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A importância dos elementos benéficos na nutrição mineral de plantas, explorando como esses componentes, embora não sejam essenciais para todas as espécies, desempenham papéis significativos no crescimento e desenvolvimento das plantas. O texto discute a influência de elementos como sódio, silício e cobalto na robustez das plantas, na resistência a estresses bióticos e abióticos, e na otimização da produtividade agrícola.
Tipologia: Manuais, Projetos, Pesquisas
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Monografia apresentada à Universidade Federal Rural da Amazônia, ao Curso de Agronomia da disciplina de Nutrição Mineral de Plantas como requisito para obtenção da nota. Orientação: Ana Regina e Mário Lopes BELÉM – PA 2024
A nutrição mineral das plantas é um campo de estudo que se concentra na absorção, transporte e utilização de minerais pelas plantas. Segundo Valdemar Faquin (2005), a nutrição mineral é essencial para o crescimento e desenvolvimento das plantas, pois os elementos minerais desempenham funções vitais em processos fisiológicos, como a fotossíntese, a respiração e a síntese de compostos orgânicos. Os minerais são obtidos principalmente do solo, onde as raízes das plantas absorvem íons nutrientes. Esses íons são então transportados para diferentes partes da planta, onde são utilizados ou armazenados. A nutrição adequada é crucial para a saúde das plantas e para a produção agrícola, pois a deficiência ou o excesso de qualquer nutriente pode levar a distúrbios no crescimento e até mesmo à morte da planta (FAQUIN, 2005). Os nutrientes são fundamentais para o crescimento e desenvolvimento das plantas, atuando como elementos chave em diversos processos biológicos. De acordo com Grangeiro, Leilson C. et al. (2011), em seu estudo sobre o crescimento e acúmulo de nutrientes em coentro e rúcula, os nutrientes influenciam diretamente a saúde das plantas, a qualidade e o rendimento das colheitas. Os macronutrientes, como nitrogênio, fósforo e potássio, são necessários em maiores quantidades e desempenham papéis vitais, como a formação de proteínas, a transferência de energia e a regulação de processos celulares. Os micronutrientes, embora necessários em menores quantidades, são igualmente essenciais para a prevenção de doenças e para o funcionamento adequado dos sistemas vegetais. O estudo destaca que um manejo nutricional adequado, que forneça um equilíbrio entre todos os nutrientes essenciais, é crucial para maximizar a eficiência da produção agrícola. Isso não apenas garante o crescimento saudável das plantas, mas também melhora a resistência a doenças e pragas, além de contribuir para a segurança alimentar global e oferecer alternativas mais sustentáveis para o meio ambiente. Elementos benéficos são aqueles que, embora não sejam essenciais para a sobrevivência das plantas, podem proporcionar melhorias significativas em seu crescimento, desenvolvimento e resistência a estresses ambientais. No estudo de Strauss, Ruziele de Quadros Sandri et al. (2019), é destacado o papel do silício e do selênio como elementos benéficos na mitigação dos efeitos tóxicos do alumínio em
Elementos benéficos são minerais que, embora não sejam estritamente essenciais, podem melhorar o crescimento das plantas e sua resistência a estresses ambientais. Eles diferem dos nutrientes essenciais, pois uma planta pode completar seu ciclo de vida sem eles, mas sua presença pode otimizar funções fisiológicas e bioquímicas. Em contraste, nutrientes essenciais são elementos sem os quais as plantas não podem completar seu ciclo vital. Eles são fundamentais para o metabolismo da planta, atuando como componentes ou ativadores de enzimas e reguladores da atividade biológica das proteínas. A deficiência de um nutriente essencial resulta em sintomas característicos e pode impedir o crescimento e desenvolvimento adequados da planta. A revisão histórica dos estudos sobre elementos benéficos, com foco no elemento cromo, revela uma evolução no entendimento de sua influência na nutrição mineral de plantas. Inicialmente, o cromo era considerado um elemento tóxico, sem função conhecida no metabolismo vegetal. No entanto, pesquisas