Condicionadores do solo, Resumos de Agronomia

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Piracicaba 2015

ISSN 1414-

Universidade de São Paulo - USP Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz” - ESALQ Divisão de Biblioteca - DIBD

Série Produtor Rural - nº 58

Vanessa Cristina Caron^1 Jonathas Pereira Graças^2 Paulo Roberto de Camargo e Castro^3

(^1) Mestre em Fitotecnia - ESALQ/USP, Piracicaba, SP (^2) Mestre em Fisiologia e Bioquímica de Plantas - ESALQ/USP, Piracicaba, SP

[email protected] (^3) Professor Titular - Departamento de Ciências Biológicas - ESALQ/USP,

Piracicaba, SP - [email protected]

Condicionadores do solo: ácidos

húmicos e fúlvicos

SUMÁRIO

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1 ÁCIDOS HÚMICOS E FÚLVICOS............................................................

2 INTRODUÇÃO ........................................................................................

3 SUBSTÂNCIAS HÚMICAS COMO CONDICIONADORES DE SOLO.....

4 BENEFÍCIOS DAS SUBSTÂNCIAS HÚMICAS.......................................

4.1 Aliviação de estresses ....................................................................... 4.2 Desenvolvimento do sistema radicular ........................................... 4.3 Síntese de enzimas ............................................................................ 4.4 Germinação de sementes .................................................................

5 APLICAÇÕES DOS ÁCIDOS HÚMICOS E FÚLVICOS ........................... 5.1 Aplicações na cultura da cana-de-açúcar ....................................... 5.2 Aplicações em culturas de grãos ..................................................... 5.3 Aplicações em olerícolas ..................................................................

6 MECANISMOS DE AÇÃO DAS SUBSTÂNCIAS HÚMICAS .................

7 CONSIDERAÇÕES FINAIS .....................................................................

REFERÊNCIAS...................................................................................................

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O manejo da agricultura, independente da cultura conduzida, tem seguido cada vez mais critérios de redução no uso de defensivos agrícolas, diminuindo a possibilidade de causar impactos ambientais significativos e de propiciar danos à saúde do consumidor e do trabalhador rural. Além disso, as mudanças climáticas e as diversidades dos territórios cultiváveis têm estimulado o produtor a utilizar técnicas que controlem a produtividade da cultura em decorrência de algum tipo de estresse. Diante desta situação, diversas alternativas de cultivo podem ser adotadas para possibilitar uma agricultura menos impactante ao meio ambiente e mais eficiente em produtividade. As substâncias húmicas são compostos orgânicos oriundos da decomposição de resíduos vegetais e animais do ambiente, que podem ser utilizados como insumos alternativos para o manejo de diversas culturas. Suas propriedades químicas, microbiológicas e físicas podem garantir um incremento na produtividade em decorrência dos benefícios que promove para a estrutura física e química do solo e para o metabolismo da planta. Substâncias húmicas são constituintes da matéria orgânica dos solos e dos sedimentos que podem melhorar as propriedades do solo e o metabolismo vegetal (Figura 1). Os ácidos húmicos e fúlvicos são os compostos mais importantes das frações húmicas, com relação à reatividade e ocorrência nos ecossistemas. Considera-se que as substâncias húmicas aumen- tam o movimento e absorção de íons, incrementam a respiração e a velocidade das reações enzimáticas do ciclo de Krebs, promovem alta produção de ATP nas células radiculares, aumento nos níveis de clorofila e na síntese de ácidos nucleicos. Além disso, causam aumento

2 INTRODUÇÃO

Os condicionadores de solo são substâncias orgânicas com cadeias carbônicas iguais ou seme- lhantes às presentes na natureza. Estes compostos são oriundos da extração de turfas ou de minas e também podem ser sintetizados industrialmente. Aqueles extraídos da natureza apresentam composição variada, porém, de forma geral, são fontes de ácidos húmicos e fúlvicos. Dentre os condicionadores de solo, existem aqueles que ainda tem sua fórmula complementada com micronutrientes e/ou macro- nutrientes, para se enquadrarem como fertilizantes organominerais. Os ácidos húmicos e fúlvicos fazem parte da com- posição orgânica do solo (húmus) e os condicio- nadores do solo tendem a simular esta composição. O húmus é formado a partir da decomposição da biomassa do solo em compostos orgânicos. As substâncias húmicas possuem alta capacidade de troca de cátions e estão presentes em solos, águas e sedimentos com matéria orgânica estável (CANELLAS et al., 2005), sendo originadas da deposição e/ou da degradação de resíduos orgânicos vegetais e animais, do metabolismo biológico destes compostos, da ciclagem do C, H, N e O da matéria orgânica do solo, pela biomassa microbiana e, ainda, da polimerização microbiológica dos compostos orgânicos cíclicos, resultando em substâncias complexas com diferentes pesos moleculares (STEVENSON, 1994). São caracterizadas como macromoléculas com interações intermoleculares hidrofóbicas que podem ser deses- truturadas quando em contato com baixas concentrações de soluções de ácidos mono, di e tri carboxílicos. A extração das substâncias húmicas pode ser realizada

