Avaliação da atividade enzimática em solos quimicamente equivalentes e com diferentes produtividades

ÁREA

Química Ambiental

Autores

Jonge, V. (UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ) ; Inglez, S.D. (UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ)

RESUMO

O solo é um dos principais limitadores para o aumento da produtividade no campo, bem como a atividade agrícola e as diferentes práticas de manejo. Desta forma a avaliação da qualidade do solo foi o objetivo deste trabalho, com a análise físico-química e biológica de amostras de solos coletadas da área de estudo e a análise química do tecido vegetal da cultura de milho em desenvolvimento. As análises foram realizadas em laboratório, e a avaliação dos resultados entre as amostras de solos e plantas que apresentavam sintomas em relação as amostras com desenvolvimento considerado normal. De forma geral os atributos analisados não apresentaram variação entre si, porém em relação aos valores de referências para a fertilidade de solo e nutrição de plantas ficaram acima dos valores médios.

Palavras Chaves

análises físico-químicas; atividade enzimática; indicadores da qualidade

Introdução

Para que se conheça o solo de determinada região é preciso levar em conta fatores e processos relacionados à sua formação, já que a composição do solo é uma coletânea de corpos naturais organizados e tridimensionais, constituídos por partes sólidas, líquidas e gasosas e que recobre grande parte das extensões continentais do planeta, contém matéria viva e é um meio para o crescimento das plantas (SANTOS et al., 2018). No Brasil, devido à grande extensão territorial tem-se diferentes tipos de solos, decorrentes a ampla diversidade e fatores relacionados à sua formação. A predominância de 70% do território de Latossolos, Argissolos e Neossolos, em que as classes de Latossolos e Argissolos ocupam aproximadamente 58% da área e são solos profundos, que são altamente intemperizados, ácidos, de baixa fertilidade natural (SANTOS et al., 2018). O solo dos Campos Gerais é classificado como arenoso, raso e pobre devido a sua origem a partir de rochas arenitos que tem sua constituição quartzosa, com isso as frações de areia e silte não conseguem disponibilizar carga, resultando em baixa CTC (capacidade de troca catiônica) e consequentemente baixo armazenamento de nutrientes, águas e matéria orgânica (SÁ, 2007). Tem-se também áreas de solos mais férteis originários de rochas sedimentares, que possuem características de solos mais argilosos. O solo é um dos principais limitadores para o aumento da produtividade no campo, desta forma a análise química do solo e das plantas é um dos instrumentos para a determinação das necessidades de calagem e adubação, bem como o tratamento de áreas com problemas no desenvolvimento de culturas. A utilização das informações disponibilizadas nos relatórios de análises é importante e vem aumentando no cenário atual, com a implementação da agricultura de precisão e construção de histórico das áreas (LOPES, A. S.; GUILHERME L. R. G. NOVAIS, R.F., 2007). A área de estudo está localizada no município de Castro, em sua quase totalidade, está situado no Primeiro Planalto Paranaense onde predominam rochas graníticas porfiríticas, os solos são dominantemente argilosos, profundos, ácidos, com pequena variação de textura, coloração predominantemente avermelhada ou brunada e com horizonte superficial espesso e com altos teores de matéria orgânica (FASOLO, et al., 2002). De acordo com Ronquim, 2010, a fertilidade química do solo está relacionada diretamente ao pH e à proporção na qual as cargas estão saturadas por elementos nutrientes para as plantas, que são as concentrações de macro e micronutrientes. Já a fertilidade física está relacionada com características morfológicas e propriedades do solo, tais como: textura, estrutura, porosidade e espessura. As propriedades biológicas e bioquímicas do solo, tais como: a atividade enzimática, a taxa de respiração, a diversidade e a biomassa microbiana, são indicadores sensíveis que podem ser utilizados no monitoramento de alterações ambientais decorrentes do uso agrícola, sendo ferramentas para orientar o planejamento e a avaliação das práticas de manejo utilizada (FERREIRA et al., 2017). A prática agrícola é uma das fontes antropogênicas de contaminação do solo, com o crescimento da população mundial a demanda de alimentos é cada vez maior, desta forma é necessário o desenvolvimento de técnica de cultivo que visem a produção cada vez maior (ABDULLAHI, 2015). O manejo do solo para atingir a produtividade máxima vai da aplicação intensiva de fertilizantes minerais (N,P e K), lodo de esgoto, dejetos de animais e pesticidas, bem como análises físico- químicas mais detalhadas que reflitam a realidade de cada talhão já que os agrotóxicos não são constituídos apenas de elementos e nutrientes necessários crescimento das plantas, mas também de contaminantes (ABDULLAHI, 2015). Neste sentido, o objetivo geral deste trabalho foi avaliar uma área de produção agrícola que apresenta sintomas observados na parte aérea das plantas atacadas, que consistem em reboleiras de plantas com tamanho reduzido e com amarelecimento em relação à mesma área com plantas saudáveis sem sintomas visíveis, tanto nas amostras de solos quanto das plantas, avaliando as características químicas, físicas e biológicas, por meio de análises laboratoriais seguindo metodologias oficiais.

