A presença de bactérias do gênero Bradyrhizobium é essencial para suprir a demanda de nitrogênio da soja, uma vez que a deficiência desse nutriente pode limitar drasticamente a produtividade da cultura, mesmo quando os demais nutrientes estão disponíveis em concentrações elevadas no solo. Basicamente, as fontes de nitrogênio disponíveis para as plantas são o N proveniente da mineralização da matéria orgânica do solo, os fertilizantes nitrogenados e a fixação biológica de nitrogênio (FBN) (Hungria & Nogueira, 2020). Felizmente, todo o nitrogênio necessário para boas produtividades de soja pode ser fornecido via FBN (Gitti, 2016), um processo simbiótico que ocorre entre a planta de soja e as bactérias fixadoras de nitrogênio do gênero Bradyrhizobium

O que é a simbiose com plantas:

A simbiose é uma relação ecológica estreita e duradoura entre dois organismos distintos — no caso da soja, entre a planta e bactérias do gênero Bradyrhizobium. Nessa associação, ambos os organismos se beneficiam mutuamente: a planta fornece à bactéria compostos orgânicos resultantes da fotossíntese, que servem como fonte de energia, enquanto a bactéria realiza a fixação biológica do nitrogênio atmosférico, convertendo-o em formas assimiláveis pela planta, como o nitrato (NO₃^–) e o amônio (NH₄⁺). Essa interação simbiótica é essencial para o crescimento saudável da soja, especialmente em solos com baixa disponibilidade de nitrogênio, promovendo maior eficiência no uso de recursos naturais e contribuindo para a sustentabilidade agrícola.

A importância da simbiose entre plantas:

A simbiose entre plantas, especialmente a associação da soja com bactérias fixadoras de nitrogênio, como Bradyrhizobium, é fundamental para garantir altas produtividades.

Essa relação simbiótica permite que a planta tenha acesso ao nitrogênio atmosférico, um nutriente essencial para seu desenvolvimento, reduzindo a dependência de fertilizantes nitrogenados.

 A soja necessita de cerca de 78 kg de nitrogênio por tonelada de grãos produzidos, e grande parte desse nutriente pode ser suprida pela fixação biológica promovida por essa simbiose (Oliveira Junior et al., 2020). Além disso, parte do nitrogênio permanece nos resíduos culturais, beneficiando culturas subsequentes. Assim, a simbiose contribui não apenas para a nutrição adequada da planta, mas também para a sustentabilidade e produtividade do sistema agrícola como um todo.

Associação simbiótica entre plantas e bactérias fixadoras de nitrogênio:

Bactérias do gênero Bradyrhizobium infectam as raízes da soja e formam estruturas especializadas chamadas nódulos. Dentro desses nódulos, ocorre a fixação biológica do nitrogênio (FBN) um processo no qual o nitrogênio atmosférico (N₂), que é inacessível diretamente pelas plantas, é convertido pelas bactérias em formas assimiláveis, como amônio (NH₄⁺).

Esse nitrogênio fixado é utilizado pela planta em processos metabólicos fundamentais para seu crescimento e desenvolvimento. Em contrapartida, a planta fornece às bactérias açúcares e outros compostos orgânicos produzidos na fotossíntese, além de um ambiente protegido para sua sobrevivência. Essa troca de benefícios caracteriza a simbiose como uma relação mutualística altamente eficiente.

A FBN representa a principal fonte de nitrogênio para a soja (Hungria & Nogueira, 2020), sendo considerada a forma mais econômica e ambientalmente sustentável de fornecer esse nutriente à cultura. Além disso, estudos indicam que a interação da soja com Bradyrhizobium, especialmente quando associada a outras bactérias promotoras de crescimento, como Azospirillum, estimula o desenvolvimento da rizosfera — a região do solo ao redor das raízes —, aumentando a capacidade da planta de absorver água e nutrientes, além de melhorar sua tolerância a estresses ambientais. Adicionalmente, essa associação entre Bradyrhizobium e Azospirillum, também conhecida como co-inoculação, promove um maior aporte de N para a planta, haja visto que ambas as bactérias tem a capacidade de fixar N, além de promover o crescimento da planta, apresentando maior desenvolvimento da parte aérea e da raiz, maior emissão de pelos radiculares, o que, por sua vez, melhora a capacidade de absorção de nutrientes pela cultura.

