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Indaial – 2020 Biologia e Controle de Plantas daninhas Prof. João Henrique Delfrate Padilha 1a Edição Copyright © UNIASSELVI 2020 Elaboração: Prof. João Henrique Delfrate Padilha Revisão, Diagramação e Produção: Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI Ficha catalográfica elaborada na fonte pela Biblioteca Dante Alighieri UNIASSELVI – Indaial. Impresso por: P123b Padilha, João Henrique Delfrate Biologia e controle de plantas daninhas. / João Henrique Delfrate Padilha. – Indaial: UNIASSELVI, 2020. 203 p.; il. ISBN 978-65-5663-087-8 1. Plantas daninhas. – Brasil. Centro Universitário Leonardo Da Vinci. CDD 632.58 aPresentação Plantas daninhas são, provavelmente, a classe de pragas mais presente na história da agricultura. Elas são responsáveis por enormes perdas na produtividade dos cultivos humanos. As espécies daninhas causam perda na qualidade dos produtos e reduzem o valor de mercado. O manejo adequado das plantas daninhas em todos os sistemas agrícolas é importante para sustentação da produtividade e para segurança alimentar da população. Neste livro, você encontrará todos os aspectos da Biologia das Plantas Daninhas, bem como os métodos de Controle e Manejo das Plantas Daninhas de uma forma clara e objetiva. O livro conta com informações úteis sobre a botânica das espécies daninhas, a competição entre plantas daninhas e plantas cultivadas, as adaptações das plantas daninhas para sobrevivência em diferentes condições, suas adaptações aos métodos de controles, quais os principais métodos de controle empregados no manejo de plantas daninhas, modos de ação dos herbicidas, seletividade dos herbicidas, técnicas de aplicação de herbicidas e resistência das espécies daninhas aos herbicidas. Com todos esses aspectos contidos neste livro, você conseguirá identificar as principais características das plantas daninhas encontradas nas lavouras e aprenderá os métodos de controle dessas espécies, bem como a integração desses métodos, a fim de potencializar o manejo adequado das plantas daninhas, diminuindo os custos ao agricultor e ao meio ambiente. Prof. João Henrique Delfrate Padilha Você já me conhece das outras disciplinas? Não? É calouro? Enfim, tanto para você que está chegando agora à UNIASSELVI quanto para você que já é veterano, há novi- dades em nosso material. Na Educação a Distância, o livro impresso, entregue a todos os acadêmicos desde 2005, é o material base da disciplina. A partir de 2017, nossos livros estão de visual novo, com um formato mais prático, que cabe na bolsa e facilita a leitura. O conteúdo continua na íntegra, mas a estrutura interna foi aperfeiçoada com nova diagra- mação no texto, aproveitando ao máximo o espaço da página, o que também contribui para diminuir a extração de árvores para produção de folhas de papel, por exemplo. Assim, a UNIASSELVI, preocupando-se com o impacto de nossas ações sobre o ambiente, apresenta também este livro no formato digital. Assim, você, acadêmico, tem a possibilida- de de estudá-lo com versatilidade nas telas do celular, tablet ou computador. Eu mesmo, UNI, ganhei um novo layout, você me verá frequentemente e surgirei para apresentar dicas de vídeos e outras fontes de conhecimento que complementam o assun- to em questão. Todos esses ajustes foram pensados a partir de relatos que recebemos nas pesquisas institucionais sobre os materiais impressos, para que você, nossa maior prioridade, possa continuar seus estudos com um material de qualidade. Aproveito o momento para convidá-lo para um bate-papo sobre o Exame Nacional de Desempenho de Estudantes – ENADE. Bons estudos! NOTA Olá, acadêmico! Iniciamos agora mais uma disciplina e com ela um novo conhecimento. Com o objetivo de enriquecer seu conhecimento, construímos, além do livro que está em suas mãos, uma rica trilha de aprendizagem, por meio dela você terá contato com o vídeo da disciplina, o objeto de aprendizagem, materiais complemen- tares, entre outros, todos pensados e construídos na intenção de auxiliar seu crescimento. Acesse o QR Code, que levará ao AVA, e veja as novidades que preparamos para seu estudo. Conte conosco, estaremos juntos nesta caminhada! LEMBRETE sumário UNIDADE 1 - BIOLOGIA DE PLANTAS DANINHAS ................................................................. 1 TÓPICO 1 - CONCEITOS, IMPORTÂNCIA, ORIGEM E EVOLUÇÃO DAS PLANTAS DANINHAS ............................................................................................................................................. 3 1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................... 3 2 CONCEITO E IMPORTÂNCIA DAS PLANTAS DANINHAS ................................................. 3 3 ORIGEM E EVOLUÇÃO DAS PLANTAS DANINHAS ........................................................... 11 3.1 COLONIZAÇÃO DAS LAVOURAS E PASTAGENS POR ESPÉCIES SILVESTRES PRESENTES NO LOCAL ................................................................................................................... 13 3.2 HIBRIDAÇÃO DE ESPÉCIES SILVESTRES E CULTURAS .................................................... 14 3.3 REVERSÃO DAS PLANTAS CULTIVADAS EM AMBIENTES SILVESTRES ..................... 14 3.4 MIMETISMO ................................................................................................................................. 14 3.5 IMPACTO DO CONTROLE DE PLANTAS DANINHAS ...................................................... 15 RESUMO DO TÓPICO 1..................................................................................................................... 17 AUTOATIVIDADE .............................................................................................................................. 19 TÓPICO 2 - CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS DANINHAS ...................................................... 21 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................. 21 2 SISTEMÁTICA E TAXONOMIA VEGETAL .............................................................................. 21 2.1 NOMENCLATURA BOTÂNICA .............................................................................................. 24 2.2 SISTEMÁTICA DE PLANTAS DANINHAS ........................................................................... 25 2.2.1 Monocotyledoneae (Liliopsida) ......................................................................................... 26 2.2.2 Eudicotiledoneae (Magnoliopsida) ................................................................................... 26 2.3 CARACTERÍSTICAS DAS PRINCIPAIS FAMÍLIAS COM ESPÉCIES DANINHAS NO BRASIL............................................................................................................................................ 27 2.3.1 Amaranthaceae ..................................................................................................................... 27 2.3.2 Asteraceae ............................................................................................................................ 28 2.3.3 Brassicaceae .......................................................................................................................... 28 2.3.4 Chenopodiaceae ................................................................................................................... 28 2.3.5 Convolvulaceae .................................................................................................................... 28 2.3.6 Cyperaceae ........................................................................................................................... 29 2.3.7 Fabaceae ................................................................................................................................ 29 2.3.8 Malvaceae..............................................................................................................................29 2.3.9 Poaceae .................................................................................................................................. 29 2.3.10 Solanaceae ........................................................................................................................... 30 2.4 CLASSIFICAÇÃO MORFOLÓGICA, ECOLÓGICA E ESTRATÉGIA EVOLUTIVA DE PLANTAS DANINHAS ............................................................................................................... 31 2.4.1 Classificação quanto ao habitat.......................................................................................... 31 2.4.2 Classificação de acordo com o ciclo de vida .................................................................... 32 2.4.3 Classificação quanto ao hábito de crescimento ............................................................... 33 2.4.4 Classificação ecológica ........................................................................................................ 34 2.4.5 Classificação de acordo com a estratégia evolutiva ........................................................ 37 RESUMO DO TÓPICO 2..................................................................................................................... 38 AUTOATIVIDADE .............................................................................................................................. 39 TÓPICO 3 - REPRODUÇÃO, DISPERSÃO DE PLANTAS DANINHAS E MECANISMOS DE SOBREVIVÊNCIA ......................................................................................................................... 41 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................. 41 2 REPRODUÇÃO DE PLANTAS DANINHAS .............................................................................. 41 3 MECANISMOS DE DISPERSÃO .................................................................................................. 43 3.1 AUTOCORIA ................................................................................................................................. 43 3.2 ALOCORIA .................................................................................................................................... 43 3.2.1 Anemocoria ........................................................................................................................... 43 3.2.2 Hidrocoria ............................................................................................................................ 44 3.2.3 Zoocoria ................................................................................................................................ 45 3.2.4 Antropocoria ......................................................................................................................... 45 3.3 MECANISMOS DE SOBREVIVÊNCIA .................................................................................... 45 3.3.1 Banco de sementes de plantas daninhas .......................................................................... 45 3.4 MECANISMOS DE DORMÊNCIA ............................................................................................ 46 3.4.1 Dormência fisiológica .......................................................................................................... 47 3.4.2 Dormência morfológica............................................................................................................. 47 3.4.3 Dormência morfofisiológica ............................................................................................... 47 3.4.4 Dormência Física .................................................................................................................. 47 3.4.5 Dormência química ............................................................................................................ 47 RESUMO DO TÓPICO 3..................................................................................................................... 50 AUTOATIVIDADE .............................................................................................................................. 51 TÓPICO 4 - INTERFERÊNCIA NEGATIVA DE PLANTAS DANINHAS AO CRESCIMENTO, DESENVOLVIMENTO E PRODUTIVIDADE DOS CULTIVOS .............. 53 1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 53 2 COMPETIÇÃO ................................................................................................................................... 53 2.1 COMPETIÇÃO POR NUTRIENTES .......................................................................................... 54 2.2 COMPETIÇÃO POR UMIDADE ................................................................................................ 55 2.3 COMPETIÇÃO POR LUZ ........................................................................................................... 55 2.4 COMPETIÇÃO POR ESPAÇO/GÁS CARBÔNICO ................................................................ 56 2.5 DURAÇÃO DA COMPETIÇÃO ................................................................................................. 57 2.6 EFEITO DA DENSIDADE DE PLANTAS DANINHAS ......................................................... 58 3 ALELOPATIA ...................................................................................................................................... 58 3.1 PRODUÇÃO DE COMPOSTOS ALELOPÁTICOS ................................................................ 59 3.1.1 Volatilização ......................................................................................................................... 59 3.1.2 Lixiviação ............................................................................................................................. 60 3.1.3 Decomposição ..................................................................................................................... 60 3.1.4 Exsudação ............................................................................................................................ 60 3.2 MODO DE AÇÃO DOS COMPOSTOS ALELOPÁTICOS .................................................... 60 4 PARASITISMO ................................................................................................................................. 61 4.1 PARASITAS HEMIPARASITAS .................................................................................................. 61 4.2 PARASITAS HOLOPARASITAS ................................................................................................. 61 LEITURA COMPLEMENTAR ............................................................................................................ 63 RESUMO DO TÓPICO 4..................................................................................................................... 66 AUTOATIVIDADE .............................................................................................................................. 67 UNIDADE 2 - MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS ........................................ 69 TÓPICO 1 - MÉTODOS E MANEJO DE PLANTAS DANINHAS ............................................. 71 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................. 71 2 CONCEITOS DE CONTROLE E MANEJO DE PLANTAS DANINHAS .............................. 71 3 PREVENÇÃO ...................................................................................................................................... 72 4 ERRADICAÇÃO DE PLANTAS DANINHAS............................................................................. 73 5 MÉTODOS DE CONTROLE DE PLANTAS DANINHAS ....................................................... 74 5.1 MÉTODOS DE CONTROLE FÍSICOS .......................................................................................74 5.1.1 Arranque manual ................................................................................................................. 74 5.1.2 Capina .................................................................................................................................. 74 5.1.3 Roçada ................................................................................................................................... 75 5.1.4 Arar o solo ............................................................................................................................ 75 5.1.5 Inundação ............................................................................................................................. 76 5.1.6 Fogo ....................................................................................................................................... 76 5.2 MÉTODO DE CONTROLE MECÂNICO .................................................................................. 79 5.2.1 Cultivadores entrelinhas ..................................................................................................... 79 5.2.2 Cultivadores próximos a linha da cultura ....................................................................... 79 5.2.3 Cultivadores intrafileiras .................................................................................................... 80 5.3 MÉTODO DE CONTROLE CULTURAL .................................................................................. 80 5.3.1 Rotação de culturas ............................................................................................................. 80 5.3.2 Manejo na entressafra ......................................................................................................... 81 5.3.3 Espaçamento ......................................................................................................................... 81 5.3.4 Adubação verde ................................................................................................................... 81 5.3.5 Cobertura morta .................................................................................................................. 82 5.3.6 Método de Controle Biológico ........................................................................................... 84 5.3.7 Método de Controle Químico ............................................................................................ 86 5.4 MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS ............................................................. 88 RESUMO DO TÓPICO 1..................................................................................................................... 90 AUTOATIVIDADE .............................................................................................................................. 91 TÓPICO 2 - INTRODUÇÃO AO CONTROLE QUÍMICO DE PLANTAS DANINHAS ....... 93 1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 93 2 CONCEITO E HISTÓRICO DO CONTROLE QUÍMICO ........................................................ 93 3 NOMENCLATURA DOS HERBICIDAS ...................................................................................... 95 4 CLASSIFICAÇÃO DOS HERBICIDAS ........................................................................................ 96 4.1 CLASSIFICAÇÃO QUÍMICA ..................................................................................................... 96 4.1.1 Classificação quanto ao uso ............................................................................................... 98 4.1.2 Classificação quanto ao efeito ........................................................................................... 99 4.1.3 Classificação quanto ao local de absorção do herbicida .............................................. 100 4.1.4 Classificação quanto ao local de ação do herbicida ...................................................... 101 4.1.5 Classificação quanto à seletividade do herbicida ......................................................... 102 4.1.6 Classificação quanto ao tempo de aplicação ................................................................. 103 4.1.6.1 Pré-cultivo ou pré-semeadura ............................................................................ 103 4.1.6.2 Pré-emergentes ...................................................................................................... 103 4.1.6.3 Pós-emergentes ...................................................................................................... 103 4.1.7 Classificação quanto à toxicidade do herbicida ............................................................ 105 4.2 PROCESSOS FÍSICOS, QUÍMICOS E BIOLÓGICOS ............................................................ 106 4.2.1 Solubilidade em água ....................................................................................................... 106 4.2.2 Pressão de vapor ................................................................................................................ 107 4.2.3 Constante de ionização .................................................................................................... 107 4.2.4 Coeficiente de partição n-octanol/água ......................................................................... 108 4.2.5 Coeficiente de partição carbono-orgânico ...................................................................... 108 4.2.6 Meia-vida ............................................................................................................................ 108 4.2.7 Formulação do herbicida .................................................................................................. 109 4.2.7.1 Comportamento dos Herbicidas no Ambiente ................................................. 109 4.2.7.2 Herbicidas e o solo ................................................................................................ 110 4.2.8 Retenção ............................................................................................................................. 111 4.2.9 Lixiviação ........................................................................................................................... 112 4.2.10 Degradação ...................................................................................................................... 112 4.2.10.1 Fotodecomposição ............................................................................................. 113 4.2.10.2 Decomposição química .................................................................................... 113 4.2.10.3 Decomposição microbiológica ........................................................................ 113 4.2.11 Volatilização .................................................................................................................... 114 4.2.12 Escoamento superficial .................................................................................................. 114 4.2.13 Herbicidas e a planta ....................................................................................................... 115 4.3 COMPORTAMENTO DOS HERBICIDAS NAS PLANTAS ................................................. 115 4.3.1 Absorção .............................................................................................................................. 115 4.3.2 Absorção foliar ......................................................................................................................... 116 4.3.3 Absorção pelas raízes ........................................................................................................ 119 4.3.5 Transporte via xilema ....................................................................................................... 120 4.3.4 Translocação .......................................................................................................................120 4.3.6 Transporte via floema ...................................................................................................... 121 4.3.7 Metabolismo ....................................................................................................................... 122 4.3.8 Seletividade ........................................................................................................................ 123 4.3.8.1 Fatores da planta que determinam a seletividade ............................................ 123 4.3.8.2 Fatores físico-químicos do herbicida que determinam a seletividade ........... 124 LEITURA COMPLEMENTAR .......................................................................................................... 125 RESUMO DO TÓPICO 2................................................................................................................... 133 AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................ 134 UNIDADE 3 - MECANISMOS, MODO DE AÇÃO E RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS .................................................................................................... 135 TÓPICO 1 - MECANISMOS E MODO DE AÇÃO DOS HERBICIDAS ................................. 137 1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................................... 137 2 INIBIDORES DA FOTOSSÍNTESE ............................................................................................. 138 2.1 INIBIDORES DO FOTOSSISTEMA I (FTI) ............................................................................. 139 2.2 PARAQUAT ................................................................................................................................. 140 2.3 DIQUAT ...................................................................................................................................... 141 2.4 INIBIDORES DO FOTOSSISTEMA II (FTII) ........................................................................... 141 2.5 TRIAZINAS E TRIAZINONAS ................................................................................................ 142 2.6 UREIAS SUBSTITUÍDAS ........................................................................................................... 143 2.7 URACILAS ................................................................................................................................... 143 2.8 ANILIDAS .................................................................................................................................... 144 2.9 FENILCARBAMATOS ............................................................................................................... 144 2.10 NITRILAS ................................................................................................................................... 144 2.11 BENZOTIADIAZINONAS ...................................................................................................... 144 3 INIBIDORES DA PRODUÇÃO DE PIGMENTOS .................................................................. 144 3.1 DANIFICADORES DE MEMBRANAS CELULARES ........................................................... 145 3.1.1 Inibidores Protox ............................................................................................................... 146 3.1.2 Difeniléters .......................................................................................................................... 146 3.1.3 Feniltalamidas .................................................................................................................... 147 4 INIBIDORES DA BIOSSÍNTESE DE ÁCIDOS GRAXOS ...................................................... 147 4.1 INIBIDORES ACCASE ............................................................................................................... 147 4.1.1 Ariloxifenoxi-propionatos (app) ...................................................................................... 148 4.1.2 Ciclohexanodionas (CHD)................................................................................................ 149 4.1.3 Fenilpirazolinas .................................................................................................................. 149 4.2 INIBIDORES DA SÍNTESE LIPÍDICA ..................................................................................... 149 4.2.1 Carbamotioatos ................................................................................................................. 150 4.2.2 Cloroacetamidas ............................................................................................................... 150 4.3INIBIDORES DA BIOSSÍNTESE DE CELULOSE ................................................................... 153 4.3.1 Mimetizadores de auxinas................................................................................................ 154 4.3.2 Fenoxiácidos ....................................................................................................................... 155 4.4 INIBIDORES DA BIOSSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS ........................................................ 157 4.4.1 Inibidores da glutamina sintase....................................................................................... 158 4.4.2 Inibidores da ALS .............................................................................................................. 158 RESUMO DO TÓPICO 1................................................................................................................... 162 AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................ 163 TÓPICO 2 - RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS ...................... 165 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 165 2 CONCEITOS .................................................................................................................................... 165 2.1 TIPOS DE RESISTÊNCIA .......................................................................................................... 171 2.1.1 Inibidores da fotossíntese ................................................................................................. 171 2.1.2 Inibidores da biossíntese de aminoácidos ..................................................................... 172 2.1.3 Mimetizadores de auxinas................................................................................................ 174 2.1.4 Inibidores da biossíntese de celulose .............................................................................. 174 2.1.5 Inibidores mitóticos .......................................................................................................... 174 2.1.6 Inibidores Protox ............................................................................................................... 174 2.1.7 Inibidores da síntese de carotenoides ............................................................................ 175 2.1.8 Inibidores da biossíntese de lipídeos .............................................................................. 175 3 MANEJO DE PLANTAS DANINHAS RESISTENTES............................................................ 175 3.1 PREVENÇÃO .............................................................................................................................. 176 3.2 CONTROLE QUÍMICO ............................................................................................................ 176 3.3 CONTROLE NÃO QUÍMICO ................................................................................................... 177 LEITURA COMPLEMENTAR ..........................................................................................................180 RESUMO DO TÓPICO 2................................................................................................................... 187 AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................ 188 REFERÊNCIAS .................................................................................................................................... 191 1 UNIDADE 1 - BIOLOGIA DE PLANTAS DANINHAS OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM PLANO DE ESTUDOS A partir do estudo desta unidade, você deverá ser capaz de: • compreender os conceitos de planta daninha e as características que fa- zem uma planta ser considerada daninha; • entender a origem e evolução das plantas daninhas; • avaliar quais são os impactos negativos das plantas daninhas sobre o am- biente agropecuário; • observar que as plantas daninhas podem ser utilizadas em benefício do ser humano; • aprender como classificar e identificar uma espécie daninha, a importân- cia do nome científico e como isso é essencial no manejo de plantas dani- nhas; • analisar as características que tornam uma planta invasora de lavouras e como elas interferem no cultivo. Esta unidade está dividida em quatro tópicos. No decorrer da unidade você encontrará autoatividades com o objetivo de reforçar o conteúdo apresentado. TÓPICO 1 – CONCEITOS, IMPORTÂNCIA, ORIGEM E EVOLUÇÃO DAS PLANTAS DANINHAS TÓPICO 2 – CLASSIFICAÇÃO DAS PLANTAS DANINHAS TÓPICO 3 – REPRODUÇÃO, DISPERSÃO E MECANISMOS DE SOBREVIVÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS TÓPICO 4 – INTERFERÊNCIA NEGATIVA DE PLANTAS DANINHAS AO CRESCIMENTO, DESENVOLVIMENTO E PRODUTIVIDADE DOS CULTIVOS Preparado para ampliar seus conhecimentos? Respire e vamos em frente! Procure um ambiente que facilite a concentração, assim absorverá melhor as informações. CHAMADA 2 3 TÓPICO 1 - UNIDADE 1 CONCEITOS, IMPORTÂNCIA, ORIGEM E EVOLUÇÃO DAS PLANTAS DANINHAS 1 INTRODUÇÃO Olá, acadêmico, começaremos os estudos sobre as plantas daninhas. A primeira unidade contém os conceitos fundamentais sobre espécies daninhas, suas relações com o ambiente e com as plantas cultivadas. O conteúdo será a base para que você possa compreender os mecanismos que envolvem a relação entre uma espécie daninha e uma planta cultivada, para que você possa relacioná-los com os métodos de controle, assunto da próxima unidade. Neste primeiro tópico, aprenderemos por qual motivo uma planta é considerada daninha, qual a importância dessas plantas no contexto agropecuário, social e ambiental e como essas espécies se originaram e os mecanismos que envolvem sua evolução no contexto da agricultura. Ao final deste tópico, você encontrará um resumo contendo as informações chave do conteúdo e autoatividades para você avaliar seu processo de aprendizado. Bons estudos! 2 CONCEITO E IMPORTÂNCIA DAS PLANTAS DANINHAS Acadêmico, definir uma planta como daninha não é fácil. É um conceito amplo, que vai variar de acordo com o ponto de vista da pessoa que está utilizando o termo. O que você pode ter certeza é de que uma planta daninha é uma espécie vegetal que aparece onde você não quer que ela apareça, geralmente, causando problemas relacionados a alguma atividade humana, como a agricultura ou o paisagismo. O conjunto de espécies vegetais designadas por plantas daninhas, plantas invasoras ou plantas ruderais, são aquelas consideradas indesejáveis em uma cultura agrícola, sejam elas espécies cultivadas ou silvestres. Sendo assim, qualquer espécie silvestre pode ser considerada daninha e qualquer espécie cultivada que não foi semeada no local pelo ser humano e que prejudique a lavoura também é considerada daninha, como, por exemplo, quando gramíneas forrageiras utilizadas em pastagens invadem outras culturas, prejudicando o manejo e a produtividade delas. UNIDADE 1 - BIOLOGIA DE PLANTAS DANINHAS 4 Segundo Bacchi, Leitão Filho e Aranha (1982, p. 4) as plantas daninhas são: Espécies pioneiras, agressivas, com grande capacidade germinativa e dispersiva; de crescimento e de adaptabilidade em diversas condições, naturais ou não. Caracteristicamente são rústicas, resistentes a pragas e doenças e geralmente possuem mecanismos reprodutivos assexuados e sexuados de alta viabilidade e longevidade. No Manual de Herbicidas da Biologia de Plantas Daninhas da América, encontra-se uma definição de plantas daninhas como “qualquer planta que é censurável ou interfere nas atividades ou no bem-estar humano” (ZIMDAHL, 2018, p. 16). O conceito mais aplicável a elas está relacionado as atividades agropecuárias, em que essas espécies crescem espontaneamente e afetam de modo negativo essas atividades, interferindo no desenvolvimento das culturas agrícolas de diversas maneiras, seja por competição por nutrientes, água e luz ou exercendo efeitos alelopáticos (BLANCO, 1972; PITELLI, 1987). Se você avaliar do ponto de vista evolutivo, as plantas daninhas representam um dos mais bem-sucedidos grupos de plantas, que evoluíram devido à perturbação humana nas áreas silvestres, seja na construção de cidades ou no desenvolvimento de áreas de cultivo. Navas (1991, p. 171) inclui uma definição mais ampla do conceito plantas daninhas: “uma planta que forma populações capazes de entrar em habitats cultivados, marcadamente perturbados ou ocupados e potencialmente diminuir ou deslocar as populações de plantas residentes que são deliberadamente cultivadas ou têm interesse ecológico e/ou estético”. Acadêmico, veremos algumas características que fazem com que as plantas daninhas sejam consideradas indesejáveis, além do crescimento em locais indesejados (ZIMDAHL, 2018): • Rápido desenvolvimento das mudas. • Rápida maturação reprodutiva e desenvolvimento de propágulos: as espécies florescem rapidamente e produzem uma grande quantidade de sementes. • Capacidade de reprodução sexuada e vegetativa: a maioria das plantas daninhas produz sementes e também se reproduz assexuadamente. • Plasticidade ambiental: capacidade de crescer e tolerar diferentes condições edafoclimáticas. • Plantas daninhas geralmente são autocompatíveis. • São resistentes a fatores ambientais prejudiciais. Maior parte das sementes de plantas daninhas possuem mecanismos de dormência, possibilitando sua resistência a condições adversas. Também pode não haver requisitos especiais para que a germinação ocorra. • Geralmente, as sementes de plantas daninhas possuem o mesmo tamanho e formato da semente cultivada, dificultando sua separação. TÓPICO 1 - CONCEITOS, IMPORTÂNCIA, ORIGEM E EVOLUÇÃO DAS PLANTAS DANINHAS 5 • Algumas plantas daninhas anuais produzem sementes mais de uma vez e essa produção pode não ser afetada pelas condições ambientais. Além disso, possuem diferentes mecanismos de dispersão. • Suas raízes e órgãos vegetativos apresentam reservas energéticas, permitindo sua sobrevivência em condições de estresse ambiental ou cultivo intensivo. • Muitas plantas daninhas possuem adaptações morfológicas que inibem a herbivoria e dificultam o manejo, como os espinhos, ou apresentam sabor e odor repulsivos aos animais. • Possuem grande habilidade competitiva por nutrientes, luz e água. • Plantas daninhas são resistentes, incluindo resistência aos herbicidas. Sinonímias: Mato: termo mais popular utilizado no Paraná e São Paulo. Erva daninha: termo que não engloba todas as plantas, já que metade delas não são herbáceas. Planta infestante. Planta invasora: pode ser proveniente de outra região ou país. Erva má. Inço. NOTA Acadêmico, as espécies daninhas, de um ponto de vista agronômico, causam diminuição da produção e problemas diversos durante a colheita, aumentando os custos da produção. Além disso, podem ser tóxicas paraanimais e, para o ser humano, como Senecio brasiliensis (maria mole), Pteridium aquinilum (samambaia) e Baccharis coridifolia (mio-mio), comuns nas áreas cultivadas do sul do país, causando morte de bezerros ou intoxicação dos animais adultos (VASCONCELOS et al., 2012). O consumo de algumas plantas daninhas pelos animais pode afetar sua qualidade, a produção de leite ou de lã e até causar abortos. No Quadro 1 se encontra uma lista de plantas daninhas tóxicas, a sua distribuição no país e o que causa no animal após ser consumida. UNIDADE 1 - BIOLOGIA DE PLANTAS DANINHAS 6 Espécie Nome vulgar D¹ Patologia Arrabidaea bilabiata Chibata N Morte súbita Ateleia glazioviana Timbó, maria preta Sul Abortos; fibrose cardíaca Baccharis coridifolia Mio-mio Sul Distúrbios gastrointestinais Brachiaria radicans Tannergrass Brasil Anemia hemolítica Cestrum laevigatum Coerama SE e CO Hepatotóxica Copernicia prunifera Carnaúba NE Hepatotóxica Dimorphander molis Faveira CO Nefrotóxica Echium plantagineum Flor roxa Sul Hepatotóxica Enterolobium contortisiqum Tamboril, orelha de macaco Brasil Afeta o SNC Enterolobium gimmiferum Tamboril do campo MG Fotossensibilizante Equisetum spp. Cavalinha SE e Sul Afeta o SNC Fagopirum esculentum Trigo sarraceno Sul Cianogênica Ipomea asarifolia Salsa N, NE Afeta o SNC Ipomea carnea sub. Fistulosa Algodão-bravo N, NE e CO Afeta o SNC Lantana Brasil Cianogênica Manihot spp. Mandioca brava Brasil Distúrbios gastrointestinais; convulsões Mascagnia elegans Rabo de tatu PB Morte súbita Mascagnia pubiflora Corona CO e SE Morte súbita Mascagnia rígida Timbó NE Morte súbita Nierembergia veitchii Não tem Sul Calcificação sistêmica Palicoureia aeneofusca Erva de rato PB Morte súbita Palicoureia marcgravii Erva de rato N, NE, CO e SE Morte súbita Paulicoreia juruana Roxa, roxinha Pará Morte súbita Piptadenia macrocarpa Angico NE Distúrbios gastrointestinais Plumbago scandens Louco NE Distúrbios gastrointestinais Polygala klotzchii Laranjinha MT e SP Afeta o SNC Prunus sphaerocarpa Pessegueiro Sul Cianogênica Pteridum aquilinum Samambaia Brasil Carcinogênica Ricinus comunis Mamona Brasil Afeta o SNC; gastroenterites Senecio brasiliensis Flor das almas Sul Hepatotóxica QUADRO 1 – PRINCIPAIS PLANTAS TÓXICAS DO BRASIL DE INTERESSE AGROPECUÁRIO TÓPICO 1 - CONCEITOS, IMPORTÂNCIA, ORIGEM E EVOLUÇÃO DAS PLANTAS DANINHAS 7 Sessea brasiliensis Pau de osso SP; MG Hepatotóxica Solanum fastigiatum Jurubeba RS Afeta o SNC Solanum malacoxylon Espichadeira CO e Sul Morte súbita Sorgum vulgare Sorgo Brasil Distúrbios gastrointestinais Stryphnodendron spp. Barbatimão SP Fotossensibilizante Stryphnodendrum coriaceum B a r b a t i m ã o d o Nordeste NE Distúrbios gastrointestinais e cianogênica Thiloa glaucocarpa Sipaúba NE Nefrotóxica 1: distribuição da espécie; SNC: Sistema Nervoso Central; NE: Nordeste; SE: Sudeste; N: Norte FONTE: Adaptado de Tokarnia, Dobereiner e Peixoto (2000), Riet-Correa e Medeiros (2001) Quando se pensa na colheita da espécie cultivada, as plantas daninhas podem ser colhidas ainda verdes junto ao cultivo, facilitando o aparecimento de podridão, além de ser comum a contaminação das sementes agrícolas com sementes de espécies daninhas, depreciando a qualidade final do produto e dificultando o processamento final desses produtos. Insetos, nematoides e ácaros podem estar hospedados em plantas daninhas, além de causarem danos nas culturas, podem ser vetores de fungos, bactérias e vírus potencialmente fitopatológicos. O tripe Frankliniella schultzei, que é uma praga comum em algodão, amendoim, girassol e soja, além de ser vetor do vírus do vira-cabeça do tomateiro, pode se hospedar em plantas daninhas, como Emilia sonchifolia (falsa-serralha), Raphanus raphanistrum (nabiça), Sinapis arvensis (mostarda do campo) e Raphanus sativus (rabanete). Algumas espécies daninhas são tolerantes a alguns vírus e podem ser reservatórios de viroses para as plantas cultivadas. O begamovírus do tomateiro, transmitido pela mosca-branca, pode ficar hospedado em plantas de Ageratum conyzoides (mentrasto) e Amaranthus spinosus (bredo-de-espinho), sendo importantes fontes do vírus para a cultura do tomate (LIMA; MARTINELLI; MONTEIRO, 2000; ARNAUD et al. 2007; SILVA; SANTOS; NASCIMENTO, 2010). Nematoides também são um grande problema em algumas lavouras e podem se hospedar nas raízes das plantas daninhas durante a entre safra. As espécies de plantas daninhas permitem que os nematoides parasitas de plantas sobrevivam mesmo na ausência de culturas agrícolas. Sendo assim, as plantas daninhas contribuem para a manutenção e aumento das populações de nematoides no solo, dificultando seu controle. Por exemplo, as plantas daninhas Amaranthus spp., Portulaca oleracea, Euphorbia heterophylla, Ipomoea spp. e Bidens spp. têm a capacidade de aumentar a população de diversas espécies do nematoide-das- galhas (ASMUS; ANDRADE, 1997, BELLÉ et al., 2017; BELLÉ et al., 2019). UNIDADE 1 - BIOLOGIA DE PLANTAS DANINHAS 8 As plantas daninhas podem levar a redução da produtividade das lavouras, resultando em prejuízos e até a perda total da lavoura, chegando a causar maiores danos que as pragas e doenças agrícolas. Estima-se que a perda potencial da produção agrícola mundial relacionado as plantas daninhas na cultura do trigo seja de 7,7 %; nos feijões, 37%; no milho chega a 10,5% e no arroz pode atingir 37% (OERKE, 2006). Acadêmico, esses danos dependerão das características botânicas das espécies daninhas e das cultivadas, como porte, arquitetura, velocidade de crescimento, densidade e a duração do desenvolvimento de ambas (FONTES et al., 2003). Algumas plantas extraem grandes quantidades de nutrientes do solo, como a Portulaca oleraceae (beldroega) para o potássio e Euphorbia heterophylla (amendoim-bravo) para o nitrogênio. Segundo Vasconcelos et al. (2012, p. 2), “além dos prejuízos diretos, essas plantas reduzem a eficiência agrícola, aumentam os custos de produção e diminuem a qualidade do produto, reduzindo o seu valor comercial e ainda dificulta ou até impede a operação de colheita”. As plantas daninhas também podem dificultar a colheita mecanizada, causam entupimento dos equipamentos, retardando o processo e também podem causar danos nas máquinas, tornando o processo mais custoso ao produtor agrícola (PITELLI, 1987). A contaminação de sementes de plantas daninhas pode causar perda da qualidade de produções farináceos ou da fermentação de cerveja, por exemplo. O valor da terra também pode ser reduzido, devido à infestação de plantas daninhas, especialmente as perenes, que inviabilizam o uso agrícola de algumas áreas. Além disso, plantas aquáticas em reservatórios e riachos podem causar a perda excessiva de água através da transpiração ou atrapalhar a navegação e recreação, diminuindo o espelho d´água, como no caso da Typha angustifolia (taboa), muito comum no sul do país. Algumas espécies aquáticas também podem ser reservatórios de parasitas ou de insetos vetores de doenças. Em culturas irrigadas, a presença de plantas daninhas causa perda de água através de maior absorção ou volume radicular e maiores taxas de transpiração (ZIMDAHL, 2018). Espécies infestantes também causam problemas em rodovias e ferrovias, reduzindo a visibilidade ou sendo estopim de queimadas causadas pelo homem. Nas cidades, as plantas daninhas causam danos estéticos em jardins e parques, impossibilitam áreas de recreação, como campos de futebol, e podem ser abrigo de animais peçonhentos. Além disso, essas espécies, quando são provenientes de outros países causam graves danos ecológicos quando invadem e suprimem a vegetação nativa (ZIMDAHL, 2018). TÓPICO 1 - CONCEITOS, IMPORTÂNCIA, ORIGEM E EVOLUÇÃO DAS PLANTAS DANINHAS 9 O estudodas plantas daninhas é importante no sentido de facilitar a produção de alimentos e tornar a prática agronômica mais eficiente, com aumento da produtividade e da qualidade dos produtos para consumo. IMPORTANT E Acadêmico, o estudo de plantas daninhas envolve o conhecimento botânico das espécies daninhas, sua identificação e classificação, características morfológicas e anatômicas e sua fisiologia. Também envolve as interações ecológicas das espécies, seu habitat e adaptabilidade às diferentes condições ambientais, a relação entre as plantas daninhas e cultivadas; as características fitotécnicas da cultura, seu manejo, mecanização e aplicação de herbicidas. Nem sempre as plantas daninhas representam danos à agricultura. Algumas espécies podem ser utilizadas como cobertura verde do solo, para evitar a erosão ou como cobertura morta, para evitar o superaquecimento da superfície do solo e a perda excessiva de água, além de atuar como incremento de matéria orgânica. Além disso, a cobertura morta pode inibir a germinação de outras espécies daninhas, seja por sombreamento ou efeito alelopático. Os conceitos de adubação verde e cobertura morta e suas aplicações serão aprofundados na Unidade 2 e a alelopatia e seus efeitos sobre os cultivos serão abordados no Tópico 4 desta Unidade. ESTUDOS FU TUROS Várias espécies daninhas têm um valor nutricional importante, podendo fazer parte da dieta e comumente negligenciadas pela população. São as chamadas PANCs (Plantas Alimentícias Não Convencionais), que crescem espontaneamente no meio do cultivo ou ao seu redor. Temos como exemplo a Portulaca oleracea (beldroega), Sonchus oleraceus (Serralha) e Amaranthus retroflexus (caruru), que podem ser consumidos em saladas e comercializados em feiras, apresentando uma renda extra para pequenos produtores. A relação de algumas espécies consideradas daninhas que podem ser consumidas pelo ser humano se encontra no Quadro 2. UNIDADE 1 - BIOLOGIA DE PLANTAS DANINHAS 10 Algumas espécies consideradas daninhas também podem ser utilizadas como medicamentos fitoterápicos, como o Leonorus sibiricus (rubim), Baccharis trimera (carqueja) e Malva parviflora (malva), já comumente utilizadas pelas populações rurais na forma de infusões, xaropes e tinturas. INTERESSA NTE No livro Plantas medicinais no brasil: nativas e exóticas de Lorenzi e Matos, 2007, encontra-se uma lista completa de plantas medicinais, suas descrições e usos. Várias delas são consideradas espécies daninhas. DICAS ESPÉCIE NOME VULGAR PARTE UTILIZADA Amaranthus retroflexus Caruru Folhas e sementes Boehmeria caudata Urtiga mansa Folhas Commelina spp. Trapoeraba Parte aérea Cyperus rotundus Tiririca Bulbos Emilia fosbergii Bela-emilia Folhas Galinsoga parviflora Picão branco Parte aérea Hedychium coronarium Lírio do brejo Flores Hypoxis decumbens Tiririca de flor Folhas Oxalis latifolia Trevinho Folhas e rizomas Portulaca oleracea Beldroega Folhas Rumex obtusifolius Língua de vaca Folhas Solanum americanum Erva moura Frutos Sonchus oleraceus Serralha Parte aérea Taraxacum officinale Dente-de-leão Folhas e flores Typha domingensis Taboa Pólen, palmito FONTE: Adaptado de Kinupp e Lorenzi (2013) QUADRO 2 – PLANTAS ALIMENTÍCIAS NÃO CONVENCIONAIS CONSIDERADAS DANINHAS EM LAVOURAS E PASTAGENS Acadêmico, ainda existem as espécies com características apícolas, fornecendo néctar ou pólen para produtores de mel, conforme Quadro 3. TÓPICO 1 - CONCEITOS, IMPORTÂNCIA, ORIGEM E EVOLUÇÃO DAS PLANTAS DANINHAS 11 Espécie N.V Flor N P Alternanthera brasiliana Cabeça branca Ano todo X Asclepia curassavica Oficial-de-sala Ano todo x X Pyrostegia venusta Cipó-de-São-João Maio/ago. x X Cordia verbenacea Fumo bravo Ano todo x Cordia curassavica Fumo bravo Set./maio x Tradescantia spp. Trapoerabas Ano todo X Spergula arvensis Espérgula Set./maio X Acanthospermum australe Carrapicho Mar./maio x X Ageratum conyzoides Mentrasto Maio/ago. X Ambrosia polystachia Losna-brava Jan./mar. X Bidens pilosa Picão preto Ano todo X Emilia sonchifolia Falsa-serralha Fev./jun. X Eupatorium laeviegata Assa-peixe Jan./abr. X Senecio brasiliensis Maria mole Maio/nov. x X Sonchus oleraceus Serralha Set./mar. X Taraxacum officinale Dente-de-leão Set./jan. x X Vernonia spp. Assa-peixe Ago./nov. x X Raphanus raphanistrum Nabiça Jul./ago. x X Brassica campestris Mostarda-brava Maio/jul. x Leonotus nepetifolia Cordão-de-frade Ano todo x X Cassia alata Fedegoso Ano todo X Cassia ocidentalis Mata-pasto Set./nov. X Crotalaria spp. Crotalárias Out./fev. X Typha angustifolia Taboa Set./maio X Stylosanthes scabra Alfafa-do-campo Ano todo x QUADRO 3 – RELAÇÃO DE PLANTAS DANINHAS QUE PODEM SER UTILIZADAS COMO FONTE DE NÉCTAR E/OU PÓLEN N.V.