Entre os processos de fixação, os quais removem nitrogênio da atmosfera, e os processos de desnitrificação, sendo estes últimos responsáveis pela d...

Entre os processos de fixação, os quais removem nitrogênio da atmosfera, e os processos de desnitrificação, sendo estes últimos responsáveis pela devolução do nitrogênio para a atmosfera. Infelizmente, com o aumento da introdução de nitrogênio fixado na forma de nitrato no ambiente, pelo uso extensivo de fertilizantes comerciais, a eficiência do ciclo diminui. Além disso, os pântanos e os brejos, os locais principais da desnitrificação, estão sendo destruídos em uma taxa crescente e alarmante devido à sua conversão em áreas construídas, terras agricultáveis ou depósitos de lixo. Em algumas áreas com muita utilização de fertilizantes, o nitrato tem poluído reservatórios de água potável. Na Califórnia, por exemplo, os poços de água estão contaminados com nitrato mais do que com qualquer outro poluente, excedendo a quantidade máxima (10 ppm) permitida pela Agência de Proteção Ambiental dos EUA. Até recentemente, acreditava-se que a perda de nitrogênio do solo por lixiviação em ecossistemas desérticos era insignificante. Sabe-se hoje, contudo, que a lixiviação durante longos períodos em tais solos tem resultado na formação de imensas reservas de nitrato (até cerca de 10.000 kg de nitrogênio sob a forma de nitrato por hectare) em zonas do subsolo (ver Figura 29.5). Teme-se que, se tais desertos forem irrigados ou o clima se tornar mais úmido no futuro, essas gigantescas reservas de nitrato possam percolar para aquíferos e contaminar a água subterrânea. Solos e agricultura Em situações naturais, os elementos presentes no solo são reciclados tornando-se disponíveis novamente para o crescimento vegetal. Conforme discutido anteriormente, as partículas de argila e a matéria orgânica de cargas negativas podem ligar-se aos íons de carga positiva, como Ca2+, Na+, K+ e Mg2+. Esses íons são então deslocados dessas partículas de argila por outros cátions (troca catiônica) e absorvidos pelas raízes. Em geral, os cátions necessários para as plantas estão presentes em grandes quantidades nos solos férteis, e as quantidades removidas por um só ciclo de cultivo são pequenas. Contudo, quando uma série de cultivos é feita em um determinado campo e os nutrientes são continuamente removidos do ciclo por ocasião da colheita, alguns desses cátions podem não estar mais presentes em quantidade suficiente e na forma disponível para as plantas. Por exemplo, em quase todos os solos, a maior parte do potássio está presente sob formas que não participam de trocas catiônicas e não estão disponíveis para as plantas. O mesmo ocorre com o fósforo e o nitrogênio. Os solos de ecossistemas naturais transformados em sistemas agrícolas frequentemente não têm quantidades adequadas de nutrientes disponíveis para plantas cultivadas. Assim, esses solos não conseguem sustentar as plantas para as colheitas comerciais, embora apresentem nutrientes suficientes para o crescimento de comunidades vegetais nativas. 29.16 Raízes em cacho. Raízes em cachos nos sistemas radiculares de duas espécies de Hakea (Proteaceae), (A) Hakea prostrata e (B) Hakea sericea, ambas da Austrália. Também denominadas raízes proteoides, essas raízes aumentam acentuadamente a superfície de absorção do sistema radicular. Os programas para suplementar o fornecimento de nutrientes para a agricultura e a horticultura precisam ser fundamentados em testes de solo, que são usados para diagnosticar deficiências nutricionais e para prever qual a resposta desejada com a adição de fertilizantes, em quantidades recomendadas. O nitrogênio, o fósforo e o potássio são os três elementos comumente incluídos nos fertilizantes comerciais. Os fertilizantes são frequentemente rotulados com uma fórmula que indica a porcentagem de cada um desses elementos. Um fertilizante 10-5-5, por exemplo, contêm 10% de nitrogênio (N), 5% de fósforo (como pentóxido de fósforo, P2O5) e 5% de potássio (como óxido de potássio, K2O). Esse método de explicitar do conteúdo de fósforo e de potássio dos fertilizantes é um hábito histórico que remonta à época em que os químicos analíticos indicavam