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CIÊNCIA E CIDADANIA R ep ro d uç ão p ro ib id a. A rt .1 84 d o C ód ig o P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . 245 C a p ít u lo 8 • Fi si o lo g ia d a s p la n ta s a n g io sp e rm a s A adubação e o solo Os sais minerais que fornecem macroelementos às plantas são chamados de macronutrien- tes. Por exemplo, o nitrato de potássio (KNO3) é um sal presente no solo e que fornece às plantas os macroelementos potássio (K), nitrogênio (N) e oxigênio (O). Os chamados microelementos atuam geralmente como cofatores de enzimas, daí serem re- queridos em quantidades relativamente pequenas. Sais minerais que fornecem microelementos às plantas são chamados de micronutrientes. Por exemplo, o ácido bórico (H3BO3), que forma o sal denominado borato (BO3 22), é a principal fonte de boro (B), um microelemento. Se faltar à planta algum elemento químico essencial, ela poderá apresentar sintomas especí- ficos da deficiência. Por exemplo, a falta de magnésio torna as folhas amareladas devido à dimi- nuição na produção de clorofila. As deficiências nutricionais mais comuns nas plantas são as dos elementos nitrogênio, fósforo e potássio. A falta de nitrogênio limita drasticamente o crescimento das plantas. Paradoxalmente, esse elemento químico é o mais abundante da atmosfera. Entre- tanto, o nitrogênio atmosférico encontra-se na forma de gás nitrogênio (N2), que as plantas não conseguem utilizar. Para ser utilizado pelas células vegetais, o nitrogênio precisa estar na forma de íon amônio (NH4 1) ou, de preferência, de íon nitrato (NO3 2). Esses dois íons são produzidos a partir do N2 pela ação de diversos tipos de bactérias presentes no solo (relembre no capítulo 2). Os conhecimentos derivados do senso comum, aliados às novas descobertas científicas, têm possibi- litado à humanidade aumentar significativamente a produtividade do solo e das culturas vegetais. Isso per- mite produzir mais alimentos e com mais qualidade, demandas importantes para as sociedades humanas, que ainda crescem em ritmo acelerado. Importância da adubação do solo Nos ambientes naturais, a morte e a decomposi- ção dos seres vivos devolvem ao solo os elementos retirados pelas plantas, o que possibilita sua cons- tante reciclagem. Em um campo de cultivo, porém, a situação é diferente, pois as plantas são removidas, inteiras ou em parte, e utilizadas como alimento pelas pessoas ou por animais domésticos. Com isso, o solo vai gradativamente empobrecendo em elementos químicos essenciais. Para que o solo não se “esgote”, tornando-se inadequado à agricultura, os elementos perdidos devem ser repostos periodicamente pela adi- ção de substâncias que os contenham. Essas substân- cias são denominadas adubos, ou fertilizantes, que podem ser de dois tipos: orgânicos e inorgânicos. Adubos orgânicos são constituídos por restos ou partes de animais ou de plantas, como fezes e sobras de alimentos. À medida que os adubos orgânicos são decompostos pelos microrganismos do solo liberam elementos essenciais ao crescimento das plantas. A adubação orgânica, além de fornecer ao solo ele- mentos essenciais, favorece a retenção de água. Muitos agricultores estimulam a reposição de nitrogênio no solo com o cultivo de plantas legumino- sas, que são deixadas para apodrecer no campo; esse processo é conhecido como adubação verde. As legu- minosas, por viverem em associação com bactérias que fixam nitrogênio diretamente do ar, incorporam quantidades elevadas desse elemento químico. Adubos inorgânicos são compostos produzidos in- dustrialmente e que geralmente contêm sais minerais constituídos de três macroelementos químicos: nitro- gênio (N), fósforo (P) e potássio (K). A adubação inorgâ- nica possibilita calcular com precisão as quantidades de cada elemento nutriente que deve ser fornecido à planta. Isso é importante, pois a concentração relativa de cada elemento tem influência no tipo de crescimen- to. Por exemplo, o fornecimento de nitrogênio estimula um crescimento vegetativo vigoroso, com produção de muitas folhas, em detrimento da formação de es- truturas reprodutivas. Assim, é interessante fornecer a quantidade adequada de nitrogênio para uma cul- tura de alface, por exemplo, cuja parte de interesse é a folha. Em uma cultura de tomates, entretanto, em que o produto de interesse é o fruto, a quantidade de nitrogênio pode ser mais reduzida. (Fig. 8.1) Figura 8.1 Embalagem de adubo industrializado. As porcentagens dos diversos elementos químicos são indicadas no rótulo por meio de siglas. Por exemplo, um fertilizante com a sigla “NPK” 15-00-14 contém 15% de nitrogênio (N), na forma de amônia ou nitratos, não contém fósforo (P) e tem 14% de potássio (K) salino. R ep ro d uç ão p ro ib id a. A rt .1 84 d o C ód ig o P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . 