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Aqu @teach: Nutrição vegetal

2 years ago

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Elementos nutritivos essenciais

As plantas requerem 16 (Resh 2013) ou de acordo com outras fontes 17 (Bittszansky et al. 2016) elementos nutritivos essenciais sem os quais são incapaz de completar um ciclo de vida normal. As plantas necessitam de nutrientes essenciais para o funcionamento normal e o crescimento. A faixa de suficiência de uma planta é a gama de quantidade de nutrientes necessária para atender às necessidades nutricionais da planta e maximizar o crescimento. A largura deste intervalo depende das espécies de plantas individuais e do nutriente particular. Os níveis de nutrientes fora do intervalo de suficiência de uma planta causam o crescimento global da cultura e a saúde diminuem devido a uma deficiência ou toxicidade.

Normalmente, as plantas obtêm as suas necessidades de água e minerais do solo. Na hidroponia, eles ainda precisam ser fornecidos com água e minerais. Na aquapônica, a situação é complicada pelo fato de, que a água do sistema contém uma mistura altamente complexa de compostos orgânicos e inorgânicos provenientes de resíduos de peixe e alimentos para peixes. Existem duas grandes categorias de nutrientes: macronutrientes e micronutrientes (Figura 8). Ambos os tipos são essenciais, mas em quantidades diferentes. São necessárias quantidades muito maiores dos seis macronutrientes em comparação com os micronutrientes, que só são necessários em quantidades vestigiais (Jones & Olson-Rutz 2016).

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Figura 8: Classificação dos elementos essenciais (nutrientes) que são necessários para o crescimento da planta

Os macronutrientes são divididos em três grupos. Os termos “primário” e “secundário” referem-se à quantidade e não à importância de um nutriente. A falta de um nutriente secundário é tão prejudicial para o crescimento das plantas quanto uma deficiência de qualquer um dos três nutrientes primários, ou uma deficiência de micronutrientes. Uma compreensão básica da função de cada nutriente é importante para apreciar como eles afetam o crescimento das plantas (Tabela 6). Uma boa orientação de quanto de nutriente particular é necessário dá a composição elementar do material vegetal (Figura 9). Se ocorrerem deficiências de nutrientes, é importante ser capaz de identificar qual elemento está faltando no sistema e ajustá-lo em conformidade, adicionando fertilizante suplementar ou aumentando a mineralização (ver também Capítulos 6 e 9).

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Figura 9: Representação das quantidades de nutrientes em matéria vegetal seca

Quadro 6: Elementos essenciais e seu papel nas plantas [adaptado após Resh 2013]