= NOME VULGAR; N= NÉCTAR; P= PÓLEN FONTE: Adaptado de Brandão et al. (1984) 3 ORIGEM E EVOLUÇÃO DAS PLANTAS DANINHAS Neste subtópico, compreenderemos como as plantas daninhas e cultivadas evoluíram juntas, desde o surgimento da agricultura, e as consequências disso, assim como os conceitos básicos de evolução que levaram ao surgimento das características adaptativas dessas espécies ao ambiente agrícola. Com a domesticação das plantas para produção de alimentos, ocorreu uma adaptação dessas espécies vegetais aos novos ambientes e novas práticas de cultivo. Esse manejo e mudança da estrutura do ambiente nativo fez com que as espécies silvestres evoluíssem e se adaptassem aos sistemas de cultivo, tornando sua sobrevivência mais eficiente e aumentando a produtividade. UNIDADE 1 - BIOLOGIA DE PLANTAS DANINHAS 12 A agricultura surgiu a aproximadamente 12 mil anos atrás, e, nesse pequeno espaço de tempo, ocorreu a evolução das plantas cultivadas e concomitantemente, das espécies daninhas. Os agricultores começaram a separar as sementes de plantas de interesse daquelas consideradas daninhas; separar as plantas mais saudáveis e produtivas, causando a seleção das plantas cultivadas que conhecemos hoje. Em resposta a isso, as plantas daninhas desenvolveram sementes parecidas com a da planta de interesse, garantindo sua sobrevivência (GOULD, 1991). As espécies daninhas podem ou não estar relacionadas à espécie domesticada pelo ser humano. Algumas plantas consideradas daninhas podem ser pioneiras, adaptadas a colonizar e habitar ambientes inóspitos ou alterados, e o desenvolvimento da agricultura causou uma seleção nessas plantas, que se adaptaram a ocupar o ambiente mediado pelo ser humano (VIGUEIRA; OLSEN; CAICEDO, 2013). Acadêmico, as forças micro evolucionárias que guiaram as das plantas cultivadas também guiaram as espécies daninhas, direta e indiretamente: 1. Deriva genética: que fixa alelos aleatoriamente, se manifesta quando indivíduos são selecionadas e propagados a partir de poucos representantes da população selvagem. 2. Fluxo gênico: ocorre por hibridação entre variedades de uma cultura e entre espécies selvagens, causando aumento da diversidade genética. 3. Seleção artificial: fixação de alelos de plantas cada vez mais adaptadas às condições de domesticação impostas pelo ser humano. Alelos são formas alternativas do mesmo gene, encontrados nos cromossomos homólogos, que conferem variações da mesma característica dentro desse gene. Hibridação é o cruzamento entre indivíduos de espécies diferentes. NOTA Acadêmico, veremos, a seguir, algumas causas das adaptações evolutivas que as plantas daninhas e as plantas cultivadas compartilharam entre si (ZIMDAHL, 2018): • Aumento da seleção de sementes, que se tornam inaptas em crescer fora do solo arado e preparado e dependem de semeadura. • Abandono da área cultivada, causando regressão do cultivar a características selvagens. • Nivelamento das condições ambientais do cultivo, favorecendo genótipos adaptados ao controle dos fatores ambientais. TÓPICO 1 - CONCEITOS, IMPORTÂNCIA, ORIGEM E EVOLUÇÃODAS PLANTAS DANINHAS 13 • Aumento das monoculturas, que selecionaram conjuntamente plantas daninhas especializadas. • Colheita combinada da cultura e das espécies daninhas, levando a modificações que permitiram a espécie daninha ser colhida em conjunto à lavoura. • Redução da habilidade competitiva de culturas tratadas com reguladores de crescimento químicos. • Uso extensivo de herbicidas, que levou ao desenvolvimento de mecanismos de resistência. A seleção de plantas daninhas está relacionada à adaptação das plantas silvestres às alterações do ambiente causadas pelo ser humano e a hibridação de espécies selvagens, além da reversão de uma cultura a condições selvagens (ELLSTRAND; SCHIERENBECK, 2000). 3.1 COLONIZAÇÃO DAS LAVOURAS E PASTAGENS POR ESPÉCIES SILVESTRES PRESENTES NO LOCAL Acadêmico, quando uma área é modificada para introdução de uma lavoura ou pastagem, as espécies nativas daquela região geralmente se tornam invasivas, devido às condições adequadas de aeração, nutrição mineral e/ou irrigação presentes na lavoura. As plantas silvestres que se tornam daninhas possuem algumas das características gerais de uma espécie invasiva, mecanismos eficientes de dispersão e genótipos fenotipicamente plásticos, o que pode levar a uma maior dificuldade de manejo e controle, já que estas já estão adaptadas às condições ambientais da região. Além disso, algumas plantas daninhas já eram pré-adaptadas para crescimento e competição por recursos em ambientes parecidos ao agrícola, facilitando seu desenvolvimento. Genótipo é a composição genética de um indivíduo, o conjunto de todos os genes. Fenótipo é a expressão dos genes no indivíduo, dando as suas características únicas. NOTA UNIDADE 1 - BIOLOGIA DE PLANTAS DANINHAS 14 3.2 HIBRIDAÇÃO DE ESPÉCIES SILVESTRES E CULTURAS Nesse processo ocorre um fluxo gênico (cruzamento) entre a espécie domesticada e suas formas silvestres (nativas), causando a evolução da invasividade e gerando uma espécie potencialmente daninha (ELLSTRAND et al. 1999; ELLSTRAND; SCHIERENBECK, 2000). O processo de hibridação pode ser entre raças ou subtipos de uma mesma espécie (intraespecífica), ou envolvendo diferentes espécies e até diferentes gêneros (interespecífica). Quanto mais aparentada for as duas plantas, mais facilmente o cruzamento poderá ocorrer. Quando ocorre o processo de introgressão, que é o retrocruzamento de um híbrido natural com um de seus parentais, pode haver o surgimento de uma variedade com ganhos adaptativos e capacidade invasiva (planta daninha) e não necessariamente com características de interesse agronômico. Nem sempre a hibridação gera espécies invasivas, mas, quando ocorre, as plantas vão possuir as mesmas características adaptativas do cultivo, além de ocorrer a mimetização das sementes, já que elas são híbridas, dificultado a colheita e separação das sementes da cultura de interesse. Isso torna árduo o trabalho de pós-colheita e leva a perda de qualidade do produto. 3.3 REVERSÃO DAS PLANTAS CULTIVADAS EM AMBIENTES SILVESTRES Se você abandonar uma área de cultivo, algumas plantas domesticadas cultivadas ali podem reverter-se a condições selvagens. Isso ocorre quando as sementes da cultura permanecem no solo e as plantas se desenvolvem na área sem cultivo, podendo levar a reversão de suas características e, depois de algumas gerações, criar um subtipo daninho. Esses subtipos se adaptam a região e se tornam invasoras das culturas instaladas posteriormente na área. Elas também podem hibridizar com a espécie domesticada e com espécies silvestres, aumentando sua diversidade genética. Exemplo de reversão ocorreu com o Secale secale (centeio selvagem), que se tornou uma espécie invasora de cultivos de trigo e Oryza sativa (arroz selvagem), que causa problemas no cultivo do arroz em todo o planeta (VIGUEIRA et al., 2013). 3.4 MIMETISMO As forças de seleção criadas pelas práticas agrícolas podem gerar subtipos de plantas daninhas com semelhanças morfológicas ao cultivar domesticado. Esse mimetismo dificulta o controle da planta daninha sem causar danos ao TÓPICO 1 - CONCEITOS, IMPORTÂNCIA, ORIGEM E EVOLUÇÃO DAS PLANTAS DANINHAS 15 próprio cultivar. Caracteristicamente, as formas miméticas apresentam-se morfologicamente semelhantes ao cultivar: mesmo hábito de crescimento, tempo de florescimento e produção de sementes, morfologia das sementes semelhantes, mesmas adaptações às condições climáticas (BARRET, 1983). Na hora de aplicar um método de controle, muitas vezes o agricultor acaba matando a planta daninha e a planta cultivada, por elas serem similares. O mimetismo também surge da hibridação entre a planta cultivada e espécies parentais selvagens, gerando indivíduos com características fenotípicas similares as da planta cultivada e dificultando o manejo no campo e a diferenciação das sementes na hora da colheita. Exemplo de mimetismo ocorre entre a espécie Echinocloa oryzicola e o arroz cultivado. Essa planta daninha desenvolveu características morfológicas e de desenvolvimento parecidas com a do arroz cultivado, dificultando a diferenciação das plantas no início do desenvolvimento. Além disso, ela floresce e frutifica ao mesmo tempo que o arroz cultivado (YAMASUE, 2001). 3.5 IMPACTO DO CONTROLE DE PLANTAS DANINHAS A adaptação das plantas daninhas aumentou com o avanço dos métodos de controle e o uso de herbicidas, causando uma pressão que selecionou espécimes cada vez mais adaptadas e resistentes às medidas de controle empregadas na agricultura no decorrer dos séculos. Acadêmico, no Quadro 4, você encontra exemplo de algumas classes de herbicidas e os mecanismos que as plantas daninhas desenvolveram para criar resistência. A ação dos herbicidas e os mecanismos de resistência das plantas daninhas serão abordados com detalhes na Unidade 3. ESTUDOS FU TUROS Você perceberá que a composição das espécies daninhas em uma região é dinâmica e responsiva às alterações das práticas culturais no decorrer do tempo. Um exemplo é a mudança no hábito de uma espécie daninha, que pode se alterar de acordo com o método de colheita, selecionando formas mais altas, que são colhidas juntamente com a lavoura e se perpetuam na região. UNIDADE 1 - BIOLOGIA DE PLANTAS DANINHAS 16 CLASSE DE HERBICIDA MECANISMO DE RESISTÊNCIA Ariloxiphenoxipropionicos Aumento da detoxificação Bipiridiliums Aumento da detoxificação e/ou sequestração Dinitroanilinas Hiperestabilização dos microtúbulos Substitutos de uréia Aumento da detoxificação Sulfonilureias Modificação do sítio ativo da enzima alvo Triazinas Modificação do sítio ativo da proteína alvo FONTE: Adaptado de Radosevich, Holt e Ghersa (2007) QUADRO 4 – EXEMPLOS DE MECANISMOS DE RESISTÊNCIA COMUNS A ALGUMAS CLASSES DE HERBICIDAS O uso de herbicidas elimina as espécies susceptíveis a ele, mas abre caminho para a entrada de espécies resistentes e se faz necessário refletir sobre a importância de prevenir o aparecimento da planta daninha ou criar um sistema de manejo integrado, que diminua o uso de herbicidas. Lembre-se: os herbicidas possuem custos econômicos e ambientais que forçam o agricultor a pensar em métodos de controle alternativos. IMPORTANT E 17 Neste tópico, você aprendeu que: • O conceito de planta daninha é muito amplo e varia de acordo com o autor estudado. • Existem diversas características de uma planta que podem ser usadas para classificá-la como daninha ou invasora, sendo muito importante na hora de caracterizar essas espécies. • Uma planta daninha pode causar variados tipos de problemas para o ser humano, mas é muito importante compreender os danos que essas plantas podem causar na agropecuária: diminuição da produtividade das culturas, perdas na colheita, contaminação de sementes e perda de qualidade no produtofinal, uso excessivo de fertilizantes e herbicidas e intoxicação de animais e do próprio agricultor. • Apesar de serem consideradas vilãs pelo ser humano, várias espécies de plantas daninhas podem ser utilizadas na confecção de medicamentos fitoterápicos, como plantas apícolas, no consumo humano e também na própria melhoria da qualidade do solo e da lavoura. • As plantas daninhas evoluíram junto às espécies domesticadas pelo homem, se adaptando às alterações que a agricultura causa no meio ambiente, desde seu surgimento. • A evolução das espécies daninhas segue as regras já definidas para todos os seres vivos do planeta Terra, mas essa adaptação tem sido cada vez mais rápida e específica, conforme a tecnologia na agricultura avança. • Algumas plantas hoje consideradas daninhas já possuíam as características invasivas antes do surgimento da agricultura, eram espécies adaptadas a sobreviver em ambientes inóspitos. • Várias espécies de plantas daninhas surgiram do cruzamento com as plantas cultivadas, gerando híbridos com características morfológicas misturadas o que chamamos de mimetismo. RESUMO DO TÓPICO 1 18 • Plantas cultivadas também podem se tornar espécies daninhas, quando crescem fora do controle do ser humano, em terrenos abandonados ou na área ao redor da lavoura. Elas perdem a dependência do ser humano e retomam características silvestres, podendo inclusive hibridizar com uma espécie cultivada novamente. • Os métodos de controle de plantas daninhas estão relacionados diretamente com a evolução cada vez mais rápida das características adaptativas dessas espécies ao ambiente agrícola. 19 1 Segundo o que estudamos, existem várias características para definir uma planta como daninha. Com relação a essas características, analise as sentenças a seguir: I- Uma planta daninha é qualquer vegetal que cresce onde não é desejado. II- Uma planta daninha é qualquer vegetal que absorve nutrientes de que precisa. III- Uma planta daninha pode ser tóxica aos animais e seres humanos. IV- Plantas daninhas possuem mecanismos de resistência e sobrevivência às condições adversas ambientais. Agora, assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Apenas a I está correta. b) ( ) Apenas a I, II e IV estão corretas. c) ( ) Apenas a I, III e IV estão corretas. d) ( ) Todas estão corretas. 2 As plantas daninhas podem prejudicar uma lavoura de diversas maneiras. Com relação a isso, cite três formas de danos que uma espécie daninha pode causar no ambiente agrícola: 3 As plantas daninhas possuem várias características que as tornam um problema para o agricultor, tanto durante o plantio, como durante a colheita e processamento. Com relação a essas características, analise as afirmativas a seguir: I- Espécies daninhas podem germinar e se desenvolver em condições ambientais pouco favoráveis, como em estresse hídrico, baixa fertilidade e acidez do solo. II- Se as condições edafoclimáticas são favoráveis à lavoura, também serão para as plantas daninhas, mas, se as condições são ruins para a lavoura, algumas espécies daninhas conseguem se desenvolver nessas condições, devido a sua capacidade adaptativa. III- Espécies daninhas causam redução da produtividade das lavouras e o aumento dos seus custosmas não podem causar danos à saúde humana nem danos estéticos, invadindo áreas de recreação, jardins e parques. IV- As plantas daninhas podem ser hospedeiras de pragas e doenças que atacam as plantas cultivadas. AUTOATIVIDADE 20 Agora, assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) I e III. b) ( ) I, II e III. c) ( ) III. d) ( ) I, II e IV. 4 As plantas daninhas surgiram com o início da agricultura, a seleção das plantas cultivadas e as alterações ambientais causados pelo ser humano durante o cultivo causaram uma pressão que selecionou plantas daninhas adaptadas a essas condições. Com relação às causas que levaram ao surgimento dessas espécies, analise as sentenças a seguir: I- Algumas espécies daninhas eram plantas silvestres com adaptações de crescimento em condições adversas e facilmente conseguiram invadir áreas cultivadas. II- Pode ocorrer a hibridação entre uma espécie cultivada e espécies aparentadas selvagens, gerando plantas que apresentam características morfológicas e de desenvolvimento parecidas com a espécie cultivada, o chamado mimetismo. III- Os métodos de controle de plantas daninhas feitas pelo ser humano, como a aplicação de herbicidas não influenciam na evolução das plantas daninhas. Agora, assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Somente a I. b) ( ) Somente a I e II. c) ( ) Somente a II e III. d) ( ) Somente a III. 21 TÓPICO 2 - UNIDADE 1 CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS DANINHAS 1 INTRODUÇÃO Acadêmico, acabamos de analisar o que é uma planta daninha, qual sua importância em diferentes pontos de vista, como essas plantas se originaram junto ao desenvolvimento da agricultura e quais os processos evolutivos envolvidos. Neste tópico, entenderemos como se classifica e identifica as plantas daninhas, suas características morfológicas e a importância de entender a botânica como ferramenta para o controle adequado das plantas daninhas em uma lavoura. Não se esqueça, ao final do tópico você encontrará o resumo e as autoatividades. Bons estudos! 2 SISTEMÁTICA E TAXONOMIA VEGETAL Sistemática vegetal é a ciência que engloba a taxonomia, a qual descreve, identifica, dá nome e classifica as espécies vegetais em conjunto as suas relações genéticas, criando sua filogenia, ou sua história evolucionária. A taxonomia encaixa as espécies vegetais em táxons, que são grupos delimitados de organismos, com características parecidas, de preferência monofiléticos, isto é, com um ancestral comum (JUDD, 2010). Táxon é uma categoria utilizada para reunir organismos vivos que possuem algumas características semelhantes entre si. As principais categorias utilizadas são: REINO, DIVISÃO, CLASSE, ORDEM, FAMÍLIA, GENÊRO e ESPÉCIE. NOTA Acadêmico, as plantas são classificadas baseadas em critérios de ancestralidade e similaridade e os cientistas criaram chaves para identificação das espécies baseado nas características morfoanatômicas das plantas. Isso permite encaixar uma espécie dentro de um táxon específico, que, para as espécies vegetais, além dos citados anteriormente, é comum o uso de sub-táxons como subespécie, variedade e forma (SIMPSON, 2010). 22 UNIDADE 1 - BIOLOGIA DE PLANTAS DANINHAS Para identificação de uma espécie, analisamos todos os caracteres morfológicos disponíveis quando a espécie é coletada, mas a morfologia da flor é a parte mais importante na classificação. O número de peças florais, disposição do ovário, número e placentação dos óvulos, abertura das anteras e até o formato do pólen podem ser utilizados para identificação. Além disso, a morfologia das folhas, disposição das mesmas nos caules, presença de pilosidade, espinhos, cerosidade, a cor e a textura são características importantes que precisam ser avaliadas. Com relação às plantas daninhas, é muito importante também que você saiba identificar a espécie pela plântula, o que vai facilitar a elaboração de um plano de manejo antes que essa espécie se torne prejudicial para o cultivo. Para ter uma maior clareza sobre morfologia e taxonomia, consulte a apostila Noções morfológicas e taxonômicas para identificação botânica, disponível para download em: https://www.embrapa.br/amazonia-oriental/busca-de-publicacoes/-/ publicacao/992543/nocoes-morfologicas-e-taxonomicas-para-identificacao-botanica. DICAS Exemplos de descrição de uma espécie vegetal encontrados em livros e artigos científicos da área, segundo Deuber (1992). CLASSE MONOCOTILEDÔNEA FAMÍLIA: POACEAE GÊNERO: Brachiaria ESPÉCIE: Brachiaria purpurascensHenr. Blumea Pro. Syn: Panicum purpuracens; Panicum barbinode; Panicum guadaloupense; Panicum equinum; Brachiaria mutica Sin, vulgar (nome vulgar): capim-angola, capim-de-planta, capim-fino, capim-do-pará Planta perene, herbácea, estolonífera, ereta ou subprostada. Colmo com nós densamente pilosos, atingindo até dois metros de comprimento. Folhas com bainha verde-clara, estriada, em geral pilosa (ocasionalmente glabra); região do colar mais acentuadamente pilosa; lígula de pequenas dimensões e densamente translúcido-ciliada; lâmina lanceolada, bem desenvolvida, glabrescente e curtamente serreada nos bordos. Inflorescência e panícula, com diversos racemos de 15-20 cm de comprimento e com nítida pilosidade branca na inserção dos pedicelos na ráquis. Espiguetas subsésseis, bifloras, com uma flor masculina e uma hermafrodita com ovário normalmente estéril; glumas brancas, esverdeadas. TÓPICO 2 - CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS DANINHAS 23 Reprodução em geral vegetativa, raramente ocorrendo a formação de sementes. Planta originária da África e introduzida como forrageira no Brasil, onde se aclimatou e se disseminou largamente, sendo hoje uma invasora problemática. Plântula com plúmula brancacenta, hialina, glabra, de ápice obtuso, fortemente adpressa ao colmo. Folha definitiva com bainha verde-brancacenta, com esparsos pelos simples e hialinos; lâmina verde-clara, estriada, com numerosos pelos simples, longos e translúcidos em ambas as faces e de aspecto muito característico. Cariopse envolta pelas glumas e, quando nua, ovalada, com aproximadamente 1,6 mm de comprimento por 1 mm de largura. Pericarpo liso, amarelado e levemente reluzente. Embrião dorso-basal e da mesma cor do pericarpo. FONTE: Adaptado de Bacchi, Leitão Filho e Aranha (1982) CLASSE EUDICOTILEDÔNEA FAMÍLIA LAMIACEAE GÊNERO Leonotis ESPÉCIE: Leonotis nepetifolia (L.) R. Br Pro syn.: Phlomis nepetaefolia; Leonorus globosus, Leonorus nepetaefolia, Stachys mediterranea, Leonorus marrubiastrum Sin. Vulgar (nome vulgar): cordão de frade Planta anual, herbácea, ereta e com 70 a 210 cm de altura. Caule quadrangular, anguloso, estriado, pouco ramificado e verde-claro. Folhas ovadas, de ápice agudo ou ligeiramente obtuso e base truncada ou semi-cordada, bordos fortemente crenados e ciliados, membranáceas opostas, com minúsculos pelos simples e alvo-translúcidos em ambas as faces, sendo a adaxial verde- escura e a abaxial mais clara, fosca, com nervuras bastante proeminentes; pecíolo longo e revestido por pelos simples e translúcidos. Inflorescência em glomérulos multifloros protegidos por numerosas brácteas linear-subuladas, de ápice acuminado, com pilosidade brancacenta. Cálice tubuloso, verde- claro, recurvado, piloso, em geral com oito dentes estreitos, sendo um bem mais desenvolvido; corola bilabiada, alaranjada, de tubo longo, duas vezes mais longa que o cálice, recurvada e exteriormente pilosa; androceu formado de quatro estames didínamos, de filetes longos e filiformes, inseridos na porção mediana do tubo da corola, com anteras de rima longitudinal, brancas e divergentes; estilete delgado e de ápice bífido. Fruto núcula oval, trígona, lisa, obtusa no ápice e acastanhada. Reproduz-se exclusivamente por sementes e seu ciclo é de aproximadamente 130 dias. 24 UNIDADE 1 - BIOLOGIA DE PLANTAS DANINHAS Plântula com hipocótilo e epicótilo cilíndricos, verde-claros e glabros. Folhas cotiledonares deltoides, de ápice levemente emarginado, base atenuada, bordos curtamente ciliados, verde-claras e glabras em ambas as faces, pecíolo longo. Folhas definitivas lanceoladas, de ápice obtuso-arredondado, base reta ou arredondada, bordos ciliados, membranáceos, opostas; pecíolo curto. Semente trígono-lanceolada, com 2,6-3,1 mm de comprimento por 1,2-1,3 mm de largura. Testa dura, lisa, glabra, castanha com arestas obsoletamente aladas. Hilo basal, côncavo, retangular. FONTE: Adaptado de Bacchi, Leitão Filho e Aranha (1982) 2.1 NOMENCLATURA BOTÂNICA Como se dá nome às plantas? Qual a importância de nomear de maneira correta uma espécie daninha? Acadêmico, a nomenclatura botânica é essencial para a correta identificação de uma espécie vegetal. Existem regras bem definidas pelo Código Internacional de Nomenclatura Botânica, sendo que o nome da espécie sempre será binomial, com o gênero começando em letra maiúscula, seguido do epíteto específico. O nome científico da espécie sempre será ou sublinhado ou em itálico, nunca capitalizado (SIMPSON, 2010). Exemplo: Jatropha urens, Jatropha é o gênero ao qual a planta pertence e urens é o epíteto específico, que dá identidade aquela espécie. A nomenclatura botânica é de suma importância para evitar problemas com os nomes vulgares das plantas daninhas. Nomes vulgares ou comuns variam entre regiões e diferentes línguas, o que dificulta a correta identificação de uma espécie vegetal. Muitas vezes, a mesma espécie tem diversos nomes vulgares, levando o técnico e o agricultor a ter problemas na identificação, se por acaso o exemplar do espécime não está disponível. No Quadro 5 você encontra exemplos da diversidade de nomes comuns que uma mesma espécie botânica pode ter. O nome científico é de uso universal, sendo mais fácil e prático identificar a espécie em qualquer língua ou localização do planeta. Isso também vai te ajudar a encontrar a descrição da espécie correta nos livros sobre plantas daninhas e em artigos relacionados a plantas daninhas IMPORTANT E TÓPICO 2 - CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS DANINHAS 25 NOME CIENTÍFICO NOME VULGAR Asclepia curassavica Algodãozinho-do-campo, leiteirinha, mané-mole, erva-leiteira, cega-olho Cassia occidentalis Fedegoso, café-chimarrão, café-negro, mudianhoca, ibixuma Brachiaria plantaginea Capim-doce, capim-guatemala, capim-marmelada, capim-paulista, grama-maior, papuã Brachiaria purpurascens Capim-angola, capim-de-planta, capim-fino, capim-do-pará Sida cordifolia Guanxuma, guaxuma, guanxima Sida rhombifolia Guanxuma, guaxima, vassourinha FONTE: Adaptado de Bacchi, Leitão Filho e Aranha (1982) QUADRO 5 – RELAÇÃO ENTRE O NOME CIENTÍFICO E VULGAR DE ALGUMAS ESPÉCIES DE PLANTAS DANINHAS ENCONTRADAS NO BRASIL 2.2 SISTEMÁTICA DE PLANTAS DANINHAS Com relação às plantas daninhas, existem cerca de 300 espécies importantes mundialmente que estão concentradas principalmente nas famílias botânicas Poaceae, Cyperaceae, Asteraceae e Polygonaceae, representando aproximadamente 43%, e o restante fica distribuído em mais 16 famílias. Acadêmico, analisaremos, a seguir, as principais características que separam os grupos de plantas daninhas dentro da Botânica, o que irá auxiliar na identificação das espécies no campo. A família Poaceae, que reúne as plantas chamadas de gramíneas, é a que engloba as espécies daninhas mais importantes e mais disseminadas pelo planeta e, não por acaso, também as plantas mais cultivadas pelo ser humano: trigo, arroz, cevada, centeio, milheto, aveia, milho, sorgo e cana-de-açúcar. IMPORTANT E Se avaliarmos pela classe botânica, as espécies se dividem em Eudicotiledôneas, também chamadas de latifoliadas ou de folha larga e as Monocotiledôneas, conhecidas como espécies de folha estreita, que possuem poucas famílias importantes no país, mas um grande número de espécies invasoras de culturas (SIMPSON, 2010). Para uma melhor compreensão e facilidade de identificação, vamos caracterizar as principais diferenças entre as Classe Eudicotiledoneae (Magnoliopsida) e Monocotyledoneae (Liliopsida). 26 UNIDADE 1 - BIOLOGIA DE PLANTAS DANINHAS 2.2.1 Monocotyledoneae (Liliopsida) Nesta classe, a principal característica é a presença de um cotilédone na semente. A maioria das espécies são de hábito herbáceo e apresentam regiões bem definidasno caule, os nós (onde se inserem as folhas) e os internos, que podem ser curtos no início de desenvolvimento, porém alongando-se com o crescimento da planta em altura. As folhas se dispõem alternadamente e são compostas geralmente pelo limbo, bainha e lígula, não ocorrendo um pecíolo. A disposição dos feixes vasculares no limbo é paralela (nervuras) e geralmente o limbo possui comprimento maior que a largura. Os vasos de condução são dispersos no caule e nas raízes. As flores se reúnem em inflorescências, geralmente espigas, racemos ou panículas; sempre as estruturas florais em número de três ou múltiplos de três. Outra característica é a presença de raízes adventícias em formato fasciculado ou em cabeleira, já que a raiz principal, que se forma a partir do embrião, não se desenvolve ou cresce por um período curto. 2.2.2 Eudicotiledoneae (Magnoliopsida) Nesta classe, ocorre o desenvolvimento de dois cotilédones, os quais armazenam nutrientes para nutrir o embrião durante a germinação inicial. Nesse grupo ocorre desde herbáceas, arbustos, árvores, trepadeiras e epífitas. Uma característica importante nesse grupo é o crescimento secundário, em espessura, com formação de lenho (madeira). As folhas possuem limbo e pecíolo, o limbo com enorme variedade de formatos, facilitando a identificação dos gêneros. As flores ocorrem isoladas ou em inflorescências e são pentâmeras ou tetrâmeras (estruturas florais em número de 5 ou múltiplos e 4 ou múltiplos, respectivamente). O sistema radicular é chamado de pivotante, com domínio da raiz primária, chamada de principal. Os vasos de condução são organizados no caule circularmente, em feixes. Acadêmico, no quadro a seguir você encontra um resumo com as principais diferenças entre as duas classes, o que vai auxiliar na identificação: Cotilédone: são folhas primordiais dos embriões das plantas com sementes. Elas são diferentes das outras folhas, contêm reservas de nutrientes que auxiliam a plântula durante o desenvolvimento inicial. NOTA TÓPICO 2 - CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS DANINHAS 27 Característica Monocotiledôneas Eudicotiledôneas Nº cotilédones Um Dois Local de reserva na semente Endosperma Cotilédones Hábito de crescimento Herbáceas Herbáceas, arbustivas, arbóreas, trepadeiras e epífitas Caules Sem crescimento lateral Principal com ramificações Raízes Fasciculadas Pivotante Vasos de condução Dispersos no caule e raízes Agrupados em feixes em círculos Folhas Nervuras paralelas; limbo mais comprido do que largo Nervuras ramificadas ou reticuladas; limbo com padrão variado Flores Trímeras ou múltiplos Tetrâmeras ou pentâmeras e seus múltiplos Lenho Não possui Possui Frutos e sementes Aquênios, cariopses e cápsulas Variados QUADRO 6 – PRINCIPAIS DIFERENÇAS MORFO-ANATÔMICAS DE ESPÉCIES DE MONOCOTILE- DÔNEAS E EUDICOTILEDÔNEAS FONTE: Adaptado de Evert e Eichhorn (2018) 2.3 CARACTERÍSTICAS DAS PRINCIPAIS FAMÍLIAS COM ESPÉCIES DANINHAS NO BRASIL Acadêmico, estudaremos algumas características morfológicas que definem as principais famílias com plantas daninhas encontradas no Brasil, para auxiliar na identificação e futuramente no manejo dessas plantas nas lavouras (SOUZA; LORENZI, 2019). 2.3.1 Amaranthaceae Plantas em geral, herbáceas. Folhas simples, alternas ou opostas. Flores muito pequenas, aclamídeas ou monoclamídeas; geralmente unissexuadas; brácteas espinhosas; inflorescências condensadas, espiciformes, eventualmente em capítulos ou glomérulos. Ovário súpero, unilocular e uni ovulado. Fruto pixídio deiscente ou utrículo indeiscente. Exemplos: Amaranthus hybridus (caruru); Amaranthus viridis (caruru); Alternanthera brasiliana (carrapichinho). 28 UNIDADE 1 - BIOLOGIA DE PLANTAS DANINHAS 2.3.2 Asteraceae Plantas herbáceas, arbustivas ou arbóreas. Folhas simples ou alternas. Inflorescência em capítulo, geralmente multifloras e protegidos por brácteas involucrais dispostas em várias séries. Flores unissexuadas ou hermafroditas, com ocorrência de plantas monóicas ou dioicas; corola tubulosa, com 5 pétalas; 5 estames, livres; ovário súpero, unilocular e uniovulado; estilete única e estigma bífido. Fruto aquênio, em geral provido de papo, uma estrutura constituída por pelos, cerdas, aristas ou páleas. Exemplos: Bidens pilosa (picão- preto), Acanthospermum australe (carrapichinho), Ageratum conyzoides (mentruz), Emilia sonchifolia (bela-emília), Vernonia polyanthes (assa-peixe), Sonchus oleraceus (serralha) e Xanthium cavanillesii (carrapichão), Senecio brasiliensis (erva-lanceta), Gochnatia polymorpha (cambará). 2.3.3 Brassicaceae Plantas anuais e perenes, herbáceas ou arbustivas. Folhas simples, alternas, rosuladas ou opostas. Inflorescência variável, geralmente racemosa, com flores hermafroditas, actinomorfas, diclamídeas; cálice com 4 sépalas livres; corola com 4 pétalas, obovadas e nervação proeminente; estames 6, tetradínamos; ovário séssil ou estipitado, com 2 carpelos unidos e multiovulados. Fruto síliqua ou legume, dividido em dois lóculos, deiscentes ou não. Exemplos: Brassica campestres (mostarda-selvagem), Raphanus raphanistrum (nabo selvagem) e Lepidium virginicum (mastruço). 2.3.4 Chenopodiaceae Plantas geralmente herbáceas, anuais, bianuais ou perenes. Folhas simples, alternas, sem estípulas. Inflorescência glomerular axilar. Flores actinomorfas, monoclamídeas, com 2-5 tépalas, ovário súpero unilocular, estilete único, com 2 ou 3 estigmas. Fruto utrículo, com uma única semente esférica, escura. Exemplo: Chenopodium album (ançarinha-branca), Chenopodium ambrosioides (erva-de-santa- maria). 2.3.5 Convolvulaceae Plantas trepadeiras, com folhas alternadas, íntegras, lobadas, digitadas ou pinatífidas; inflorescência solitária ou em cimeiras. Flores hermafroditas, diclamídeas, corola em forma de tubo; ovário súpero, 2-4 locular, uniovulado; estames em filetes longos. Fruto cápsula, com quatro valvas. Exemplos: Ipomoea sp. (campainha, corda-de-viola), Convolvulus arvensis e Cuscuta racemosa (cipó- chumbo). TÓPICO 2 - CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS DANINHAS 29 2.3.6 Cyperaceae Plantas perenes, raramente anuais. Flores hermafroditas ou unissexuais monóicas, situadas na axila de glumas dispostas em espiral, geralmente nuas; androceu com 1 a 3 estames; gineceu de ovário súpero, com 2-3 carpelos concrescidos num ovário unilocular e uni ovulado, estilete simples. Fruto tipo aquênio e de forma muito variáveis. Exemplos: Cyperus esculentus (tiririca- amarela) e Cyperus rotundus (tiririca), Eleocharis sellowiana (junco), Rhyncospora corymbosa (Capim-navalha). 2.3.7 Fabaceae Plantas herbáceas, arbustivas, lianas ou arbóreas, anuais ou perenes. Folhas simples ou compostas, alternas e raramente opostas. Inflorescência em cacho, cimeira, capítulo, corimbo, espiga e flor isolada. Cálice 5 sépalas e corola com 5 pétalas; estames em número de 10, com exceções; ovário súpero. Fruto usualmente legume, raramente drupa ou sâmara. • Subfamília I – Mimosaceae: corola actinomorfa; estames quatro a infinito; folhas compostas bipenadas ou penadas. Exemplo: Mimosa pudica (sensitiva) e Acacia plumosa (arranha-gato). • Subfamíla II – Caesalpinaceae: corola irregular com estandarte interno; estames 3-12 inseridos no cálice; em geral as folhas são penadas. Exemplos: Senna obtusifolia, Indigofera sffruticosa (anileira), Cassia occidentalis (fedegoso). • Subfamília III – Papilionaceae: corola com estandarte interno; estames 10, geralmente (9) + 1, inseridos na corola; folhas nunca bipenadas. Exemplos: Desmodium barbatum (barbadinho), Crotalaria lanceolata (crotalária) 2.3.8 Malvaceae Plantas herbáceas, arbustivas e raramente arbóreas. Folhas simples, alternas, estipuladas. Flores vistosas com cálicee corola pentâmeros, actinomorfas. Androceu polistêmone, tubular. Ovário súpero, penta a multilocular, multiovulado. O estilete percorre internamente o tubo seminífero, externando os estigmas. Fruto é uma cápsula, raramente baga. Exemplos: Sida cordifolia, S. linifolia, S. micranta, S. rhombifolia, S. spinosa (guanxumas), Malva parviflora (malva). 2.3.9 Poaceae Caule tipo colmo, cilíndrico, com nós e entrenós; oco ou fistuloso. Folhas em geral com lâmina, lígula e bainha; inflorescência em panículas simples ou ramificadas, formando espiguetas de uma a numerosas flores, normalmente protegidas por duas brácteas estéreis (glumas) e duas férteis (lema e pálea); três 30 UNIDADE 1 - BIOLOGIA DE PLANTAS DANINHAS estames, ovário súpero unilocular e uniovalado, com três estigmas plumosos. Fruto cariopse, seco, indeiscente, monocarpelar, com tegumento da semente fundido ao fruto. Exemplos: Eleusine indica (capim-pé-de-galinha), Setaria verticillata (capim- rabo-de-raposa), Cenchrus echinatus (capim-carrapicho), Pennisetum setosum (capim-mandante), Panicum maximum (capim colonião), Brachiaria plantaginea (marmelada), Sorghum halepense (capim-massarambá). 2.3.10 Solanaceae Plantas herbáceas, lianas, arbustivas e arbóreas. Folhas simples, alternas, inteiras, lobadas ou pinatipartidas, glabras ou pilosas, aculeadas ou inermes. Flores diclamídeas, hermafroditas, metaclamídeas e isostêmones; cálice tubuloso, dentado ou profundamente lobado; corola em geral rotada e 5-lobada; ovário súpero, com 2 ou mais lóculos, multiovulados, estames 5. Fruto baga, geralmente globoso. Exemplos: Solanum americanum (erva-moura), Solanum paniculatum (jurubeba) Physalis pubescens (camapú), Datura stramonium (estramônio) Como complemento dos estudos sobre classificação de plantas daninhas, você pode ir ao seu quintal, a um terreno baldio ou mesmo a um parque de sua cidade para reconhecimento prático das espécies e sua identificação baseados nas principais características dos grupos vistos anteriormente. Colete a planta, observe a morfologia da raiz, das folhas, o padrão de crescimento, como são as estruturas reprodutivas e tente encaixar nos grupos de eudicotiledônea ou monocotiledônea. Depois tente identificar a família que a espécie faz parte, a partir das informações dadas anteriormente. O importante é anotar os dados da sua análise e até desenhar o padrão da planta para facilitar a identificação. NOTA A morfologia vegetal classifica cada parte do vegetal e existem muitas características difíceis de compreender sem visualizar a planta em si. Uma dica é usar manuais de morfologia vegetal, onde existem lista das características morfológicas, com explicações e até desenhos e fotos de exemplos. O livro Morfologia Vegetal, Organografia e Dicionário de Morfologia de Plantas Vasculares (GONÇALVES; LORENZI, 2010) é um bom exemplo para auxiliar na compreensão de algumas palavras utilizadas na classificação dos vegetais. DICAS TÓPICO 2 - CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS DANINHAS 31 2.4 CLASSIFICAÇÃO MORFOLÓGICA, ECOLÓGICA E ESTRATÉGIA EVOLUTIVA DE PLANTAS DANINHAS Acadêmico, a seguir, aprenderemos as diferentes classificações das espécies daninhas. As plantas podem ser encaixadas em diferentes grupos, de acordo com seu habitat, seu ciclo de vida, padrão de crescimento, ecologia e estratégia evolutiva. Essas classificações são importantes para a identificação correta da espécie e para que depois você saiba avaliar qual método de controle deverá ser aplicado, de acordo com as características apresentadas a seguir. 2.4.1 Classificação quanto ao habitat Primeiramente, temos a classificação quanto ao habitat das plantas daninhas que podem ser as lavouras, pastagens, florestas e ambiente aquático. Algumas espécies se encaixam em diferentes habitats, também ocorrendo no meio urbano. Plantas daninhas aquáticas: são plantas modificadas para viver no ambiente aquático, sendo classificadas de acordo com a localização no ambiente aquático. As algas, mesmo não sendo parte do grupo das plantas, também são consideradas plantas daninhas aquáticas. No Quadro 7 você encontra exemplos das principais espécies daninhas que invadem lagos, rios e reservatórios no Brasil. • Flutuantes: crescem sob a superfície da água e possuem raízes livres, geralmente não se fixando em nenhuma estrutura. • Emergentes: geralmente possuem crescimento ereto e suas raízes são fixas no solo úmido. • Submersas: crescem completamente dentro da água, com algumas espécies emitindo folhas na superfície. • Marginais: crescem ao redor do ambiente aquático e podem invadir e crescer na parte mais rasa, adquirindo hábito anfíbio. Habitat Espécie Nome vulgar Ciclo de vida Marginal Cyperus rotundus Tiririca perene Brachiaria purpurascens Capim fino perene Brachiaria mutica Capim angola perene Cyperus sculentus Junça perene Panicum aquaticum Grama de ponta perene Flutuantes Eichornia crassipes Aguapé perene Pistia stratiotes Alface-d´água perene Salvinia molesta Salvinia perene Submersas Egeria densa Elódea perene Hydrilla spp. Não tem perene QUADRO 7 – PLANTAS DANINHAS AQUÁTICAS COMUMENTE ENCONTRADAS NO BRASIL 32 UNIDADE 1 - BIOLOGIA DE PLANTAS DANINHAS Emergentes Typha angustifolia Taboa Typha domingensis Bunho perene Alternanthera philoxeroides Não tem perene Enhydra anagallis Não tem perene FONTE: Zimdahl (2007, p. 50) • Plantas daninhas terrestres: são as espécies mais comuns, que crescem no solo da lavoura ou em ao redor dele. 2.4.2 Classificação de acordo com o ciclo de vida Quanto ao desenvolvimento da planta, podemos classificar as espécies daninhas em anuais, bianuais ou perenes (DEUBER, 1992): • Plantas anuais: são as plantas que completam seu ciclo de vida em menos de um ano ou em uma estação e crescimento. Geralmente, são caracterizadas por uma grande produção de sementes, crescimento rápido e de fácil manejo, comparado com as perenes. • Anuais de verão: germinam na primavera, crescem e florescem no verão e completam o ciclo de vida no outono, com duração que varia de 40 a 160 dias. • Anuais de inverno: germinam no outono ou no início do inverno e florescem e frutificam na primavera ou início do verão, com ciclos em média mais curtos (80 dias). A maioria das anuais de inverno pertencem a Classe Eudicotyledonae. Algumas espécies daninhas completam mais de um ciclo por ano, como a Galinsoga parviflora (picão-branco) e Emilia sonchifolia (falsa-serralha). • Plantas bianuais: são espécies que demoram mais de um ano e menos de dois para completarem o ciclo de vida. São plantas que podem ser facilmente manejadas, desde que se interrompa a produção de sementes. Exemplos de bianuais são a Arctium minus (bardana-menor) e Melilotus alba (meliloto- branco). • Plantas perenes: são plantas divididas em dois grandes grupos. As perenes simples se propagam por sementes e por reprodução assexuada, sendo a reprodução sexuada preferencial e a vegetativa rara. Já as perenes complexas são espécies que também se reproduzem de ambas as formas, mas possuem mecanismos de reprodução assexuada bem definidos, incluindo estolões, rizomas, tubérculos e bulbos. As complexas são as de maior dificuldade de controle, se reproduzem amplamente e são facilmente dispersas pelo ser humano. TÓPICO 2 - CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS DANINHAS 33 Saber o ciclo de vida de uma planta daninha é fundamental para elaboração do plano de manejo dessa espécie na área cultivada. IMPORTANT E 2.4.3 Classificação quanto ao hábito de crescimento Quanto ao hábito de crescimento, as plantas daninhas são classificadas em herbáceas, sub-arbustivas, arbustivas, arbóreas, trepadeiras e epífitas. No Quadro 8 você encontra exemplos de espécies de cada hábito de crescimento. • Herbáceas: são espécies de pequeno porte, com altura inferior a um metro, eretasou prostadas. Geralmente possuem caules tenros, podendo ser sublenhosas. As gramíneas em geral pertencem a esse grupo. • Subarbustivas: apresentam um porte que vai de 0,8 metros até 1,5 metros de altura, com caules lenhosos e hábito reto. • Arbustivas: são espécies lenhosas, com altura entre 1,5 metros até 2,5 metros. • Arbóreas: são espécies lenhosas com mais de 2,5 metros. • Lianas ou trepadeiras: são espécies que necessitam de um apoio para crescerem, geralmente outras plantas. Elas crescem através de enrolamento (volúveis) ou prendendo-se com uso de gavinhas, garras ou espinhos. Atingem vários metros de comprimento e podem ser ramificadas. • Epífitas: crescem sob outras plantas, podendo ser parasitas ou não. A Cuscuta racemosa (cipó-chumbo) é um exemplo de epífita parasita. Para se aprofundar nos estudos de identificação de plantas daninhas, você pode consultar o livro Guia das Plantas Daninhas do Brasil (LORENZI, 2008), com a descrição e ilustrações das principais espécies e também o Manual de Identificação e Controle de Plantas Daninhas (LORENZI, 2014), que possui ilustrações da plântula, planta adulta e das sementes, além do uso dos herbicidas disponíveis no Brasil. LORENZI, H. Plantas Daninhas do Brasil. 