Fitodisponibilidade de cobre e produção de matéria seca por plantas de milho em resposta à aplicação de dejetos de suínos

Copper phytoavailability and corn dry biomass production after swine manure application

SEÇÃO IX - POLUIÇÃO DO SOLO E QUALIDADE AMBIENTAL

Fitodisponibilidade de cobre e produção de matéria seca por plantas de milho em resposta à aplicação de dejetos de suínos⁽¹⁾

Copper phytoavailability and corn dry biomass production after swine manure application

Edleusa Pereira Seidel^I; Antônio Carlos Saraiva da Costa^II; Maria do Carmo Lana^III

^IProfessora do Centro de Ciências Agrárias, Universidade do Oeste do Paraná – UNIOESTE-MCR/PR. Rua Marechal Deodoro 376, CEP 85960-000 Marechal C. Rondon (PR). E-mail: [e-mail]

^IIProfessor do Departamento de Agronomia, Universidade Estadual de Maringá – MGA/PR. Av. Colombo 5790, Jd. Universitário, CEP 87020-900 Maringá (PR). E-mail: [e-mail]

^IIIProfessora do Centro de Ciências Agrárias, Universidade do Oeste do Paraná – UNIOESTE-MCR/PR. Rua Pernambuco 1777, CEP 85960-000 Marechal C. Rondon (PR). E-mail: [e-mail]

RESUMO

Os resíduos da produção de suínos têm grande potencial como condicionadores químicos de solos para a produção vegetal. O objetivo deste trabalho foi avaliar: (a) a produção de matéria seca pela cultura do milho após a adição de dejeto de suínos e de doses crescentes de Cu; (b) como os teores de Cu e de matéria orgânica no solo podem interferir na absorção e translocação deste elemento para a parte aérea do milho. Este estudo foi realizado em casa de vegetação da Universidade Estadual de Maringá (UEM). O milho foi cultivado em amostra de um Latossolo Vermelho eutroférrico textura argilosa, com dois teores de matéria orgânica (34,09 e 8,60 g dm^-3 provenientes de duas profundidades de coleta). O experimento foi constituído de 14 tratamentos: solo com dois teores de matéria orgânica submetidos a sete tratamentos: testemunha, dejeto de suíno; NPK + dejeto de suíno; NPK + dejeto de suíno + 100 mg dm^-3 de Cu; NPK + dejeto de suíno + 200 mg dm^-3 de Cu; NPK + dejeto de suíno + 300 mg dm^-3 de Cu; NPK + dejeto de suíno + 400 mg dm^-3 de Cu. A dose de dejeto de suíno aplicada foi igual para todos os tratamentos e equivalente a 120.000 L ha^-1. Constatou-se que o teor de matéria orgânica do solo influenciou na produção de matéria seca da parte aérea do milho. As raízes absorveram parte do excesso de Cu adicionado, mas não houve translocação do elemento, na mesma proporção, para a parte aérea.

Termos de indexação: adubação orgânica, translocação de cobre, metais pesados.

SUMMARY

The residues of swine production have a great potential as soil chemical conditioners for crop production The purpose of this study was to evaluate: (a) corn yield, after application of swine manure and increasing doses of soluble copper in an Eutroferric Red Latosol with two organic matter contents (34,09 and 8,60 g dm^-3), (b) the influence of soil copper and organic matter content on copper absorption and translocation to corn shoots. The study was set up in a greenhouse of the Universidade Estadual de Maringá, state of Paraná. The soil with two organic matter contents was submitted to seven treatments: control; swine waste; NPK + swine waste; and NPK + swine waste + 100, 200, 300 and 400 mg dm^-3 copper, respectively. The dose of swine manure was equal in all treatments (120,000 L ha^-1). It was observed that the soil organic matter content influenced the biomass shoot production. Roots absorbed part of the excess copper, but its translocation to the shoot was not proportional.

Index terms: organic fertilization, copper translocation, soil copper contamination.

INTRODUÇÃO

A produção de resíduo rural, principalmente da suinocultura, tem despertado a atenção dos ambientalistas pela alta carga poluidora, especialmente para os recursos hídricos, devido à elevada demanda bioquímica de O₂ (DBO) e à presença de metais pesados (Mattias, 2006). A princípio, os dejetos de suínos podem ser considerados condicionadores químicos do solo; todavia, a concentração da aplicação em determinadas áreas pode torná-lo um problema, pois pode haver um desequilíbrio nas relações entre os nutrientes do solo para a maioria das culturas, bem como acúmulo de determinados metais pesados (Basso, 2005; Girotto et al., 2007).

