EFEITO DE COBRE NOS TEORES DE MACRO E MICRONUTRIENTES DE SISTEMA RADICULAR E TUBÉRCULOS DE BATATA 1

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1 EFEITO DE COBRE NOS TEORES DE MACRO E MICRONUTRIENTES DE SISTEMA RADICULAR E TUBÉRCULOS DE BATATA 1 FARIAS, Júlia 2 ; NUNES, Sibila 3 ; SCHAICH, Gabriel 3 ; NUNES, Pedro 3 ; TIECHER, Tadeu 3 ; ANTES, Fabiane 4 ; DRESSLER, Valderi 5 ; NICOLOSO, Fernando 6. 1 Trabalho de Pesquisa da Universidade Federal de Santa Maria 2 Mestranda do Programa de Pós-Graduação em Agrobiologia da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Santa Maria, RS, Brasil 3 Curso de Agronomia da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Santa Maria, RS, Brasil 4 Doutoranda do Programa de Pós-Graduação em Química da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Santa Maria, RS, Brasil 5 Biólogo, Dr. Prof. Departamento de Química, Centro de Ciências Naturais e Exatas (CCNE) da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Santa Maria, RS, Brasil 6 Engenheiro agrônomo, Dr. Prof. Associado do Departamento de Biologia, Centro de Ciências Naturais e Exatas (CCNE) da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Santa Maria, RS, Brasil fariasjg2011@hotmail.com RESUMO Algumas práticas agrícolas têm adicionado significativas quantidades de cobre (Cu) ao meio ambiente, fato que pode causar fitointoxicação. A exemplo, a produção de videira sofre aplicações sucessivas de calda bordalesa (CuSO 4.5H 2 O + Ca(OH) 2 ) adicionando Cu ao sistema de cultivo. Embora o Cu seja um elemento essencial para o desenvolvimento vegetal, concentrações elevadas causam toxidez através da formação de espécies reativas de oxigênio, além de causar inibição do crescimento radicular, deficiência na aquisição de água e nutrientes. O presente trabalho objetivou avaliar o efeito do acúmulo de Cu em solos de vinhedos sobre teores de macro e micro nutrientes no sistema radicular e tubérculos de batata. A formação de grupos de correlação entre os parâmetros analisados, parece estar vinculada ao tipo de tecido vegetal analisado independentemente do tratamento testado. Entretanto observaram-se diferenças entre os genótipos, sendo o SMIE040-6RY mais suscetível a mudanças nos teores de nutrientes em relação ao SMINIA Palavras-chave: Fungicidas cúpricos; Metal pesado; Solanum tuberosum, Toxidez; Videiras. 1. INTRODUÇÃO O Rio Grande do Sul (RS) apresenta cerca de hectares cultivados com videira destinados a fabricação de vinhos, correspondendo a mais importante região vitivinícola do Brasil. Em função do verão úmido e ao inverno chuvoso do RS, os vinhedos sofrem pressão constante de doenças fúngicas, o que leva às aplicações sucessivas de 1

2 calda bordalesa (CuSO 4.5H 2 O + Ca(OH) 2 ) visando o controle dessas doenças. O uso contínuo desse fungicida adiciona significativas quantidades de cobre (Cu) ao sistema de cultivo e, devido a baixa mobilidade desse metal pesado, ocorre acúmulo nas camadas superficiais do solo (PARAT et al., 2002; ARIAS et al., 2004). Embora sendo metal pesado, o Cu é essencial para o crescimento e desenvolvimento dos vegetais, pelo fato de ser constituinte de várias proteínas envolvidas em reações de oxidação e redução. Entretanto, em altas concentrações na solução do solo, esse micronutriente pode proporcionar toxidez às plantas (SEIDEL et al., 2009; YRUELA, 2005). Recentemente, através de técnicas de microarranjos, Zhao et al. (2009) fizeram uma caracterização transcritômica comparativa em Arabidopsis thaliana onde observaram significativo aumento da expressão de genes na presença de íons alumínio (Al), sódio (Na), cádmio (Cd) e Cu. Alguns genes foram co-induzidos por todos os íons. Os resultados obtidos por estes autores corroboram com dados de estudos fisiológicos anteriores, os quais relataram que a produção de EROs e Ca-mitigação foram características comuns de vários agentes abióticos estressores. Em estudos realizados pelo grupo de pesquisa do Laboratório de Biotecnologia Vegetal da UFSM, genótipos de batata tolerantes ao Al tiveram menor estresse oxidativo do que genótipos sensíveis ao Al, demonstrado não somente pela menor produção de uma das EROs (H 2 O 2 ) e peroxidação lipídica, mas também pela presença de um sistema antioxidante enzimático e não enzimático mais eficiente (TABALDI et al., 2009). Xiong et al. (2002) observaram que a absorção de Cu por Brassica pekinensis foi inversamente relacionada à disponibilidade de P na solução nutritiva, fato que afetou consideravelmente a concentração de Cu nos tecidos da planta e, consequentemente, reduziram a toxidez de Cu. Através do exposto, o presente trabalho tem como objetivo geral caracterizar aspectos nutricionais em raiz, estolão e tubérculos de batata submetidos à toxidez por acúmulo de Cu. 2. METODOLOGIA O experimento foi conduzido em casa de vegetação parcialmente climatizada, na Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), em Santa Maria, Rio Grande do Sul, Brasil. Para a sua realização foram coletados quatro solos em vinhedos localizados na região da Serra Gaúcha do RS e três solos de vinhedos na Campanha Gaúcha, também do RS. Os solos foram coletados na camada de 0-20 cm de profundidade, após a coleta, procedeu-se 2