Material e métodos

As amostras utilizadas para o desenvolvimento do trabalho foram coletadas de uma propriedade agrícola particular, localizada na cidade de Castro, no Paraná, na propriedade Chácara Emília, as coletas foram realizadas nas áreas consideradas saudáveis e nas áreas com problemas de desenvolvimento da cultura de milho. As amostras de solos foram coletadas na profundidade de 0- 10 cm, 10-20 cm e 20-40 cm e de tecido vegetal acima da raiz e encaminhadas ao laboratório. O preparo das amostras de solos e de plantas ocorreu no laboratório de análises físico-químicas da Fundação ABC, localizado na cidade de Castro. As amostras de solos foram secas em estufa com circulação de ar, à temperatura de 40°C, por 48 horas e as amostras de tecido vegetal foram lavadas para remoção de terra, e secas em estufa de circulação de ar, a 60°C por 18 horas. Após o período de secagem as amostras de solos foram passadas em moinho de martelo, peneiradas e seguiram para as análises físico-químicas e biológica, bem como as amostras de tecido que foram moídas em moinho de facas. As amostras de solos foram cachimbadas ou pesadas conforme metodologia das análises RAIJ, B. van, et al., 2001 para análise de rotina em solos e TABATABAI, 1994 para análises de enzimas. As amostras de tecido vegetal foram pesadas conforme metodologia das análises EMBRAPA, 1999 (macro e micro) e AOAC, 2019 (nitrogênio).

Resultado e discussão

Para a avaliação dos resultados analíticos de solos, as amostras foram identificadas como área “Boa” e área “Sintoma”, e identificação de 1 até 3 de acordo com a profundidade de coleta, os resultados da análise de rotina em solos foram apresentados na figura 1. Pode-se observar que os dados levando em consideração a cada profundidade não variam entre si, a maior discrepância está nos valores de matéria orgânica que são maiores nas amostras com sintomas do que nas amostras consideradas saudáveis. Segundo o Raij et al., 2001 os níveis de fertilidade do solo analisado para Presina (fósforo resina) e K+ (potássio trocável) estão muito alto para a maioria das áreas (P >80 mg/dm3) e K+ (> 6,0 mmolc/dm3), os níveis de cálcio (Ca2+) e magnésio (Mg2+) também são considerados bem altos, Ca2+ > 7 mmolc/dm3 e Mg2+ > 8m molc/dm3. Os resultados dos micronutrientes e do enxofre, levando em consideração níveis de fertilidade do solo (RAIJ et al., 2001) encontram- se também acima do indicado para a nutrição foliar, os valores de teores considerados altos são: boro >0,60 mg/dm3, cobre >0,8 mg/dm3, ferro >12 mg/dm3, manganês >5,0 mg/dm3, zinco >1,2 mg/dm3 e enxofre >10 mg/dm3. O fornecimento de nutriente no solo em excesso, segundo Batista et al., 2018 ou de outro fator que pode afetar a produção, como escassez hídrica, ventos fortes, geadas faz com que a planta passe por estresse e isso pode acarretar a redução no seu crescimento. As análises de amostras representativas da área afetada são decisivas para a tomada de decisão referente à continuidade da cultura e ações para as demais atividades da área, como próxima adubação e próxima safra. Os valores dos elementos potencialmente tóxicos analisados podem ser provenientes dos fertilizantes minerais, entretanto, a sua deposição do solo pode levar décadas, considerando tão somente a concentração do metal pesado no insumo, mas a dose e a quantidade de aplicações (McBRIDE; SPIERS, 2001). A Resolução n° 420/2009, modificada pela n° 460/2013 do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA), dispõe sobre critérios e valores orientadores de qualidade do solo quanto à presença de substâncias químicas e estabelece diretrizes para o gerenciamento ambiental de áreas contaminadas por essas substâncias em decorrência de atividades antrópicas. Comparando os valores obtidos com os valores de prevenções descritos na resolução, todos encontram-se abaixo, evidenciando que os elementos potencialmente tóxicos não influenciaram o desenvolvimento da cultura, resposta também evidenciada por PAVELHÃO, 2015, que fez um estudo no solo de Bandeirantes, município também do estado do Paraná em comparação com os limites apresentados na resolução do CONAMA. Franco, 2019, relacionou o uso de fertilizantes químicos associados aos fertilizantes orgânicos em áreas de produção intensiva de hortaliças no estado do Rio de Janeiro, na cidade de Petrópolis, que podem ser fontes de elementos potencialmente tóxicos tanto para o solo como para a planta. Levando em consideração os valores de atributos microbiológicos para Latossolos Vermelhos argilosos e muito argilosos de Cerrado na camada de 0 a 10 cm com base na matéria orgânica do solo, apresentados por Lopes, 2012, os valores de arilsulfatase estão adequados (> 95 µg p-nitrofenol g-1 solo h-1) e para ß-Glicosidase estaria na faixa média (66 a 140 µg p-nitrofenol g-1 solo h-1), porém a tabela foi gerado para a região do Cerrado brasileiro, que possui características diferentes do solo em estudo. Já o estudo do solo da Paraná, conduzido por Barth et al., 2021, correlaciona os valores da matéria orgânica com o teor de cada enzima para interpretação da condição biológica da área em estudo, o teor de arilsulfatase estaria na faixa média (241-480 µg p-nitrofenol g-1 solo h-1) e ß-Glicosidase na baixa (<160 µg p-nitrofenol g-1 solo h-1). Os resultados de macronutrientes e micronutrientes (Figura 2) estão acima dos valores obtidos nos estudos de Felizardo, et al., 2019, que avaliou os teores de macronutrientes secundários e micronutrientes em plantas de milho adubadas com fertilizante organomineral, mesmo a cultura recebendo adubação os valores ficaram abaixo dos obtidos neste estudo. Em relação ao teor de elementos potencialmente tóxicos no tecido foliar, levou- se em consideração que os teores considerados fitotóxicos , em mg kg-1: de 100 a 150 para manganês (Mn); 50 a 100 para níquel (Ni); 3 a 20 para cobre (Cu); 500 a 1.500 para zinco (Zn) (Webber et al., 1984), e de 56 para chumbo (Pb) (Kabata-Pendias & Pendias, 2001), estando os resultados obtidos abaixo dos limites estabelecidos e para os cromo, arsênio, cobalto, cádmio, chumbo e níquel ficaram abaixo o limite de quantificação do método. Valores de elementos potencialmente tóxicos foram encontrados por Nogueira, et al., 2008, após aplicação de sucessivas de lodo de esgoto na área em estudo.

