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NUTRIÇÃO MINERAL DE PLANTAS É o estudo do modo como as plantas obtêm e utilizam os nutrientes minerais Os nutrientes circulam de forma contínua por todos os organismos, eles entram na biosfera na maioria das vezes pelos sistemas de raízes das plantas; assim de certa forma as plantas agem como “mineradoras” da crosta terrestre. (Epstein, 1999) O QUE É NECESSÁRIO À PLANTA ? ÁGUA NUTRIENTES MINERAIS LUZ CONSTITUIÇÃO DA PLANTA ~ 80% de água 20% de MS (90% C; H e O) C CO2 da atmosfera H H2O do solo O atmosfera + H2O do solo + ar do solo NUTRIENTES ORGÂNICOS Complexo sistema físico, químico e biológico. Constituído de material heterogêneo, contendo fases: sólida, líquida e gasosa. O SOLO Parcela sólida – Matéria inorgânica e orgânica Parcela líquida – Água e íons Parcela gasosa – O2; CO2 e N2 DESENVOLVIMENTO DO SOLO CAMADAS DO SOLO Horizonte A → região de grande atividade física, química e biológica. Horizonte B → região de deposição. Horizonte C → composto por rochas intemperizadas e minerais. FUNÇÕES DO SOLO • Fonte primária de nutrientes; •Promove o suporte físico as plantas; • Fornece água e um ambiente gasoso as plantas; • Solubilidade de minerais e materiais orgânicos. É a determinação química do conteúdo de nutrientes em uma amostra de solo na região das raízes. ANÁLISE DO SOLO Para otimizar as produções, se faz necessário realizar análises dos níveis de nutrientes no solo e no tecido vegetal para determinar o calendário de fertilizações. É o entendimento das relações entre o crescimento vegetal (produtividade) e a concentração de minerais nas amostras de tecido vegetal. ANÁLISE DO TECIDO VEGETAL Fertilizantes Simples Contém apenas um dos 3 nutrientes minerais mais utilizados na adubação (N-P-K) Fertilizantes Compostos Contém 2 ou mais nutrientes minerais mais utilizados na adubação. Fertilizantes Orgânicos Contém nutrientes de fontes naturais, sem qualquer adição sintética. FERTILIZANTES Relação entre produtividade e conteúdo de nutriente do tecido vegetal (Taiz e Zeiger, 2004) pH do SOLO pH do SOLO Crescimento radicular (favorecido em solos levemente ácidos – pH 5,5 a 6,5) Desenvolvimento de microrganismos (fungos solos ácidos / bactérias solos alcalinos) Disponibilidade de nutrientes O que o pH do solo afeta? Promove o aumento da solubilidade dos nutrientes e facilita a disponibilidade dos mesmos para as raízes. Influência do pH do solo na disponibilidade de nutrientes (Taiz e Zeiger, 2004) Espessura das áreas sombreadas indica o grau de disponibilidade do nutriente para a raiz da planta CAPACIDADE DE TROCA CATIÔNICA (CTC) As partículas do solo, tanto inorgânica como orgânica, apresentam predominantemente cargas negativas em suas superfícies. Os cátions minerais como amônio (NH4 +) e potássio (K+) adsorvem as cargas negativas do solo. ELEMENTOS MINERAIS Envolvido no metabolismo da planta, como constituinte de molécula, participação de uma reação, etc.; Nutrientes Essenciais Quando a planta não consegue completar seu ciclo de vida na sua ausência; Apresenta função específica e não pode ser substituído por nenhum outro; CRITÉRIOS DA ESSENCIALIDADE CLASSIFICAÇÃO DOS NUTRIENTES MINERAIS MACRONUTRIENTES MICRONUTRIENTES N P K Ca Mg S Fe Mn B Zn Cu Mo Cl Ni Elementos Essenciais