subsequentes começaram a indicar possíveis efeitos positivos do cromo em concentrações mínimas, sugerindo um papel mais complexo na biologia das plantas (DE OLIVEIRA, 2018). Os primeiros estudos sobre elementos benéficos datam do início do século XX, quando cientistas começaram a investigar a presença e os efeitos de minerais não essenciais nas plantas. O cromo, por exemplo, foi inicialmente estudado em relação à sua toxicidade e acumulação em tecidos vegetais. Com o avanço das técnicas analíticas e experimentais, pesquisadores foram capazes de observar que doses mínimas de cromo poderiam influenciar positivamente o crescimento de algumas culturas, como milho, soja, café e alface. Esses estudos indicaram que o cromo poderia afetar a matéria seca da parte aérea e radicular, a absorção de nutrientes e até a fixação biológica de nitrogênio (DE OLIVEIRA, 2018). Atualmente, reconhece-se que o cromo pode ter efeitos benéficos até certa concentração, mas ainda há uma necessidade significativa de mais pesquisas para avaliar seu comportamento em outras espécies de plantas. O estudo de Sousa e Santos (2018) ressalta a escassez de pesquisas sobre o cromo, apontando para a importância de explorar mais a fundo os efeitos desse elemento na nutrição mineral
de plantas. A compreensão dos elementos benéficos, como o cromo, está em constante desenvolvimento. A pesquisa de Sousa e Santos (2018) é um exemplo de como a ciência está avançando na compreensão da complexidade da nutrição mineral de plantas e na identificação de novos papéis para elementos anteriormente não considerados essenciais. Os elementos benéficos são minerais que não são essenciais para todas as plantas, mas que podem estimular o crescimento em algumas espécies ou em condições específicas. Um exemplo notável é o silício (Si), que é o segundo elemento mais abundante na crosta terrestre e desempenha várias funções importantes no metabolismo e crescimento das plantas (LUDWIG et al. 2015). O Si apresentou pouco efeito no aumento da produção e redução de doenças do tomate, quando aplicado isoladamente, via fertirrigação. Porém, os dados sinalizam a possibilidade de seu uso visando a proteção das plantas e o aumento da produtividade do tomateiro, porém, novos trabalhos devem ser realizados especificamente no que se refere a outras formas de aplicação (LUDWIG et al. 2015, p. 6). O silício deposita-se principalmente na parede celular, aumentando a resistência das plantas a pragas e doenças. Melhora a arquitetura das folhas, reduzindo o autossombreamento e aumentando a capacidade fotossintética. Regula a evapotranspiração, contribuindo para a economia de água pelas plantas. Reduz o efeito tóxico de metais pesados, tanto pela coprecipitação de Si com metais quanto pelo aumento da atividade das enzimas antioxidantes e, reduz a taxa de senescência foliar, contribuindo para a longevidade das folhas. A aplicação de silício em culturas como o arroz demonstrou resultados positivos, como maior tolerância ao estresse climático, redução da perda de água e aumento da resistência a doenças como a brusone. É importante notar que, embora o silício não seja considerado um elemento essencial segundo os critérios de Arnon e Stout (1939), que requerem que um elemento seja indispensável para o ciclo de vida da planta, sua presença beneficia significativamente várias espécies vegetais (OLIVEIRA, 2017). O silício (Si), embora não seja classificado como um nutriente essencial, é reconhecido por seus efeitos benéficos na saúde das plantas e na interação com o sistema solo-planta. De acordo com Menegale, Castro e Mancuso (2015), o Si é abundante na crosta terrestre e está presente em quantidades consideráveis na