3 destorroamento, tamizagem (0,5cm), secagem e acondicionamento (4 kg de solo seco ao ar) em vasos plásticos, com capacidade de 5 kg para realização do cultivo de batata. Foram utilizados dois solos sem adição de Cu como controles, um solo originário de mata nativa na Serra Gaúcha e outro solo coletado em uma área destinada à produção de mudas de videiras na Campanha. A escolha dos solos foi baseada na idade dos vinhedos (anos de cultivo), ph do solo, semelhança textural e disponibilidade de P e K nos solos. Contudo, devido à baixa disponibilidade de P e K do solo oriundo da mata nativa foi necessária a adição de adubação com fontes solúveis desses nutrientes. Neste tratamento foram adicionados, com base nos resultados da análise de solo e de acordo com a CQFS- RS/SC (2004), respectivamente, 55 e 50 mg de P e K por kg de solo. No solo proveniente da mata, que apresentava ph em água de 4,7, antes da aplicação de P e K foi aplicado Ca(OH) 2 e MgO na proporção molar de 2:1, para elevar o ph até 6,0 Na Serra Gaúcha os quatro solos foram coletados em vinhedos localizados na área experimental da Embrapa Uva e Vinho, no município de Bento Gonçalves (RS) sendo classificados como Cambissolo Húmico (EMBRAPA, 2006). Estes solos apresentavam teores crescentes de Cu: 5,5; 95,7; 270,5 e 328,7 mg kg -1 de Cu, extraído por Na 2 -EDTA 0,01mol L -1 /acetato de amônio 1,0 mol L -1, sendo denominados, respectivamente, Cambi MN (solo coletado sob mata nativa), Cambi MN + PK (criado pela correção dos níveis de P e K), Cambi Vn1, Cambi Vn2 e Cambi Vn3, sendo a sigla Vn referente aos solos coletados sob vinhedos. Os três solos coletados na Campanha Gaúcha foram oriundos de vinhedos comerciais, localizados em uma propriedade no município de Santana do Livramento (RS) e foram classificados como Argissolo Vermelho (EMBRAPA, 2006). Estes solos apresentavam teores de: 2,2; 36,8 e 67,2 mg kg -1 de Cu, extraído por Na 2 -EDTA 0,01mol L -1 /acetato de amônio 1,0 mol L -1 e foram denominados, respectivamente, de Argi, Arg Vn1 e Arg Vn2. O solo denominado como Argi foi como testemunha. Esta área era destinada à produção de mudas de videiras e devido ao seu histórico de não aplicação de fungicidas cúpricos, portanto, os teores de Cu nesse solo foram próximos aos originais do solo. Já os solos Argi Vn1 e Vn2 foram coletados sob vinhedos com teores crescentes de Cu. O tempo de cultivo com a videira em cada solo coletado na região da Serra Gaúcha e Campanha, teor de Cu e as coordenadas geográficas são apresentados na tabela 1. A unidade experimental consistiu de um vaso contendo um tubérculo, sendo utilizado delineamento bifatorial 8x2 (oito solos e dois genótipos), inteiramente causualizado com cinco repetições. Os genótipos utilizados foram SMINIA e SMIE040-6RY. 3