Resultados de análise de rotina em amostras de solos


Resultados de análise de macro e micronutrientes em tecido vegetal

Conclusões

Os teores de macronutrientes e micronutrientes tanto no solo quanto no tecido foliar ficaram acima dos valores determinados como referência para a cultura de milho, indicando o excesso de adubação que decorreu no desenvolvimento desigual da cultura na área de estudo. As análises realizadas nas amostras coletadas fornecem subsídios para a tomada de decisão no campo a curto, médio e longo prazo e sugerem o acompanhamento da área para as próximas safras afim de correção dos níveis considerados críticos para o desenvolvimento das próximas culturas.

Agradecimentos

Referências

ABDULLAHI, M. S. Chapter 18 - Soil Contamination, Remediation and Plants: Prospects and Challenges. In: HAKEEM, K. R.; SABIR, M.; ÖZTÜRK, M.; MERMUT, A. R. (Ed.). Soil Remediation and Plants, Academic Press, San Diego, p. 525-546, 2015. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/B978-0-12-799937-1.00018-8> Acesso em: 01 de julho de 2021.
AOAC – Official Method 992.15, Combustion Method, 21 th Edition, 2019.
BARTH, G.; HALISKI, A.; TEIXEIRA, E. C. O.; JORIS, H. A. W.; TEIXEIRA, S. A.; GALLO, P.; JONGE, V. de. A qualidade de solo sob o aspecto biológico. Revista Fundação ABC. Ano 10. Julho/Agosto. Edição 44 - ISSN 2763-8537, página 18-19. Castro-Paraná, 2021.
BATISTA, M.A.; INOUE, T.T.; ESPER NETO, M.; MUNIZ, A.S. Princípios de fertilidade do solo, adubação e nutrição mineral. In: BRANDÃO FILHO, J.U.T.; FREITAS, P.S.L.; BERIAN, L.O.S.; GOTO, R. Hortaliças-fruto. Maringá: EDUEM, 2018.
CONAMA. Conselho Nacional do Meio Ambiente. Resolução nº 420, de 28 de dezembro de 2009, publicado no DOU nº 249, de 30/12/2009, págs. 81-84.
EMBRAPA. Centro Nacional de Pesquisa de Solos. Manual de métodos de análise de solo. Centro Nacional de Pesquisa de Solos. 2ª edição. Rev. atual. Rio de Janeiro, 1997.
FASOLO, P. J.; CARVALHO, A. P.; POTTER, R. O.; BOGNOLA, I. A.; BHERING, S. B.;
FELIZARDO, B. D.; ARAÚJO, E. S.; JUNIOR, I. V. S.; ROCHA, A. A. ; CAMPOS, D. V. B. Determinação de macronutrientes secundários e micronutrientes em plantas de milho adubadas com fertilizante organomineral. Congresso Brasileiro de Engenharia Química em Iniciação Científica, Uberlândia – MG. Disponível em: https://pdfs.semanticscholar.org/0342/fb6f3d8c706cbd60524e643b1e2d7387fa38.pdf. Acesso em: 27 ago 2021.
FERREIRA, E. P. de B.; STONE, L. F.; MARTIN, C. C. G. População e atividade microbiana do solo em sistema agroecológico de produção. Revista Ciência Agronômica, v. 48, n. 1, p. 22-31, 2017 Centro de Ciências Agrárias - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, CE.
Franco, T. F. Metais pesados em solos de áreas de produção intensiva de hortaliças em Petrópolis-RJ. Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Curso de Pós-graduação em Engenharia Agrícola e Ambiental, 2019.
