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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.64.2016.tde-20062016-154512
Documento
Autor
Nome completo
Fernando Giovannetti de Macedo
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2016
Orientador
Banca examinadora
Lavres Junior, José (Presidente)
Lazarini, Edson
Pavinato, Paulo Sergio
Tezotto, Tiago
Título em português
Disponibilidade de níquel no sistema solo-planta: efeito de doses e saturações por bases
Palavras-chave em português
Ácidos orgânicos
Atividade enzimática
Girassol
Micronutrientes
Nutrição de plantas
Soja
Resumo em português
Por se tratar de um elemento essencial às plantas e um metal pesado ao mesmo tempo, o níquel requer atenção quanto aos aspectos da fisiologia de plantas e ambiental. Além disso, existe um intervalo estreito entre as exigências nutricionais e os teores tóxicos às plantas. Neste contexto, objetivou-se avaliar o efeito do Ni no sistema solo-planta, com foco no ciclo do N e a disponibilidade do elemento no solo, por meio de experimento em condições controladas, utilizando vasos distribuídos inteiramente ao acaso, utilizando-se esquema fatorial 2 x 5, com sete repetições cada tratamento. O primeiro fator foi constituído de duas saturações por base (50 e 70%) e o segundo de cinco doses de Ni (0; 0,1; 0,5; 1,0 e 10,0 mg dm-3 de solo). Os vasos foram preenchidos com 8 dm3 de terra e cultivados com soja [Glycine max (L.) Merrill] sucedida por girassol (Helianthus annuus L.). Os parâmetros qualitativos e quantitativos: altura de plantas (AP), diâmetro do caule (DC), número de nós (NN), estádio fenológico (EF), índice SPAD e, diâmetro do capítulo (DCap) (para girassol) foram avaliadas aos 30 e 60 dias após a emergência (d.a.e.) de cada cultivo. Plantas inteiras de soja, amostradas em quatro vasos de cada tratamento, foram coletadas no estádio R1. Na mesma ocasião foram coletadas amostras de solo da rizosfera. Em seguida, as plantas coletadas foram divididas em: folhas; raízes (nódulos na soja) e parte aérea. Foram determinados nas folhas utilizadas para diagnose em soja e girassol: os teores de macro e micronutrientes, as atividades da redutase do nitrato e da urease e as concentrações dos ácidos orgânicos: oxálico, malônico, succínico, málico, tartárico, fumárico, oxaloacético, cítrico e lático. Os mesmos ácidos orgânicos foram determinados em raízes secundárias de girassol e nódulos de soja. Foram realizadas avaliações ultraestruturais por meio de microscopia eletrônica de transmissão (MET) em raízes de girassol, e estruturais e de tonalidade em nódulos de soja, por meio de microscopia de luz. No solo, foram determinadas: atividade urease, desidrogenase, Ni total e fitodisponível pelos métodos: Mehlich-1, Mehlich-3 e DTPA. No período de maturidade fisiológica de cada cultura foi realizada a colheita das plantas dos vasos restantes para determinação de produção de grãos, teores de Ni na planta inteira e Ni e N nos grãos. Ao final dos dois experimentos foi realizada nova coleta de solo para extração sequencial de Ni. O índice SPAD em soja aos 60 d.a.e., a produção de massa seca da parte aérea da soja e da raiz de girassol foram influenciados pela saturação por bases, doses de níquel e pela a interação destes. Foram influenciados pelas saturações por base e doses de níquel (fatores isolados): para soja: AP aos 60 d.a.e., NN aos 30 e 60 d.a.e., SPAD aos 30 d.a.e.; para girassol: AP e NN aos 30 e 60 d.a.e., DC e SPAD aos 30 d.a.e. As demais variáveis avaliadas aos 30 e 60 d.a.e. foram influenciadas apenas pela saturação por bases, ou doses de Ni separadamente. As plantas de soja e girassol apresentaram maiores teores de Ni nos diferentes tecidos avaliados (exceto grãos) quando cultivadas sob V50%. A produção de grãos de soja e girassol não foi influenciada pelos tratamentos, porém o teor de N dos grãos de soja influenciado pelas doses de Ni na V70%. A atividade da enzima urease nas folhas de soja e girassol foi responsiva positivamente ao aumento das doses de Ni. Quatro dos ácidos orgânicos avaliados e o teor de N nas folhas e nos grãos foram maiores nas plantas cultivadas sob V70% com a dose de 0,5 mg dm-3 de Ni. As doses de Ni bem com as saturações por bases influenciaram diretamente o balanço de nutrientes das plantas. Os extratores Mehlich-1, Mehlich-3 e DTPA apresentaram elevado coefienciente de correlação entre a fração de Ni disponível no solo e a concentração do elemento nas plantas de soja e girassol, sendo o extrator DTPA o que apresentou maior coeficiente de correlação. O Ni apresentou distribuição variável entre as diferentes frações do solo em função dos tratamentos. Os solos dos tratamentos com saturação por bases de 70% apresentaram maior concentração de Ni ligado a carbonato, comparado aos tratamentos sob saturação por bases de 50%. A distribuição do Ni entre as frações do solo seguiu a seguinte orgem: ligado a carbonato < trocável < ligado a óxidos < matéria orgânica < residual. A saturação por bases exerceu efeito diferenciado para a atividade da urease no solo em função da cultura avaliada. Por sua vez, o Ni exerceu efeito diferenciado sobre a atividade de desidrogenase em função da cultura estudada