4. ed. São Paulo: Editora Plantarum, 2008. LORENZI, H. Manual de Identificação e Controle de Plantas Daninhas. São Paulo: Editora Plantarum, 2014. DICAS 34 UNIDADE 1 - BIOLOGIA DE PLANTAS DANINHAS Hábito Família Espécie Nome vulgar Herbáceas Ereta Asteraceae Ageratum conyzoides Mentrasto Ereta Amaranthaceae Amaranthus viridis Caruru Prostada Papilionaceae Desmodium barbatum Barbadinho Subprostada Caryophylaceae Spergula arvensis Esparguta Sub-arbustivas Ereta Asteraceae Blainvillea biaristata Picão-grande Ereta Fabaceae – Caesalpinoideae Cassia tora Fedegoso Ereta Lamiaceae Hyptis lophanta Hortelã de caboclo Arbustivas Ereta Asteraceae Baccharis dracunculifolia Vassourinha Ereta Fabaceae –Caesalpinoideae Cassia occidentalis Fedegoso Ereta Solanaceae Solanum lycocarpum Fruta-de-lobo Arbóreas Ereta Asteraceae Gochnatia polymorpha Cambará Ereta Moraceae Cecropia peltata Embaúba Ereta Ulmaceae Trema micranta Lixeira Lianas Volúvel Convolvulaceae Ipomaea acuminata Corda-de-viola Volúvel Polygonaceae Polygonum convolvulus Cipó-de-veado Volúvel Cucurbitaceae Momordica charantia Melão-de-São-Caetano Volúvel Liliaceae Smilax brasiliensis Japecanga Epífitas Parasita Convolvulaceae Cuscuta racemosa Cipó-chumbo Parasita Loranthaceae Psittacanthus cordatus Erva-de-passarinho QUADRO 8 – LISTA DE ALGUMAS ESPÉCIES DANINHAS CLASSIFICADAS SEGUNDO SEU HÁBITO DE CRESCIMENTO FONTE: Adaptado de Deuber (1992) 2.4.4 Classificação ecológica Nesse caso, você pode avaliar se a espécie daninha é proveniente da região onde a lavoura está implantada ou se ela é proveniente de outra região ou até mesmo de outro país. • Autóctones: são as espécies vegetais nativas ou selvagens. Em relação às plantas daninhas, são espécies infestantes que são originadas da própria região ou país. Quando o ambiente é alterado para uma lavoura ou pastagem, essas espécies invadem e se propagam, sendo geralmente mais problemáticas que as espécies introduzidas (DEUBER, 1992). TÓPICO 2 - CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS DANINHAS 35 • Alóctones: são espécies vegetais provenientes de outras regiões ou países são alóctones, ou também chamadas introduzidas ou naturalizadas. A maioria das espécies daninhas alóctones foram introduzidas pelo homem, de forma voluntária ou involuntária. Algumas espécies trazidas voluntariamente para o país para serem utilizadas em pastagens, como a Brachiaria decumbens (capim-braquiária) e Panicum maximum (capim-colonião) acabaram se tornando invasoras de lavouras e beira de estradas, além de áreas nativas, causando prejuízos agronômicos e ambientais. Além disso, as espécies podem ser introduzidas para fins ornamentais e acabam invadindo áreas nativas (DEUBER, 1992). Cerca de 8000 espécies de plantas são consideradas introduzidas. Dessas, cerca de 200-250 espécies são consideradas as maiores plantas daninhas mundiais. De distribuição mundial, as plantas daninhas mais invasivas pertencem as famílias Asteraceae, Poaceae, Cyperaceae e Fabaceae. Algumas plantas cultivadas e daninhas são espécies relacionadas, como a aveia doméstica e selvagem. Elas podem e ocupam os mesmos hábitats e podem hibridizar. Além disso, essas espécies daninhas podem ser hospedeiras de patógenos das plantas cultivadas (ZINDAHL, 2018). As plantas invasoras evoluem e respondem rapidamente ao uso de herbicidas, desenvolvendo resistência. Isso causa impacto negativo não só nas áreas cultivadas, mas causa danos ao ambiente ao redor delas. No quadro a seguir, você encontra uma lista de espécies invasoras comumente encontradas no Brasil, qual sua origem e distribuição atual no país. Espécie Nome Vulgar Origem Distribuição CYPERACEAE Cyperus rotundus Tiririca Índia e Ásia Todo Cyperus esculentus Tiriricão América do Norte Todo POACEAE Brachiaria riziziensis Braquiária-peluda África Todo Cenchrus echinatus Capim-carrapicho América Tropical S, SE, CO, NE Cynodon dactylon Grama-seda África e Ásia Todo Digitaria sanguinalis Capim-de-colchão Europa S, CO, NE Echinochloa colonum Capim-arroz Índia Todo Eleusine indica Capim-pé-de-galinha Índia e Ásia Todo Eragrostis pilosa Capim-barba-de-alemão Europa S, SE, CO, NE Melinis minutiflora Capim-gordura África Todo Panicum maximum Capim-colonião África Todo Paspalum dilatatum Grama-comprida Argentina e Uruguai Todo Setaria geniculata Capim-rabo-de-raposa América Todo QUADRO 9 – PRINCIPAIS ESPÉCIES DANINHAS ENCONTRADAS NO BRASIL E SUA ORIGEM E DISTRIBUIÇÃO NO PAÍS 36 UNIDADE 1 - BIOLOGIA DE PLANTAS DANINHAS Sorghum halepense Capim-massambará Egito Todo PONTEDERIACEAE Eichornia crassipes Aguapé Amazônia Todo TYPHACEAE Typha angustifólia Taboa América do Sul Todo AMARANTHACEAE Amaranthus retroflexus Caruru Europa S e CO ASTERACEAE Gallinsoga parviflora Picão-branco Peru e Bolívia Todo Sonchus oleraceus Serralha Mediterrâneo S, SE, CO Taraxacum officinale Dente-de-leão Europa S, SE, CO, NE BRASSICACEAE Raphanus raphanistrum Nabiça Europa S, SE CARIOPHYLLACEAE Spergula arvensis Esparguta Europa S, SE CHENOPODIACEAE Chenopodium álbum Mentruz América do Norte S, SE, CO EUPHORBIACEAE Chamaesyce próstata Quebra-pedra América Central Todo Ricinus comunis Mamona África Todo LAMIACEAE Leonorus sibiricus Erva-macaé China Todo Stachys arvensis Hortelã-da-roça Europa S, SE LORANTHACEAE Psittacanthus cordatus Erva-de-passarinho Amazônia Todo MALVACEAE Urena lobata Carrapicho Ásia Todo OXALIDACEAE Oxalis corniculata Trevo Mediterrâneo S, SE, NE POLYGONACEAE Polygonum convolvulus Cipó-de-veado Eurásia S, SE SOLANACEAE Brugmansia suaveolus Trombeta México Todo Datura stramonium Quinquilho Ásia Todo Solanum americanum Maria-pretinha América S, SE, CO, NE URTICACEAE Urtica dioica Urtiga Europa S, SE FONTE: Adaptado de Deuber (1992) TÓPICO 2 - CLASSIFICAÇÃO DE PLANTAS DANINHAS 37 2.4.5 Classificação de acordo com a estratégia evolutiva Espécies daninhas podem ser organizadas de acordo com sua estratégia de sobrevivência relacionada com fatores limitantes de crescimento: estresse e perturbação do ambiente. • Plantas tolerantes ao estresse: essas espécies reduzem suas biomassas vegetativas e reprodutivas e aumentam a alocação de substâncias para manutenção e defesa. Elas possuem características que garantem a resistência dos indivíduos em ambientes severos e limitados. A limitação pode ser física, como seca ou inundações recorrentes ou biótica, como a herbivoria ou competição por nutrientes com outras espécies (ZINDAHL, 2018). • Plantas competidoras: nessa classe encontramos espécies adaptadas em maximizar a captura de nutrientes, água e/ou luz solar. Possuem grande crescimento vegetativo e sãoabundantes nos primeiros estágios de sucessão de uma comunidade vegetal. • Plantas ruderais: espécies encontradas em ambientes altamente alterados. Geralmente são plantas herbáceas, com ciclo de vida muito curto, crescimento rápido e alta produção de sementes. São consideradas plantas pioneiras, primeiras a se instalar em um ambiente alterado. Existe um aplicativo para identificação de plantas daninhas chamado Weedscout, disponível para iOS e Android. Nesse aplicativo, você encontra um banco de dados com mais de 30 mil fotos de espécies daninhas, que vai auxiliar na identificação e no manejo dessas espécies. Link para acessar: https://www.bayer.com.br/midia/sala- de-imprensa/crop-science/releases/weedscout-primeiro-app-para-identificar-plantas- daninhas.php. DICAS 38 RESUMO DO TÓPICO 2 Neste tópico, você aprendeu que: • As plantas daninhas são classificadas seguindo características morfológicas e genéticas e divididas em grupos, como classes, famílias e gêneros. • O nome científico de uma planta é de uso universal e super importante para a correta identificação de uma planta daninha. • As características morfológicas são de extrema importância para a identificação de uma planta daninha, mesmo que ainda esteja em estágio de plântula, o que facilitará elaborar o método de manejo e controle mais adequado. • As plantas daninhas podem ser classificadas também de acordo com o seu ciclo de vida, habitat, forma de crescimento e origem e isso é avaliado na hora de estabelecer um planejamento para seu controle e manejo ou erradicação. 39 1 Por que os nomes das espécies são importantes? 2 Com relação às formas de classificação das plantas daninhas, existem conceitos básicos que você deve saber para identificar as espécies no campo. Sobre esses conceitos, relacione a seguir: I- Plantas de folhas largas. II- Plantas de folhas estreitas. III- Plantas anuais. IV- Plantas perenes. ( ) Grupo das monocotiledôneas ( ) Grupo de plantas que completam seu ciclo de vida em menos de um ano. ( ) Grupo das eudicotiledôneas ( ) Grupo de plantas que possuem um ciclo de vida longo, maior que dois anos. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: a) ( ) I – II – III – IV. b) ( ) II – III – I – IV. c) ( ) II – III – IV – I. d) ( ) IV – I – III – II. 3 O nome científico de uma espécie é regido por uma série de regras internacionais, para que seja padronizado e usado mundialmente da mesma forma. Isso permite evitar confusões com nomes vulgares e obter dados da planta do mundo todo de uma maneira segura. A respeito das regras de nomenclatura binomial, marque a alternativa CORRETA: a) ( ) O nome científico de uma espécie deve ser composto obrigatoriamente por três nomes: o gênero, o epíteto subespecífico e o epíteto específico. b) ( ) Todos os nomes científicos devem vir destacados no texto em itálico ou sublinhados. c) ( ) O gênero deve ser escrito com inicial minúscula. d) ( ) O epíteto específico deve ser escrito com letra maiúscula e) ( ) Nem todo ser vivo deve possuir um nome científico. AUTOATIVIDADE 40 41 TÓPICO 3 - UNIDADE 1 REPRODUÇÃO, DISPERSÃO DE PLANTAS DANINHAS E MECANISMOS DE SOBREVIVÊNCIA 1 INTRODUÇÃO No tópico anterior, você aprendeu a identificar e classificar as plantas daninhas de acordo com suas características morfológicas, de desenvolvimento e adaptativas. Acadêmico, compreenderemos os mecanismos reprodutivos das plantas e qual sua relação com as características invasivas das plantas daninhas. Além disso, abordaremos, neste tópico, os mecanismos que as tornam difíceis de manejar e eliminar das áreas agrícolas, quais os obstáculos que você irá encontrar ao elaborar um plano de controle dessas plantas daninhas 2 REPRODUÇÃO DE PLANTAS DANINHAS As plantas daninhas desenvolveram características reprodutivas que as permitiram sobreviver em ambientes inóspitos, tornando-as agressivas e competitivas quando invadem áreas cultivadas. Todavia, como elas se propagam? A multiplicação de uma planta ocorre por via sexuada (sementes) ou pela via assexuada (vegetativa). Com relação à reprodução sexuada, geralmente apresentam uma grande quantidade de sementes, com diferentes mecanismos de dispersão e com uma grande longevidade no solo. Condições de estresse podem acelerar o florescimento das espécies daninhas. O banco de sementes de plantas daninhas é um grande problema nos solos cultivados. No Quadro 10 você pode observar o número de sementes que um espécime pode produzir durante seu ciclo de vida. As sementes possuem diferentes níveis de dormência e de longevidade, impossibilitando o extermínio completo de todas elas sem o controle contínuo. Essas sementes podem ficar armazenadas no solo por anos sem perder a viabilidade, como o Chenopodium album e espécies de Convolvulus spp. 42 UNIDADE 1 - BIOLOGIA DE PLANTAS DANINHAS ESPÉCIE NOME VULGAR Nº SEMENTES Amaranthus spp. Caruru 120.000 Chenopodium álbum Ançarinha-branca 20.000 Galinsoga parviflora Picão-branco 30.000 Portulaca oleracea Beldroega 53.000 Solanum americanum Maria-pretinha 178.000 Sonchus oleraceus Serralha 400.000 QUADRO 10 – PRODUÇÃO DE SEMENTES DE ALGUMAS ESPÉCIES DANINHAS COMUMENTE ENCONTRADAS NO BRASIL FONTE: Adaptado de Deuber (1992) Dormência é uma condição na qual a semente não germina mesmo em condições ambientais ideais. Esse processo pode envolver imaturidade do embrião; presença de metabólitos secundários que inibem a germinação, tanto no embrião quanto no endosperma ou no próprio tegumento; necessidade ou não de luz ou de resfriamento e a dormência física, na qual o tegumento da semente impede a entrada de ar ou de água ou o mesmo não permite o desenvolvimento do embrião (TAIZ; ZEIGER, 2006). Os mecanismos de dormência serão trabalhados com detalhes no Tópico 4. ESTUDOS FU TUROS Já na reprodução assexuada, as plantas possuem diversos tipos de propágulos que geralmente são produzidos em grande quantidade, dependendo da espécie. Esses propágulos se espalham no solo, quando o mesmo é preparado para o plantio e podem ter a capacidade de brotarem mesmo em grandes profundidades no solo. Isso dificulta o manejo das espécies daninhas, pois podem ficar armazenados no solo e as plantas podem produzi-los em grande quantidade. • Estolão: os estolões são caules rasteiros que desenvolvem raízes adventícias e a parte aérea na região dos nós, espalhando-se pelo solo. • Rizomas: os rizomas são caules subterrâneos que também produzem raízes e brotos e se espalham horizontalmente pelo solo. • Tubérculos: são caules subterrâneos que armazenam grande quantidade de reservas energéticas (geralmente amido) e possuem inúmeras gemas. Como exemplo temos o Cyperus rotundus (tiririca), que se propaga facilmente por tubérculos. • Bulbos: são caules com folhas modificadas, também com substâncias de reserva armazenadas nas folhas. TÓPICO 3 - REPRODUÇÃO, DISPERSÃO DE PLANTAS DANINHAS E MECANISMOS DE SOBREVIVÊNCIA 43 3 MECANISMOS DE DISPERSÃO As plantas desenvolveram diferentes formas de disseminar seus diásporos no ambiente e possuem características morfológicas específicas de acordo com esse mecanismo. Acadêmico, entender esses mecanismos auxiliará nos métodos de controle das plantas daninhas. A dispersão das estruturas reprodutivas das plantas daninhas também justifica sua capacidade de invasão dos solos cultivados. Existem dois mecanismos de dispersão: autocoria, em que a planta desenvolveu mecanismo próprio ou alocoria, com o auxílio de agentes externos, como na hidrocoria, anemocoria e zoocoria (ZINDAHL, 2018). Diásporo: é a unidade de dispersão de uma planta. Chamamos de diásporo porque nem sempre essa unidade é uma semente nua, pode ocorrer outros tecidos ligados a semente ou o próprio fruto é o diásporo, contendo uma ou várias sementes. NOTA 3.1 AUTOCORIA Dispersãode curto alcance, em que a planta dispersa as sementes ao seu redor. Também existem espécies com adaptações nos frutos para lançar sementes a longas distâncias, como Ricinus comunis (mamona) e Euphorbia heterophylla (leiteiro). 3.2 ALOCORIA Dispersão de sementes com auxílio de agentes externos. Para isso, os frutos são adaptados estruturalmente para facilitar a dispersão através do agente dispersor. 3.2.1 Anemocoria Os diásporos são adaptados para dispersão através do vento, como o desenvolvimento de frutos alados e presença de tricomas. Geralmente, as plantas daninhas com esse mecanismo de dispersão são as primeiras a se estabelecer em solos agrícolas não cultivados. Plantas da família Asteraceae, por exemplo, possuem frutos com adaptações aerodinâmicas, como em Taraxacum 44 UNIDADE 1 - BIOLOGIA DE PLANTAS DANINHAS officinale (dente-de-leão). Sementes da família Poaceae são pequenas e leves, e as inflorescências das espécies geralmente são altas, facilitando a dispersão (ZINDAHL, 2018). A distância que esses frutos atingem dependerá de alguns fatores, como a velocidade do vento, morfologia do diásporo, a posição das flores, a morfologia do aparato aerodinâmico e a flora presente ao redor. As adaptações dos diásporos para dispersão anemocórica, que facilitam a disseminação são (RAO, 2000): • Pelos: estrutura dispersora é cheia de tricomas longos, plumosos. Comum em espécies herbáceas. A dispersão vai depender da velocidade do vento e também da umidade do ar. Existem espécies que possuem áreas recobertas por pelos e também são equipadas com asas. As estruturas dessa classe são comuns em Asteraceae e são chamadas de pappus, possuindo detalhes geométricos que afetam as propriedades aerodinâmicas. Exemplo: Taraxacum officinale (dente- de-leão) e Vernonia polyanthes (assa-peixe). • Asas: o fruto seco possui uma estrutura alada que confere capacidade flutuante e dispersão por longas distâncias, mesmo com pouco vento. É típico de espécies arbóreas e arbustivas, mas também encontrado em espécies herbáceas. A estrutura possui uma grande superfície, baixa massa e deve ser firme. Suas células são mortas e preenchidas com ar. Exemplo: Pyrostegia venusta. • Balão: cálice modificado que envolve os frutos. Exemplo: Physalis minima. 3.2.2 Hidrocoria Os diásporos são dispersos através do movimento da água da chuva, inundação, irrigação ou através de rios e lagos. As adaptações das espécies para anemocoria podem ser utilizadas para dispersão através da água. • Transporte por correntes de água: os diásporos possuem impregnação de substâncias hidrofóbicas (suberina, lignina e cutina) para retardar à absorção de água e aumentar a capacidade dispersiva. O transporte pode ser submerso ou emerso, com diásporos leves que flutuam ou que possuem estruturas adaptadas a flutuação. • Transporte pela chuva: quando chove intensamente, os diásporos das plantas daninhas podem cair no solo e serem levados pela corrente de água que se forma. Plantas daninhas dessa categoria possuem diásporos leves com capacidade de flutuação, podendo, assim, percorrer grandes distância de acordo com a quantidade de chuva. TÓPICO 3 - REPRODUÇÃO, DISPERSÃO DE PLANTAS DANINHAS E MECANISMOS DE SOBREVIVÊNCIA 45 3.2.3 Zoocoria Os animais podem contribuir para a dispersão de diversas espécies daninhas, que desenvolveram mecanismos para se fixar no corpo do animal, como o Cenchrus echinatus (capim-carrapicho) e Bidens pilosa (picão-preto), que possuem cerdas que se fixam facilmente em pelos e também nas roupas dos seres humanos. Alguns frutos são dispersos através do trato digestivo de animais, o que, para essas espécies, facilita a germinação e a dispersão, como ocorre em Paspalum notatum (grama-batatais) (BENVENUTI, 2007; ZIMDAHL, 2018). Além dos mamíferos, as aves são grandes disseminadoras de espécies daninhas através da eliminação de fezes contendo diásporos, especialmente plantas parasitas. 3.2.4 Antropocoria O ser humano é o principal disseminador de espécies daninhas, principalmente quando se fala de espécies provenientes de outros países. A introdução de espécies de outros locais para fins ornamentais ou econômicos é bastante comum e pode gerar problemas ambientais. Por exemplo, a Brachiaria decumbens (capim-braquiária) é uma espécie que foi introduzida no Brasil para confecção de pastagens e acabou se tornando invasiva de lavouras, beira de estradas e parques. Outra espécie, Echinochloa spp. (capim-arroz), entrou no país misturado com as sementes do arroz cultivado importado. 3.3 MECANISMOS DE SOBREVIVÊNCIA Como as plantas daninhas sobrevivem e se mantem em uma lavoura? Quais mecanismos elas possuem que as tornam tão difíceis de erradicar? Neste subópico, aprenderemos como as plantas daninhas são adaptadas para sobreviver em diversas condições adversas em que outras plantas não sobreviveriam. 3.3.1 Banco de sementes de plantas daninhas Refere-se às sementes viáveis e outras estruturas reprodutivas presentes nos solos, que possuem diversas características que dificultam o controle dessas espécies. O banco de sementes possui um papel ecológico importante para manutenção de novos indivíduos nas comunidades vegetais, sendo encontrado nas terras cultivadas, pastagens, florestas, terras abandonadas, desertos etc. (DEUBER, 1992). 46 UNIDADE 1 - BIOLOGIA DE PLANTAS DANINHAS Já nos solos cultivados, apresentam um problema à atividade agrícola, dificultando o controle a longo prazo das espécies daninhas. A maioria das sementes em um banco de sementes de áreas cultivadas são provenientes de plantas anuais e de plantas da própria cultura. O tamanho do banco de sementes é maior em áreas cultivadas, devido à capacidade das plantas daninhas anuais de produzir grande número de sementes, aliado a mecanismos de disseminação, longevidade e dormência (ZINDAHL, 2018). Polimorfismo, heteromorfia ou heteroblastia: capacidade de produzir diferentes tipos de sementes através de diferentes plantas ou partes diferentes da mesma planta, incluindo dentro da mesma vagem. Rumex vesicarius possui sementes não dormentes que germinam no escuro completo e também sementes que não germinam no escuro (dormentes), necessitando de um fotoperíodo específico. NOTA 3.4 MECANISMOS DE DORMÊNCIA A dormência representa uma das principais formas das espécies vegetais garantirem sua perpetuação. É uma característica adaptativa que assegura a sobrevivência das plantas nos diferentes ecossistemas, incluindo o agrícola. A germinação de sementes e o sucesso estabelecimento da muda requerem mecanismos que previnam que esta ocorra antes da melhor época ou seja, durante períodos em que condições de crescimento e sobrevivência sejam favoráveis. Isso é comum em regiões próximas aos trópicos, onde o maior fluxo de emergência de plântulas ocorre logo após o início da estação úmida. Para isso, muitas sementes precisam evitar a germinação com chuvas eventuais durante as estações secas, em que sua sobrevivência seria impossível em períodos subsequentes de déficit hídrico (TAIZ; ZEIGER, 2006). Durante o período de dormência, as atividades metabólicas da semente são reduzidas, mas não completamente. Existem dois principais mecanismos envolvendo a entrada de uma semente em dormência: endógena, através de mecanismos internos (embrião) e exógena, através de mecanismos externos (tegumento, endosperma ou fruto). A dormência ocorre quando um desses mecanismos impede que a semente germine, mesmo sob condições ambientais ótimas. Lembrando que, para uma semente germinar, ela precisa de água, temperatura e trocas gasosas adequadas. A germinação ocorre com a embebição da semente, aumento da TÓPICO 3 - REPRODUÇÃO, DISPERSÃODE PLANTAS DANINHAS E MECANISMOS DE SOBREVIVÊNCIA 47 atividade metabólica do embrião e emissão da radícula. Além disso, temos a dormência imposta pela planta, ou primária e induzida após a dispersão da semente, chamada de secundária (TAIZ; ZEIGER, 2006; VIVIAN et al., 2008). 3.4.1 Dormência fisiológica É o tipo mais comum, principalmente em bancos de sementes de regiões temperadas. Ocorre quando o embrião possui algum mecanismo que inibe a emissão da radícula. Ela está intimamente ligada ao embrião, em níveis metabólicos e gênicos. 3.4.2 Dormência morfológica Nesse caso, o embrião encontra-se imaturo, ainda não atingiu o desenvolvimento completo. Para que a semente germine, o embrião precisa completar seu desenvolvimento. 3.4.3 Dormência morfofisiológica É quando o embrião da semente ainda não completou seu desenvolvimento, aliado a uma dormência fisiológica. Geralmente nesse caso é necessário muito tempo para que ocorra a germinação. 3.4.4 Dormência Física Na dormência física, ocorre inibição de alguns dos fatores que induzem a germinação ou da protusão da radícula. O tegumento pode ser espessado ou o próprio fruto é impregnado de substâncias hidrofóbicas, como cutina, suberina e lignina, que inibem a entrada de água, impedindo o processo de embebição e início da germinação. Ainda há a possibilidade de o tegumento impedir as trocas gasosas ou a entrada de luz. 3.4.5 Dormência química Ocorre inibição causada pela presença de compostos químicos que podem estar presentes nos frutos, no endosperma e no tegumento da semente. Para que a germinação ocorra, esses compostos precisam ser removidos, geralmente através da lixiviação. 48 UNIDADE 1 - BIOLOGIA DE PLANTAS DANINHAS A presença de mecanismos de dormência possibilita às sementes de plantas daninhas a permanência no solo durante meses e até anos. Isso faz com que ocorre reinfestação dessas espécies mesmo que não ocorra reintrodução de sementes após algum mecanismo de controle no local. Alguns fatores afetam a dormência em plantas daninhas: • Temperatura: as sementes possuem temperaturas mínimas e máximas para a germinação. Essa variação depende da espécie analisada, assim como a temperatura ótima para germinação. As sementes podem entrar em dormência enquanto a temperatura não atinge a faixa adequada durante certo período de tempo. • Água: sem o processo de embebição, uma semente não entrará em germinação, por isso a presença ou entrada de água é imprescindível para iniciar o processo metabólico embrionário se iniciar, culminando no início do processo germinativo. • Luz: cerca de metade das espécies daninhas anuais possuem requisitos luminosos para germinação. O período luminoso (fotoperíodo) e a qualidade da luz são características importantes. A luz consegue penetrar 1-2 mm no solo, sendo que a dormência pode ocorrer com um pouco de sombreamento nas espécies daninhas que necessitam de fotoperíodo adequado. Outras espécies entram em dormência na presença de luz, necessitando de sombreamento para iniciarem a germinação. Fotoperíodo: duração do dia (período iluminado). Algumas plantas respondem fisiologicamente a duração do dia, iniciando a germinação ou o florescimento de acordo com o fotoperíodo. NOTA ESPÉCIE FAMÍLIA CICLO T (ºC) FOTOPERÍODO Dormência morfológica Conicum maculatum Apiaceae B 30/15 L>E Dormência morfofisiológica Apium leptophyllum Apiaceae AI 15/6 L>E Dormência física Abutilon theophrasti Malvaceae AV 15/4 - Ipomea purpurea Convolvulaceae AV 35/20 L=E Sida spinosa Malvaceae AV 35/20 L=E Trifolium repens Fabaceae P 20/15 L=E Dormência fisiológica Amaranthus hybridus Amaranthaceae AV 35/20 L>E QUADRO 11 – LISTA DE ESPÉCIES DANINHAS COM SEUS MECANISMOS DE DORMÊNCIA TÓPICO 3 - REPRODUÇÃO, DISPERSÃO DE PLANTAS DANINHAS E MECANISMOS DE SOBREVIVÊNCIA 49 Amaranthus retroflexus Amaranthaceae AV 20 - Brassica arvense Brassicaceae AI 30/20 L>E Cyperus rotundus Cyperaceae I 30/20 L>E Digitaria sanguinalis Poaceae AV 35/20 L>E Echinochloa crus-galli Poaceae AV 30/10 L=E AV = Anual de verão, AI = anual de inverno, B = bianual, P = perene, I= inverno, L= luz, E= escuro FONTE: Adaptado de Baskin e Baskin (2001) 50 RESUMO DO TÓPICO 3 Neste tópico, você aprendeu que: • As plantas daninhas possuem mecanismos de reprodução sexuada e assexuada. • A reprodução sexuada geralmente envolve a produção de grande quantidade de sementes, que podem possuir diferentes mecanismos de dormência e diferentes mecanismos de dispersão. • Muitos métodos de dispersão foram desenvolvidos pelas espécies daninhas: através do ar, água, animais e o próprio ser humano. • A reprodução assexuada é comum nas espécies daninhas, que possuem diferentes estruturas para se propagar na área cultivada, dificultando seu manejo. • A compreensão dos processos de germinação e dispersão são fundamentais para o desenvolvimento de bons sistemas de manejo de plantas daninhas. • Os métodos de dispersão dos diásporos facilitam a disseminação de plantas daninhas no ambiente, através do vento, água, animais e pelo próprio ser humano. • As sementes das plantas daninhas podem ficar armazenadas no solo por longos períodos aguardando o momento propício para germinarem. • A dormência em sementes é um mecanismo importante para a sobrevivência das espécies daninhas no ambiente • Existem diferentes mecanismos de dormência, e as plantas daninhas podem possuir um ou mais desses mecanismos. 51 1 As plantas podem ser propagadas por diferentes métodos, pela via sexuada (sementes) ou pela via assexuada (vegetativa). A propagação vegetativa caracteriza-se por multiplicar partes de plantas com a finalidade de obtenção de novas plantas geneticamente idênticas à planta matriz. Quais os tipos de órgãos reprodutivos vegetativos as plantas daninhas possuem e porque torna elas tão difíceis de controlar? 2 A dormência é uma característica adaptativa que as plantas desenvolveram para garantir que seus diásporos sejam capazes de germinar em diferentes condições ambientais. Quais as causas da dormência de sementes? AUTOATIVIDADE 52 53 TÓPICO 4 - UNIDADE 1 INTERFERÊNCIA NEGATIVA DE PLANTAS DANINHAS AO CRESCIMENTO, DESENVOLVIMENTO E PRODUTIVIDADE DOS CULTIVOS 1 INTRODUÇÃO Até aqui você já aprendeu os conceitos básicos de plantas daninhas, suas formas de classificação e os mecanismos de reprodução, dispersão e sobrevivência. Acadêmico, agora você vai analisar e compreender as formas que as plantas daninhas interferem no desenvolvimento e crescimento de uma lavoura, levando à diminuição e até à perda total da produtividade. Ao final deste tópico, você encontrará um resumo contendo as informações chave do conteúdo e autoatividades para você avaliar seu processo de aprendizado. 2 COMPETIÇÃO Está relacionado a uma luta entre plantas pela busca de recursos naturais: água, luz, dióxido de carbono e nutrientes minerais. A competição é uma interação negativa na qual indivíduos com demandas simultâneas excedem os recursos naturais disponíveis e ambos sofrem, um sempre mais do que o outro. A competição entre plantas daninhas e plantas cultivadas dependerá de vários fatores, mas quanto mais similares são as duas espécies em relação ao hábito e requerimentos nutricionais, mais severo é o efeito competitivo. Como a relação de competição entre plantas daninhas e plantas cultivadas pode ter aspectos diretos e indiretos, podemos chamar a competição de interferência (ZIMDAHL, 2018). • Competição direta: nutrientes, umidade, luz e espaço. • Competição indireta: através da exsudação ou produção de compostos alelopáticos. Em um processo competitivo, primeiramente ocorre a ocupação de uma área do solo por um pequeno ou grande grupo de plantas, que tendem a excluir outras espécies.Se a planta daninha se instala após a cultura estar estabelecida, geralmente o efeito competitivo será menor do que aquelas que germinam antes ou junto às plantas cultivadas. 54 UNIDADE 1 - BIOLOGIA DE PLANTAS DANINHAS Acadêmico, os componentes gerais de feito competitivo podem ser: • Competição intraespecífica entre indivíduos de espécies cultivadas. • Competição interespecífica entre indivíduos de espécies cultivadas e plantas daninhas. • Competição interespecífica entre indivíduos de diferentes espécies daninhas. • Competição intraespecífica entre indivíduos das mesmas espécies daninhas. Primeiramente, em qualquer lavoura deve-se verificar se não está ocorrendo competição entre os indivíduos da espécie cultivada. Características como densidade, espaçamento, duração do cultivo, condições climáticas e do solo devem ser avaliadas antes de se iniciar o cultivo. Em uma relação de competição, a que se dá entre plantas daninhas e plantas cultivadas é o confronto mais direto, em que entram em jogo: o porte, a velocidade de crescimento, tanto da parte aérea, quanto a radicular; o vigor e a rusticidade; a eficiência na absorção de nutrientes, a água, o gás carbônico; o aproveitamento do espaço e a luz. 2.1 COMPETIÇÃO POR NUTRIENTES Os principais nutrientes que afetam o crescimento vegetal são nitrogênio, fósforo e potássio. A necessidade desses elementos varia entre as espécies cultivadas e entre as espécies daninhas, mas as plantas daninhas absorvem os nutrientes do solo mais rápido e acumulam em seus tecidos em quantidades relativamente grandes. Em um cultivo infestado de plantas daninhas, acreditava-se que colocar mais fertilizante no solo diminuiria a competição pelos nutrientes, mas isso está incorreto. As plantas daninhas em solos fertilizados, em geral, acabam crescendo mais rápido que a planta cultivada, causando aumento de a área foliar e competição por luz (ZIMDAHL, 2018). A movimentação e absorção do nitrogênio nos solos segue o mesmo da água. Plantas daninhas em geral absorvem mais água do que a planta cultivada, consequentemente acabam absorvendo o nitrogênio do solo, levando a uma rápida depleção do nutriente no local. Muitas vezes, a suplementação de nitrogênio no solo pode superar a competição, principalmente no início do cultivo. Com relação ao potássio e fósforo, geralmente o efeito competitivo é observado após o cultivo estar bem estabelecido no solo ou em cultivos perenes. Manutenção de fertilização a fim de manter o cultivo vigoroso pode prevenir ou diminuir a invasão de plantas daninhas em cultivos perenes (ZIMDAHL, 2018). TÓPICO 4 - INTERFERÊNCIA NEGATIVA DE PLANTAS DANINHAS AO CRESCIMENTO, DES. E PRODUTIVIDADE DOS CULTIVOS 55 2.2 COMPETIÇÃO POR UMIDADE A distribuição e o suprimento de água determinam a sobrevivência de qualquer espécie vegetal. A capacidade de absorver água do solo levará ao desenvolvimento e reprodução de uma espécie. A competição por água ocorre entre as raízes das plantas. Essa habilidade está relacionada com o volume radicular e profundidade das raízes, quanto ao grau de extração de água. Geralmente, as plantas daninhas possuem taxas de transpiração mais altas que a maioria das plantas cultivadas, exaurindo a água do solo rapidamente. Além disso, elas podem ser mais eficientes no uso da água do que a cultivar que ela compete (ZIMDAHL, 2018). Exemplo: a água absorvida por Chenopodium album é 550 mm contra 479 mm de uma planta de trigo, devido principalmente a capacidade de absorver água mais profundamente no solo do que o trigo. 2.3 COMPETIÇÃO POR LUZ Com relação à luz, ocorre a competição direta, chamada de sombreamento, realizada pelas folhas das plantas. Esse tipo de competição é mais intenso quando o solo é fértil e com umidade adequada, levando a grandes taxas de crescimento com plantas possuindo maior área foliar. Tanto a quantidade quanto a qualidade da luz são aspectos importantes na competição. Plantas com grande área foliar possuem vantagem competitiva contra aquelas com pequenas áreas foliares. Plantas daninhas necessariamente não têm mais folhas ou folhas maiores, mas têm a habilidade de posicioná-las para melhor interceptação de luz. Essa habilidade está relacionada com o arranjo foliar e a inclinação da folha. Plantas com folhas dispostas horizontalmente são mais competitivas que aquelas dispostas mais ou menos verticalmente em relação ao solo. Plantas altas ou eretas tem vantagens competitivas para luz que plantas pequenas e prostradas (ZIMDAHL, 2018). O sombreamento leva a redução da fotossíntese, levando ao baixo crescimento radicular, reduzindo a capacidade de absorção de água e nutrientes. A tolerância ao sombreamento é diferente entre plantas daninhas e plantas cultivadas. As espécies daninhas além de serem adaptadas a alta radiação possuem mecanismos adaptativos para variações extremas de luz, principalmente sombreamento extremo. O controle dessas espécies através do manejo da luz pode ser ineficiente. 56 UNIDADE 1 - BIOLOGIA DE PLANTAS DANINHAS 2.4 COMPETIÇÃO POR ESPAÇO/GÁS CARBÔNICO Competição por espaço está relacionado a habilidade de captação e fixação de gás carbônico. Plantas do tipo C4 são mais eficientes na utilização de gás carbônico que plantas do tipo C3. • Metabolismo C3: é o ciclo fotossintético básico para produção de carboidratos nos vegetais, que não possuem adaptações fotossintéticas para reduzir a perda de carbono através da fotorrespiração. A maioria das espécies vegetais possuem o ciclo C3. Fotorrespiração: via metabólica na qual a enzima responsável pela fixação do carbono (RUBISCO) atua fixando o oxigênio no lugar do gás carbônico, causando menor eficiência na assimilação do gás carbônico, principalmente em alta incidência luminosa e alta temperatura. NOTA • Metabolismo C4: é a via fotossintética adaptativa de algumas espécies de plantas onde ocorre uma fixação prévia do gás carbônico, aumentando a eficiência na fixação e assimilação pela Rubisco. Aqui também ocorre o Ciclo C3, mas ele é espacialmente separado no tecido vegetal. São espécies adaptadas a altas intensidades luminosas e altas temperaturas. Esse ciclo é típico de gramíneas tropicais (família Poaceae) e também ocorre em Cyperaceae e Chenopodiaceae. Com relação às espécies daninhas, oito entre as dez plantas invasoras mais importantes na agricultura possuem metabolismo C4. Além de serem mais eficientes na fixação de gás carbônico, elas são mais eficientes no uso da água. NOTA Acadêmico, veremos as características gerais de plantas competitivas. • Crescimento rápido. • Folhas grandes. • Folhas horizontais em ambientes sombreados e folhas inclinadas em ambientes ensolarados. TÓPICO 4 - INTERFERÊNCIA NEGATIVA DE PLANTAS DANINHAS AO CRESCIMENTO, DES. E PRODUTIVIDADE DOS CULTIVOS 57 • Metabolismo C4. • Folhas dispostas para melhor interceptação de luz. • Alta capacidade de alocar massa seca para crescimento em altura. • Extensão rápida do caule em resposta ao sombreamento. • Fácil penetração no solo e crescimento radicular rápido. • Boa densidade radicular. ᵒ Comprimento radicular maior em relação ao seu peso. ᵒ Boa proporção de raízes com crescimento ativo. ᵒ Alta quantidade de pelos radiculares. ᵒ Alto potencial de absorção de água e nutrientes. 2.5 DURAÇÃO DA COMPETIÇÃO Com relação à duração da competição, podemos avaliar dois aspectos: o efeito da emergência das plantas daninhas junto à planta cultivada e quanto tempo é permitido que elas cresçam juntas antes de um controle; e o efeito das plantas daninhas que emergem após as plantas cultivadas já estarem estabelecidas no solo. Podemos permitir o crescimento de plantas daninhas até certo período antes que seus efeitos competitivos causem perda de produtividade. Assim como se as plantas daninhas emergirem apóscerto período do cultivo já estabelecido, não haverá necessidade de controle até o momento da colheita. A partir dessas avaliações, podemos definir o período crítico, a partir do qual se não houver o controle da espécie daninha, inicia-se a perda da produtividade da planta cultivada ou se a planta daninha se estabelecer após ele, não precisará ser controlada. Esse período crítico, em que as espécies daninhas podem ter vantagens competitivas está relacionado primariamente com a competição por luz. O quadro a seguir mostra alguns períodos críticos de algumas plantas cultivadas e a percentagem de redução na produtividade das mesmas se não houver o controle das plantas daninhas (ZIMDAHL, 2018). Planta cultivada Período crítico (dias) % de redução da produção Trigo 30-45 20-40 Milho 40-60 40-60 Ervilha 30-45 20-30 Lentilha 30-60 20-30 Soja 20-45 40-60 Girassol 30-45 30-60 Linhaça 20-45 30-40 Canola 30-50 30-35 Amendoim 40-60 40-50 QUADRO 12 – PERÍODO CRÍTICO DE ESPÉCIES CULTIVADAS EM DIAS E PERCENTAGEM DE REDUÇÃO DA PRODUÇÃO SE NÃO HOUVER CONTROLE DAS ESPÉCIES DANINHAS 58 UNIDADE 1 - BIOLOGIA DE PLANTAS DANINHAS Cana-de-açúcar 30-120 20-30 Algodão 15-60 40-50 Batata 20-40 30-60 FONTE: Adaptado de Zimdhal (2018) 2.6 EFEITO DA DENSIDADE DE PLANTAS DANINHAS O efeito da densidade de plantas daninhas nas plantas cultivadas pode afetar ou não a produtividade. Baixas densidades de espécies daninhas podem não influenciar na produtividade de uma espécie cultivada, ou se houver um efeito, ele é irrelevante do ponto de vista econômico. Às vezes, o gasto com o manejo de plantas daninhas não irá compensar, pois, no final, não vai influenciar na melhoria da produtividade da planta cultivada. É claro que isso precisa ser avaliado, de acordo com as características da planta cultivada e das espécies daninhas e quanto tempo ambas vão conviver no mesmo ambiente. Com relação à densidade, existe diversos modelos preditivos que podem ser usados para avaliar a necessidade ou não do manejo de daninhas em uma lavoura. 3 ALELOPATIA Acadêmico, aqui compreenderemos o conceito de alelopatia e como ela interfere nas relações competitivas entre plantas daninhas e plantas cultivadas. Também esse conceito pode ser aplicado no controle de plantas daninhas. Alelopatia são as interações químicas que ocorrem entre plantas, entre plantas e microrganismos e outros seres vivos. Essa interação pode ter efeitos inibitórios ou estimulantes, atuando sobre a germinação, crescimento e desenvolvimento. Com relação às plantas daninhas, a alelopatia geralmente apresenta efeito inibitório sobre as plantas cultivadas. Os compostos químicos com efeitos alelopáticos em geral são provenientes do metabolismo secundário vegetal. Um metabólito secundário é um composto que não possui distribuição universal e não tem função fisiológica essencial para que a planta complete seu desenvolvimento. Eles atuam em atividades de defesa vegetal contra patógenos, herbivoria e no aumento da competitividade da espécie. Muitos desses compostos apresentam fitotoxicidade, podendo ser utilizados como herbicidas naturais ou no desenvolvimento de novos herbicidas sintéticos (TAIZ; ZEIGER, 2014). TÓPICO 4 - INTERFERÊNCIA NEGATIVA DE PLANTAS DANINHAS AO CRESCIMENTO, DES. E PRODUTIVIDADE DOS CULTIVOS 59 Os compostos alelopáticos variam enormemente, desde simples moléculas até substâncias complexas, podendo ser aminoácidos e peptídeos, terpenóides, esteroides, taninos, alcaloides, glicosídeos, fenólicos, cumarinas, ácidos orgânicos, aldeídos alifáticos e cetonas, lactonas, naftoquinonas, antraquinonas e quinonas (TAIZ; ZEIGER, 2014). Nome comum Classe química Fontes naturais Ácido acético Ácido alifático Palha decomposta Alil-isotiocianato Tiocianato Mostarda Arbutina Fenólico Uva-ursina Cafeína Alcalóide Cafezeiro Cânfora Monoterpeno Salvia spp. Ácido cinâmico Ácido aromático Cinamommum spp. Ácido gálico Tanino Carvalho, arvore-do-chá Juglona Quinona Nogueira Patulina Lactona simples Penicillium (fungo) Florizina Flavonoide Raiz de macieira Psoraleno Furanocumarina Psoralea spp. QUADRO 13 – LISTA COM ALGUNS COMPOSTOS ALELOPÁTICOS E SUAS FONTES, QUE PO- DEM TER EFEITOS SOBRE O DESENVOLVIMENTO DAS PLANTAS FONTE: Adaptado de Putnam (1983) 3.1 PRODUÇÃO DE COMPOSTOS ALELOPÁTICOS A produção de compostos alelopáticos varia de acordo com o ambiente e com estresses ambientais aos quais as plantas estão sujeitas. Podem ocorrer em qualquer órgão vegetal, mas geralmente são encontrados nas raízes, casca de caules, folhas e nas sementes. O estresse ambiental é o principal fator que aumenta a produção de um composto alelopático em uma planta. Essa produção é influenciada pela intensidade, qualidade e duração da luz, já que depende da rota respiratória vegetal para ser produzido. Os compostos alelopáticos são liberados no ambiente por diferentes mecanismos (TAIZ; ZEIGER, 2006). 3.1.1 Volatilização Para que esse mecanismo ocorra, os compostos alelopáticos precisam ser voláteis. A classe de compostos voláteis vegetais é chamada de óleos essenciais e se encontram armazenados na epiderme das folhas, em estruturas especializadas chamadas tricomas glandulares. Também as plantas produzem substâncias voláteis nas flores, compostos aromáticos para atração de polinizadores. Esses compostos são liberados dos tricomas facilmente, através do calor do sol, vento e através do contato físico. Plantas da família Asteraceae e Lamiaceae são ricas em espécies com compostos voláteis. 60 UNIDADE 1 - BIOLOGIA DE PLANTAS DANINHAS 3.1.2 Lixiviação Os compostos alelopáticos são lixiviados das folhas através da chuva ou orvalho e levados até o solo. Geralmente, eles ficam armazenados no vacúolo das células ou na própria epiderme, como ácidos orgânicos, açúcares, aminoácidos, substâncias pécticas, terpenóides, alcaloides e fenólicos. 3.1.3 Decomposição A liberação dos aleloquímicos pode ocorrer pela decomposição das células das folhas, pela lixiviação de folhas caídas ou produzidos pelos microrganismos decompositores. Resíduos de cafezeiro, milho e trigo depositados no solo podem liberar composto tóxicos e inibir a germinação de espécies daninhas no local. 3.1.4 Exsudação São os compostos liberados pelas plantas através das raízes. Podem ser exsudatos diretamente pelas células vivas, ou através da decomposição de células mortas, além da possibilidade de serem produzidas por microrganismos associados as raízes. 3.2 MODO DE AÇÃO DOS COMPOSTOS ALELOPÁTICOS Os compostos alelopáticos interferem nas atividades fisiológicas das plantas: fotossíntese, respiração, assimilação de nutrientes, síntese de proteínas, atividades enzimáticas e permeabilidade celular; levando a alterações no crescimento e desenvolvimento vegetal. • Divisão celular: algumas substâncias reduzem a divisão ou o alongamento celular. • Síntese orgânica: pode ocorrer inibição da síntese de proteínas e outros compostos primários da planta. Alguns compostos fenólicos atuam dessa maneira, mas nem todos acabam inibindo a síntese de compostos. • Interação com hormônios: causam alterações nas concentrações hormonais de auxinas e giberelinas, hormônios diretamente relacionados à divisão e alongamento celular. • Atividade enzimática: alguns compostos inibem a atividade de proteinases, catalases, peroxidases, fosforilases etc., alterando o metabolismo vegetal. • Respiração: os compostos aleloquímicos podem atuar diminuindo a taxa respiratória. Podem interferir na síntese de ATP e a absorção de oxigênio na mitocôndria. TÓPICO 4 - INTERFERÊNCIA NEGATIVA DE PLANTAS DANINHAS AO CRESCIMENTO, DES. E PRODUTIVIDADE DOS CULTIVOS 61 • Fotossíntese: atuam inibindo alguma etapa da fotossíntese, causando diminuição ou inibição da taxa fotossintética.A escopoletina, cumarina presente nas raízes de plantas do gênero Scopolia, reduz a taxa fotossintética, assim como o sorgoleone, exsudato radicular de plantas de sorgo. • Conteúdo de clorofila: nesse caso, os compostos atuam aumentando a degradação da clorofila ou inibindo a sua síntese, causando sintoma clássico da clorose foliar. • Absorção mineral: os compostos alelopáticos interferem na absorção de nutrientes, através da alteração da seletividade nas membranas celulares. 4 PARASITISMO Plantas daninhas parasitas são espécies que precisam obter nutrientes de outras espécies vegetais, chamadas de hospedeiras. Elas possuem estruturas especializadas, os haustórios, que penetram nos feixes vasculares da planta hospedeira, absorvendo água e nutrientes. Existem duas classes de plantas parasitas: 4.1 PARASITAS HEMIPARASITAS Possuem clorofila e são fotossintetizantes pelo menos em alguma parte de seu ciclo de vida. São divididas em outros dois grupos: as facultativas e as obrigatórias. Facultativas são espécies que completam seu ciclo de vida sem a necessidade de um hospedeiro. Já as obrigatórias necessitam de um hospedeiro para completar o seu ciclo de vida. Essas espécies geralmente retiram água e sais minerais dos feixes xilemáticos e se aproveitam do posicionamento para melhor captação de sol. 4.2 PARASITAS HOLOPARASITAS São plantas que não possuem clorofila e necessitam captar todos os recursos da espécie hospedeira. Possuem modificações morfofisiológicas, como redução do corpo vegetativo e perda completa dos cloroplastos. As folhas, por exemplo, desaparecem ou estão reduzidas na forma de brácteas. Outras espécies perdem o tecido caulinar, vivendo no subterrâneo, dentro dos tecidos da planta hospedeira. 62 UNIDADE 1 - BIOLOGIA DE PLANTAS DANINHAS Você pode ver mais detalhes sobre plantas parasitas através desse portal: https://parasiticplants.siu.edu/. DICAS Com relação às plantas cultivadas, cerca de 30 gêneros de angiospermas parasitas causam impactos econômicos, principalmente porque os herbicidas geralmente são ineficazes. No quadro a seguir, você encontra uma lista de espécies parasitas encontradas nas culturas agrícolas. Espécie Planta cultivada Alectra fluminensis Cana-de-açúcar Alectra orobanchoides Tabaco, girassol Alectra picta Amendoim, feijão Alectra sessiflora Niger Alectra vogelii Feijão fradinho, amendoim Cuscuta australis Soja Cuscuta campestres Alfafa, beterraba, fava, cenoura Cuscuta chinensis Alfafa, soja Cuscuta epilinum Linho Cuscuta gronovii Videira, Citrus, cranberry Cuscuta indecora Alfafa Cuscuta monogyna Videira, citrus Cuscuta palaestina Leguminosas forrageiras Cuscuta pedicellata Leguminosas forrageiras Cuscuta racemosa Tomate, pimentão, batata, cenoura, café, citrus Cuscuta reflexa Citrus, café, pêssego Orobanche crenata Ervilha, lentilha, fava, grão-de-bico Orobanche cumana Girassol, tabaco, tomate, batata Orobanche foetida Alfafa, fava Orobanche minor Alfafa, Orobanche racemosa Tomate, tabaco, beringela, lentilha, abóbora Striga Milho, sorgo, milheto, arroz, cana-de-açúcar Striga Milho, sorgo, arroz, cana-de-açúcar Striga forbesii Milho, sorgo, cana-de-açúcar Striga gesneroides Tabaco, feijão fradinho Struthanthus concinnus Frutíferas QUADRO 14 – ESPÉCIES PARASITAS DANINHAS E AS PRINCIPAIS CULTURAS AGRÍCOLAS AFETADAS FONTE: Adaptado de Kroschel (2001) TÓPICO 4 - INTERFERÊNCIA NEGATIVA DE PLANTAS DANINHAS AO CRESCIMENTO, DES. E PRODUTIVIDADE DOS CULTIVOS 63 ERVAS DANINHAS DESAFIAM AGROTÓXICOS E CUSTAM BILHÕES POR ANO AO PAÍS João Rodrigo Maroni Em meio aos debates em torno do uso de agrotóxicos pelo Brasil, uma coisa é certa no agronegócio: um dos maiores, senão o maior custo para os agricultores, é o combate às plantas daninhas. Elas competem com todos os tipos de lavoura, tornando inviável a produção de alimentos em larga escala se não forem controladas. A opinião é compartilhada por produtores e pesquisadores. O tamanho do rombo na produtividade – e no bolso do agricultor – depende de fatores como clima, tamanho da infestação e tipo de controle feito na cultura. Mas em alguns casos a perda pode chegar a 80% da produção, se nada for feito. Segundo o engenheiro agrônomo Fernando Adegas, da Embrapa Soja, um produtor de soja costuma desembolsar de US$ 10 a até US$ 150 por hectare com herbicidas para o controle de ervas daninhas, mas, na média brasileira, gasta-se na faixa de US$ 35 a US$ 70. Numa conta rápida, considerando-se essa média, o país gastaria anualmente entre US$ 1,25 bilhão e US$ 2,51 bilhões (até R$ 10,39 bilhões, com o dólar a R$ 4,14) com herbicidas para a lavoura de soja - numa área estimada de quase 36 milhões de hectares. Já no milho, para uma área estimada de 17 milhões de hectares, seriam gastos mais R$ 2,15 bilhões, ou US$ 520 mil. Segundo Adegas, quanto maior o tamanho da área plantada, maior é a probabilidade de problemas aparecerem. A menor diversidade de culturas também favorece as ervas, pois elas passam com mais facilidade para a safra seguinte. “A rotação de culturas ajuda a quebrar o ciclo das plantas daninhas. Também é importante diversificar o controle alternando os produtos químicos e os métodos de aplicação. Não é utilizar mais agroquímicos”, esclarece Adegas. No caso das lavouras de milho, o cereal que é plantado no verão sofre um ataque mais agressivo das plantas daninhas, por isso necessita de mais herbicida. “Gasta-se em torno de US$ 30 por hectare, só com o produto químico, fora o custo do trator e mão de obra”, diz Décio Karam, pesquisador da Embrapa Milho e Sorgo e integrante do Conselho Científico Agro-Sustentável (CCAS). Ele afirma que em uma lavoura de milho podem haver até 15 tipos diferentes de plantas daninhas. Essa variedade impede que se faça, por exemplo, um controle biológico das ervas daninhas. A outra alternativa ao uso de herbicidas seria o controle mecânico, ou seja, com roçadeira ou enxada. De qualquer forma são soluções inviáveis economicamente para grandes áreas. Uma saída é ter uma boa cobertura LEITURA COMPLEMENTAR 64 UNIDADE 1 - BIOLOGIA DE PLANTAS DANINHAS de palhada (restos da cultura anterior), que ajuda a evitar o uso excessivo de agroquímicos. Estes, porém, não podem ser deixados 100% de lado, segundo os pesquisadores da Embrapa. De tirar o sono dos agricultores Umas das plantas daninhas que mais dão dor de cabeça aos produtores de soja são as resistentes ao glifosato. Entre elas a buva e o capim amargoso. “A buva não é uma planta perene, é anual. O controle dela deve ser feito antes da semeadura da soja. Com duas aplicações você consegue fazer bom controle. Já o amargoso é perene, então necessita de três ou quatro aplicações”, ensina Adegas. Na cultura de milho, as maiores vilãs são as gramíneas, conforme explica Karam, como o amargoso e pé-de-galinha (esse também resistente ao glifosato). Tem ainda o capim timbete, que mesmo não sendo resistente ao glifosato é bastante agressivo, e as chamadas folhas largas, como a corda de viola, que tem germinação escalonada e mesmo usando-se um herbicida ainda há possibilidade de continuar surgindo. “Não dá para dizer, por exemplo, que o milho é mais competitivo do que a soja [em ser resistente a ataques de plantas daninhas]. Todas as culturas perdem com uma infestação. À competição com essas ervas, dependendo da espécie, densidade, população e distribuição delas, cada cultivar responde de forma diferente”, salienta Karam. Resistência aos herbicidas Entretanto, o uso frequente e muitas vezes incorreto dos herbicidas acaba criando resistência nas plantas daninhas, dificultando o controle. Para Luís Carlos Cavalcante, gerente geral da Oro Agri na América do Sul, empresa especializada em soluções para o controle de ervas daninhas, os herbicidas não têm controleeficiente de plantas como a buva, trapoeraba e erva quente, entre outras. E a cada ano o prejuízo é maior por causa da infestação e de sua capacidade de multiplicação. “Mais importante do que o custo do herbicida é saber se esse custo está se revertendo em produção. Com as tecnologias atuais, gasta-se muito e não se tem controle sobre plantas daninhas de difícil controle. Tem produtor fazendo quatro aplicações para capim amargoso ou buva, e ainda no meio do ciclo tem que usar mais um pós-emergente”, afirma Cavalcante. Atualmente, estima-se que os produtores gastem de R$ 250 a R$ 400 por hectare na tentativa de controle de plantas daninhas. É o equivalente a 15 sacas de soja por hectare. Além de utilizar produtos de origem idônea e que são comprovadamente eficientes, é preciso, lembra Cavalcante, ter qualidade na aplicação, observando- se o estágio da planta e os fatores climáticos, que podem afetar a ação do produto, como vento e chuva. Não adiantaria aplicar sempre o mesmo herbicida, pois TÓPICO 4 - INTERFERÊNCIA NEGATIVA DE PLANTAS DANINHAS AO CRESCIMENTO, DES. E PRODUTIVIDADE DOS CULTIVOS 65 com o tempo ele vai selecionando no campo as plantas mais resistentes, que permanecem. “Essa resistência natural já existe no campo. Por isso é importante mudar o modo de ação e o ativo químico”, argumenta. Já Adegas observa que a transgenia hoje existente em grande parte das culturas oferece oportunidades para se utilizar herbicidas que antes não eram possíveis, como o próprio glifosato. Mas isso também cria oportunidades de criar resistência. “Em qualquer controle químico, se você usar uma única transgenia relacionada a um tipo de agroquímicos você vai criar populações mais resistentes a esse produto”. Outro complicador é o clima tropical brasileiro. O calor e a umidade aumentam a competição entre as plantas. E se houver estresse hídrico, as ervas daninhas têm capacidade adaptativa melhor, dizem os pesquisadores, pois são mais rústicas e propensas a condições de estresse a cultura. “As plantas geram mais ciclos do que no clima temperado, onde elas produzem apenas um ciclo de sementes. Aqui temos plantas daninhas com até cinco ou seis ciclos”, explica Adegas. Por isso, quem fizer o manejo correto larga na frente nessa disputa. Segundo Karam, a aveia, a braquiária, que são tipos para a cobertura do solo, ajudam a diminuir muito a incidência de plantas daninhas. “Mas tem que ter densidade adequada na lavoura, com plantio na época correta. E os agroquímicos precisam ser aplicados na dose e no estágio correto indicado para a lavoura”, ensina. Neste caso, o controle químico – sem exageros – funcionará melhor, como um grande aliado. FONTE: <https://www.gazetadopovo.com.br/agronegocio/ervas-daninhas-desafiam-agrotoxi- cos-e-custam-bilhoes-por-ano-ao-pais/>. Acesso em: 4 jun. 2020. 