Nutrição de Plantas

Para que possamos justificar adequadamente uma adubação, é importante conhecer a nutrição das plantas. 

A nutrição das plantas é muito diferente da dos animais. Durante séculos, as culturas foram cultivadas em solos. Hoje em dia, pode-se cultivar plantas sem a presença do solo. Essa técnica só pode ser implementada porque sabemos as necessidades das plantas verdes. 

Quais são as necessidades das plantas? 

1. Água 

Se eu esquecer de regar a planta do meu apartamento, ela murcha e morre. Os agricultores instalam sistemas de irrigação em seus campos para irrigar plantações e aumentar o rendimento de suas plantações. Nas áreas desérticas, as plantas são encontradas em abundância apenas em oásis, onde a água está presente. A água é essencial para a vida das plantas. 

2. Nutrientes 

• Para promover o desenvolvimento de minhas plantas, aplico fertilizantes sólidos, que coloco no solo dos vasos, ou soluções de fertilizantes líquidos que adiciono à água de irrigação. Para melhores rendimentos, os produtores aplicam fertilizantes ao solo de suas plantações. Todos os fertilizantes são compostos por substâncias minerais. Eles contêm nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio, magnésio, enxofre e micronutrientes em proporções variadas. Os técnicos da área agrícola, portanto, escolhem fertilizantes adequados à cultura e ao solo em que é cultivada. 

• Em algumas estufas, tomates, alface, pimentões e beringelas são cultivados em canais contendo água e nutrientes. A quantidade e qualidade dos nutrientes fornecidos à planta são determinadas de forma que seu desenvolvimento seja ótimo. 

 
3. Luz 

Durante minhas férias, se eu deixar uma planta no escuro dentro da minha casa, quando eu voltar, deverei encontrá-la toda amarela ou ela poderá estar morta, se a férias for de muitas semanas. Isso acontecerá mesmo que elas tenham sido regadas regularmente. Em uma estufa, é possível ajustar a duração e a intensidade da iluminação fornecida às plantas. A produção de matéria seca de duas culturas colocadas sob as mesmas condições, mas iluminadas de maneira diferente, terá maior produção quanto maior for a intensidade da iluminação. 
Estas observações mostram que a luz é necessária para o crescimento das plantas. 

4. Dióxido de carbono (CO2) 

• A experiência abaixo pode mostrar a necessidade de dióxido de carbono para a nutrição das plantas. 

• Sementes de rabanete são semeadas e colocadas sob três recipientes com ambientes diferentes: 1, 2 e 3. Elas crescem por quatro semanas. 

A atmosfera do recipiente 1 contém ar com 0,03% de dióxido de carbono, idêntico ao que nos rodeia: é a amostra de controle. 

A atmosfera do recipiente 2 contém ar sem dióxido de carbono. 

A atmosfera do recipiente 3 contém ar enriquecido com dióxido de carbono. 
Todos os fatores (temperatura, luz, quantidade de ar) são exatamente os mesmos para os três recipientes. 

A análise dos resultados, no final do experimento, mostra que os rabanetes tiveram um crescimento fraco no recipiente cujo ar não contém dióxido de carbono, um crescimento maior no recipiente com ar idêntico ao da nossa atmosfera e um crescimento muito importante para o recipiente cujo ar é enriquecido em dióxido de carbono. 

O crescimento das plantas de rabanete, portanto, depende do teor de dióxido de carbono do ar ao seu redor. 

Em conclusão, as plantas clorofiladas não se alimentam de um ser vivo. Enquanto elas recebem luz, elas só precisam de matéria mineral para comer. Este material mineral consiste em água, nutrientes extraídos do solo e dióxido de carbono retirado da atmosfera. 

Nas plantas, a produção do próprio alimento (autotrofia) é proporcionada pela fotossíntese, ou seja, pela capacidade de sintetizar compostos orgânicos a partir de dióxido de carbono e água, usando energia luminosa. Então falamos sobre nutrição mineral das plantas. No entanto, as plantas também são capazes de respirar, isto é, usar o oxigênio para degradar os compostos orgânicos produzidos pela fotossíntese e extrair energia deles. Enquanto na luminosidade a respiração e a fotossíntese ocorrem simultaneamente, a respiração persiste sozinha na escuridão. Além disso, órgãos sem a presença de clorofila, como raízes ou frutos, não realizam fotossíntese e usam os compostos orgânicos produzidos pela fotossíntese como energia para a respiração. 

