Entrevista sobre os resultados do experimento

Sobre o experimento de adubação orgânica em cultivo de jambu de flor amarela e flor roxa, conversamos com o estudante de doutorado Alberto Vinicius S. Rocha. Confira a entrevista:

1. Vinícius, qual é a principal descoberta/tema deste estudo/artigo?

Resposta: a principal descoberta é o desacoplamento, ou seja, a relação inversa observada entre a colonização das raízes das plantas de jambu por fungos micorrízicos arbusculares (FMAs) e a atividade da enzima microbiana fosfatase ácida, responsável pela mineralização de fontes orgânicas de fósforo no solo. Essa relação inversa não costuma ser reportada na literatura em ecologia do solo, pois acredita-se que essas duas estratégias de aquisição de fósforo pelas plantas (via FMA e mineralização de fontes de fósforo pela fosfatase ácida) atuam de forma complementar/conjunta para a nutrição das plantas.

2. O que significa, na prática, dizer que houve uma “dissociação” entre colonização micorrízica e atividade enzimática no jambu?

Resposta: significa que houve uma relação inversa na colonização das raízes de jambu pelos FMAs e a produção da enzima fosfatase ácida nos solos cultivados. Isso implica dizer que, à medida que a colonização das raízes por FMA aumentava, a atividade da fosfatase ácida diminuía no solo. Porém, esse efeito foi observado apenas nas plantas do grupo “Flor Amarela” de jambu (independentemente do tipo de fertilizante orgânico aplicado), indicando que essa relação de “dissociação/desacoplamento” era determinada pela planta em si e não pelo uso de fertilizante.

3. Esse resultado confirma ou contraria o que a literatura científica normalmente aponta?

Resposta: esse resultado contraria a literatura atual em ecologia do solo, pois o que é comumente reportado em estudos dessa natureza é uma relação positiva entre a colonização das raízes das plantas pelos FMAs e a enzima fosfatase ácida, tal como observado para as plantas de jambu do grupo “Flor Roxa”.

4. Por que essa pesquisa é importante para a agricultura amazônica?

Resposta: porque revela como recursos biológicos da Amazônia, incluindo plantas e a própria comunidade microbiana nativa do solo, podem desenvolver relações ecológicas próprias e que potencialmente destoam de padrões ambientais observados em outros biomas/países/ambientes para garantir a sua manutenção na natureza.

5. Com o artigo de vocês o que muda, na prática, para quem cultiva jambu?

Resposta: o artigo demonstra que, além de aumentar a produtividade do jambu, o uso de adubos orgânicos (com destaque ao vermicomposto de minhoca – também conhecido como húmus – e a cama de frango) estimula a biodiversidade do solo e, portanto, a sustentabilidade dos cultivos de jambu. Esse resultado foi nítido nos aumentos observados da glomalina no solo (composto produzido por microrganismos e que atua na agregação e sequestro de carbono no solo) e a fosfatase ácida (enzima que atua na mineralização de fósforo no solo) nos tratamentos com maior produtividade.

6. O resultado surpreendeu vocês? Por quê?

Resposta: sim, nos surpreendeu, uma vez que nossa hipótese era que o uso de adubos orgânicos, ao prover fontes adicionais de matéria orgânica ao solo, iria promover tanto a colonização por FMA quanto a atividade da fosfatase ácida no solo, pois essas duas estratégias de aquisição de fósforo pelas plantas são consideradas como complementares na literatura em ecologia do solo (como comentado anteriormente). Ao invés disso, observamos que características de um grupo de plantas podia moldar a ecologia do processo, deixando claro que o solo e a produção vegetal não são sistemas estáticos, mas produtos de interações complexas entre o genótipo das plantas, a comunidade microbiana do solo e o ambiente.

7. O que ainda não se sabia sobre fertilização orgânica no cultivo de jambu?

Resposta: de modo geral, se sabe bastante sobre a fertilização orgânica no jambu, principalmente em relação aos efeitos desses fertilizantes no componente químico do solo e na nutrição das plantas propriamente dita. Porém, pouco se sabe como esses fertilizantes, ao fornecerem nutrientes e matéria orgânica ao solo, afetam funções microbianas que apoiam a produção vegetal; esse foi justamente o ponto de partida de nosso trabalho.

