S'agissant d'un des plus célèbres poètes du bord de la Loire, je ne pense pas qu'il y ait le moindre doute sur le fleuve dont il s'agit (et le parallèle avec le Tibre garantit plus ou moins qu'il s'agit d'un fleuve). À noter que dans un autre poème (portant clairement sur le fleuve en question), Bellay donne aussi du masculin:
Au fleuve de Loire
Ô de qui la vive course
Prend sa bienheureuse source,
D'une argentine fontaine,
Qui d'une fuite lointaine,
etc
À vrai dire, il n'est pas particulièrement clair que la Loire devrait être féminin. En général, le genre des toponymes est hérité du mot qu'ils représentent (ex: "la ville de Paris" => "Paris meurtrie" etc.). Puisqu'il s'agit d'un fleuve, le masculin serait logique (comme pour le Rhône ou le Rhin). Le féminin évoquant plutôt une rivière (cela dit: nombre d'autres "fleuves" sont au féminin, je sais)...
J'imagine que pour une raison ou une autre, ce masculin est devenu féminin après la Renaissance.