Figura 1. Comparação entre soja inoculada e não inoculada com Bradyrhizobium

Embora o Bradyrhizobium seja uma bactéria naturalmente presente no solo, as populações encontradas em áreas agrícolas nem sempre são suficientes para suprir a elevada demanda de Nitrogênio da soja por meio da FBN. Por isso, é necessário adotar estratégias que elevem os níveis populacionais dessas bactérias no ambiente, garantindo uma simbiose eficaz e, consequentemente, um bom aporte de Nitrogênio para a cultura.

Como promover a FBN:

Nesse contexto, a inoculação da soja com estirpes eficientes de Bradyrhizobium é a prática mais eficaz para aumentar a população dessas bactérias no solo. Além de favorecer a nodulação e, consequentemente a FBN, a inoculação contribui para o enriquecimento da microbiota do solo, estimulando o crescimento de outras bactérias benéficas, que podem contribuir para um melhor desenvolvimento da planta em vários aspectos, como a promoção de crescimento, resistência a doenças de solo, maior tolerância a estresses ambientais, entre outros benefícios.

Após a germinação das sementes de soja, as raízes exsudam compostos no solo chamados flavonóides, que atraem quimicamente as bactérias Bradyrhizobium, que após reconhecer esses compostos, respondem produzindo fatores NOD, moléculas sinalizadoras importantes no processo de multiplicação celular e para o início da infecção na planta, enquanto outros compostos estimulam o crescimento das bactérias na rizosfera (Hungria; Campo; Mendes, 2001).

As bactérias então aderem aos pelos radiculares e os fatores NOD induzem o enrolamento dos pelos radiculares e a formação de um tubo de infecção, por onde as bactérias penetram na raiz da soja. Por meio desse tubo de infecção, as bactérias se transportam até o interior da raiz, chegando ao córtex, onde irão se multiplicar. A planta inicia então o processo de divisão celular, dando origem aos nódulos (onde ocorre a FBN), que irão abrigar as bactérias. Para converter o N₂ atmosférico em amônio (NH₄⁺), que será utilizado na spintese de proteínas e outros compostos, as bactérias usam a enzima nitrogenase. Em troca, a planta fornece carbono na forma de açúcares como fonte de energia para a sobrevivência das bactérias.

Os nódulos saudáveis e ativos apresentam a coloração interna rósea, como resultado da presença da leghemoglobina, cuja função é transportar oxigênio, essencial para as funções vitais do Bradyrhizobium (Figura 2). É importante compreender que o processo de formação de nódulos requer um pequeno gasto energético por parte da planta, mas que logo é recuperado no início do período vegetativo da soja (Hungria; Campo; Mendes, 2001).

Figura 2. Raiz de soja nodulada (A) e corte de nódulo (B), mostrando a coloração rósea interna indicativa de atividade da nitrogenase, pela presença de leghemoglobina funcional.

Qual o impacto da Bradyrhizobium na produtividade:

Para que a FBN supra a demanda de N da soja de forma eficiente, é necessário um número mínimo de nódulos viáveis por planta. Para que a soja obtenha boas produtividades, o ideal é que se tenha de 15 a 20 nódulos sadios na raiz, por planta de soja. A avaliação deve ser realizada preferencialmente entre os estádios V₃ – V₄. Nesse período a soja deve apresentar ao menos 10 nódulos, com tamanho igual ou superior a 2 mm (Hungria & Nogueira, 2020).

Figura 3. Raízes da soja com boa e baixa nodulação.

A baixa nodulação da soja, em resposta a ineficiência do processo de simbiose entre o Bradyrhizobium e a planta, compromete o fornecimento de Nitrogênio para a soja, limitando o crescimento e produtividade da cultura, podendo inclusive desencadear sintomas de deficiência de N pela baixa FBN (Figura 4).

Figura 4. A – Sintomas de deficiência de Nitrogênio em soja (V₃/V₄) induzida pela baixa nodulação (FBN). B – Soja em (V₃/V₄), com ausência de nódulos da FBN.

Estudos científicos demonstraram que mesmo em áreas tradicionalmente cultivadas com soja e com populações estabelecidas de Bradyrhizobium, a reinoculação anual das áreas agrícolas resulta em ganhos significativos de produtividade. Pesquisas desenvolvidas pela Embrapa evidenciam ganhos médios de produtividade de 4,5% da soja reinoculada anulamente em comparação a soja não reinoculada, havendo incrementos ainda maiores dependendo da região de cultivo e condições ambientais (Santos, 2024). Além disso, conforme observado por  Hungria et al. (2005), a reinoculação anual aumenta significativamente a contribuição da fixação biológica do N₂, de 79% para 84%.

