RESSALVA Atendendo solicitação do autor, o texto completo desta dissertação será disponibilizado somente a partir de 18/02/2025. 14 1 Introdução e justificativa No Brasil, um dos setores econômicos mais importantes é o agronegócio, que movimentou, no ano de 2020, mais de R$ 100 bilhões, colocando o país em quarto lugar no ranking de maior produtor mundial de alimentos (OLIVEIRA; MALAGOLLI; CELLA, 2019). Condizente com a contínua expansão do agronegócio nacional, os índices de uso de agrotóxicos e fertilizantes também aumentaram continuamente a partir da década de 90, onde se registrou um aumento significativo da produtividade, principalmente, em decorrência do uso de fertilizantes no solo (JANK; NASSAR; TACHINARDI, 2005). Desde então, existe um grande incentivo no desenvolvimento de pesquisas e novas tecnologias que possam contribuir para a melhoria desse setor, uma vez que a demanda por alimentos que atendam a necessidade da população mundial crescente está entre os grandes desafios deste século (BHAT; JÕUDU, 2019). Dentre os insumos agrícolas, os fertilizantes representam um recurso básico e essencial da nutrição agrícola que confere eficiência à produção. Atualmente, mais de 48% da população mundial possui alimentação garantida pela produção agrícola por meio do emprego de fertilizantes nitrogenados, uma vez que, sem o seu uso, apenas metade dos alimentos seria produzida e uma quantidade maior de paisagens naturais teria que ser convertida em culturas agrícolas para manter a alimentação da população mundial (REETZ, 2017; MACIEL; TUNES, 2021). Para atingir uma condição ótima de crescimento, a planta necessita ter acesso a quantidades ideais de macronutrientes (N, P, K, H, Mg, Ca e S) e micronutrientes (B, Cl, Mn, Fe, Zn, Cu e Mo), a fim de garantir seu desenvolvimento saudável (AFTAB; HAKEEM, 2020). Dentre os macronutrientes, o nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K) representam os principais minerais para a promoção do crescimento vegetal (BAHADUR; MEENA; KUMAR, 2014) e, por isso, constituem a base dos fertilizantes minerais. Contudo, embora requeridos em menor quantidade, os demais também desempenham importantes papéis na fisiologia do vegetal. Os micronutrientes, por exemplo, estão relacionados aos mecanismos de defesa contra doenças, participando como cofatores na ativação de enzimas (SOLANKEY et al., 2020). Assim, para garantir uma alta produtividade e suprir a perda de nutrientes do solo degradado pelo intenso uso agrícola, a aplicação de fertilizantes tradicionais em culturas agrícolas representa uma das principais práticas adotadas nos dias atuais 15 (JAMIL et al., 2021). No entanto, a maior parte dos nutrientes que são adicionados ao solo não é absorvida pelas plantas, ocasionando sérios problemas ambientais, além de representar um custo adicional desnecessário ao agricultor e um desperdício dos recursos minerais naturais (YE et al., 2020). Sabe-se que apenas 50%, 10% e 2% do total de N, P e K adicionado ao solo, respectivamente, são aproveitados pelas plantas (COSTA et al., 2012; SHANWARE; KALKAR; TRIVEDI, 2014; SIMPSON et al., 2011). Dentre os prejuízos ambientais ocasionados por essa prática, encontram-se a degradação do solo pela introdução de contaminantes (p.e., metais), interferência na ciclagem de nutrientes, a acidificação e a salinização deste meio (TETTEH, 2015; ZHANG et al., 2019). O excesso na aplicação de fertilizantes também pode acarretar na lixiviação acentuada de nutrientes para corpos hídricos próximos, especialmente N e P, promovendo a eutrofização de ambientes aquáticos (AYELE; ATLABACHEW, 2021). Além disso, o uso indiscriminado de fertilizantes também contribui, significativamente, para a geração de gases de efeito estufa, como dióxido de carbono, óxido nitroso e metano (WANG et al., 2017). Desse modo, com a finalidade de atingir a otimização da produção e possibilitar a utilização eficiente e sustentável dos recursos disponíveis, bem como contribuir para preservação dos ecossistemas, pesquisadores vêm desenvolvendo novas tecnologias com foco na nutrição das plantas, para a melhoria do manejo de nutrientes (REETZ, 2017). Tendo em vista os estudos que demonstram uma baixa eficiência na absorção dos nutrientes presentes nos fertilizantes minerais pelas plantas, pesquisadores buscam desenvolver um que se adeque às necessidades das plantas de forma que a liberação dos nutrientes aconteça de maneira controlada ou lenta, a fim de otimizar sua absorção, sem que aconteça uma rápida lixiviação dos nutrientes como ocorre nos fertilizantes convencionais (MENDONÇA et al., 2006; BORSARI, 2013). Esses fertilizantes de liberação lenta reduzem as perdas de nutrientes, como do nitrato por lixiviação e volatilização de amônia, minimizando o risco de contaminação ambiental. Ainda, apesar de apresentarem um custo mais elevado do que os fertilizantes tradicionais, oferecem melhor custo-benefício devido ao completo aproveitamento dos nutrientes, levando a uma menor necessidade de aplicação e diminuição de custos com mão de obra, armazenagem, transporte, entre outros (BORSARI, 2013). Além disso, este tipo de fertilizante confere precisão às 16 culturas agrícolas, tornando possível alterar a composição do material de forma que a liberação dos nutrientes aconteça da maneira desejada (MOURA, 2019). Uma vez que cada planta apresenta uma fisiologia específica e uma demanda diferenciada em relação às concentrações dos macro e micronutrientes (NADEEM et al., 2018), o emprego dos "fertilizantes inteligentes" representa um avanço para