66 RESUMO DO TÓPICO 4 Neste tópico, você aprendeu que: • Plantas daninhas e plantas cultivadas competem entre si por nutrientes, água, luz e gás carbônico. • O nível de competição entre duas plantas vai depender das características morfológicas das duas espécies e seus requerimentos nutricionais. • Geralmente as plantas daninhas têm maior capacidade de absorção de água e nutrientes do solo, crescem mais rápido, são mais vigorosas e resistentes as alterações ambientais do que as plantas cultivadas. • Existe um período crítico, que varia entre as espécies cultivadas, a partir do qual as plantas daninhas causarão perda da produtividade dessa espécie. • Alelopatia é a interação química entre duas espécies vegetais, que pode ou não ser maléfica. • As plantas podem liberar compostos alelopáticos de diversas maneiras e esses compostos podem afetar a germinação, desenvolvimento e crescimento das plantas cultivadas. • Plantas parasitas necessitam absorver nutrientes de outras plantas para se desenvolver e reproduzir. Algumas espécies são completamente dependentes do parasitismo, não possuindo clorofila, nem folhas. Ficou alguma dúvida? Construímos uma trilha de aprendizagem pensando em facilitar sua compreensão. Acesse o QR Code, que levará ao AVA, e veja as novidades que preparamos para seu estudo. CHAMADA 67 1 A competição entre plantas envolve diversos fatores que dependem das espécies que estão sendo analisadas. Com relação às plantas daninhas, quais características estudadas as tornam competitivas com as plantas cultivadas. 2 A interferência das plantas daninhas sobre o desenvolvimento e produção das plantas cultivadas, através do fenômeno chamado alelopatia, caracteriza-se por um efeito: a) ( ) Físico, de impedimento da germinação das plantas cultivadas através da luz. b) ( ) Biológico, de microorganismos predadores das plântulas das plantas cultivadas. c) ( ) Químico, pela liberação de compostos orgânicos no ambiente a partir de uma planta doadora para uma planta receptora. d) ( ) De associação de efeitos biológicos e físicos. 3 O grau de competição que a infestação de plantas daninhas exerce sobre a produção das culturas, quando em convivência, é afetado por fatores ligados à cultura e à planta daninha, destacando-se dentre os fatores: espécie, densidade, distribuição e duração da convivência. Com relação à duração de competição é correto afirmar que: a) ( ) Apenas as plantas daninhas que emergem ao mesmo tempo das plantas cultivadas competem com a cultura. b) ( ) As plantas daninhas que emergem durante as fases finais do ciclo da cultura exercem maior competição com a cultura. c) ( ) As plantas daninhas que emergem durante as fases iniciais do desenvolvimento da planta cultivada exercem maior competição com a cultura. d) ( ) O grau de competição entre as plantas daninhas e a cultura independe da fase de desenvolvimento da cultura. AUTOATIVIDADE 68 69 UNIDADE 2 - MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM PLANO DE ESTUDOS A partir do estudo desta unidade, você deverá ser capaz de: • compreender os conceitos de Prevenção e Erradicação de Plantas Dani- nhas; • entender os diferentes processos de Controle de Plantas Daninhas: Físico, Mecânico, Cultural, Biológico e Químico; • analisar o Manejo Integrado de Plantas Daninhas e sua importância na eficácia do controle de espécies daninhas; • aprender o que é um herbicida, como se classifica essas moléculas e seu histórico de uso; • compreender os mecanismos de interação do herbicida com a planta da- ninha, com outros seres vivos e com o ambiente. Esta unidade está dividida em dois tópicos. No decorrer da unidade você encontrará autoatividades com o objetivo de reforçar o conteúdo apresentado. TÓPICO 1 – MÉTODOS DE MANEJO DE PLANTAS DANINHAS TÓPICO 2 – INTRODUÇÃO AO CONTROLE QUÍMICO DE PLANTAS Preparado para ampliar seus conhecimentos? Respire e vamos em frente! Procure um ambiente que facilite a concentração, assim absorverá melhor as informações. CHAMADA 70 71 TÓPICO 1 - UNIDADE 2 MÉTODOS E MANEJO DE PLANTAS DANINHAS 1 INTRODUÇÃO Olá, acadêmico, na unidade anterior aprendemos a base da Biologia de Plantas Daninhas e, agora, entenderemos quais os processos envolvidos no Controle e Manejo de Plantas Daninhas. Neste momento, você já sabe o que é uma planta daninha, a importância de as estudar, qual sua origem e como elas evoluem. Também aprendeu como identificar e classificar as espécies daninhas, como elas se reproduzem e se dispersam, quais seus mecanismos de sobrevivência e como essas espécies interferem negativamente na produtividade das culturas. Neste tópico, encontraremos qual o conceito de controle e de manejo de plantas daninhas, como fazer a prevenção e erradicação de plantas daninhas e todos os métodos de controle de plantas daninhas: Físico, Mecânico, Biológico, Cultural, Químico e Integrado. Não se esqueça, no final do tópico, encontraremosum resumo com as principais ideias abordadas no texto e as autoatividades para fixar o conhecimento adquirido. Bons estudos! 2 CONCEITOS DE CONTROLE E MANEJO DE PLANTAS DANINHAS O controle de plantas daninhas é o processo de limitar as infestações de espécies daninhas em uma área de cultivo, de maneira que as plantas cultivadas cresçam sem interferências e as atividades humanas possam se desenvolver adequadamente na área. Esse processo deve ser aplicado controladamente, envolvendo o estudo, avaliações dos melhores métodos e dos riscos, cálculo de gastos e possíveis prejuízos, entre outros. Acadêmico, você precisa compreender que o conceito de manejo de plantas daninhas é diferente de controle. O controle envolve eliminar ou diminuir as espécies daninhas já encontradas na área cultivada. Já no manejo, existe um sistema de planejamento completo do uso da terra, de modo que a invasão de UNIDADE 2 - MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS 72 plantas daninhas seja minimizada, principalmente as espécies mais agressivas, e que as plantas cultivadas possuam capacidade competitiva superior às plantas daninhas que ainda consigam crescer nesse ambiente (ZIMDAHL, 2018). A abordagem sistêmica no controle de plantas daninhas chama-se Manejo Integrado de Plantas Daninhas. Essa abordagem vai envolver planejamento e combinação de diferentes métodos de controle, a fim de que as populações de espécies daninhas se mantenham em níveis adequados, não interferindo na produtividade da lavoura, e, consequentemente, em perdas econômicas. Nesta unidade, você aprenderá como integrar os métodos de controle para atingir esses objetivos. IMPORTANT E Antes de entrar nas características do manejo integrado, você precisa conhecer os métodos de controle de plantas daninhas. A primeira coisa a se pensar é como controlar ou erradicar espécies daninhas já presentes na lavoura ou na área a ser cultivada e também como fazer a prevenção, para que não ocorra a entrada de novas plantas daninhas no local, seja antes, durante ou após a lavoura ser colhida (ZIMDAHL, 2018). Existem diversos métodos de controle das espécies daninhas, divididos em controle físico, cultural, mecânico, biológico e químico. Recomenda-se que se utilize um manejo sustentável, que envolva todas as ferramentas e métodos disponíveis para o controle dessas espécies durante a produção de culturas, garantindo produtividade máxima e preservação do meio ambiente. Deve-se considerar que os custos para esse manejo não ultrapassem as perdas devido à interferência das espécies daninhas. 3 PREVENÇÃO Em qualquer área a ser preparada para o cultivo ocorrerá a presença de espécies daninhas. O que pode ser feito é evitar que essas espécies se desenvolvam antes do cultivo e também evitar que novas espécies sejam introduzidas no local. A prevenção no controle de plantas daninhas envolve inibir a entrada de propágulos e diásporos na área cultivada e também inibir o estabelecimento e a disseminação de espécies daninhas já encontradas no local, para outras áreas de cultivo (ZIMDAHL, 2018). O primeiro passo é evitar que os equipamentos utilizados no preparo do solo estejam bem lavados, para evitar que tragam sementes ou partes vegetativas de plantas daninhas para o local onde será implementado a lavoura. Também TÓPICO 1 - MÉTODOS E MANEJO DE PLANTAS DANINHAS 73 deve-se tomar cuidado com as roupas dos trabalhadores, quando entram numa área ou se locomovem de um cultivo para o outro. Existem várias espécies que são propagadas pelo ser humano, com frutos que se fixam nas roupas ou na terra das solas dos sapatos (DEUBER, 1992). Com relação às plantas cultivadas, é necessário tomar cuidado com as mudas adquiridas com terra proveniente de outros locais e com a fonte de matéria orgânica (esterco ou composto), que deverá estar completamente fermentado e em repouso. Além disso, recomenda-se a utilização de sementes de elevada pureza e as áreas ao redor do cultivo devem ser mantidas sem plantas daninhas ou pelo menos deve ser evitado que elas produzam sementes (DEUBER, 1992). Cyperus rotundus (tiririca) é uma espécie que se espalha facilmente através da matéria orgânica e de terra contaminada; Bidens pilosa (picão-preto) e Cenchrus echinatus (carrapicho) são espécies facilmente propagadas por pelos de animais e pelas roupas e sapatos dos trabalhadores rurais; sementes de Echinocloa sp. (capim-arroz) e Oryza sativa (arroz-vermelho) contaminam as sementes de arroz, se introduzindo facilmente na lavoura. Em todos os países, existem uma legislação específica sobre o comércio e importação de sementes, para evitar a entrada e disseminação de plantas daninhas dentro do país e entre os estados (DEUBER, 1992; ZIMDAHL, 2018). Outras medidas preventivas que podem ser tomadas são: isolamento de animais provenientes de outras áreas por alguns dias; cuidado com sementes e rações compradas para alimentação dos animais; prevenir nova produção de sementes ou de propágulos vegetativos de espécies daninhas já instaladas; fazer o monitoramento do terreno periodicamente; saber identificar as principais espécies daninhas que podem ocorrer na região e no cultivo de interesse. A prevenção sempre é a melhor escolha para evitar os problemas que as plantas daninhas podem causar e os gastos para efetuar seu controle. IMPORTANT E 4 ERRADICAÇÃO DE PLANTAS DANINHAS Erradicação de uma planta daninha significa sua total eliminação: suas partes vegetativas e partes reprodutivas. Eliminar completamente uma espécie daninha de uma área de cultivo é algo muito difícil de se atingir. Geralmente conseguimos erradicar pequenas populações de plantas daninhas, mas em grandes áreas de cultivo isso se torna praticamente impossível. UNIDADE 2 - MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS 74 A eliminação completa de uma espécie daninha requer um manejo a longo prazo, envolvendo um planejamento de prevenção e erradicação. Espécies parasitas, como do gênero Cuscuta, são exemplos de plantas daninhas que podem ser completamente erradicadas de uma área se o manejo for adequado (ZIMDAHL, 2018). 5 MÉTODOS DE CONTROLE DE PLANTAS DANINHAS Neste tópico, conheceremos os métodos de controle de plantas daninhas disponíveis e suas principais características, formas de aplicação e vantagens e desvantagens. É importante compreender que esses métodos não são utilizados sozinhos, devemos integrá-los de maneira a atingir o objetivo final, que é o manejo adequado das plantas daninhas. 5.1 MÉTODOS DE CONTROLE FÍSICOS Trata-se do controle manual das espécies daninhas, como o arranque manual, a capina manual, roçada, inundação, queima e o uso de cobertura morta. Trata-se do mais antigo método de controle utilizado pelo ser humano para combater as espécies daninhas. Apesar disso, é pouco estudado, mas de grande importância, principalmente nas pequenas propriedades e no cultivo orgânico, onde o controle químico não é aplicado. 5.1.1 Arranque manual O arranque de plantas daninhas é uma técnica eficaz, que provavelmente você já fez ou faz em seu quintal ou jardim. Arrancar plantas de um local demanda tempo e trabalho braçal, mas é uma maneira prática de eliminar plantas indesejadas de pequenas áreas ou até mesmo de vasos de plantas. Age bem contra plantas daninhas anuais e menos com espécies perenes, se estas tiverem reprodução vegetativa. Você pode utilizar ferramentas específicas, como extratores de plantas daninhas, para auxiliar no trabalho (DEUBER, 1992; ZIMDAHL, 2018). 5.1.2 Capina A capina envolve o uso ferramentas, como enxadas, escavadores, ganchos, entre outras, mais ou menos específicas de acordo com a morfologia da espécie daninha. Essa técnica é usada há anos e ainda é eficiente em jardins, cultivos de ornamentais e em muitos cultivos de hortaliças. No entanto, demanda muito tempo de trabalho braçal e dependendo do tamanho da área cultivada, torna-se TÓPICO 1 - MÉTODOS E MANEJO DE PLANTAS DANINHAS75 uma técnica muito cara. Em algumas espécies cultivadas de alto valor comercial, a técnica do capina e arranque manual deve ser utilizada, sendo justificado seu valor e trabalho braçal (DEUBER, 1992; ZIMDAHL, 2018). Você perceberá que a capina também é utilizada para eliminar espécies daninhas que escaparam de outros métodos de controle. Como a população das espécies diminuiu após o controle por herbicidas ou por fogo, o agricultor pode finalizar o manejo com o uso de arranque ou capina manual, evitando a reinfestação ou reprodução das plantas daninhas de escapes (DEUBER, 1992; ZIMDAHL, 2018). Deve-se ter o cuidado ao realizar a capina, de forma a garantir que as plantas daninhas sejam completamente arrancadas e não rebrotem. Também deve ser feita antes das plantas frutificarem, evitando que a capina contribua para a disseminação de propágulos pelo local. 5.1.3 Roçada A roçada e a poda são outros métodos comumente utilizados em pomares ou para estabelecer uma cobertura morta, após certo período de crescimento da espécie considerada daninha. A roçada é utilizada para controlar a altura de plantas daninhas em vinhedos e pomares e também para prevenir a produção de sementes da espécie. Para algumas espécies de plantas daninhas, a roçada deve ser feita com frequência, até que as reservas energéticas de suas raízes e caules acabe e elas não sejam capazes de rebrotar (DEUBER, 1992; ZIMDAHL, 2018). 5.1.4 Arar o solo O preparo do solo para o plantio pode ser também um método para controle de espécies daninhas. Arar o solo remove as espécies daninhas e também ajuda a expor bulbos, bulbilhos e outras partes da planta que ficam enterradas, podendo ser removidas do solo ou controladas com uso de herbicidas. Ela deve ser feita quando o solo está seco, pois esse processo pode contribuir com a reprodução assexuada das plantas daninhas, fragmentado e espalhando bulbos e rizomas, que rebrotam facilmente em um solo arado e úmido (ZIMDAHL, 2018). A aragem do solo possui três níveis, primária, secundária e terciária. A primária é a mais agressiva, usada para quebrar e revolver o solo. Ela elimina qualquer vegetação crescendo na área e pode eliminar espécies daninhas, enterrando profundamente suas sementes ou estruturas reprodutivas vegetativas, ou danificando-as. Na segunda etapa, a aragem nivela o solo, prepara o mesmo para incorporação de fertilizantes ou corretores de pH. Nessa etapa, pode- se deixar o solo em repouso por algumas semanas, permitindo a emergência de espécies daninhas, que são controladas através de capina ou aplicação de UNIDADE 2 - MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS 76 herbicidas, antes da introdução da espécie cultivada. A terceira etapa envolve a capina durante o crescimento da espécie cultivada, que revolve o solo ao redor da planta, eliminando plantas daninhas que se desenvolveram (DEUBER, 1992; ZIMDAHL, 2018). 5.1.5 Inundação Acadêmico, em algumas culturas podemos manejar as plantas daninhas manipulando a inundação do local de cultivo. Essa técnica é efetiva no controle de populações daninhas que são mais sensíveis à inundação, mas, ao mesmo tempo, pode não funcionar para espécies daninhas nativas ou com estratégias adaptativas para condições de inundação. Algumas espécies, em resposta a inundação, apresentam rápido alongamento caulinar, e seu controle vai depender da profundidade da inundação. Além da profundidade da inundação, outra estratégia que deve ser adotada no controle através da inundação é o período de tempo que a inundação ocorre. Inundar previamente a área de cultivo geralmente é mais eficaz do que inundar perto ou durante o cultivo da espécie de interesse (VIVIAN; MARSHALL; GODFREE, 2014). Na cultura do arroz, as plantas daninhas causam enorme redução na produtividade, gasto de recursos e energia humana no controle, além de problemas de saúde para os trabalhadores rurais. As espécies daninhas geralmente crescem mais rápido que o arroz e absorvem a água e nutrientes de uma forma mais eficiente. Por isso metodologias de controle das espécies daninhas através da inundação, principalmente nas culturas orgânicas, é essencial para garantir a produtividade e lucro para o agricultor (TOWA; XIANGPING, 2014). A inundação tem sido utilizada por muito tempo para o controle de espécies daninhas, como Cuscuta gronovii, em culturas de Vaccinium macrocarpon (cranberry). É uma técnica fácil e barata e tem sido eficiente no controle de diversas espécies daninhas (SANDLER; MASON, 2010). 5.1.6 Fogo O uso de controle de plantas através do fogo tem sido usado há séculos pelo ser humano. Para se obter sucesso, todas as formas reprodutivas das espécies daninhas precisam ser eliminadas. A queima precisa ser feita antes das espécies daninhas espalharem suas sementes no chão, o que pode comprometer e técnica. Algumas espécies herbáceas possuem meristemas protegidos, que não são afetados com a queimada. Na maioria dos casos, a queimada precisa ser feita algumas vezes, para eliminar completamente o banco de sementes da espécie daninha, ou ser complementada com outra técnica de controle, após a população da espécie diminuir devido a queimada (ZIMDAHL, 2018). TÓPICO 1 - MÉTODOS E MANEJO DE PLANTAS DANINHAS 77 Acadêmico, atualmente existe o método de controle térmico, onde ocorre a geração e transferência de calor para as plantas daninhas sem a necessidade de incêndios intensos, que são perigosos por diversos motivos ambientais e sociais. Você deve saber que o uso de fogo implica em alguns riscos. Primeiro, a poluição do ar, principalmente próximo a centros urbanos. Outro problema é a possível perda de controle sobre o fogo, o que pode levar a queimadas descontroladas em áreas nativas e propriedades vizinhas, causando danos à fauna e flora local. Finalmente, o excesso de queimadas pode aumentar a erosão do solo, causar acidificação e perda de nutrientes (LAGUE; GILL; PÉLOQUIN, 2001). Existem dois métodos de queima controlada: com emissão de chamas, em um equipamento apropriado; ou através de radiação infravermelha, em que as chamas são direcionadas em uma superfície metálica ou de cerâmica, que irá refletir a radiação infravermelha, com temperatura aproximada de 900 ºC. Esses equipamentos de emissão de chamas utilizam o gás liquefeito de petróleo ou misturas de propano e butano, não deixando resíduos químicos no solo e na água da área a ser tratada. O uso desses equipamentos torna a técnica onerosa para o agricultor, devido ao preço do equipamento e o gasto com o combustível, além de aumentar a compactação do solo devido a passagem dos equipamentos durante o processo (LAGUE; GILL; PÉLOQUIN, 2001). Como você observou, o uso de queimadas não pode ser empregado em todas as áreas de cultivo, mas é uma técnica eficaz, principalmente se conduzida de maneira integrada com outros métodos de manejo. Você pode integrar o controle térmico seguido do tratamento com herbicidas. Primeiro, a queimada eliminará a maior parte da população de plantas daninhas, em seguida, aplica-se o herbicida para eliminar as espécies rebrotando ou germinando no local. A aplicação de um herbicida previamente na área, a fim de produzir combustível para a queimada, também é útil. O herbicida vai controlar as espécies daninhas e, ao mesmo tempo, torna o ambiente propício para a queimada, que eliminará sementes, mudas e espécies daninhas não afetadas pelo herbicida. Lembre-se que a utilização da queimada possui inúmeros riscos e deve ser muito bem planejada (DEUBER, 1992). Uma vantagem no uso do controle térmico é a possibilidade de reduzir a aplicação de herbicidas na área, que, além de oneroso, pode gerar plantas resistentes, redução da diversidade e mudanças no balanço de nutrientes no solo. Deve-se avaliar quais das duas técnicas é mais eficaz e mais barata para o agricultor, de acordo com a região e com as espécies daninhas. Em muitos casos, você irá perceber que éimpossível utilizar herbicidas, especialmente em corpos hídricos, sendo necessário incorporar o método de controle térmico em conjunto a outras técnicas para eliminar espécies daninhas presentes em rios, reservatórios e tanques de cultivo de peixes, por exemplo. UNIDADE 2 - MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS 78 O controle térmico pode ser a técnica mais eficaz no manejo de plantas da daninhas em sistemas orgânicos, onde não será possível a aplicação de herbicidas. NOTA O controle térmico pode variar em intensidade, continuidade e tempo. O tempo em que ele é realizado é fundamental, devendo atingir a espécie-alvo na época certa de seu desenvolvimento. Deve ser suficiente em intensidade e continuidade para eliminar completamente as partes vegetativas e reprodutivas da espécie daninha-alvo (LAGUE; GILL; PÉLOQUIN, 2001). Acadêmico, as espécies vegetais podem ser enquadradas em grupos de acordo com sua sensibilidade ao fogo (ASCARD, 1995): • Plantas muito sensíveis: sem proteção nas regiões meristemáticas. Exemplos: Chenopodium album (menstruz); Stellaria media (esparguta), Urtica urens (urtiga menor). • Plantas de fácil controle: possuem proteção, mas não tem mecanismos de resistência ao fogo. Exemplo: Capsella bursa-pastoris (bolsa-de-pastor) e Chamomilla suaveolens (camomila-selvagem). • Plantas tolerantes: tem capacidade de rebrotar após a queimada, só sendo controladas no início de seu desenvolvimento vegetativo. Exemplo: Poa annua (capim-galinha). • Plantas resistentes: possuem hábito rasteiro, órgãos reprodutivos enterrados no solo ou proteção dos seus meristemas. Precisam de mais de uma aplicação de fogo para serem controladas efetivamente. No quadro a seguir, encontramos uma lista e espécies que são controladas pelo tratamento térmico com sucesso. Espécie Família Nome vulgar Ciclo Taeniatherum caput-medusae Poaceae Cabeça-de-medusa Anual Bromus tectorum Poaceae Falsa-grama Anual Aegilops triuncialis Poaceae Capim-barba-de-bode Anual Aegilops solstitialis Poaceae Cardo-amarelo Anual Bidens pilosa Asteraceae Picão-preto Anual Melilotus sp. Fabaceae Meliloto Bianual Poa pratensis Poaceae Grama-azul Perene Poa compressa Poaceae Grama-azul-do-Canadá Perene Bromus inermis Poaceae - Perene QUADRO 1 – EXEMPLOS DE ESPÉCIES DANINHAS CONTROLADAS COM USO DE TRATAMENTO TÉRMICO TÓPICO 1 - MÉTODOS E MANEJO DE PLANTAS DANINHAS 79 FONTE: Adaptado de DiTomaso et al. (2006) Ligustrum vulgare Oleaceae Ligustro Perene Ligustrum sinense Oleaceae Ligustro-chinês Perene Artemisia tridentata Asteraceae Sagebrush Perene Juniperus sp. Cupressaceae Junípero Perene Prosopis sp. Fabaceae Algaroba Perene 5.2 MÉTODO DE CONTROLE MECÂNICO Aprenderemos, agora, como controlar plantas daninhas com o uso de máquinas e equipamentos específicos ou não. A maquinaria pode causar mortalidade das plantas daninhas de diferentes formas: através do sufocamento, pelo enterro parcial ou completo ou desenterrando a planta e expondo suas raízes à superfície do solo. Esse controle é mais efetivo em solos secos, o que evita que a espécie daninha enraíze ou brote novamente no local. Existem diversos tipos de máquinas, as que operam entre as linhas do cultivo, próximas a linha do cultivo e através das linhas (CLOUTIER; LEBLANC, 2001): 5.2.1 Cultivadores entrelinhas Os cultivadores entrelinhas são os mais utilizados e eficientes. Eles operam com baixo risco para a cultura e com ótimo controle das espécies daninhas. O único problema é que deve ser operado no início do desenvolvimento da cultura, já que possui restrições quanto à altura da cultura e a época do desenvolvimento. Operar o equipamento no final do desenvolvimento da cultura pode danificar as raízes da planta cultivada. Já quando operado no início do desenvolvimento, além do controle das plantas daninhas, pode favorecer o enraizamento da planta cultivada. Esse tipo de equipamento não consegue chegar perto da linha de cultivo, portanto, sua eficiência não é total. 5.2.2 Cultivadores próximos a linha da cultura Cultivadores que atuam próximos a linha da cultura usam escovas, discos ou lâminas especiais, que chegam o mais perto possível das plantas cultivadas. Geralmente, nesse tipo de equipamento, deve-se ter duas pessoas trabalhando, uma delas irá dirigir as escovas ou lâminas para garantir que não danifiquem as plantas cultivadas. UNIDADE 2 - MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS 80 5.2.3 Cultivadores intrafileiras Os cultivadores intrafileiras geralmente são usados antes ou logo após o início do desenvolvimento da planta cultivada. São chamados de cegos, porque passam tanto por cima da espécie daninha quanto da espécie cultivada. Geralmente, nesse equipamento, usa-se enxadas rotativas, grades com dentes rígidos ou flexíveis e grades de correntes. Durante o período de pré-emergência da planta cultivada, pode-se utilizar o equipamento sem problemas, já que as sementes da planta cultivada ou são muito maiores que as das espécies daninhas ou estão em uma maior profundidade, não sendo afetadas pelo equipamento. Essa técnica atua somente nas plântulas das espécies daninhas e é comumente empregada em culturas de milho, beterraba, feijão e ervilhas. Mesmo com a planta cultivada já no estágio de plântula, pode-se empregar a técnica, já que geralmente as plantas daninhas se encontraram num estágio de desenvolvimento inferior ao da espécie cultivada. Arar o solo com cultivadores pode ser realizada na entressafra. Um exemplo é o controle da grama-seda (Cynodon dactylon) e da tiririca (Cyperus rotundus), que é eficaz principalmente se houver estiagens prolongadas. Nesse caso, pode-se fazer uma primeira aragem, mais profunda, expondo as raízes e tubérculos e outras estruturas vegetativas das plantas e após 30 dias uma segunda aragem, menos agressiva, que termina de expor as partes vegetativas que ainda sobreviveram (ZIMDAHL, 2018). 5.3 MÉTODO DE CONTROLE CULTURAL Acadêmico, aprenderemos que as práticas agrícolas tradicionais de bom uso do solo e água, a rotação de cultura, espaçamento correto e o uso de coberturas verdes são ótimos métodos de controle de plantas daninhas. Essas técnicas também favorecem a planta cultivada e contribuem para diminuir a infestação de plantas daninhas na área. A correção do pH do solo e sua adubação, por exemplo, controla e até mesmo elimina espécies daninhas que são adaptadas a solos ácidos e de baixa fertilidade, como a Vernonia ferruginea (assa-peixe), Pteridium aquilinum (samambaia) e Aristida pallens (capim-barba-de-bode). 5.3.1 Rotação de culturas Essa técnica consiste em alternar o cultivo de diferentes espécies vegetais em tempos diferentes, na mesma área de cultivo. É uma técnica muito antiga e que tem vantagens no controle de plantas daninhas e também de pragas e doenças, como os nematoides. Além disso, a rotação de espécies ao longo dos anos numa área proporciona melhora nas características químicas, físicas e biológicas do solo. TÓPICO 1 - MÉTODOS E MANEJO DE PLANTAS DANINHAS 81 A rotação de culturas deve ser flexível, adaptando-se às condições regionais e às perspectivas de comercialização dos produtos. Também devemos analisar as espécies vegetais envolvidas na rotação de culturas, do ponto de vista de sua exploração comercial ou destinadas somente à cobertura do solo e adubação verde (ZIMDAHL, 2018). Na escolha das espécies deve-se considerar a diversidade botânica. Plantas com diferentes sistemas radiculares, hábitos de crescimento e exigências nutricionais podem ter efeito no controle de algumas espécies daninhas, além dos outros benefícios já mencionados sobre a rotação de culturas. A mudança das espécies pode modificar a competitividade da planta cultivada, além da possibilidade de efeitos alelopáticos sobre as plantas daninhas do local. E, para finalizar, pode-se fazer uso de diferentes métodos de controle e de herbicidas no local, facilitando o manejo das espécies daninhas (DEUBER, 1992;ZIMDAHL, 2018). 5.3.2 Manejo na entressafra Para um controle eficiente de plantas daninhas, você perceberá que estas devem ser manejadas não somente durante o período de cultivo, mas também durante os intervalos de plantio. A eliminação de propágulos de plantas daninhas na entressafra reduz a agressividade delas durante o cultivo e facilita seu controle. 5.3.3 Espaçamento Você pode modificar o padrão de espaçamento ou densidade no plantio das plantas cultivadas, de modo que favoreça o sombreamento das espécies daninhas, causando efeito negativo sobre o seu desenvolvimento. Para que isso funcione corretamente, é necessário que a planta cultivada tenha um padrão de crescimento e desenvolvimento rápido, em relação às espécies daninhas que estarão presentes no local e também possuam uma boa cobertura foliar, para que o sombreamento consiga influenciar negativamente no desenvolvimento das espécies daninhas (ROMAN et al. 2005; ZIMDAHL, 2018). Se feito adequadamente, o sombreamento diminuirá a germinação de espécies daninhas e o desenvolvimento das que conseguirem crescer. Isso já evitará gastos com métodos de controle e com o manejo da área cultivada. 5.3.4 Adubação verde A adubação verde possui grande importância na melhoria das condições físicas, químicas e microbiológicas do solo. Além disso, ela pode produzir cobertura morta, que irá controlar a umidade do solo, proteger as mudas que estão emergindo e atuar na supressão de plantas daninhas. UNIDADE 2 - MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS 82 A cobertura viva ajuda a controlar espécies daninhas durante a entressafra e também durante o cultivo, dependendo da cultura que é estabelecida. As plantas são usadas em rotação, sucessão ou em consorciação com as culturas, e, geralmente, são usadas espécies de leguminosas, devido a sua capacidade de fixação de nitrogênio. É uma técnica utilizada para melhorar a qualidade do solo e disponibilizar nutrientes. Além disso, pode contribuir na supressão de plantas daninhas, através do sombreamento e competição por água e nutrientes. Geralmente as espécies introduzidas como adubo verde possuem um crescimento acelerado e vigoroso, superando as espécies daninhas. Após seu crescimento, são cortadas e utilizadas como cobertura morta, possuindo mais vantagens no controle de plantas daninhas (MATEUS; WUTCKE, 2006; ZIMDAHL, 2018). Acadêmico, no quadro a seguir, você encontra as principais espécies utilizadas como adubo verde. ESPÉCIE FAMÍLIA NOME VULGAR Avena sativa Poaceae Aveia preta Cajanus cajan Fabaceae Feijão guandu Canavalia ensiformis Fabaceae Feijão-de-porco Crotalaria juncea Fabaceae Crotalária Crotalaria mucronata Fabaceae Crotalária Crotalaria ochroleuca Fabaceae Crotalária Crotalaria paulina Fabaceae Crotalária Crotalaria spectabilis Fabaceae Crotalária Dolichos lablab Fabaceae Lab-lab Fagopyrum esculentum Polygonaceae Trigo sarraceno Lathyrus sativus Fabaceae Chícharo Lupinus albus Fabaceae Tremoço branco Mucuna aterrima Fabaceae Mucuna preta Mucuna cinereum Fabaceae Mucuna cinza Mucuna deeringiana Fabaceae Mucuna anã Raphanus sativus Brassicaceae Nabo forrageiro Sorghum sudanense Poaceae Capim sudão Vicia sativa Fabaceae Ervilhaca QUADRO 2 – PRINCIPAIS ESPÉCIES UTILIZADAS NA ADUBAÇÃO VERDE FONTE: Adaptado de Mateus e Wutcke (2006) 5.3.5 Cobertura morta Você perceberá que a cobertura morta é muito utilizada no controle de espécies daninhas. Os resíduos de vegetais podem ser aplicados antes ou depois da cultura ser estabelecida. Existem duas categorias quanto ao tipo de cobertura que pode ser utilizada. Materiais naturais, ou seja, palha, resíduos vegetais, pedras ou serragem; e materiais sintéticos, como papel, plástico e fibras sintéticas. TÓPICO 1 - MÉTODOS E MANEJO DE PLANTAS DANINHAS 83 A cobertura morta atua como barreira física, impedindo a emergência das plântulas das espécies daninhas ou bloqueando a luz e inibindo a germinação das espécies que necessitam de fotoperíodo. Outro efeito da cobertura sintética é o aquecimento da superfície do solo, que, dependendo do período que ocorre, pode destruir todas as plantas daninhas por aquecimento, técnica chamada de solarização. NOTA Acadêmico, uma vantagem do uso da cobertura morta é que com sua decomposição, pode ocorrer a liberação de compostos aleloquímicos, que, geralmente, atuam de maneira negativa na germinação e emergência de plântulas ou na clorose das folhas de espécies daninhas. Essa atividade depende da qualidade e da quantidade do material vegetal na cobertura morta, o tipo de solo e das condições climáticas. Crotalaria juncea tem um bom efeito alelopático na supressão de plantas daninhas, quando utilizada como cobertura morta (CALEGARI et al., 1993). Várias espécies podem ser utilizadas como cobertura morta, possuindo efeitos alelopáticos que auxiliam no controle de plantas daninhas. Canavalia ensiformes (feijão-de-porco) e Mucuna aterrimum (mucuna-preta) exercem efeitos sobre a germinação de Cyperus rotundus (tiririca), Bidens pilosa (picão-preto) e Galinsoga parviflora (picão-branco). Pennisteum purpureum (capim-elefante) diminuiu a quantidade e diversidade de espécies daninhas quando foi usado como cobertura morta na cultura o gergelim (ORTOLAN et al., 2019). Geralmente, a cobertura morta contribui para a morte das espécies daninhas de maior dificuldade de controle, e, durante o cultivo, acabam aparecendo espécies de controle mais prático e fácil. Na cultura da cebola, por exemplo, pode-se utilizar a Urochloa decumbens (braquiária) como cobertura morta para inibir o desenvolvimento de plantas daninhas (HIRATA et al., 2014). A cobertura morta com Arachis pintoi (amendoim forrageiro), Crotalaria juncea (crotalária) e Cajanus cajan (feijão guandu) reduziu as populações das espécies daninhas Brachiaria decumbens (capim braquiária), Panicum maximum (capim-tanzânia) e Bidens pilosa (picão-preto) (SEVERINO; CHRISTOFFOLETI, 2001). As espécies Crotalaria spectabilis (crotalária), Sorghum bicolor (sorgo), Crotalaria ochroleuca (crotalária), Canavalia ensiformis (feijão-de-porco), Mucuna aterrima (mucuna preta) e Mucuna pruriens (mucuna) reduziram significativamente UNIDADE 2 - MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS 84 a infestação e o peso da matéria seca das plantas daninhas Digitaria horizontalis (capim colchão), Hyptis lophanta (catirina) e Amaranthus spinosus (caruru-de- espinho), enquanto a espécie Pennisetum glaucum (milheto) mostrou-se menos eficiente nesse efeito (ERASMO et al., 2004). A cobertura morta contribui para o crescimento de microrganismos na superfície do solo que podem parasitar as sementes e propágulos e plantas daninhas. Além disso, pode ocorrer a presença de insetos ou roedores que consomem as sementes ou plântulas das espécies daninhas (ALVES; PITELLI, 2001). 5.3.6 Método de Controle Biológico Acadêmico, no controle biológico utiliza-se outros seres vivos (fungos, bactérias, vírus, insetos, aves etc.) que são inimigos naturais das espécies daninhas, no controle de seu desenvolvimento e propagação. O controle de plantas daninhas através desse método pode complementar e integrar métodos químicos ou culturais, aumentando a eliminação das espécies indesejáveis (BRIESE, 2004; MORIN et al., 2009). Diversos países têm adotado o controle biológico nas lavouras, devido, principalmente, à crescente resistência que as plantas daninhas desenvolveram em relação aos herbicidas. Acadêmico, veremos que existem diversas vantagens do uso do controle biológico para diminuir as populações de espécies daninhas (ZIMDAHL, 2018). • É um método permanente, já que os organismos podem reproduzir-se no local e continuar a atuar no controle das espécies daninhas. • Após aplicação do controle biológico, esse pode tornar-se independente do manejo humano no futuro. • Não possui efeitos colaterais danosos ao ambiente, como ocorre com os herbicidas. • O ataque biológico é limitado a um alvo específicoou próximos. • O custo em relação aos benefícios é baixo. • Os riscos podem ser avaliados antes da aplicação do manejo. Com relação às desvantagens, você encontrará que (ZIMDAHL, 2018): • O controle das espécies daninhas é lento em comparação com outros métodos. • Os resultados não são garantidos em todos os casos, devido a interferências ecológicas do controle biológico com outros seres vivos (presença de predadores naturais, ausência de hospedeiro para completar o ciclo de vida do agente), interferências climáticas e outros fatores abióticos etc. • Não funciona muito bem em cultivos de ciclo de vida curto. • O investimento inicial é elevado. • Não é possível erradicar a população daninha, somente integrando outros métodos. TÓPICO 1 - MÉTODOS E MANEJO DE PLANTAS DANINHAS 85 Para implementar o controle biológico, você deve considerar qual agente biológico será eficaz na espécie daninha-alvo e também se essa espécie é nativa ou não da região. O agente biológico precisa ser capaz de se reproduzir no ambiente introduzido e se espalhar somente nas espécies daninhas que se deseja o controle. Além disso, existem critérios de escolha, que excluem espécies que possam ser danosas ao meio ambiente no qual serão introduzidas, ou a saúde de animais e do ser humano (ZIMDAHL, 2018). Acadêmico, você verá que os métodos de aplicação do controle biológico foram classificados por Wapshere, Delfosse e Cullen (1989) em: clássico ou inoculativo, inundativo e amplo espectro: • No método inoculativo ou clássico ocorre a introdução de um inimigo natural específico adaptado para a espécie daninha-alvo. Deve-se identificar a espécie daninha, sua origem e quais seus inimigos naturais, que serão potenciais agentes do controle biológico. Geralmente é utilizado espécies de fungos ou artrópodes como controle biológicos, devido a estes serem espécie-específicos. • No método inundativo os agentes biológicos já utilizados no controle são liberados em grande quantidade no ambiente ao mesmo tempo. Isso garante o controle da planta daninha por uma estação de cultivo e elimina a necessidade de estudar a origem da espécie daninha e seus inimigos naturais. • No controle de amplo espectro o agente biológico natural da espécie daninha é manipulado artificialmente para aumentar o ataque a essa espécie daninha específica. Você pode observar no Quadro 3 a seguir alguns exemplos de controles biológicos já aplicados com sucesso no controle de plantas daninhas. Controle biológico Tipo Espécie daninha Modo aplicação Colletotrichium truncatum Fungo Sesbania exaltata Direto no solo Ascochyta caulina Fungo Chenopodium album Direto no solo Fusarium solani Fungo Curcubita texana Direto no solo Glicocadium virens Fungo Amaranthus retroflexus Direto no solo Phomopsis convolvus Fungo Convolvus arvensis Direto no solo Dactylopius ceylonicus Inseto Opuntia vulgaris Liberação na planta Phytomyza orobanchia Inseto Orobanche sp. Liberação em massa Bactra verutana Inseto Cyperus rotundus e C. esculentus Liberação em massa Paranguinea picridis Nematóide Acroptilon repens Liberação no solo Puccinia obtengens Fungo Cirsium arvense Aplicação esporos Puccinia canaliculata Fungo Cyperus esculentus Aplicação esporos Puccinia lagenophorae Fungo Senecio vulgaris Aplicação esporos QUADRO 3 – APLICAÇÃO DE ALGUNS TIPOS DE CONTROLE BIOLÓGICO EM ESPÉCIES DANINHAS FONTE: Adaptado de Schroeder (1992) UNIDADE 2 - MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS 86 A seguir, veremos que o controle biológico pode agir de diferentes maneiras no controle de plantas daninhas (ZIMDAHL, 2018): • Herbivoria: uso de insetos herbívoros, que reduzirão a área foliar e a capacidade fotossintética da planta daninha, levando à redução da competitividade com a planta cultivada. • Predação de sementes: utiliza-se animais que consumirão as sementes antes ou após a dispersão dos diásporos pela planta daninha. Pode-se utilizar besouros, formigas e camundongos. • Fitopatogenia: utilização de patógenos de plantas daninhas, como nematoides, fungos, bactérias e vírus. É o mais utilizado no controle de plantas daninhas, devido à facilidade de reprodução dos organismos em laboratório; facilidade na aplicação nas plantas daninhas ou no solo; especificidade do patógeno com a planta daninha. • Pastejo: utilização de animais domesticados para diminuir o crescimento das plantas daninhas em um local. Pode-se utilizar patos, gansos, ovelhas, cabras e até peixes. 5.3.7 Método de Controle Químico Agora, aprenderemos como o controle de plantas daninhas é feito com o uso de produtos químicos, os famosos herbicidas. A introdução de herbicidas no controle de plantas daninhas alterou drasticamente a produtividade de várias espécies cultivadas. O método envolve a aplicação de produtos químicos para controlar a germinação ou o crescimento de plantas daninhas. O controle químico de plantas daninhas possui algumas vantagens sobre os outros métodos que você estudou (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002): • Eliminação precoce da competição entre plantas cultivadas e plantas daninhas. • Controle efetivo de plantas daninhas com morfologia similar à planta cultivada, plantas daninhas presentes dentro das linhas do cultivo e espécies daninhas problemáticas. • Método garantido, com boa aplicação em solos problemáticos. • Erradicação de espécies daninhas in situ. • Não causa injúrias nas raízes das plantas cultivadas. • A aragem do solo pode ser minimizada. • É considerado um método econômico. TÓPICO 1 - MÉTODOS E MANEJO DE PLANTAS DANINHAS 87 No tópico Introdução ao Controle Químico de Plantas Daninhas, você aprofundará o conceito de controle químico, a classificação dos herbicidas e seus modos de ação na planta e o impacto no meio ambiente do uso de herbicidas no controle de plantas daninhas. ESTUDOS FU TUROS Contudo, existem alguns problemas em relação ao uso de herbicidas, principalmente quando é aplicado de maneira descontrolada e sem a integração de outros métodos de controle e de prevenção (ZIMDAHL, 2018): 1. Surgimento de espécies daninhas resistentes à aplicação de herbicidas. 2. Toxicidade comprovada em mamíferos e outros animais. 3. Riscos de poluição do solo e da água com resíduos químicos provenientes da aplicação inadequada. 4. Aumento das monoculturas em detrimento da diversidade. 5. Falta de conhecimento técnico durante a aplicação pode causar intoxicações em animais e no ser humano. 6. Aumento da preocupação da população quando aos riscos à saúde através do consumo de alimentos que foram produzidos com a aplicação de herbicidas. Você deve compreender a necessidade o uso seletivo de herbicidas nas infestações de plantas daninhas, para que os objetivos do controle sejam atingidos. É importante aliar métodos de controle culturais e mecânicos, para que ocorre melhora na efetividade do uso do herbicida e no controle das plantas daninhas. IMPORTANT E Para a aplicação dos herbicidas no campo, na maior parte das vezes são utilizados equipamentos de pulverização hidráulicos ou de transmissão. O sistema de pulverização pode ser direcional, aplicado somente entre as linhas da cultura ou abranger toda a área, independentemente de haver ou não plantas daninhas. Também pode-se regular o tamanho das gotículas durante a aspersão da solução herbicida, de acordo com a superfície foliar das folhas ou para minimizar processos de evaporação da solução. UNIDADE 2 - MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS 88 Acadêmico, em relação à legislação sobre o uso de agrotóxicos no Brasil, existe a Lei dos Agrotóxicos, aprovada em 1989 e regulamentada posteriormente pelos Decretos 4074, de 2002, e 5981, de 2006. No documento, encontram-se as regras e exigências para a concessão do registro de agrotóxicos no país, bem como normas e instruções sobre a rotulagem dos produtos. O registro dos agrotóxicos é de responsabilidade do Ministério da Agricultura (avaliação do desempenho agronômico), da Saúde (avaliação toxicológica)e do Meio Ambiente (avaliação ambiental) (ALMEIDA et al., 2017). 