246 U n id a d e C • D iv e rs id a d e , a n at o m ia e f is io lo g ia d a s p la n ta s A utilização de adubos inorgânicos sem o devido conhecimento das necessidades das plantas e do tipo de solo pode levar a problemas ambientais. Adubação excessiva, por exemplo, pode acarretar a contaminação dos recursos hídricos (lagos, açudes, rios etc.) com mi- nerais que podem causar problemas à saúde humana e aos ecossistemas. Importância do grau de acidez do solo A eficiência da adubação está diretamente ligada ao grau de acidez do solo, medido na escala de pH. Antes de aplicar os fertilizantes, o agricultor deve conhecer o pH do solo e corrigi-lo, se necessário. Se o solo é muito ácido, pode-se adicionar calcário (formado basicamente de CaCO3) para reduzir a acidez; se o solo é alcalino, a correção pode ser feita pela adição de sulfato de sódio (Na2SO4) ou sulfato de magnésio (MgSO4). O pH do solo influencia a capacidade das plantas em absorver determinados elementos químicos. Mesmo que o solo contenha todos os elementos essenciais, uma planta pode não conseguir absorver algum deles se o pH for inadequado. Por exemplo, em um solo com pH 8, a planta consegue absorver cálcio, mas é incapaz de absorver ferro com eficiência. Importância da irrigação Outro fator fundamental ao crescimento das plantas é a disponibilidade de água no solo. Muitas regiões desérticas, apesar de terem solo fértil quan- to à composição mineral, são pobres em vegetação porque falta água. Isso é evidente em regiões semide- sérticas que se tornam produtivas quando irrigadas artificialmente. Diversas regiões áridas do Nordeste brasileiro, por exemplo, têm produzido frutas de ex- celente qualidade graças aos processos de irrigação artificial. (Fig. 8.2) Figura 8.3 Cultivo de alface por hidroponia. Cultivo de plantas sem solo: hidroponia Os conhecimentos sobre a nutrição vegetal permi- tiram concluir que as plantas podem se desenvolver na ausência de solo, desde que suas raízes estejam mergulhadas em uma solução aquosa aerada e com os nutrientes minerais necessários. A aplicação desses conhecimentos levou ao desenvolvimento de um inte- ressante método de cultivo, a hidroponia, empregado na produção comercial de hortaliças. As plantas são cul- tivadas em estufas, sem solo, com as raízes mergulhadas em uma solução nutritiva que circula continuamente e as abastece dos nutrientes minerais necessários ao seu desenvolvimento. (Fig. 8.3) Figura 8.2 Plantação de manga irrigada artificialmente em região árida do Vale do rio São Francisco, em Petrolina, no estado de Pernambuco. R ep ro d uç ão p ro ib id a. A rt .1 84 d o C ód ig o P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . 247 C a p ít u lo 8 • Fi si o lo g ia d a s p la n ta s a n g io sp e rm a s 2 Absorção de água e de sais minerais pelas plantas Água e sais minerais, que juntos compõem a seiva mineral, ou seiva bruta, penetram na planta pelas extremidades das raízes, principalmentepela zona dos pelos absorventes, em que as paredes das células são altamente permeáveis. Depois de atravessar a epiderme, a água e os sais nela dissolvidos deslocam-se para a região central da raiz. Isso ocorre tanto pelos espaços externos existentes entre as membranas celulares, que constituem o apoplasto, como através do citoplasma das células epidérmicas e corticais, que compõem o simplasto. Esses termos foram propostos em 1930 pelo botânico alemão E. Münch (1876-1946). Apoplasto refere-se a tudo o que se localiza externamente às membranas plasmáticas, ou seja, compreende os espaços existentes entre as paredes das células e os espaços micros- cópicos presentes nas paredes, que se embebem de líquido como um papel toalha. Simplasto refere-se aos conteúdos celulares, isto é, ao material interno das células, contido pelas mem- branas plasmáticas. Todas as células de uma planta comunicam-se por meio de finas pontes citoplasmáticas (plasmodesmos), de modo que se pode dizer que seu simplasto é contínuo. Uma substância, ao atingir o simplasto, pode deslocar-se pelas células e chegar ao cilindro vascular sem ter que atravessar membranas celulares. A água e os sais que se deslocam pelo apoplasto rumo ao cilindro vascular são barrados pelas células endodérmicas. Como vimos no capítulo 7, as células do endoderma estão forte- mente unidas umas às outras por cinturões impermeáveis de suberina, as estrias casparianas, que impedem a água e os sais dissolvidos de continuar a se deslocar extracelularmente, pelo apoplasto. Assim, para penetrar no cilindro vascular, a água e os sais têm necessariamente de atravessar a membrana plasmática e o citoplasma das células endodérmicas. As estrias casparianas também dificultam o retorno, ao córtex, dos sais minerais que já entraram no cilindro vascular. Uma vez no interior do cilindro central, os sais minerais são bombeados para dentro das traqueídes e dos elementos de vaso por um tipo especial de célula, denominada célula de transferência. Esse processo consome energia, que é obtida pela degradação de ATP a ADP e fosfato. (Fig. 8.4) Figura 8.4 Representação esquemática do percurso que a água e os sais minerais realizam do solo até os vasos condutores do cilindro vascular de uma raiz. O deslocamento pelo apoplasto está indicado pela linha vermelha e o deslocamento pelo simplasto, pela linha azul. (Imagens sem escala, cores-fantasia.) Células endodérmicas Estria caspariana Elementos xilemáticos Endoderme Periciclo Pelo absorvente Células corticais