4 A adubação nitrogenada (45 mg de N kg -1 ) foi realizada em todos os tratamentos. Além disso, a aplicação de N foi dividida em duas etapas (50% no plantio e 50% na tuberização). Para confecção dos gráficos e análise multivariada utilizou-se o programa CANOCO 4.5. Tabela 1 - Tempo de cultivo com videira, teores de cobre (Cu) disponível nos solos coletados na região da Serra e Campanha Gaúcha e suas respectivas coordenadas geográficas. (1) MN=mata nativa; MN + PK= mata nativa fertilizado com fósforo e potássio; Vn= vinhedo. (2) Extraído por Na 2 -EDTA 0,01mol L -1 /acetato de amônio 1,0 mol L -1. Ao longo do cultivo o solo foi mantido a 80% da capacidade de campo, determinada com amostra deformada em mesa de tensão (1 Mpa). A irrigação foi realizada diariamente com água destilada pela reposição da água evapotranspirada, que foi calculada por pesagem diária dos vasos. Ao final do ciclo vegetativo fez-se a coleta de tecido vegetal da raiz, estolão, tubérculos produzidos e tubérculo mãe (o que originou a planta) quando existente. O material coletado foi lavado três vezes com água destilada, seco com papel absorvente e levado para estufa de ar forçado à 55ºC até atingir peso constante, então foram moídos em moinho tipo Willey a 1 mm e posteriormente analisados por espectrometria de absorção atômica (ICP-MS) para a determinação da concentração dos elementos cálcio (Ca), potássio (K), magnésio (Mg), fósforo (P), cobre (Cu), ferro (Fe), manganês (Mn), e zinco (Zn). 4

5 3. RESULTADOS E DISCUSSÕES Para os genótipos SMINIA (Figura 1) e SMIE040-6RY (Figura 2) verificouse a formação de quatro grupos de correlação. Figura 1 - Efeito da toxidez por Cu nos teores de macro e micronutrientes em plantas de batata do genótipo SMINIA , cultivadas em solos de vinhedos do RS. 1(Cambi Mn), 2 (Cambi Mn + PK), 3 (Cambi Vn1), 4 (Cambi Vn2), 5 (Cambi Vn 3), 6 (Argi), 7 (Argi Vn1) e 8 (Argi Vn2); EST (estolão); TM (tubérculo semente); R (raiz) e TUBER (tubérculo produzido). Interessantemente, mesmo com ampla variação no teor de Cu nos solos testados, a resposta do genótipo SMINIA para formação de grupos de correlação parece estar vinculada ao tecido analisado independentemente do tratamento testado. Desta forma os tecidos de estolão e sistema radicular ficaram agrupados quanto à concentração dos micronutrientes Cu, Fe, Mn e Zn, tanto nas plantas cultivadas em solos sem acúmulo de Cu como em plantas cultivadas na presença elevada desse micronutriente. Já no tecido de tubérculo semente, verificou-se uma maior relação com os teores de P e K, a exceção do tratamento Cambi Vn2, no qual também foi agrupado com Ca e Mg. Por 5

6 outro lado, os demais tubérculos não foram agrupados quanto a concentração de nutrientes, o que sugere uma relação menor às variáveis testadas quando comparados com os demais tecidos. Figura 2 - Efeito da toxidez por Cu nos teores de macro e micronutrientes em plantas de batata do genótipo SMIE040-6RY, cultivadas em solos de vinhedos do RS. 1 (Cambi Mn), 2 (Cambi Mn + PK), 3 (Cambi Vn1), 4 (Cambi Vn2), 5 (Cambi Vn 3), 6 (Argi), 7 (Argi Vn1) e 8 (Argi Vn2); EST (estolão); TM (tubérculo semente); R (raiz) e TUBER (tubérculo produzido). Já para o genótipo SMIE040-6RY, na análise de tubérculo semente, observa-se efeito dos tratamentos, onde Argi e Argi Vn1 estão mais relacionados a Mn, Ca e Mg, enquanto que os demais solos estiveram relacionados ao P e K. A resposta de estolão, sistema radicular e tubérculos produzidos teve mesmo comportamento do genótipo anterior, sendo que o estolão e raízes foram relacionados com os micronutrientes. Já os tubérculos produzidos não foram agrupados aos nutrientes analisados. O efeito inicial da toxidez por Cu consiste na redução do sistema radicular e diminuição na taxa de absorção de água e nutrientes (MENGEL e KIRKBY, 1987). Dessa 6