Ultimamente, várias pesquisas vêm sendo realizadas com a finalidade de avaliar a biodisponibilidade de micronutrientes para as culturas após a aplicação de resíduos orgânicos rurais e urbanos (Matos et al., 1996; Amaral Sobrinho et al., 1997; Seganfredo, 2000; Nascimento et al., 2004), bem como avaliar seu potencial de contaminação e poluição.

O Cu é um metal pesado e, do ponto de vista ambiental, metal pesado pode ser entendido como aquele que, em determinadas concentrações e tempo de exposição, oferece risco à saúde humana e ao ambiente (Silva et al., 2001; Kabata-Pendias & Pendias, 2001). A maioria das plantas apresenta um efeito deletério em seu crescimento quando cultivadas em ambiente com excesso desses metais pesados. Esse efeito está relacionado à indução, pelos metais, de distúrbios fisiológicos e nutricionais (Marschner, 1995). Os principais elementos químicos enquadrados neste conceito são: Ag, As, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Sb, Se e Zn.

O teor máximo de Cu a partir do qual há risco para a saúde humana e para o meio ambiente varia muito e depende da legislação de cada país. A legislação dos Estados Unidos, a mais tolerante em relação aos limites, estabelece como teor máximo permitido de Cu no solo 750 mg kg^-1, enquanto a Dinamarca e Suécia, os mais restritivos, exigem 40 mg kg^-1 (Seganfredo, 2000). Jackson (1964), citado por Ferreira et al. (2001), estabeleceu o teor total de Cu nos solos tropicais entre 5 e 40 mg kg^-1.

A disposição contínua de dejetos líquidos de suínos, em uma mesma área, pode possibilitar o acúmulo e a contaminação do solo e da água com Cu (Girotto et al., 2007; Gräber et al., 2005), proveniente em especial de suplementos minerais adicionados à ração.

Segundo Konzen (1983) e Seganfredo (1998), a quantidade de Cu adicionado por dejetos de suínos a um solo argiloso contendo 30 g kg^-1 de matéria orgânica é de 271 e 1.113 g ha^-1, respectivamente, e a quantidade extraída de Cu para a cultura de milho com uma produtividade de 9 t ha^-1 é de 24 g ha^-1, o que permite acúmulo desse elemento no solo.

Este trabalho teve por objetivo avaliar a produção de matéria seca pela cultura do milho cultivado em casa de vegetação, após adição de dejetos de suínos, e a contaminação por Cu em um solo com dois teores de matéria orgânica, bem como avaliar a absorção e a translocação de Cu para a parte aérea da planta.

MATERIAL E MÉTODOS

Esta pesquisa foi realizada em casa de vegetação, na Universidade Estadual de Maringá, Estado do Paraná. O experimento foi desenvolvido em solo de textura argilosa, classificado como Latossolo Vermelho eutroférrico (Embrapa, 2006), coletado no município de Marechal Cândido Rondon, região oeste do Estado do Paraná, em uma área de plantio direto, em duas profundidades (10-20 cm e 100–150 cm). Amostras do solo foram separadas para análise química, determinando-se os teores de matéria orgânica (MO): 34,09 e 8,60 g dm^-3 nessas profundidades, respectivamente. Os teores de MO foram determinados pelo método Walkley & Black, adaptado por Raij et al. (1987). O N total foi determinado por digestão úmida, método semimicro Kjeldahl, de acordo com o método de Tedesco et al. (1995) (Quadro 1).

O dejeto utilizado foi proveniente de uma granja suinícola, com sistema de criação de engorda, situada no município de Marechal Cândido Rondon, coletado em tanque de estabilização, com tempo de fermentação variando entre 1 e 60 dias. Após cuidadosamente homogeneizado, o material foi coletado e acondicionado em garrafas plásticas e encaminhado para sua caracterização química conforme métodos descritos por Tedesco et al. (1995) (Quadro 2).

O experimento consistiu de um delineamento inteiramente casualizado (2 x 5 + 4), com dois teores de matéria orgânica no solo (34,09 e 8,60 g dm^-3), cinco doses de Cu (0, 100, 200, 300 e 400 mg dm^-3) na forma de sulfato de Cu, e quatro tratamentos adicionais: tratamento 1 (testemunha); tratamento 2 (dejeto de suíno); tratamento 3 (NPK + dejeto); tratamento 4 (NPK + dejeto + 100 mg dm^-3 de Cu); tratamento 5 (NPK + dejeto + 200 mg dm^-3 de Cu); tratamento 6 (NPK + dejeto + 300 mg dm^-3 de Cu); tratamento 7 (NPK + dejeto + 400 mg dm^-3 de Cu). O experimento foi realizado em vasos com capacidade para 5 dm³, onde foram colocados 4,8 dm³ do solo.

