Nutrição mineral de plantas                                         

O estudo da Nutrição Mineral e do crescimento das plantas envolve a caracterização de elementos minerais essenciais. Na natureza, estão à disposição das plantas, quase todos os elementos da tabela periódica. Uma simples análise química de um vegetal não funcionaria para determinar quais destes elementos são essenciais, pois a planta pode absorver e armazenar em seus tecidos muitos elementos que não lhe são essenciais. É necessário determinar os nutrientes de acordo com um critério de essencialidade. A maneira mais comum de se determinar a essencialidade de um elemento às plantas é através de experimentos com soluções nutritivas preparadas com água e sais purificados. Assim, pode-se omitir os elementos da solução um a um, podendo ser classificados como essenciais os que atendam aos seguintes critérios [1]:

  • Na ausência do elemento a planta não cresce normalmente nem completa o seu ciclo de vida, ou seja, não se desenvolve corretamente e não se reproduz;
  • O elemento é insubstituível, ou seja, deficiência só pode ser corrigida através do seu fornecimento e não de algum outro.
  • O elemento químico faz parte de uma molécula, de um constituinte ou de uma reação bioquímica essencial à planta.

As quantidades demandadas de cada nutriente são variáveis, mas todos eles são igualmente importantes. Entretanto, para fins didáticos, os elementos essenciais podem ser assim classificados:

Macronutrientes Os macronutrientes são os elementos básicos necessários em maior volume às plantas. São eles: Carbono, Oxigênio, Hidrogênio - retirados do ar e da água - e Nitrogênio, Fósforo , Potássio, Cálcio, Magnésio e Enxofre retirados do solo, sob condições naturais.

Micronutrientes Os micronutrientes são requeridos em pequenas quantidades, de miligramas (um milésimo do grama) a microgramas (um milionésimo do grama). São micronutrientes o Boro, Cloro, Cobre, Ferro, Manganês, Molibdênio, Níquel e Zinco.

Para as plantas cultivadas, a análise química dos tecidos consiste no método mais largamente utilizado na avaliação do estado nutricional, sendo as folhas, o principal orgão amostrado para a maioria das espécies cultivadas. A interpretação do estado nutricional das plantas pode ser feita por diferentes métodos, sendo os mais comuns o método do nível crítico, o método das faixas de suficiência e o método do Sistema integrado de diagnose e recomendação[2].

Índice

Funções dos nutrientes

Cada nutriente é utilizado em um local diferente, com sua função específica e essencial.

Macronutrientes

Carbono

O carbono forma a estrutura das biomoléculas das plantas, incluindo amido e celulose. É fixado através da fotossíntese a partir do gás carbônico do ar e faz parte desses carboidratos, que armazenam energia nos vegetais.

Hidrogênio

O hidrogênio também é necessário para a composição de carboidratos e para a estrutura das plantas. É obtido quase que totalmente da água.

Oxigênio

O Oxigênio é necessário para a respiração celular. Respiração é o processo de geração de trifosfato de adenosina (ATP), rica em energia, com o consumo dos açúcares produzidos na fotossíntese.

Nitrogênio

O nitrogênio é um componente essencial de todas as proteínas. Deficiência deste nutriente geralmente resulta em atrofia das plantas.

Fósforo

O Fósforo é importante para os processos energéticos das plantas. Como componente do ATP, o fósforo é necessário para a conversão da energia luminosa em energia química (ATP) durante a fotossíntese. Pode também ser usado para modificar a atividade de várias enzimas por fosforilação, e pode ser usado na sinalização celular. Como o ATP pode ser utilizado na biossíntese de várias [[biomoléculas], o fósforo é importante para o crescimento vegetal, floração e formação de sementes.

Potássio

Potássio regula a abertura e fechamento de estômatos através de alterações da turgidez das células guarda induzidas por uma bomba de potássio na parede celular. Como os estômatos são importantes na regulação da perda de água pelas plantas, o potássio ajuda a diminuir perdas de água e aumenta a tolerância a secas.

Cálcio

O Cálcio regula o transporte de outros nutrientes dentro da planta e também está envolvido na ativação de certas enzimas.

Magnésio

Magnésio é componente importante da molécula de clorofila, um pigmento vegetal essencial à fotossíntese. É importante para a produção de ATP pelo seu papel como cofator enzimático.

