Sintomas de Deficiências Nutricionais em Culturas Agrícolas

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Por: Alfredo Richart & Harlei Spielmann Kotz

O maior desafio para a agricultura nas próximas décadas será o de satisfazer a crescente demanda mundial de alimentos de forma sustentável. Portanto, há necessidade de se produzir mais alimentos para alimentar a crescente população. A fim de alcançar esta tarefa árdua, existem duas opções antes de nós. A primeira opção é trazer mais terra cultivada e a segunda opção é aumentar a produção por unidade de área cultivada adotando o cultivo intensivo. Devido à contínua demanda crescente de terras por outras atividades de desenvolvimento, o escopo para aumentar a área cultivada é limitado. Por conseguinte, deve ser dada maior atenção ao aumento da produção por unidade de superfície de terras cultivadas através da utilização exaustiva dos fatores de produção agrícola.

A baixa fertilidade do solo e o manejo inadequado dos nutrientes das plantas agravaram ainda mais o problema. Grandes aumentos de produtividade não podem ser alcançados sem garantir que as plantas sejam fornecidas com nutrição adequada e equilibrada. Os solos são a reserva da maioria dos nutrientes essenciais para o crescimento e desenvolvimento das plantas e a forma como os nutrientes são geridos terá um grande impacto no crescimento das plantas, na fertilidade do solo e na sustentabilidade agrícola. O crescimento da planta é considerado o resultado de um processo complexo pelo qual a planta sintetiza alimentos usando energia solar, dióxido de carbono, água e nutrientes do solo.

As plantas exigem uma série de elementos para o seu crescimento normal e desenvolvimento. Quase 90 elementos são absorvidos por plantas, mas nem todos são essenciais, os quais são divididos em macronutrientes e micronutrientes. Os macronutrientes são encontrados e necessários em plantas em quantidades relativamente maiores do que micronutrientes. O conteúdo de um macronutriente no tecido vegetal pode ser mil vezes maior do que o conteúdo de um micronutriente.

Estes incluem carbono (C), hidrogênio (H), oxigênio (O), nitrogênio (N), fósforo (P), potássio (K), cálcio (Ca), magnésio (Mg) e enxofre (S). Os elementos C, H e H constituem 90 – 95% do peso da matéria seca da planta e os restantes seis macronutrientes são subdivididos em nutrientes primários (N, P e K) e secundários (Ca, Mg e S).

Os macronutrientes primários são os principais constituintes dos adubos comerciais que são usados em grandes quantidades para corrigir suas grandes deficiências. Já os macronutrientes secundários são necessários em quantidades moderadas pelas plantas, as suas deficiências estão localizadas e podem ser suplementadas através dos
transportadores dos nutrientes primários.

Os micronutrientes são requeridos pelas plantas em quantidades relativamente pequenas, mas são tão essenciais quanto os macronutrientes. Estes elementos são também conhecidos como oligoelementos.

Eles são ainda classificados em micronutrientes catiônicos (ferro, manganês, níquel, zinco e cobre) e micronutrientes aniônicos (boro, molibdênio e cloro). A identificação de deficiências nutricionais de culturas agrícolas em condições de campo por meio de sintomas visuais é difícil até hoje. As condições ambientais, estádios de crescimento, tipos de
espécies ou variedades de plantas e muitas outras interações podem causar variações nos sintomas de deficiência visual. Em culturas como soja, milho e feijão, os sintomas visuais não devem ser a única base de qualquer conclusão ao identificar um problema de deficiência de nutrientes em condições de campo.

Os sintomas visuais devem ser utilizados com outras ferramentas de identificação, tais como análise de plantas, análises de solo, etc. Se os tratamentos são feitos com base no diagnóstico visual, os tratamentos devem ser aplicados primeiro em uma pequena faixa da
cultura para evitar qualquer perda possível de diagnóstico incorreto.

As recomendações de diagnostico apresentadas neste capitulo são bastante generalizadas para sugerir apenas uma linha de avaliação, pois, há recomendações específicas de identificação de sintomas de deficiência de cada um dos 14 nutrientes essenciais, as quais devem ser extraídas de recomendações para cada cultura, pois a disponibilidade de insumos e os métodos de aplicação podem variar de um lugar para outro. Tentaremos o nosso melhor para simplificar a identificação de deficiência de nutrientes, fornecendo imagens de nosso experimento com solução nutritiva completa e deficiência de elementos minerais aplicados nas culturas da soja, milho e feijão.