Em vista do exposto acima, as necessidades nutricionais das plantas são limitadas a água, dióxido de carbono e vários nutrientes. A água não é apenas o principal meio de transporte dentro da planta (é o principal constituinte da seiva), mas também uma substância necessária para a fotossíntese, bem como o dióxido de carbono. Vários íons minerais, como fósforo, potássio, micronutrientes, etc. são necessários para o funcionamento de todas as células vivas e, para alcançar a síntese de materiais nitrogenados, especialmente proteínas, as plantas precisam de uma fonte de nitrogênio. Estes são, na maioria das vezes, nitratos presentes nos solos. Claro, para conseguir a fotossíntese, as plantas também precisam de luz. 

A alimentação da planta é feita de sais minerais que existem no solo na forma de íons e que penetram nas raízes. Grande quantidade de raízes e sistemas de absorção ativos explicam que, apesar das baixas concentrações de íons no solo, a aquisição de nutrientes minerais pelas plantas é um processo bastante eficiente. Além disso, a simbiose formada entre bactérias ou fungos (micorrizas) e raízes, ajudam na aquisição desses elementos minerais.  
 
Os principais elementos minerais que as plantas necessitam para o crescimento são chamados essenciais e são classificados, de acordo com as quantidades absorvidas, em macronutrientes primários: nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K); macronutrientes secundários: cálcio (Ca), magnésio (Mg) e enxofre (S); e micronutrientes: boro (B), cloro (Cl), cobre (Cu), ferro (Fe), manganês (Mn), molibdênio (Mo), níquel (Ni), zinco (Zn).  

Entre 90 a 96% da matéria seca da planta são compostos de carbono, hidrogênio e oxigênio fornecidos pelos gases O2 e CO2 e pela água. Nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio e outros elementos minerais, incluindo micronutrientes, compõem o restante da matéria seca. A composição das plantas nos elementos minerais varia de acordo com a espécie, a idade e a natureza dos órgãos e a composição do solo. 

O nitrogênio é um dos principais elementos para o crescimento das plantas, tendo sua deficiência um impacto muito forte na redução do crescimento. Ele entra na constituição de proteínas, aminoácidos, clorofila e DNA. O fósforo está envolvido na fotossíntese, no controle da energia metabólica (ATP) e entra na constituição de enzimas e muitas moléculas. Estimula o crescimento e desenvolvimento de raízes e frutos. O potássio tem um papel muito importante no controle da pressão osmótica, regulação estomática, economia de água, resistência ao estresse hídrico, geadas e doenças.  

Para manter a fertilidade do solo é necessário reconstituir as reservas do solo pela aplicação de fertilizantes. A real necessidade das plantas desses insumos dependerá da riqueza do solo e das necessidades das plantas.  

Atualmente, buscamos compreender melhor a oferta de nutrientes do solo (é a biodisponibilidade) e também avaliar melhor as exigências nutricionais. plantas. O consumo de fertilizantes deve, portanto, ser fundamentado e calculado (se possível) com base nos resultados de análise de solo, realizados por um laboratório especializado e nas necessidades da planta cultivada. Os fertilizantes contendo fósforo e potássio são fornecidos uma vez por ano, e os fertilizantes nitrogenados deverão ser aplicados de acordo com a demanda da planta, parcelados, para evitar os riscos de perda por lixiviação na água de drenagem. O conhecimento das necessidades nutricionais das plantas está em constante desenvolvimento, e hoje é essencial ter um manejo nutricional equilibrado para permitir produção com qualidade e quantidade e maior resistência a pragas e doenças. 
 
O solo fornece a maior parte da água e nutrientes na forma de íons minerais. As raízes absorvem esses elementos seletivamente e geralmente concentrado a partir da água do solo, que é uma solução muito diluída de íons (N, P, K, Ca, Mg, S e micronutrientes). As folhas não podem substituir as raízes em seu papel nutricional, mas são uma via complementar de absorção de água e minerais que é útil em alguns casos. 

Os macronutrientes carbono, oxigênio, nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio, magnésio e enxofre, formam os tecidos e representam mais de 90% da matéria seca. Os micronutrientes boro, cloro, cobre, ferro, manganês, molibdênio, níquel e zinco estão presentes em quantidades muito pequenas, mas participam na ativação de numerosos complexos enzimáticos. Além destes nutrientes, existem alguns nutrientes benéficos, como sódio, cobalto e silício, os quais são importantes em algumas plantas, variando muito de acordo com as espécies. 