Título em inglês
Nickel availability on soil-plant system: effects of Ni rates and saturations base
Palavras-chave em inglês
Enzymatic activity
Micronutrients
Organic acids
Plant nutrition
Soybean
Sunflower
Resumo em inglês
As an essential element for plants and a heavy metal at the same time, nickel requires attention on the aspects of the physiology of plants and environmental. Furthermore, there is a narrow range between nutritional requirements and toxic levels to plants. In this context, the aim was to evaluate the effect of Ni in soil-plant system through experiment under controlled conditions, using soil pots distributed entirely at random, using a factorial 2 x 5, with seven repetitions each treatment. The first factor was formed of two saturations base (50 and 70%) and the second of five Ni rates (0, 0.1, 0.5, 1.0 and 10.0 mg dm-3 of soil). The pots were filled with 8 dm3 of soil and sown with soybean [Glycine max (L.) Merrill] succeeded by sunflower (Helianthus annuus L.). The agronomic traits: plant height (PH), stem diameter (SD), number of nodes (NN), phenological stage (PS), SPAD index, head diameter (HD) (Sunflower) were evaluated at 30 and 60 days after emergence (dae) of each crop. Whole soybean plants, sampled in four pots of each treatment were collected at the R1 stage for analysis of soil samples from the rhizosphere. Then, the collected plants were divided into: sheets; roots (nodules on soybean) and shoot. Were determined in the leaves used for diagnosis in soybean and sunflower: macro and micronutrients, activities of nitrate reductase, and urease and concentrations of organic acids: oxalic, malonic, succinic, malic, tartaric, fumaric, oxaloacetic, citric and lactic. The same organic acids were determined in secondary roots of sunflower and nodules of soybean. They were conducted ultrastructural evaluations by means of transmission electron microscopy (TEM) in sunflower roots, and color in soybean nodules, using light microscopy. In the soil were determined: urease activity dehydrogenase, the total Ni and available by methods: Mehlich-1, Mehlich-3 and DTPA. At physiological maturity period of each culture was performed to harvest the plants of other pots in order to determine grain dry matter yield, Ni content in the whole plant and Ni and N content in grains. At the end of the two experiments it were carried out new soil sampling for Ni sequential extraction. The SPAD index taken on soybean leaves at 60 d.a.e., the dry matter production of the aerial part of soybean and sunflower root were influenced by the base saturation, nickel doses and the interaction among them. They were influenced by the saturation for base and nickel doses (single factor): soybean: HP d.a.e. to 60, NN at 30 and 60 d.a.e., SPAD to 30 d.a.e.; Sunflower: PH and NN at 30 and 60 d.a.e., HD and SPAD to 30 d.a.e. The other variables assessed at 30 and 60 d.a.e. They were influenced only by base saturation, or Ni doses separately. Sunflower soybean plants had higher Ni contents at the different tissues (except grain) when grown under V50%. The production of soybean and sunflower grains was not affected by the treatments, but the N content of the soybeans was changed by Ni rates V70%. The urease enzyme activity in soybean and sunflower leaves was responsive to increased doses of Ni. Four of the organic acids and the N content in leaves and grains were higher in plants grown under V70% at the dose of 0.5 mg dm-3 Ni. Ni rates as well as the cation base saturation directly influenced the balance of plant nutrients. The Mehlich-1, Mehlich-3 and DTPA presented higher coefiencient correlation between available Ni soil fraction with nutrient concentrations in both soybean and sunflower, with the DTPA solution showing the highest correlation coefficient in this analysis. Ni showed variable distribution among different soil fractions in the treatments. The treatments presented soil under cation bases saturation of 70% showed higher Ni concentration linked to carbonate, as compared to treatments under cation base saturation of 50%. The distribution of Ni between the soil fractions followed the following order: bound to carbonate
 
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Data de Publicação
2016-07-12
 
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