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SUBSTÂNCIAS HÚMICAS COMO

CONDIONADORES DE SOLO

com compostos alcalinos, passando posteriormente por um processo de estabilização e, quando necessário, por adição de nutrientes. As substâncias húmicas possuem 4 propriedades principais devido a sua estrutura (SPOSITO, 2004):

· Polifuncionalidade: grande número de grupos funcionais proporcionando amplo espectro de reatividade; · Carga macromolecular negativa: permite maior reativida- de com outras moléculas; · Hidrofilicidade: tendência de formar fortes pontes de hidro- gênio com a água; · Maleabilidade estrutural: capacidade de associação intermolecular e mudança na conformação molecular em função da mudança de pH, dos valores de redox, da concentração eletrolítica e da ligação com grupos funcionais. As substâncias húmicas são constituídas de ácido húmico, ácido fúlvico, huminas e ácidos himatomelânicos (Figura 1). Os ácidos húmicos constituem a maior fração das substâncias húmicas, tratam-se de precipitados escuros, solúveis em ácidos minerais e solventes orgânicos. Tem elevado peso molecular, capacidade de troca de cátions entre 350 e 500 meq 100 g-1, com origem na lignina, possuem alto teor de ácidos carboxílicos e significativas quantias de nitrogênio (TAN, 1993). Os ácidos fúlvicos são solúveis em água, soluções ácidas e alcalinas. Apesar de possuírem similaridade estrutural aos ácidos húmicos, apresentam menor peso molecular, maior quantidade de compostos fenólicos e de grupos carboxílicos e uma menor quantidade de estruturas aromáticas. Estas características lhes conferem melhor solubilidade em

4 BENEFÍCIOS DAS SUBSTÂNCIAS

HÚMICAS

As substâncias húmicas influenciam diretamente a estrutura física, química e microbiológica dos ambientes onde estão presentes, assim como afetam o metabolismo e o crescimento das plantas (CANELLAS et al., 2005). São usadas como insumos com a finalidade de melhorar as condições do solo para o desenvolvimento, principalmente, do sistema radicular das culturas implantadas. As influências na estrutura física ocorrem através da maior retenção de água, melhoria da aeração e, por consequência, maior resistência à erosão devido às suas partículas coloidais, que são capazes de formar uma emulsão em contato com a água (KIEHL, 1985). As melhorias químicas ocorrem em função da atuação como agentes complexantes, o que desfavorece a manutenção de íons metálicos na solução do solo e, assim, promovem redução da toxidez destes elementos. Além disso, aumentam o poder tampão dos solos, reduzindo as variações de pH do meio. O incremento de fósforo solúvel através da complexação de Fe+2^ e Al+3^ em solos ácidos e do Ca+ em solos alcalinos, também são características das substâncias húmicas. Com isso, tem-se que as substâncias húmicas promovem melhoria na agregação do solo e, assim, redução da densidade, maior capacidade de retenção de água, estabilidade no pH, aumento da CTC e da matéria orgânica, menor perda de nutrientes potenciais e redução na perda de nitrato (SASAL et al., 2000; TEJADA et al., 2008; GONZÁLEZ et al., 2010). Segundo Beauclair et al. (2007), o efeito mais evidente dos ácidos húmicos é sobre sua dinâmica no nitrogênio amonical, já que quando há adição de ácidos no solo, ocorre aumento

para os solos cultiváveis, já que podem complexar Fe de forma que façam parte da sua configuração e, por consequência, atribuir maior fertilidade ao solo de cultivo. Em estudo realizado por Baigorri et al. (2004), foi demonstrado que existe uma forte interação do Fe na estrutura conformacional dos ácidos húmicos e que eles ficam mais fortemente ligados quando em condições de pH baixo. Já em relação às interferências no metabolismo das plantas, devido à sua alta capacidade de troca catiônica, possuem a propriedade de complexar e, com isso, disponi- bilizar cátions às plantas, principalmente micronutrientes. Estas interferências não só estão relacionadas com os nutrientes que estas substâncias fornecem para as plantas, como também devido ao estímulo direto no desenvolvimento e no metabolismo destas plantas. Existem alguns estudos que demonstram os efeitos positivos na germinação de sementes, no crescimento inicial das raízes, na biomassa da planta e no auxílio na defesa da planta contra estresses. O crescimento, o padrão de formação e a diferenciação dos órgãos vegetais são etapas do desenvolvimento vegetal alterados, frequentemente, pelas substâncias húmicas (CANELLAS et al., 2005). Esta ação estimulante é atribuída, em geral, a um efeito direto dos hormônios vegetais ou ainda no comportamento hormonal das plantas (CHEN; NOBILI; AVIAD, 1990; BOYHAN et al., 2001), em especial ao hormônio auxina, que pode ser estimulado na presença de ácidos húmicos, resultando em crescimento do sistema radicular das plantas (TREVISAN et al., 2010). Segundo Vaughan et al. (1985), as substâncias húmicas podem influenciar processos de formação das proteínas, com aumento de síntese das enzimas invertase e peroxidase,