Enxofre

Enxofre é um componente estrutural de alguns aminoácidos e vitaminas, e é essencial à produção de cloroplastos.

Micronutrientes

Boro

Boro é importante para o transporte de açúcares, divisão celular, e síntese de certas enzimas.

Cobre

Cobre é um elemento envolvido em vários processos enzimáticos, importante para a fotossíntese e na produção de grãos e da lignina das paredes celulares.

Ferro

Ferro é necessário para a fotossíntese e está presente como um cofator enzimático nas plantas.

Molibdênio

Molibdênio é um cofator enzimático importante na produção de aminoácidos.

Manganês

Manganês é necessário para a produção de cloroplastos.

Zinco

Zinco é requerido por um grande número de enzimas e desempenha um papel essencial na transcrição do DNA.

Níquel

Nas plantas superiores, Niquel é essencial para ativação da enzima urease, uma enzima envolvida no metabolismo do nitrogênio. Sem o Níquel, níveis tóxicos de uréia se acumulam, resultando em lesões necróticas. Nos vegetais inferiores, o Níquel ativa várias enzimas envolvidas em uma variedade de processos, e pode substituir o zinco e o Ferro como cofatores em algumas enzimas.

Cloro

Cloro é necessário para a osmose e o balanço iônico; também participa da fotossíntese.

Nutrição e o solo

O conceito de solo como meio para o crescimento vegetal é uma noção antiga desde os primórdios da agricultura. De fato, as características físicas e químicas dos solos condicionam o crescimento vegetal, ao fazer variar a capacidade de retenção de água, a solubilidade dos elementos minerais, as transformações minerais e bioquímicas, a lixiviação dos nutrientes e o pH. O solo é importante para o crescimento vegetal pois supre as plantas com fatores de crescimento, permite o desenvolvimento e distribuição das suas raízes e possibilita o movimento dos nutrientes, de água e ar nas superfícies radiculares. O conjunto de propriedades do solo que propiciam o desenvolvimento vegetal é chamado de Fertilidade do Solo.

Estudo das necessidades nutricionais

  1. Coloca em seis matrazes etiquetados 250 mL de cada um dos meios de cultura com deficiência em azoto, fósforo, magnésio, cálcio, ferro e manganésio. Num sétimo matraz coloca o mesmo volume de meio completo.
  2. Mede o pH de cada um dos meios, usando o eléctrodo de pH e, se necessário, acondiciona-o para valores entre 5,5 e 7,5, usando soluções de ácido clorídrico ou hidróxido de sódio.
  3. Selecciona sete plântulas de tomateiro que se encontrem em 2 estados de desenvolvimento semelhantes e mede os respectivos comprimentos. (Para obteres medidas exactas, justapõe um fio ao caule das plantas e, de seguida, mede o seu comprimento.)
  4. Introduz as radículas de cada plântula no orifício de cada placa, envolvendo o caule com algodão na zona de contacto com a esferovite.
  5. Coloca as placas de esferovite sobre os matrazes para que as radículas das plântulas fiquem imersas no meio de cultura.
  6. Forra os matrazes com folha de alumínio de forma a proteger o sistema radicular dos tomateiros da radiação luminosa.
  7. Coloca os dispositivos experimentais em boas condições de luminosidade e à temperatura de 18o C a 20o C. De sete em sete dias, renova os meios de cultura.
  8. Efectua observações de quatro em quatro dias das plântulas de tomateiro, tendo em atenção os aspectos seguintes:

Formação de nós e folhas;

Variação de crescimento mediante medição do(s) comprimento(s) internodal(ais) (entre dois nós consecutivos) e do comprimento total.

Aspecto global da planta no que diz respeito:

- À presença ou ausência de manchas cloróticas nas folhas (descoloração/folhas amarelecidas);
- À presença ou ausência e manchas necróticas nas folhas (manchas negras resultantes de morte celular);
- Ao desenvolvimento de zonas de abcisão foliar;
- Ao aspecto do sistema radicular (cor, desenvolvimento).

