oS SoloS e AS rAízeS dAS plAntAS

OS Solos e AS raízes dAS plantas
Robert Mikkelsen1
Crescimento e Desenvolvimento das raízes
Os solos devem fornecer suporte suficiente para sustentar a planta
por meses ou anos e fornecer quantidades adequadas de nutrientes,
água e ar por meio da rede de poros. Quando as propriedades físicas
do solo são danificadas, a capacidade de manter o crescimento do
sistema radicular da planta fica prejudicada. A compactação do solo
pode ser um grande impedimento para o crescimento normal das
raízes. A compactação causada pelo tráfego de tratores e máquinas
é significativa, principalmente com o aumento do tamanho dos equipamentos agrícolas. A compactação do solo provoca compressão dos
macroporos do solo, o que resulta em menor velocidade de infiltração
de água, movimento do ar e crescimento das raízes.
As raízes devem forçar o caminho através do solo e só crescem
nos poros existentes, ou nos solos compressíveis. Nos solos com-
iStockphoto/T. Skanks
A
s raízes das plantas desempenham muitas funções
importantes – sustentam fisicamente as plantas,
aumentam a superficial para a absorção de água e
nutrientes e servem como local de síntese de hormônios e reguladores de crescimento. A despeito da sua importância,
os programas de melhoramento de plantas concentram-se prioritariamente no aumento da produtividade e da resistência a pragas, sem
dedicar a devida atenção à incorporação de características de raízes
potencialmente valiosas. Algumas das características-chave incluem:
vigor radicular inicial, elevada superfície radicular e capacidade de
enraizamento profundo durante períodos de estresse hídrico.
As raízes das plantas crescem em ambiente complexo no solo,
densamente povoado por organismos, incluindo bactérias, fungos,
leveduras, protozoários e insetos, que se alimentam de vários substratos. No solo da rizosfera ocorre grande variedade de interações
entre plantas e organismos do solo – interações que podem ser
positivas ou negativas para a raiz.
Uma quantidade significativa de carbono (C), fixado por meio
da fotossíntese, é alocada para sustentar o crescimento das células
radiculares. Por exemplo, entre 5% e 30% do C da planta são liberados
para o solo como exsudatos orgânicos, e as associações simbióticas
com micorrizas podem utilizar 20% do C adicional fixado nas folhas.
A fixação de nitrogênio (N) também requer fontes substanciais de C
(5 a 10 gramas de C para cada grama de N fixado). A manutenção de
raízes saudáveis ​​exige o emprego de grande quantidade do C total
da planta. Em condições de estresse, como seca ou deficiência de
nutrientes, as plantas geralmente respondem com aumento do fluxo
de C para ampliar o crescimento das raízes, em detrimento da parte
aérea da planta. Esse estímulo radicular aumenta a probabilidade
de exploração e aproveitamento dos escassos recursos do solo, mas
pode reduzir a rentabilidade da parte aérea.
pactados, as raízes tornam-se atrofiadas, caso encontrem grande
resistência; muitas vezes, têm menor comprimento total, ficam mais
concentradas na camada superior do solo (acima de um hardpan)
e encontram-se em densidades menores do que a normal em profundidade, no perfil do solo. Sistemas radiculares menores podem
reduzir a capacidade de absorção de água e nutrientes, resultando em
maior suscetibilidade ao estresse durante o período de crescimento.
Considerando que muitos nutrientes têm mobilidade limitada no
solo, as raízes devem crescer em direção ao volume de solo onde
os nutrientes estão localizados. A baixa densidade radicular no solo
compactado resulta em maior distância entre as raízes vizinhas, o
que resulta em menor oportunidade para absorver os nutrientes.
A subsolagem profunda ajuda a diminuir as limitações do solo
para o crescimento radicular. Equipamentos agrícolas estão disponíveis para romper as camadas compactadas existentes no solo, e
a utilização de padrões de tráfego controlado no campo mantém as
rodas de compactação em áreas específicas. Culturas que possuem
enraizamento profundo também podem ajudar na descompactação
dos solos. Práticas de cultivo mínimo proporcionam melhoria gradual, a longo prazo, dos solos compactados.