ElementRoleCarbon (C)C forma a espinha dorsal da maioria das biomoléculas, incluindo proteínas, amidos e celulose. A fotossíntese converte CO2 do ar ou da água em carboidratos que são usados para armazenar e transportar energia dentro da planta. Ohidrogênio (H)H é constituinte de todos os compostos orgânicos dos quais o carbono é um constituinte. É obtido quase inteiramente da água. É importante na troca catiônica nas relações planta-solo. Os íons H+ são necessários para conduzir a cadeia de transporte de elétrons na fotossíntese e na respiração. Oxigênio (O)O é um componente de muitos compostos orgânicos e inorgânicos em plantas. Apenas alguns compostos orgânicos, como o caroteno, não contêm O. Ele pode ser adquirido em muitas formas: O2 e - 2 - CO2 , H2 O, NO3 , H2 PO4 e SO4 . Também está envolvido na troca de aniões entre raízes e o meio externo. As plantas produzem O2 durante a fotossíntese, mas, em seguida, requerem O2 para sofrer respiração aeróbica e quebrar esta glicose para produzir ATP. Onitrogênio (N)N é parte de um grande número de compostos orgânicos, incluindo aminoácidos, proteínas, coenzimas, ácidos nucleicos e clorofila. É essencial para a fotossíntese, crescimento celular e processos metabólicos. Normalmente, o N dissolvido é na forma de nitrato, mas as plantas podem utilizar quantidades moderadas de amônia e até mesmo aminoácidos livres. Ofósforo (P)P é parte da espinha dorsal fosfolipídica de ácidos nucleicos (como DNA, ácido desoxirribonucleico) e trifosfato de adenosina (ATP, a molécula que armazena energia nas células), e está contida em certas coenzimas. É essencial para a fotossíntese, bem como para a formação de óleos e açúcares, e estimula a germinação e o desenvolvimento radicular em mudas. Como os tecidos jovens requerem mais energia, é particularmente importante para os juvenis. O potássio (K)K atua como uma coenzima ou ativador para muitas enzimas. A síntese de proteínas requer altos níveis de potássio. Ele é usado para sinalização celular através de fluxo iônico controlado através de membranas. K também controla a abertura dos estômatos, e está envolvido no desenvolvimento de flores e frutas. Também está envolvida na produção e transporte de açúcares, captação de água, resistência a doenças e amadurecimento dos frutos. K não forma uma parte estrutural estável de quaisquer moléculas dentro das células vegetais. O cálcio (Ca)Ca é encontrado nas paredes celulares como pectato de cálcio, que cimenta paredes primárias de células adjacentes. Está envolvido no fortalecimento das hastes e contribui para o desenvolvimento da raiz. Necessário para manter a integridade da membrana e faz parte da enzima α-amilase. Precipita como cristais de oxalato de cálcio em vacúolos. Às vezes, interfere com a capacidade do magnésio para ativar enzimas. O magnésio (Mg)Mg é uma parte essencial da molécula de clorofila. Sem Mg, a clorofila não pode capturar a energia solar necessária para a fotossíntese. Mg também é necessário para a ativação de muitas enzimas necessárias para o crescimento. É essencial manter a estrutura do ribossoma, contribuindo assim para a síntese protéica. O enxofre (S)S é incorporado em vários compostos orgânicos, incluindo aminoácidos (metionina e cisteína) e proteínas (como enzimas fotossintéticas). A coenzima A e as vitaminas tiamina e biotina também contêm S.Boron (B)B é um dos nutrientes menos compreendidos. É usado com Ca na síntese da parede celular e é essencial para a divisão celular. B aumenta a taxa de transporte de açúcares de folhas de plantas maduras para regiões em crescimento ativo (ponto de crescimento, raízes, nódulos radiculares em leguminosas) e também para frutos em desenvolvimento. Os requisitos B são muito maiores para o crescimento reprodutivo, pois ajuda na polinização e no desenvolvimento de frutos e sementes. Outras funções incluem o metabolismo do N, a formação de certas proteínas, a regulação dos níveis hormonais e o transporte de K para os estômatos (o que ajuda a regular o equilíbrio hídrico interno). Ocloro (Cl)Cl é classificado como um micronutriente no entanto as plantas podem ocupar tanto Cl como eles fazem elementos secundários como S. Cl é importante na abertura e fechamento de estomas. É necessário para fotossíntese, onde atua como ativador enzimático durante a produção de oxigênio a partir da água. Funciona em equilíbrio catiônico e transporte dentro da planta. Está envolvido na resistência à doença e tolerância. Cl compete com a absorção de nitrato, tendendo a promover o uso de nitrogênio amônio. A redução da absorção de nitratos pode ser o papel da inchlorina na supressão da doença, uma vez que os nitratos vegetais elevados têm sido associados à gravidade da doença. Ocobre (Cu)Cu ativa algumas enzimas que estão envolvidas na síntese de lignina e é essencial em vários sistemas enzimáticos. Também é necessário na fotossíntese, respiração vegetal, e auxilia no metabolismo vegetal de carboidratos e proteínas. Cu também serve para intensificar o sabor e a cor nos vegetais, e a cor nas flores. Ferro (Fe)Fe é necessário para a síntese de clorofila e alguns outros pigmentos e é uma parte essencial das ferredoxinas. As ferredoxinas são pequenas proteínas contendo átomos de Fe e S que atuam como portadores de elétrons na fotossíntese e respiração. Fe também faz parte da nitrato redutase e ativa certas outras enzimas. O manganês (Mn)Mn ativa uma ou mais enzimas na síntese de ácidos gordos, as enzimas responsáveis pela formação de DNA e ARN e as enzimas envolvidas na respiração. Participa diretamente na produção fotossintética de O2 de H2 O e está envolvido na formação de cloroplasto, assimilação de nitrogênio e síntese de algumas enzimas. Ele desempenha um papel na germinação do pólen, crescimento do tubo de pólen, alongamento das células radiculares e resistência a patógenos radiculares. Omolibdênio (Mo)Mo atua como um transportador de elétrons na conversão de nitrato em amônio antes de ser usado para sintetizar aminoácidos dentro da planta. É essencial para a fixação de nitrogênio. Dentro da planta, Mo é usado na conversão de fósforo inorgânico em formas orgânicas. Oníquel (Ni)Ni é o cofator metálico das enzimas urease-: sem ele são inativos (Polacco et al. 2013 ). Ureases estão presentes em bactérias, fungos, algas e plantas - mas eles estão ausentes de peixes e outros animais. As enzimas da urease são responsáveis pela desintoxicação catabólica da ureia, resíduos potencialmente fitotóxicos excretados pelos peixes. Zinco (Zn)Zn ativa uma série de enzimas que são responsáveis pela síntese de certas proteínas, incluindo algumas enzimas importantes como álcool desidrogenase, ácido láctico desidrogenase etc. É usado na formação de clorofila e alguns carboidratos, conversão de amidos para açúcares e sua presença no tecido vegetal ajuda a planta a suportar temperaturas frias. Zn é necessário para a formação de auxinas, que são hormônios que ajudam na regulação do crescimento e alongamento do tronco.

