Biological nitrogen fixation in the Brazilian Semiarid

Abstract

A fixação biológica de nitrogênio (FBN) é a principal forma de entrada de N em ecossistemas naturais e em sistemas agrícolas de subsistência, como os praticados predominantemente no Semiárido brasileiro. Estimativas dos aportes de N na Caatinga e em cultivos de importância para a região ainda são escassas, em parte pela dificuldade de medir simultaneamente as proporções de N derivadas da atmosfera (%Ndda) e as produções de biomassa no mesmo sistema. Estudos pioneiros indicam que diversas espécies de leguminosas, herbáceas e arbóreas, nativas e/ou cultivadas, podem fixar elevadas proporções de seu N. Em Caatinga bem preservada, os aportes de N em leguminosas arbóreas foram estimados em 11 kg ha-1 ano-1 , um valor relativamente baixo devido à baixa densidade de plantas fixadoras. Entretanto, a densidade de leguminosas fixadoras na vegetação não é o único fator definindo o aporte de N, pois há observações de ausência de FBN em áreas de Caatinga em regeneração, dominadas por espécies fixadoras. No estrato herbáceo, os aportes de N podem chegar a 6 kg ha-1 ano-1 , nas áreas com menor cobertura de arbóreas. As quantidades de N fixadas nos diferentes sistemas de cultivo são pouco conhecidas. Para o feijão-caupi, a FBN pode se aproximar dos 30 kg ha-1 , em cultivos consorciados com milho, chegando a 45 kg ha-1 , em cultivos solteiros. Em cultivos irrigados, adubos verdes podem adicionar 185 kg ha-1 , superando a quantidade exportada nas colheitas. Em sistemas agroflorestais, a adição anual de N pode chegar a 40 kg ha-1. Não existem estimativas do N fixado em gramíneas na região, mas algumas espécies apresentem potencial de FBN. Palavras-chave: abundância natural do N-15, agricultura de corte e queima, micro-organismo diazotróficos, rizóbios, simbiose. Biological nitrogen fixation in the Brazilian Semiarid A B S T R A C T Biological nitrogen fixation (BNF) is the main N input in natural ecosystems and in subsistence agricultural systems, such as those commonly practiced in the Brazilian semiarid region. Estimates of N inputs in Caatinga and the main regional crops are still scarce, partly due to the difficulty in measuring concomitantly the proportion of plant N derived from the atmosphere (%Ndfa) and the amount of biomass produced in the same system. Pioneer studies indicate that several legume species, herbs and trees, native and/or cultivated, can fix large proportions of their N. In mature Caatinga, N inputs in tree legumes were estimated at 11 kg ha-1 year-1 , a relatively low value due to the low plant density of the legume species. However, plant density is not the only factor defining N input, since absence of fixation has been reported in regenerating Caatinga, even in those dominated by potentially fixing species. In the herb stratum, N input up to 6 kg ha-1 year-1 has been reported in areas with lower tree cover. Inputs in crop systems are largely unknown. Fixation in cowpea can reach 30 kg ha-1 , in plants consortiated with corn, and 45 kg ha-1 , in single crop. Under irrigation, green manure crops can add 185...