Adaptações nutricionais das plantas

Devido à inconstância natural dos factores ambientais, as plantas viram-se obrigadas a desenvolver mecanismos adaptativos que lhes permitissem resistir melhor a condições adversas. Algumas plantas modificaram-se estruturalmente de forma a armazenar substâncias inorgânicas (os cactos armazenam água) e orgânicas (as batatas armazenam amido). Outras estabelecem relações bióticas com microrganismos que existem abundantemente no solo. Estas relações podem ser relações de prejuízo (parasitismo, predação) ou de benefício mútuo (simbióticas e mutualísticas). As raízes crescem melhor em solos estéreis inoculados com microrganismos do que em solos estéreis não inoculados. Um outro exemplo de adaptação nutricional é o caso das plantas carnívoras que pelo facto de viverem em solos pobres em sais, capturam insectos a fim de obterem os nutrientes em falta. Obtêm assim as suas quantidades necessárias em azoto, digerindo as proteínas presentes nos corpos de insectos, se se tratarem de insectívoras. As armadilhas são variadíssimas, podendo ser por prisão através das folhas ou por substâncias pegajosas, etc.

Outras plantas, como modo de sobrevivência, tornam-se parasitas de outras, agarrando-se ao corpo de um hospedeiro e penetrando no seu sistema vascular para roubar a água, os sais minerais e os açúcares elaborados na fotossíntese, promovendo o seu próprio crescimento. São uma ameaça para as culturas e difíceis de eliminar sem provocar danos. Como não necessitam de efectuar fotossíntese, acabam por perder os seus pigmentos fotossintéticos.

Adaptações nutricionais das leguminosas – fixação simbiótica do azoto atmosférico

Os compostos azotados inorgânicos, pelo facto de existirem sempre em pouca quantidade, são sempre um factor limitante do crescimento vegetal. Assim, a fixação biológica de azoto atmosférico é de elevada importância na biosfera, dado que é a fonte mais significativa de azoto. Neste processo existem bactérias de vida livre ou simbiótica (Rhizobium sp e Bradyrhizobium sp).

As plantas leguminosas tendem a estabelecer relações com bactérias fixadoras de azoto atmosférico. As bactérias estabelecem-se ao nível do córtex da raiz, multiplicando-se e originando estruturas de forma irregular, designadas por bacteróides. Concomitantemente, a bactéria estimula a divisão das células corticais da planta, conduzindo ao engrossamento da raiz, que se manifesta pela formação de um nódulo radicular.

Os bacteróides obtêm matéria orgânica sintetizada pelas plantas na fotossíntese e, por sua vez, fixam o azoto atmosférico, transformando-o em amónia que irá ser utilizada pelas plantas e incorporada em compostos orgânicos (Ciclo do Azoto), como por exemplo proteínas. Um solo mais rico em amónia, i. e., em azoto é mais fértil. Uma forma de azotar um solo será, então, a plantação de plantas leguminosas. Esta associação é frequente em trevos-.

Adaptações nutricionais de árvores e plantas herbáceas – micorrizas

Quando um fungo infecta a raiz de uma planta herbácea ou árvore, esta associação mutualística é designada por micorriza. Os esporos fúngicos dão origem a micélios (conjuntos de hifas) que invadem o tecido radicular e se desenvolvem no interior ou no exterior das raízes. As hifas que se desenvolvem no exterior das raízes funcionam como prolongamentos das mesmas, aumentando a capacidade de absorção de água e nutrientes minerais do solo, em particular de fósforo e aumentando também a resistência da planta à temperatura e à desidratação. Reduzem ainda a probabilidade de infecção por parasitas. Como recompensa, o micélio fúngico recebe compostos orgânicos fotossintetizados pela planta.

Distinguem-se dois tipos de micorriza. Nas micorrizas ectotrópicas ou ectomicorrizas, as hifas do fungo existem entre as células epidérmicas do sistema radicular, usando glícidos como alimento. À medida que cresce, o micélio envolve completamente a raiz. Esta associação é típica dos pinheiros e dos carvalhos. Nas micorrizas endotrópicas ou endomicorrizas, as hifas invadem as células radiculares.

Referências

  1. ? MALAVOLTA, E. Manual de nutrição mineral de plantas. São Paulo. Ceres. 2006. 638 p.
  2. ? MALAVOLTA, E. ; OLIVEIRA, S. A. ; WADT, P. G. S. . Foliar Diagnosis: the status of the art.. In: José Osvaldo Siqueira; F. M. S. Moreira; Alfredo S. Lopes; L. R. G. Guilherme; A. E. Furtini Neto; J. G. Carvalho. (Org.). Inter-relação fertilidade, biologia do solo e nutrição de plantas. 1 ed. Viçosa-MG: Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, 1999, v. 1, p. 205-242
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