Disponibilidade de nutrientes e pH**

Os nutrientes existem tanto como compostos complexos e insolúveis como formas simples que geralmente são solúveis em água e prontamente disponíveis para as plantas. As formas insolúveis devem ser discriminadas em formulários disponíveis, a fim de beneficiar a instalação. Estes formulários disponíveis estão resumidos no quadro 7.

Tabela 7: Formas de nutrientes absorvidas e concentrações aproximadas em tecido vegetal seco (adaptado de Jones & Olson-Rutz 2016)

Elemento Forma absorvida Intervalo de concentração em tecido vegetal seco (%) Azoto (N) NO 3 - (nitrato)/NH4 + (amónio) 1 - 5 Fósforo (P) H2PO4- , HPO42- (fosfato) 0,1 — 0,5 Potássio (K) K+ 0,5 — 0,8 Cálcio (Ca) Ca2+ 0,2 - 1,0 Magnésio (Mg) Mg2+ 0,1 — 0,4 Enxofre (S) SO42- (sulfato) 0,1 — 0,4 Boro (B) H3BO3(ácido bórico)/H2BO3-(borato) 0,0006 — 0,006 Cloro (Cl) Cl- (cloreto) 0,1 — 1,0 Cobre (Cu) Cu2+ 0,0005 — 0,002 Ferro (Fe) Fe2+, Fe3+ 0,005 — 0,025 Manganês (Mn) Mn2+ 0,002 — 0,02 Molibdénio (Mo) MoO42- (molibdato) 0.000005 - 0.00002 Níquel (Ni) Ni2+ 0,00001 — 0,0001 Zinco (Zn) Zn2+ 0,0025 — 0,015

O pH da solução determina a disponibilidade dos vários elementos para a planta (Figura 10). O valor do pH é uma medida de acidez. Uma solução é ácida se o pH for inferior a 7, neutra se o pH estiver a 7 e alcalina se o pH for superior a 7. Uma vez que o pH é uma função logarítmica, uma alteração de uma unidade no pH significa uma mudança de 10 vezes na concentração deH+ . Portanto, qualquer pequena alteração no pH pode ter um grande efeito sobre a disponibilidade de íons para as plantas. A maioria das plantas prefere um pH entre 6,0 e 7,0 para uma absorção ideal de nutrientes.