de elementos potencialmente fitotóxicos, como Al³⁺ e Mn²⁺, em solos ácidos (CHIODINI et al. 2013). Portanto, a manutenção de níveis adequados de matéria orgânica no solo é fundamental para a saúde das plantas e sua capacidade de resistir a estresses. O uso de adubos orgânicos representa uma prática sustentável de produção agrícola, que além de promover a saúde das plantas, pode reduzir os custos com fertilizantes inorgânicos e contribuir para um meio ambiente mais equilibrado. As plantas, seres autotróficos que são, dependem da capacidade de absorver elementos benéficos do solo para realizar suas funções vitais. Essa absorção ocorre principalmente através das raízes, que funcionam como verdadeiros órgãos especializados na captação de nutrientes. O processo de absorção e transporte desses elementos é complexo e envolve várias etapas e mecanismos (COSTA, 2014). Inicialmente, os nutrientes presentes no solo são absorvidos pelas raízes por meio dos pelos radiculares. Essa absorção pode ocorrer de forma passiva, aproveitando-se do gradiente de concentração, ou ativa, com o uso de energia para transportar os nutrientes contra esse gradiente. Os principais mecanismos de absorção incluem a difusão, o fluxo de massa e a interceptação radicular (MONQUERO et al. 2004). Uma vez absorvidos, os nutrientes precisam ser transportados para as diferentes partes da planta. Esse transporte é realizado pelo sistema vascular, composto pelo xilema e pelo floema. O xilema é responsável pelo transporte de água e nutrientes inorgânicos dissolvidos, enquanto o floema distribui os produtos orgânicos da fotossíntese, como a sacarose, e alguns nutrientes inorgânicos. O transporte no xilema é impulsionado principalmente pela transpiração, que cria um potencial negativo na coluna de água, puxando-a para cima, desde as raízes até as folhas. Já o transporte no floema é impulsionado pela pressão osmótica, gerada pelas diferenças de concentração de solutos entre as células fonte e dreno. De acordo com Gerolamo: As plantas exercem múltiplos serviços ecossistêmicos, entre eles, fornecem matéria prima para construção, combustíveis, alimentação e contribuem como reguladores das condições ambientais naturais. Entre os serviços ecossistêmicos de regulação ambiental, as plantas são capazes de remobilizar a água do solo para a atmosfera, promovendo melhoras nas condições térmicas, aumento da umidade do ar e contribuindo com a dinâmica de massas de ar no planeta (GEROLAMO, p. 83).
Além dos mecanismos físicos, fatores biológicos também influenciam a absorção e o transporte de nutrientes. Hormônios vegetais, como as auxinas, regulam o crescimento das raízes e podem afetar a eficiência da absorção. O pH do solo, a presença de microrganismos e a competição entre as raízes também são fatores que podem modificar a disponibilidade e a absorção de nutrientes (SOUZA FILHO, 2000). Em resumo, a absorção e o transporte de nutrientes em plantas vasculares são processos dinâmicos e complexos, que envolvem interações entre fatores físicos, químicos e biológicos. Esses mecanismos asseguram que as plantas obtenham os elementos necessários para sua nutrição e, consequentemente, para a manutenção da vida na Terra. A absorção de nutrientes começa nas raízes, onde os pelos radiculares aumentam a superfície de contato com o solo. Os nutrientes são absorvidos principalmente por três mecanismos:
pesquisa foi embasada em dados e metodologias verificáveis e reconhecidas pela comunidade científica, garantindo a robustez e a relevância acadêmica do estudo realizado 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO Valdemar Faquin, em sua obra “Nutrição Mineral de Plantas”, aborda a composição das plantas sob a perspectiva da nutrição mineral, destacando a importância dos elementos essenciais para o crescimento e desenvolvimento vegetal. O autor discute a composição elementar das plantas e como os nutrientes são absorvidos e transportados dentro delas. Ele também explora as funções específicas dos nutrientes e como a deficiência ou excesso de cada um pode afetar a saúde da planta. “A análise elementar da matéria seca da planta mostra que cerca de 90% do total de elementos corresponde ao C, O e H; o restante, aos minerais. Este fato é bem ilustrado na Tabela 1.1, para a cultura da soja”. “Alguns elementos podem afetar o crescimento e desenvolvimento das plantas, embora não se tenha determinado condições para caracterizá-los como essenciais. MARSCHNER (1986) inclui nesta categoria o sódio, silício, cobalto, níquel, selênio e alumínio. O Co é essencial para a fixação biológica do N2 em sistemas livres e simbióticos (MARSCHNER,1986) e a essencialidade do Si (TAKAHASHI & MIYAKE,1977) e do Ni (BROWN et al.,1987) tem sido proposta”.
