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Seleção de espécies para a fitorremediação de solos contaminados com o herbicida sulfentrazone

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Academic year: 2021

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(1)UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM PRODUÇÃO VEGETAL. JOÃO CARLOS MADALÃO. SELEÇÃO DE ESPÉCIES PARA A FITORREMEDIAÇÃO DE SOLOS CONTAMINADOS COM O HERBICIDA SULFENTRAZONE. ALEGRE, ES 2011.

(2) JOÃO CARLOS MADALÃO. SELEÇÃO DE ESPÉCIES PARA A FITORREMEDIAÇÃO DE SOLOS CONTAMINADOS COM O HERBICIDA SULFENTRAZONE. Dissertação apresentada ao Programa de PósGraduação em Produção Vegetal do Centro de Ciências Agrárias da Universidade Federal do Espírito Santo, como requisito parcial para obtenção do título de Mestre em Produção Vegetal, na área de concentração Fitotecnia. Orientador: Prof. Dr. Fábio Ribeiro Pires Coorientador: Prof. Dr. Giovanni de Oliveira Garcia. ALEGRE, ES 2011.

(3) Dados Internacionais de Catalogação-na-publicação (CIP) (Biblioteca Setorial de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Espírito Santo, ES, Brasil). Madalão, João Carlos, 1983M1 Seleção de espécies para a fitorremediação de solos contaminados com 78s o herbicida sulfentrazone / João Carlos Madalão. – 2011. 102 f. : il. Orientador: Fábio Ribeiro Pires. Coorientador: Giovanni de Oliveira Garcia. Dissertação (Mestrado em Produção Vegetal) – Universidade Federal do Espírito Santo, Centro de Ciências Agrárias. 1. Biorremediação. 2. Milheto. 3. Cana-de-acúcar. 4. Herbicidas. I. Pires, Fábio Ribeiro. II. Garcia, Giovanni de Oliveira. III. Universidade Federal do Espírito Santo. Centro de Ciências Agrárias. IV. Título. CDU: 63.

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(5) i. Aos meus pais, José Carlos e Luiza, que me ensinaram os valores da vida. DEDICO.. A minha namorada Marina, que juntos conseguimos ir mais longe... pelo seu apoio, dedicação, compreensão, amor, que foram fundamentais para chegar até aqui. OFEREÇO..

(6) ii. AGRADECIMENTOS. A Deus, pai criador. A Jesus, companheiro de todas as horas. À Universidade Federal do Espírito Santo (UFES), por intermédio do Programa de Pós-Graduação em Produção Vegetal, pela oportunidade concedida e pela acolhida. Ao Concelho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), pela concessão da bolsa de estudos. Aos Pesquisadores, Professores, Amigos e Orientadores, Dr. Fábio Ribeiro Pires e Dr. Giovanni de Oliveira Garcia, pelo incentivo, confiança, amizade, dedicação e ensinamentos que levarei por toda minha vida profissional e pessoal e que sem dúvida nenhuma, foram fundamentais para mais essa etapa de minha vida. Ao professor,Dr. Marcelo Antonio Tomaz e ao Dr. Marlon Dutra Degli Esposti, pela gentileza de participarem da banca examinadora e também pelas sugestões apresentadas para melhoria deste trabalho. Ao professor, pesquisador Dr. Alberto Cargnelutti Filho, pelo apoio e ensinamentos estatísticos. Aos Pesquisadores e Professores do PPGPV do CCA/UFES, que contribuíram com seus conhecimentos para realização do Curso de Pós-Graduação. Aos funcionários do PPGPV do CCA/UFES e CEUNES/UFES, pela dedicação e profissionalismo na realização de seus trabalhos. Aos amigos e companheiros Alex, Kristhiano, José Rodrigues, Gisela e Rodrigo que, sem dúvida nenhuma, foram fundamentais para a realização e sucesso deste trabalho. Aos meus pais, José Carlos e Luiza, pela vida, formação, incentivo e carinho. Aos meus irmãos Gilson, Regina e Anna Maria, pela amizade, carinho e incentivo. A minha namorada Marina e sua família, cujo incentivo foi de grande importância para a realização deste trabalho. Aos meus familiares tios, primos, cunhados e sobrinhos, pelo apoio, carinho e compreensão..

(7) iii. A todos os meus amigos, que passaram por minha vida e que de alguma forma contribuíram para a realização deste trabalho, especialmente Ivo, Aline, Guilherme e Davison. Ao meu amigo e ex-professor, Rosembergue Bragança, pelo apoio e amizade. Às demais pessoas que, de alguma forma, contribuíram para o êxito deste trabalho..