Características dos Macro e Micronutrientes

Mobilidade no Solo

O movimento de nutrientes no solo varia muito e influencia grandemente a sua disponibilidade para as plantas. O conhecimento sobre a mobilidade de nutrientes no solo é muito importante do ponto de vista da disponibilidade de nutrientes ao decidir os métodos, tempo e frequência das fontes de nutrientes. Com base na sua mobilidade no solo, os nutrientes podem ser categorizados como: móveis, parcialmente móveis e imóveis.

Os nutrientes móveis são altamente solúveis e sua grande fração é encontrada na solução do solo. Devido à sua alta mobilidade, tornam-se prontamente disponíveis para as plantas e podem ser perdidos por lixiviação (NO3, SO42-, Cl e H3BO3). Por outro lado, os menos móveis, também são solúveis, mas são encontrados em menor quantidade na solução do solo como eles são adsorvidos em complexos de argila e facilmente ser liberado na solução do solo. Sua disponibilidade para plantas é moderada (NH4 +, K+, Ca2+, Mg2+ e MoO42-). Quanto aos nutrientes imóveis, estes nutrientes são muito fortemente mantidos pelas partículas do solo e não são facilmente liberados na solução do solo. Portanto, a disponibilidade para plantas é baixa (Fe2+, Mn2+, Zn2+, Ni2+, Cu2+, HPO42- e H2PO4).

Funções dos Nutrientes nas Plantas

Carbono, hidrogénio e oxigénio (C, H e O)

Carbono, hidrogênio e oxigênio constituem cerca de 90-95% da matéria seca da planta. Eles são constituintes de componentes orgânicos em plantas e estão envolvidos em muitos processos enzimáticos. O carbono e o oxigênio participam principalmente como componentes do grupo carboxílico; hidrogênio e oxigênio estão envolvidos nos processos de oxidação-redução. O carbono é absorvido na forma de CO2 da atmosfera e possivelmente na forma de HCO3 a partir da solução do solo.

O carbono é assimilado pelas plantas como CO2 no processo de carboxilação. O hidrogênio é absorvido na forma de água da solução do solo. Durante a fotossíntese, H2O é reduzido a H, que passa então através de uma série de passos e é transferido para um composto orgânico resultando na redução de NADP+ numa forma reduzida (NADPH). Esta coenzima é muito importante nos processos de oxidação-redução em que H pode ser transferido para um grande número de compostos.

Nitrogênio (N)

A absorção de N pela planta ocorre na forma de íons nitrato (NO3 –) ou íons amônio (NH4+) da solução do solo ou como amônia (NH3) ou N gasoso (N2) da atmosfera. A fixação do N2 molecular atmosférico é dependente da presença de microrganismos específicos de fixação do N em associação simbiótica com plantas superiores. O teor total de N varia de 2 a 4% na matéria seca da planta. O N é um constituinte essencial de aminoácidos, ácidos nucleicos, nucleotídeos e clorofila. Promove um crescimento rápido, também está envolvido em processos enzimáticos porque todas as enzimas e coenzimas que contêm N. Ambas as formas de NH4+ e NO3podem ser absorvidas e metabolizadas por plantas. O NO3é assimilado pelos processos de redução e aminação, bem como, o NH4+ também é assimilado pelo processo de aminação.

A absorção formas NO3e NH4+ são muito sensíveis ao pH. A melhor absorção de NH4+ ocorre em condições neutras, enquanto a rápida absorção de NO3ocorre a baixos valores de pH. A absorção de NO3a valores de pH elevados pode ser reduzida devido ao efeito competitivo com íons hidroxila (OH-). Quase todo o NH4+ é absorvido e assimilado nos tecidos radiculares e redistribuído como aminoácidos.

O NO3pode ser translocado como tal para as partes superiores da planta, mas isto depende do potencial de redução de nitrato das raízes.

Assim, nitrato e aminoácidos são as principais formas nas quais o N é translocado no sistema vascular de plantas. O NO3pode também contribuir para a manutenção do equilíbrio de catiônico e osmorregulação.

Fósforo (P)

As raízes das plantas absorvem o P da solução do solo, mesmo com concentrações muito baixas de P. A absorção de P pela planta ocorre na forma de íons HPO42- e H2PO4 da solução do solo. O íon HPO42- domina em solos calcários enquanto o íon H2PO4 domina em solos ácidos. O fosfato é assim absorvido pelas raízes das plantas contra um gradiente de concentração muito alto. A absorção de P é considerada mediada pelo cotransporte com H+. O P absorvido é rapidamente envolvido nos processos metabólicos, bem como o P é facilmente móvel nas plantas e pode ser translocado via xilema e floema.