Nitrogênio 

O nitrogênio é retirado do solo na forma de íons amônio (NH4+) e, preferencialmente, nitrato (NO3-). No entanto, muitas espécies leguminosas têm a capacidade de fixar nitrogênio do ar (N2) e transformá-lo em nitrogênio amoniacal e, em seguida, nitrogênio da proteína. Em suas raízes encontramos a presença de nódulos que são o resultado de uma simbiose entre bactérias fixadoras de nitrogênio e plantas leguminosas, cujo fruto é uma vagem (ervilhas, feijões, alfafa, trevo, soja). 

É um dos principais constituintes de aminoácidos, proteínas e ácidos nucleicos, que constituem o DNA e o RNA. Nutrição limitada por nitrogênio reduz a síntese proteica e consequentemente o conteúdo de clorofila. A clorofila é o pigmento fotossintético mais comum do reino vegetal, está presente em todas as plantas aquáticas e terrestres. Este pigmento, localizado nos cloroplastos das células vegetais, intervém na fotossíntese, interceptando a energia da luz, o primeiro passo para converter essa energia em energia química. 

O diagnóstico da nutrição nitrogenada está baseado na cor verde das folhas e mais precisamente no teor de clorofila. Quanto maior a intensidade do verde, melhor a nutrição nitrogenada da planta. 

O nitrogênio desempenha um papel decisivo tanto no rendimento quanto na qualidade das produções. As plantas se alimentam do solo em nitrogênio mineral e o transformam em proteínas, componentes essenciais da vida humana e animal. 

Culturas anuais preferencialmente absorvem nitrogênio na forma de nitrato quando ele está disponível. Eles são transferidos para as folhas onde reduzem em amônio pela ação da enzima nitrato redutase. Este amônio é então metabolizado em NH2 para dar origem à formação de aminoácidos. 

Fósforo 

O fósforo desempenha um papel essencial em muitas moléculas da matéria viva. Verifica-se que está associado a múltiplos compostos orgânicos, ácidos nucleicos, DNAs e RNAs, dos quais é a espinha dorsal, assim como muitas proteínas e lipídios que são chamados de fosfoproteínas e fosfolipídios. É o componente central do ATP - produtor de energia (adenosina trifosfórica) - quando libera um átomo de fósforo no ADP. 

O fósforo desempenha papel fisiológico em vários níveis: 

•     Na multiplicação celular em meristemas (DNA, RNA) 

•     Na respiração celular e transferência de energia (ATP, ADP) 

•     Na fotossíntese da planta para produzir carboidratos  

Uma vez que as reservas da semente são esgotadas de fósforo, a planta deve encontrar imediatamente este elemento no solo perto de suas raízes, já que este elemento é praticamente imóvel no solo. Neste estágio, o fósforo pode ser um fator limitante e causar redução no desenvolvimento. A adição de fósforo promove o vigor inicial da planta e estimula o crescimento do sistema radicular, que explorará mais rapidamente as reservas de fósforo no solo. 

Em solos tropicais, as raízes de plantas absorvem, na solução do solo, o fósforo como íons H2PO4-. Esses íons minerais vêm da solubilização de fosfatos e dos íons minerais adsorvidos/retidos nas várias fases sólidas do solo. O fósforo "orgânico" contido nas moléculas de adubos orgânicos deve ser mineralizado em íons fosfóricos para se tornarem assimiláveis pelas plantas. 

Potássio  

O potássio é essencial à vida: participa diretamente da formação e crescimento das células. Na forma do cátion K+, ele é encontrado principalmente dentro de células de animais e plantas, onde permite a manutenção da pressão osmótica. Nas plantas, também circula na seiva bruta e elaborada. 
Ele fornece muitas funções vitais em humanos e animais e contribui para o bom funcionamento do coração, músculos, cérebro e nervos. 

As suas funções no metabolismo das plantas são múltiplas: 

•     Melhora a resistência da planta pelo seu maior efeito no turgor das células e na firmeza da parede celular 

•     Atua na fotossíntese ativando mais de 80 sistemas enzimáticos 
• Favorece a circulação da seiva ascendente no xilema e descida no floema. Permite a transferência de assimilados (açúcares, aminoácidos) para raízes e órgãos de reserva (grãos, frutas, tubérculos). 

• Controla a abertura e o fechamento dos estômatos. 

• Intervém na composição e na qualidade de numerosas produções (equilíbrio açúcar/acidez, teor de vitamina C, compostos aromáticos, qualidade das fibras ...). 

Há uma interação entre nitrogênio e potássio, no sentido de que a planta melhor alimentada com nitrogênio terá mais necessidade de potássio. O nitrogênio tem o efeito de aumentar o índice de área foliar de uma cultura. Para manter a turgidez desta área foliar e dos caules e raízes, a planta precisa de uma maior quantidade de potássio. 