(8) iv. BIOGRAFIA. JOÃO CARLOS MADALÃO, filho de José Carlos Madalão e Luiza Cancian Madalão, nasceu em Vitória, Espírito Santo, no dia 23 de junho de 1983. Em agosto de 2009 graduou-se em Agronomia pela Universidade Federal do Espírito Santo, em Alegre, ES. Também em agosto de 2009, ingressou no Programa de Mestrado em Produção Vegetal na área de concentração em Fitotecnia da Universidade Federal do Espírito Santo, em Alegre, ES, submetendo-se à defesa de tese em 14 de julho de 2011..

(9) v. SUMÁRIO RESUMO.............................................................................................................. vi ABSTRACT .......................................................................................................... viii 1.0 INTRODUÇÃO ............................................................................................... 1 2.0 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .......................................................................... 4 2.1 Sulfentrazone ................................................................................................. 4 2.2 Fitorremediação ............................................................................................. 7 2.2.1 Pré-requisitos para utilização da fitorremediação ........................................ 11 2.2.2 Potencialidades e limitações da fitorremediação ......................................... 12 2.2.2.1 Potencialidades ........................................................................................ 12 2.2.2.2 Limitações ................................................................................................ 13 3.0 MATERIAL E MÉTODOS .............................................................................. 14 3.1 Seleção de espécies para a fitorremediação de solos contaminados com o herbicida sulfentrazone ........................................................................................ 14 3.2 Avaliação do potencial remediador das plantas que se mostraram tolerantes ao herbicida sulfentrazone ........................................................................................ 16 3.3 Influência do Tempo de cultivo de Crotalaria juncea na fitorremediação de solo contaminado com sulfentrazone........................................................................... 17 4.0 RESULTADOS E DISCUSSÃO ..................................................................... 20 4.1 Seleção de espécies para a fitorremediação de solos contaminados com o herbicida sulfentrazone ........................................................................................ 20 4.2 Avaliação do potencial remediador das plantas que se mostraram tolerantes ao herbicida sulfentrazone ........................................................................................ 49 4.2.1 Bioensaio com Pennisetum Glaucum .......................................................... 49 4.2.2 Bioensaio com Stizolobium deeringianum ................................................... 58 4.3 Influência do tempo de cultivo das plantas Crotalaria juncea na fitorremediação de solo contaminado com sulfentrazone .............................................................. 70 5.0 CONCLUSÕES .............................................................................................. 77 6.0 REFERÊNCIAS .............................................................................................. 78.

(10) vi. RESUMO MADALÃO, João Carlos, M.Sc., Universidade Federal do Espírito Santo, Julho de 2011. Seleção de Espécies para a Fitorremediação de Solos Contaminados com o Herbicida Sulfentrazone. Orientador: Fábio Ribeiro Pires. Coorientador: Giovanni de Oliveira Garcia. O presente trabalho tem como objetivo selecionar plantas tolerantes ao herbicida sulfentrazone, capazes de remediar solos contaminados com esse herbicida e determinar o tempo mínimo que essas plantas devam permanecer no campo remediando, antes da semeadura de espécies sensíveis ao herbicida. Para isso, foram realizados três experimentos. No primeiro, 16 espécies previamente selecionadas foram testadas para verificar a tolerância ao herbicida sulfentrazone e, consequentemente, o seu potencial para a fitorremediação. As espécies testadas foram:. amendoim. mucunoides),. forrageiro. (Arachis. capim-pé-de-galinha-gigante. pintoi),. calopogônio. (Eleusine. (Calopogonium. coracana),. cover. crop. (Sorghum bicolor x Sorghum sudanense), crotalária breviflora (Crotalaria breviflora), crotalária júncea (Crotalaria juncea), crotalária espectábilis (Crotalaria spectabilis), crotalária ochroleuca (Crotalaria ochroleuca), feijão-guandu fava larga (Cajanus cajan cv. Fava Larga), feijão-guandu anão [(Cajanus cajan cv. IAPAR 43 (Anão)], feijão-de-porco (Canavalia ensiformis), lablab (Dolichos lablab), mucuna-anã (Stizolobium deeringianum), mucuna-preta (Stizolobium aterrimum), mucuna cinza (Stizolobium cinereum) e nabo forrageiro (Raphanus sativus). As espécies foram cultivadas sob cinco doses do herbicida sulfentrazone (0, 200, 400, 800 e 1600 g ha1). Nessa etapa, foram realizadas as seguintes avaliações: altura de plantas (cm) e fitotoxicidade (%) aos 30 e 60 dias após a semeadura (DAS); biomassa fresca e seca das raízes (g) e biomassa fresca seca da parte aérea (g) aos 60 DAS. As espécies selecionadas como plantas potencialmente fiotorremediadoras do herbicida sulfentrazone são a C. juncea, C. ensiformes, C. cajan e o C. cajan (anão), apresentando os menores sintomas de fitotoxicidade e apresentando os maiores índices de altura e biomassa fresca e seca. No segundo experimento, para inferir quais seriam capazes de remediar solos contaminados com esse herbicida, aquelas quatro espécies foram cultivadas sob quatro doses de sulfentrazone (0, 200, 400 e 800 g ha-1), seguidas pelo bioensaio no próprio vaso com as espécies bioindicadoras Pennisetum Glaucum e Stizolobium deeringianum, as quais foram.