todos os elementos analisados como óxidos. Outros nutrientes inorgânicos essenciais, embora necessários em quantidades muito pequenas, podem algumas vezes tornar-se os fatores limitantes nos solos onde as culturas estão crescendo. A experiência tem mostrado que as deficiências mais comuns são de ferro, enxofre, magnésio, zinco e boro. Pesquisa em nutrição vegetal A pesquisa com nutrientes inorgânicos essenciais para as plantas cultivadas – particularmente quanto à quantidade desses nutrientes necessária para um rendimento ótimo das culturas e quanto à capacidade de vários solos em fornecer esses nutrientes – tem sido de grande valor prático na agricultura e na horticultura. Em razão do aumento constante da necessidade mundial de alimentos, esse tipo de pesquisa sem dúvida continuará a ser essencial. HALÓFITAS | UM RECURSO FUTURO? Diferentemente da maioria dos animais, a maior parte das plantas não precisa de sódio e, além disso, não pode sobreviver em água salobra ou solos salinos. Em tais ambientes, a solução ao redor das raízes frequentemente tem uma concentração de solutos maior que a das células vegetais, fazendo com que a água se mova para fora das raízes por osmose. Mesmo que a planta esteja apta a absorver água, ela encontra problemas adicionais pela alta concentração dos íons sódio (Na+). Se a planta absorve água e exclui os íons sódio, a solução ao redor das raízes torna-se ainda mais concentrada, aumentando a probabilidade da perda de água através das raízes. O sal pode tornar-se tão concentrado a ponto de formar uma crosta ao longo das raízes, bloqueando, efetivamente, o seu suprimento de água. Outro problema é que os íons sódio podem entrar na planta preferencialmente, em relação aos íons potássio (K+), privando a planta de um elemento essencial, bem como inibindo alguns sistemas enzimáticos. Algumas plantas – conhecidas como halófitas – podem crescer em ambientes salinos como os desertos, mangues e restingas. Todas essas plantas desenvolveram mecanismos para crescer sob altas concentrações de sódio, e, para algumas plantas, o sódio parece ser um nutriente necessário. As adaptações das halófitas variam. Em muitas delas, uma bomba de sódio e potássio parece ter o papel principal na manutenção da baixa concentração de sódio dentro das células, ao mesmo tempo que assegura a entrada de suprimento suficiente de íons potássio na planta. Em algumas espécies, a bomba opera principalmente nas células da raiz, bombeando os íons sódio de volta para o ambiente e os íons potássio para o interior da raiz. Acredita-se que a presença de íons cálcio (Ca2+) na solução de solo seja essencial para o funcionamento efetivo desse mecanismo. Outras halófitas absorvem o sódio através das raízes, mas depois podem secretá-lo ou isolá-lo do citoplasma das células do corpo da planta. Em Salicornia (Chenopodiaceae), uma bomba de sódio e potássio (ou uma variante dela) opera no tonoplasto (membrana vacuolar) das células da folha. Os íons sódio entram na célula, mas são imediatamente bombeados para os vacúolos e isolados do citoplasma. Nessas plantas, a concentração de solutos dos vacúolos é maior que a do ambiente, estabelecendo o potencial osmótico necessário para o movimento de água para dentro das raízes. Em outros gêneros, o sal é bombeado para dentro dos espaços intercelulares das folhas e depois é secretado pela planta. Em Distichlis palmeri (Poaceae), o sal é exsudado por células especializadas (que não são os estômatos) na superfície da folha. Em Atriplex (Chenopodiaceae), o sal é bombeado e concentrado nas células vesiculares da glândula de sal. Essas células vesiculares se expandem com a acumulação de sal até se romperem. A chuva ou a passagem da maré leva o sal para fora. As halófitas são de interesse atual não apenas por ajudarem a esclarecer os mecanismos osmorregulatórios de plantas, mas também pelo seu potencial como plantas cultivadas. Em um mundo com uma necessidade sempre crescente de alimentos, vastas áreas são inadequadas para a agricultura por causa da salinidade do solo. Por exemplo, há por volta de 30.000 km de deserto litorâneo e cerca de 400 milhões de hectares de desertos, os quais possivelmente têm suprimentos