivo orgânico de batata (Solanum tuberosum) (BRS Clara) e de duas cultivares de cebola (Allium cepa) (Alvará® e Perfecta®), foram instalados experimentos na área de Olericultura Orgânica da Universidade Federal do Paraná (UFPR). A biomassa de Lm (micronizada) e a biomassa de Ap (liofilizada) foram utilizadas nas seguintes concentrações: Lm (1,5 g L^-1 de Lm); LAp1 (1,5 g L^-1 de Lm + 0,75 g L^-1 de Ap); LAp2 (1,5 g L^-1 de Lm + 1,5 g L^-1 de Ap) e Ap (1,5 g L^-1 de Ap) e um controle, com aplicação de água. Essa pesquisa foi dividida em dois capítulos. No primeiro capítulo, para identificar a bioatividade de Lm e de Ap, foram realizados três bioensaios: expansão de hipocótilo de tomate (Solanum lycopersicum), aumento das raízes nos cotilédones de pepino (Cucumis sativus) e enraizamento de feijão-mungo (Vigna radiata); também foi instalado experimento no campo para determinar os efeitos nas variáveis biométricas, bioquímicas e na produtividade de plantas de batata submetidas a aplicações via foliar. No segundo capítulo avaliou-se o efeito da aplicação via foliar de Lm e Ap no cultivo de cebola, verificando sua atuação na produtividade de duas cultivares, por meio de três experimentos: (i) aplicações foliares em plantas de cebola cultivadas em vasos em casa de vegetação; (ii) aplicações foliares em cebola cultivada em campo (primeiro ano) e (iii) aplicações foliares em cebola cultivada em campo (segundo ano) com duas frequências de aplicação (semanal e quinzenal). Como resultados, no capítulo I, os bioensaios mostraram bioatividade, com expansão de hipocótilo de S. lycopersicum na concentração de LAp2; aumento das raízes nos cotilédones de C. sativus tratados com Ap; e enraizamento de V. radiata na concentração de Lm. No campo foi observado aumento de produtividade na batata e alterações bioquímicas no conteúdo de clorofila e açúcares. No capítulo II, a aplicação via foliar em cebola promoveu o crescimento das plantas e aumentos na produtividade de bulbos das duas cultivares. As aplicações estimularam o metabolismo da planta pelo aumento nos teores de açúcares, aminoácidos e atividade da enzima nitrato redutase nas folhas e nos bulbos, especialmente a concentração Lap2, no primeiro ano. No segundo cultivo de cebola (iii), Lap1 e Lap2 promoveram o crescimento das plantas e incremento na produtividade, promovendo mudanças bioquímicas nos teores de aminoácidos, açúcares, e na atividade da enzima nitrato redutase. Essas alterações podem estar relacionadas ao comportamento semelhante à auxina (em função do ácido húmico de Lm) e ao comportamento semelhante à citocinina, característico de Ap. Este é o primeiro relato da associação de alga calcária com cianobactéria, entretanto estudos adicionais são necessários para otimização do uso associado dessas duas espécies.

Abstract: The use of algae and microalgae-based biofertilizers on plants can contribute to increasing the productivity of agronomic crops. Due to the composition of these organisms, such as amino acids, proteins, carbohydrates and phytohormones, when applied to plants, they can promote plant growth and development. Thus, in order to identify the potential of the application of the calcareous algae Lithothamnium sp. (Lm) isolated and associated with the cyanobacterium Arthrospira platensis (Spirulina plantensis) (Ap) in the organic cultivation of potato (Solanum tuberosum) (BRS Clara) and two onion (Allium cepa) cultivars (Alvará® and Perfecta®), experiments were installed in the Organic Olericulture area of the Federal University of Paraná (UFPR). Lm biomass (micronized) and Ap biomass (freeze-dried) were used in the following concentrations: Lm (1.5 g L^-1 of Lm); LAp1 (1.5 g L^-1 of Lm + 0.75 g L^-1 of Ap); LAp2 (1.5 g L^-1 of Lm + 1.5 g L^-1 of Ap) and Ap (1.5 g L^-1 of Ap) and a control, with water application. This research was divided into two chapters. In the first chapter, to identify the bioactivity of Lm and Ap, three bioassays were performed: tomato (Solanum lycopersicum) hypocotyl expansion, root growth in cucumber (Cucumis sativus) cotyledons and mung bean (Vigna radiata) rooting; a field experiment was also installed to determine the effects on biometric and biochemical variables and on the productivity of potato plants submitted to foliar applications. In the second chapter we evaluated the effect of foliar application of Lm and Ap in onion cultivation, verifying its effect on the productivity of two cultivars, through three experiments: (i) foliar applications to onion plants grown in pots in the greenhouse; (ii) foliar applications to onion grown in the field (first year) and (iii) foliar applications to onion grown in the field (second year) with two application frequencies (weekly and biweekly). As results, in chapter I, bioassays showed bioactivity, with hypocotyl expansion of S. lycopersicum at the LAp2 concentration; root increase in the cotyledons of C. sativus treated with Ap; and rooting of V. radiata at the Lm concentration. In the field, increased yields in potato and biochemical changes in chlorophyll and sugar content were observed. In Chapter II, foliar application in onion promoted plant growth and increases in bulb yield of both cultivars. The applications stimulated plant metabolism by increasing sugars, amino acids and nitrate reductase enzyme activity in leaves and bulbs, especially Lap2 concentration, in the first year. In the second onion crop (iii), Lap1 and Lap2 promoted plant growth and yield increment by promoting biochemical changes in the contents of amino acids, sugars, and nitrate reductase enzyme activity. These changes may be related to auxin-like behavior (as a function of the humic acid in Lm) and cytokinin-like behavior, characteristic of Ap. This is the first report of the association of calcareous algae with cyanobacteria, however further studies are needed for optimization of the associated use of these two species.