O P é um constituinte essencial do trifosfato de adenosina (ATP), nucleotídeos, ácidos nucleicos e fosfolipídios. Suas principais funções estão no armazenamento e transferência de energia e na manutenção da integridade da membrana. O ATP é o composto mais importante, no qual os grupos fosfato estão ligados por ligações pirofosfato.

Os nucleotídeos trifosfatos também estão envolvidos na síntese de RNA e DNA. Nos ácidos nucleicos, os grupos fosfato atuam para ligar o RNA ou o DNA com outro RNA ou DNA por duas ligações éster. O DNA é o portador de informações genéticas de uma geração para outra enquanto que o RNA está envolvido na síntese protéica. Os fosfatos nucleicos dominam no núcleo, os fosfolipídios nos cloroplastos, os fosfatos de açúcar no citoplasma e os fosfatos inorgânicos no vacúolo. A fitina é também um composto de P orgânico que ocorre nas sementes.

Potássio (K)

O potássio sob a forma do íon K+ pode ser facilmente absorvido pelas raízes das plantas a partir da solução do solo. A concentração de K+ na solução do solo controla a taxa de difusão de K+ para as raízes das plantas e também a absorção de K+. O potássio é o cátion mais abundante nos tecidos vegetais e também o íon mais importante no que se refere às suas funções fisiológicas e biológicas. A alta per meabilidade das membranas das plantas ao K+ resulta em sua extrema mobilidade em toda a planta. Esta característica única é importante para vários processos fisiológicos, como o crescimento meristemático, fotossíntese, estado da água e translocação de fotossintatos que são influenciados pela concentração de K+ em plantas.

O potássio aumenta a área foliar e o teor de clorofila, retarda a senescência foliar e, portanto, contribui para maior fotossíntese do dossel e crescimento da cultura. O potássio controla a perda de água das plantas, já que o íon K+ desempenha um papel crucial na abertura e fechamento dos estômatos. A maior absorção de potássio resulta na acumulação de íons K+ em concentrações apreciáveis em células de guarda. O potássio desempenha um papel crucial na translocação de fotossintatos e também promove a mobilização de material armazenado. A ativação de vários sistemas enzimáticos na planta também é influenciada pelo íon K+.

Cálcio (Ca)

O teor de cálcio em plantas varia geralmente entre 0,5 e 3,0% na matéria seca da planta. A absorção de cálcio ocorre na forma de íons Ca2+ da solução do solo. O cálcio pode ser absorvido apenas na região da coifa de raízes jovens. A presença de outros cátions como K+ e NH4+ na solução do solo suprime a absorção de cálcio pelas raízes das plantas. O cálcio desempenha um papel muito importante no alongamento das células e na divisão celular. O cálcio é um constituinte dos pectatos de cálcio, que são constituimtes importantes da parede celular que também estão envolvidos na manutenção de biomembranas. O cálcio é importante para manter a integridade da parede celular, é um ativador enzimático e é necessário para a osmorregulação e para a manutenção do equilíbrio catiônico-aniônico nas células.

Magnésio (Mg)

O magnésio na forma do íon Mg2+ pode ser absorvido pelas raízes das plantas a partir da solução do solo. A concentração de Mg2+ na solução do solo é superior à de K+, mas a taxa de absorção de Mg2+ é muito inferior à taxa de absorção de K+. A menor taxa de absorção de Mg2+ pode ser atribuída à falta de um mecanismo especial de absorção para o transporte de Mg2+ através da membrana plasmática. A absorção de Mg2+  pode ser largamente reduzida por um excesso de outros cátions, especialmente de K+ e NH4+. A translocação do Mg2+ das raízes para as partes superiores da planta também pode ser restringida pelos íons K+ e Ca2+. O magnésio ativa várias enzimas, é um constituinte da clorofila, ligado por ligação de coordenação na molécula da clorofila. Assim, está envolvido na assimilação de CO2 e na síntese protéica. O magnésio também regula o pH celular e o equilíbrio entre ânions e catiônicos.

Enxofre (S)

O teor total de enxofre varia de 0,2 a 0,5% na matéria seca da planta. As plantas absorvem o enxofre principalmente na forma de íons SO42- da solução do solo. Outros nutrientes de plantas dificilmente afetam a absorção de SO42- ; contudo, o selénio reduz substancial mente a absorção de SO42-. As plantas também podem absorver SO2 da atmosfera através dos estômatos. O enxofre é um constituinte de componentes orgânicos e também está envolvido em processos enzimáticos.