A adubação utilizada no plantio foi equivalente a 10 kg ha^-1 de N, 80 kg ha^-1 de P₂O₅ e 45 kg ha^-1 de K₂O. Aplicou-se uma dose equivalente a 1 t ha^-1 de calcário em todos os tratamentos 15 dias antes da semeadura. Nos tratamentos que receberam dejeto de suínos, foi adicionado o equivalente a uma dose de 120.000 L ha^-1. As unidades experimentais ficaram incubadas por 15 dias. Decorrido o prazo de incubação, fez-se a semeadura do milho híbrido DKB 390, utilizando-se cinco sementes por vaso. Após 15 dias da emergência, foram feitos os desbastes, deixando três plantas por vaso. O experimento foi conduzido por 55 dias após a emergência, quando foram coletadas as plantas de milho, cortadas rentes ao solo, lavadas com água destilada e acondicionadas em sacos de papel. Em seguida, foram levadas para secar em estufa de circulação de ar forçada a 65 ºC por 48 h. Após a secagem, as amostras foram pesadas e moídas para análise do tecido foliar. Foram coletadas, também, as raízes de cada unidade experimental, que foram devidamente lavadas e acondicionadas em sacos de papel e secas em estufa de circulação de ar forçada a 65 ºC por 48 h. Quando as amostras estavam secas, foram pesadas e moídas.

A determinação do Cu no tecido vegetal foi realizada após digestão nitroperclórica (3:1) (Embrapa, 1997). Em seguida, foram feitas as leituras em espectrofotômetro de absorção atômica modelo GBC-932 (Embrapa, 1997). Os dados de matéria seca e o teor de Cu na parte aérea, nas raízes e no solo foram submetidos à análise de variância, utilizando o software SAEG.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Matéria seca da parte aérea e das raízes de milho

A matéria seca da parte aérea (MSPA) e a das raízes (MSRA) da cultura do milho foram significativamente influenciadas pelos teores de MO e pelas doses de Cu adicionadas. A interação do teor de matéria orgânica e doses de Cu foi significativa a 5 % pelo teste F.

Após a análise de variância, foram feitos os desdobramentos para as variáveis produção de MSPA, MSRA, teores de Cu na parte aérea (CuPa), e teores de Cu na raiz (CuRA) em função de diferentes doses de Cu nos tratamentos fatoriais e do teste de médias para os tratamentos adicionais (Quadro 3).

Verificou-se que a maior produção de matéria seca ocorreu no tratamento com maior teor de MO, com exceção da dose equivalente a 100 mg dm^-3 de Cu (Quadro 3). Esta maior produção deve-se principal-mente à interferência da matéria orgânica nas propriedades físicas (estrutura, aeração, densidade aparente e retenção de umidade) e químicas do solo (CTC, poder tampão, disponibilidade de nutrientes, Quadro 1) (Canellas et al., 2008).

Quando se comparou o dejeto de suíno com doses de Cu, no tratamento com 34,09 g dm^-3 de MO, constataram-se diferenças significativas nos tratamentos que receberam as maiores doses de Cu (300 e 400 mg dm^-3), com as menores produções de MSPA, talvez devido à fitotoxidade causada pelo elemento (Quadro 3).

Resultados semelhantes foram relatados por Luchese et al. (2004), que constataram diminuição da massa seca da parte aérea de milho em doses crescentes de Cu.

A adição do dejeto nos tratamentos com 34,09 e 8,60 g dm^-3 de MO promoveu aumentos na produção de MSPA em relação à testemunha, demonstrando seu efeito como condicionador do solo, fornecendo nutrientes e atividade biológica ao solo e, portanto, às plantas, conforme demonstrado por Konzen (1983), Scherer et al. (1995) e Seganfredo (2000).

Quando se comparou o dejeto de suíno com doses de Cu, no tratamento com 8,60 g dm^-3 de MO, foram constatadas diferenças significativas apenas nos tratamentos que receberam as doses de 100 e 200 mg dm^-3 de Cu, cuja produção de MSPA foi superior à do tratamento que recebeu apenas dejeto de suíno (Quadro 3). Este resultado pode ser explicado pelo fato de neste tratamento o teor de Cu no solo ser menor que no tratamento com 34,09 g dm^-3 de MO (Quadro 1). Galrão (1988) e Ferreira et al. (2001) também constataram respostas às adubações com Cu em cereais, trigo, milho, arroz, aveia e cevada. Os cereais são as culturas mais suscetíveis à deficiência de Cu.