Cálcio  

O cálcio é um nutriente essencial para as plantas. Geralmente abundante no solo, é absorvido como cátion Ca2+ pelas raízes. Suas principais funções são: 

• participar na constituição das paredes celulares das plantas, enrijecendo-as 
• ativar várias enzimas, incluindo a redutase do nitrato para reduzir o nitrato a amônio nas folhas 

• promover o crescimento de raízes jovens em sinergia com outros elementos 

Ao contrário do potássio, o cálcio é menos móvel na planta. Sua transferência para órgãos de reserva ou áreas de crescimento pode ser muito lenta e induzir sintomas de deficiência. Para superar esse problema nutricional, às vezes é necessária uma fertilização foliar. 

Magnésio  

O magnésio é absorvido pelas raízes como o cátion Mg2+. O magnésio é, juntamente com o nitrogênio, o componente essencial do núcleo da clorofila. Ele tem muitas outras funções. O magnésio também atua em: 

• ativação de muitas enzimas, 

• a síntese de proteínas e açúcares e seu transporte no floema, principalmente para as raízes, 

• favorece a absorção de fósforo pela planta, 

• pressão osmótica intracelular com potássio e a rigidez das paredes celulares com cálcio. 

A quantidade de magnésio absorvida é 4 a 5 vezes menor que a do potássio. Também é menos facilmente absorvido pelas raízes do que o potássio. 
A competição entre Mg2+ e K+ também é expressa em transferências dentro da planta. O teor nas folhas em Mg2+ diminui à medida que aumenta a absorção de potássio. É por isso que é necessário considerar esses dois elementos juntos. 

Enxofre  

O enxofre é o constituinte de três dos vinte aminoácidos essenciais para a formação de proteínas: metionina, cisteína e homocisteína. A metionina é um dos oito aminoácidos essenciais para o homem, porque seu corpo não pode sintetizá-lo em quantidade suficiente. Ele deve encontrá-lo nos produtos vegetais e animais de sua dieta. 

Plantas absorvem enxofre pelas raízes como sulfato de SO42-. A necessidade ocorre logo no início do desenvolvimento porque o enxofre é essencial para a síntese de proteínas e especialmente para a formação da clorofila nas folhas. Os aminoácidos contendo enxofre estão envolvidos na produção de proteínas complexas encontradas, por exemplo, em grãos de trigo. 

A deficiência de enxofre induz um sintoma de amarelecimento das folhas, uma vez que se forma menos clorofila. Também pode afetar o teor de proteínas e composição de cereais ou outras culturas. 

Boro 

A absorção de boro pelas raízes é realizada principalmente na forma de borato H3BO3. O boro age na multiplicação celular em meristemas. E também intervém no metabolismo de açúcares e sua translocação na planta. É essencial para a produção de pólen fértil. 

Por ser considerado imóvel na planta, não é facilmente remobilizado das folhas para outros pontos de crescimento. Sintomas de deficiência aparecem nas partes mais jovens das plantas. O boro pode se tornar tóxico quando está acima da concentração ligeiramente superior à considerada adequada para a planta. Os sintomas se caracterizam por uma necrose que começa na borda externa das folhas. 

Cloro 

As raízes absorvem facilmente o cloro na forma de íon Cl- e é muito móvel na planta. O cloro é necessário para a fotossíntese. Dificilmente são observadas deficiência de cloro nos vegetais. O fornecimento de cloro ao solo pela água da chuva e irrigação e por fertilizantes (cloreto de potássio contém 47%) são suficientes para garantir as necessidades de cloro das plantas, embora este ânion seja facilmente lixiviado. 

Cobalto 

A maioria das espécies de plantas contém menos de 1 mg de Co por kg de matéria seca. O cobalto é absorvido na forma de cátion Co2+. O cobalto é o núcleo metálico da vitamina B12 (cobalamina, de cor vermelha) essencial para o Rhizobium fixar o nitrogênio do ar (N2). É esta proteína que dá a coloração rosa para os nódulos nas raízes de leguminosas. Sua importância para outras espécies vegetais ainda é discutida. Sua presença na planta ajuda a fornecer o elemento aos animais para os quais é indispensável. 

Cobre  

O cobre é absorvido pelas raízes na forma de cátion Cu2+. É bastante abundante no solo, mas tem forte ligação/complexação com a matéria orgânica. 

As funções do cobre, um componente essencial de muitas enzimas, dizem respeito à síntese de proteínas, particularmente clorofila. A esterilidade do pólen é um efeito particular da deficiência em cobre. Afeta a fertilização e o enchimento das espigas em cereais. 