Absorção de nutrientes pelas raízes
As raízes se desenvolvem em coordenação com o vigor global
de toda a planta, dependendo do ambiente do solo. Elas invariavelmente encontram estresses ambiental, químico ou biológico durante
o período de crescimento, levando-as a se adaptar rapidamente. Por
Abreviações: Al = alumínio; C = carbono; Ca = cálcio; H = hidrogênio; K = potássio; N = nitrogênio; P = fósforo.
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Vice-Presidente do IPNI, Diretor da Região Nordeste dos Estados Unidos; email: [email protected]
INFORMAÇÕES AGRONÔMICAS Nº 150 – JUNHO/2015
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Câmera
Cortesia
Abertura
Baterias
Filtro polaroide
Estudando
as raízes
das plantas
Luz halógena
Espelho ótico
Abertura de visualização
As raízes das plantas têm sido tradicionalmente estudadas por
meio de extensos projetos de escavação, com a finalidade de
extraí-las do solo. Nos últimos 50 anos, a utilização de técnicas não destrutivas tem tornado os estudos radiculares mais
convenientes e rápidos. Por exemplo, foram desenvolvidos os
rizotrons e os mini-rizotrons (janelas de raiz) para observar a
atividade radicular no solo sem a necessidade de amostragem
destrutiva. No início, os rizotrons consistiam de câmeras de
vidro colocadas contra o perfil do solo. Os mini-rizotrons
envolvem a instalação de um tubo transparente na zona da
raiz, inserindo-se um dispositivo de imagem dentro do solo.
Além da observação direta e da quantificação do sistema
radicular, há muitas mensurações não-invasivas do crescimento
das raízes que podem ser feitas diretamente usando-se microsensores e sensores óticos.
exemplo, as plantas que possuem sistemas radiculares bem adaptados para utilizar eficientemente os recursos das camadas superficiais
do solo precisam sofrer uma mudança estrutural (plasticidade) para
poder explorar a umidade do solo ou os nutrientes nas camadas
mais profundas do solo e sobreviver durante os períodos de seca.
Nitrogênio: O nitrato é a principal forma de N inorgânico
absorvida pela maior parte das culturas. Em ensaio realizado com
milho, observou-se que o N foi absorvido pelas raízes da seguinte
forma: 79% por fluxo de massa, 20% por difusão e 1% por intercepção direta (Watt et al., 2013). O vigor radicular inicial e a alta
densidade radicular são características importantes para interceptar
o nitrato à medida que ele se move com a água do solo, e antes
que seja lixiviado abaixo da zona radicular no início da estação de
crescimento. Se a amônia é a principal fonte de N para as plantas,
a exploração do solo pelas raízes pode ser mais vantajosa, visto
que esta forma de N não é altamente móvel com a água do solo.
A importante relação simbiótica entre as raízes das plantas
leguminosas e as bactérias fixadoras de N2 contribui para o fornecimento de N a muitas culturas. A meta de longo prazo dos
cientistas tem sido entender os controles genéticos que impedem
as plantas não-leguminosas de servirem como hospedeiras para
a fixação de N2.
Fósforo: Há um contínuo interesse na melhoria da eficiência
de recuperação a curto prazo dos fertilizantes fosfatados aplicados.
Várias práticas agronômicas ajudam a alcançar esse objetivo, mas
também é possível promover o aumento da recuperação de P modificando a arquitetura da raiz da planta. A concentração de P solúvel
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é bastante baixa no solo, mas as exigências das plantas são bastante
elevadas. Por causa de suas fortes reações com os componentes do
solo, o P é fornecido para as raízes das plantas principalmente por
difusão. Pontas de raízes jovens, continuamente em expansão no
solo, estão expostas a concentrações mais elevadas de P na solução
do solo. A abundância de pelos radiculares e a associação com
fungos micorrízicos também melhoram a absorção de P do solo.