São elementos que em determinadas concentrações, podem prejudicar o desenvolvimento das plantas. Ex: Al; Br; Cd; Cr; Pb; F; I e Se. Elementos Úteis ou Benéficos CONTRIBUEM para o crescimento e/ou desenvolvimento de determinadas culturas Ex: Alfafa (Co), beterrraba (Na) Elementos Tóxicos (a) via paredes celulares: movimento de solutos de baixa massa molecular (íons; ácidos orgânicos; a.a. e açúcares) através de processo não metabólico, passivo, dirigido por difusão ou fluxo de massa. (b) de protoplasto a protoplasto via plasmodesmos; (c) de célula a célula atravessando as membranas (plasmática e tonoplasto). MOVIMENTO DA ÁGUA E DOS SOLUTOS NAS RAÍZES VIA SIMPLASTO VIA TRANSCELULAR VIA APOPLASTO A chegada dos nutrientes à superfície radicular apenas garante a sua disponibilidade para as plantas, porém sua absorção vai depender do contato deles com as membranas das células das raízes e da espécie iônica presente na rizosfera. COMPOSIÇÃO DA MEMBRANA PLASMÁTICA 55% de proteínas 40% de lipídeos 5% de carboidratos TRANSPORTES ATRAVÉS DA MEMBRANA PLASMÁTICA REDISTRIBUIÇÃO DOS ELEMENTOS → MOBILIDADE (1) Móveis (2) Pouco móveis (3) Quase imóveis N P K Mg Cl Mo S Cu Fe Mn Zn Ca B Elemento essencial móvel Sintomas de deficiência evidencia-se primeiro nas folhas mais velhas. Elemento essencial pouco ou quase imóvel Sintomas de deficiência evidencia-se primeiro nas folhas mais jovens. HIDROPONIA NUTRIÇÃO E ÁGUA Hidroponia reduz o consumo de água em 70% Hidroponia vertical Hidroponia horizontal MÉTODO HIDROPÔNICO Poros na cutícula Estômatos Tricomas ABSORÇÃO DE NUTRIENTES MINERAIS PELA FOLHA Quantidade de estômatos; Idade das folhas; Estado nutricional da planta. Locais de Absorção foliar Fatores que interferem na absorção foliar VANTAGENS DESVANTAGENS Prevenção de deficiências de micronutrientes; Baixas taxas de penetração; Precocidade na floração e na frutificação; Melhor qualidade das flores e dos frutos. Escorrimento em superfícies hidrofóbicas; Lavagem da folha pela chuva; Secagem muito rápida da solução pulverizada; Ocorrência de necrose ou queima de folhas pela aplicação de soluções concentradas. ABSORÇÃO DE NUTRIENTES MINERAIS PELA FOLHA Volume e distribuição das raízes no solo; Intensidade de transpiração da planta; Potencialidade genética das plantas; Características do próprio nutriente como: velocidade de absorção, mobilidade no solo e interação com outros íons; Temperatura e umidade do ar; Disponibilidade de água no solo; pH do solo; Presença de micorriza e Rhizobium. FATORES QUE AFETAM A ABSORÇÃO DE NUTRIENTES NA PLANTA COM MICORRIZAS SEM MICORRIZAS MICORRIZA RHIZOBIUM Elemento Forma de absorção Principais funções Macronutrientes Nitrogênio (N) NO3 - (nitrato) NO4 + (amônio) Aminoácidos, proteínas, nucleotídeos, ácidos nucléicos, clorofilas e coenzimas Fósforo (P) H2PO4 - (fosfato diácido) HPO4 2- (fosfato ácido) Compostos fosfatados (ATP e ADP), ácidos nucléicos, várias coenzimas e fosfolipídios Potássio (K) K+ Osmose e balanço iônico e na abertura e fechamento de estômatos; ativador de muitas enzimas Cálcio (Ca) Ca2+ Parede celular; cofator de enzimas, envolvido na permeabilidade da membrana celular, componente da calmodulina (um regulador de membrana) e atividade enzimática) Magnésio (Mg) Mg2+ Molécula de clorofila, ativador