(11) vii. avaliadas quanto à altura de plantas (cm) e fitotoxicidade (%), aos 30 DAS e aos 60 DAS, e biomassa fresca e seca da parte aérea (g), aos 60 DAS. Quando as espécies bioindicadoras P. Glaucum e S. deeringianum foram cultivadas após a C. juncea, apresentaram os menores sintomas de fitotoxicidade e os maiores ganhos em altura e biomassa, indicando que a C. juncea é a espécie que apresentou maior capacidade de fitorremediar solos contaminados com o herbicida sulfentrazone. No terceiro experimento, a C. juncea foi submetida a diferentes tempos de cultivo (25, 50, 75 e 100 dias) sob dois níveis de contaminação (0 e 400 g ha -1) e em seguida foi realizado o bioensaio com P. Glaucum para se determinar o tempo mínimo que a espécie deve permanecer na área fitorremediando, o solo antes da espécie susceptível ao sulfentrazone ser semeada. O P. Glaucum quando cultivado após a C. juncea por um período mínimo de 50 dias foi capaz de crescer e acumular biomassa normalmente, ou seja, não teve suas atividades fisiológicas prejudicadas pela atividade do herbicida sulfentrazone. A prática de fitorremediação, empregandose a espécie C. juncea por 50 dias, é efetiva para solos contendo doses médias de 400 g ha-1 do herbicida sulfentrazone. Palavras-chave: bioensaio, fitotoxicidade, Crotalaria juncea, Pennisetum Glaucum.

(12) viii. ABSTRACT MADALÃO, João Carlos, M.Sc., Universidade Federal do Espírito Santo, July 2011. Species Selection for Phytoremediation. of Soils Contaminated with. sulfentrazone.. Advisor: Fábio Ribeiro Pires. Co-advisor: Giovanni de Oliveira Garcia. The objective of this study was to select plants tolerant to herbicide sulfentrazone, capable of remediate soil contaminated with this herbicide and to determine the minimum time that these plants should stay in remedying in the field before the sowing of species sensitive to herbicide. Due to this, three experiments were held. At first, sixteen species were previously selected and tested to verify its tolerance to the herbicide sulfentrazone and consequently it’s potential to phytoremediation. The species tested were: Arachis pintoi, Calopogonium mucunoides, Eleusine coracana, Sorghum bicolor x Sorghum sudanense, Crotalaria breviflora, Crotalaria juncea, Crotalaria spectabilis, Crotalaria ochroleuca, Cajanus cajan cv. Fava Larga, Cajanus cajan cv. IAPAR 43 (Drawf), Canavalia ensiformis, Dolichos lablab, Stizolobium deeringianum, Stizolobium aterrimum, Stizolobium cinereum and Rapahanus sativus. The species were cultivated under five doses of herbicide sulfentrazone (0, 200, 400, 800, and 1600 g ha-1). At this stage the following assessments were made: plant height (cm) and phytotoxicity (%) 30 and 60 days after sowing (DAS); fresh biomass and dry roots (g) and fresh biomass of the aerial part (g) at 60 DAS. The plant species selected as potentially phytoremediator of herbicide sulfentrazone are C. juncea, C. ensiformes, C. cajan and C. canjan (dwarf) showing the least symptoms of phytotoxicity and presenting the highest rates of height and fresh biomass and dry. In the second experiment, to interfere which are able to remediate soils contaminated with this herbicide, these four species were cultivated under four doses of sulfentrazone (0, 200, 400, and 800 g ha-1), followed by bioassay in the same pot with the species bioindicators Pennisetum glaucum and Stizolobium deeringianum, which evaluated the plant height (cm) and phytotoxicity (%) at 30 DAS and at 60 DAS, and fresh biomass and the aerial part (g), at 60 DAS. When the species bioindicators P. Glaucum and S. deeringianum were cultivated after C. juncea, showed the least symptoms of phytotoxicity and the largest gains of height and biomass, indicating that C. juncea is a specie that presents the highest capacity of phytoremediation soils contaminated with the herbicide sulfentrazone. In the third experiment, C. juncea was submitted to different times of culture (25, 50, 75 and 100.