5.4 MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS O manejo integrado envolve a aplicação do conhecimento e tecnologias disponíveis para o desenvolvimento e implementação de uma estratégia de controle efetivo das plantas daninhas. A efetividade no controle está relacionada ao sucesso na mortalidade ou redução da infestação das espécies daninhas e à redução dos custos para que esse sucesso aconteça. Você acabou de estudar todas as estratégias que podem ser integradas agora no manejo de plantas daninhas: método cultural, biológico, físico, mecânico e químico (ZIMDAHL, 2018). As medidas de controle integradas não envolvem somente a área cultivada, deve ser planejada para toda a propriedade rural. Após realizar o planejamento adequado, realiza-se a implementação do manejo integrado, que deve ser constantemente monitorado e avaliado para garantir o sucesso do processo e para avaliar possíveis modificações do planejamento original de acordo com problemas encontrados durante a implementação. IMPORTANT E Acadêmico, analisaremos o que deve ser incluído no planejamento adequado do manejo integrado de plantas daninhas em uma propriedade (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002): • As prováveis espécies daninhas que são esperadas na área de cultivo. • O conhecimento da biologia e ecologia dessas plantas daninhas. • Qual o período crítico para controle de plantas daninhas da espécie cultivada. • Estratégias de prevenção, para evitar a entrada de plantas daninhas ou a infestação a logo prazo. • Os métodos de controle disponíveis para essas espécies daninhas. • Os métodos de controle com o menor custo-benefício para o produtor. • A possibilidade de integração desses métodos de controle, com garantia de qualidade nos resultados. • Os possíveis efeitos deletérios dos métodos de controle na planta cultivada. TÓPICO 1 - MÉTODOS E MANEJO DE PLANTAS DANINHAS 89 • Quais métodos integrados gerarão menores custos para o produtor. • A integração dos métodos deve causar o menor dano ao meio ambiente. • Diminuição do trabalho físico, facilidade de manejo e menores custos. • Possibilidade de manutenção dos resultados a longo prazo. Podemos utilizar as ferramentas da agricultura de precisão para fazer o levantamento das plantas daninhas de uma área, facilitando o planejamento e aplicação dos métodos de controle. Você pode se aprofundar nesse assunto através da tese Mapeamento da Variabilidade de Plantas Daninhas com a utilização de ferramentas da Agricultura de Precisão, de Luciano Shozo Shiratsuchi, disponível em: https://www.alice.cnptia.embrapa.br/alice/bitstream/ doc/565838/1/shiratsuchi01.pdf. DICAS 90 Neste tópico, você aprendeu que: • O conceito de controle de plantas daninhas é diferente do conceito de manejo de plantas daninhas. • O método preventivo é a primeira e mais importante atitude que deve ser tomada no manejo adequado de plantas daninhas. • A erradicação é a remoção total das partes vegetativas e reprodutivas de uma espécie daninha em um local de cultivo, o que é, na maioria das vezes, impossível de se alcançar. • Métodos de controle físico são tradicionalmente utilizados e apesar de serem manuais, podem ser eficazes e a única solução para algumas culturas específicas. • O controle mecânico envolve o uso de maquinaria para controlar as espécies daninhas e é comumente utilizado em grandes lavouras. • O controle cultural envolve a utilização das boas práticas na agricultura como método de controle de plantas daninhas, como a correta adubação e correção do pH do solo, a rotação de culturas, o manejo entressafra e a adubação verde. • O controle químico de plantas daninhas revolucionou a produtividade das culturas, possui inúmeras vantagens e desvantagens e seu uso deve ser bem planejado. • O manejo integrado de plantas daninhas envolve o uso do método preventivo aliado aos diferentes métodos de controle, abrangendo toda a propriedade e necessitando de um planejamento cuidadoso e da constante observação de toda a área manejada. RESUMO DO TÓPICO 1 91 1 O método de manejo e controle de plantas daninhas muito utilizados pelos agricultores consiste no uso de características da cultura e do ambiente que aumentem a capacidade competitiva das plantas, favorecendo seu crescimento e desenvolvimento. Entre as medidas adotadas nesse método encontram-se: uso de variedades adaptadas à região, espaçamento da cultura, densidade de semeadura, uso de cobertura morta, rotação de culturas e adubação adequadas. Esse método é conhecido como: a) ( ) Preventivo. b) ( ) Mecânico. c) ( ) Cultural. d) ( ) Químico. 2 O controle de plantas daninhas consiste na adoção de práticas que resultem na redução da infestação, mas não necessariamente na sua completa erradicação. Os métodos de controle de plantas daninhas usados pelo homem, até hoje, são os mais variados. Sobre os métodos de controle de plantas daninhas, marque V para as afirmativas verdadeiras e F para as falsas. ( ) O manejo integrado de plantas daninhas não envolve planejamento e abrange somente a área de cultivo, excluindo todo o entorno da propriedade. ( ) O controle térmico é muito eficiente e pode ser utilizado em propriedades orgânicas, onde não é possível a aplicação de herbicidas. ( ) O uso de herbicidas não possui desvantagens, por isso é amplamente utilizado pelo ser humano. ( ) As técnicas de controle físico são ultrapassadas e não devem ser consideradas ao avaliar o manejo de plantas daninhas. ( ) O controle biológico utiliza pragas e doenças que afetam as plantas daninhas, diminuindo sua competitividade em relação a planta cultivada. Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA de cima para baixo: a) ( ) V – V – F – V – V. b) ( ) F – V – F – F – V. c) ( ) F – F – F – V – V. d) ( ) V – F – F – V – V. AUTOATIVIDADE 92 93 TÓPICO 2 - UNIDADE 2 INTRODUÇÃO AO CONTROLE QUÍMICO DE PLANTAS DANINHAS 1 INTRODUÇÃO Acadêmico, no tópico anterior foi abordado os conceitos de controle e manejo de plantas daninhas, o método preventivo, a erradicação e os tipos de controle que são utilizados na lavoura: Físico, Mecânico, Biológico, Cultural, Químico e Integrado. Neste tópico, aprofundar-nos-emos no controle químico de plantas daninhas, compreendendo o conceito e histórico do uso de herbicidas, como se nomeia os compostos químicos, quais as formas de classificação de um herbicida, como um herbicida se comporta no meio ambiente, nas plantas e nos animais e entender como o composto químico é absorvido pela planta daninha e transportado até o local de atuação do mesmo. Não se esqueça, no final do tópico você encontrará um resumo com as principais ideias abordadas no texto e as autoatividades para fixar o conhecimento adquirido. Bons estudos! 2 CONCEITO E HISTÓRICO DO CONTROLE QUÍMICO Os primeiros produtos químicos utilizados para controle de plantas daninhas foram sais de cobre, sulfato de prata e o ácido sulfúrico, no início do Século XX. Com o desenvolvimento do 2,4-D (ácido 2,4 diclorofenoxiacético), um ácido fenoxiacético que atua como regulador vegetal ocorreu uma revolução no controle de plantas daninhas nas culturas de cereais. Após a produção comercial do 2,4-D e seus derivados, surgiram outros compostos herbicidas, como as triazinas, os carbamatos e as amidas, que começaram a ser comercializados em alta escala (TAIZ; ZEIGER, 2006; ZIMDAHL, 2018). 94 UNIDADE 2 - MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS O 2,4-D foi sintetizado nos Estados Unidos, em 1941, durante a Segunda Guerra Mundial. Somente após o final da guerra ele começou a ser utilizado no controle químico seletivo de plantas daninhas. Apesar de ser um regulador do crescimento e desenvolvimento vegetal, dependendo da dose utilizada ele causa a morte da planta. NOTA Segundo a Sociedade de Plantas Daninhas da América, um herbicida é definido como “uma substância química ou organismocultivado usado para matar ou suprimir o crescimento de plantas” (ZIMDAHL, 2018, p. 357). O desenvolvimento dos herbicidas ocorreu em conjunto à mecanização da agricultura e outras inovações tecnológicas que levaram a profundas mudanças na produtividade e na qualidade dos cultivos. É claro que todos os outros métodos ainda são utilizados, alguns em pequenas propriedades e outros foram integrados com o uso de herbicidas para maximizar os resultados com baixos custos e baixa mão de obra (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002). Os herbicidas são ferramentas importantes para o controle de plantas daninhas. Você precisará compreender seus efeitos e limitações no uso para o controle de espécies daninhas. Eles são categorizados como herbicidas seletivos e não seletivos, entre outras categorias que você encontrará no decorrer deste tópico. Herbicida seletivo: são químicos que matam somente tipos específicos de plantas, como o 2,4-D, que só tem efeito em plantas de folha larga. Herbicida não seletivo: são os que matam qualquer tipo de planta, como o glifosato. NOTA Quando se utiliza herbicidas no manejo das espécies daninhas, você deve seguir três princípios básicos para que as aplicações sejam eficazes (ZIMDAHL, 2018): • Escolha do herbicida apropriado para a espécie daninha-alvo. • Tempo de aplicação apropriado. • Técnica de aplicação que seja eficaz. TÓPICO 2 - INTRODUÇÃO AO CONTROLE QUÍMICO DE PLANTAS DANINHAS 95 Outras características devem ser avaliadas para assegurar a aplicação efetiva de um herbicida, como o tipo de solo, a vegetação existente na área, a presença de rios ou lagos ao redor. 3 NOMENCLATURA DOS HERBICIDAS Veremos que existem diferentes formas de se nomear os herbicidas. Assim como nas plantas, o herbicida terá um nome científico (o nome do composto químico), um nome comum e também nomes comerciais. Quando você compra um herbicida, ele vem acompanhado de um laudo contendo as diferentes nomenclaturas e a classificação dos compostos presentes na fórmula, além das instruções de aplicação e toxicidade do produto, entre outras informações relevantes. NOTA Os herbicidas são moléculas químicas, portanto, seu nome deriva de sua estrutura. Quando falamos de nome comum, seria aquele mais conhecido popularmente e que encontramos inclusive em reportagens e artigos científicos sobre o assunto. Nomes comerciais são nomes fantasia para diferenciar produtos de diferentes fabricantes contendo o mesmo composto herbicida. No quadro a seguir você encontra a relação de alguns compostos herbicidas, seu nome químico, nome comum e os produtos comerciais contendo o composto como ingrediente ativo principal (DEUBER, 1992). Nome químico Classe química Nome comum Nome comercial 1,1’-dimetil-4,4’- bipiridina-dicloreto Bipiridílio paraquat Gramoxone ® 6-cloro-N2-etill-N4- isopropil-1,3,5-triazina- 2,4-diamina Triazina atrazina Atrazina Nortox ®, Atrazina Siptran® α,α,α-trifluoro-2,6- dinitro-N,N-dipropil-p- toluidina Dinitroanilina Trifluralina Herbifan®, Trifuralina Atanor®, Trifluralina Nortox® QUADRO 4 – ALGUNS HERBICIDAS E SUAS DIFERENTES FORMAS DE NOMENCLATURA 96 UNIDADE 2 - MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS Ácido 4-amino-3,5,6- tricloropiridina-2- carboxílico Ácido piridinocarboxílico Picloram Planador®, Picloram Nortox® Benzil 4-amino-3- cloro-6-(4-cloro-2- fluoro-3-metoxifenil)- 5-fluoropiridina-2- carboxilato Arilpicolinato Florpirauxifen- benzil Loyant® FONTE: Adaptado de Oliveira Jr. (2011) Como você já viu, os herbicidas são moléculas que foram sintetizadas e se encontram divididas em diferentes classes químicas, de acordo com a sua estrutura molecular. Cada classe química possui compostos com estrutura similar, mas, nem por isso, seus modos de ação sobre as plantas são sempre iguais. Além da semelhança estrutural, as moléculas possuem outras propriedades importantes relacionadas ao seu comportamento dentro da planta e no ambiente. 4 CLASSIFICAÇÃO DOS HERBICIDAS Acadêmico, a classificação dos compostos químicos de ação herbicida é fundamental para compreender o controle químico de plantas daninhas, seus mecanismos de ação e utilizações. Você aprenderá nesse item quais as possibilidades de classificar os herbicidas e suas funcionalidades. 4.1 CLASSIFICAÇÃO QUÍMICA Os herbicidas podem ser classificados de acordo com sua composição química. Eles podem ser compostos inorgânicos, como ácidos e sais. Já os compostos orgânicos possuem moléculas de carbono em sua estrutura e podem ser ainda subdivididos em orgânicos nitrogenados e orgânicos não nitrogenados. Os não nitrogenados são aqueles que não possuem o átomo de nitrogênio em sua composição. Eles são divididos em ácidos alifáticos halogenados, ácidos aromáticos carboxílicos (fenoxiacéticos e benzóicos), os fenólicos, os hidrocarbonetos e os compostos ftálicos (DEUBER, 1992). Os compostos nitrogenados possuem nitrogênio em suas moléculas. De acordo com a presença de anéis aromáticos, são divididos em heterocíclicos e não heterocíclicos. Esse é o maior grupo químico de herbicidas, sendo divididos em diversas classes (DEUBER, 1992). Para melhor compreensão, o quadro a seguir mostra os principais grupos de herbicidas utilizados, com exemplos para cada grupo: TÓPICO 2 - INTRODUÇÃO AO CONTROLE QUÍMICO DE PLANTAS DANINHAS 97 Grupo Químico Composto químico Nome Comercial Arilofenoxipropionatos Cialofop Clincher Fluazifop-p Fusilade Haloxifop-r Verdict R Propaquizafop Shogun, Acert Quizalofop Targa, Truco, Panther Fenoxaprop Furore, Podium, Starice Diclofop Iloxican Ciclohexanodionas Butroxidim Falcon Cletodim Select Profoxidim Aura Setoxidim Poast Tepraloxidim Aramo Sulfoniluréias Azinsulforon Gulliver Clorimuron Classic, Smart Ciclosulfamuron Invest Etoxisulfuron Gladium Flazasulforon Katana Halossulfuron Sempra Iodosulforon Hussar Metsulfuron Ally Nicosulfuron Sanson, Nicosulfuron Oxasulfuron Chart Pirazosulfuron Sirius Trifloxissulfuron Envoke Triazolpirimidinas Cloransulam Pacto Flumetsulan Scorpion Diclosulan Spider Imidazolinonas Imazamox Sweeper, Raptor Imazapic Plateau Imazapir Arsenal, Chopper, Contain Imazaquin Scepter, Topgan Imazetapir Pivot, Vezir, Dinamaz Pirimidil-benzoatos Bispiribac NomineePiritiobac Staple Dinitroanilinas Orizalin Surflan Trifluralin Herbiflan, Premerlin, Treflan, Trifluralina Nortox Pendimetalin Herbadox Ácido Benzóico Dicamba Banvel Ácido fenoxicarboxílicos 2,4-D Aminol, Capri, Deferon, Esteron Ácidos piridin- carboxílicos Picloram Padron Triclopir Garlon Fluroxipir Starane Ácidos quinolin- carboxílicos Quinclorac Facet QUADRO 5 – CLASSES QUÍMICAS DOS PRINCIPAIS HERBICIDAS UTILIZADOS NO CONTROLE DE PLAN- TAS DANINHAS E EXEMPLOS DE COMPOSTOS DE CADA GRUPO, INCLUINDO OS NOMES COMUNS 98 UNIDADE 2 - MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS Triazinas Ametrina Ametrina Agripec, Amitrex, Gesapax, Herbipak Atrazina Atranex, Atrazina Nortox, Herbitrin, Primóleo, Proof, Posmil Cianazina Bladex Prometrina Gesagard Simazina Gesatop, Herbazin, Simanex, Sipazina Triazinona Metribuzin Lexone, Sencor Benzotiadizol Bentazon Banir, Basagran Ureias Diuron Cention, Diuron, Diurex, Herburon, Karmex, Neturn Isouron Isouron Linuron Afalon, Linuron Tebutiuron Perflan, Combine, Graslan Tiocarbamatos Butilato Sutan EPTC Eptam, Erradicane Trialato Avadex, Fortress Glicina substituída Glifosato Agrisato, Direct, Roundup, Radar, Rodeo, Gliphogan, Scout, Trop Ácido fosfínico Amônio-glufosinato Finale Piridazinona Norflurazon Zorial Isoxazolidinona Clomazona Gamit Difeniléteres Acifluorfen Blazer Fomesafen Flex Lactofen Cobra, Naja Oxifluorfen Goal N-fenil-ftalimidas Flumiclorac RadiantFlumioxazin Sumisoya Triazolinona Carfentrazone AuroraSulfentrazone Boral, Solara Oxadiazol Oxadiazon Ronstar Cloroacetamidas Alaclor Laço, Alaclor Acetoclor Surpass, Kadet, Fist Metolaclor Dual Bipiridílios Diquat RegloneParaquat Gramoxone Isoxazol Isoxaflutole Provence Tricetonas Mesotrione CallistoFONTE: Adaptado de Roman et al. (2005) 4.1.1 Classificação quanto ao uso Alguns herbicidas são indicados para uma planta cultivada específica ou para um local específico. Essa classificação não é totalmente apropriada, pois alguns herbicidas têm uso amplo dentro das plantas cultivadas e também podem ser aplicados em qualquer região. TÓPICO 2 - INTRODUÇÃO AO CONTROLE QUÍMICO DE PLANTAS DANINHAS 99 4.1.2 Classificação quanto ao efeito Os herbicidas podem ser classificados quanto ao efeito que eles causam quando aplicado nas plantas. Alguns causam efeito de queima, outros causam clorose ou agem como um hormônio, causando crescimento anormal da planta. Clorose: é a perda da clorofila nos tecidos vegetais fotossintetizantes, caracterizada pelo amarelecimento desses tecidos e perda de sua função fotossintética. Pode ser causada por doenças, aplicação de produtos químicos ou pelo envelhecimento natural do tecido. NOTA Os mecanismos que causam essas alterações na planta podem ser fisiológicos ou metabólicos e os herbicidas podem ser classificados de acordo com esses mecanismos. Nem sempre o herbicida se encaixa em apenas um mecanismo de ação, mas, em geral, ele possui um mecanismo de ação mais importante, que vai caracterizar seu modo de aplicação, quantidade de aplicação e tempo que demorará para agir (DEUBER, 1992). Na Unidade 3, você compreenderá quais os mecanismos fisiológicos e metabólicos estão relacionados aos efeitos que a aplicação dos herbicidas causa nas plantas-alvo. ESTUDOS FU TUROS Acadêmico, no quadro a seguir, se encontram os modos de ação dos herbicidas dentro da planta e exemplos de alguns compostos de cada grupo. 100 UNIDADE 2 - MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS Mecanismo de ação Herbicida Grupo Químico Inibidores de mitose CIPC Pendimetalina Trifluralina Carbamatos Dinitroanilinas Dinitroanilinas Inibidores de crescimento Alaclor Difenamida EPTC Acetamida Acetamida Tiolcarbamatos Reguladores de crescimento 2,4-D Dicamba Picloram Fenoxiácido Benzóicos Derivado de piridina Destruidores de membranas Diclobenil Benzonitrilo Inibidores de pigmentos Amitrol Fenoxan Norflurazon Heterocíclico Heterocíclico Diazina Inibidores fotossintéticos Atrazina Diuron Bromacil Triazina Uréia Uracila Inibidores respiratórios DNP DNOC MSMA Dinitrifenóis Dinitrifenóis Arsenical Inibidores de síntese de aminoácidos Glifosato Amônio-glufosinato Imazaquina Amino-fosforado Amino-fosforado Imidazolinas Inibidores de síntese de proteínas TCA Dalapon Ácido alifático Inibidores de síntese de enzimas 2,4-DGlifosato Fenoxiácido Amino-fosforado Inibidores de síntese de RNA e DNA CIPC 2,4-D dicamba Carbamato Fenoxiácido Benzóico Inibidores de síntese de lipídios Butilato Fenoxapropetil Vernolato Tiolcarbamato Hidroquinona Tiolcarbamato FONTE: Adaptado de Deuber (1992) QUADRO 6 – PRINCIPAIS MECANISMOS DE AÇÃO DE HERBICIDAS NAS PLANTAS 4.1.3 Classificação quanto ao local de absorção do herbicida A classificação pode ser baseada no órgão da planta onde ocorrerá a absorção do herbicida e, consequentemente, onde ele deverá ser aplicado. Essa classificação é muito importante para que ocorra a aplicação correta do herbicida e o efeito desejado na planta-alvo. Os herbicidas podem ser aplicados através da via foliar, onde ainda podem ser divididos: absorção foliar lenta ou rápida; e através da via radicular, o herbicida deve ser aplicado diretamente no solo para que ocorra a absorção (DEUBER, 1992). TÓPICO 2 - INTRODUÇÃO AO CONTROLE QUÍMICO DE PLANTAS DANINHAS 101 4.1.4 Classificação quanto ao local de ação do herbicida Após a absorção, um composto químico herbicida pode atuar de duas maneiras: causar o efeito no local da absorção (se a aplicação é foliar, causa a clorose e morte dessas folhas, por exemplo) ou ele é translocado da área de absorção até a região onde irá causar o efeito desejado. Temos, então, os herbicidas de contato, que só agem na parte atingida pelo produto, normalmente com efeito rápido; e os herbicidas sistêmicos, que são translocados pelos tecidos vasculares da planta e causam um efeito mais demorado do que os herbicidas de contato. A translocação do herbicida pode ser via simplasto ou via apoplasto, ou por ambas as vias, sendo que esse composto pode ser muito móvel dentro do corpo da planta, ou pouco móvel. Os mecanismos de absorção e translocação dos herbicidas será abordado com mais detalhes no final dessa unidade. ESTUDOS FU TUROS No quadro a seguir você encontra os diferentes mecanismos fisiológicos dos herbicidas sobre as plantas: Local de aplicação Mecanismo fisiológico Herbicida Ação na planta Foliar Tópico ou de contato ÁcidosSais Apresentam ação local de destruição dos tecidos Sistêmico (simplástico) Pirazon Glifosato 2,4-D dalapon Ocorre translocação para várias partes da planta Sistêmico (apoplástico) Barban Fomesafeno Tebutiuron Sistêmico (apo- simplástico) Amitrole Imazaquina Sistêmico (pouco móvel) Bromoxinil Dinoseb Propanil Atuam próximos ao local de absorção QUADRO 7 – CLASSIFICAÇÃO DOS HERBICIDAS SEGUNDO SEU MECANISMO FISIOLÓGICO DE AÇÃO NAS PLANTAS DANINHAS E EXEMPLOS DE CADA GRUPO 102 UNIDADE 2 - MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS Radicular De contato Sais Ácidos Destruição celular Sistêmico simplástico 2,4-D EPTC Transporte via xilema até as folhas Atingem os meristemas da planta Sistêmico apoplástico Atrazina Diuron Bromacil Sistêmico apo- simplástico Asulam Picloram Sistêmico de pouca mobilidade Alaclor Trifluralina FONTE: Adaptado de Deuber (1992) 4.1.5 Classificação quanto à seletividade do herbicida Como você já estudo no início da unidade, os herbicidas podem ser seletivos ou não seletivos. Esse critério é essencial para escolha correta do produto químico, de acordo com as plantas daninhas que se deseja eliminar e da planta cultivada presente na área a ser tratada com o herbicida. Alguns herbicidas agem somente em plantas de folha larga (eudicotiledôneas) e não causam efeito deletério em monocotiledôneas. O imazaquin é um herbicida seletivo que controla apenas espécies de folhas largas, e ao mesmo tempo não afeta a soja. No caso do paraquat, diquat e glifosato, eles não possuem seletividade, sendo capazes de matar qualquer tipo de planta, dependendo da dose e forma de aplicação (ZIMDAHL, 2018). A seletividade, além do tipo de planta, pode estar relacionada à concentração do herbicida e o seu tempo de aplicação, a morfologia das plantas- alvo, o tempo de desenvolvimento da planta (plântula ou indivíduo adulto), as formas de absorção e translocação do herbicida no corpo do vegetal e até as condições ambientais do local. As relações da planta e do ambiente com os herbicidas são responsáveis por determinar sua seletividade e serão aprofundadas no último item desse tópico. ESTUDOS FU TUROS TÓPICO 2 - INTRODUÇÃO AO CONTROLE QUÍMICO DE PLANTAS DANINHAS 103 4.1.6 Classificação quanto ao tempo de aplicação Aqui você encontrará o herbicida classificado de acordo com a época em que ele deve ser aplicado. Isso é muito importante para que o herbicida atinja a sua máxima eficiência. A época correta de aplicação vai influenciar na absorção do composto pela planta daninha e pelo efeito desejado. Os compostos químicos se encaixam em: 4.1.6.1 Pré-cultivo ou pré-semeadura Nesse caso, ele é incorporado ao solo antes do plantio da cultura, durante a aragem ou gradagem. O herbicida precisa estar em contato com as plantas daninhas antes ou durante a emergência. Alguns compostos químicos sofrem fotodegradação ou volatilizam facilmente, devendo ser incorporados ao solo para evitar que seu efeito diminua. Os compostos fotodegradáveis precisam ser protegidos da luz solar, como os compostos da classe das dinitroanilinas e os que são muito voláteis precisam ser rapidamente incorporados ao solo, como os do grupo dos tiolcarbamatos (OLIVEIRA JR., 2011). 4.1.6.2Pré-emergentes Os herbicidas são aplicados após a semeadura da lavoura, mas antes que as plântulas da espécie cultivada e/ou espécie daninha emerjam do solo. Os compostos desse grupo são eficazes no controle de plantas daninhas durante a primeira etapa de desenvolvimento do seu ciclo de vida. Os herbicidas pré-emergentes precisam ser aplicados com a presença de umidade no solo, para que atinjam uma profundidade adequada no solo, evitando os processos de volatilização e fotodegradação e sejam absorvidos pelas sementes ou raízes das plantas daninhas durante a germinação. Deve-se evitar a aplicação desses compostos em época de seca, pois perde-se o potencial do herbicida em controlar as plantas daninhas (OLIVEIRA JR., 2011). 4.1.6.3 Pós-emergentes São aplicados após o desenvolvimento da planta cultivada e/ou da planta daninha, o que pode variar de acordo com a espécie cultivada, a espécie daninha e o próprio herbicida. Nesse caso, pode-se aplicar o herbicida sobre as espécies daninhas antes do plantio ou após o desenvolvimento da cultura (ZIMDAHL, 2018). 104 UNIDADE 2 - MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS A absorção nesse caso ocorre principalmente pela via foliar, podendo ser complementar aos tratamentos pré-emergentes ou antes da semeadura. A época certa de aplicação depende do ciclo de vida da espécie daninha e também da espécie cultivada. Se o herbicida é seletivo pode ser aplicado sobre a lavoura e se for não seletivo, a aplicação deve ser direcionada, para evitar danos nas plantas cultivadas (OLIVEIRA JR., 2011). Pré-emergente: utiliza-se a sigla PRE para designar os compostos químicos aplicados na pré-emergência. Pós-emergente: utiliza-se a sigla POS para designar os compostos químicos dessa classe. NOTA No quadro a seguir, você encontra exemplos de herbicidas divididos de acordo com o método de aplicação: Modo de aplicação Herbicida Pré-plantio com incorporação Butilato Molinato Pebulato Trifluralina Vernolato Pré-emergência Atrazina Bromacil Diuron Linuron Alaclor Pós-emergência Asulam Bentazon Propanil Dicamba Glifosato Paraquat QUADRO 8 – MODOS DE APLICAÇÃO E EXEMPLOS DE HERBICIDAS UTILIZADOS DE ACORDO COM CADA MÉTODO FONTE: Adaptado de Deuber (1992) TÓPICO 2 - INTRODUÇÃO AO CONTROLE QUÍMICO DE PLANTAS DANINHAS 105 4.1.7 Classificação quanto à toxicidade do herbicida Acadêmico, todos os compostos químicos têm algum efeito tóxico aos seres vivos, o que varia com a sua concentração ou tempo de contato com o organismo vivo. Em relação aos animais e ao ser humano, os herbicidas são divididos de acordo com o grau de toxicidade que causam nesses grupos específicos, pois são de grande importância para avaliar seus riscos durante a aplicação e também após o herbicida estar no ambiente (DEUBER, 1992). A maior parte dos compostos herbicidas agem especificamente em plantas e são considerados de baixa toxicidade para o ser humano e outros animais. Atualmente, busca-se desenvolver compostos que não sejam tóxicos para mamíferos e existe legislação específica e processos de controle para garantir que não haja resíduos do herbicida nos produtos colhidos para consumo ou processamento (ZIMDAHL, 2018). Apesar de serem considerados de baixa toxicidade, todos os produtos químicos devem ser manuseados com cuidado, seguindo os procedimentos de segurança descritos na embalagem do produto, incluindo o descarte correto dos frascos de herbicidas vazios. Os problemas causados pelos herbicidas em geral são devido ao contato direto com o produto, através da pele ou pulmões, dificilmente ocorrendo após a aplicação ou em pessoas que não tiveram contato direto com o produto. IMPORTANT E Mesmo assim, temos diferentes classes de toxicidade, relacionados ao contato através da pele ou pela ingestão do produto. A avaliação é feita com base na quantidade do herbicida necessária para causar mortalidade em metade das cobaias avaliadas, determinada como dose letal para 50% da população (DL50). Acadêmico, a seguir, temos as classes de toxicidade que você encontra nas embalagens ou laudo do produto herbicida. Essa classificação é baseada nas Diretrizes para boas práticas de rotulagem de pesticidas, da FAO (Food and Agriculture Organization), pertencente a Organização das Nações Unidas (ONU). 106 UNIDADE 2 - MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS Classe Classificação Cor da faixa no rótulo da embalagem I Extremamente tóxico: DL50 oral igual ou inferior a 5 mg/kg Vermelho II Altamente tóxico: DL50 oral igual ou superior a 5 mg/kg até 50 mg/kg Amarelo III Mediamente tóxico: DL50 oral igual ou superior a 50 mg/kg até 500 mg/kg Azul IV Pouco tóxico: DL50 oral igual ou superior a 500 mg/kg Verde QUADRO 9 – RELAÇÃO DAS CLASSES DE HERBICIDAS DE ACORDO COM SUA TOXICIDADE, EM TERMOS DE DL50¹ ¹ A dose letal 50 é definida por via oral e dérmica em animais de laboratório FONTE: FAO (2015, p. 53) 4.2 PROCESSOS FÍSICOS, QUÍMICOS E BIOLÓGICOS A seguir, estudaremos algumas das propriedades físico-químicas dos compostos herbicidas que estão relacionadas com seu comportamento no ambiente. Essas propriedades são avaliadas na hora da escolha do herbicida que será aplicado e até na decisão de não utilizar o controle químico, de acordo com as características ambientais do local de aplicação. As principais propriedades dos agrotóxicos analisadas são: solubilidade em água, pressão de vapor, a constante de ionização, constante de partição n-octanol/água e coeficiente de partição no solo na matéria orgânica. 4.2.1 Solubilidade em água A capacidade de um composto se dissolver na água depende da sua polaridade. Quanto mais polar, ou hidrofílica, for uma molécula, maior sua solubilidade. A presença de grupos apolares, ou hidrofóbicos, diminuiu a solubilidade dessa molécula em água, sendo necessário a incorporação de um solvente para contribuir com sua solubilidade. O pH da mistura também contribui para a variação da solubilidade do composto químico (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002). TÓPICO 2 - INTRODUÇÃO AO CONTROLE QUÍMICO DE PLANTAS DANINHAS 107 Hidrofílico: compostos que têm afinidade com a água, também chamados polares. São facilmente solúveis em água. Hidrofóbico: não possuem afinidade com a água, sendo insolúveis. São chamados de apolares, só sendo solúveis em óleos e gorduras. NOTA Acadêmico, quanto mais solúvel um herbicida, menos chances ele tem de volatilizar ou de ser adsorvido pelo solo e pela matéria orgânica. Entretanto, um produto muito solúvel poderá ser facilmente lixiviado ou ser levado pelo escoamento superficial do solo. 4.2.2 Pressão de vapor A volatilização de um composto herbicida é uma propriedade importante para avaliar sua forma correta de aplicação. Ela está relacionada com a transferência do composto na atmosfera. A volatilização é influenciada pela temperatura do ambiente durante a aplicação, a velocidade do vento e também as condições do solo (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002; OLIVEIRA; BRIGHENTI, 2011). Acadêmico, a propriedade física do herbicida relacionada ao processo de volatilização se chama pressão de vapor. É a pressão exercida por um vapor de um composto em equilíbrio com seu estado líquido, podendo ser expressa em mm de Hg, atmosferas (atm) ou Pascal (Pa). Esse valor divide os compostos químicos em algumas classes: não volátil; pouco, moderadamente e muito volátil. Esse valor é determinado em condições de laboratório, portanto, em condições de campo, a pressão de vapor de um herbicida pode se alterar de acordo com a temperatura (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002; OLIVEIRA; BRIGHENTI, 2011). 4.2.3 Constante de ionização Os compostos químicos podem ser classificados de acordo com sua capacidade de ionização ou dissociação em soluções. Os herbicidas podem ser considerados ácidos, quando são capazes de transferir prótons e básicos quando retém esse próton. Um ácido dissolvido em água irá ionizar e uma base dissolvida em água irá dissociar. Quanto maiora capacidade de ionização ou de dissociação, mais forte é considerado um ácido ou uma base (GEBLER; SPADOTTO, 2004; OLIVEIRA; BRIGHENTI, 2011). 108 UNIDADE 2 - MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS A constante de ionização dos herbicidas é utilizada para avaliar como esse composto irá reagir com o ambiente após sua aplicação, incluindo solubilidade, retenção no solo e lixiviação. A ionização dos herbicidas em solução aquosa está relacionada a sua capacidade de absorção pela planta, principalmente pela raiz. Alguns herbicidas não ionizam em solução, mantendo-se na sua estrutura molecular original (GEBLER; SPADOTTO, 2004). 4.2.4 Coeficiente de partição n-octanol/água Acadêmico, a medida da lipofilicidade de um composto herbicida é determinada pela razão da concentração desse composto após a dissolução em uma solução contendo água e n-octanol, que são compostos imiscíveis (não se misturam). O valor é determinado de acordo com o transporte do composto entre esses dois meios (água e n-octanol). Esse coeficiente tem sido utilizado para determinar alguns fatores importantes, como o coeficiente de partição carbono-orgânico (que veremos a seguir), a toxicidade e solubilidade dos compostos herbicidas (GEBLER; SPADOTTO, 2004). 4.2.5 Coeficiente de partição carbono-orgânico Nesse caso, avaliamos a concentração do composto herbicida em uma solução contendo água e um componente sólido do solo (argila ou matéria orgânica). Esse coeficiente fornecerá estimativas de adsorção do herbicida pelo componente do solo avaliado, bem como sua mobilidade dentro do solo (GEBLER; SPADOTTO, 2004; OLIVEIRA; BRIGHENTI, 2011). 4.2.6 Meia-vida Os compostos químicos possuem meia-vida, que é a quantidade de tempo que ele leva para reduzir pela metade a dose original aplicada. Esse valor é determinado por fatores físicos e microbiológicos do solo, temperatura do ambiente e o tipo de vegetação no local. Alguns herbicidas são decompostos rapidamente após a aplicação, como o 2,4-D, que é decomposto por micro- organismos do solo (ZIMDAHL, 2018). TÓPICO 2 - INTRODUÇÃO AO CONTROLE QUÍMICO DE PLANTAS DANINHAS 109 4.2.7 Formulação do herbicida Os herbicidas possuem diversas formulações que influenciarão sua maneira de aplicação, a duração do composto no ambiente e até sua seletividade. Os produtos podem ser líquidos, em pó, grânulos e microcápsulas. Além disso, possuem aditivos diversos para facilitar a aplicação e/ou absorção do composto pela planta, os adjuvantes e surfactantes (GUIMARÃES, 1987). Fórmulas líquidas apresentam o herbicida dissolvido em um solvente específico, em geral em água. Se for um composto hidrofóbico, ele pode ser apresentado dissolvido em solvente orgânico e com a presença de uma substância emulsificante, que irá auxiliar na sua mistura com a água antes da aplicação (ZIMDAHL, 2018). As formulações secas podem ser disponibilizadas de diferentes formas: pó, pó molhável, grânulos e grânulos dispersáveis. Os pós são aplicados diretamente na área, a maioria deles são aplicados no solo. Pós molháveis são produzidos para serem diluídos em água facilmente. Eles apresentam, além do composto herbicida, partículas de argila e agentes de dispersão e de umidificação. Grânulos são fórmulas sólidas, aplicadas diretamente no solo, que liberam o composto herbicida de acordo com as condições de umidade do solo ou após ocorrência de chuva. Os grânulos dispersáveis podem ser misturados em água e aplicados como solução. Também pode-se encontrar os herbicidas na forma de pastilhas efervescentes e pacotes solúveis em água (ZIMDAHL, 2018). Adjuvante: são substâncias adicionadas à formulação que podem auxiliar no processo de diluição do composto em água, atuar como protetores (irão diminuir a toxicidade do herbicida que entra em contato com a planta cultivada) ou aumentar a fitotoxicidade do herbicida, entre outras funções. Surfactante: são substâncias que aumentam a dispersão da solução sobre o tecido-alvo da planta, favorecendo a penetração do composto. NOTA 4.2.7.1 Comportamento dos Herbicidas no Ambiente Acadêmico, quando um herbicida é aplicado em uma cultura, ele terá um tempo de ação, no qual deve ser absorvido pela planta-alvo. Após isso, o composto tem que desaparecer rapidamente desse ambiente, para evitar que interaja com outros seres vivos presentes no local. Vários fatores afetam o comportamento dos herbicidas no ambiente, sendo divididos em externos, como a umidade do ar, temperatura, vento, composição do solo, entre outros; e os fatores relacionados ao composto químico utilizado, suas características físico-químicas (GEBLER; SPADOTTO, 2004). 110 UNIDADE 2 - MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS As características físico-químicas dos herbicidas serão abordadas no próximo tópico dessa unidade. ESTUDOS FU TUROS A primeira coisa que pode acontecer após aplicação de composto herbicida é a volatilização do composto antes de atingir a planta-alvo ou após ser depositado no solo. Acadêmico, volatilizar é quando o composto passa do estado líquido para um estado gasoso. Esse processo está relacionado com a composição química do herbicida, a temperatura do ambiente, a presença de vento e a quantidade de água do solo. Um herbicida pode ser mais ou menos volátil. Essa característica é importante para analisar sua forma de aplicação. Um herbicida mais volátil, em geral, precisa ser incorporado no solo rapidamente, para evitar sua perda. Uma vantagem é que esse composto deixará menos resíduos no solo após o controle. Porém, ao mesmo tempo, quanto mais volátil, mais fácil ele pode ser transportado pelo ar para outras áreas ao redor do plantio, onde não é desejado (ZIMDAHL, 2018). O método de aplicação do herbicida, bem como a quantidade de herbicida aplicado deve ser avaliado com cautela, para que atinja as plantas daninhas corretamente e reduza o impacto que o herbicida pode causar no ambiente e até a intoxicação dos trabalhadores. IMPORTANT E 4.2.7.2 Herbicidas e o solo O alvo de um herbicida é a planta daninha ou o solo cultivado, de onde emergirão as plântulas das espécies daninhas. Em ambos os casos, o solo será o local final da deposição do herbicida, onde ele deverá ser degradado. Essa degradação é um processo natural, que dependerá do tipo de herbicida e das características do solo onde ele fica depositado. Estudaremos, a seguir, os processos que podem ocorrer com o herbicida após ele atingir o solo (CORREIA, 2018; ZIMDAHL, 2018). TÓPICO 2 - INTRODUÇÃO AO CONTROLE QUÍMICO DE PLANTAS DANINHAS 111 Acadêmico, lembre-se que o solo é composto de uma fração sólida, constituída de matéria inorgânica (argila, areia e silte) e matéria orgânica; uma fração líquida (água do solo) e a fração gasosa (ar do solo). Além disso, encontramos uma microbiota e macro biota habitando esse solo. Todos esses componentes podem interagir com os herbicidas de diversas maneiras. IMPORTANT E 4.2.8 Retenção Os compostos químicos podem ficar retidos na água do solo ou nos coloides, dependendo da composição desse solo. A capacidade de retenção do solo está relacionada com a adsorção e absorção das moléculas pelo solo, pelas plantas e também sua degradação pelos microrganismos do solo. Coloides: são partículas orgânicas e inorgânicas do solo que possuem 1 µm ou menos de diâmetro. Elas têm maior área de superfície em relação ao seu volume, o que explica sua capacidade adsortiva. NOTA A adsorção está relacionada à retenção do composto químico pelas partículas de argila ou de matéria orgânica. O pH da solução herbicida influencia muito na adsorção. Em geral, moléculas químicas catiônicas, com carga positiva, são fortemente adsorvidas pelos compostos do solo, que se comportam como ácidos fracos. A matéria orgânica do solo, chamada de humus, é altamente adsortiva e capaz de reter uma maior quantidade de herbicida, dependendo da característica química deste (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002). Acadêmico,o processo de adsorção tem grande influência na distribuição e na persistência de um herbicida no ambiente. Ele se relacionará com a profundidade de penetração de um herbicida no solo, a taxa em que esse herbicida será degradado e quanto tempo ele estará disponível para ser absorvido pela planta daninha (OLIVEIRA ; BACARIN, 2011). O que devemos observar antes da aplicação de um herbicida no campo (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002). 112 UNIDADE 2 - MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS • Solos com alto teor de matéria orgânica necessitam de uma maior quantidade de herbicida aplicado. • Em solos com alto teor de argila necessitam de uma aplicação maior de herbicidas do que solos arenosos. • Os solos com alto teor de argila e matéria orgânica geralmente retém os herbicidas por mais tempo. A adsorção pode ser tão intensa, que o composto não funcionará como herbicida. Acadêmico, veremos a diferença entre a adsorção e a absorção de um herbicida. Absorção está relacionada à entrada do composto químico dentro de uma célula, podendo ser de um microrganismo ou da própria planta. Como você acabou de ver anteriormente, na adsorção a molécula fica aderida à superfície das partículas de argila ou de humus, não ocorrendo sua absorção, como quando o herbicida entra dentro da célula de um ser vivo. 4.2.9 Lixiviação Lixiviação é o transporte das moléculas feita pela água no solo, que está relacionada com as características físico-químicas do herbicida e das condições edafoclimáticas. Neste caso, o herbicida não fica retido, ele é transportado junto à água num movimento descendente. Como você acabou de ver, o que vai influenciar o transporte do herbicida através desse processo é o composto não ser adsorvido pelos componentes do solo e o composto ser solúvel na água do solo. Herbicidas fortemente adsorvidos pelas partículas do solo não são lixiviados facilmente, mesmo que estes sejam solúveis (OLIVEIRA; BRIGHENTI, 2011). Acadêmico, a lixiviação do composto herbicida pode ser prejudicial, se ele for transportado profundamente ocorre a perda de sua ação sobre as raízes das plantas e também pode ocorrer a contaminação das águas subterrâneas. Entretanto, se a profundidade do transporte for pouca, isso poderá ser benéfico, pois atingirá um maior número de sementes e propágulos das espécies daninhas, que podem estar depositadas em diferentes profundidades no solo. 4.2.10 Degradação O tempo que um herbicida leva para se degradar no ambiente está relacionado com a sua capacidade ação no controle das plantas daninhas e também está relacionado com efeitos adversos desse composto a longo prazo. Segundo Oliveira e Brighenti (2011, p. 289), “a persistência de um herbicida no solo pode ser definida como a habilidade que um composto tem para reter a integridade de sua molécula e consequentemente suas características físicas, químicas e funcionais no ambiente”. TÓPICO 2 - INTRODUÇÃO AO CONTROLE QUÍMICO DE PLANTAS DANINHAS 113 Acadêmico, veremos que um herbicida pode se decompor através da fotodecomposição, processos químicos, como a oxirredução, através da degradação microbiológica e pelo metabolismo da própria planta. 4.2.10.1 Fotodecomposição A degradação através da luz é chamada de fotodecomposição ou fotólise. Aqui, o composto absorve a energia luminosa, o que causa a quebra da molécula e a perda de sua atividade herbicida. Um herbicida aplicado no solo pode ser foto decomposto com facilidade, se ficar exposto aos raios solares durante muitos dias, principalmente quando não há chuva no período (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002). O que influenciará esse processo de decomposição através da luz durante a aplicação é a presença de nuvens, o horário da aplicação nas plantas, a profundidade de incorporação do composto no solo. 4.2.10.2 Decomposição química Acadêmico, os herbicidas também podem ser decompostos através de reações químicas durante sua interação com a água, as partículas do solo e o próprio ar. As moléculas podem ser quebradas através da hidrólise, como no caso da atrazina, que é degradada lentamente na presença de água. A hidrólise ocorre principalmente com os herbicidas depositados em corpos de água e, em relação ao solo, dependerá de sua umidade e capacidade de adsorção, que estão relacionados a presença de argilas e de matéria orgânica. Outras reações químicas também podem ocorrer com os herbicidas, com as reações de oxidação-redução. Esse processo envolve a ação da luz (foto decomposição) ou a ação de microrganismos do solo. 4.2.10.3 Decomposição microbiológica Os microrganismos do solo, principalmente fungos e bactérias, são os maiores responsáveis pela decomposição dos herbicidas nesse ambiente. Como eles são moléculas orgânicas, podem ser facilmente utilizados por esses seres vivos como fonte de energia. Para que ocorra a degradação, deve haver condições adequadas para os fungos e bactérias se desenvolverem no solo, como temperatura, água, oxigênio, nutrientes e o pH do solo. Além disso, os herbicidas devem estar disponíveis para decomposição, não adsorvidos nas partículas do solo (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002; ZIMDAHL, 2018). 114 UNIDADE 2 - MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS A decomposição dos herbicidas pelas plantas, que envolve sua metabolização, armazenamento ou exsudação será abordado com detalhes no próximo tópico dessa unidade. ESTUDOS FU TUROS 4.2.11 Volatilização Acadêmico, como você já estudou, os compostos herbicidas possuem uma pressão de vapor específica, que determina sua capacidade de volatilização. A evaporação dos herbicidas pode ser prejudicial, quando eles possuem fito toxicidade alta, o que pode afetar outras plantas e seres vivos que não eram o alvo desses compostos. Eles podem formar gases fitotóxicos que são transportados pelo vento por grandes distâncias, contaminando diferentes áreas. Mesmo quando não muito fitotóxicos, esses gases podem interferir de diversas maneiras no ambiente ao redor do sítio de aplicação e a volatilização deles deve ser evitada durante o processo (OLIVEIRA; BRIHGHENTI, 2011; ZIMDAHL, 2018). A volatilização é afetada pela temperatura, pela quantidade de água no solo e por sua capacidade de adsorção do herbicida, além da profundidade em que o composto é incorporado. Essas características devem ser analisadas para determinar a melhor forma de aplicação de um determinado herbicida, de acordo com suas características físico-químicas e de acordo com o tipo de solo da área de cultivo. 4.2.12 Escoamento superficial O transporte do herbicida através da ação da água da chuva ocorre através do escoamento superficial. O excesso de água durante a chuva irá escoar pelo solo, levando com ela o herbicida dissolvido e também as próprias partículas do solo e restos vegetais, que também podem conter o herbicida (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002). Acadêmico, o escoamento superficial só ocorre em chuvas intensas e quando há manejo inadequado do solo agrícola, levando à perda do herbicida e seu transporte para áreas onde não é desejado. Além disso, ele pode ser transportado para rios, córregos, lagoas ou represas, causando contaminação dessas águas (ZIMDAHL, 2018). TÓPICO 2 - INTRODUÇÃO AO CONTROLE QUÍMICO DE PLANTAS DANINHAS 115 4.2.13 Herbicidas e a planta Diversos fatores da planta daninha contribuem para a escolha do herbicida e sua eficácia no controle. A morfologia da semente da planta daninha, por exemplo, indicará a quantidade de herbicida que deve ser aplicado. Quanto menor o diâmetro da semente, maior a quantidade de herbicida aplicado, de forma a abranger uma maior área do solo. Em relação ao ciclo de vida, as plântulas e plantas daninhas ainda jovens são mais susceptíveis a ação de um herbicida do que os indivíduos adultos. Também o hábito de crescimento e a forma e disposição das folhas contribuem para a escolha do herbicida e tempo de aplicação. Alguns fatores fisiológicos também afetam a ação dosherbicidas, como a capacidade de imobilização e detoxificação dos compostos químicos pela planta. O vigor e o estado nutricional da planta daninha durante a aplicação do herbicida afetam a sua absorção e eficácia. Algumas características anatômicas que influenciam a ação dos herbicidas serão abordadas no tópico de Absorção dos herbicidas pelas plantas. ESTUDOS FU TUROS 4.3 COMPORTAMENTO DOS HERBICIDAS NAS PLANTAS A ação de um herbicida quando entra em contato com a planta daninha depende da anatomia e morfologia da espécie e também dos mecanismos fisiológicos e bioquímicos que ocorrem dentro do vegetal. 4.3.1 Absorção A absorção do herbicida pode ocorrer através da parte aérea da planta ou através de suas raízes. Durante uma aplicação pós-emergente, a absorção através das folhas é a mais significativa, mas todas as partes aéreas podem absorver o herbicida. Já na aplicação pré-emergente, as raízes da plântula são o local de absorção do herbicida, podendo ocorrer também absorção na parte aérea da planta durante o processo de germinação (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002). 