Para atender as necessidades das plantas em cobre pode ser feito a aplicação de adubos via solo e complementar pelo tratamento por pulverização nas folhas. Em solos com plantação de uva por muitos anos, que receberam muito cobre no tratamento fungicida (calda bordalesa), pode-se observar uma toxicidade do cobre ligada a um distúrbio nutricional que afeta a assimilação do ferro. Esta toxicidade é manifestada pela clorose férrica nas folhas. 

Ferro  

É absorvido pelas raízes na forma de íon Fe2+. Apesar de ser abundante no solo, a absorção de ferro pelas raízes é complexa. Em condições de oxidação, ambiente alcalino, o ferro se transforma em formas insolúveis, não disponível para a planta. 

O ferro é um componente essencial de muitas enzimas, com função importante na respiração, na síntese da clorofila e na fotossíntese. Um papel especial de ferro está associado com a fixação do nitrogênio do ar pela simbiose de plantas leguminosas com bactérias.  
s e rizóbio. O ferro participa nos processos de transporte de elétrons. É encontrado na ferridoxina e outras enzimas, como citocromos e peroxidases. 

As plantas desenvolveram diferentes estratégias para absorver a quantidade de que necessitam, porém, a deficiência induzida em solo calcário e alcalino é frequente e é caracterizado por uma forte clorose (amarelecimento) nas folhas mais jovens. A deficiência de ferro pode ser controlada pela adubação foliar com produtos especiais à base de ferro. 

Manganês  

O manganês é absorvido pelas raízes como o cátion Mn2+. Como o ferro, é bastante abundante no solo, mas sua absorção é afetada sob condições oxidantes ou de pH alcalino, porque se transforma em óxido insolúvel. 

Dentre as várias funções do manganês, se destacam a sua participação como componente essencial de muitas enzimas, síntese de proteínas, particularmente a clorofila, e a fotossíntese. Um papel particular do manganês está associado ao último estágio de redução de nitrato nas folhas. 

O manganês é necessário pelas culturas em pequenas quantidades: na ordem de 400 - 500 g por hectare. Já para culturas mais exigentes a necessidade está na ordem de 1 kg para as culturas mais exigentes (beterraba, batata). Os solos com correção da acidez muito arejados (condições oxidantes) tendem a apresentar deficiência induzida de manganês, por insolubilização deste nutriente. Geralmente, a nutrição foliar fornece uma resposta positiva ao fornecimento deste nutriente como forma de equilibrar a nutrição da planta. 

Molibdênio 

A planta extrai o molibdênio do solo na forma de ânion MoO4-. As necessidades das plantas são baixas, mas as funções do molibdênio são muito específicas. Ativa a enzima nitrato redutase, que garante a redução do nitrato nas folhas. Também está associada ao metabolismo do ferro e fósforo. Finalmente, em bactérias do gênero Rhizobium, ativa a enzima nitrogenase, outra enzima que permite a fixação de nitrogênio do ar. Estas bactérias vivem simbioticamente em nódulos nas raízes de leguminosas, culturas sensíveis à falta de Mo. A disponibilidade de molibdênio, diferentemente de outros micronutrientes, é favorecida em solos alcalinos, mas é limitada pela presença de SO4-, ânion de tamanho equivalente, que compete pela absorção das raízes. 

Níquel 

É absorvido na forma do cátion Ni2+ e a necessidade é muito baixa (menos de 0,1 mg / kg de matéria seca). É por isso que a deficiência é raramente observada. O níquel catalisa a enzima urease, que permite a hidrólise da ureia em amônia em plantas. Essa enzima catalisa a transformação da ureia em dióxido de carbono (CO2) e amônia (NH3). Está presente em muitas bactérias, leveduras e algumas plantas. É encontrado em abundância em solos, com uma maior atividade na rizosfera. A ativação da urease evita o acúmulo de ureia que pode provocar o risco de toxicidade nas folhas.  

O níquel presente nas plantas é utilizado por humanos e animais para suprir suas necessidades relacionadas ao papel desse elemento no metabolismo ferro e carboidratos. O excesso de níquel é tóxico e apresenta risco de bioacumulação no rim. 

Zinco 

A planta absorve o zinco na forma do cátion Zn2+. Este íon está envolvido na síntese de proteínas e amido e tem um papel específico no metabolismo de auxina, o hormônio responsável pelo alongamento celular. O zinco também protege a planta do estresse oxidativo sob condições de luz forte e seca. 

Valter Casarin - engenheiro agrônomo e diretor científico da iniciativa Nutrientes para a Vida (NPV) e Amanda Borghetti, acadêmica de Engenharia Agronômica na ESALQ/USP