Como a absorção de P ocorre na superfície da raiz, uma zona de
depleção de 0,2 a 1,0 mm se desenvolve em torno dela. Esta zona
de depleção ao redor da raiz é o principal fator que influencia a
química da rizosfera e a disponibilidade do nutriente.
Potássio: As raízes absorvem o K diretamente da solução do
solo, que está em equilíbrio com o K trocável. Quando a concentração de K na solução atinge valores muito baixos, pode haver difusão
de parte do potássio contido nas estruturas dos argilominerais e
dissolução dos minerais primários que contém K, indicando que as
formas de K não trocáveis são potencialmente disponíveis para as
plantas. As
​​ raízes das plantas possuem mecanismos específicos para
a aquisição de K do solo. Por exemplo, transportadores e canais de
K facilitam sua absorção sob condições de baixo suprimento de K.
O papel de pElos radiculares
Os pelos radiculares são os principais órgãos para a aquisição
de água e nutrientes minerais do solo. Eles são constituídos por
células radiculares individuais, com formato tubular, que podem
estender-se por 80 a 1.500 mm dentro do solo (aproximadamente
a espessura de um cartão de crédito). Os pelos radiculares sobrevivem por alguns dias a até duas semanas. Enquanto novos pelos
radiculares estão sendo produzidos por trás da ponta da raiz, os
pelos radiculares mais velhos estão morrendo.
Os pelos radiculares facilitam a absorção de nutrientes principalmente pelo aumento da área superficial da raiz em contato com
o solo e pela diminuição da distância de difusão do P para a raiz. É
por meio da área superficial adicional fornecida por eles que ocorre
maior absorção de P. Foi demonstrado que os sistemas radiculares
que possuem pelos radiculares absorvem 78% mais P do que aqueles
sem pelos (Barley e Rovira, 1970). Plantas que se desenvolvem em solos deficientes em P frequentemente respondem à falta do
nutriente com o aumento do comprimento e da densidade dos pelos
radiculares. O aumento da colonização por fungos micorrízicos, os
quais podem estender-se a vários centímetros no solo deficiente em
P, também realizam trabalho semelhante por meio da transferência
de P para a raiz. Os pelos radiculares também são importantes para
a absorção de K, visto que aumentam a área superficial da raiz e da
zona de depleção de K no solo.
Acidez do Solo e Salinidade
A acidez do solo é uma das restrições mais importantes para a
produção global das culturas. O crescimento debilitado das plantas
nos solos ácidos não é causado por um único fator, mas inclui a
toxicidade por alumínio (Al3+) e hidrogênio (H+) e várias outras
deficiências nutricionais (como Ca e P). Os sintomas iniciais
da concentração elevada de Al aparecem primeiramente como
encurtamento e espessamento das raízes. As raízes muitas vezes
adquirem coloração marrom e a ramificação diminui à medida que
o Al é acumulado. Plantas tolerantes ao Al usam ácidos orgânicos
para se desintoxicar do Al, tanto internamente como na rizosfera.
A aplicação de calcário é a prática mais amplamente adotada para
corrigir os solos ácidos. A adição de calcário reduz a concentração
do Al solúvel no solo, elevando o pH, e fornece mais Ca, o qual
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limita a atividade radicular quando em baixas quantidades no solo. O
gesso também é útil como corretivo da falta de Ca nos solos ácidos.
Concentrações excessivas de sais também representam um
entrave para o crescimento das plantas em muitos solos agrícolas. Os
nutrientes devem ser dissolvidos na solução do solo antes de serem
absorvidos pelas raízes. No entanto, quando a concentração salina se
torna excessiva, o potencial da solução do solo fica igual, ou menor, ao
potencial da água nas células radiculares. Algumas plantas podem se
ajustar a essas condições de elevada salinidade, porém, muitas plantas
cultivadas não são tolerantes ao estresse osmótico e, assim, as células
radiculares e as membranas ficam permanentemente danificadas.