O SO42- absorvido é reduzido na planta e depois é facilmente incorporado numa molécula orgânica. O enxofre é um constituinte de aminoácidos essenciais (cisteína, metionina e cistina) envolvidos na produção de clorofila, portanto é necessário para a síntese protéica e função estrutura da planta. É também um constituinte das coenzimas necessárias para a síntese de proteínas. O enxofre está contido nas moléculas de tiamina e biotina, ambas envolvidas no metabolismo dos carboidratos. O enxofre também está envolvido em algumas reações de oxidação-redução.

O enxofre desempenha um papel importante na formação de ligações bissulfeto entre cadeias polipeptídicas e assim estabiliza a estrutura polipeptídica. Ferredoxinas são também um importante grupo de compostos contendo enxofre que estão envolvidos na fotossíntese.

Várias espécies de plantas contêm pequenas quantidades de compostos de enxofre voláteis, principalmente sob a forma de bissulfetos ou polipeptídios.

Cobre (Cu)

O teor de cobre na maioria das plantas é muito baixo e geralmente varia de 2 a 20 ppm na matéria seca da planta. A absorção de cobre a partir da solução do solo ocorre na forma de íons Cu2+, podendo ser inibida fortemente pela absorção do zinco. O cobre não é facilmente móvel na planta, embora possa ser translocado das folhas inferiores para as superiores. Ela desempenha um papel fundamental nos seguintes processos: metabolismo de nitrogênio, proteínas e hormônios; fotossíntese e respiração; e formação de pólen.

Em virtude da sua capacidade de sofrer uma alteração de valência, o cobre ligado enzimaticamente participa nas reações de oxidação-redução. O cobre está envolvido em numerosas enzimas, sendo as mais importantes enzimas contendo cobre na plastocianina, superóxido dismutase e amina oxidases. Outras proteínas contendo cobre são enzimas como fenolase e lacase, que estão envolvidas na síntese de lignina. As aminas oxidases são também proteínas de cobre que catalisam as desaminações oxidativas.

Ferro (Fe)

O ferro no solo deve ser reduzido antes que possa ser levado para a célula de raiz. O ferro pode ser encontrado na forma iónica ou como quelatos no espaço livre aparente de Donnan. A redução do ferro (Fe3+) em formas ferrosos (Fe2+), resultando na dissolução do complexo quelato e subsequentemente os íons Fe2+ podem ser absorvidos pelas raízes das plantas. A absorção de ferro é significativamente influenciada pela presença de Mn2+, Cu2+, Ca2+, Mg2+, K+ e Zn2+. O ferro não é facilmente transferido para partes mais jovens das plantas e o citrato férrico parece ser a forma principal na qual o ferro se transloca no xilema.

As duas características importantes do ferro são a sua capacidade e sofrer uma mudança de valência e sua tendência para formar complexos com quelatos. Eles fornecem oportunidade de envolver o ferro em inúmeros processos fisiológicos. A função mais conhecida do ferro é em sistemas enzimáticos em grupos protéticos, onde o ferro desempenha um papel um pouco semelhante ao magnésio na estrutura porfirina de clorofilas. Os sistemas de enzimáticos incluem catalases, peroxidases, citocromo oxidase e vários citocromos. As proteínas ferro- enxofre desempenham um papel importante nas reações redox. A ferredoxina funciona como um sistema redox na fotossíntese, na redução do nitrito, na redução do sulfato e na assimilação do nitrogênio.

Manganês (Mn)

A fração mais importante de manganês na solução do solo ocorre como íons Mn2+ e é importante na nutrição da planta. Além da forma Mn2+, as outras formas facilmente reduzidas de manganês também contribuem com apreço para a nutrição das plantas. A disponibilidade de manganês na solução do solo é influenciada pelas reações de oxidação-redução no solo. As plantas absorvem o manganês na forma de íons Mn2+ e a absorção é metabolicamente mediada. A presença de outras espécies de cátions na solução do solo influencia a disponibilidade de manganês, particularmente o magnésio reduz a absorção de manganês pelas plantas. Manganês é um elemento imóvel que não é retranslocavel em plantas.

O manganês e magnésio se assemelham uns aos outros nas suas funções bioquímicas, uma vez que ambos os íons estão envolvidos na ligação de ATP com complexos enzimáticos tais como fosfocinases e fosfotransferases. O manganês também ativa as enzimas de descarboxilação e desidrogenase no ciclo do ácido tricarboxílico, mas na maio ria dos casos não é específico para estas enzimas e pode ser substituído por magnésio. O manganês está envolvido em reações redox dentro do sistema de transporte de elétrons fotossintéticos em plantas. Na fotossíntese, a deficiência de manganês perturba seriamente a cadeia de transporte de elétrons na reação ativada pela luz.