Nós sabíamos que os fertilizantes orgânicos afetavam a produtividade do jambu, pois cada um tinha uma composição química diferente (mais ou menos nitrogênio, fósforo, potássio, etc). Nossa curiosidade era então saber se o aumento na produtividade das plantas também estaria relacionado a mudanças induzidas pelos fertilizantes na comunidade microbiana do solo e não apenas pelos nutrientes presentes nos adubos. Nossos resultados indicaram que sim.

7. Por que o fósforo é um nutriente tão importante e limitante em solos amazônicos?

Resposta: o fósforo é um nutriente essencial para as plantas; sem ele, as plantas literalmente não conseguem crescer, dado a importância desse nutriente no desenvolvimento radicular, na fotossíntese e na própria síntese de ácidos nucleicos. Nos nossos solos da Amazônia, os teores de fósforo são muito pequenos (o que chamamos na agronomia de “baixa fertilidade natural”); além disso, nossos solos são ácidos (pH baixo) e apresentam altos teores de ferro e alumínio, o que agrava o problema. Ao “encontrarem” e “reagirem” com o fósforo no solo, mesmo em pequenas concentrações, o ferro e o alumínio acabam por se “ligar” a ele, formando compostos secundários mais complexos e que não são disponíveis as plantas (na agronomia chamamos isso de “imobilização ou fixação do fósforo”).

Por essas razões, é frequente observar em cultivos amazônicos plantas sob deficiência de fósforo. Para contornar isso, estratégias de manejo agrícola que otimizem a aquisição de fósforo pelas plantas via processos biológicos naturais, incluindo os fungos micorrízicos e a produção da enzima fosfatase ácida, são uteis para melhorar o manejo nutricional do fósforo em nossas plantas, incluindo o jambu.

8. O que são fungos micorrízicos arbusculares (FMA) e qual o papel deles?

Resposta: os fungos micorrízicos arbusculares (FMAs) são microrganismos do solo que estabelecem uma associação simbiótica mutualística com as raízes da grande maioria das plantas. Essa relação é benéfica tanto para a planta quanto para o fungo e ocorre em mais de 80% das espécies vegetais conhecidas. O fungo ajuda a planta em sua nutrição, principalmente na absorção de fósforo, ao expandir o volume de solo explorado pelas raízes através de suas hifas. Em contrapartida, as plantas lhe dão proteção, uma vez que e os fungos estão “vivendo” dentro de suas raízes, e fontes de carbono produzidos durante o processo fotossintético.

9. O que é atividade de fosfatase ácida (A-PHO) e por que ela é relevante?

Resposta: as fosfatases (há várias) são enzimas microbianas ligadas ao ciclo do fósforo. No geral, elas atuam em diferentes partes da mineralização desse nutriente (ou seja, decomposição da matéria orgânica e disponibilização dos respectivos nutrientes do material ao solo). A fosfatase ácida, por sua vez, é produzida majoritariamente em solos ácidos (pH baixo), como os nossos da Amazônia, e é muito importante para a liberação de fósforo de origem orgânica ao solo e que será em seguida usado pelas plantas em sua nutrição. Logo, quanto maior a atividade da fosfatase ácida (salvo as devidas exceções), maiores são as chances do fósforo se tornar disponível e assim favorecer a nutrição das plantas.

10. Normalmente, espera-se que essas duas estratégias atuem juntas. Por que isso nem sempre acontece?

Resposta: sim, esperava-se que essas duas estratégias atuassem de forma conjunta para “ajudar as plantas” a adquirirem fósforo do solo. Porém, isso nem sempre acontece porque as plantas, como grandes “gestoras” das interações ecológicas que ocorrem no solo, conseguem definir quais relações são benéficas ou não a elas sob determinadas condições ambientais. Por exemplo: a depender da disponibilidade de nutrientes no solo, da falta ou abundância de água ou mesmo ataque de patógenos, as plantas podem “recrutar” ou “dispensar” parceiros microbianos para lhe auxiliarem a lidar com os eventos que estão enfrentando no momento. Particularmente em relação ao jambu, nossos resultados sugerem que as plantas do grupo “Flor Roxa”, ao atingirem níveis suficientes de fósforo e outros nutrientes para sua nutrição, “dispensam” a parceria com o FMA, enquanto as do grupo “Flor Amarela” mantém a presença do fungo em suas raízes, mesmo sob condições nutricionais mais “confortáveis”.