A MSRA para os dois teores de MO foi significativamente diferente em relação à testemunha. O tratamento que recebeu apenas dejeto de suíno quando comparado com doses de Cu não apresentaram diferenças significativas no tratamento com 34,09 g dm^-3 de MO, enquanto no tratamento com 8,60 g dm^-3 foram verificadas diferenças significativas nas doses de 200 e 300 mg dm^-3 de Cu.

No tratamento com maior teor de MO, a MSPA decresceu linearmente quando foram aumentadas as doses de Cu no solo (Figura 1). No tratamento com 8,60 g dm^-3 de MO quando foram aumentadas as doses de Cu, a produção de MSPA apresentou efeito quadrático.

Cobre na parte aérea e na raiz de milho

Os teores de Cu na parte aérea (CuPA) do milho variaram de 5,0 a 13,80 mg kg^-1. Esses teores encontram-se dentro dos intervalos considerados adequados para as plantas de milho, segundo Malavolta et al. (1997) e Raij et al. (1996) – de 6 a 20 mg kg^-1 e 50 a 250 mg kg^-1, respectivamente. Resultados semelhantes foram encontrados por Anjos & Mattiazzo (2000), que, após cultivar milho com biossólido proveniente da Estação de Esgotos da SABESP- Barueri, verificaram que os teores de Cu na planta eram maiores em todas as partes do vegetal, entretanto, na folha diagnose das plantas encontravam-se dentro do intervalo considerado adequado por Malavolta et al. (1997).

De acordo com Ferreira et al. (2001) e Rappaport et al. (1988), a toxicidade de Cu não é comum, mesmo quando o elemento é aplicado em grandes doses. Esses autores não observaram sintomas de fitotoxidade de Cu em plantas de milho cultivadas com biossólido, mesmo quando as concentrações de Cu excederam os limites estabelecidos pela legislação.

Foi constatado que, no tratamento com 34,09 g dm^-3 de MO, não houve diferença significativa no teor de CuPA entre as doses, evidenciando que o Cu adicionado não foi translocado proporcionalmente para a parte aérea. O fato de o Cu não ter sido translocado pode ser devido à capacidade da MO do solo em diminuir sua disponibilidade para a planta, como indicam Dechen & Nachtigall (2006). Diversos autores também constaram o efeito da MO em diminuir a disponibilidade de Cu para as plantas devido à formação de complexos estáveis (Stevenson & Ardakani, 1972; Ferreira et al., 2001; Andreoli, et al., 2003; Martins et al., 2003).

A análise das plantas cultivadas no solo com 8,60 g dm^-3 de MO mostrou que o teor de CuPA foi significativamente maior com as doses de 100, 200 e 300 mg dm^-3 quando comparado com o da testemunha (Quadro 3). Neste tratamento, a comparação do teor de Cu na parte aérea do tratamento que recebeu apenas dejeto de suíno com os demais (doses de Cu) apresentou diferenças significativas com as doses de Cu de 100, 200, 300 e 400 mg dm^-3, que tiveram teores superiores. O menor teor de MO (solo + dejeto) não foi suficiente para reduzir a disponibilidade deste elemento para a planta, o que permitiu sua maior absorção pela planta. Simonete & Kiehl (2002) correlacionaram as quantidades de Cu absorvidas por plantas de milho após aplicação de lodo e observaram aumentos significativos no teor de Cu nas plantas de milho.

Para o solo com 8,60 g dm^-3 de MO, verifica-se que a dose que permite a máxima produção de MSPA é de 224,69 mg dm^-3 de Cu; a partir desta dose a produção de MSPA diminuiu (Figura 2). No entanto, no solo com 34,09 g dm^-3, o efeito foi linear crescente no teor de CuPA em função da aplicação das doses crescentes de Cu.

Reddy et al. (1989) e Anjos & Mattiazzo (2000) constataram aumentos lineares nos teores de Cu na cultura do milho quando foram aplicadas diferentes doses de biossólidos provenientes de Estações de Tratamentos de Esgotos (ETE). De acordo com Anjos & Mattiazzo (2000), o teor de Cu nos grãos de milho variou de 1 a 3 mg kg^-1, enquanto nas folhas variou de 13 a 22 mg kg^-1.