De acordo com Prando et al. (2022), o ganho médio de produtividade em função da inoculação anual da soja com Bradyrhizobium é de 8%. Já ao associar Bradyrhizobium  com Azospirilllum via co-inoculação, o incremento de produtividade da soja pode chegar a 16% em comparação a áreas não inoculadas.

Para efeito de síntese e compreensão, a inoculação da soja consiste na adição de populações de Bradyrhizobium ao solo, a fim de elevar os níveis populacionais dessas bactérias, para uma adequada FBN na cultura. Já reinoculação é o termo utilizado para descrever a inoculação em uma área que foi cultivada com soja e inoculada anteriormente Hungria et al. (2005).[BC2]  A co-inoculação por sua vez, consiste da adição de uma segunda bactéria no processo de inoculação.

Onde encontrar Bradyrhizobium:

Diferentes métodos de inoculação podem ser aplicados com o mesmo propósito (elevar a população de bactérias que realizam a FBN). Dentre os principais e mais usuais métodos, destacam-se a inoculação via sementes (popularmente conhecida como inoculação padrão), a inoculação via sulco de semeadura, sementes pré-inoculadas e a inoculação via pulverização.

Ambos os métodos apresentam vantagens e desvantagens dependendo da condição ambiental, objetivo geral e tecnologia empregada.

Sementes pré-inoculadas

Com maior comodidade e menor necessidade de mão de obra, as sementes pré-inoculadas são sementes comerciais que receberam a inoculação prévia na indústria. Normalmente as empresas que ofertam essa modalidade de sementes empregam alta tecnologia no processo de formulação do inoculante e no processo de inoculação das sementes, para assegurar a sobrevivência dos microrganismos utilizados na inoculação. Embora mais práticas operacionalmente pois elimina a etapa de inoculação manual ou industrial e facilita a logística especialmente em grandes áreas, as sementes pré-inoculadas normalmente representam um maior custo de aquisição. Além disso, por se tratar de microrganismos vivos, a empresa deve assegurar uma concentração adequada de bactérias nas sementes, e garantir a compatibilidade dos microrganismos com o tratamento químico com fungicidas e inseticidas, normalmente utilizados no TS.  Ainda, o acondicionamento e armazenamento das sementes pré-inoculadas exige maior cuidado para a manutenção da viabilidade das bactérias, devendo-se atentar para o período e condições de armazenamento.

Inoculação padrão

Consiste da adição de inoculantes (líquidos ou turfosos) às sementes, em um período anterior a semeadura. O ideal é que a inoculação ocorra preferencialmente no dia da semeadura, ou, no máximo, 24h antes da semeadura da cultura, para não comprometer a viabilidade dos microrganismos inoculados. Embora seja um processo comum em muitas propriedades agrícolas, demanda maior cuidado e mão de obra, sendo essencial garantir a boa uniformidade de cobertura das sementes.

Além disso, é necessário atentar para a qualidade do inoculante. A legislação brasileira exige uma concentração mínima de 1 x 10⁹ células viáveis de Bradyrhizobium spp. por grama ou mL do inoculante. A pesquisa recomenda que a dose de inoculante a ser aplicada nas sementes deva fornecer pelo menos 1,2 milhões de células viáveis por semente de soja (Hungria & Nogueira, 2020).

Para uma inoculação eficiente, alguns cuidados necessitam ser tomados na execução da prática, principalmente ao se optar pelo uso de inoculantes turfosos. Para garantir a boa aderência do inoculante às sementes, é recomendado realizar o umedecimento delas com uma substancia adesiva, a exemplo da água açucarada a 10%. A não utilização de substancias adesivas pode resultar em baixa adesão do inoculante turfoso às sementes, comprometendo a eficiência da FBN.

Cuidados básicos no processo de inoculação também são requeridos quando são utilizados inoculantes líquidos, como por exemplo, garantir um bom armazenamento do inoculante no barracão, sempre à sombra e sob temperaturas amenas. No dia da inoculação das sementes, atentar para a compatibilidade com tratamentos químicos normalmente utilizados no TS, como por exemplo, fungicidas e inseticidas. O ideal é que, se o tratamento químico for realizado na propriedade, primeiramente seja realizado o TS com todos os produtos químicos, deixar a semente secar, e por último, realizar o TS com o inoculante biológico. Imediatamente após a inoculação, proceder o plantio para evitar perda de viabilidade do microrganismo. Deve-se sempre evitar adicionar o inoculante na calda química, haja visto que por se tratar de células vegetativas, o Bradyrhizobium e Azospirillum normalmente são mais sensíveis a misturas e apresentam baixa compatibilidade dependendo do ingrediente ativo químico. 