Zinco (Zn)

O teor de zinco encontrado na maioria das plantas é baixo, geralmente até 100 ppm na matéria seca da planta. A absorção de zinco da solução do solo ocorre na forma de íons Zn2+. O zinco é essencial para vários processos bioquímicos na planta, tais como síntese de citocromo e nucleotídeo, metabolismo de auxina, produção de clorofila, e a manutenção das membranas. A enzima de anidrase carbónica é especificamente ativada pelo íon Zn2+. Outras enzimas como a desidrogenase de álcool, a superóxido dismutase e a polimerase de RNA também contêm zinco ligado.

Níquel (Ni)

O níquel (Ni) é um micronutriente catiônico componente comum das rochas ígneas e é um dos elementos mais recentemente identificado como essencial para as plantas. Ele é absorvido na forma de cátion divalente (Ni2+), com uma concentração na solução do solo muito pequena. Em solos onde ocorrem serpentinas corre-se o risco de ocorrer toxicidade. Atua no metabolismo do N, principalmente quase é realizada a adubação com ureia ou com seus derivados (via foliar), aumenta a atividade da urease foliar, impedindo a acumulação de teores tóxicos de ureia, atua no crescimento, metabolismo, envelhecimento e absorção de ferro (Fe) pelas plantas bem como, tem papel importante na resistência das plantas a doenças.

Boro (B)

O boro está presente principalmente numa forma não dissociada na solução do solo. A absorção de boro ocorre na forma de H3BO3.

O boro é considerado relativamente imóvel nas plantas. Não é um componente de enzimas ao contrário de muitos outros nutrientes essenciais.

Boro desempenha um papel importante no metabolismo de ácidos nucleicos, metabolismo de proteínas, fotossíntese, biossíntese de carboidratos e na estabilidade da membrana celular. A uracila é um componente essencial do RNA e, na sua ausência, os ribossomos não podem ser formados, o que afeta a síntese de proteínas. O boro está muito intimamente envolvido na síntese de uracila. Nos tecidos meristemáticos, a síntese de proteínas, síntese de RNA e formação de ribose são processos muito importantes que são influenciados pelo boro e, portanto, o teor de boro afeta o crescimento meristemático.

Cloro (Cl)

O cloro é absorvido pelas plantas em quantidades apreciáveis na forma de íons Cl- da solução do solo. A absorção é metabolicamente controlada e é sensível a ambas as variações de temperatura e inibidores metabólicos. Na fotossíntese, o cloro é um cofator essencial para a ativação da enzima responsáveis pela quebra da molécula de água e liberação de elétrons associados ao fotossistema II.

Em algumas espécies de plantas, o íon Cl tem um efeito sobre a regulação estomática das células de guarda que, por sua vez, indiretamente influencia a fotossíntese. A estimulação da ATPase localizada no tonoplasto, provocada especificamente pelos íons Cl. A ATPase funciona provavelmente como uma bomba H+ que transporta os íons H+ e Cl do citoplasma para o vacúolo e mantém o citoplasma a um pH maior que o vacúolo. Em virtude de ser bioquimicamente inerte, Cl tem a capacidade de desempenhar papéis osmóticos e de neutralização de cátions.

Molibdênio (Mo)

O molibdênio é absorvido pelas plantas na forma de íons MoO42-  da solução do solo. A absorção de molibdênio pode ser reduzida pela presença de íons sulfato. O molibdénio possivelmente se transloca sob a forma de complexos de aminoácidos, molibdénio-enxofre ou molibidato com açúcares. A mobilidade do molibdênio em plantas é considerada apenas moderada. O teor de molibdênio na maioria das plantas é geralmente baixo e é inferior a 1 ppm na matéria seca da planta. Diversas enzimas incluindo nitrogenases, nitrato redutase, xantina desidrogenase, aldeído oxidase e possivelmente sulfito oxidase são importantes para as plantas. Devido ao seu envolvimento nos processos de fixação de N2, redução de nitrato e transporte de compostos nitrogenados em plantas, o molibdénio desempenha um papel crucial no metabolismo do N das plantas.

Autores: Alfredo Richart & Harlei Spielmann Kotz

Fonte: Guia de deficiências nutricionais em plantas /Clair Aparecida Viecelli (organizadora). – Toledo, PR: PUCPR Câmpus Toledo / Grupo Marista, 2017. ASSOESTE, 2017.

Texto originalmente publicado em:

Autor: Alfredo Richart & Harlei Spielmann Kotz

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