Nutrição vegetal: macronutrientes, micronutrientes, deficiências

A nutrição das plantas é o conjunto de processos químicos pelo qual as plantas extraem os nutrientes do solo que suportam para o crescimento e desenvolvimento dos órgãos. Também faz referência especial aos tipos de nutrientes minerais que as plantas necessitam e aos sintomas de suas deficiências.

O estudo da nutrição de plantas é particularmente importante para os responsáveis ​​pelo cuidado e manutenção de culturas de interesse agrícola, uma vez que está diretamente relacionado às medidas de rendimento e produção.

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Campo semeado de milho (Fonte: pixabay.com/)

Como o cultivo prolongado de hortaliças causa erosão e empobrecimento mineral dos solos, os grandes avanços na indústria agrícola estão relacionados ao desenvolvimento de fertilizantes, cuja composição é cuidadosamente projetada de acordo com as exigências nutricionais das cultivares de interesse.

O projeto desses fertilizantes requer, sem dúvida, um vasto conhecimento da fisiologia e nutrição das plantas, pois, como em qualquer sistema biológico, existem limites superiores e inferiores nos quais as plantas não podem funcionar adequadamente, seja por falta ou excesso de algum elemento.

Como as plantas se nutrem?

As raízes desempenham um papel fundamental na nutrição das plantas. Os nutrientes minerais são retirados da “solução do solo” e são transportados por uma via simplista (intracelular) ou apoplástica (extracelular) para os feixes vasculares. Eles são carregados no xilema e transportados para o caule, onde cumprem várias funções biológicas.

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Raiz de chicória

A captação de nutrientes do solo através do simplasto nas raízes e seu subsequente transporte para o xilema pela via apoplástica são processos diferentes, mediados por diferentes fatores.

Pensa-se que a ciclagem de nutrientes regula a ingestão de íons em direção ao xilema, enquanto o influxo em direção à sílaba radicular pode depender da temperatura ou da concentração externa dos íons.

O transporte de solutos para o xilema geralmente ocorre por difusão passiva ou transporte passivo de íons através dos canais iônicos, graças à força gerada pelas bombas de prótons (ATPases) expressas nas células paratraqueais do parênquima.

Por outro lado, o transporte para o apoplasto é impulsionado por diferenças nas pressões hidrostáticas provenientes das folhas que transpiram.

Muitas plantas usam relações mútuas para se nutrir, seja para absorver outras formas iônicas de um mineral (como bactérias fixadoras de nitrogênio), para melhorar a capacidade de absorção de suas raízes ou para obter maior disponibilidade de certos elementos (como micorrizas ) .

Elementos essenciais

As plantas têm necessidades diferentes para cada nutriente, uma vez que nem todas são usadas na mesma proporção ou para os mesmos fins.

Um elemento essencial é aquele que é parte integrante da estrutura ou metabolismo de uma planta e cuja ausência causa anormalidades graves no seu crescimento, desenvolvimento ou reprodução.

Em geral, todos os elementos funcionam na estrutura, metabolismo e osmorregulação celular. A classificação de macro e micronutrientes tem a ver com a abundância relativa desses elementos nos tecidos vegetais.

Macronutrientes

Entre os macronutrientes estão nitrogênio (N), potássio (K), cálcio (Ca), magnésio (Mg), fósforo (P), enxofre (S) e silício (Si). Embora os elementos essenciais participem de muitos eventos celulares diferentes, algumas funções específicas podem ser apontadas:

Nitrogênio

Esse é o elemento mineral que as plantas necessitam em maiores quantidades e geralmente é um elemento limitante em muitos solos; portanto, os fertilizantes geralmente possuem nitrogênio em sua composição. O nitrogênio é um elemento móvel e é uma parte essencial da parede celular, aminoácidos, proteínas e ácidos nucléicos.

Embora o teor de nitrogênio atmosférico seja muito alto, apenas plantas da família Fabaceae são capazes de usar nitrogênio molecular como principal fonte de nitrogênio. As formas assimiláveis ​​pelo resto são nitratos.

Potássio

Este mineral é obtido em plantas na sua forma catiônica monovalente (K +) e participa na regulação do potencial osmótico das células, além de ativar enzimas envolvidas na respiração e na fotossíntese.

Cálcio

É geralmente encontrado como íons divalentes (Ca2 +) e é essencial para a síntese da parede celular, especialmente a formação da lamela média que separa as células durante a divisão. Ele também participa da formação do fuso mitótico e é necessário para o funcionamento das membranas celulares.

Possui importante participação como mensageiro secundário de várias vias de resposta vegetal, tanto para sinais hormonais quanto ambientais.

Pode se ligar à calmodulina e o complexo regula enzimas como quinases, fosfatases, proteínas do citoesqueleto, agentes de sinalização, entre outros.

Magnésio

O magnésio está envolvido na ativação de muitas enzimas na fotossíntese , respiração e síntese de DNA e RNA . Além disso, é uma parte estrutural da molécula de clorofila.

Fósforo

Os fosfatos são particularmente importantes para a formação dos intermediários açúcar-fosfato da respiração e da fotossíntese, além de fazer parte dos grupos polares das cabeças dos fosfolipídios. O ATP e nucleotídeos relacionados possuem fósforo, bem como a estrutura dos ácidos nucleicos.