116 UNIDADE 2 - MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS 4.3.2 Absorção foliar A absorção de um herbicida pela via aérea depende de inúmeros fatores, ligados ao tipo de herbicida, sua forma de aplicação e também as características morfoanatômicas da espécie-alvo desse composto. Para que o herbicida cause o efeito desejado, ele precisa ser absorvido pelo tecido da planta, transportado adequadamente para o local de ação e evitar ser detoxificado durante esse processo. Entender esses mecanismos de absorção é importante para poder utilizar um herbicida da melhor forma possível, evitando perda de resultados, gastos desnecessários e efeitos colaterais nocivos no ambiente (ZIMDAHL, 2018). Para que a absorção foliar ocorra, o herbicida precisa ficar sobre a superfície do tecido vegetal tempo suficiente para que ocorra sua penetração em uma concentração que causará seu efeito na planta. Essa penetração dependerá de alguns fatores importantes: • Características da superfície foliar da planta-alvo: a epiderme das folhas possui estruturas anatômicas para proteção contra a perda de água através da transpiração. Sua superfície é recoberta por uma camada de cutícula, podendo conter ceras depositadas externamente (ceras epicuticulares) e a presença de tricomas de morfologia variada. Essas características influenciam na permanência da solução do herbicida sobre a folha e na sua absorção. Além disso, o número e distribuição dos estômatos também vai influenciar na taxa de absorção (TAIZ; ZEIGER, 2006). Cutícula: é uma camada contínua composta basicamente por cutina, ceras embebidas e pectinas. As ceras caracteristicamente são substâncias hidrofóbicas e as pectinas são substâncias mais hidrofílicas, que formam poros hidrofílicos através da cutícula, onde é possível a entrada de água quando a planta não está sob estresse hídrico. Cera epicuticular: são substâncias amorfas ou cristalinas depositadas sobre a camada de cutícula das folhas, aumentando a característica hidrofóbica delas. Estômatos: são anexos epidérmicos que realizam trocas gasosas nas partes aéreas da planta. Eles possuem capacidade de abrir e fechar de acordo com a necessidade da planta e das condições ambientais. Tricomas: São anexos epidérmicos que possuem uma ou várias células, de morfologia variada. Podem ser tectores, também chamados de pelos, ou glandulares, possuindo células que secretam substâncias, como os óleos essenciais. NOTA TÓPICO 2 - INTRODUÇÃO AO CONTROLE QUÍMICO DE PLANTAS DANINHAS 117 A penetração do herbicida dependerá da espessura da cutícula, quanto mais espessa, menor é a taxa de penetração, que ocorre por difusão passiva. As ceras depositadas também são uma característica importante. Dependendo da morfologia e quantidade de ceras, a solução com o herbicida não consegue atravessá-las, sem o auxílio de alguma substância que dissolva essa barreira. A forma de aplicação aqui é importante, quanto menor o tamanho das gotículas, melhor o resultado em plantas com grandes depósitos de ceras (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002). O caminho através da cutícula e da parede celular de uma célula vegetal é denominado apoplástico. Essa é a via principal de entrada dos herbicidas foliares, que precisam penetrar a barreira apoplástica e atingir o simplasto ou os vasos de xilema, onde ocorrerá sua ação ou sua translocação para outras partes da planta (CORREIA, 2018). A hidratação da planta e a umidade relativa do ar também influenciam na entrada do composto pela cutícula. A falta de água nas folhas ou a falta de umidade relativa no ar diminuem a hidratação da cutícula, dificultando a absorção da solução do herbicida. Apoplasto: são os espaços externos as membranas celulares, incluindo a parede celular. Simplasto: compreende a região da célula dentro das membranas celulares, o citoplasma com o núcleo. NOTA Os herbicidas também podem entrar através dos estômatos presentes na folha. Essas estruturas variam em quantidade, dependendo da espécie da planta e também das condições ambientais onde ela cresce. Além disso, em geral, as plantas possuem estômatos em maior número na face abaxial (ou voltada para baixo) do que na face adaxial (voltada para cima), muitas vezes só possuindo essa estrutura na face abaxial da folha. Como a aplicação do herbicida geralmente só atinge a superfície adaxial, ocorre menor absorção através dos estômatos, principalmente devido ao fato dos mesmos estarem fechados em determinado horário do dia, ou possuírem maior deposição de ceras e presença maior de tricomas ao seu redor (TAIZ; ZEIGER, 2006; ZIMDAHL, 2018). • Características da solução do herbicida e da forma de aplicação: os herbicidas podem ser mais hidrofílicos ou lipofílicos, de acordo com sua fórmula química. Os herbicidas lipofílicos conseguem atravessar facilmente as camadas de cera 118 UNIDADE 2 - MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS e da cutícula da folha através de difusão. Os herbicidas hidrofílicos também atravessam as estruturas da folha, mas, em geral, esse movimento é mais lento, podendo diminuir a eficácia da aplicação. O tamanho das gotículas da solução herbicida influencia grandemente na capacidade de absorção. Além de depender da morfologia da folha, as gotículas podem evaporar rapidamente, formando cristais da molécula herbicida sobre a folha, o que diminuirá sua absorção. Além disso, a presença de íons em grande quantidade na água utilizada na solução, podem diminuir a absorção do herbicida, devido a possíveis interações entre a molécula do composto e os íons presentes (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002). • Características morfológicas das folhas da planta-alvo: a morfologia da folha também influenciará na capacidade de absorção. Folhas largas e dispostas horizontalmente são mais fáceis de conter o composto aplicado em sua superfície. Já folhas que são dispostas verticalmente e em geral mais estreitas, precisam de uma maior cobertura de aplicação para conseguir encharcar e manter o composto por tempo suficiente para que ocorra a absorção. Acadêmico, quando o herbicida foi aplicado sobre a planta, esse composto pode seguir cinco caminhos (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002; ZIMDAHL, 2018). 1. Volatilização devido à luz e a temperatura do ambiente ou ser lavado pela chuva. 2. Permanência na superfície das plantas após a evaporação da água da solução, na forma de cristais ou numa forma viscosa. 3. Penetração na cutícula da folha, permanecendo nessa região ou sendo adsorvido por ela. 4. Penetração na cutícula e atravessamento da parede celular continuamente até atingir um vaso de xilema (via apoplástica). 5. Penetração na cutícula e parede celular, atingindo o simplasto daquela célula, podendo entrar em ação ou ser translocado para um feixe de floema (via simplástica). Os herbicidas geralmente são produzidos e possuem instruções de aplicação que evitarão os trêsprimeiros caminhos, já que o objetivo é que a absorção ocorra. Por exemplo, alguns compostos possuem fórmulas mais lipofílicas, que podem ser aplicadas em dias quentes, quando as cutículas das folhas estão mais fluidas, facilitando a penetração. Em geral, o calor e a umidade relativa do ar auxiliam na absorção e atividade da maioria dos herbicidas (ZIMDAHL, 2018). Com relação à chuva, somente herbicidas que são absorvidos lentamente serão afetados se houver chuva algum tempo após a aplicação. A chuva lavará as folhas e eliminará o produto aplicado, então, quanto mais rápido ele penetrar, menor influência da chuva haverá sobre o resultado esperado. TÓPICO 2 - INTRODUÇÃO AO CONTROLE QUÍMICO DE PLANTAS DANINHAS 119 4.3.3 Absorção pelas raízes Os herbicidas aplicados diretamente no solo e o excesso da aplicação foliar que atinge o solo são absorvidos pela parte radicular das plantas. Além disso, pode ocorrer a absorção do herbicida diluído na água do solo, durante o processo de germinação da planta daninha. A absorção radicular é mais simples que através das folhas. As raízes não possuem uma cutícula espessa ou depósitos de ceras epicuticulares, principalmente na área de maior absorção de água do solo, a zona pilífera. Além disso, a água do solo entra continuamente pela raíz, e o herbicida dissolvido nessa água vai ser absorvido sem grandes problemas. A entrada da água pela raíz pode seguir a via simplástica ou apoplástica, até atingir a endoderme. A endoderme é uma camada de células localizada entre o tecido fundamental e o cilindro central da raiz, onde ficam os feixes vasculares. Essa camada possui uma impregnação de suberina, uma substância hidrofóbica, depositada na parte radial das paredes celulares. A endoderme barra a entrada de água através do apoplasto, forçando a entrada pelo simplasto das células, o que regula o balanço de absorção de íons pela raíz das plantas (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002; TAIZ; ZEIGER, 2006). Zona pilífera é região da raiz que apresenta pelos radiculares, que são extensões da epiderme das células para aumentar a área de absorção de água do solo. Encontra-se logo após a região meristemática e de alongamento da raiz. Essa região é responsável pela maior parte da absorção das raízes das plantas. NOTA A aplicação de herbicidas no solo durante o pré-plantio ou pré-emergência é considerado uma técnica prática e econômica. Apesar disso, alguns problemas podem ocorrer após a aplicação. O herbicida pode ser diluído rapidamente na água do solo, diminuindo sua disponibilidade na região de absorção da raíz. Também pode ocorrer a adsorção dos compostos químicos pelos coloides do solo (CORREIA, 2018). O pH do solo na hora da aplicação pode influenciar na taxa de absorção de um herbicida. Dependendo do pH do solo, alguns herbicidas serão menos ou mais absorvidos pela raíz da planta, assim como acontece com todos os nutrientes que as plantas absorvem do solo. Deve-se levar em conta o pH do solo da região na hora de escolher qual herbicida será aplicado, já que a taxa de absorção poderá variar. 120 UNIDADE 2 - MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS 4.3.4 Translocação A translocação envolve o transporte do herbicida do local de absorção para o local de ação. Uma vez dentro do simplasto da célula, o herbicida pode encontrar alguns caminhos (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002; ZIMDAHL, 2018). • Pode ser compartimentalizado dentro do vacúolo, perdendo seu efeito. • Se ligar a componentes químicos e serem adsorvidos pela célula, não chegando ao sítio-alvo de sua ação. • Serem transportados célula a célula até os vasos do floema. • Serem transportados pelos vasos do xilema da planta. Na Unidade 3 você irá aprender os mecanismos fisiológicos que as plantas possuem para inibir o efeito dos herbicidas após a absorção, no tópico de Resistência aos Herbicidas. ESTUDOS FU TUROS 4.3.5 Transporte via xilema Geralmente, o transporte através dos vasos do xilema ocorre quando o herbicida é absorvido pelas raízes da planta. Os vasos do xilema são células alongadas, mortas, com espessamento da parede celular, conectadas entre si. Eles se estendem por todo corpo da planta, da raiz até a parte aérea. Sua função é transportar a água e sais minerais contidos na solução do solo (TAIZ; ZEIGER, 2006). As moléculas dos herbicidas presentes na solução do solo movem-se pelo xilema junto ao fluxo de água durante a absorção, principalmente na zona pilífera das raízes. O movimento da água no xilema é ascendente e unidirecional. Esse movimento é regulado pela presença de água no solo e pela perda de água nas folhas através da transpiração. A transpiração foliar gera a força propulsora (potencial hídrico) que irá manter a entrada de água e sais minerais na raiz (TAIZ; ZEIGER, 2006; ZIMDAHL, 2018). Os herbicidas aplicados no solo devem ser capazes de entrar no xilema das plantas e atingir a parte aérea até o local de ação da molécula. Se ficarem retidos nas células das raízes, poderão ser adsorvidos ou degradados, perdendo TÓPICO 2 - INTRODUÇÃO AO CONTROLE QUÍMICO DE PLANTAS DANINHAS 121 seu efeito (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002). Em alguns casos, como nas dinitranilinas, ocorre o contrário. Como são hidrofóbicas e não se movem dentro da planta, sua ação irá ocorrer localmente, nas raízes das plantas-alvo. 4.3.6 Transporte via floema Quando o herbicida é absorvido pelas folhas ou pelos caules das plantas, o caminho mais comum é ele ser translocado até os vasos do floema, a menos que sua ação seja local. Se for um herbicida de ação local, os componentes químicos agiram no local de absorção (nas folhas, por exemplo), não sendo transportados a longas distâncias no corpo da planta. O transporte via floema é diferente do transporte no xilema. Os vasos do floema são células vivas, que não possuem núcleo e outras organelas. Também são células mais alongadas, conectadas entre si e formando feixes de tubos que acompanham todos os tecidos da planta. Elas têm a função de transportar compostos orgânicos produzidos pela planta, principalmente açúcares provenientes da fotossíntese. Isso é muito importante, pois explica o movimento do floema, que não é unidirecional como no xilema (TAIZ; ZEIGER, 2006). O movimento do floema das plantas é multidirecional e é regulado pela presença de fontes e drenos. As fontes são os órgãos fotossintetizantes, como as folhas maduras, que produzem os açúcares, os quais serão transportados via floema. Drenos são regiões consumidoras desse açúcar, geralmente regiões meristemáticas, flores e frutos ou órgãos de armazenamento. A direção do floema sempre será de uma região fonte para uma região dreno. Durante o desenvolvimento de uma planta essas regiões podem mudar, alterando a direção do floema, que é basicamente relacionado à diferença de concentração do açúcar entre a fonte e o dreno. Por exemplo, um órgão de armazenamento de amido pode ser um dreno forte durante o desenvolvimento vegetativo da planta, e depois uma tornar-se uma fonte, durante a época de florescimento e frutificação (TAIZ; ZEIGER, 2006). Essa relação entre fonte e dreno é importante para o transporte de herbicidas dentro da planta, pois eles serão transportados na mesma direção que os açúcares. Eles também podem passar do floema para o xilema, como acontece com os herbicidas sistêmicos. A translocação do herbicida dependerá da espécie vegetal e das condições ambientais durante a absorção. Um exemplo é o glifosato, uma substância hidrofílica que se move bem no floema e no xilema, podendo ser aplicado nas folhas das plantas daninhas (ZIMDAHL, 2018). 122 UNIDADE 2 - MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS 4.3.7 Metabolismo Acadêmico, após o herbicida ser absorvido pela planta, seja pela parte aérea ou através das raízes, ele precisa atingir seu local de ação para que realmente afete a planta daninha. As plantas daninhas possuem mecanismos fisiológicos que podem impedir que o herbicidachegue em seu sítio de ação. Os compostos podem ser metabolizados rapidamente pela planta, perdendo sua atividade (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002). No quadro a seguir, você encontrará algumas das reações químicas que podem ocorrer com os herbicidas após a absorção. Reação Química Grupos de herbicidas afetados Hidroxilação Triazinas, Fenoxiácidos, imidazolinonas Oxidação Fenóxiácidos Descarboxilação Ácidos benzóicos, ácidos picolínicos Desaminação Uréias, dinitroanilinas Destiolação Carbamotioatos Hidrólise Carbamatos, sulfoniluréias, imidazolinonas Conjugação Ácidos benzóicos, imidazolinonas Desalquilação Dinitroanilinas, triazinas QUADRO 10 – ALGUMAS REAÇÕES QUÍMICAS VEGETAIS E OS GRUPOS DE HERBICIDAS AFETADOS FONTE: Adaptado de Deuber (1992) Como você viu no quadro anterior, um herbicida pode ser degradado através de processos enzimáticos ou conjugados (ligados) a outras moléculas dentro da planta, como açúcares e aminoácidos, tornando-se uma molécula inativa. Além disso, após a conjugação, as plantas sequestram a molécula do herbicida conjugada, armazenando-as no vacúolo da célula. Uma planta daninha pode sobreviver a aplicação de um herbicida também devido ao controle da absorção e da translocação. Quanto mais lento for o processo, mais chances ela possui de metabolizar os compostos. Herbicidas que são rapidamente absorvidos e translocados dificilmente conseguem ser totalmente inibidos pelo metabolismo vegetal (ZIMDAHL, 2018). Alguns herbicidas só são ativados com a ajuda do metabolismo da planta- alvo. Eles são chamados de pró-herbicidas, são moléculas inativas do composto, que quando absorvidas e metabolizadas pela planta, geram uma molécula ativa. TÓPICO 2 - INTRODUÇÃO AO CONTROLE QUÍMICO DE PLANTAS DANINHAS 123 4.3.8 Seletividade Acadêmico, o que faz um composto herbicida matar uma planta e outra não? Existem diversas características tanto do herbicida quanto das plantas que determinará qual morrerá e qual não morrerá quando você aplica um composto nela. Essas características determinam a seletividade de um herbicida, que também pode variar de acordo com variações do ambiente em que ele é aplicado. Segundo Oliveira Jr. e Inoue (2011), a seletividade de herbicidas é a base para o sucesso do controle químico de plantas daninhas na produção agrícola, sendo considerada como uma medida da resposta diferencial de diversas espécies de plantas a um determinado herbicida. Para ocorrer a seletividade, o herbicida precisa ter seu local de ação na planta daninha e não na cultura ou ser metabolizado e degradado pela cultura e não pela planta daninha. 4.3.8.1 Fatores da planta que determinam a seletividade Os herbicidas são desenvolvidos geralmente para determinadas culturas, as quais ele não causará fito toxicidade. Isso está relacionado com fatores internos, como a translocação e capacidade de metabolizar o herbicida e externos dessa planta (características morfológicas e anatômicas que irão influenciar a absorção do composto) que não será afetada pela aplicação do herbicida. As diferenças nas rotas de absorção e translocação também determinam a seletividade. Quanto mais rápido for a absorção e translocação, maiores as chances de o herbicida agir naquela planta. Espécies vegetais que conseguem barrar parcialmente a absorção e diminuir a taxa de translocação podem ser seletivas a aplicação de determinado herbicida (ZIMDAHL, 2018). Plantas capazes de decompor ou metabolizar um herbicida não irão ser afetadas por ele. Esse é um dos fatores que determinam a seletividade de algumas culturas à aplicação de um herbicida. Em alguns casos, a planta cultivada consegue metabolizar rapidamente o herbicida e a planta daninha não, que acaba sendo afetada por ele (ROMAN et al., 2005). O que pode ocorrer também são variações no sítio-alvo em grupos de plantas diferentes. O herbicida tem um sítio de ação, um alvo dentro do corpo da planta (uma enzima essencial, por exemplo). As espécies vegetais de classes diferentes podem apresentar formas modificadas desse alvo. Uma será afetada pelo herbicida e a outra não será afetada, devido a essa modificação. 124 UNIDADE 2 - MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS O tamanho da planta também pode ser determinante da seletividade. Plantas no início do desenvolvimento são mais susceptíveis a ação da molécula herbicida. Elas possuem tamanho menor e estão menos desenvolvidas anatomicamente, facilitando a absorção do herbicida. Como em processo de crescimento acelerado, vão translocar com eficiência o composto herbicida, causando um efeito sistêmico rápido. A aplicação do herbicida em diferentes épocas, de acordo com o desenvolvimento da planta daninha e do cultivar, podem ser determinantes da seletividade (ROMAN et al., 2005; ZIMDAHL, 2018). Ainda em relação à seletividade, o desenvolvimento de plantas transgênicas resistentes aos herbicidas modificou a relação das plantas cultivadas com os compostos herbicidas, como a soja resistente ao glifosato e as cultivares de milho resistentes ao glufosinato de amônio 4.3.8.2 Fatores físico-químicos do herbicida que determinam a seletividade Acadêmico, em relação às características dos herbicidas que influenciam a seletividade, podemos avaliar desde as características físico-químicas do composto químico (pressão de vapor, solubilidade em água, capacidade de ionização, meia vida) até a maneira de aplicação (pré-emergência, pré-plantio e pós-emergência). Alguns herbicidas, dependendo da dose aplicada, afetarão somente as plantas daninhas e não as plantas cultivadas. Em outros casos, a maneira como o composto herbicida foi fabricado determinará sua seletividade. A adição de substâncias adjuvantes a formulação pode aumentar ou diminuir seu efeito seletivo. Também existem fórmulas que são sólidas, e serão depositadas diretamente no solo, não ficando retidas nas folhas da planta cultivada (OLIVEIRA JR.; INOUE, 2011). Como você aprendeu no tópico de Métodos de Controle de Plantas Daninhas, existem equipamentos que são utilizados na aplicação dos herbicidas. O tipo da maquinaria ou equipamento usado, bem como sua forma de distribuir o herbicida no ambiente pode ser regulada de modo que atinja somente as plantas daninhas e evite que a planta cultivada tenha contato direto com o produto. Dessa forma, mesmo herbicidas considerados não seletivos, como o paraquat, podem ser utilizados de maneira seletiva, desde que sua aplicação seja pontual sobre as plantas daninhas (ZIMDAHL, 2018). TÓPICO 2 - INTRODUÇÃO AO CONTROLE QUÍMICO DE PLANTAS DANINHAS 125 LEITURA COMPLEMENTAR TECNOLOGIA DE APLICAÇÃO DE AGROQUÍMICOS Antonio Zózimo de Matos Costa João Louis Pereira Jackson de Oliveira César Luis Carlos Lima A utilização de agroquímicos é um fator importante na manutenção de altas produtividades agrícolas, sendo assim, o desenvolvimento e a aplicação desses produtos vêm aumentando rapidamente a nível mundial, desde meados da década de 1940. Entretanto, devem ser considerados os efeitos da produção, formulação, transporte, manuseio, armazenamento e aplicação dos defensivos agrícolas sobre o meio ambiente, visto serem a maioria deles poluidores ou contaminantes ambientais. O emprego de agroquímicos apresenta dois pontos cruciais para o ambiente: eles são biocidas e alguns muitos persistentes, podendo ser transportados para outros locais por água e vento, por exemplo, e também acumular em cadeias alimentares. As ciências diretamente relacionadas, Entomologia, Fitopatologia, Matologia, Acarologia, Nematologia etc. fornecer as informações necessárias para se lançar mão das diferentes formas de controle do problema fitossanitário. Uma vez optado pelo controle químico, e a época correta de seu uso, cabe o processo de aplicação garantir que o controle seja efetuado com eficiência, economia e segurança. A aplicação eficiente tem como finalidade à colocação do produto no alvo para que o mesmo atue com a esperadaeficácia. A determinação da dosagem e os procedimentos operacionais estão diretamente relacionados com a economia. Finalmente a proteção dos aplicadores, dos consumidores dos produtos produzidos na área tratada e do próprio ambiente, estão intrinsecamente ligados à segurança. O objetivo da aplicação de produtos químicos para o controle de pragas e doenças, é cobrir o alvo com a máxima eficiência e o mínimo esforço. A primeira fase é a essencial de todo o processo, é a identificação do alvo biológico, sendo este um dos aspectos mais negligenciados das operações de aplicações de agroquímicos. Isto não significa dizer que seja preciso um filme contínuo de fungicida, porém, se torna necessário uma cobertura tão tensa que nenhum esporo de fungo se depositará, sem fazer contato com uma partícula próxima de fungicida. 126 UNIDADE 2 - MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS Além da indefinição do “alvo biológico”, ou seja, do exato local onde deverá ser aplicado o produto químico, os agricultores em geral se defrontam, diuturnamente, com vários problemas que dizem respeito à tecnologia de aplicação de agroquímicos. Embora haja uma diferenciação para os diversos controles, os agricultores utilizam os mesmos equipamentos de aplicação, sejam eles: costais manuais (de pressão contínua ou de pressão retida), sistema mangueira e lanças, polvilhadeiras e outros. O alvo biológico A tecnologia da aplicação de defensivos agrícolas apresenta limites bastante definidos, de um lado, o equipamento responsável pela pulverização propriamente dita: formação e impulsão de gotas de uma calda (mistura, suspensão ou diluição) e do outro, a superfície ou local onde as mesmas serão depositadas chamado de “alvo biológico”. Os parâmetros ambientais (temperatura, ventos, correntes de convecção, umidade relativa do ar etc.) a máquina ou equipamento utilizado (tipo, regulagens, velocidade, etc.) e a superfície a ser tratada (folhas, caule, frutos, solo, insetos em voo etc.), são os principais elementos que determinam, em cada caso um comportamento ideal do defensivo até o “alvo biológico”. A partir dessa informação, chegaremos a um componente de pulverização (bico ou turbina do pulverizador) e finalmente a máquina, seja ela manual, tratorizada ou mesmo equipamento aéreo. Parâmetros principais da mecânica de aplicação 1 Espectro de gota – é a classificação das gotas, em percentagem de volume ou de número de gotas, o qual é homogêneo quando todas as gotas são do mesmo tamanho, e heterogêneo, quando o tamanho das gotas é diferente. Uma pulverização heterogênea com espectro de gotas resultará por um lado, em gotas grandes que escorrerão pelos alvos, representando perda de produto químico e poluição ambiental e por outro lado, gotas pequenas que serão levadas pelos ventos (deriva) e finalmente uma quantidade pequena de gotas que será aproveitada. A vantagem de operar com gotas pequenas é evidenciada pela densidade teórica, obtida com um litro de calda sobre uma superfície plana, conforme apresentada. Os equipamentos pulverizadores normalmente utilizados na agricultura, que utilizem bicos, discos, cilindros rotativos, ou se baseiem no princípio da pulverização pneumática, geram gotas com diâmetros variados. A amplitude deste espectro depende da qualidade do equipamento e de diversas características operacionais. TÓPICO 2 - INTRODUÇÃO AO CONTROLE QUÍMICO DE PLANTAS DANINHAS 127 O comportamento, à distribuição e a deposição das gotas é consideravelmente afetada pelo seu tamanho. Desse modo, ao selecionar um equipamento para dado tratamento, é essencial o conhecimento do tamanho das gotas produzidas e quando elas atingem o alvo. 2 Faixa de deposição – define a quantidade de princípio ativo ou de gotas aplicadas por unidade de área, ao longo de uma faixa tratada longitudinal e transversalmente. Essa distribuição de gotas na faixa é de grande importância na análise de um tratamento. A melhor distribuição é aquela que acompanha o mais próximo possível a localização da praga ou doença a ser controlada e o faz de maneira contínua. Dizemos que uma faixa de deposição é descontínua quando numa mesma área tratada, encontramos pontos em que a dosagem do princípio ativo ou a quantidade de gotas depositadas é diferente. 3 Tamanho de gota – a nuvem de gotas pode ser formada ou composta de gotas grandes e/ou pequenas, homogêneas ou não. Para se expressar numericamente o tamanho e a uniformidade das gotas ou as características do fluxo pulverizado, utiliza-se de vários parâmetros, o VMD (ou DMV) e o NMD. O VMD (ou DMV) se refere ao diâmetro da gota que divide o volume pulverizado em duas partes ou metades iguais, isto é: metade do volume das gotas pulverizadas é maior do que o VMD e a outra metade é constituída de gotas menores que esse valor. 4 Densidade de gota – refere-se à quantidade de gotas por unidade de área. Esse parâmetro tem grande importância no controle de pragas e doenças, quando se utilizam na aplicação baixo e ultrabaixos volumes. Com o uso de gotas cada vez menores e com produtos mais concentrados, as gotas tornam-se mais letais e o número de gotas por unidade de área, juntamente com o volume médio, dão a quantidade de produto ativo depositado sobre o alvo. Como parâmetros utilizam-se as seguintes coberturas para produtos não sistêmicos ou de baixa translocação, atendendo ainda as condições climáticas existentes (Anônimo (1), Lacombe (11), Matthews (14)). Herbicida - 20 a 30 gotas/cm2 com diâmetros de 200 a 300 micra. Inseticida - 50 a 70 gotas/cm2 com diâmetros de 50 a 200 micra. Fungicida - 70 a 100 gotas/cm2 com diâmetros de 100 a 200 micra. À medida que se reduz o volume de aplicação, a tendência é utilizar gotas menores. O número e tamanho de gotas que se depositam por unidade de área do solo ou da superfície foliar desempenha um papel preponderante na eficácia das aplicações. 128 UNIDADE 2 - MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS 5 Deriva das gotas – a “velocidade de queda livre” de uma gota é o resultado da ação do peso da gota e da resistência do ar no movimento da mesma, quando cessa o seu impulso inicial de lançamento. A “redução do diâmetro” da gota aumenta a resistência do ar em relação ao peso; acarretando menor velocidade de queda livre. Por outro lado, o vento lateral e as correntes ascendentes de ar, tendem a “carregar” ou “arrastar” as gotas. Este arraste é tanto maior quanto menor for a gota. Uma gota com determinado diâmetro arrastada pelo ar terá uma predeterminada velocidade de queda, ao passo que, em um ar completamente parado, (condição que jamais existe), a depender da altura de queda de onde foi liberada, do seu tamanho e do seu peso, ela se depositará numa superfície horizontal após certo tempo. Isto se deve a um aspecto natural que está sempre presente, que é à força da gravidade. Um outro fenômeno que varia constantemente é movimento do ar, seja ele horizontal ou vertical. O tamanho de gotas mais propenso à ação das forças retromencionadas é aquelas inferiores a 100 micra. Existem bicos desenhados de modo a eliminar a maior parte dessas gotas “deriváveis” (bicos Raindrop). Entretanto, na maioria dos bicos, quer seja cônico ou leque, o maior número de gotas formadas é geralmente o de menor tamanho, porém este número corresponde apenas a uma pequena parte do volume total pulverizado. Gotas de tamanho inferior a 100 micra ficam sujeitas às variações das correntes de ar, sejam estas ascendentes, descendentes ou laterais (deriva). 6 Evaporação – a superfície de uma gota é relativamente grande quando comparada ao seu volume. Isto faz com que a taxa de evaporação de uma gota cresça com a diminuição do diâmetro da mesma. Fato esse, de que para um dado volume de líquido, quanto menor o tamanho das gotas produzidas por um determinado pulverizador, maior a superfície coberta pelas mesmas, a qual é (quanto maior a superfície, maior a evaporação), diretamente influenciada pela temperatura e umidaderelativa do ar. Os sistemas atuais de ultrabaixo volume utilizam como veículo do princípio ativo, formulação com óleos minerais o que diminui o índice de evaporação da mistura. 7 Cobertura de penetração – é a capacidade de o defensivo aplicado atravessar as camadas externas da folhagem, atingindo os pontos do interior da planta. De maneira geral, as gotas pequenas penetram melhor nas plantas com grande densidade de folhas. Tanto o vento natural como o vento produzido por ventiladores, influem auxiliando diretamente na penetração e distribuição do defensivo. TÓPICO 2 - INTRODUÇÃO AO CONTROLE QUÍMICO DE PLANTAS DANINHAS 129 Para se efetuar uma boa cobertura dependemos de algumas variáveis como, características da praga visada e do produto usado. Quando as pragas são lagartas que se movimentam continuamente e estão sempre expostas na superfície das folhas, o contato dessas com os inseticidas é muito fácil, mesmo que a deposição seja irregular. Por outro lado, quando a praga ou doença é de pouca ou nenhuma mobilidade, o contato com o defensivo só é obtido quando se efetua uma boa cobertura. Com relação ao produto utilizado, obtém-se diferenças quando da aplicação, podendo ter uma ação de contato ou sistêmica. Na ação de contato, é necessário que o produto atinja diretamente a praga, ou que está entre posteriormente em contato com ele, daí a necessidade de uma boa cobertura. No segundo caso, ação sistêmica, o produto é absorvido pelas folhas e translocado através da seiva, que leva até a localização da praga. 8 Volume da Aplicação – a tendência atual é reduzir o volume de líquido aplicado, o que leva à necessidade de gotas menores para melhor cobertura. Os trabalhos mais recentes mostram que partículas em torno de 80 a 100 micra dão o mais alto índice de uniformidade de deposição, para a maioria das velocidades do ar. A pulverização a baixo volume utiliza um volume médio da ordem de 60 micra. O importante é que pouca ou nenhuma deposição é feita com partículas menores que 30 micra. Por outro lado, gotas muito grandes acarretam desperdício de defensivo, os quais são depositados em excesso nas superfícies externas das plantas, não atingindo os pontos internos (alvos). A redução do volume de líquidos leva à necessidade de uma tecnologia mais apurada, tanto da parte do construtor do equipamento, quanto da parte do técnico em aplicação. Na aplicação via líquida, é usual classificar o processo em função do volume de calda aplicado por hectare. Atualmente existe um consenso entre os principais pesquisadores que a denominação “volume alto” seja dada à aplicação feita até além da capacidade de retenção das folhas, de tal modo que haja escorrimento. Nesse tipo de aplicação, o depósito de produto químico é proporcional à concentração da calda utilizada e independente do volume. Portanto, a indicação de dosagem para a modalidade de alto volume ou mais corretamente volume alto, é mencionada via concentração (por exemplo, 200 gr./100 litros de água – ou 0,2%). Em contraposição ao volume alto, o volume ultrabaixo ou ultrabaixo volume é hoje definido como o volume mínimo por unidade de área para se alcançar um controle, independente de um limite. É importante saber que o volume de aplicação (l/ha) não tem influência direta no resultado biológico, pois a quantidade de veículo de aplicação (água, óleo etc.). Por unidade de área tem a finalidade única de diluir, transportar e 130 UNIDADE 2 - MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS facilitar a distribuição do ingrediente ativo sobre a superfície-alvo (solo, plantas), com a cobertura requerida. 9 Bicos de pulverização – nos bicos o líquido sob pressão passa ao exterior através de um orifício, produzindo uma película que vai aumentando gradativamente a sua superfície e consequentemente diminuindo a espessura, até romper-se em pequenas gotas. A pressão de pulverização tem efeito direto sobre a vazão, no diâmetro de gotas e nas características de deposição. Na maioria dos bicos, a vazão se aproxima de uma relação diretamente proporcional à raiz quadrada da pressão. Gotas pequenas podem ser obtidas pelo aumento da pressão ou pela redução do diâmetro do orifício de saída. O formato do bico e a maneira como o líquido passa através do mesmo, tem influência sobre a faixa de deposição e sobre o espectro de gotas. Bico com orifício circular apresenta jato cônico e deposição circular, bico com orifício em forma de rasgo origina jato em forma de leque e deposição linear. OBSERVAÇÃO: é necessário frisar que o aumento da pressão acima da pressão recomendada pelo fabricante, não leva necessariamente as gotas a uma distância maior. Podendo acontecer o inverso, ou seja, aumentando a pressão, haverá a diminuição do tamanho das gotas as quais terão pouco peso e a distância percorrida pelas mesmas diminuirá, não importando a força com que sejam lançadas. PULVERIZADOR COSTAL MOTORIZADO O pulverizador costal motorizado é um equipamento que aplica líquido dividido em gotas de diversos tamanhos, possui motor próprio e é transportado no dorso do operador. Para um completo entendimento do modo de operação deste tipo de equipamento, visando assegurar uma alta eficiência de controle, se torna necessário o exame de todos os aspectos que contribuem para otimizar a aplicação de agroquímicos. O tamanho de gotas geradas por esses equipamentos, varia em função de fluxo de ar e fluxo de líquido. Como o fluxo de ar é basicamente constante (embora com relação ao volume e velocidade de ar gerado por eles, exista uma variação dependendo do fabricante e de suas especificações técnicas), pois os pulverizadores motorizados devem trabalhar com toda a aceleração, o tamanho de gotas varia em função do fluxo de líquido, este, não é constante, pois depende do dosador, ou da posição da torneira que o regula. Geralmente os pulverizadores costais motorizados vêm acompanhados por uma série de dosadores de diferentes vazões ou são equipados com torneira graduada, com vazões crescentes, à medida que se abre o seu curso. TÓPICO 2 - INTRODUÇÃO AO CONTROLE QUÍMICO DE PLANTAS DANINHAS 131 Nesses pulverizadores, as gotas são formadas nos bocais, os quais apresentam características e potencialidades diferentes de acordo com cada fabricante (bocais ultrabaixo volume, longo alcance, curto alcance etc.) O líquido (calda) que se deseja aplicar é lançado numa corrente de ar de alta velocidade que é fragmentado. O líquido que se encontra no tanque, pode chegar até os bocais de duas maneiras: a) Através de força, de gravidade ou pressão aplicada (pressão positiva – variável). b) Efeito venturi (sucção – (pressão negativa – variável). EQUIPAMENTOS MANUAIS EM USO Pulverizador a pressão com jato lançado – costal manual (pulverizador costal manual). Pulverizador de pressão retida e jato lançado – costal. Equipamentos de tanque metálico totalmente vedado para não ocorrer perda de ar. Usam ar comprimido mais não tem bomba pneumática incorporada ao aparelho. O mais comum é serem de aço inoxidável resistentes a elevada pressão injetada juntamente com a calda ou após esta. Para maior eficiência deve conter uma válvula reguladora de pressão. São usados preferencialmente na aplicação de herbicidas em locais onde os tratorizados não podem entrar ou não fariam um trabalho satisfatório. Pulverizador a pressão e jato lançado – costal de compressão prévia. Esses equipamentos possuem uma bomba pneumática para adicionar pressão ao tanque. O tanque é vedado para evitar perda de ar. Antes da pulverização o operador deve colocar pressão suficiente no tanque. Polvilhadora manual – como as bombas de matar formigas. Polvilhadora costal manual – máquinas acionadas manualmente. Polvilhadora costal motorizada – acionadas por um motor de dois tempos e o deslocamento se dá nas costas do operador. COMPONENTES EM DESTAQUE Tanque do pulverizador a pressão e jato lançado costal com compressão prévia – recentemente, esse recipiente passou porgrande melhoria, pois era construído de chapa galvanizada e foi substituída por aço inoxidável. A boca do tanque redimensionada facilita a limpeza interna, a bomba pneumática foi melhorada e válvula de segurança incorporada. BARRA VERTICAL POSTERIOR – Maior eficiência no tratamento. BARRA HORIZONTAL POSTERIOR – Maior rendimento. 132 UNIDADE 2 - MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS VÁLVULA REGULADORA DA PRESSÃO – essa válvula proporciona maior eficiência no tratamento, pois controla a pressão da calda no bico. Se a pressão é inferior a operacional estabelecida pela válvula, a calda não é pulverizada, ela também restringe e limita a pressão de saída do líquido no bico de pulverização. Para operar satisfatoriamente a válvula deve ser colocada junto ao bico. BICOS DE PULVERIZAÇÃO MAIS USADOS NA AGRICULTURA Inegavelmente, os bicos são órgãos essenciais aos pulverizadores de pressão. Todo o esforço na defesa fitossanitária não passa de um desperdício se os bicos não são apropriadamente selecionados, instalados e conservados. Um ponto fundamental no trabalho dos bicos é a pressão de pulverização. Além de atuar sobre a vazão, a pressão ainda determina o tamanho das gotículas pulverizadas. O diâmetro das gotículas é reduzido com o aumento da pressão. Bicos mais usados na agricultura Bicos Cônicos – são denominados de cone sólido quando o cone é preenchido. Nos de cone vazio, o centro é desprovido de pulverização. São os mais recomendados na aplicação de inseticidas, fungicidas e herbicidas de contato. São conhecidos dois tipos de bicos de cone vazio: a) Tipo Disco que opera a pressão elevada e é indicado para aplicação de suspensões, como é o caso da calda cúprica. b) Tipo Ponta, que opera a menor pressão e apresenta pulverização mais fina. É recomendado para aplicação de emulsões e soluções. Bicos de Leque – como se pode inferir da denominação, estes bicos lançam a pulverização sob a forma de leque. Bicos de Impacto (“Floodjet”) – são de uso corrente na aplicação de herbicidas, devido à produção de gotículas grandes, que apresentam menor arraste pelo vento. FONTE: <http://www.ceplac.gov.br/radar/Artigos/artigo1.htm>. Acesso em: 7 jun. 2020. http://www.ceplac.gov.br/radar/Artigos/artigo1.htm 133 RESUMO DO TÓPICO 2 Neste tópico, você aprendeu que: • Os herbicidas já são utilizados há séculos pelo ser humano, mas, somente após a Segunda Guerra Mundial, houve o desenvolvimento e fabricação de diversos herbicidas sintéticos que foram amplamente utilizados no controle de plantas daninhas, revolucionando a produtividade agrícola. • Os herbicidas possuem diversas vantagens e desvantagens que devem ser avaliadas antes do seu uso. • A classificação dos herbicidas leva em conta sua estrutura química, seu modo de ação, a forma de aplicação e seu comportamento dentro da planta. • Os herbicidas possuem mecanismos físico-químicos que influenciarão na sua formulação, modos de aplicação e em como eles serão absorvidos, translocados e metabolizados pela planta daninha. • Para que ocorra a ação de um herbicida, ele precisa ultrapassar várias barreiras morfoanatômicas da planta, ser translocado até o sítio-alvo da ação dele e evitar ser metabolizado pela planta. • O metabolismo da planta pode inativar um composto herbicida, quebrando sua molécula ou conjugando ela com um açúcar ou proteína, imobilizando o composto dentro do vacúolo da célula. • A seletividade de um herbicida variará de acordo com vários fatores: ambientais, físico-químicos do herbicida, da planta-alvo e dos métodos de aplicação do produto. Ficou alguma dúvida? Construímos uma trilha de aprendizagem pensando em facilitar sua compreensão. Acesse o QR Code, que levará ao AVA, e veja as novidades que preparamos para seu estudo. CHAMADA 134 1 O método mais utilizado atualmente para o controle de plantas daninhas é o método químico utilizando herbicidas. Sobre as recomendações sobre o uso de herbicidas, analise as afirmativas: I- Pode-se aplicar herbicidas pós-emergentes na presença de muito orvalho ou após a chuva. II- Não aplicar quando as plantas daninhas estiverem sobre estresse hídrico. III- Para evitar perdas de um herbicida aplicado ao solo por volatilização ou fotodecomposição, ele deve ser imediatamente incorporado ao solo após a aplicação. IV- A chuva interfere muito no sucesso da aplicação de herbicidas, causando perdas por lixiviação e escoamento superficial. Estão corretas as afirmativas: a) ( ) III e IV. b) ( ) I, II e III. c) ( ) II, III e IV. d) ( ) Somente a I. 2 Diversas características da planta e do ambiente interferem na penetração, transporte e ação dos compostos herbicidas e precisam ser consideradas para que a aplicação do herbicida tenha o efeito desejado no controle das plantas daninhas. Sobre essas características, analise as afirmativas a seguir: I- As plantas possuem mecanismos de degradação, conjugação e retenção dos compostos herbicidas, que pode diminuir ou inibir a ação dos mesmos sobre ela. II- A absorção de um herbicida pela raiz das plantas não é afetada pelas características do solo onde ela se encontra. III- A translocação rápida de um herbicida pelo corpo da planta diminui as chances dessa planta metabolizar o composto e inibir sua atividade. IV- Um herbicida pode ser formulado com substâncias surfactantes, que aumentam sua capacidade de penetração nos tecidos vegetais. Estão corretas as afirmativas: a) ( ) Somente a III. b) ( ) II, III e IV. c) ( ) I, III e IV. d) ( ) II e IV. AUTOATIVIDADE 135 UNIDADE 3 - MECANISMOS, MODO DE AÇÃO E RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM PLANO DE ESTUDOS A partir do estudo desta unidade, você deverá ser capaz de: • compreender como os herbicidas atuam no metabolismo e fisiologia das plantas daninhas; • agrupar os herbicidas de acordo com seu modo de ação; • identificar quais herbicidas pertencem a cada grupo e a relação desses grupos com o modo de aplicação e seletividade dos herbicidas; • compreender o que é a resistência aos herbicidas; • analisar como evitar o desenvolvimento de plantas daninhas resistentes aos herbicidas. Esta unidade está dividida em dois tópicos. No decorrer da unidade você encontrará autoatividades com o objetivo de reforçar o conteúdo apresentado. TÓPICO 1 – MECANISMOS E MODO DE AÇÃO DOS HERBICIDAS TÓPICO 2 – RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS Preparado para ampliar seus conhecimentos? Respire e vamos em frente! Procure um ambiente que facilite a concentração, assim absorverá melhor as informações. CHAMADA 136 137 TÓPICO 1 - UNIDADE 3 MECANISMOS E MODO DE AÇÃO DOS HERBICIDAS 1 INTRODUÇÃO Acadêmico, na unidade anterior estudamos qual o conceito de controle e de manejo de plantas daninhas, como fazer a prevenção e erradicação de plantas daninhas e todos os métodos de controle de plantas daninhas: Físico, Mecânico, Biológico, Cultural, Químico e Integrado. Além disso, estudamos o conceito e o histórico do uso de herbicidas, como se nomeia os compostos químicos, quais as formas de classificação de um herbicida, como um herbicida se comporta no meio ambiente, nas plantas e nos animais. Finalmente, vimos como o composto químico é absorvido pela planta daninha e translocado até o seu local de ação e que isso varia de acordo com as características da planta e do próprio herbicida, assim como as condições edafoclimáticas. Neste tópico, aprofundar-nos-emos nos mecanismos e modos de ação dos herbicidas dentro da planta. Como vimos na Unidade 2, os herbicidas são classificados de diversas maneiras, mas organizá-los pelo mecanismo e modo de ação facilita a compreensão da sua dinâmica na planta e sua aplicação no campo. O mecanismo de ação de um herbicida é como ele atua especificamente no metabolismo ou na fisiologia da planta, levando a uma inibição severa do seu crescimentoou a sua morte. Cada grupo químico possui um mecanismo de ação principal, mas você perceberá que a ação de um herbicida nem sempre envolve apenas a inibição de uma reação química ou etapa metabólica. Alguns compostos atuarão em mais de um processo fisiológico ou metabólico e isso também dependerá da dinâmica fisiológica desse herbicida, ou seja, dos processos de absorção e translocação dentro do corpo da planta até atingir o sítio de ação específico. Acadêmico, esse é um assunto complexo, que está em constante processo de atualização. Assim como o desenvolvimento de novos compostos herbicidas geram novas possibilidades de mecanismos de ação, alguns mecanismos de herbicidas já utilizados ainda não estão completamente elucidados. UNIDADE 3 - MECANISMOS, MODO DE AÇÃO E RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS 138 Não se esqueça, no final deste tópico encontraremos um resumo com as principais ideias abordadas no texto e as autoatividades para fixar o conhecimento adquirido. Bons estudos! 