Figura 5. Sementes de soja sem inoculação (esquerda); apenas inoculante turfoso aplicado sobre as sementes (centro); inoculante turfoso aplicado após umedecimento das sementes com solução açucarada a 10% (direita) (A); sedimentação do inoculante sem solução açucarada no fundo do frasco central (B) (Prando et al., 2020).

Inoculação via sulco

Esse método se baseia na aspersão do inoculante líquido diretamente no sulco de semeadura da soja, durante o próprio processo de semeadura. Além de proporcionar maior rendimento operacional, essa técnica reduz a necessidade de mão de obra para a inoculação e elimina a exigência de um preparo prévio das sementes. É considerado um dos melhores métodos de inoculação, ou mesmo de uso de biológicos de aplicação no solo, pois protege o microrganismo das condições externas como temperatura, radiação UV e falta de umidade. No entanto, exige atenção redobrada com o funcionamento dos equipamentos, já que a obstrução de uma das pontas de pulverização pode comprometer a inoculação de toda a linha de semeadura.

Figura 6. Semeadora de soja  com sistema de inoculação por sulco.

Inoculação via pulverização

Embora não seja a prática mais recomendada e mais utilizada em função da menor eficácia, a inoculação via pulverização pode ser realizada no solo após semeadura, desde que respeitada algumas condições ambientais tais como a umidade do solo (Hungria & Nogueira, 2020), temperatura ambiente amena e baixa radiação UV. A inoculação via pulverização deve ser utilizada apenas como prática complementar aos demais métodos de inoculação para corrigir a eventuais erros de inoculação, ou por algum motivo, falha dos demais métodos citados anteriormente. Ainda, sempre que utilizado esse método, a dose a ser utilizada do inoculante é maior, comparativamente aos demais tipos de inoculação, visto que a bactéria é exposta a mais intempéries que podem comprometer a sua viabilidade e ação na raiz da planta.

Conforme observado por Zilli et al. (2008), a inoculação via pulverização (em cobertura), é uma estratégia viável em áreas de soja, contudo, com eficiência significativamente menor a inoculação padrão. Os resultados obtidos pelos autores demonstram que, mesmo a adubação Nitrogenada (200 kg ha^-1 de N na forma de ureia, 50% no plantio e 50% aos 35 dias após a emergência), tem desempenho substancialmente inferior a inoculação padrão com bactérias Bradyrhizobium, resultando em ganhos de produtividade significativamente menores (Tabela 1).

Tabela 1. Número e massa de nódulos secos e massa de matéria seca da parte aérea, de plantas de soja ‘BRS Tracajá’, 35 dias após a emergência,  rendimento e nitrogênio acumulado nos grãos.

⁽¹⁾Médias seguidas por letras iguais, nas colunas, não diferem entre si pelo teste de Tukey, a 5% de probabilidade; os dados de número e massa de nódulos foram transformados para raiz quadrada.

Diversos estudos corroboram com o observado por Zilli et al. (2008), demonstrando que a inoculação com Bradyrhizobium é a alternativa mais produtiva e sustentável para fornecer Nitrogênio para a soja, principalmente ao se considerar o custo envolvido na adubação nitrogenada. Nesse contexto, independentemente do método de inoculação empregado, é essencial que a base da inoculação seja formada por bactérias do gênero Bradyrhizobium, visto que somente essas bactérias apresentam potencial capacidade em suprir a demanda de Nitrogênio da soja via FBN, via TS.

Associação da Bradyrhizobium com Azospirillum:

Em função do sinergismo e benefícios à cultura da soja, as bactérias do gênero Bradyrhizobium e Azospirillum, em especial o A. brasilense são as mais utilizadas na coinoculação da soja. De acordo com Prando et al. (2019), diferentemente do Bradyrhizobium, o Azospirillum desempenha uma relação de associação com a soja, e apresenta uma capacidade limitada em fixar o Nitrogênio atmosférico. No entanto, o Azospirillum  se destaca pela produção de fitormônios que estimulam o crescimento vegetal, especialmente do sistema radicular, devido à alta produção de auxinas biológicas. Esse estímulo não apenas favorece a nodulação e potencializa a FBN realizada pelo Bradyrhizobium, como também promove o crescimento das raízes, aumentando a área explorada no solo. Como consequência, a planta co-inoculada apresenta maior sistema radicular e número de nódulos,  se torna mais eficiente na absorção de água, nutrientes, e na fixação de Nitrogênio, podendo alcançar incrementos de produtividade na ordem de 16% (Prando et al. ,2020).