7 forma o acúmulo de Cu no solo causa fitotoxidade às plantas, variando em relação a espécies vegetais e propriedades do solo, tendo um maior incremento em solos ácidos (BRUN et al., 1998) que propiciam a solubilização do Cu e aumento da biodisponibilidade do mesmo (MENCH, 1990). Contudo no presente trabalho não se observou distinção entre os solos avaliados, mesmo havendo variações texturais e de acúmulo de Cu. Esta resposta pode estar relacionada a uma superestimação dos teores de nutrientes devido a alguns acumularem no apoplasto. Além disto resultados obtidos para as raízes e tubérculos podem ser antagônicos aos resultados da parte aérea em função da taxa de translocação, complexação e retenção. Adicionalmente, dados obtidos por nosso grupo de pesquisa (FARIAS, et al., 2010, NUNES, et al., 2010) demonstram efeito acentuado destes tratamentos na produção de fitomassa aérea e tuberífica nos genótipos testados, o que sugere que talvez a avaliação dos teores de nutrientes no sistema radicular e tuberífico talvez não seja a mais adequada para caraterização da fitointoxicação por Cu. 4. CONCLUSÃO Observaram-se diferenças de resposta de genótipos e tecidos vegetais quanto à concentração de nutrientes em relação aos níveis de Cu no solo, sendo que o genótipo SMIE040-6RY foi o mais suscetível às mudanças nos teores de nutrientes. REFERÊNCIAS ARIAS, M.; LÓPEZ, E.; FERNÁNDEZ, D.; SOTO, B. Copper distribution and dynamics in acid vineyard soils treated with copper-based fungicides. Soil Sci., v. 169, p , BRUN, L. A.; MAILLET, J.; RICHARTE, J.; HERRMANN, P.; REMY, J.C. Relationships between extractable copper, soil properties sand copper uptake by wild plants in vineyard soils. Environ. Pollut., v. 10, p , COMISSÃO DE QUÍMICA E FERTILIDADE DO SOLO - CQFSRS/SC. Manual de adubação e calagem para os Estados do Rio Grande do Sul e de Santa Catarina. 10.ed. Porto Alegre: Sociedade Brasileira de Ciência do Solo - Núcleo Regional Sul/UFRGS, p. 7

8 EMBRAPA. Centro Nacional de Pesquisa de Solo. Sistema Brasileiro de Classificação de Solos. Brasília: Embrapa, p. FARIAS, J. G.; ROSSATO, L.; NUNES, S. T.; SCHAICH, G.; HILGERT, M. N.; GIROTTO, E.; MORAES, B. S.; NICOLOSO, F. T. Efeito de toxidez por cobre na produção de batata (Solanum tuberosum) cultivada em solos de região vitivinícola. In: XIV Simpósio de Ensino, Pesquisa e Extensão, 2010, Santa Maria. Anais XIV SEPE, MENCH, M. Transfert des oligo-éléments du sol à la racine et absorption. C.R. Acad. Agric. Fr, v. 76, n. 2, p , MENGEL, K.; KIRKBY, E. A. Principles of plant nutrition. 4.ed. Bern: International Potash Institute, p. NUNES, S. T.; NICOLOSO, F. T.; ROSSATO, L.; SCHAICH, G.; HILGERT, M. N.; SCHETINGER, M. R. C.; FARIAS, J. G. Sensibilidade da cultura de batata à toxidez de cobre. In: VI JORNADA DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA: MEIO AMBIENTE, 2010, Porto Alegre. Anais VI JORNADA DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA: MEIO AMBIENTE, 2010 PARAT, C.; CHAUSSOD, R.; LÉVÊQUE, J.; DOUSSET, S.; ANDREUX, F. The relationship between copper accumulated in vineyard calcareous soils and soil organic matter and iron. Eur. J. Soil Sci., v. 53, p , SEIDEL, E. P.; COSTA, A. C. S. da; LANA, M. do C. Fitodisponibilidade de cobre e produção de matéria seca por plantas de milho em resposta à aplicação de dejetos de suínos. Rev. Bras. Ciênc. Solo, Viçosa, v. 33, n. 6, p , TABALDI, L. A.; CASTRO Y G.; CARGNELUTTI, D.; SKREBSKY, E. C.; GONÇALVES, J. F.; RAUBER, R.; ROSSATO, L. V.; SCHETINGER, M. R. C.; BISOGNIN, D. A.; NICOLOSO, F. T. Micronutrient concentration in potato clones with distinct physiological sensitivity to Al stress. C. Rural, v. 39, p , YRUELA, I. Copper in plants. Brazilian Journal of Plant Physiology, Viçosa, v. 17, n. 2, p , XIONG, Z.; LI, Y.; XU, B. Nutrition influence on copper accumulation by Brassica pekinensis Rupr. Environmental Research, Section B. Ecotoxicology and Environmental Safety, v. 53, p ,

9 ZHAO, C.; IKKA, T.; SAWAKI, Y.; et al. Comparative transcriptomic characterization of aluminum, sodium chloride, cadmium and copper rhizotoxicities in Arabidopsis thaliana. BMC Plant Biology,