2 INIBIDORES DA FOTOSSÍNTESE A primeira classe que estudaremos são os herbicidas que atuam inibindo alguma etapa da fotossíntese. Esse processo envolve diversas reações que a planta utiliza para converter a energia luminosa em energia química, armazenada na forma de carboidratos. Resumidamente, a luz irá excitar os elétrons presentes na estrutura da clorofila, os quais passaram por diversas reações químicas, até que essa energia seja utilizada para fixar o gás carbônico atmosférico e a água (substâncias inorgânicas) em uma molécula de glicose (substância orgânica), liberando também gás oxigênio para a atmosfera. A glicose será convertida em outros carboidratos mais complexos, que serão utilizados pela planta para gerar energia e armazenar nutrientes (TAIZ; ZEIGER, 2006). A fotossíntese é dividida em duas etapas: uma que é dependente da luz (fotoquímica), onde ocorre a fotofosforilação (geração de ATP através da luz), e outra, que não depende da luz (bioquímica), onde ocorre as reações de carboxilação (fixação do gás carbônico). Nas reações fotoquímicas, a luz é coletada através de fotossistemas complexos estruturais formados por clorofilas e outros pigmentos (carotenoides), que tem a função de otimizar a captação da luz pelos cloroplastos da planta (TAIZ; ZEIGER, 2006). Cloroplasto: é uma organela celular que contém em sua rede de membranas internas as moléculas de clorofila, que são responsáveis pela fotossíntese nas plantas, além de carotenoides, pigmentos acessórios que atuam como fotoprotetores. NOTA TÓPICO 1 - MECANISMOS E MODO DE AÇÃO DOS HERBICIDAS 139 Existem dois fotossistemas dentro do cloroplasto: o fotossistema I (FSI) e o fotossistema II (FSII). Nesses fotossistemas, você encontra um par de moléculas de clorofila especiais, que realizarão as reações fotoquímicas. As outras clorofilas (cerca de 300 a 400 moléculas) do fotossistema tem a função de transmitir os elétrons excitados pela luz em direção a esse par, chamado de centro de reação. Existem dois tipos de clorofila nesse centro: a p700 é encontrada no FSI e a p680 no FSII (TAIZ; ZEIGER, 2006). Qual a diferença entre essas duas moléculas? Bom, a p700 absorve melhor a energia luminosa na faixa dos 700 nm e a p680 absorve melhor na faixa do 680 nm. A luz é uma energia eletromagnética que se propaga através de ondas. Essas ondas possuem um comprimento, que é medido em nanômetros (nm). O espectro eletromagnético da luz é dividido de acordo com seu comprimento de onda. Como exemplo, a faixa do 625 nm até o 740 nm corresponde à cor vermelha. NOTA A fotossíntese começa no FSII, onde a energia luminosa captada promove reações químicas que quebrarão a molécula de água, gerando gás oxigênio e um elétron. Esse elétron é transportado através de várias proteínas, por meio de reações de oxidação-redução, gerando energia química, que é convertida pelo FSI em moléculas que são utilizadas na etapa de carboxilação da fotossíntese (TAIZ; ZEIGER, 2006; ZIMDAHL, 2018). Os herbicidas podem atuar na fotossíntese de duas formas: inibindo o fotossistema I ou inibindo o fotossistema II. A maioria dos inibidores fotossintéticos atua no FTII. 2.1 INIBIDORES DO FOTOSSISTEMA I (FTI) Nesse caso, os herbicidas atuam desviando os elétrons do fotossistema I, gerando espécies reativas, que danificarão o aparato fotossintético da planta. As espécies reativas são formadas a partir da molécula de oxigênio, causando paralização da fotossíntese e danos às membranas celulares. Os tecidos da planta atingida por esse mecanismo se tornam necróticos e a planta morre em seguida (ZIMDAHL, 2018). UNIDADE 3 - MECANISMOS, MODO DE AÇÃO E RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS 140 Exemplos de herbicidas desse grupo são o Paraquat e o Diquat, ambos atuam somente via foliar, não são seletivos (a menos que haja controle da aplicação somente em locais específicos) e são pouco translocados dentro da planta (não são aplicados no solo). Por atuarem como herbicidas de contato, podem ser utilizados como dessecantes na pré-colheita de diversas culturas. São rapidamente absorvidos pelas folhas e as plantas morrem entre um a dois dias após a aplicação (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002; ZIMDAHL, 2018). Necrose: morte celular generalizada, que possui uma causa específica, desintegrando o tecido onde ocorre. NOTA 2.2 PARAQUAT O paraquat é um bipiridílio apresentado na forma de sal (dicloreto de paraquat). Apresenta boa solubilidade em água e é aplicado como um herbicida de contato na vegetação emergente. Como é um herbicida não seletivo, deve ser aplicado evitando seu contato com as folhas e caules da planta cultivada. A aplicação do paraquat pode ser feita no pré-plantio, na pré-emergência ou na pós- emergência, desde que direcionando o spray para evitar contato direto com a planta cultivada (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002). No Brasil, ele é utilizado em várias culturas, como algodão, arroz, banana, batata, café, cana-de- açúcar, feijão, citros, maçã, milho, soja e trigo (BRASIL, 2020ll). Com relação a sua persistência, o paraquat é facilmente retido pelas partículas de argila, podendo persistir por longo tempo no solo. Apesar disso, não apresentam fitotoxicidade, permanecendo no solo e não são lixiviados facilmente (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002). TÓPICO 1 - MECANISMOS E MODO DE AÇÃO DOS HERBICIDAS 141 O paraquat é proibido em mais de 50 países devido a problemas de toxicidade aguda e crônica. No Brasil, apesar do aumento do uso do produto nas lavouras, a ANVISA (Agência Brasileira de Vigilância Sanitária) decidiu banir o agroquímico a partir de 2020, devido aos diversos casos de intoxicação grave, incluindo a possibilidade de causar a doença de Parkinson (RDC nº 177, 2017). IMPORTANT E 2.3 DIQUAT Esse composto também pertence ao grupo químico dos bipiridílios. É comercializado na forma de sal (dibrometo de diquat). Apresenta alta solubilidade e toxicidade mediana, devendo-se tomar cuidado durante a aplicação. Também é utilizado como um herbicida de contato e não é seletivo, devendo ser aplicado da mesma forma que o paraquat (ZIMDAHL, 2020). No quadro a seguir você encontra as principais aplicações do paraquat e do diquat. Herbicida Aplicações Paraquat Alfafa, cacau, lentilhas, hortelã, alho, cevada, trigo, cana- de-açúcar, beterraba, maracujá, aspargos, milho, gramíneas, cebola, abacaxi, frutíferas e árvores ornamentais, girassol, pastagens, algodão, batata, arroz, morango, soja. Diquat Na pré-colheita de alfafa, arroz, sorgo, feijão, soja e batata. Em beterraba, café, cebola, citros, feijão, pêssego. Controle de plantas nas áreas ao redor do cultivo e de plantas daninhas aquáticas. QUADRO 1 – PRINCIPAIS UTILIZAÇÕES DOS HERBICIDAS DE CONTATO PARAQUAT E DIQUAT FONTE: Adaptado de Brasil (2020ll, 2020m) 2.4 INIBIDORES DO FOTOSSISTEMAII (FTII) Os herbicidas desse grupo atuam nas proteínas responsáveis pela cadeia de transporte de elétrons, ligando-se a elas e inibindo o processo. Como você já viu anteriormente, nesse grupo encontram-se a maioria dos herbicidas que inibem a fotossíntese e encontramos exemplos em todas as classes químicas de algum deles. A reação típica das plantas começa com a clorose generalizada das folhas, seguido da queda das mesma e morte da planta (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002). UNIDADE 3 - MECANISMOS, MODO DE AÇÃO E RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS 142 Acadêmico, existem várias reações características dos herbicidas desse grupo, você pode analisar algumas a seguir (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002): 1. A maioria deles é aplicado no solo e absorvido pelas raízes das plantas, alguns precisam ser aplicados via foliar e outros seguem as duas rotas de absorção. 2. Não apresentam ação direta sobre as raízes da planta, movendo-se através do xilema até atingirem os órgãos fotossintéticos. 3. No caso de aplicação foliar (pós-emergência), a adição de surfactantes ou óleos facilita a cobertura das folhas pelo composto e sua absorção. 4. No solo, esses compostos em geral se movem pouco ou moderadamente. 5. A durabilidade do herbicida no solo varia de um mês até mais que 2 anos, dependendo do herbicida, da quantidade aplicada e das características edafoclimáticas do local. 6. Resistência das plantas a esses herbicidas pode ocorrer após vários anos de aplicação no mesmo local. 7. Os herbicidas desse grupo apresentam baixa toxicidade em mamíferos. Agora, estudaremos as diferentes classes de herbicidas que possuem ação como inibidores de fotossíntese, especificamente atuando no fotossistema II: triazinas e triazinonas, uréias substituídas, amidas e benzotiadiazoles. 2.5 TRIAZINAS E TRIAZINONAS Nesse grupo, os compostos que são solúveis podem ser aplicados via foliar, mas a maioria é absorvido pela raiz e transportado via xilema pela planta. São utilizados no controle pré-emergente e também no controle pós-emergente em solos não arados (TREBST, 2008). Triazina e triazinona Usos (PRÉ e PÓS) Ametrina Cana-de-açúcar, milho, abacaxi, algodão, banana, café, mandioca, uva Atrazina Milho, sorgo, cana-de-açúcar, abacaxi, milho, milheto, Pinus, sorgo, sisal Hexazinona Cana-de-açúcar, alfafa, florestais Metamitrona Beterraba Metribuzina Cana-de-açúcar, batata, soja, café, mandioca, tomate, trigo, aspargo Prometrina Algodão, alho, cebola, cenoura, ervilha Simazina Milho, Citros, uva, maçã, pêssego, pera, amêndoas, abacaxi, cacau, banana, café, milho, Pinus, sorgo, sisal Terbutilazina Milho, sorgo, uva Terbutrina Cana-de-açúcar, cereais QUADRO 2 – PRINCIPAIS HERBICIDAS DA CLASSE TRIAZINA E AS CULTURAS EM QUE SÃO UTILIZADOS FONTE: Adaptado de LeBaron et al. (2008) TÓPICO 1 - MECANISMOS E MODO DE AÇÃO DOS HERBICIDAS 143 Simazina é um herbicida utilizado como pré-emergente ou pós-emergente muito importante utilizado em árvores frutíferas e ornamentais, bem como em áreas não cultivadas. A atrazina é a mais utilizada dentro da classe das triazinas, principalmente na cultura do milho. Também pode ser usado como pós emergente em áreas não agrícolas (cercas, margens de rodovias, leitos de ferrovias) para capinas químicas. Após a aplicação, ele pode persistir no solo, principalmente em solos alcalinos. Apresenta boa taxa de lixiviação, podendo atingir os lençóis freáticos (COBB; READE, 2010). O herbicida prometrina, além do uso como pré-emergente nas culturas citadas no Quadro 1, ele também é aplicado como pós-emergente em muitas culturas de hortaliças e no girassol. 2.6 UREIAS SUBSTITUÍDAS Os compostos desse grupo são prontamente absorvidos pelas raízes e seus efeitos aparecem com rapidez nas folhas. • Diuron: esse herbicida é absorvido prontamente pelas plantas (raízes e folhas) e translocado rapidamente. Usado para controle de plantas daninhas em áreas não cultivadas. Também pode ser utilizado como herbicida seletivo pré- emergente em alfafa, milho, algodão, abacaxi, cana-de-açúcar e sorgo. • Linuron: herbicida seletivo, pré-emergente, para controle de plantas daninhas anuais em algodão, batata, cenoura, ervilha, feijão, mandioca, soja e trigo. • Isoproturon e clorotoluron: ambos os herbicidas são utilizados no controle de gramíneas anuais em cevada, centeio e trigo. Esse herbicida persiste por um bom tempo no solo e pode ser lixiviado. • Tebutiuron: Esse composto é utilizado como pré emergente na cultura da cana-de-açúcar e também como pré ou pós-emergente em pastagens (BRASIL, 2020tt). 2.7 URACILAS • Bromacil: é um composto não volátil, que pode persistir no solo por até um ano. É utilizado como pré-emergente em citros e abacaxi (ZIMDAHL, 2018). • Terbacil: herbicida aplicado no solo para controle de plantas daninhas em cana- de-açúcar, morango, pêssego, citros e maçã (ZIMDAHL, 2018). • Lenacil: controle pré-emergente em beterraba. Possui absorção e translocação rápidas (BRASIL, 2020d). UNIDADE 3 - MECANISMOS, MODO DE AÇÃO E RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS 144 2.8 ANILIDAS • Propanil: herbicida de contato pós-emergente de plantas daninhas de folha larga e espécies aquáticas emergentes nas culturas do arroz, milho e trigo (COBB; READE, 2010). • Pentanoclor: usado na cultura da cenoura, morango, tomate, salsão (COBB; READE, 2010). 2.9 FENILCARBAMATOS • Fenmedifam: pós-emergente seletivo da maior parte das plantas daninhas de folha larga na beterraba. Facilmente absorvido pelas folhas, mas pouco translocado (COBB; READE, 2010). 2.10 NITRILAS • Ioxynil: é um herbicida utilizado como pós-emergente na cultura do alho e da cebola. Atua em plantas daninhas eudicotiledôneas, principalmente em plântulas (NCBI, 2020a). 2.11 BENZOTIADIAZINONAS • Bentazona: esse herbicida é utilizado como pós-emergente na cultura do amendoim, arroz, feijão, milho, soja e trigo (BRASIL, 2020c). 3 INIBIDORES DA PRODUÇÃO DE PIGMENTOS Acadêmico, os pigmentos acessórios que as plantas produzem têm inúmeras funções. Os carotenoides, por exemplo, são importantes protetores da clorofila, quando o excesso de luz solar sobrecarrega a clorofila. Os herbicidas que inibem a rota de biossíntese dos carotenoides causam perda da proteção da clorofila, que serão destruídas pela luz. Basicamente, as plantas atingidas por esses herbicidas passam por um processo de branqueamento, lenta redução do crescimento e morte (COBB; READE, 2010; ZIMDAHL, 2018). A rota de biossíntese dos pigmentos carotenoides envolve várias etapas enzimáticas, que convertem gliceraldeído-3-fosfato e piruvato em moléculas de carotenoides, como os carotenos, luteína e zeaxantina (COBB; READE, 2010). No quadro a seguir você encontra algumas enzimas dessa rota e quais herbicidas inibem especificamente cada uma delas: TÓPICO 1 - MECANISMOS E MODO DE AÇÃO DOS HERBICIDAS 145 Enzima Herbicida Fitoeno desaturase Norflurazona, fluridona Z-caroteno desaturase Amitrol Licopeno ciclase Amitrol 4-hidroxil fenilpiruvato dioxigenase Isoxaflutol, sulcotrione QUADRO 3 – ENZIMAS DA BIOSSÍNTESE DE CAROTENOIDES E HERBICIDAS QUE INIBEM ES- PECIFICAMENTE CADA UMA FONTE: Adaptado de Zimdahl (2018) • Amitrol: esse herbicida é utilizado em áreas não cultivadas, em culturas não alimentícias para o controle de plantas daninhas aquáticas e gramíneas anuais. Possui baixíssima toxicidade para mamíferos, mas é potencialmente carcinogênico (NCBI, 2020e). • Norflurazona: é um herbicida pré-emergente usado para controle tanto de monocotiledôneas quanto de eudicotiledôneas em várias culturas e em áreas não cultivadas. Esse herbicida é considerado de muito tóxico para a vida aquática e vários países não autorizam seu uso (NCBI, 2020b). •Fluridona: esse herbicida pertence à classe das fenilpiridinas. É muito utilizado no controle de plantas daninhas aquáticas (Utricularia spp., Potamogeton spp., Hydrilla verticillata e Panicum purparascens) em lagoas, lagos, reservatórios (NCBI, 2020a). • Clomazona: é um herbicida de uso sistêmico, com alta toxicidade em mamíferos. Utilizado como pré-emergente nas culturas do algodão, arroz, batata, cana-de- açúcar, eucalipto, fumo, mandioca, melão, milho, pimentão e soja (BRASIL, 2020i; NCBI, 2020c). • Isoxaflutol: herbicida seletivo sistêmico, algodão, batata, cana-de-açúcar, eucalipto, mandioca, milho, pinus, soja (BRASIL, 2020cc). • Mesotriona: herbicida seletivo sistêmico, usado como pós-emergente em cana-de-açúcar, milheto e milho. Também utilizado para controle de plantas daninhas em áreas não cultivadas (BRASIL, 2020gg). 3.1 DANIFICADORES DE MEMBRANAS CELULARES Acadêmico, as membranas celulares podem ser danificadas por mecanismos diretos e indiretos. Os herbicidas podem atuar diretamente, desorganizando ou destruindo os componentes de uma membrana, como os herbicidas inibidores da biossíntese de ácidos graxos. Ou o composto herbicida atua de forma indireta, causando acúmulo ou produção de substâncias que danificarão as membranas, como no caso dos inibidores protox. UNIDADE 3 - MECANISMOS, MODO DE AÇÃO E RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS 146 3.1.1 Inibidores Protox Acadêmico, nessa classe encontramos os herbicidas que bloqueiam a atividade da enzima protoporfirinogênio oxigenase (Protox). Essa enzima está relacionada com a biossíntese de parte da molécula da clorofila. A inibição da rota gera o acúmulo de protoporfirina, um precursor da molécula de clorofila, que é capaz de interagir com a luz e com o oxigênio, gerando espécies reativas. Essas substâncias desencadeiam reações de peroxidação lipídica, danificando as membranas celulares (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002; ZIMDAHL, 2018). A ação dos inibidores de Protox inicia com manchas verde escuras nas folhas, de aparência umidificada, seguido da necrose dos tecidos foliares. Essa aparência umidificada ou encharcada é devido à quebra das membranas celulares, levando ao extravasamento do conteúdo intracelular. A atividade desses herbicidas só funciona na presença da luz, que irá interagir com as moléculas de protoporfirina (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002). Peroxidação lipídica: é o processo de oxidação dos lipídeos, causado pelos radicais livres. NOTA Acadêmico, os herbicidas desse grupo são absorvidos pelas raízes e folhas, apresentando pouca translocação pela planta. Em relação ao solo, são altamente adsorvidos e pouco lixiviados. 3.1.2 Difeniléters Nessa classe os herbicidas são utilizados como pós-emergentes no controle de plantas daninhas eudicotiledôneas. São seletivos para as culturas de eudicotiledôneas, como soja, feijão e algodão e alguns podem ser utilizados em culturas de gramíneas, como milho e arroz. No quadro a seguir você encontra os principais herbicidas dessa classe. TÓPICO 1 - MECANISMOS E MODO DE AÇÃO DOS HERBICIDAS 147 Herbicida Aplicação Cultura Acifluorfen Pós-emergência Soja Fomesafen Pós-emergência Feijão e soja Lactofen Pós-emergência Algodão e soja Oxifluorfen Pré e pós-emergência Algodão, milho, soja, citros, eucalipto, ornamentais Oxiadiazon Pós-emergência Alho, arroz, cebola QUADRO 4 – HERBICIDAS DA CLASSE DIFENIL ÉTER UTILIZADOS NO CONTROLE DE PLANTAS DANINHAS E SUAS FORMAS DE APLICAÇÃO FONTE: Adaptado de Zimdahl (2018) 3.1.3 Feniltalamidas Nessa classe temos dois herbicidas: flumiclorac e flumioxazin. Flumiclorac é um herbicida de contato, pós-emergente, utilizado no controle de plantas daninhas em soja e milho (BRASIL, 2020p). Flumioxazin é um composto utilizado como pós ou pré-emergente em diversas culturas, como algodão, alho, amendoim, batata, café, cebola, citros, feijão, milho e soja (BRASIL, 2020q). 4 INIBIDORES DA BIOSSÍNTESE DE ÁCIDOS GRAXOS Acadêmico, os ácidos graxos, além de outras moléculas lipídicas, fazem parte das estruturas das membranas celulares dos seres vivos. Nas plantas, além de compor as membranas, essas moléculas são depositadas sobre a epiderme, formando a cutícula e as ceras epicuticulares, especialmente nas folhas. Os herbicidas podem agir inibindo a biossíntese dessas moléculas, o que irá causar sérios efeitos nas membranas celulares e na proteção da epiderme das plantas (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002; ZIMDAHL, 2018). Existem basicamente três mecanismos de ação que resultam na inibição da biossíntese de lipídeos pela aplicação de herbicidas: inibição da acetil-CoA carboxilase (ACCase), inibição da síntese lipídica não relacionada à ACCase e inibição da biossíntese de ácidos graxos de cadeia longa (ZIMDAHL, 2018). 4.1 INIBIDORES ACCASE A enzima ACCase (Acetil-CoA carboxilase) realiza a primeira reação envolvida na biossíntese de ácidos graxos nas plantas. Nas plantas, existem duas formas de ACCase, uma chamada heteromérica (ou procariótica), que é encontrada somente nas eudicotiledôneas, dentro dos plastídeos; e a forma UNIDADE 3 - MECANISMOS, MODO DE AÇÃO E RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS 148 homomérica (ou eucariótica), encontrada nas monocotiledôneas gramíneas, tanto nos plastídeos quanto no citosol, e também no citosol das eudicotiledôneas (COBB; READE, 2010). Essa diferença é fundamental, pois os herbicidas desse grupo só atuam inibindo a forma homomérica, sendo conhecidos como graminicidas, pois só as monocotiledôneas desse grupo sofrerão seu efeito. No geral, eles são rapidamente absorvidos e translocados pelo floema e xilema da planta até os meristemas da planta. Os sintomas incluem parada do crescimento da parte aérea e radicular algumas horas após a aplicação do produto, seguido de avermelhamento das folhas e necrose das regiões meristemáticas. Com a cessação do crescimento e a destruição das membranas celulares, a planta morre (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002). As classes químicas de compostos inibidores da ACCase são os ariloxifenoxi-propionatos, ciclohexanedionas e fenilpirazolinas. 4.1.1 Ariloxifenoxi-propionatos (app) Esse grupo é compostos por herbicidas foliares, que são seletivos para gramíneas em culturas de eudicotiledôneas. Acadêmico, no quadro a seguir se encontra alguns herbicidas desse grupo e as culturas em que ele é utilizado para controle de gramíneas. Herbicida Aplicação Cultura Diclofope Pós-emergência Cebola, feijão, soja, trigo Fluazifope Pós-emergência Alface, algodão, batata, brócolis, café, cebola, cenoura, citros, pinus, couve-flor, eucalipto, feijão, fumo, girassol, repolho, soja e tomate Quizalofope Pós-emergência Algodão, amendoim, arroz, aveia, batata, café, cebola, centeio, cevada, citros, ervilha, eucalipto, feijão, lentilha, soja, tomate, trigo e triticale Clodinafope Pós-emergência Trigo e soja Cyalofope Pós-emergência Arroz Haloxifope-P Pós-emergência Algodão, feijão e soja Halocifope-P- metílico Pré ou Pós- emergência Acácia-negra, algodão, cana-de-açúcar, citros, eucalipto, maçã, milho, feijão, pinus, soja, trigo e uva Propaquizafope Pós-emergência Algodão, soja e arroz QUADRO 5 – HERBICIDAS DA CLASSE ARILOFENOXI-PROPRIONATOS UTILIZADOS NO CONTRO- LE DE GRAMÍNEAS, SUA FORMA DE APLICAÇÃO E AS CULTURAS EM QUE SÃO UTILIZADOS FONTE: Adaptado de Brasil (2020h; 2020k; 2020u; 2020qq) TÓPICO 1 - MECANISMOS E MODO DE AÇÃO DOS HERBICIDAS 149 4.1.2 Ciclohexanodionas (CHD) Nessa classe você encontra vários herbicidas comumente utilizados no controle de gramíneas. No quadro a seguir, você encontra a relação dos herbicidas da classe CHD, suas formas de aplicação e as culturas mais utilizadas. Herbicida Aplicação Cultura Setoxidim PÓS Algodão, alfafa, soja, feijão, fumo e milhoCletodim PRÉ E PÓS Abacaxi, algodão, alho, amendoim, batata, batata- doce, berinjela, beterraba, café, caju, canola, caqui, cará, carambola, cebola, cenoura, citros, ervilha, feijão, figo, fumo, gengibre, gergelim, girassol, grão-de- bico, inhame, jiló, lentilha, linhaça, maçã, mamona, mandioca, melancia, melão, nabo, pimenta, pimentão, quiabo, rabanete, soja, tomate e uva, eucalipto e pinus. Profoxidim PÓS Arroz Butroxidim PÓS Feijão e arroz Tepraloxidim PÓS Algodão, feijão e soja QUADRO 6 – HERBICIDAS DA CLASSE CICLOHEXANODIONA UTILIZADOS NO CONTROLE DE GRAMÍNEAS, SUA FORMA DE APLICAÇÃO E AS CULTURAS EM QUE SÃO UTILIZADOS FONTE: Adaptado de Brasil (2020e; 2020g; 2020pp; 2020rr) 4.1.3 Fenilpirazolinas Nessa classe, encontramos o herbicida pinoxaden, utilizado como pós- emergente em cultura de cereais. Ele é considerado um pró-herbicida, pois precisa ser hidrolisado na planta para liberar o composto ativo. Esse composto não é liberado para uso no Brasil (NCBI, 2020d). 4.2 INIBIDORES DA SÍNTESE LIPÍDICA Além da ação sobre a ACCase, existem outros modos de ação dos herbicidas sobre a biossíntese lipídica. Alguns herbicidas atuam inibindo o alongamento da molécula de ácido graxo, podendo inibir a biossíntese de suberina e ceras epicuticulares. Os ácidos graxos de cadeia longa são importantes componentes das membranas celulares e das ceras depositadas sobre as folhas das plantas. Os herbicidas dessa classe atuam na atividade de enzimas chamadas elongases, que aumentam a cadeia de carbonos do ácido graxo (COBB; READE, 2010). UNIDADE 3 - MECANISMOS, MODO DE AÇÃO E RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS 150 4.2.1 Carbamotioatos A classe dos carbamotioatos (antigamente conhecidos como tiocarbamatos) possuem compostos que agem sobre enzimas que convertem moléculas lipídicas em suberina e ceras epicuticulares. Os sintomas da aplicação desses herbicidas são alterações do crescimento da parte aérea (aberrações morfológicas), com distorção da primeira folha e inibição da emergência de folhas nas plântulas de gramíneas daninhas e também ocorre redução da deposição de ceras nas folhas (COBB; READE, 2010). São herbicidas altamente voláteis e precisam ser incorporados no solo rapidamente. Com as mudanças na forma de preparo no solo (redução ou não aragem do solo), houve uma redução do uso desses herbicidas (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002). No quadro a seguir você encontra os principais herbicidas carbamotioatos e suas formas de aplicação e usos comuns. Herbicida Aplicação Cultura Butilato Pré-emergência Milho Cicloato Pré-emergência Beterraba, espinafre EPTC Pré-emergência Alfafa, feijão, batata, girassol, citros e tomate Pebulato Pré-emergência Beterraba, fumo, tomate Trialato Pré ou pós-emergência Trigo, cevada, lentilha e ervilha QUADRO 7 – HERBICIDAS DA CLASSE CARBAMOTIOATOS E AS CULTURAS UTILIZADAS EPTC = S-etil-dipropiltiocarbamato FONTE: Adaptado de Zimdahl (2018) 4.2.2 Cloroacetamidas São compostos não ionizáveis, com baixa a mediana solubilidade em alta e apresenta relativamente uma pressão de vapor baixa. Essa classe é usada para controle de germinação de sementes e desenvolvimento de pequenas plântulas de gramíneas e algumas espécies de folha larga. São utilizados como pré-emergentes ou pré-plantio, não sendo necessário a incorporação no solo, devido à baixa volatilidade. Eles podem causar seu efeito no solo por até oito semanas após a aplicação (COBB; READE, 2010; MONACO; WELLER; ASHTON, 2002). Acadêmico, a seguir, você encontra uma tabela com as principais informações sobre os herbicidas da classe das cloroacetamidas. TÓPICO 1 - MECANISMOS E MODO DE AÇÃO DOS HERBICIDAS 151 Herbicida Aplicação Cultura Alacloro Pré-emergência Algodão, amendoim, café, girassol, cana- de-açúcar, milho e soja Acetocloro Pré-emergência Café, milho, soja e cana-de-açúcar Butacloro Pré-emergência Arroz Dimetenamida Pré-emergência Milho e soja Flufenacet Pré-emergência Milho, soja, algodão, trigo Metolacloro Pré-emergência Algodão, cana-de-açúcar, canola, girassol, feijão, mandioca, milho, soja, milho Propacloro Pré-emergência Milho e sorgo QUADRO 8 – LISTA DE HERBICIDAS CLOROACETAMIDAS E AS CULTURAS EM QUE ELES SÃO UTILIZADOS FONTE: Adaptado de Brasil (2020b; 2020l) Inibição do crescimento celular Acadêmico, quando um herbicida age sobre as regiões meristemáticas da planta, ele causa a paralisação do crescimento do caule ou da raiz. O meristema é a região de divisão celular de uma planta, onde ocorrerá o seu crescimento. Nesse grupo encontramos os compostos utilizados para inibir o crescimento de plântulas (ZIMDAHL, 2018). Veremos que as características gerais de um composto inibidor do crescimento celular são (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002): • São capazes de inibir o crescimento da parte aérea, das raízes, ou de ambos. • São pouco translocados após a absorção. • Só causam morte em plantas já estabelecidas em casos especiais. • Ocorre pouca ou nenhuma ação deles sobre as folhas de plantas estabelecidas. • Possuem boa resistência à lixiviação no solo e são rapidamente degradados. • Em relação à seletividade, são eficazes no controle de monocotiledôneas, mas não eudicotiledôneas. Para inibir a divisão celular, ou a mitose das células, os herbicidas dessa classe atuam nos microtúbulos. A mitose envolve uma série de eventos celulares, iniciando com a duplicação do material genético no núcleo da célula, sua organização em cromossomos (condensação), o pareamento cromossômico, a separação dos cromossomos e a divisão celular propriamente dita (ALBERTS et al., 2008). A primeira etapa da mitose se chama prófase, em que ocorre a desintegração do núcleo da célula e a condensação dos cromossomos já duplicados no citoplasma. Cada cromossomo duplicado permanece unido ao seu par homólogo, o que chamamos de cromátides-irmãs. Na segunda etapa, a metáfase, os pares de cromossomos são alinhados no centro da célula, com o auxílio dos microtúbulos. UNIDADE 3 - MECANISMOS, MODO DE AÇÃO E RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS 152 Após o alinhamento, ocorre a anáfase, onde as cromátides-irmãs são separadas, cada uma de um par se desloca para um dos dois polos da célula. Na última etapa, a telófase, ocorre a formação de uma parede celular na região central da célula, dividindo-a em duas, e finalmente ocorre a formação dos núcleos dessas células e os cromossomos são descondensados (ALBERTS et al., 2008; TAIZ; ZEIGER, 2006). Os microtúbulos se organizam durante a mitose, formando o fuso mitótico. Esse fuso atua na organização dos cromossomos no centro da célula durante a metáfase e, depois, são responsáveis por separar e puxar cada cromátide-irmã para os dois polos celulares durante a anáfase. Isso garante que as duas células geradas possuam o mesmo número de cromossomos que a célula original (ALBERTS et al., 2008; TAIZ; ZEIGER, 2006). Cromossomo: são estruturas formadas pela condensação do DNA das células, que é ligado a proteínas que auxiliam nesse empacotamento. O número total de cromossomos varia de espécie para espécie, assim como suas características morfológicas. Microtúbulos: são fibras proteicas organizadas na forma de tubos, que atuam no suporte e transporte de moléculas dentro da célula. Na mitose, eles formam um fuso mitótico e, em ambos os polos, formam uma região organizadora, chamada de centrossomo. NOTA Os inibidores mitóticos alteram a função dos microtúbulos, causando alterações na movimentação e separação dos cromossomos, o que leva à morte das células e inibição do crescimento da planta. Dinitroanilinas Esse grupo conta com importantes herbicidas aplicados no solo de uso mundial. Eles inibem o desenvolvimento inicial das plântulas após a germinação. As raízes das plantas atingidas aumentam em diâmetro e apresentama extremidade dilatada, com inibição do desenvolvimento de raízes laterais. A parte aérea fica dilatada, frágil e quebradiça (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002). Os herbicidas dessa classe são utilizados na pré-emergência em plantas cultivadas eudicotiledôneas e apresentam seletividade para o trigo. A maioria possui forte adsorção ao solo e em geral são voláteis, devendo ser incorporados (COBB; READE, 2010). TÓPICO 1 - MECANISMOS E MODO DE AÇÃO DOS HERBICIDAS 153 • Trifluralina: foi o primeiro herbicida do grupo das dinitroanilinas a ser registrado para uso em plantas cultivadas. Ele é utilizado como pré-emergente em soja, algodão, alfafa, canola, trigo, girassol, cenoura, tomate, abóbora, batata, beterraba, cana-de-açúcar, uva, frutíferas, florestais e áreas não cultivadas (BRASIL, 2020ww; MONACO; WELLER; ASHTON, 2002). • Pendimetalina: esse composto é utilizado como pré-emergente, pré-plantio incorporado ao solo ou pós-emergente incorporado ao solo. É aplicado em cereais, cebola, alho, ervilha, feijão, batata, plantas ornamentais, tomate, girassol e fumo (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002). • Benefina: o herbicida é utilizado na pré-emergência, incorporado ao solo ou aplicado na superfície em culturas de alfafa, alface, abóbora, feijão, lentilha e fumo. • Etalfluralina: usado em algodão, soja, feijão, ervilha, lentilha e girassol. • Orizalina: esse composto tem baixa volatilidade e pode ser aplicado na superfície do solo. É utilizado em árvores frutíferas, uva, ornamentais em geral, soja, algodão, girassol, alfafa, ervilha e também em áreas não cultivadas. • Prodiamina: herbicida usado como pré-emergente e pré-plantio em algodão, soja, alfafa, uva, ornamentais em geral. Outras classes que inibem o crescimento celular O dimetil-clorotal (DCPA) é um herbicida que atua na produção e organização dos microtúbulos durante a formação do fragmoplasto durante a telófase. É aplicado como pré-emergente e pré-plantio incorporado ao solo em culturas de frutíferas e hortaliças. O herbicida ditiopir é usado no arroz (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002). 4.3 INIBIDORES DA BIOSSÍNTESE DE CELULOSE Os herbicidas desse grupo inibirão alguma etapa da conversão dos carboidratos precursores de celulose em celulose, um componente fundamental das paredes celulares vegetais. A celulose é o polissacarídeo mais abundante nas plantas e a inibição de sua biossíntese causa enfraquecimento das paredes celulares, levando a uma expansão e rompimento celular. Isso alterará o crescimento da planta, levando a sua morte. Os herbicidas diclobenil, isoxaben e quinclorac são inibidores da síntese de celulose e são mais efetivos em eudicotiledôneas. O diclobenil é um herbicida volátil, aplicado no solo, com alta taxa de absorção e pouca lixiviação. O isoxaben é um herbicida pré-emergente usado no controle de plantas daninhas eudicotiledôneas em culturas de uva e frutíferas. Possui boa durabilidade no solo, persistindo por até seis meses (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002). O quinclorac é um herbicida pós-emergente utilizado na cultura do arroz (NCBI, 2020g). UNIDADE 3 - MECANISMOS, MODO DE AÇÃO E RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS 154 4.3.1 Mimetizadores de auxinas Os hormônios vegetais são substâncias que afetam de diferentes formas o crescimento e desenvolvimento vegetal. Essas substâncias são produzidas e transportadas pela planta em baixíssimas concentrações, mas seus efeitos são marcantes na regulação da fisiologia e metabolismo vegetal. Existem diversas classes de hormônios produzidos pela planta: auxinas, citocininas, giberelinas, etileno, ácido abscísico, jasmonatos e salicilatos (TAIZ; ZEIGER, 2006). As auxinas são substâncias que estão principalmente relacionadas com a divisão, diferenciação e o alongamento celular; os movimentos vegetais (tropismos e nastismos); a dominância apical; formação de raízes laterais e adventícias e a abscisão foliar. Além disso, as auxinas regulam a biossíntese do etileno. A principal auxina encontrada nos vegetais é o ácido indol acético (AIA). Ele é encontrado principalmente nos meristemas apicais da parte aérea e nas folhas e frutos em desenvolvimento (TAIZ; ZEIGER, 2006). Giberelinas são substâncias encontradas em todas as partes da planta e tem papel essencial na iniciação do florescimento, no crescimento caulinar (alongamento dos internos), estabelecimento do fruto após a polinização e na germinação de sementes. Não há herbicidas que interferem na biossíntese ou ação das giberelinas diretamente, mas alguns carbamotioatos interferem indiretamente na biossíntese de giberelinas (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002; TAIZ; ZEIGER, 2006). O etileno é um hormônio gasoso, com papel fisiológico no amadurecimento de frutos, crescimento lateral e horizontal de caules, na abscisão foliar e na senescência de folhas e flores (TAIZ; ZEIGER, 2006). Os herbicidas que atuam como auxinas irão causar a produção e liberação de etileno, que é estimulado pelas auxinas. Com relação às citocininas, ácido abscísico, jasmonatos e salicilatos, não encontramos herbicidas que interfiram em sua síntese ou atividade nas plantas (ZIMDAHL, 2018). Os herbicidas que atuam como mimetizadores de auxinas são também chamados de auxinas sintéticas, pois sua ação herbicida depende da concentração aplicada na planta. Como mimetizam hormônios, sua atuação é sistêmica, causando diversos efeitos nas plantas: malformação foliar, deformação radicular, crescimento de calos, inibição do desenvolvimento radicular, entre outros (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002). Em geral, ocorre mudanças de permeabilidade das membranas, mobilização das reservas energéticas da planta e alongamento celular no primeiro dia após a aplicação do herbicida. Após alguns dias, ocorre aumento da síntese de etileno, com aparecimento de crescimento apical anormal e epinastia TÓPICO 1 - MECANISMOS E MODO DE AÇÃO DOS HERBICIDAS 155 em folhas e caules. Como ocorre aceleração da divisão e alongamento celular, as células começam a se romper, levando a desintegração de tecidos, clorose foliar, senescência e morte da planta (COBB; READE, 2010). Epinastia é o crescimento desigual dos tecidos, como nos pecíolos das folhas, a parte adaxial (superior) cresce mais que a abaxial (inferior), levando a curvatura para baixo das folhas. NOTA Acadêmico, os mimetizadores auxínicos são encontrados nas seguintes classes: fenoxiácidos, ácidos benzóicos e os ácidos picolínicos (ZIMDAHL, 2018). 4.3.2 Fenoxiácidos Nessa classe encontramos os compostos químicos que iniciaram o desenvolvimento da indústria dos agroquímicos: o 2,4-D e o MCPA. Como você já estudou na unidade anterior, esses foram os primeiros compostos sintetizados em grande escala pela indústria, revolucionando o controle de plantas daninhas a partir da década de 1940. São compostos que agem de forma eficaz, possuem baixa toxicidade em mamíferos e são degradados de forma relativamente rápida no ambiente (COBB; READE, 2010; MONACO; WELLER; ASHTON, 2002) 2,4-D O ácido 2,4- diclorofenoxiacético (2,4-D) é apresentado como herbicida de várias formas, que alteram algumas de suas características físico-químicas. Apesar de ser um dos herbicidas mais antigos utilizados, ainda apresenta inúmeras marcas e continua sendo um dos herbicidas mais comercializados no mundo (PETERSON, 2016). No quadro a seguir você encontra as formas de apresentação e as características físico-químicas relevantes para seu uso: UNIDADE 3 - MECANISMOS, MODO DE AÇÃO E RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS 156 Forma Hidro solubilidade Lipo solubilidadeEm água ocorre precipitação Volatilização Ácido Baixa Baixa Sim Baixa Sal amino Hidrossolúvel Alta Baixa Sim Nenhuma Lipossolúvel Baixa Alta Sim Nenhuma Éster Baixa volatilidade Baixa Alta Não Média Alta volatilidade Baixa Alta Não Alta QUADRO 9 – FORMAS DE APRESENTAÇÃO DO 2,4-D E SUAS CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS FONTE: Adaptado de Monaco, Weller e Ashton (2002) As formulações contendo 2,4-D controlam plantas daninhas eudicotiledôneas, sendo usadas como pré-emergentes ou pós-emergentes em culturas de arroz, aveia, café, cana-de-açúcar, centeio, cevada, milheto, milho, soja, sorgo, trigo e pastagens (BRASIL, 2020yy). MCPA O ácido 4-cloro-2-metilfenóxiacético (MCPA) é um herbicida aplicado como pós-emergente em culturas de aveia, cana-de-açúcar, cevada, milho e trigo. Ele é mais seletivo que o 2,4-D em cereais e legumes em geral e é mais efetivo sobre algumas espécies daninhas de folha larga (COBB; READE, 2010). MCPB O ácido 4-cloro-2-metilfenóxibutanóico (MCPB) é um herbicida sistêmico, absorvido pelas folhas e raízes das plantas daninhas. Utilizado como pós-emergente em plantas daninhas eudicotiledôneas em culturas de cereais e pastagens. Possui alta solubilidade em água, baixa volatilidade e baixa durabilidade após a aplicação (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002). 2,4-DB O herbicida ácido 2,4-diclorofenóxibutanóico (2,4-DB) é derivado do 2,4- D, sendo utilizado como pós-emergente em culturas de alfafa e soja. Ácidos benzóicos Dicamba O dicamba controla plantas daninhas eudicotiledôneas. É um herbicida sistêmico, absorvido pelas raízes e folhas. Apesar de não ser seletivo, é usado como pós-emergente em algodão, cana-de-açúcar, soja e trigo. Esse composto evapora e deriva facilmente, podendo contaminar outras áreas fora do cultivo (BRASIL, 2020j; MONACO; WELLER; ASHTON, 2002). TÓPICO 1 - MECANISMOS E MODO DE AÇÃO DOS HERBICIDAS 157 Ácidos picolínicos Picloram O picloram é um herbicida que controla plantas daninhas eudicotiledôneas anuais e perenes, altamente solúvel e possui persistência no solo por 90 dias ou mais. Com relação à absorção, pode ocorrer via foliar ou radicular. É utilizado em pós-emergência nas culturas de arroz, trigo e em pastagens (BRASIL, 2020nn; COBB; READE, 2010). Triclopir É um herbicida de absorção foliar e radicular, de ação sistêmica, aplicado em pós-emergência de plantas daninhas eudicotiledôneas, nas culturas de arroz, eucalipto, pastagens e soja (BRASIL, 2020vv). Clopiralid O clopiralid é um herbicida sistêmico, usada no controle de plantas daninhas eudicotiledôneas em cereais, beterraba, pastagens e áreas não cultivadas (ARENA; AUTERI; BARMAZ, 2018). Aminopiralid Esse composto é utilizado na pós-emergência de plantas daninhas, em eucalipto e pastagens. Geralmente é associado ao 2,4-D para potencializar o efeito. Possui boa durabilidade no solo (mais de 30 dias) (MONACO; WELLER; ASHTON, 2020) 4.4 INIBIDORES DA BIOSSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS Os herbicidas que atuam na biossíntese de aminoácidos são um dos maiores focos no desenvolvimento de novos produtos, pois possuem menores chances de causar toxicidade em mamíferos. Como alguns aminoácidos só são produzidos por plantas e microrganismos, os que chamamos na bioquímica de aminoácidos essenciais, corre-se um menor risco desses compostos interferirem na fisiologia de mamíferos. Os aminoácidos essenciais, que precisam ser adquiridos através da dieta, são: histidina, leucina, isoleucina, lisina, metionina, treonina, triptofano, fenilalanina e valina (COBB; READE, 2010). A biossíntese de aminoácidos nas plantas se inicia a partir do glutamato, que é a molécula responsável pelo ciclo do nitrogênio nas plantas. As enzimas que participam desse processo são a glutamina sintase e a glutamato sintase. Ambas as enzimas se encontram no cloroplasto das células vegetais. A partir do glutamato são sintetizadas a asparagina, arginina, aspartato e prolina. A partir do aspartato, outros aminoácidos são sintetizados: metionina, lisina, leucina, UNIDADE 3 - MECANISMOS, MODO DE AÇÃO E RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS 158 isoleucina e valina. Os aminoácidos aromáticos, triptofano, fenilalanina, tirosina e histidina são sintetizados a partir de compostos derivados do ciclo de Calvin da fotossíntese (COBB; READE, 2010; TAIZ; ZEIGER, 2006). 4.4.1 Inibidores da glutamina sintase Acadêmico, começaremos estudando os compostos herbicidas que atuam inibindo a ação da glutamina sintase. Essa enzima catalisa a conversão do glutamato em glutamina em duas etapas simples, que utilizam ATP e amônia. O glufosinato amônio é um composto natural isolado de bactérias com ação herbicida. Esse composto irá reagir com a glutamina sintase, formando um complexo irreversível com a enzima, promovendo sua inativação. Após a aplicação do herbicida, ocorre rápida clorose nas folhas, dessecamento e necrose, causando a morte da planta em pelo menos três dias. Isso é devido, primeiramente, ao acúmulo da amônia que não será mais incorporada na síntese de glutamina (COBB; READE, 2010; MONACO; WELLER; ASHTON, 2002). A amônia em altas concentrações é tóxica para as plantas, causando alterações no pH celular, que levam à redução da fixação de carbono na fotossíntese e aumento das espécies reativas de oxigênio, causando a peroxidação lipídica das membranas celulares. No quadro a seguir você encontra as principais aplicações do glufosinato amônio. Aplicação Culturas Pós-emergência Açaí, alface, algodão, aveia, banana, batata, café, castanha-do- pará, centeio, cevada, citros, coco, dendê, ervilha, eucalipto, feijão, feijão-guandu, feijão-caupi, feijão-fava, feijão-vagem, grão-de-bico, lentilha macadâmia, maçã, milho, nectarina, noz-pecã, pêssego, pinhão, pupunha, repolho, soja, trigo, triticale e uva. Dessecante Algodão, batata, cana-de-açúcar, cevada, feijão, soja e trigo QUADRO 10 – APLICAÇÕES DO HERBICIDA GLUFOSINATO AMÔNIO E AS CULTURAS EM QUE É UTILIZADO FONTE: Adaptado de Brasil (2020s) 4.4.2 Inibidores da ALS Acadêmico, a enzima acetolactato sintase (ALS) é responsável pelo início da biossíntese dos aminoácidos alifáticos: valina, leucina e isoleucina. Essa enzima está presente nos cloroplastos das plantas superiores (ZIMDAHL, 2018). TÓPICO 1 - MECANISMOS E MODO DE AÇÃO DOS HERBICIDAS 159 QUADRO 11 – HERBICIDAS DA CLASSE DAS SULFONILUREIAS, FORMAS DE APLICAÇÃO E AS CULTURAS EM QUE SÃO UTILIZADOS Os herbicidas desse grupo impedem a biossíntese desses aminoácidos, sendo muito potentes, seletivos e com amplo espectro de ação sobre as plantas daninhas. Após a aplicação, ocorre a diminuição da concentração dos aminoácidos na planta, levando à diminuição da síntese proteica, inibição da divisão celular e do alongamento de raízes e folhas jovens. Os sintomas visuais aparecem após alguns dias, começando com a clorose e necrose das regiões meristemáticas; avermelhamento das nervuras foliares e queda das folhas. As plantas, em geral, morrem em até dez dias após a aplicação, algumas podem demorar até dois meses, quando seu desenvolvimento natural é lento (COBB; READE, 2010). Existem diversas classes químicas diferentes que apresentam como mecanismo de ação a inibição da enzima ALS: sulfonilureias, imidazolinonas, triazolopirimidinas, sulfonilaminocarboniltriazolinas e pirimidinil-oxi-benzoatos. Esses compostos atuam tanto em monocotiledôneas quanto eudicotiledôneas, podendo ser aplicado no solo ou via foliar e apresentam baixa toxicidade em mamíferos (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002). Sulfonilureias As sulfonilureias atuam inibindo a síntese da ALS e em segundo plano, elas acabam inibindo a fotossíntese, respiração celular e síntese proteica. Os sintomas são os mesmos para todas as classes,mas as sulfonilureias apresentam altos níveis de atividade, mesmo se for aplicada em doses baixas. No quadro a seguir você encontra uma lista dos herbicidas dessa classe, suas formas de aplicação e as culturas utilizadas: Sulfonilureia Aplicação Culturas Clorosulforon Pós-emergência Trigo e cevada Metsulforon-metil Pós-emergência Arroz, aveia, aveia preta, café, centeio, cevada, citros, pastagens, trigo, triticale. Cana-de-açúcar (PRE) Triasulfuron Pós-emergência Trigo e arroz Bensulfuron-metil Pós-emergência Arroz Clorimuron- etil Pós-emergência Café, citros, eucalipto, pinus, soja Sulfometuron-metil Pré-emergência Cana-de-açúcar Tifensulfuron Pós-emergência Trigo, soja e cevada Tribenuron Pós-emergência Trigo e cevada Primisulfuron Pós-emergência Milho Nicosulfuron Pós-emergência Milho Etametsulfuron Pós-emergência Canola Rimsulfuron Pós-emergência Milho e batata Triflusulfuron Pós-emergência Beterraba UNIDADE 3 - MECANISMOS, MODO DE AÇÃO E RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS 160 Prosulfuron Pós-emergência Milho, sorgo, trigo e cevada Halosulfuron Pós-emergência Milho e sorgo Sulfosulfuron Pós-emergência Trigo FONTE: Adaptado de Brasil (2020t) e Monaco, Weller e Ashton (2002) Imidazolinonas Os herbicidas dessa classe são eficazes em baixas dosagens, mas apresentam uma menor atividade nas plantas em relação às sulfonilureias. São utilizados como pós-emergentes para o controle de monodicotiledôneas e eudicotiledôneas daninhas. No quadro a seguir você encontra uma lista dos herbicidas imidazolinonas, suas formas de aplicação e as culturas utilizadas: Imidazolinona Aplicação Culturas Imazapir Pré e pós-emergência Arroz, cana-de-açúcar, feijão, milho, pastagem, pinus, seringueira, soja e áreas não cultivados Imazetapir Pré e pós-emergência Arroz, feijão e soja Imazaquin Pré e pós-emergência Soja Imazametabenz Pós-emergência Girassol Imazapic Pós-emergência Amendoim, arroz, cana-de-açúcar, milho, pastagem, soja Imazamox Pós-emergência Amendoim, arroz, canola, feijão, girassol, soja e trigo QUADRO 12 – HERBICIDAS DA CLASSE DAS IMIDAZOLINAS, FORMAS DE APLICAÇÃO E AS CULTURAS ONDE SÃO APLICADOS FONTE: Adaptado de Brasil (2020y; 2020z; 2020aa) e Monaco, Weller e Ashton (2002) Triazolopirimidinas Dentro dessa classe, temos o herbicida flutmetsulam e o diclosulam. Ambos são utilizados como pré ou pós-emergentes na cultura da soja. Sulfonilaminocarboniltriazolinas Nesse grupo você encontra o flucarbazona-sódico, um herbicida pós- emergente utilizado para controlar plantas daninhas monocotiledôneas em culturas de cereais. TÓPICO 1 - MECANISMOS E MODO DE AÇÃO DOS HERBICIDAS 161 Pirimidinil-oxi-benzoatos Os herbicidas dessa classe são o bispiribac-sódico e o piritiobac- sódico. O bispiribac-sódico é utilizado em pós-emergência na cultura do arroz, controlando inclusive espécies mimetizadoras do arroz (capim-arroz), entre outras monocotiledôneas e algumas eudicotiledôneas. Apresenta absorção foliar e é sistêmico (PETER; ZUFFO; PACHECO, 2011). O piritiobac-sódico é utilizado em pós-emergência na cultura do algodão (ALMEIDA; LEITE, 1999). Inibidores da EPSPS A enzima 5-enolpiruvil-shiquimato-3-fosfato sintase (EPSPS) faz parte da rota de biossíntese dos aminoácidos aromáticos: fenilalanina, triptofano e tirosina; e também de inúmeros metabólitos secundários vegetais. A inibição dessa enzima causa o acúmulo de shiquimato nas células e inibição da biossíntese de proteínas, auxinas, lignina, flavonoides, fenólicos e alcaloides. Todos esses eventos levam lentamente à morte das plantas. Primeiramente, os tecidos jovens da planta ficam embranquecidos e após uma a duas semanas toda a planta se torna marrom e morre. Nesse grupo encontra-se os herbicidas glifosato e sulfosato (MONACO; WELLER; ASHTON, 2020). Glifosato O herbicida glifosato (n-fosfonometil glicina) é um sal solúvel, não seletivo, utilizado como pós-emergente (somente foliar) no controle de várias espécies de plantas daninhas anuais e perenes. Esse composto está registrado para uso em mais de 130 países e indicado para o controle de mais de 300 espécies de plantas daninhas, em mais de 100 culturas (COBB; READE, 2010). Pode ser utilizado em tratamentos pós-colheita, para o controle de plantas daninhas perenes. Para se obter seletividade, deve-se avaliar a forma de aplicação, tanto o local quanto o tempo em que é aplicado. Possui rápida degradação no solo por microrganismos, além de ser adsorvido fortemente, tornando-se inativo. Possui baixa toxicidade em mamíferos (COBB; READE, 2010). 