11. Onde, como e quando o experimento foi realizado?

Resposta: o experimento ocorreu entre fevereiro e abril de 2021, no IFPA Campus Castanhal, sob condições de casa de vegetal (ambiente controlado). O experimento foi parte do meu projeto PIBIC/CNPq, que foi posteriormente aperfeiçoado e defendido como TCC em Agronomia em 2022.

12. Por que escolheram os acessos “Flor Amarela” e “Flor Roxa”?

Resposta: porque esses são os dois acessos, ou em outras palavras, “variedades” de jambu mais cultivadas e consequentemente com maior importância econômica na região Nordeste do Para.

13. Como foi montado o experimento na estufa?

Resposta: o experimento foi montado com dois grupos de plantas de jambu (Flor Amarela e Flor Roxa) e com três fertilizantes orgânicos tipicamente utilizados no cultivo orgânico como tratamentos (esterco bovino, vermicomposto – também conhecido como húmus -, e cama aviaria). Em seguida, crescemos as plantas ate os 46 dias de cultivo, momento em que um terço das flores do jambu haviam sido emitidas (esse é o momento tipicamente usado pelos agricultores para colher o jambu), e realizamos as análises de laboratório necessárias para testar nossas hipóteses.

14. Por que optaram por não padronizar os fertilizantes pela quantidade de nutrientes?

Resposta: porque nossa hipótese era de que os teores de matéria orgânica naturalmente presentes em cada fertilizante orgânico iria moldar de forma diferente as variáveis medidas no estudo. Caso nos padronizássemos a quantidade de fertilizante aplicado com base nos nutrientes de cada um deles, isso iria inflar o conteúdo de matéria orgânica dos adubos, pois cada um detinha uma composição química diferente, e com isso o teste de nossas hipóteses estaria comprometido.

 Por que usar solo com comunidades microbianas nativas?

Resposta: porque gostaríamos de saber como o processo de interação entre o jambu, os FMAs e as demais variáveis biologias medias ocorria de forma natural e não “manipulada”.

15. Quanto tempo durou o cultivo até a avaliação dos resultados?

Resposta: no total, o experimento levou 70 dias para ser concluído, sendo 24 dias para o preparo das mudas em viveiro e 46 dias para o cultivo do jambu em si.

16. Quais fertilizantes apresentaram melhores desempenhos?

Resposta: vermicomposto de minhoca (também conhecido como húmus de minhoca) e a cama aviaria.

17. O que aconteceu com a colonização micorrízica em cada tipo de jambu?

Resposta: a colonização micorrízica é estável no grupo “Flor Amarela”, ou seja, não sofre alterações após o uso dos fertilizantes. Enquanto, isso o grupo “Flor Roxa” tem sua colonização micorrízica reduzida com o uso de fertilizantes.

18. Por que a “Flor Roxa” reduziu a colonização até a adubação?

Resposta: provavelmente por algo que chamamos na ecologia do solo de “plasticidade micorrízica”. Isso quer dizer que, ao “notar” que não era mais dependente do parceiro microbiano (nesse caso, o fungo micorrízico) para adquirir nutrientes, a planta enfraqueceu a relação ecológica mantida com o fungo como estratégia de otimizar seu equilíbrio energético.

19. A redução da micorriza significa prejuízo para a planta?

Resposta: não, pois a colonização micorrízica só é estritamente necessária quando a planta está sob algum tipo de estresse, incluindo a limitação de nutrientes no solo. Ao superar essa condição, a planta pode dispensar ou enfraquecer a “parceria ecológica” com o fungo micorrízico (hipótese levantada por nos para explicar os resultados obtidos nas plantas “Flor Roxa; questão anterior).