Enxofre

As cadeias laterais dos aminoácidos cisteína e metionina contêm enxofre. Este mineral também é um constituinte importante de muitas coenzimas e vitaminas como a coenzima A, S-adenosilmetionina, biotina, vitamina B1 e ácido pantotênico, essencial para o metabolismo das plantas.

Silício

Embora apenas um requisito específico desse mineral tenha sido demonstrado na família Equisetaceae, há evidências de que o acúmulo desse mineral nos tecidos de algumas espécies contribui para o crescimento, fertilidade e resistência ao estresse .

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Mudas (Fonte: pixabay.com/)

Micronutrientes

Os micronutrientes são cloro (Cl), ferro (Fe), boro (B), manganês (Mn), sódio (Na), zinco (Zn), cobre (Cu), níquel (Ni) e molibdênio (Mo). Assim como os macronutrientes, os micronutrientes têm funções essenciais no metabolismo das plantas, a saber:

Cloro

O cloro é encontrado nas plantas como forma aniônica (Cl-). É necessário para a reação de fotólise da água que ocorre durante a respiração; Participa em processos fotossintéticos e na síntese de DNA e RNA. É também um componente estrutural do anel da molécula de clorofila.

Ferro

O ferro é um cofator importante para uma grande variedade de enzimas. Seu papel fundamental envolve o transporte de elétrons nas reações de redução de óxido, uma vez que pode ser facilmente oxidado reversivelmente de Fe2 + para Fe3 +.

Seu papel principal talvez seja parte dos citocromos, vital para o transporte de energia luminosa nas reações fotossintéticas.

Boro

Sua função exata não foi apontada, no entanto, as evidências sugerem que é importante no alongamento celular, síntese de ácidos nucléicos, respostas hormonais, funções da membrana e regulação do ciclo celular.

Manganês

O manganês é encontrado como um cátion divalente (Mg2 +). Ele participa da ativação de muitas enzimas nas células vegetais , em particular as descarboxilases e desidrogenases envolvidas no ciclo do ácido tricarboxílico ou no ciclo de Krebs. Sua função mais conhecida é a produção de oxigênio a partir da água durante a fotossíntese.

Sódio

Esse íon é requerido por muitas plantas com metabolismo C4 e ácido crassuláceo (CAM) para fixação de carbono. Também é importante para a regeneração do fosfoenolpiruvato, o substrato da primeira carboxilação nas rotas acima mencionadas.

Zinco

Um grande número de enzimas requer que o zinco funcione, e algumas plantas precisam dele para a biossíntese da clorofila. Enzimas do metabolismo do nitrogênio, transferência de energia e vias biossintéticas de outras proteínas precisam do zinco para funcionar. É também uma parte estrutural de muitos fatores importantes de transcrição do ponto de vista genético.

Cobre

O cobre está associado a muitas enzimas que participam de reações de redução de óxido, uma vez que pode ser oxidado reversivelmente de Cu + para Cu2 +. Um exemplo dessas enzimas é a plastocianina, responsável pela transferência de elétrons durante as reações de luz da fotossíntese

Níquel

As plantas não têm um requisito específico para esse mineral, no entanto, muitos dos microorganismos fixadores de nitrogênio que mantêm relações simbióticas com as plantas precisam de níquel para enzimas que processam moléculas gasosas de hidrogênio durante a fixação.

Molibdênio

Nitrato redutase e nitrogenase estão entre as muitas enzimas que requerem o funcionamento do molibdênio. A nitrato redutase é responsável pela catálise da redução de nitrato em nitrito durante a assimilação de nitrogênio nas plantas, e a nitrogenase converte gás nitrogênio em amônio em microrganismos fixadores de nitrogênio.

Diagnóstico de deficiência

Alterações nutricionais em vegetais podem ser diagnosticadas de várias maneiras, incluindo a análise foliar é um dos métodos mais eficazes.

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Clorose internerval em Liquidambar styraciflua (Jim Conrad [domínio público], via Wikimedia Commons)

A clorose ou o amarelamento, o aparecimento de manchas necróticas de cores escuras e seus padrões de distribuição, bem como a presença de pigmentos como antocianinas, fazem parte dos elementos a serem considerados durante o diagnóstico de deficiências.

É importante considerar a mobilidade relativa de cada elemento, pois nem todos são transportados com a mesma regularidade. Assim, a deficiência de elementos como K, N, P e Mg pode ser observada nas folhas adultas, uma vez que esses elementos são translocados para os tecidos em formação.

Pelo contrário, as folhas jovens apresentam deficiências para elementos como B, Fe e Ca, que são relativamente imóveis na maioria das plantas.

Referências

  1. Azcón-Bieto, J. & Talón, M. (2008). Fundamentos da fisiologia vegetal (2ª ed.). Madri: McGraw-Hill Interamerican da Espanha.
  2. Barker, A. & Pilbeam, D. (2015). Manual de nutrição vegetal (2ª ed.).
  3. Sattelmacher, B. (2001). O apoplast e seu significado para nutrição mineral de plantas. New Phytologist , 149 (2), 167-192.
  4. Taiz, L. e Zeiger, E. (2010). Plant Physiology (5ª ed.). Sunderland, Massachusetts: Sinauer Associates Inc.
  5. White, PJ e Brown, PH (2010). Nutrição de plantas para o desenvolvimento sustentável e a saúde global. Annals of Botany , 105 (7), 1073-1080.

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