O estresse salino muitas vezes é mais visível nas folhas do que nas
raízes. As culturas diferem largamente na tolerância à salinidade
devido, principalmente, às diferentes capacidades das raízes de
excluir os sais absorvidos da planta. A lixiviação é o método mais
eficaz para a recuperação de solos salinos. A técnica recomenda a
aplicação de água em quantidade suficiente para dissolver e transportar os sais solúveis da zona radicular até o sistema de drenagem.
Resumo
A manutenção das condições do solo favoráveis ao crescimento
saudável das raízes é​​ fundamental para sustentar um abastecimento
alimentar seguro e promover a responsabilidade ambiental. A
melhor eficiência no uso de água, nutrientes e recursos é atingida
quando raízes saudáveis ​​promovem melhor crescimento das culturas. Sem raízes saudáveis, o potencial de produção das plantas
não pode ser cumprido. A atenção recente para a importância das
várias funções das raízes conduzirá a melhor capacidade para gerir
sistemas de cultivo produtivos.
Referências
Barley, K. P.; Rovira, A. D. The influence of root hairs on the uptake
of phosphate. Communications in Soil Science and Plant Analysis, v. 1,
p. 287-292, 1970.
Watt, M.; Wasson, A. P.; Chochois, V. In: Eshel, A., Beeckman, T. (Ed.). Plant roots: The hidden half. Boca Raton: FL CRC Press,
2013.
PRÊMIO IPNI BRASIL EM NUTRIÇÃO DE PLANTAS, VERSÃO 2015 –
PESQUISADOR SÊNIOR E JOVEM PESQUISADOR
As inscrições para o Prêmio IPNI Brasil em Nutrição de
Plantas estão abertas até 8 de Julho de 2015.
O Prêmio IPNI Brasil em Nutrição de Plantas tem por objetivo
reconhecer pesquisadores brasileiros que contribuem com
pesquisas relevantes em assuntos relacionados à missão
do Instituto. A premiação conta com o apoio da Sociedade
Brasileira de Ciência do Solo (SBCS).
Este ano, o prêmio será entregue no Congresso Brasileiro
de Ciência do Solo 2015, a ser realizado em Natal, RN, de
2 a 7/08/2015.
Este prêmio é anual e contempla os pesquisadores em
duas categorias: Pesquisador Sênior e Jovem Pesquisador.
Pesquisador Sênior: o Prêmio é indicado por sócios da
Sociedade Brasileira de Ciência do Solo (SBCS), sendo o
julgamento dos indicados realizado por comissão sugerida
pela SBCS.
Jovem Pesquisador: são candidatos ao Prêmio todos os
alunos que enviam ao evento (Fertbio em anos pares e
Congresso Brasileiro de Ciência do Solo em anos ímpares)
trabalhos científicos relacionados às áreas de Fertilidade do
Solo, Nutrição de Plantas e/ou Adubos e Adubação.
Dr. Luís Prochnow (à esquerda) e os vencedores do Prêmio IPNI Brasil
2014: Dr. Victor Hugo Alvarez Venegas e Lívia Pereira Horta.
Premiados na categoria Pesquisador Sênior:
Premiados na categoria Jovem Pesquisador:
2014 - Dr. Victor Hugo Alvarez Venegas, UFV
2013 - Dr. Alfredo S. Lopes, UFLA
2012 - Dra. Janice G. de Carvalho, UFLA
2011 - Dr. Ibanor Anghinoni, UFRGS
2010 - Dr. Bernardo van Raij, IAC
2009 - Dr. Segundo S. Urquiaga Caballero, Embrapa Agrobiologia
2014 - Lívia Pereira Horta, UFMG
2013 - Roger Borges, UFPR
2012 - Fernando Viero, UFRGS
2011 - Carlos A. Casali, UFSM
2010 - Gelton G. F. Guimarães, UFV
2009 - Tancredo A. F. de Souza, UFPB
Mais informações podem ser obtidas no site do IPNI: http://info.ipni.net/Premio_Brasil
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