20. Como os fertilizantes afetaram a produtividade e a atividade da fosfatase ácida?

Resposta: os fertilizantes aumentaram a produtividade do jambu e a atividade da fosfatase ácida ao prover fontes adicionais de matéria orgânica (ou seja, “alimento”) a comunidade microbiana do solo.

21. Qual foi o aumento percentual de rendimento observado?

Resposta: o ganho do uso de vermicomposto e cama aviaria em relação ao tratamento controle (nenhuma aplicação de fertilizante) foi de cerca de 89% em média; para esterco bovino, cerca de 65%.

22. O que a análise multivariada revelou que a análise isolada não mostrava?

Resposta: ao analisar todos os fatores em conjunto – e não variável por variável, como é tradicionalmente feito – a análise multivariada revelou os primeiros indícios de dissociação entre a colonização micorrízica e a atividade da fosfatase ácida, os quais não eram observados a “olhos nus” via análises uni variadas. Em seguida, métodos de análise de correlação revelaram que esse efeito essa na verdade definido pelo tipo de planta e não um padrão geral do jambu.

23. Por que essa descoberta é relevante para a agricultura orgânica?

Resposta:  é relevante ao prover dados quantitativos (e não apenas qualitativos) do efeito real do uso de fertilizantes no rendimento/produtividade e nos indicadores biológicos de qualidade do solo sob o cultivo de jambu.

24. Qual é o papel dos fungos micorrízicos arbusculares na nutrição das plantas?

Resposta: eles ajudam as plantas a absorverem mais nutrientes do solo, especialmente fósforo. Isso ocorre porque, ao colonizarem a parte interna das raízes, os fungos atuam como uma espécie de “extensores” do sistema radicular das plantas através de suas hifas. Assim, as chances de absorção de nutrientes são maiores.

25. E qual é a função da enzima fosfatase ácida nesse processo?

Resposta: atua na mineralização de fontes de fósforo (ou seja, decomposição de matéria orgânica), de modo a liberar o fósforo anteriormente presente nos materiais decompostos ao solo e as plantas.

26. Por que optaram por utilizar fungos nativos do solo, em vez de inocular espécies específicas?

Resposta: porque queríamos entender como a interação ecológica entre o jambu, os fungos micorrízicos arbusculares e o “restante” da comunidade microbiana do solo ocorria sob condições naturais.

27. Houve diferença significativa entre vermicomposto, esterco bovino e cama de aves?

Resposta: sim, a aplicação do vermicomposto e da cama de aves é mais benéfica a produtividade do jambu do que o esterco bovino.

28. Vermicomposto e cama de aves são recomendados? Em que condições? São considerados mais eficientes?

Resposta: sim, são recomendados na dose de 5 kg por m². Esses adubos são mais eficientes por conterem em sua composição nutricional, de modo geral, maiores concentrações de nitrogênio, fosforo e potássio, além de micronutrientes.

29. O estudo sugere que é possível produzir mais sem adubação mineral?

Resposta: não. Esse tipo de pergunta não foi objeto de pesquisa para nós. Na verdade, estamos interessados agora em saber qual a resposta das plantas e dos microrganismos nativos do solo quando se usa adubação mineral isoladamente e adubação mineral + fertilizante orgânico.

30. Há implicações para a agricultura orgânica certificada?

Resposta: potencialmente sim, pois nossos resultados fornecerem dados quantitativos do efeito dos fertilizantes orgânicos no rendimento do jambu e na comunidade microbiana do solo.

31. Essa estratégia pode ser aplicada a outras hortaliças?

Resposta: a adubação orgânica, sim. Mas a resposta ecológica da interação entre a planta, o fungo micorrízico arbuscular e a atividade da fosfatase ácida não necessariamente. Testes precisam ser feitos antes de se chegar a uma conclusão.

32. É possível aumentar a produtividade apenas com adubação orgânica?

Resposta: potencialmente sim, mas testes precisam ser feitos, pois os nutrientes presentes nos adubos orgânicos costumam variar muito entre as fontes. Logo, protocolos específicos precisam ser desenvolvidos para esse propósito. Em todo caso, nossa intenção no estudo não foi substituir adubos minerais por orgânicos.