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Figura 10: Efeito do pH sobre a disponibilidade de nutrientes vegetais (de Roques et al. 2013

Distúrbios nutricionais em plantas

Um distúrbio nutricional é causado por excesso ou deficiência de um determinado nutriente (Resh 2013). É importante detectar distúrbios nutricionais o mais rápido possível, para evitar a propagação dos sintomas e eventual morte da planta. No entanto, o diagnóstico preciso de distúrbios nutricionais não é fácil, porque muitas deficiências apresentam sintomas sobrepostos. Para tornar as coisas mais complicadas, também existem doenças de plantas que podem causar sintomas semelhantes. A única maneira de ser capaz de distinguir esses sintomas uns dos outros é adquirir conhecimento através da prática. Observe suas plantas, observe os diferentes sintomas, e relacione-os com os resultados da análise da qualidade da água. Além disso, um iniciante deve sempre consultar um especialista.

Um aspecto do diagnóstico é a distinção entre *móveis (Mg, P, K, Zn, N) * e *elementos imóveis (Ca, Fe, S, B, Cu, Mn) *. Todos os nutrientes se movem relativamente facilmente da raiz para a porção crescente da planta através do xilema. No entanto, os elementos móveis também podem ser reposicionados de folhas mais velhas para a região em crescimento ativo da planta (folhas mais jovens), quando ocorre a deficiência. Como resultado, os sintomas de deficiência aparecem primeiro nas folhas mais velhas. Por outro lado, os elementos imóveis, uma vez incorporados nas várias estruturas, não podem ser desmontados dessas estruturas e retransportados através da instalação. Os sintomas de deficiência aparecem pela primeira vez nas folhas jovens superiores da planta. Outros aspectos do diagnóstico e sua terminologia estão resumidos na Tabela

8. As descrições dos sintomas de deficiência e toxicidade para elementos essenciais são apresentadas na Tabela 9.

Tabela 8: Terminologia utilizada para a descrição dos sintomas de transtornos nutricionais (adaptado de Resh 2013

TermoDescriçãoSintomasgeneralizadosespalhados por toda a planta ou folhaSintomasLocalizadoslimitados a uma área de necrose desecagemvegetal ou folha —aparência queimada, seca, em papelMarginalClorose ou necrose — nas margens das folhas; geralmente se espalha para dentro à medida que o sintoma progrideclorose interveinalClorose (amarelecimento) entre as veias das folhasMottling Padrão irregular manchado de luz indistinta (clorose) e áreas escuras; muitas vezes associado a doenças do vírusManchasÁrea descolada com limites distintos adjacentes ao tecido normalCor da parte inferior das folhasMuitas vezes um particular coloração ocorre na superfície inferior das folhas, por exemplo, deficiência de fósforo - coloração roxa de folhas inferioresCuppingmargens ou pontas podem cobrir ou dobrar para cima ou para baixoXadrez (reticulado)Padrão de pequenas veias de folhas que permanecem verdes enquanto o tecido interveinal amarelos— Deficiência de manganêsTecido quebradiçoFolhas, pecíolos, caules podem não ter flexibilidade, quebram facilmente quando tocado — Deficiência de cálcio ou boroTecido macioDeixa muito macio, facilmente danificado—excesso de azotoMorto Folhas ou ponto de crescimento morre rapidamente e seca - deficiências de boro ou cálcioStaturtingPlanta mais curto do que o normalSpindlyCrescimento de pecíolos caule e folha muito fina e suculento

Quadro 9: Sintomas de deficiência e toxicidade para elementos essenciais (adaptado a partir de Resh 2013