porém, sem agir na síntese de fosfatase e na incorporação de aminoácidos em proteínas, atuando, portanto, na formação de um novo RNA. Em Arabidopsis thaliana a aplicação de substâncias húmicas, promoveu modulação diferencial na expressão de 133 genes, a partir de 30 minutos da aplicação (TREVISAN et al., 2012). Em 75 % dos genes a expressão foi aumentada e em 25 % foi reprimida. A maioria dos genes com expressão aumentada estão relacionados com processes metabólicos e celulares, perfazendo 34 % do total, seguido por genes relacionados a resposta a estímulos e estresses (9 %). Dos genes reprimidos, 41 % correspondem a atividades catalíticas de enzimas. Assim, as substâncias húmicas atuam em uma rede complexa na planta, acelerando o metabolismo, essencial para ativação de vários processos nas plantas, como síntese hormonal e crescimento.

4.1 Aliviação de estresses

As substâncias húmicas também podem atuar na proteção de efeitos tóxicos para as plantas, promovidos pela ação de pesticidas, fertilizantes e esterco não-curtido. Esta proteção é decorrente da presença de uma rede de cargas negativas na sua estrutura, capaz de reagir com os compostos orgânicos que contém nitrogênio. Este tipo de interação é complexo, porém permite que herbicidas do grupo dos íons dipiridilos desapareçam do ambiente do solo quando aplicados junto com as substâncias húmicas. No entanto, no caso dos herbicidas do grupo das dinitroanilinas, as substâncias húmicas complexam estes compostos, permitindo que os mesmos sejam absorvidos pelas plantas (SEQUI, 1986).

4.2 Desenvolvimento do sistema radicular

Figura 2 - Modelo proposto do efeito da aplicação de substâncias húmicas (SH) em solos salinos (Adaptado de OUNI et al.,

Um sistema radicular com bom desenvolvimento é sempre desejável para qualquer cultura. Raízes são importantes para a fixação da planta no solo, absorção de água e nutrientes e síntese hormonal. Procura-se cada vez mais, aplicar substâncias ou melhorar cultivares para apresentarem um sistema radicular mais robusto, reduzindo a adubação e garantindo vantagem em solos mais pobres e secos. Os efeitos mais notáveis dos ácidos húmicos e fúlvicos na planta ocorrem nas raízes, onde promovem efeito positivo no crescimento, seja pelo aumento das ramificações laterais, ou pelo incremento de sua biomassa. Estes efeitos estão relacionados aos mesmos efeitos da auxina. Isso ocorre,

uma vez que a presença dos ácidos húmicos no solo estimula a síntese de auxina ou age de forma semelhante a ela, já que resulta em expansão e alongação das células, promovendo o crescimento das raízes (CANELLAS et al., 2005). Uma vez sintetizada, a auxina sinaliza para as células do periciclo iniciarem a divisão celular e dar origem às raízes laterais (CASIMIRO et al., 2001) (Figura 3). Em milho já foi demonstrada a indução de raízes laterais, tanto por ácidos húmicos como pela aplicação de auxina (ZANDONADI; CANELLAS; FAÇANHA, 2007). A expansão celular se deve a síntese de H+ATPases, responsáveis pelo bombeamento de prótons, com síntese de ATP. Esta variação do potencial eletroquímico leva a uma redução do pH, permitindo maior atividade de enzimas da expansão celular. Os ácidos húmicos e fúlvicos podem estar envolvidos em algumas das vias de estimulação do bombeamento de prótons, e as ATPases podem ser consideradas marcadores metabólicos da bioatividade destes condicionadores de solo (FAÇANHA et al., 2002). Existem evidências de que os ácidos húmicos dependem em especial, do índice de hidrofobicidade do meio para que consigam interagir bioquimicamente com as células do tecido radicular. Para isso, há necessidade de que os domínios hidrofóbicos estejam aptos para serem liberados, situação que ocorre, possivelmente, a partir da ação de ácidos exsudados da raiz e por moléculas, como a auxina, que exercem um estímulo na membrana celular. Este processo foi evidenciado em culturas de milho, tomate e em plantas de Arabidopsis , quando cultivadas em substrato com mistura de compostos orgânicos e derivados húmicos (DOBBSS et al., 2010). As estruturas das substâncias húmicas são estabilizadas por forças relativamente fracas (ligações do tipo van Der Waals), que na presença de ácidos orgânicos,