33. Qual a relevância das constatações que vocês fizeram para a agricultura familiar na Amazônia?

Resposta: que praticas comumente empregadas pelos agricultores familiares, como uso de adubos orgânicos no cultivo de hortaliças, que por vezes são criticadas por técnicos agrícolas e agrônomos, são eficientes tanto para a produtividade quanto para a sustentabilidade dos cultivos.

34. Como foi a colaboração entre o Instituto Federal do Pará, a Universidade de São Paulo e o Luxembourg Institute of Science and Technology?

Resposta: a cooperação se deu inicialmente entre o IFPA e a USP, através de um treinamento em técnicas para o estudo de microbiologia do solo promovido pelo Laboratório de Microbiologia do Solo da USP, durante 30 dias, em que eu estudante de Agronomia do IFPA tive acesso. Em seguida, uma proposta de PIBIC/CNPq foi conceptualizada para estudar os fungos micorrízicos no jambu e submetida ao Edital 01/2020-PIBICTI-PROPPG-IFPA/CNPq; como resultado, uma bolsa de IC foi concedida a Alberto Vinicius.

Nessa proposta aprovada, além do apoio teórico do Lab de Microbiologia do Solo, liderado pelo Prof. Fernando Andreote (co-autor do artigo), na escrita do projeto, já constava o apoio da USP em parte das análises laboratoriais a serem feitas (por exemplo, determinação da enzima fosfatase ácida e do conteúdo de glomalina no solo). Logo, essa parceria foi chave tanto para o “pensar” da proposta de pesquisa quanto para a execução, análise de dados e escrita do trabalho final.

Por fim, veio a inserção do Luxembourg Institute of Science and Technology como instituição de afiliação pra mim no doutorado.

35. Qual a importância dessa cooperação internacional para a pesquisa amazônica?

Resposta: a cooperação tanto nacional quanto internacional propicia a junção de grupos de pesquisa que, por vezes, atuam na mesma área de estudo, mas com métodos e pontos de partida diferentes. O resultado dessa junção é tipicamente bastante enriquecedor a ciência. E esse foi justamente o caso entre o IFPA e a USP.

Enquanto nos do IFPA tínhamos o conhecimento sobre o cultivo de hortaliças e uma visão mais holística sobre a dinâmica dos cultivos na Amazônia, incluindo o jambu, nossos colegas da USP tinham mais experiência em técnicas de estudo de comunidades microbianas do solo. Ao combinarmos nossas expertises, colhemos novos insights em ecologia do solo + publicação em uma revista internacional reconhecida na área. Pelo IFPA, a Prof. Gilberta Carneiro Soto liderou a pesquisa, enquanto pela USP foi o Prof. Fernando Dini Andreote.

36. O fato de o artigo ser publicado em acesso aberto amplia o impacto do estudo?

Resposta: com certeza, pois democratiza o acesso a qualquer cidadão no mundo, desde que esse/essa tenha um computador com acesso à internet disponível. A publicação em acesso aberto só foi possível, inclusive, via o acordo firmado pela CAPES recentemente com a Elsevier (detalhes em: https://www.gov.br/capes/pt-br/assuntos/noticias/capes-firma-novos-acordos-de-leitura-e-publicacao).

37. Quais foram as principais limitações do estudo?

Resposta: não revelar quais os mecanismos exatos que regulam os resultados que observamos. Por exemplo: nosso estudo identificou evidências da dissociação entre os fungos micorrízicos e a fosfatase ácida induzida pelas plantas de jambu “Flor Amarela”, mas por quais vias isso ocorre (em escala molecular ou metabólica) ainda precisa ser estudado. Por conta disso, eu diria que essa é a principal limitação.

38. Seria importante repetir o experimento em campo?

Resposta: sim. Essa repetição seria útil para se testar como o aumento de estressores ambientais presentes em campo (por exemplo, chuva irregular e eventual presença de pragas) poderia afetar os resultados observados em casa de vegetação.

39. Pretendem testar diferentes doses de fertilizantes?

Resposta: sim, essa é uma sugestão nossa para estudos futuros, dado que diferentes doses podem afetar a produtividade do jambu e potencialmente as respostas da comunidade microbiana do solo. Qual a dimensão desses efeitos? Precisamos testar.