Elemento A deficiência Toxico Azoto (N) Aredução da proteína resulta em crescimento atrofiado e botões laterais adormecidos. Caules, pecíolos e superfícies de folhas inferiores de milho e tomate podem ficar roxos. O teor de clorofila das folhas é reduzido, resultando em coloração amarelo-pálido, especialmente folhas mais velhas. Os teores de floração, frutificação, proteína e amido são reduzidos. Plantas geralmente de cor verde escuro com folhagem abundante, mas geralmente com um sistema radicular restrito. Pode causar dificuldades no conjunto de flores e frutas. Fósforo (P) Desenvolvimento de raiz pobre, crescimento atrofiado. Reddening das folhas. Folhas verdes escuras (podem ser confundidas com suprimento excessivo de N, pois também leva a folhas verdes mais escuras). Maturidade atras As pontas das folhas das plantas também podem parecer queimadas. Os sintomas de deficiência ocorrem primeiro em folhas maduras. Ainda não há sintomas primários. Às vezes, as deficiências de Cu e Zn ocorrem na presença de excesso de P. Potássio (K) A deficiência causará menor absorção de água e prejudicará a resistência à doença. Sintomas visíveis pela primeira vez em folhas mais velhas. As margens das folhas se enrolam para dentro. Em dicots, estas folhas são inicialmente cloróticas, mas logo espalhadas manchas queimadas (áreas mortas) desenvolver. Em monocots, as pontas e margens das folhas morrem primeiro. Geralmente não excessivamente absorvido pelas plantas. O excesso de K pode levar à deficiência de Mg, e possivelmente Mn, Zn ou Fe. Cálcio (Ca) Sinais de deficiências incluem queimadura de ponta em plantas e raízes frondosas, podridão final de flor em plantas frutadas e crescimento inadequado de tomates. As folhas jovens são afetadas antes das folhas antigas. Sem sintomas visíveis consistentes. Magnésio (Mg) Sem quantidades suficientes de Mg, as plantas começam a degradar a clorofila nas folhas antigas. Isso causa clorose interveinal, o principal sintoma da deficiência de Mg. Mais tarde, manchas necróticas podem ocorrer no tecido clorótico. O crescimento é reduzido. Nenhuma informação. Enxofre (S) Não é frequentemente encontrado. A deficiência de S pode ser facilmente confundida com a falta de N. Os sintomas, como o crescimento retardado e atrofiado, são semelhantes. No entanto, a clorose geral ocorre primeiro nas folhas mais jovens, enquanto os sintomas de deficiência de N são primeiro visíveis na folhagem mais velha. Redução no crescimento e tamanho das folhas. Às vezes amarelecimento interveinal ou queima de folhas. Boro (B) Os sintomas variam de acordo com as espécies e aparecem primeiro em folhas novas e os pontos de crescimento (que muitas vezes morrem. Os ramos e as raízes são muitas vezes curtos e inchados. As folhas mostram clorose manchada, espessamento, fragilidade, ondulação, murcha. Interno os tecidos às vezes se desintegram ou descolorem. Como B ajuda a transportar açúcares, sua deficiência provoca uma redução dos exsudatos e açúcares das raízes vegetais, o que pode reduzir a atração e colonização de fungos micorrízicos. Amarelecimento da ponta da folha seguido de necrose progressiva começando na margem foliar e progredindo em direção à nervura central. Ao contrário da maioria das deficiências de nutrientes que normalmente exibem sintomas uniformemente em toda a cultura, Bsintomas podem aparecer aleatoriamente dentro de uma cultura (Mattson & Krug 2015). Cloro (Cl) Murchamento de folhas, muitas vezes com pontas grossas. Mancha de folhas e murcha da ponta da lâmina do folheto com clorose e necrose. As raízes tornam-se atrofiadas e engrossadas perto de pontas. A deficiência de cloro no repolho é marcada pela ausência do repolho típico Odor. O excesso de Cl pode ser como um dos principais componentes do estresse de salinidade e tóxico para as plantas (Chen et al. 2010). Os sintomas incluem