de muitas enzimas Enxofre (S) SO4 2- Alguns aminoácidos e proteínas e da coenzima A FUNÇÃO DOS NUTRIENTES ESSENCIAIS Elemento Forma de absorção Principais funções Micronutrientes Ferro (Fe) Fe3+, Fe2+ Requerido na síntese de clorofila; componente dos citocromos e da nitrogenase Manganês (Mn) Mn2+ Ativador de algumas enzimas; requerido para integridade da membrana do cloroplasto e para a liberação do oxigênio na fotossínteseBoro (B) H3BO3 (Ácido bórico) Influencia a utilização do Ca2+, a síntese de ácidos nucléicos e a integridade da membrana Zinco (Zn) Zn2+ Ativador ou componente de muitas enzimas Cobre (Cu) Cu+, Cu2+ Ativador ou componente de algumas enzimas envolvidas em oxidação e redução Molibdênio (Mn) MoO4 2- (Molibdato) Necessário para a fixação de nitrogênio e a redução do nitrato Cloro (Cl) Cl- Envolvido na osmose e balanço iônico; provavelmente essencial nas reações fotossintéticas que produzem oxigênio Níquel (Ni) Ni2+ Parte essencial do funcionamento enzimático no metabolismo do nitrogênio FUNÇÃO DOS NUTRIENTES ESSENCIAIS Elemento Forma de absorção Principais funções Cobalto (Co) Co+2 Essencial para a fixação do N2 por bactérias de vida livre, algas azuis verdes e sistemas simbióticos. Na fixação por Rhizobium, faz parte da vitamina B12. Selênio (Se) SeO3 -2, SeO4 -2 Incorporado a aminoácidos que contém S e, através destes, fazem parte de proteínas. SINTOMATOLOGIA DE DEFICIÊNCIA DE NUTRIENTES NITROGÊNIO (N) Clorose (principalmente nas folhas mais velhas) FÓSFORO (P) Crescimento reduzido em plantas jovens; as folhas podem apresentar: coloração verde escura podendo chegar a roxa, má formação e manchas necróticas. POTÁSSIO (K) Manchas cloróticas nas margens das folhas mais velhas que podem evoluir para necrose do tecido; inibição do crescimento e da formação de gemas. CÁLCIO (Ca) Necrose e deformação das regiões meristemáticas; manchas escuras nos frutos. MAGNÉSIO (Mg) Clorose entre as nervuras foliares das folhas mais velhas. ENXOFRE (S) Clorose; redução do crescimento; acúmulo de antocianinas nas folhas mais jovens; redução no florescimento. FERRO (Fe) Clorose internerval nas folhas mais jovens; redução no crescimento e na frutificação. MANGANÊS (Mn) Clorose internerval associada com o desenvolvimento de pequenas manchas cloróticas. BORO (B) Clorose e necrose das folhas mais jovens, principalmente na base laminar; caules rígidos e quebradiços; perda da dominância apical; necrose dos ápices caulinares. ZINCO (Zn) Redução do crescimento dos internódios; folhas pequenas e retorcidas, com a margem de aparência enrugada. COBRE (Cu) A ocorrência de clorose em folhas novas ou manchas verde escuras. As touceiras não conseguem se sustentar e os tecidos foliares perdem turgidez, fazendo com que as folhas fiquem caídas (cana-de-açúcar). MOLIBDÊNIO (Mo) Clorose generalizada e necrose nas folhas mais velhas; formação de flores impedida ou as flores caírem prematuramente. CLORO (Cl) Murcha dos ápices caulinares, seguida de clorose e necrose generalizada; crescimento reduzido nas folhas; coloração bronzeada das folhas; as raízes podem se apresentar curtas e grossas junto aos ápices radiculares. NÍQUEL (Ni) Acumula uréia nas folhas e apresenta necrose nos ápices caulinares.
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