Efeito nutricional e tóxico do níquel em algodoeiro herbáceo

Abstract

O algodoeiro herbáceo (Gossypium hirsutum L.), é uma espécie da família Malvaceae amplamente cultivada no Brasil em diferentes sistemas de produção, desde pequenas glebas, de agricultura familiar, até plantios empresariais com alto nível tecnológico. Esta commodity ocupa um papel de destaque dentro do cenário econômico social brasileiro, e seu sistema de produção enfrenta gargalos produtivos que estão sendo superados com o avanço científico. Neste sentido, desenvolvemos dois experimentos para tratar do Ni, quanto a seu papel nutricional, veiculado via foliar, e quanto ao potencial como contaminante de solos cultivados com algodoeiro. Para verificar se o Ni melhora a assimilação da ureia, bem como se pode representar danos ao processo fotossintético desenvolvemos um experimento arranjado em esquema fatorial 2 × 5, com ureia [4% e 8% (p/v)] em função de cinco concentrações de Ni como NiSO4 · 6H2O (0; 0,15; 0,30; 0,60 e 1,20 g L-1) aplicados via foliar em plantas de algodoeiro no início da fase reprodutiva com quarenta e dois dias de idade. Foram aferidas as características de trocas gasosas e alguns metabólitos revelando efeito positivo do Ni na taxa fotossintética em doses intermediárias (0,6 g L-1 e 0,3 g L-1) e diminuição na maior dose. A atividade da enzima urease foi responsiva às concentrações de Ni com aplicação de ureia de modo que 0,3 e 0,6 g L-1 se mostraram promissoras para abordagens futuras. No outro extremo, para verificar se o limite tóxico do Ni no algodoeiro pode ser influenciado pelo pH do solo, realizou-se um experimento em esquema fatorial 2 × 5, com dois níveis de saturação por bases (50 % e 70%) combinados com cinco concentrações de Ni (0, 30, 60, 90 e 180 mg kg-1). A aplicação da maior dose de Ni diminuiu as trocas gasosas e os pigmentos, 90 mg kg-1 também diminuiu a taxa fotossintética apenas com a saturação por bases de 50%. O crescimento da planta foi menor com 180 mg kg-1 seguido de 90 mg kg-1 dentro dos dois níveis de saturação por bases. O conteúdo de malonaldeído se comportou de maneira parecida com peróxido de hidrogênio de modo que apenas 90 e 180 mg kg-1 acarretaram maiores níveis de peroxidação lipídica. As plantas cultivadas em 60 e 90 mg kg-1 demonstraram menor crescimento em comparação aos tratamentos inferiores mas este efeito não se apresentou nos pigmentos e no status fotossintético indicando que o algodoeiro pode ter mecanismos de aclimatação ao Ni. A interação entre os níveis de saturação por bases se destacou apenas em 90 mg kg-1 com 70% de saturação por bases, aliviando os efeitos deletérios do Ni no crescimento e conteúdo de MDA das folhas. Concluímos que o algodoeiro é sensível ao Ni no solo dentro da faixa de pH 5-5,5 e que a aplicação de ureia com Ni nas folhas merece atenção pois esta combinação provocou incrementos em trocas gasosas e na atividade da enzima urease sendo essas duas características responsivas diretamente ao Ni.

The herbaceous cotton (Gossypium hirsutum L.), is a Malvaceae species widely cultivated in Brazil in different production systems, from small plots of family farming, to business plantations with high technology. This commodity has a prominent role within the Brazilian social economic environment, and its production system is facing production bottlenecks being overcome with scientific advancement. In this sense, we developed two experiments to treat Ni, regarding its nutritional role, applied via foliar, and regarding its potential as a contaminant of soils cultivated with cotton. In order to verify whether Ni improves urea assimilation, as well as whether it can represent damage to the photosynthetic process, we developed an experiment arranged in a 2 × 5 factorial scheme, with urea [4% and 8% (w / v)] as a function of five concentrations Ni as NiSO4 · 6H2O (0; 0,15; 0,30; 0,60 e 1,20 g L-1) applied to the leaf of cotton plants at the beginning of the reproductive phase at forty-two days of age. The characteristics of gas exchange and some metabolites were measured, revealing a positive effect of Ni on the photosynthetic rate at intermediate doses (0,6 g L-1 e 0,3 g L-1) and a decrease in the highest dose. The activity of the urease enzyme was responsive to Ni concentrations with application of urea so that 0.3 and 0,6 g L-1 were promising for future approaches. At the other extreme, to verify whether the toxic limit of Ni in cotton can be influenced by soil pH, an experiment was carried out in a 2 × 5 factorial scheme, with two levels of base saturation (50% and 70%) combined with five concentrations of Ni (0, 30, 60, 90 and 180 mg kg-1). The application of the highest dose of Ni decreases gas exchange and pigments, 90 mg kg-1 also decreased the photosynthetic rate only with base saturation of 50%. Plant growth was lower at 180 mg kg-1 followed by 90 mg kg-1 within the two levels of base saturation. The malonaldehyde content behaved similarly to hydrogen peroxide so that only 90 and 180 mg kg-1 resulted in higher levels of lipid peroxidation. Plants grown at 60 and 90 mg kg-1 showed less growth compared to the lower treatments, but this effect was not present in the pigments and in the photosynthetic status, indicating that the cotton can have Ni acclimatization mechanisms. The interaction between the levels of base saturation stood out only at 90 mg kg-1 with 70% base saturation, alleviating the deleterious effects of Ni on the growth and MDA content of the leaves. We conclude that cotton is sensitive to Ni in the soil within the pH 5-5.5 range and that the application of urea with Ni in the leaves deserves attention because this combination caused increases in gas exchange and in the activity of the urease enzyme, these being two characteristics were responsive directly to Ni.