KABATA-PENDIAS, A. & PENDIAS, H. Trace elements in soils and plants. 3.ed. Boca Raton, CRC Press, 2001. 413p.
LOPES, A. A. de C. Interpretação de indicadores microbiológicos em função da matéria orgânica do solo e dos rendimentos de soja e milho. Brasília, 2012. Dissertação de Mestrado – Universidade de Brasília/Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, 2012.
LOPES, A. S.; GUILHERME L. R. G. NOVAIS, R.F. Fertilidade do solo e produtividade agrícola. Fertilidade do Solo, SBCS, Viçosa, 2007. 1017p.
MARTORANO, L. G. Caracterização dos solos do Município de Castro, PR. Embrapa Solos, 2002.
McBRIDE, M. B.; SPIERS, G. Trace elements content of selected fertilizers and dairy manures as determined by ICP-MS. Communications in Soil Science and Plant Analysis, New York, v. 32, n. 1-2, p. 139 – 156. 2001. Disponível em: http://dx.doi.org/10.1081/CSS-100102999.
NOGUEIRA, T. A. R.; OLIVEIRA, L. R.; MELO, W. J. de, FONSECA, I. M.; MELO, G. M. P. de; MELO, V. P. de; MARQUES, M. O. Cádmio, cromo, chumbo e zinco em plantas de milho e em latossolo após nove aplicações anuais de lodo de esgoto. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 32:2195-2207, 2008. Disponível em: https://www.rbcsjournal.org/wp-content/uploads/articles_xml/0100-0683-rbcs-S0100-06832008000500040/0100-0683-rbcs-S0100-06832008000500040.pdf. Acesso em: 27 ago 2021.
PAVELHÃO, T. R. Valores orientadores de qualidade para metais pesados em solos cultivados no município de Bandeirantes – PR. Universidade Estadual de Maringá. Maringá, 2015.
RAIJ, B. van, et al. Análise Química para Avaliação da Fertilidade de Solos Tropicais, Instituto Agronômico, Campinas, 2001.
RONQUIM, C. C. Conceitos de fertilidade do solo e manejo adequado para as regiões tropicais. Embrapa Monitoramento por Satélite, Campinas, 2010.
SÁ, M. F. M. Os solos dos Campos Gerais. In: MELO, M. S.; MORO, R. S.; GUIMARÃES, G. B. Patrimônio natural dos Campos Gerais do Paraná. Ponta Grossa: Editora UEPG, 2007. Cap. 6, p.73-83.
SANTOS, H. G. dos; JACOMINE, P. K. T.; ANJOS, L. H. C. dos; OLIVEIRA, V. A. de; LUMBRERAS, J. F.; COELHO, M. R.; ALMEIDA, J. A. de; ARAUJO FILHO, J. C. de; OLIVEIRA, J. B. de; CUNHA, T. J. F. Sistema Brasileiro de Classificação de Solos. – 5. ed., rev. e ampl. − Brasília, DF, Embrapa, 2018.
Tabatabai, M.A., 1994. Soil enzymes. In: Weaver, R.W., et al. (Eds.), Methods of Soil Analysis. Part 2. Microbiological and Biochemical Properties. SSSA Book Ser 5. SSSA,
Teixeira, P. C. et al. Manual de métodos de análise de solo. 3ª Edição. Embrapa Brasília, DF, 2017.
WEBBER, M.D.; KLOKE, A. & JELL, J.C. A review of current sludge use guidelines for the control of heavy metal contamination in soils. In: L´HERMITE, P. & OTT, H., eds. Processing and use of sewage sludge. 3.ed. Dordrecht, Reidel, 1984. p.371-386.