Na análise de variância dos teores de Cu nas raízes (CuRA), verificou-se que esses foram influenciados pelos tratamentos nos dois teores de MO. Ao analisar seus desdobramentos (Quadro 3), houve diferenças significativas no teor de Cu nas raízes entre a testemunha e as doses de Cu nos dois tratamentos com teores diferentes de MO. Quando aumentaram as doses de Cu adicionadas no solo, aumentou também o teor de CuRA (Figura 3).

Verificou-se que as raízes absorveram parte do Cu em excesso aplicado nos tratamentos, mas não houve translocação proporcional para a parte aérea, evidenciando que as raízes de milho possuem mecanismos que impedem a translocação de parte do excedente de Cu absorvido. De acordo com Silva et al. (2007), as raízes de plantas de arroz e soja limitam a translocação de Cu para a parte aérea. As raízes das plantas possuem diversos mecanismos de tolerância ao excesso de Cu, como imobilização do Cu na parede celular, exclusão ou restrição da absorção, compartimentalização no vacúolo com complexos solúveis, formação de quelatos na interface parede celular-membrana e fitoquelatinas, que quelatam metais pesados nas células, evitando danos intracelulares (Marschner, 1995).

Os teores elevados de Cu nas raízes (445,8 e 2135,0 g kg^-1), nos tratamentos que receberam 300 e 400 mg dm^-3 de Cu (Quadro 3), foram suficientes para reduzir a produção de MSPA, provavelmente por danos às membranas das raízes. De acordo com Malavolta et al. (1997), em altos teores de Cu, as raízes funcionam de maneira anormal, pois perdem elementos previamente absorvidos, o que é considerado uma indicação de dano na permeabilidade da membrana.

De acordo com Kabata-Pendias & Pendias (2001), a maioria das espécies pode acumular Cu especialmente nas raízes. Lavado et al. (2001), pesquisando a absorção de metais pesados e micronutrientes por plantas de milho, concluíram que as raízes das plantas apresentam maior teor de Cu (48,9 mg kg^-1), comparando-as com as folhas, e isso foi relacionado, principalmente, à baixa translocação do Cu da raiz para parte aérea. A raiz atuou como um filtro natural reduzindo a transferência do metal para o restante da planta.

Cobre no solo após a aplicação de dejeto de suíno

Na análise de variância para o teor de Cu no solo, verificou-se que a MO do solo, bem como as doses de Cu adicionadas, interferiram significativamente nos teores de Cu do solo disponíveis e a interação MO e doses de Cu também foi significativa.

No desdobramento da análise de variância, constatou-se que a testemunha e a aplicação de dejeto diferiram dos tratamentos fatoriais (doses de Cu), mas não houve diferença significativa entre a testemunha e o tratamento que recebeu apenas dejeto de suíno (Quadro 3).

O teor de Cu disponível no solo, em função das doses crescentes de Cu adicionadas para ambos os tratamentos (34,09 e 8,60 g dm^-3 de MO), teve aumento linear (Figura 4). Verificou-se que apenas com a dose de 100 mg dm^-3 o teor de Cu (103,32 mg d^-3) ficou dentro do limites máximos permitidos pela legislação da União Europeia, que é de 50 a 140 mg kg^-1, e os demais teores ficaram acima, entretanto abaixo do limite máximo permitido pelo Estados Unidos, que é de 750 mg kg^-1 (Seganfredo, 2000) (Quadro 3).

Matos et al. (1996) pesquisaram sobre a retenção dos metais pesados no solo e verificaram que a adsorção ocorre nos argilominerais com sítios negativos, onde os metais são adsorvidos por forças eletrostáticas. Além disso, os metais podem ser complexados por compostos orgânicos, adsorvidos ou oclusos em carbonatos ou óxidos de Fe, Al e Mn.

CONCLUSÕES

1. Os teores de matéria orgânica do solo alteraram a produção de matéria seca da parte aérea da cultura do milho; ela foi maior no solo com 34,09 g dm^-3 de matéria orgânica.

2. O maior teor de matéria orgânica no solo reduziu a disponibilidade de Cu no solo e o teor de Cu na planta.

3. Os teores de Cu nas raízes foram maiores, sugerindo menor translocação para a parte aérea.

LITERATURA CITADA

Recebido para publicação em março de 2009 e aprovado em agosto de 2009.

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(1

) Parte do trabalho de Doutorado desenvolvido no Programa de Pós-Graduação em Solos e Nutrição de Plantas da Universidade Estadual de Maringá – UEM.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  09 Fev 2010
• Data do Fascículo
  Dez 2009

Histórico

• Aceito
  Ago 2009
• Recebido
  Mar 2009