“Os macronutrientes têm, em geral, seus teores expressos em percentagem (%) e os micronutrientes em partes por milhão (ppm), todos na forma elementar. A única distinção na classificação entre macro e micronutrientes é a concentração exigida pelas plantas. Os macronutrientes ocorrem em concentrações de 10 a 5.000 vezes superior à dos micronutrientes. EPSTEIN (1975) apresentou as concentrações médias dos nutrientes minerais na matéria seca, suficientes para um adequado desenvolvimento das plantas (tabela 1.3); embora deve-se ter presente, porém, que muita variação existe dependendo da planta e do órgão analisado”. Faquin argumenta que os termos “oligoelementos”, “elementos traços”, “elementos menores” e “microelementos” são inadequados para descrever micronutrientes. Ele explica que “oligo” implica raridade, mas os micronutrientes são comuns em todas as plantas superiores. Embora presentes em pequenas quantidades, seus teores são mensuráveis e significativos, acima do que seria considerado meros traços. Além disso, esses nutrientes não são “menores” em função, pois a ausência de qualquer um deles, como o molibdênio (Mo) ou o nitrogênio (N), pode limitar o crescimento e a produção da planta tanto quanto a falta de um macronutriente. Por fim, ele esclarece que “microelemento” pode se referir a qualquer
Figura 2 – Efeito dos diferentes tratamentos sobre a altura (cm) (A), área foliar (cm²) (B), número de folhas (unidade) (C) e massa seca foliar (gramas) (D) em plantas de Pfaffia glomerata aos 30 e 60 dias de exposição:
O experimento consistiu em propagar as plantas de Pfaffia glomerata in vitro e, posteriormente, transferi-las para cultivo em vasos com areia e solução nutritiva. Após a aclimatação, diferentes concentrações de Al (AlCl3), Se (Na2SeO4) e Si (NaSiO3) foram adicionadas, formando os seguintes tratamentos: controle (solução nutritiva completa); Al; Si; Al + Si; Se; Al + Se. As amostras foram coletadas em dois períodos, aos 30 e 60 dias, para análise das variáveis de crescimento (biomassa seca, altura da planta, comprimento e densidade da raiz, área foliar, número de folhas) e bioquímicas (peroxidação lipídica, enzimas antioxidantes, conteúdo de peróxido de hidrogênio e fotossíntese). Os resultados mostraram que a toxicidade do Al reduziu o comprimento e o diâmetro da raiz, mas apenas o Si foi capaz de reverter a ação da toxicidade do Al. O Si aliviou os efeitos do Al na parte aérea da planta, de forma significativa aos 30 dias. Em relação às variáveis bioquímicas, o Si foi mais eficiente na mitigação do efeito do metal, estimulando a atividade das enzimas antioxidantes e reduzindo a produção de peróxido de hidrogênio. Já o Se apresentou efeito de mitigação do Al principalmente nas raízes da Pfaffia glomerata , que é a parte utilizada para a extração de fitomedicamentos. Assim, observou-se que o Si tem um efeito benéfico nas plantas, minimizando a toxicidade do Al de forma mais eficaz e podendo ser utilizado para aumentar a qualidade do cultivo desta planta medicinal (STRAUSS, 2019). A pesquisa intitulada “Fertilidade do solo e Nutrição das plantas”, conduzida por José Barros em 2020, aborda a importância da interação entre a fertilidade do solo e a nutrição adequada das plantas. O estudo destaca que as plantas, sendo organismos autotróficos, dependem de um ambiente rico em nutrientes minerais para realizar suas funções metabólicas essenciais. O autor explora como o crescimento e desenvolvimento das plantas são diretamente influenciados pela disponibilidade de sais minerais no solo, que são absorvidos pelas raízes e utilizados em diversos processos biológicos. A pesquisa enfatiza que um suprimento equilibrado de nutrientes é vital para a saúde das plantas e que qualquer deficiência ou excesso pode ser manifestado por meio de sintomas visíveis, como manchas nas folhas ou crescimento atrofiado.