162 Neste tópico, você aprendeu que: • Os herbicidas são classificados de acordo com seus mecanismos e modos de ação no corpo da planta. • Inibidores da fotossíntese atuam no fotossistema I, causando a produção de espécie reativas de oxigênio, como os herbicidas paraquat e diquat. Os que atuam no fotossistema II causam inibição da fotossíntese, como os compostos das classes das triazinas, ureias, uracilas, nitrilas, fenilcarbamatos e benzotiadiozinonas. • Os herbicidas inibidores da biossíntese de pigmentos bloqueiam a síntese de carotenoides, causando fotodestruição das moléculas de clorofila. • Os danificadores de membranas agem produzindo espécies reativas de oxigênio que destruirão a membrana, como os inibidores da Protox (fomesafen) ou inibem a biossíntese de ácidos graxos, como os inibidores da ACCase e os inibidores da síntese de ácidos graxos de cadeia longa (carbamotioatos e cloroacetamidas). • Inibidores da divisão celular atuam como disruptores mitóticos, impedindo o crescimento da planta, como na classe das dinitroanilinas. • Mimetizadores de auxinas atuam alterando o metabolismo de crescimento do vegetal. Nesse grupo encontramos as auxinas sintéticas da classe dos fenoxiácidos (2,4-D), ácidos benzoicos (dicamba) e os ácidos picolínicos (picloram). • Os inibidores da biossíntese de aminoácidos atuam sobre a enzima glutationa sintase (glufosinato), a enzima acetolactato sintase (sulfonilureias e imidazolinonas) e sobre a enzima EPSP (glifosato). RESUMO DO TÓPICO 1 163 1 No que se refere ao controle químico, os herbicidas matam as plantas daninhas através de diversas maneiras, atuando em moléculas-alvo específicas, o que modificará o metabolismo da planta, levando-a a morte. Sobre os mecanismos de ação que os herbicidas podem atuar, analise as seguintes sentenças: I- O glifosato pertence ao grupo dos inibidores do fotossistema II. II- Os carbomotioatos inibem a biossíntese de lipídios, atuando sobre a enzima ACCase. III- Os inibidores da biossíntese de carotenoides causam o branqueamento das folhas, devido à destruição das moléculas de clorofila. IV- O picloram e o 2,4-D são auxinas sintéticas que causam alterações sistêmicas sobre o crescimento das plantas daninhas quando aplicados em concentrações adequadas. Marque a alternativa em que as sentenças estão corretas: a) ( ) Somente a I e II estão corretas. b) ( ) Somente a II, III e IV estão corretas. c) ( ) Somente a IV está correta. d) ( ) Somente a I, II e III estão corretas. 2 Os inibidores do crescimento celular atuam durante a mitose das células, alterando a função dos microtúbulos, responsáveis pelo correto pareamento e separação dos cromossomos. Sobre as características gerais dos herbicidas desse grupo, é CORRETO afirmar que: a) ( ) Todos são aplicados nas folhas das plantas daninhas já desenvolvidas. b) ( ) Não são seletivos, podendo ser aplicados em monocotiledôneas e eudicotiledôneas. c) ( ) São aplicados geralmente na pré-emergência, pois são pouco translocados pelo corpo da planta, agindo melhor no início do desenvolvimento da planta daninha. d) ( ) Como inibem a divisão celular,podem atuar em qualquer órgão da planta atingida. AUTOATIVIDADE 164 165 TÓPICO 2 - UNIDADE 3 RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS 1 INTRODUÇÃO Acadêmico, no tópico anterior, estudamos os mecanismos de ação dos herbicidas no controle de plantas daninhas. Neste tópico, abordaremos a resistência que as plantas daninhas podem desenvolver aos herbicidas, de acordo com os diferentes mecanismos de ação, além de como fazer o manejo de plantas daninhas resistentes. Não se esqueça, no final deste tópico você encontrará um resumo com as principais ideias abordadas no texto e as autoatividades para fixar o conhecimento adquirido. Bons estudos! 2 CONCEITOS Os organismos vivos possuem diversos mecanismos para se adaptarem ao ambiente onde vivem e serem capazes de se reproduzir e perpetuar sua espécie. Esses mecanismos podem se modificar ao longo do tempo nas populações dessa espécie, de acordo com cruzamentos e adaptações que surgem ao longo do processo evolutivo. Acadêmico, lembre-se que a origem das plantas daninhas junto com a agricultura está ligada a alguns mecanismos genéticos dessas plantas, que modificaram seu fenótipo e permitiram que elas se adaptassem e evoluíssem com as alterações ambientais que o ser humano causou. Um indivíduo de uma espécie possui um genótipo, o conjunto de genes, mas nem todos esses genes estão sendo expressos nesse indivíduo. A expressão específica dos genes, gerando um perfil morfofisiológico para esse indivíduo é chamado de fenótipo. Um fenótipo pode variar em resposta às modificações do ambiente em que essa planta cresce, o que chamamos de plasticidade fenotípica (VENCILL et al., 2002). A plasticidade fenotípica está relacionada com a tolerância que algumas plantas possuem aos herbicidas dentro de uma população. É uma característica natural, devido à variabilidade genética dentro dos indivíduos dessa população, alguns são mais sensíveis e outros menos sensíveis aos herbicidas aplicados. 166 UNIDADE 3 - MECANISMOS, MODO DE AÇÃO E RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS A tolerância também está relacionada à espécie da planta, algumas são tolerantes a alguns herbicidas e outras não são. Por exemplo, a aplicação de uma certa dose de um composto que irá matar as plantas daninhas não afeta as plantas cultivadas, ou afeta em menor intensidade, não interferindo na produtividade (COBB, READE, 2010). A resistência de uma planta a um determinado herbicida pode ser considerada diferente do conceito de tolerância. Quando os indivíduos de uma população que são sensíveis ao herbicida são eliminados após a aplicação, os que tolerarem podem se reproduzir e gerar uma nova população, que será mais difícil de controlar que a anterior (VENCILL et al., 2002). A resistência se encontra na habilidade da planta em sobreviver ao herbicida e ser capaz de passar as características genéticas dessa resistência para a geração seguinte, gerando biótipos da espécie que são adaptadas a sobreviver a aplicação de certo herbicida (COBB; READE, 2010). Segundo a Weed Science Society of America – WSSA (1998, p. 789), a definição de resistência de plantas daninhas é: Resistência aos herbicidas é a habilidade adquirida de uma planta em sobreviver e se reproduzir após a exposição a uma dose de herbicida que é normalmente letal para o tipo selvagem. Em uma planta, a resistência pode ocorrer naturalmente ou ser induzida por técnicas, como a engenharia genética ou a seleção de variantes produzidos através de cultura de tecidos ou por mutagênese. Biótipo é um grupo de indivíduos que possuem material genético semelhante entre si, mas ligeiramente diferente da população dessa mesma espécie. Essas pequenas diferenças podem estar relacionadas à capacidade de resistir aos herbicidas. NOTA O primeiro caso de resistência de plantas daninhas aos herbicidas foi encontrado na espécie Senecio vulgaris (Asteraceae). Essa planta daninha mostrou resistência após a aplicação de atrazina e simazina uma ou duas vezes ao ano, durante dez anos, nos Estados Unidos. Nos anos seguintes, começaram a ser identificadas centenas de espécies resistentes a aplicação de herbicidas da classe das triazinas (ZIMDAHL, 2018). Atualmente, existem mais de 512 biotipos de plantas daninhas resistentes entre cerca de 262 espécies de plantas, envolvendo 167 herbicidas diferentes (HEAP, 2020). TÓPICO 2 - RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS 167 No quadro a seguir, encontramos a lista de espécies daninhas resistentes encontradas no Brasil. Espécie Mecanismo de ação Herbicidas Cultivar Ageratum conyzoides Inibidor ALS pyrithiobac-sodium, trifloxysulfuron-sodium Algodão, soja Amaranthus hybridus Inibidor ALS, inibidor EPSP chlorimuron-ethyl, glyphosate Soja Amaranthus palmeri Inibidor EPSP, Inibidor ALS Glifosato, imazethapyr, chlorimuron-ethyl, cloransulam- methyl Algodão, soja e milho Amaranthus retroflexus Inibidor ALS, Inibidor do FTII, Inibidor Protox atrazine, prometryn, trifloxysulfuron-sodium, pyrithiobac-sodium, trifloxysulfuron-sodium, fomesafen Algodão, soja Amaranthus viridis Inibidor ALS, Inibidor do FTII, atrazine, prometryn, trifloxysulfuron-sodium Algodão Bidens pilosa Inibidor ALS, inibidor FTII imazethapyr, imazaquin, pyrithiobac-sodium, chlorimuron- ethyl, nicosulfuron, imazethapyr, atrazine Soja, milho Bidens subalternans Inibidor ALS, inibidor FTII imazethapyr, chlorimuron- ethyl, nicosulfuron, atrazine, iodosulfuron-methyl-sodium, foramsulfuron Soja e milho Chloris elata Inibidor EPSP Glifosato Soja Coniza sumatrensis Inibidor EPSP, Inibidor ALS, Inibidor FTI, inibidor Protox, Inibidor FTII, mimetizador de auxina Clomirumon-etílico, glifosato, paraquat, saflufenacil, chlorimuron- ethyl, diuron, paraquat, glyphosate, 2,4-D, saflufenacil Milho, soja Conyza bonariensis Inibidor EPSP glifosato Milho, soja, trigo, frutíferas Conyza canadensis Inibidor EPSP glifosato Soja, frutíferas Cyperus difformis Inibidor ALS pyrazosulfuron-ethyl, cyclosulfamuron Arroz Cyperus iria Inibidor ALS imazethapyr, bispyribac-sodium, pyrazosulfuron-ethyl, imazapic, penoxsulam Arroz Digitaria cilliaris Inibidor ACCase haloxyfop-methyl, cyhalofop-butyl, fluazifop-P-butyl, propaquizafop, fenoxaprop-P-ethyl, sethoxydim Soja Digitaria insularis Inibidor EPSP Glifosato Milho, soja QUADRO 12 – PLANTAS DANINHAS RESISTENTES A HERBICIDAS NO BRASIL, O MECANISMO DE AÇÃO E ENVOLVIDO COM A RESISTÊNCIA E OS HERBICIDAS DE CADA GRUPO 168 UNIDADE 3 - MECANISMOS, MODO DE AÇÃO E RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS Digitaria insularis Inibidor ACCase haloxyfop-P-methyl, fenoxaprop-P- ethyl Soja Echinochloa crus-galli var. galli Mimetizador de auxinas, Inibidor ALS, Inibidor de celulose Quinclorac, imazethapyr, bispyribac-sodium, quinclorac, penoxsulam, cyhalofop-butyl, quinclorac, penoxsulam Arroz Echinochloa crus-pavonis Mimetizador de auxina quinclorac Arroz Echium plantagineum Inibidor ALS metsulfuron-methyl Algodão, soja Eleusine indica Inibidor ACCase, Inibidor EPSP cyhalofop-butyl, fenoxaprop-P- ethyl, sethoxydim, haloxyfop- methyl, glifosato Soja, algodão, milho e trigo Euphorbia heterophylla Inibidor ALS imazethapyr, metsulfuron- methyl, nicosulfuron, diclosulam, flumetsulam, cloransulam- methyl, fomesafen, lactofen, acifluorfen-sodium, flumiclorac- pentyl, saflufenacil, imazaquin, chlorimuron-ethyl, cloransulam- methyl, imazamox Milho e soja Fimbristylis milliacea Inibidor ALS pyrazosulfuron-ethyl Arroz Lolium perenne sub. multiflorum Inibidor EPSP, Inibidor ALS, inibidor ACCase Glifosato, iodosulfuron-methyl- sodium, cletodim Soja, trigo, milho Oryza sativa var. sylvatica Inibidor ALS imazethapyr, imazapic Arroz Partheniumhysterophorus Inibidor ALS imazethapyr, chlorimuron-ethyl, cloransulam-methyl, iodosulfuron- methyl-sodium, foramsulfuron Soja Raphanus raphanistrum Inibidor ALS imazapyr, chlorimuron-ethyl, metsulfuron-methyl, sulfometuron- methyl, cloransulam-methyl, iodosulfuron-methyl-sodium, imazapic Trigo e cevada Raphanus sativus Inibidor ALS imazethapyr, chlorimuron-ethyl, metsulfuron-methyl, nicosulfuron, cloransulam-methyl Trigo Saggittaria montevidensis Inibidor ALS, Inibidor PSII (nitrilas) bispyribac-sodium, pyrazosulfuron- ethyl, metsulfuron-methyl, ethoxysulfuron, cyclosulfamuron, imazethapyr, bispyribac-sodium, pyrazosulfuron-ethyl, metsulfuron- methyl, ethoxysulfuron, bentazon, penoxsulam Arroz Urochloa plantaginea Inibidor ACCase haloxyfop-methyl, diclofop-methyl, fluazifop-P-butyl, propaquizafop, quizalofop-P-ethyl, fenoxaprop-P- ethyl, sethoxydim, butroxydim Soja FONTE: Adaptado de Heap (2020a; 2020b; 2020c; 2020d; 2020e) TÓPICO 2 - RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS 169 Aqui, encontramos algumas das características da resistência de plantas daninhas aos herbicidas (COBB; READE, 2010; MONACO; WELLER; ASHTON, 2002): • É hereditário, está presente no genoma da planta. Portanto, uma parte da próxima geração será resistente ou herdará à característica que confere à resistência. • Ela não é causada pelo herbicida, ele apenas age selecionando os indivíduos resistentes em uma população. • As plantas resistentes ao herbicida podem apresentar sintomas de toxicidade, mas são capazes de sobreviver e completar seu ciclo de vida. • Resistência pode se desenvolver após aplicações sucessivas de um herbicida ao longo de três a cinco anos, pelo menos. • Uso de somente um herbicida, com modo de ação específico ajuda a seleção de plantas resistentes a ele na área aplicada. • Herbicidas com longa durabilidade no solo aumentam a pressão de seleção de indivíduos resistentes. • O tamanho da população da espécie daninha pode contribuir para a existência de fenótipos mais resistentes aos herbicidas. • Não seguir as instruções de aplicação de um herbicida para determina cultura é responsável por aumentar os riscos de aparecer plantas resistentes. • Plantas daninhas resistentes não são super plantas daninhas, em geral não possuem uma boa dinâmica ecológica. A aplicação de herbicidas em uma área visa matar uma população sensível ao composto químico. Quando algumas plantas sobrevivem à aplicação, ela pode se reproduzir e iniciar o surgimento de um biótipo resistente. Um herbicida, portanto, causa uma pressão de seleção na área em que é aplicado. A intensidade da pressão de seleção dependerá do tipo de herbicida, sua formulação, a quantidade e frequência de aplicação e as características biológicas da planta daninha (PALOU et al., 2008). Acadêmico, um herbicida que é aplicado esporadicamente ou é alternado com outros métodos de controle de plantas daninhas, como os vistos na Unidade 2, dificilmente causarão pressão de seleção sobre as espécies daninhas. Além disso, um herbicida pode ter um nível alto ou baixo de pressão de seleção, que depende do tempo de aplicações sucessivas de um herbicida que causa riscos de causar resistência em plantas daninhas. A tabela a seguir ilustra a diferença entre os herbicidas de acordo com o tempo que eles levam para causar resistência em plantas daninhas: 170 UNIDADE 3 - MECANISMOS, MODO DE AÇÃO E RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS Grupo Anos de aplicação Risco de resistência Inibidores de ACCase 6-8 Alto Inibidores de ALS 4 Alto Inibidores de fotossistema II 10-15 Médio Inibidores de fotossistema I 10-15 Médio Inibidores de carotenoides 10 Médio Inibidores de parede celular > 15 Baixo Disruptores de membrana 15 Baixo QUADRO 13 – TEMPO DE APLICAÇÃO DE HERBICIDAS QUE PODE LEVAR AO DESENVOLVI- MENTO DE RESISTÊNCIA EM PLANTAS DANINHAS FONTE: Adaptado de Storrie (2006) Acadêmico, existem dois principais mecanismos que levam ao aparecimento da resistência em plantas daninhas: modificação do sítio-alvo do herbicida e alteração do metabolismo do herbicida pela planta. A alteração do sítio-alvo de um herbicida é o mecanismo mais comum. Quando a planta modifica a estrutura do sítio-alvo, geralmente ela se torna resistente a todos os herbicidas que atuam naquele local de ação (mesmas classes químicas ou mesmo mecanismo de ação). A modificação na molécula de uma enzima, por exemplo, impedirá que o herbicida se ligue a ela, inativando-a. Essa modificação envolve a alteração do gene que produz essa enzima, que pode ser transmitido para as gerações seguintes dessa planta, criando um biótipo resistente. Quando uma planta desenvolve resistência para dois ou mais herbicidas do mesmo grupo de ação, chamamos de resistência cruzada (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002). A planta daninha também pode aumentar a expressão do gene da molécula-alvo, gerando um número maior de moléculas, o que diminuirá o efeito do herbicida que atua naquela molécula específica. Como a planta produz mais moléculas, o herbicida não irá inativar todas elas, permitindo que a planta daninha sobreviva após a sua aplicação, mesmo que sofra injúrias (COBB; READE, 2010). A alteração do metabolismo da planta está relacionada com a capacidade da planta em absorver, degradar, conjugar e sequestrar as moléculas do herbicida. Plantas resistentes conseguem metabolizar rapidamente o herbicida, diminuindo ou inibindo seus efeitos. A planta daninha pode desenvolver resistência para vários herbicidas diferentes, já que o metabolismo não está ligado necessariamente a um mecanismo de ação de um herbicida. Uma das grandes preocupações atuais é o surgimento de plantas daninhas com múltipla resistência, que não respondem a aplicação da maioria dos herbicidas existentes (MONACO; WELLER; ASHTON, 2002). Plantas com múltipla resistência possuem alterações no metabolismo dos herbicidas de diferentes grupos e também podem possuir alterações da molécula- alvo de um grupo de herbicida. TÓPICO 2 - RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS 171 As principais enzimas envolvidas no metabolismo de compostos tóxicos nas plantas são a citocromo p450 e glutationa S-transferase (GST). Ambas as enzimas estão relacionadas ao processo de tolerância de plantas cultivadas e de resistência de alguns biotipos de plantas daninhas aos herbicidas. 2.1 TIPOS DE RESISTÊNCIA A resistência aos herbicidas pelas plantas daninhas envolve modificação ou superprodução do sítio-alvo da molécula herbicida; diminuição da absorção do composto pela planta ou aumento da metabolização e compartimentalização do composto pela planta. Os tipos de resistência estão relacionados aos mecanismos de ação dos herbicidas, que você estudou no tópico anterior. Para alguns desses mecanismos já existem resistência comprovada de plantas daninhas: Inibidores do fotossistema II e do fotossistema I; inibidores Protox, inibidores da biossíntese de carotenoides, inibidores da biossíntese de aminoácidos, inibidores mitóticos, e mimetizadores de auxina. 2.1.1 Inibidores da fotossíntese Com relação aos herbicidas que atuam no fotossistema I, poucas informações são encontradas em relação aos mecanismos de resistência. Aparentemente, a resistência das plantas daninhas está ligada ao aumento do metabolismo e sequestramento do herbicida. As espécies resistentes, como Lolium perenne (azevém) e Conyza bonariensis (buva) aumentam os níveis e atividade das enzimas que detoxificam espécies reativas de oxigênio, como a superóxido dismutase, ascorbato redutase e glutationa redutase (COBB; READE, 2010). Atualmente, existem 32 espécies resistentes aos herbicidas dessa classe no mundo, somente uma no Brasil, a Conyza sumatrensis (HEAP, 2020). A resistência aos herbicidas queatuam no fotossistema II é mais comum que no fotossistema I. Várias espécies daninhas possuem resistência aos herbicidas da classe das triazinas, principalmente a atrazina e simazina (HEAP, 2020). Essa resistência foi atribuída ao uso persistente e prolongado desses herbicidas ao longo dos anos em sistemas de monocultura (INOUE; OLIVEIRA JR., 2011). Das outras classes químicas do grupo de inibidores do fotossistema II, existem 29 espécies daninhas resistentes a ureias modificadas e amidas e quatro espécies resistentes às nitrilas (HEAP, 2020). No quadro a seguir, encontramos algumas espécies daninhas com mecanismos de resistência já confirmados em relação aos herbicidas inibidores do fotossistema II. 172 UNIDADE 3 - MECANISMOS, MODO DE AÇÃO E RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS Espécie Mecanismo de resistência Abutilon theophrasti Detoxificação Alopecurus myosuroides Detoxificação Amaranthus tuberculatus Detoxificação Amaranthus retroflexus Detoxificação Amaranthus hybridus Alteração da molécula-alvo Amaranthus powellii Detoxificação Bromus tectorum Detoxificação Brassica napus Alteração da molécula-alvo Chenopodium álbum Detoxificação/Alteração da molécula-alvo Echinochloa crus-galli Redução da absorção, translocação/detoxificação Kochia scoparia Alteração da molécula-alvo Lolium rigidum Detoxificação Poa annua Alteração da molécula-alvo Portulaca oleracea Alteração da molécula-alvo Solanum nigrum Alteração da molécula-alvo Senecio vulgaris Alteração da molécula-alvo QUADRO 14 – MECANISMOS DE RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS INIBI- DORES DO FOTOSSISTEMA II FONTE: Adaptado de Vrbnicanin, Pavlovic e Bozic (2017) 2.1.2 Inibidores da biossíntese de aminoácidos Com relação à enzima acetolactato sintase (ALS), alvo dos herbicidas inibidores de aminoácidos, ocorreram mutações na estrutura da molécula, conferindo a resistência. Também ocorreu, em alguns casos, aumento do metabolismo do herbicida por parte das plantas resistentes. O exemplo de alguns desses casos você encontra no quadro a seguir. Nesse grupo temos diversas plantas daninhas resistentes espalhadas por todos os continentes. Foram relatadas 165 espécies daninhas resistentes a herbicidas inibidores da ALS, sendo os primeiros registros para a Lolium rigidum, na Austrália (1982), Lolium rigidum, na Austrália (1982), em plantações de trigo e cevada e a espécie Aloperucus myosuroides no Reino Unido (1984), em plantações de trigo. No Brasil, o primeiro relato foi em 1993, para a espécie Bidens pilosa (picão-preto) e Euphorbia heterophylla (amendoim-bravo), ambas na cultura da soja. Além dessas duas espécies, encontramos mais 18 espécies resistentes a diversos herbicidas inibidores de ALS no Brasil (HEAP, 2020). TÓPICO 2 - RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS 173 Espécie Mecanismo de resistência Ambrosia trifida Modificação da enzima; detoxificação e redução da translocação Alopecurus aequalis Modificação da enzima Alopecurus myosuroides Modificação da enzima Anthemis cotula Modificação da enzima Apera spica-venti Modificação da enzima Avenua fatua Modificação da enzima Bromus tectorum Modificação da enzima Capsella Bursa-pastoris Modificação da enzima Camelina microcarpa Modificação da enzima Conyza canadensis Modificação da enzima Echinochloa crus-galli Modificação da enzima; detoxificação Lolium rigidum Modificação da enzima; detoxificação Setaria viridis Modificação da enzima; Alteração da atividade enzimática Sorghum bicolor Alteração da atividade enzimática Stellaria media Modificação da enzima; Alteração da atividade enzimática Xanthium strumarium Modificação da enzima; Alteração da atividade enzimática QUADRO 14 – MECANISMOS DE RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS INIBI- DORES DO FOTOSSISTEMA II FONTE: Adaptado de Vrbnicanin, Pavlovic e Bozic (2017) Com relação ao glifosato, um dos mais utilizados em todo o mundo, as plantas resistentes modificaram o seu sítio de ação, a enzima EPSP sintase, ou aumentaram a produção da enzima. Também algumas espécies desenvolveram capacidade de sequestramento da molécula ou limitação absorção do composto pelas células. Temos 49 espécies resistentes aos herbicidas inibidores da EPSP, principalmente ao glifosato. No Brasil, a resistência ao glifosato foi identificada em 2003 na espécie Lolium perenne ssp. multiflorum (azevém anual), Echinocloa sp. (capim-arroz) na cultura da soja. Além do capim-arroz, mais oito espécies daninhas desenvolveram resistência ao glifosato (HEAP, 2020). Como o glifosato é utilizado amplamente em culturas transgênicas resistentes a ele, pode-se presumir um aumento nos casos de resistências de plantas daninhas durante os próximos anos (INOUE; OLIVEIRA JR., 2011). A resistência aos herbicidas inibidores da glutamina sintase foi observado em quatro espécies daninhas, relacionados ao herbicida glufosinato-amônio e ao paraquat (HEAP, 2020). 174 UNIDADE 3 - MECANISMOS, MODO DE AÇÃO E RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS 2.1.3 Mimetizadores de auxinas Plantas resistentes aos herbicidas desse grupo possuem alterações nos receptores de auxina nas células, inibindo seus efeitos na planta nas doses recomendadas de aplicação dos herbicidas. Elas desenvolveram tolerância as doses utilizadas, comparado com as plantas da mesma espécie que são susceptíveis (COOB; READE, 2010). Atualmente, existem 41 espécies daninhas resistentes a herbicidas desse grupo, sendo somente três casos no Brasil: Conyza sumatrensis, Echinochloa crus- galli var. galli e Echinochloa crus-pavonis (HEAP, 2020). 2.1.4 Inibidores da biossíntese de celulose Nesse caso, algumas plantas possuem modificações nos genes da celulose sintase, a enzima envolvida na biossíntese de celulose. Apenas três espécies daninhas desenvolveram resistência desse tipo: Echinochloa colona, Echinochloa crus-galli var. galli e Echinochloa erecta (COBB; READE, 2010; HEAP, 2020). 2.1.5 Inibidores mitóticos Dentro do grupo de inibidores da divisão celular, encontramos 12 espécies daninhas resistentes aos herbicidas inibidores de microtúbulos. O primeiro caso foi observado foi em Eleusine indica, uma espécie daninha de culturas de algodão nos Estados Unidos, resistente ao herbicida trifluralina. Outras espécies daninhas, como a Avena sterilis, A. fatua e A. sterelis possuem mecanismo de resistência a alguns herbicidas que causam inibição da mitose (HEAP, 2020). 2.1.6 Inibidores Protox O primeiro caso de plantas daninhas resistentes foi detectado em 2001 na espécie Amaranthus tuberculatus, em plantações de soja nos Estados Unidos. No mundo, encontramos 13 espécies daninhas resistentes e no Brasil temos a Conyza sumatrensis (buva), resistente ao saflufenacil, Euphorbia heterophylla (amendoim- bravo), identificado em culturas de milho e soja, para diversos herbicidas e Amaranthus retroflexus (caruru gigante), resistente ao fomesafen, em culturas de algodão e soja (HEAP, 2020). TÓPICO 2 - RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS 175 2.1.7 Inibidores da síntese de carotenoides Dentro desse grupo, Amaranthus palmeri e Amaranthus tuberculatus apresentam resistência associada a modificações no sítio-alvo dos herbicidas, a enzima hidrozifenil piruvato dioxigenase (HPPD). Outras espécies possuem resistência associada aos herbicidas inibidores da biossíntese de carotenoides (amitrol), mas não se sabe exatamente seu mecanismo de resistência (HEAP, 2020). No Brasil, temos o relato da resistência da Euphorbia heterophylla ao herbicida tembotrione, um inibidor da HPPD (SILVA et al., 2006). 2.1.8 Inibidores da biossíntese de lipídeos As plantas resistentes aos herbicidas inibidores da ACCase desenvolveram mutações na enzima-alvo do herbicida, aacetil-CoA carboxilase. As modificações na estrutura da enzima inibem a ação dos herbicidas sobre a molécula (COBB; READE, 2010). Existem 49 espécies identificadas resistentes aos inibidores da ACCase, sendo as primeiras espécies daninhas relatadas, Alopecurus myosuroides, no Reino Unido e Lolium rigidum na Austrália, ambos em 1982. No Brasil, temos a Avena fatua, Digitaria ciliaris, Digitaria insularis, Echinochloa crus-galli var. galli, Eleusine indica, Lolium perenne ssp. multiflorum e Uruchloa plantaginea (HEAP, 2020). Com relação aos mecanismos de ação não relacionados à ACCase, encontramos dez espécies de plantas daninhas resistentes aos herbicidas inibidores da biossíntese de ácidos graxos, como os benzofuranos e os tiocarbamatos (HEAP, 2020). 3 MANEJO DE PLANTAS DANINHAS RESISTENTES Acadêmico, a seguir, aprenderemos como evitar o surgimento de plantas daninhas resistentes e quais as formas de manejo de áreas em que já existem plantas daninhas resistentes. Nos últimos anos, o número de espécies daninhas resistentes a herbicidas aumentou consideravelmente, devendo ser um foco de atenção durante a aplicação de herbicidas e manejo das culturas ao decorrer dos anos. O melhor método de manejo da resistência de plantas daninhas aos herbicidas é a prevenção, utilizando estratégias que reduzirão os problemas relacionados a pressão de seleção de plantas resistentes. Além disso, a detecção da possibilidade de ocorrer resistência a herbicidas é feita com a inspeção regular das áreas cultivadas tratadas com herbicidas. 176 UNIDADE 3 - MECANISMOS, MODO DE AÇÃO E RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS 3.1 PREVENÇÃO A prevenção envolve a utilização de medidas que reduzem o banco de sementes de daninhas no solo, a invasão de novas espécies daninhas, a disseminação das plantas daninhas já existentes no local e a detecção prévia das possíveis infestações. Com relação às plantas daninhas resistentes, prevenir significa avaliar os fatores de risco que contribuem para o desenvolvimento de resistência na área de cultivo, incluindo a identificação das espécies daninhas do local. Também é necessário o monitoramento constante da área de cultivo e o cuidado com os equipamentos e máquinas e a água de irrigação, para evitar a disseminação de sementes de biótipos resistentes. Outro fator importante é a transferência da resistência através do pólen do biótipo resistente, que pode ser transferido para outras áreas cultivadas ou não, devendo-se evitar que essas plantas floresçam (POWLES et al., 1997). Por fim, a prevenção de plantas daninhas resistentes envolve a integração dos métodos químicos com os outros métodos de controle de plantas daninhas, como uma estratégia duradoura. 3.2 CONTROLE QUÍMICO O uso correto dos herbicidas é a principal maneira de prevenção e manejo da resistência de plantas daninhas. Mesmo havendo centenas de formulações herbicidas disponíveis no mercado, com diferentes ingredientes ativos dentro de diversos mecanismos de ação, existem poucas opções quando pensamos no controle de espécies daninhas específicas em cultivares específicos (PALOU et al., 2008). Por isso, quando ocorre o aparecimento de uma espécie resistente, a capacidade de alternar ou mudar o herbicida utilizado se torna bem limitada. Trocar um herbicida por outro do mesmo grupo ou mudar a época de aplicar o herbicida na espécie daninha são mudanças que nem sempre terão efeitos positivos no manejo da resistência (PALOU et al., 2008). A aplicação de misturas de herbicidas ou a rotação dos herbicidas durante o desenvolvimento da cultura são opções para evitar e manejar espécies resistentes. Em geral, a mistura de herbicidas tem sido mais promissora do que a rotação de herbicidas, mas se torna uma ferramenta mais custosa para o agricultor, já que a mistura deve ser específica para a planta daninha alvo. TÓPICO 2 - RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS 177 Para que isso funcione, deve-se entender os herbicidas de acordo com seu modo de ação, para que a mistura ou rotação utilize herbicidas que atuem nas mesmas espécies daninhas, tenham durabilidade similar, mas possuam diferentes sítios alvo de ação e sejam metabolizados de maneira diferente pela planta daninha (POWLES et al., 1997). Culturas transgênicas resistentes a herbicidas são outra ferramenta para o combate de plantas daninhas resistentes. Uma planta transgênica resistente a um herbicida ou grupo químico específico permite que o agricultor use herbicidas com mais modos de ação nessa cultura específica que não poderia usar na espécie não transgênica. Isso facilita o uso de misturas de vários herbicidas e aumenta as chances de eliminar todas as espécies daninhas do local (HEAP, 2020). Apesar de parecer uma solução prática, o uso de plantas transgênicas resistentes ainda pode levar ao surgimento de novas espécies daninhas resistentes. Da mesma forma que nos outros casos, aqui pode ocorrer pressão de seleção nas plantas daninhas, principalmente se o uso dos herbicidas for feito sem precauções e cuidados. O segundo problema é a transferência dos genes de resistência da planta cultivada para espécies daninhas similares aquela cultura (POWLES, 1997). 3.3 CONTROLE NÃO QUÍMICO A rotação de culturas é uma prática que pode ser eficaz no controle de espécies daninhas resistentes, principalmente se integrado ao controle químico. Alternar a espécie cultivada, unindo aragem e controle químico, podem eliminar o desenvolvimento de plantas daninhas resistentes. Mesmo que surjam espécies daninhas após a implementação da técnica, dificilmente serão espécies resistentes. Podemos dividir a rotação de culturas em: rotação temporal (espécies diferentes em períodos diferentes), rotação de ciclo (alternar espécies anuais com bianuais ou perenes), rotação espacial (duas ou mais espécies diferentes nas linhas ou entrelinhas) (PALOU et al., 2008). No quadro a seguir, podemos analisar como as práticas agronômicas podem atuar modificando o risco de surgimento de resistência em plantas daninhas. 178 UNIDADE 3 - MECANISMOS, MODO DE AÇÃO E RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS Fatores Baixo Risco Alto Risco Plantas cultivadas Rotação completa Monocultura Nível de infestação Baixo Alto Tipo de controle Somente mecânico Somente com herbicidas Classe do herbicida aplicado na rotação Com diferentes modos de ação Com um único modo de ação Efetividade do herbicida a longo prazo Bom Com declínio durante os anos de aplicação Presença de plantas resistentes na área Não Sim QUADRO 16 – FATORES DE RISCO NO DESENVOLVIMENTO DE RESISTÊNCIA EM PLANTAS DANINHAS DE ACORDO COM AS PRÁTICAS AGRÍCOLAS FONTE: Adaptado de Palou et al. (2008) O consórcio de culturas é uma estratégia para reduzir ou não aplicar herbicidas em uma área com plantas daninhas resistentes, a fim de poder controlar seu crescimento e disseminação com outros métodos de manejo naquela área específica. Isso favorece a competitividade das plantas cultivadas, levando à redução das populações daninhas resistentes, facilitando seu manejo. O manejo e prevenção de plantas daninhas resistentes podem seguir esse caminho: 1- Monitorar a área de cultivo regularmente e avaliar as espécies de risco ou resistentes. 2- Integração de métodos químicos e não químicos. 3- Rotação de cultura com diferentes ciclos. 4- Seleção de variedades mais competitivas. 5- Capina/Roçada para eliminar as plantas daninhas que ainda prevalecerem. NOTA O uso de métodos físicos pode ser útil para eliminar pequenas populações de plantas resistentes, tanto no início do problema quanto como alternativa final do manejo integrado. O controle térmico é eficaz também no controlede espécies daninhas já identificadas como resistentes aos herbicidas, como Chenopodium album, Urtica urens, Poa annua, Stellaria media, Senecio vulgaris, Echinochloa crus- galli, Amaranthus retroflexus e Abutilon theophrasti (ASCARD, 1995). Métodos mecânicos também contribuem como integração aos métodos químicos para diminuir as populações daninhas e inibir sua reprodução e propagação na área. O uso de maquinaria permite maior precisão no controle das espécies daninhas e diminui a pressão de seleção causada pelos herbicidas. TÓPICO 2 - RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS 179 Acadêmico, todos os métodos de controle não químico que você estudou na Unidade 2 podem ser integrados ao controle químico no manejo de plantas daninhas resistentes. A escolha do método deve levar em conta a área de cultivo, as condições do solo e do clima, as espécies cultivadas envolvidas, as espécies daninhas-alvo do controle e as vantagens e desvantagens econômicas desse manejo. Nesse sentido, o manejo integrado de plantas daninhas é o caminho mais eficaz para controle de espécies daninhas e deve ser: • Flexível, de acordo com a cultura e época de aplicação. • Baseada na biologia das espécies daninhas-alvo. • Adaptada às condições climáticas, do solo e da história da área cultivada. • Ligada às condições econômicas da propriedade a longo prazo. • Relativamente barata em curto prazo. No quadro a seguir, encontramos três exemplos de como manejar plantas daninhas resistentes de forma integrada. Lolium rigidum Papaver rhoeas Amaranthus retroflexus Tipo de Resistência Inibidores ACCase, ALS e disruptores mitóticos Mimetizador de auxina (2,4-D), inibidores ALS Inibidores do FTII, Inibidores ALS Cultivar afetado Cereais Cereais Milho Controle pré- plantio Controle mecânico + aplicação de herbicida Controle mecânico + aplicação de herbicida Controle pós- plantio Corte ou roçada antes do florescimento Controle mecânico Controle mecânico Herbicida de um grupo que seja ativo sobre as plantas resistentes Herbicida de um grupo que seja ativo sobre as plantas resistentes Herbicida de um grupo que seja ativo sobre as plantas resistentes Rotação de culturas Rotação de culturas Rotação de culturas Controle pós- colheita Pousio e controle mecânico Pousio e controle mecânico Eliminação das plantas florescendo Aragem Aragem Vigilância da infestação Limpeza da colheitadeira Uso de sementes com alto grau de pureza Uso de sementes com alto grau de pureza Vigilância da infestação Queima do restolho das plantas Vigilância da infestação QUADRO 17 – POSSIBILIDADE DE MANEJO INTEGRADO EM TRÊS CASOS DE PLANTAS DANI- NHAS RESISTENTES AOS HERBICIDAS FONTE: Adaptado de Palou et al. (2008) 180 UNIDADE 3 - MECANISMOS, MODO DE AÇÃO E RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS LEITURA COMPLEMENTAR 9 FATOS PRIMORDIAIS PARA O MANEJO DE PLANTAS DANINHAS RESISTENTES AO GLIFOSATO Jessica Scarpin Nos últimos 10 anos, todos nós observamos o surgimento de ervas daninhas resistentes a glifosato e a diversos herbicidas. Estima-se a resistência de plantas daninhas no Brasil custa impressionantes 9 bilhões de reais. Esse número mostra a importância de se realizar um controle bem feito de ervas daninhas. E com o surgimento da resistência, surgem também outras maneiras de controle, que podem ser a chave para uma alta produtividade. Veja a seguir as principais maneiras de como manejar sua lavoura quando aparecem ervas daninhas resistentes a glifosato. Como surge uma planta resistente ao glifosato ou outros herbicidas As ervas daninhas, evolutivamente, já apresentam uma variabilidade genética natural. Ou seja, dentro de uma mesma espécie de plantas daninhas há diferenças genéticas entre cada indivíduo. Os herbicidas selecionam aqueles indivíduos que apresentam genes que resultam em resistência. Portanto, aplicações de herbicidas não criam um indivíduo resistente, apenas selecionam. E essa seleção não é de um dia para outro. A seleção de biótipos resistentes ocorre através da aplicação de um mesmo herbicida repetidas vezes na mesma área. Como, por exemplo, nas culturas transgênicas resistentes ao glifosato, onde muitos só aplicam esse herbicida durante toda a cultura, e em muitas safras. Sendo assim, este indivíduo selecionado morre após a aplicação do produto e produz sementes, ocupando mais facilmente a área que antes era ocupada, em sua maioria, por plantas suscetíveis. Por isso, o uso massivo de somente um tipo de herbicida auxilia no desenvolvimento da resistência na sua propriedade, seja em lavouras de soja ou qualquer outra cultura. TÓPICO 2 - RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS 181 Podemos dizer que uma área apresenta resistência, quando se controla menos de 80% das espécies, apresentando 30% de plantas sobreviventes. Vamos ver agora as principais ervas daninhas resistentes em nosso país, para você ficar de olho nelas na sua fazenda. Principais ervas daninhas resistentes ao glifosato No Brasil, foram identificados biótipos resistentes das seguintes espécies: • Buva (Conyza bonariensis, Conyza canadensis e Conyza sumatrensis) • Azevém (Lolium multiflorum) • Capim-amargoso (Digitaria insularis) • Capim-branco (Chloris elata) • Capim-pé-de-galinha (Eleusine indica) • Caruru palmeri (Amaranthus palmeri) Entender a biologia destas ervas daninhas é muito importante para manejá-las e saber qual ferramenta é a mais eficaz. Por exemplo, a buva é uma planta fotoblástica positiva, o que significa que só germina na presença de luz. Sendo assim, o uso de palhada no solo, pode ser uma alternativa efetiva ao uso de herbicidas. O caruru palmeri é um dos maiores problemas da cultura do algodoeiro nos EUA. Foi relatado sua presença no estado do Mato Grosso em 2015. O problema relacionado à esta planta, está na velocidade do crescimento, atingindo 2 a 3 centímetros por dia, além da alta produtividade de sementes. A suspeita é de que as sementes tenham vindo junto com máquinas agrícolas que vieram importadas dos EUA, portanto já contendo os genes de resistência. Isso mostra a importância do bom planejamento agrícola e limpeza de máquinas. Principais plantas daninhas resistentes importantes no Brasil resistentes a outros herbicidas As espécies Bidens pilosa (picão preto) e Euphorbia heterophylla (leiteiro ou amendoim-bravo), foram as primeiras espécies relatadas com casos de resistência no Brasil, em 1993. Essas espécies apresentam resistência aos herbicidas inibidores da enzima ALS (como chlorimuron ethyl, halosulfuron, nicosulfuron, dentre outros). Existe uma organização internacional, envolvendo 80 países, responsável por discutir e gerar novas alternativas de manejo. Esta organização se chama Internacional Survey of Herbicide Resistant Weeds. Sempre que um novo caso de resistência é comprovado, pesquisadores e especialistas da área o adicionam no site, obtendo um banco de dados a nível mundial. No site da organização, consta que no Brasil há 48 casos de resistência, o ano em que foi descoberto esses biótipos resistentes e a quais os mecanismos de ação. 182 UNIDADE 3 - MECANISMOS, MODO DE AÇÃO E RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS Você pode ver que muitos apresentam resistência múltipla, quando são resistentes a mais de um mecanismo de ação. Por exemplo, buva resistente ao glifosato e a inibidores da ALS. O site está em inglês mas na listagem aparecem os nomes científicos e os mecanismos de ações que você pode traduzir facilmente por aplicativos tradutores. Por existirem esses casos, você deve ficar mais atento a variar na escolha quais herbicidas você deve aplicar. Além do site ser superinformativo, a observação do que está acontecendo no Brasil e no mundo comcerteza vai te ajudar a tomar decisões melhores dentro da sua porteira. Como controlar eficientemente as plantas daninhas resistentes ao glifosato Para realização de um manejo sustentável, é preciso fazer mais que apenas o controle. A prevenção é importantíssima para evitar, ao máximo, o surgimento de espécies resistentes na sua propriedade. Dessa forma, é necessário reduzir a pressão de seleção na população por meio de práticas do manejo integrado de plantas daninhas: Você pode adotar técnicas culturais e mecânicas, além do manejo químico, para atingir alta eficácia no controle da sua área. Dentre as técnicas culturais, as principais para o manejo de invasoras são: • Diminuição do período de pousio ou fazer cultura de cobertura ao invés do pousio. • Investimento na palhada para cobertura do solo. • Uso de cultivares adaptadas a menores espaçamentos na entrelinha. Manejo químico de plantas resistentes ao glifosato e outros herbicidas A seguir citarei alguns produtos e práticas que podem ser utilizados no seu sistema de produção para o manejo de ervas daninhas resistentes ao glifosato e outros herbicidas no Brasil. A primeira etapa para um bom manejo de ervas daninhas é realizar a dessecação da sua área antes do plantio. Para esta etapa você pode utilizar o glifosato associado com outro herbicida para controlar as plantas tolerantes e resistentes. Pode-se fazer a associação de herbicida residual, possibilitando aplicações mais espaçadas no tempo. Para controle de plantas entouceiradas, pode-se utilizar produtos como paraquat, diquat ou glufosinato de amônio, que são herbicidas de contato. TÓPICO 2 - RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS 183 Para o controle de gramíneas, são indicados os inibidores da ACCase, como haloxyfop-methyl, clethodim, fenoxaprop-p-ethyl e outros. Caso as espécies de gramíneas sejam resistentes a este mecanismo, o uso de glifosato e glufosinato de amônio são alternativas. Já para ervas daninhas de folhas largas, o 2,4D é um dos herbicidas mais utilizados. Se atente para o fato de que cada cultura apresenta um nível de tolerância para esses herbicidas. Por isso, a consulta de engenheiro(a) agrônomo(a) é fundamental para a correta utilização desses produtos. Falha no controle nem sempre significa ervas daninhas resistentes Nem sempre o escape de plantas após aplicação de herbicidas, significa que a sua área está infestada com ervas daninhas resistentes. Assim, é preciso eliminar diversas outras causas antes de considerar a resistência, como: Tecnologia de aplicação do herbicida 1. Dose inadequada. 2. Baixa cobertura do alvo ou incorporação insuficiente. 3. Momento de aplicação inadequado (estádio da planta daninha). 4. Necessidade de adjuvante. 5. Excesso de poeira na folha ou água de baixa qualidade na calda. 6. Efeito “guarda-chuva” nas aplicações em pós-emergência. 7. Antagonismo entre dois ou mais herbicidas no tanque de pulverização. Solo ou condições climáticas 1. Umidade excessiva ou solo seco. 2. Condições de preparo do solo no momento de aplicação. 3. Adsorção dos herbicidas no solo e na matéria orgânica. 4. Condições de estresse. 5. Período sem chuva após a aplicação para ativação do herbicida. Qual o impacto econômico causado pelo surgimento da resistência? Eu acho muito mais fácil entender o porquê de controlar as ervas daninhas resistente, quando vejo o impacto que isso causa, economicamente. Até se você for procurar matérias sobre o assunto na internet, é muito mais fácil encontrar boletins técnicos sobre mecanismo de resistência, manejo, por exemplo. Percebendo isso, a EMBRAPA publicou um circular técnico, em 2017, de extrema importância, que faz uma análise geral econômica a nível nacional. E isso é importante pois você percebe que: o que foi feito no passado (ou o que não foi feito), está tendo um grande impacto hoje. 184 UNIDADE 3 - MECANISMOS, MODO DE AÇÃO E RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS Por exemplo, o aumento de custo para controle de ervas daninhas em uma área com problema de resistência para uma área “suscetível”, pode variar entre 40% para 200%. A variação aumenta conforme há mais de uma espécie resistente. O documento aborda principalmente áreas de produção de cultura da soja em todo o Brasil e aponta como as principais espécies de ervas daninhas o azevém, a buva e o capim amargoso. Além disso, retorno a enfatizar que o manejo integrado pode nos ajudar a diminuir os custos com resistência. Ao plantarem braquiária em sucessão ao milho, conseguiram economizar R$138,00 por hectare, por diminuir no uso defensivos, na safra de soja. Por isso a importância de conhecer o custo do manejo de plantas daninhas por hectare e da sua fazenda como um todo. Só assim você saberá o que está compensando fazer, e qual é a melhor medida de controle em termos produtivos e financeiros. TERMOS IMPORTANTES PARA ENTENDER ERVAS DANINHAS RESISTENTES AO GLIFOSATO E OUTROS HERBICIDAS Plantas suscetíveis aos herbicidas A suscetibilidade de uma certa de planta daninha é uma característica natural de cada espécie. É a mortalidade ou danos que ocorrem em uma planta após a aplicação do herbicida, resultado da incapacidade de suportar a ação do produto. Plantas tolerantes aos herbicidas Plantas tolerantes apresentam naturalmente a característica de sobreviver e se reproduzir, mesmo após a aplicação de um herbicida na dose recomendada, desde a primeira aplicação. Por exemplo: 2,4-D controla plantas de caruru (Amaranthus spp.) mas não controla capim-colchão (Digitaria ciliaris), pois esta espécie é tolerante a este herbicida. E o que são plantas resistentes aos herbicidas? Ervas daninhas resistentes são aquelas que anteriormente eram suscetíveis ao herbicida em questão, mas agora conseguem sobreviver e completarem seu ciclo de vida após a aplicação deste produto. Para que essa ervas daninhas sejam realmente tidas como resistentes, a aplicação do herbicida deve ser na dose recomendada e em condições de campo. Assim, temos a seleção de biótipos resistentes. Aliás esse é o termo academicamente correto quando falamos nesse assunto. TÓPICO 2 - RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS 185 Esse termo é definido como um grupo de indivíduos com genética semelhante, porém pouco diferenciado da maioria dos indivíduos da população. Ou seja, dentro de uma mesma espécie com genética semelhante, alguns grupos de indivíduos possuem diferenças. No caso das ervas daninhas, a caracterização genética é feita apenas pela diferenciação em plantas resistentes e suscetíveis. Se na sua propriedade apareceram plantas de capim amargoso resistentes ao glifosato, por exemplo, isso quer dizer que houve seleção de biótipos resistentes. Associação Brasileira de Ação a Resistência de Plantas Daninhas aos Herbicidas: HRAC Você não está sozinho no combate às ervas daninhas resistentes. O HRAC-Brasil é a Associação Brasileira de Ação a Resistência de ervas daninhas aos Herbicidas, fundada no ano 2000. Esta Associação é um grupo formado por especialistas ligados à indústria química, atualmente composta por 15 empresas registradas. A missão do HRAC é promover o gerenciamento e acompanhamento de casos de resistência de ervas daninhas aos herbicidas. O HRAC atua no entendimento, cooperação técnica, educação, informação e comunicação entre as indústrias, pesquisadores, governo, órgãos de pesquisa, universidade e produtor brasileiro. Tudo isto com o objetivo de promover o manejo sustentável das ervas daninhas e o ciclo de vida dos herbicidas. O HRAC-BR promove eventos, faz folders (como já citei no começo do texto) explicativos sobre as novas espécies de plantas resistentes que surgem e livros explicativos. Indico para você a leitura do livro Aspecto de resistência de ervas daninhas a herbicidas. Diversas informações