40. Há interesse em acompanhar o ciclo completo da cultura?

Resposta: sim, pois a depender da condição fenológica das plantas (ou seja, se elas estão prestes a florescer ou não, emitir um fruto ou não) a demanda nutricional muda. Logo, a “necessidade” pelo parceiro microbiano também pode mudar, fazendo-se necessário esse acompanhamento temporal das respostas da comunidade microbiana ao longo do ciclo da cultura.

41. Qual a importância econômica do jambu na Amazônia?

Resposta: Imensa, pois além de exercer impacto econômico através de sua comercialização para fins gastronômicos e medicinais, o jambu vem contribuindo para o desenvolvimento de produtos nas indústrias farmacêutica, cosmética, agrícola e alimentícia em todo o mundo. Isso ocorre devido a presença do espilantol, o metabólito secundário responsável pela sensação de dormência e formigamento na boca quando ingerimos o jambu.

42. O crescimento do mercado de produtos com espilantol influencia a pesquisa?

Resposta: com certeza, pois lança luz a necessidade de melhor compreender os aspectos produtivos e ecológicos ligados ao cultivo do jambu, de modo a se atingir maiores níveis de produtividade.

43. Há impacto potencial na renda de agricultores familiares?

Resposta: potencialmente sim, pois ao saber quais fertilizantes orgânicos geram maior retorno produtivo ao jambu, os agricultores podem adotá-los de forma mais frequente em seus cultivos.

54. O estudo pode contribuir para sistemas mais sustentáveis na região Norte?

Resposta: sim, pois auxilia no entendimento dos efeitos dos fertilizantes orgânicos na comunidade microbiana do solo e, por extensão, nas funções desempenhadas por esses microrganismos na produção vegetal.

55. Seria importante medir fósforo inorgânico no solo?

Resposta: sim, pois isso revelaria as taxas de disponibilização de fósforo de cada fertilizante ao solo após a decomposição/mineralização.

56. O experimento em estufa pode ter resultados diferentes do campo?

Resposta: sim e não, pois apesar de haver diversos estressores ambientais em campo e que não ocorrem em casa de vegetação (por exemplo, presença/ausência de chuva, ataque de pragas, entre outros), tais efeitos não necessariamente se refletirão em mudanças nos padrões ecológicos observado por nos. Porém, essa potencial variação só pode ser fielmente discutida com base em testes.

57. Quais são as próximas perguntas científicas que podem ver a ser feitas a partir deste trabalho?

Resposta: eu diria testar o efeito das diferentes fontes + doses de adubos orgânicos sob diferentes tipos de solo cultivados com jambu ao longo do ciclo produtivo da cultura. Isso permitiria identificar potenciais fatores e cofatores que modulam os padrões produtivos e ecológicos observados por nos. Ao associar esse “design” experimental a ferramentas de estudo mais refinadas, incluindo aquelas baseadas em biologia molecular, acreditamos ser possível desvendar os mecanismos subjacentes aos nossos resultados e as possíveis implicações deles a produção vegetal na Amazonia.

58. Se você pudesse resumir este estudo em uma frase para o agricultor, qual seria?

Resposta: que investir na diversidade (a exemplo dos adubos orgânicos) fortalece a vida do solo e pode aumentar a produtividade das culturas.

59. Qual é a principal mensagem que a comunidade científica deve extrair deste trabalho?

Resposta: reforça a ideia das plantas como grandes “gestoras” (ou em termos mais técnicos, “moduladoras”) das relações ecológicas que ocorrem no solo. Essa conclusão é apoiada pela resposta diferencial observada entre os acessos (“variedades”) de jambu quanto às estratégias de aquisição de fósforo sob fertilização orgânica avaliada por nós. Nossos resultados indicam que o genótipo vegetal desempenha papel central na modulação das interações entre micorrização e mineralização microbiana de fósforo, de modo a influenciar o manejo orgânico no solo. Quais os mecanismos que controlam essa resposta diferencial? Vamos dar as mãos e investigá-los conjuntamente.