O artigo “Silício na produção e qualidade fitossanitária de tomate (Lycopersicum esculentum)”, escrito por Fernanda Ludwig, Alessandro Behling e José Antônio Kroeff Schmitz, publicado na revista Scientia Agraria Paranaensis em 2015, aborda a influência do silício (Si) na cultura do tomate. O estudo investigou como a aplicação de Si pode afetar a produção e a saúde das plantas de tomate, uma vez que o Si é conhecido por suas propriedades benéficas na resistência das plantas a estresses bióticos e abióticos. “Os produtos fitossanitários foram aplicados nas plantas, em função da necessidade, determinada pela intensidade de ataque do patógeno ou praga e pré-disponibilidade de ocorrência em função das condições climáticas. Os produtos fitossanitários e o Si foram aplicados de acordo com a Tabela 1”: A pesquisa foi realizada em condições controladas e analisou variáveis como o crescimento das plantas, a produção de frutos e a resistência a doenças. Os resultados indicaram que a adição de Si ao cultivo de tomateiros pode melhorar a qualidade fitossanitária das plantas, aumentando a resistência a patógenos e possivelmente melhorando o rendimento da colheita. “O peso fresco médio dos frutos, o número e o peso fresco dos frutos perdidos pelo ataque da traça-do- tomateiro e escaldadura em quatro plantas por parcela, nãodiferiram significativamente entre os tratamentos (Tabela 5). Apesar da ocorrência de doenças e menor desenvolvimento das plantas ao longo do ciclo naquelas parcelas que não receberam os tratamentos fitossanitários, o número e o peso dos frutos não foram afetados. Porém, verifica-se um elevado coeficiente de variação para essas medidas, o que pode ter em parte mascarado os resultados”.
Este estudo é significativo porque oferece insights sobre práticas agrícolas que podem levar a uma produção mais sustentável e de maior qualidade, reduzindo a necessidade de pesticidas e aumentando a eficiência do uso de recursos. A pesquisa de Ludwig, Behling e Schmitz contribui para um melhor entendimento de como o Si pode ser integrado em sistemas de cultivo de tomate para otimizar a saúde das plantas e a produtividade. Bruna Muller Chiodini e colaboradores, discutem o papel vital da matéria orgânica (MO) no solo para a nutrição das plantas. A pesquisa destaca que a MO é composta por elementos essenciais como boro, enxofre, fósforo e nitrogênio, que são fundamentais para o crescimento e desenvolvimento das plantas. A revisão aborda como a MO beneficia o solo de diversas maneiras, principalmente através dos produtos liberados durante a decomposição dos resíduos orgânicos. Esses produtos melhoram as características físicas, químicas e biológicas do solo, o que pode influenciar diretamente a disponibilidade e a absorção de nutrientes pelas plantas. Além disso, a MO tem um papel importante na ciclagem de nutrientes e na mineralização, processos essenciais para a manutenção da fertilidade do solo. Os autores também discutem o uso de adubos orgânicos como uma prática de produção sustentável, que pode contribuir para a redução de custos com adubos inorgânicos e promover um manejo mais ecológico da agricultura. O objetivo da revisão é reunir informações sobre como a MO do solo disponibiliza nutrientes para as plantas e como isso afeta os fatores que interferem na absorção desses nutrientes. Os resultados da pesquisa realizada por Bruna Muller Chiodini e colaboradores, conforme publicado no artigo “Matéria orgânica e a sua influência na nutrição de