o setor agrícola. Adicionalmente, a dependência do Brasil quanto à importação de fertilizantes ressalta a importância do desenvolvimento e produção nacional de fertilizantes eficientes, que comportem a demanda do país. Com base em dados referentes ao ano de 2017, 24% dos fertilizantes nitrogenados, 20% dos fertilizantes potássicos e 14% dos fosfatados tiveram como origem a Rússia (OLIVEIRA; MALAGOLLI; CELLA, 2019). Com o início das invasões russas na Ucrânia, houve um impacto direto sobre o fornecimento de fertilizantes, afetando países como o Brasil, que mantinham relação de dependência com os dois antagonistas. Neste sentido, os fertilizantes vítreos destacam-se por serem uma alternativa mais viável frente aos rotineiramente utilizados, principalmente pela sua versatilidade composicional, facilidade de obtenção, dissolução uniforme dos componentes, liberação lenta dos elementos presentes na sua estrutura, completa solubilização em água e não gerar subprodutos (MOURA, 2019). A avaliação ecotoxicológica provê dados sobre os danos de substâncias químicas ao ecossistema, fornecendo informações a respeito dos malefícios causados à saúde e ao ambiente. Essa abordagem vem sendo sugerida por diversos autores para verificar a segurança ambiental de diferentes materiais com potencialidade para uso como fertilizantes agrícolas (ANACLETO et al., 2017; MAZZEO et al., 2015; PANTANO et al., 2021; SOMMAGGIO et al., 2018). Bioensaios realizados com sementes de alface (Lactuca sativa) representam uma excelente ferramenta para verificar o impacto de agentes químicos na germinação e no crescimento da planta, por ser um teste rápido, simples e com alta sensibilidade e reprodutibilidade (PRIAC; PIERRE-MARIE; CRINI, 2017). Dentre os vegetais superiores, a espécie Allium cepa destaca-se pelas suas características citogenéticas apropriadas, pela facilidade de cultivo e desenvolvimento do teste, o que a torna um excelente organismo-teste para avaliações ecotoxicológicas (KURÁS et al., 2006). O ensaio utilizando A. cepa tem sido empregado com sucesso na avaliação do potencial citotóxico, genotóxico e mutagênico de diferentes substâncias químicas e amostras ambientais complexas 17 (LEME; ANGELIS; MARIN-MORALES, 2008). A incorporação de novas substâncias ao solo pode acarretar na alteração de sua comunidade microbiana, cuja atividade pode ser avaliada por meio de ensaios de respirometria (ARAÚJO; MONTEIRO, 2006). A respiração microbiana é um bom indicador da qualidade e da saúde do solo (SPARDA et al., 2017), trazendo informações importantes para a conservação deste meio. Embora os fertilizantes vítreos de liberação lenta apresentem-se como uma solução tecnológica promissora e mais sustentável para a agricultura de precisão quando comparados aos fertilizantes tradicionalmente utilizados, principalmente em termos econômicos e ambientais, pouco se sabe sobre seus efeitos ecotoxicológicos quando aplicado aos solos. Assim, o presente estudo realizou uma avaliação ecotoxicológica de um fertilizante à base de vidros óxidos multicomponentes de liberação lenta, a fim de garantir seu uso seguro para os organismos expostos e para o ambiente. 84 6 Considerações finais Apesar de liberar nutrientes de forma lenta e gradual, a aplicação de elevadas concentrações do fertilizante vítreo em condições altamente otimizadas de liberação (como nos extratos aquosos) podem causar efeitos fitotóxicos e genotóxicos não desejados ao inibir o crescimento e desenvolvimento das culturas agrícolas, além de causar aberrações cromossômicas. Desse modo, a concentração C1 (0,317 g/L) do fertilizante, a qual não apresentou efeito tóxico nas condições mencionadas, mostra- se a mais indicada. Os efeitos ecotóxicos observados podem ser resultado de duas hipóteses principais: uma alta taxa de fósforo e/ou potássio na composição do produto, capaz de inibir a absorção de outros nutrientes pela planta e uma acidificação no pH pelo acúmulo de vários nutrientes no meio. Em circunstâncias de aplicação do fertilizante diretamente em solo, todas as concentrações (0,317 g/kg; 0,633 g/kg; 1,267 g/kg; 2,534 g/kg; 5,063 g/kg) mostraram- se seguras para aplicação por não apresentar efeito inibidor no desenvolvimento de L. sativa, assim como ausência de citogenotoxicidade para A. cepa. Para a microbiota, além de não causar toxicidade, houve um estímulo para o crescimento de atividade microbiana, aumentando o número de bactérias e fungos no solo, fator que favorece seu objetivo principal de ampliar a produtividade agrícola. Portanto, através dos resultados obtidos pode-se concluir que o fertilizante vítreo testado atinge seu objetivo principal de fornecer nutrientes de maneira controlada e gradual para as plantas e sua aplicação pode ser eficiente ao favorecer a atividade agrícola, desde que seja administrado em concentrações ideais de aplicação. 85 7 Referências AFTAB, T.; HAKEEM, K. R. Plant micronutrients: deficiency and toxicity management. Springer Nature, 2020. E-book. ALI, H.; KHAN, E.; ILAHI, I. Environmental Chemistry and Ecotoxicology of Hazardous Heavy Metals: Environmental Persistence, Toxicity, and Bioaccumulation. Journal of Chemistry, v. 2019, p. 1 - 14, 2019. Disponível em: https://www.hindawi.com/journals/jchem/2019/6730305/. Acesso em: 28 jul 2023. ANACLETO, L. R.; ROBERTO, M. M.; MARIN-MORALES, M. A. Toxicological effects of the waste of the sugarcane industry, used as agricultural fertilizer, on the test system Allium cepa. Chemosphere, v. 173, p. 31-42, 2017. 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