Figura 7. Comparação do sistema radicular e do número de nódulos na raiz principal de 10 plantas de soja da testemunha sem inoculação (direita) e de plantas coinoculadas com Bradyrhizobium + Azospirillum (esquerda)

Principais fatores que afetam a FBN

Dentre os principais fatores que interferem na FBN, destacam-se a qualidade e dose do inoculante utilizado, a qualidade do processo de inoculação e a influência de fatores abióticos. Os inoculantes contendo Bradyrhizobium spp., devem apresentar no mínimo 1 x 10⁹ células viáveis da bactéria por mL do inoculante. Além disso, é fundamental utilizar inoculantes oriundos de empresas sérias, com um com controle elevado de qualidade, visto que a proliferação de outros microrganismos contaminantes pode ocorrer no processo de fabricação do inoculante. Também é fundamental garantir um bom processo de inoculação, principalmente ao realizar a inoculação padrão com turfa, dando prioridade para o uso de substancias adesivas e deixando as sementes secarem a sombra. A viabilidade do inoculante também é determinante para o sucesso da FBN. Por se tratar de microrganismo vivos, devem ser transportados e armazenados em condições adequadas, evitando a morte das bactérias.

Atrelado a esses fatores, a homogeneidade de distribuição do inoculante tanto na semente quando no sulco de plantio pode influenciar a eficiência da FBN. Quando mais próximo da semente o inoculante estiver, maiores são as chances do Bradyrhizobium infectar a raiz da planta para o início do processo da FBN.

Fatores abióticos como elevada temperatura do solo, exposição do inoculante ou da semente inoculada ao sol e baixa umidade do solo prejudicam a colonização e estabelecimento do microrganismo, e consequentemente, a FBN. Estudos mais recentes demonstram que o pH do solo também interfere na nodulação da soja.

Conforme observado por Waluyo (2000) e corroborado por Alves et al. (2021), solos ácidos (com pH baixo), não só prejudicam o crescimento das raízes de soja, como também afetam a nodulação da planta, reduzindo o número de nódulos produzidos e consequentemente o Nitrogênio fixado, limitando a produtividade da cultura. Nesse sentido, a aquisição de inoculantes de qualidade, aliada ao controle de qualidade no processo de inoculação e o equilíbrio químico do solo, são estratégias importantes para o aumento da eficiência da FBN em soja. Considerando a importância da aquisição de inoculantes de qualidade, que contenham em sua formulação um número garantido de células viáveis e com a formulação livre de contaminantes, é crucial optar por soluções seguras, como, por exemplo o inoculante Masterfix L DualForce da Stoller.

Masterfix L Dual Force, inoculante da Stoller

O Masterfix L DualForce é uma solução prática e eficiente desenvolvida pela Stoller, para maximizar a eficiência da FBN, aliando os benefícios da simbiose desempenhada pelo Bradyrhizobium japonicum com os benefícios da associação desempenhada pelo Azospirillum brasiliense em soja.

Trata-se de uma tecnologia pioneira desenvolvida pela Stoller, sendo o primeiro inoculante registrado para soja que contem em uma única formulação, a combinação de Azospirillum brasiliense com Bradyrhizobium japonicum, com resultados comprovados a campo e ganhos de produtividade superiores a 3 sc ha^-1. O Masterfix L DualForce contém cepas selecionadas, potencializando o sinergismo entre  Bradyrhizobium e Azospirillum, para o aumento da produtividade da soja de forma segura, eficaz e sustentável, sendo a melhor opção em inoculante, garantindo um maior aporte de nitrogênio, maior número de nódulos, melhor desenvolvimento radicular e produtividade para a cultura da soja (Figura 8).

Figura 8. Resultados de número de nódulos e produtividade na cultura da soja com o uso do inoculante Masterfix L Dual Force, da Stoller.

Em suma, o Nitrogênio (N) é o gás mais abundante do ar atmosférico, representando cerca de 78% de sua composição, apresentando-se em sua forma química N₂. Os organismos fixadores de nitrogênio são capazes de assimilar e transformar o N atmosférico através da ação de enzimas que catalisam essa reação e liberam formas de nitrogênio assimiláveis (principalmente NH₃^– e NH₄⁺) para a planta. A exemplo prático da utilização desses organismos podemos destacar a utilização da co-inoculação para a cultura da soja, que já é uma prática bastante fomentada e embasada pela pesquisa, altamente eficaz na FBN e uma realidade presente em muitas áreas de produção.