margens de folhas queimadas, bronzeamento, amarelecimento, abscisão excessiva, tamanho reduzido da folha, menor taxa de crescimento. A acumulação de Cl é maior no tecido mais velho. Cobre (Cu) A deficiência natural é rara. Tipicamente, os sintomas começam como colagem de folhas jovens, com pequenas manchas necróticas nas margens das folhas. À medida que os sintomas progridem, as folhas mais novas são menores em tamanho, perdem o brilho e podem murchar. O crescimento pontos (meristemas apicais) podem tornar-se necróticos e morrer. As plantas tipicamente têm uma aparência compacta, pois o comprimento do caule entre as folhas diminui. O excesso de K, P ou outros micronutrientes pode indiretamente causar deficiência de Cu. Crescimento reduzido seguido de sintomas de clorose de ferro, atrofiamento, redução da ramificação, espessamento e escurecimento anormal das raízes. Ferro (Fe) Pronunciada clorose interveinal. Semelhante à deficiência de Mg, mas aqui a clorose começará nas pontas das folhas mais jovens e trabalhará para as folhas mais velhas. Outros sinais, sempre acoplados com a clorose foliar, podem incluir um crescimento fraco e perda de folhas. Muitas vezes não é evidente em condições naturais. Foi observado após a aplicação de sprays onde aparece como manchas necróticas. Manganês (Mn) As folhas ficam amarelas e há também clorose interveinal, primeiro em folhas jovens. Lesões necróticas e derramamento de folhas podem se desenvolver mais tarde. Desorganização das lamelas de cloroplasto. Mn pode estar indisponível para plantas onde o pH é alto. É por isso que muitas vezes ocorre em conjunto com deficiência de Fe, e também tem sintomas semelhantes.Os sintomas da deficiência de Mn também são semelhantes ao Mg porque Mn também está envolvido na fotossíntese. Às vezes clorose, distribuição desigual de clorofila. Redução no crescimento. Molibdénio (Mo) Como Mo está intimamente ligado a N, sua deficiência pode facilmente se assemelhar a deficiência de N. Os sintomas de deficiência começam em folhas mais velhas ou do tronco médio: clorose interveinal, em algumas culturas a folha inteira fica pálida; necrose marginal da folha ou cupping. Folhas pode ser deformado. As culturas que são mais sensíveis à deficiência de Mo são crucifers (brócolis, couve-flor, repolho), legumes (feijão, ervilhas, trevos), poinsétias e primula. Raramente observado. As folhas de tomate ficam amarelas douradas. Níquel (Ni) Ni é parte de enzimas que desintoxicam a ureia. Embora a ureia seja uma excelente fonte de nitrogênio para as plantas (Yang et al. 2015), em concentrações mais elevadas é fortemente tóxico para os tecidos vegetais. Os sintomas típicos da toxicidade da ureia, e potencialmente também da deficiência de Ni, são queimadura foliar e clorose (Khemira et al. 2000). Ni é fortemente fitotóxico em maior concentração. Em induz mudança na atividade de enzimas antioxidantes, e tem um efeito negativo na fotossíntese e respiração. As causas do excesso de Ni são clorose, necrose e murcha. Divisão celular e crescimento da planta são inibidos. A alta absorção de Ni induz uma diminuição do teor de água, o que pode atuar como um indicador de toxicidade de Ni em plantas (Bhalerao et al. 2015). Zinco (Zn) Crescimento atrofiado, com entrenós encurtados e folhas menores. As margens das folhas são frequentemente distorcidas ou enrugadas. Às vezes, clorose interveinal. Excesso Zn geralmente produz clorose de ferro em plantas.

*Copyright © Parceiros do Projeto Aqu @teach. Aqu @teach é uma Parceria Estratégica Erasmus+ no Ensino Superior (2017-2020) liderada pela Universidade de Greenwich, em colaboração com a Universidade de Zurique de Ciências Aplicadas (Suíça), a Universidade Técnica de Madrid (Espanha), a Universidade de Liubliana e o Centro Biotécnico Naklo (Eslovénia) . *

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