(13) ix. days) with two levels of contamination (0 and 400 g ha-1) and then the bioassay with P. Glaucum was performed to determine the minimum time that specie should stay in the phytoremediation soil area before the specie susceptible to sulfentrazone be sown. The P. Glaucum when cultivated after C. juncea for a period of time of 50 days was able to grow and accumulate biomass normally, that is, their activities physiological weren’t prejudiced by the activity of herbicide sulfentrazone. The practice of phytoremediation, using the species C. juncea for 50 days, is effective to soils containing mean doses of 400 g ha-1 of herbicide sulfentrazone. Keywords: bioassay, phytotoxicity, Crotalaria juncea, Pennisetum glaucum.

(14) 1. 1.0 INTRODUÇÃO A utilização de herbicidas é prática comum na atividade agropecuária e consiste em importante ferramenta para se alcançar elevadas produções em áreas extensas. Todavia, o emprego de moléculas que apresentam longo tempo de efeito residual resulta em problemas de contaminação de recursos hídricos e impossibilidade de uso da área por espécies de interesse agrícola suscetíveis ao herbicida em questão (ROSENTHAL et al., 2008). O Brasil é líder mundial na produção de cana-de-açúcar, tendo processado cerca de 569 milhões de toneladas na safra 2009/2010, a área cultivada com cana-de-açúcar no Brasil totalizou cerca de 7 milhões de hectares em 2007, e deve dobrar até 2020, elevando a produção anual para um bilhão de toneladas, mais do que o dobro dos 480 milhões de toneladas processados na safra 2008/09. O crescimento é necessário para atender à crescente demanda interna, especialmente devido ao sucesso dos veículos Flex-Fuel, assim como à perspectiva de ampliação das exportações de etanol brasileiro nos próximos anos. O Brasil é o maior produtor e exportador de açúcar do mundo, sendo responsável, em termos mundiais, por aproximadamente 20% da produção e 40% das exportações. A produção nacional em 2008/09 foi de 31 milhões de toneladas. Cerca de dois terços do açúcar produzido no Brasil (18,6 milhões de toneladas) destinaram-se à exportação, sendo que o açúcar bruto respondeu por mais de 65% das vendas no mercado internacional (UNICA, 2010). As áreas cultivadas com cana-de-açúcar no Estado do Espírito Santo e em todo Brasil caracterizam-se pelo uso de moléculas herbicidas de longo efeito residual (BLANCO et al., 2010), que somados aos efeitos das queimadas e erosões intensas verificadas nessas áreas, constitui-se em exploração agrícola que desperta grande preocupação ambiental. Estimativas indicam que o Espírito Santo tem pelo menos 70 mil hectares ocupados por cana-de-açúcar, localizados predominantemente na região norte do estado, e encontra-se em franca expansão (UNICA, 2010). Em estudo realizado pela Associação Brasileira de Terminais de Líquidos – ABTL, é destacado que uma série de novas unidades industriais está sendo construídas em.

(15) 2. várias regiões do País, aumentando muito a área cultivada com cana-de-açúcar. Somente para suprir o mercado interno de carros bioconbustíveis, existem estimativas de que serão necessários 25 milhões de hectares em cultivo com a cana-de-açúcar. Isso implicará em um consumo monumental de insumos, particularmente. de. herbicidas.. Essas. informações. remetem. a. incremento. significativo dos problemas ambientais relativos à utilização de princípios ativos de longo residual no solo, devendo ser tomadas ações para evitar, ou, pelo menos, minimizar-lhes os danos. A fitorremediação apresenta-se como a alternativa ambientalmente mais aceita para despoluição de solo e água, em diversos ecossistemas contaminados com compostos orgânicos e inorgânicos. Em razão disso, é crescente o número de pesquisas envolvendo a fitorremediação no mundo e também no Brasil (PIRES et al., 2003b). Todavia, os estudos são ainda incipientes e requerem muitas pesquisas, nas condições edafoclimáticas tropicais, para identificação de espécies capazes de atuar em programas de fitorremediação, a semelhança do que já é realizado na Europa, EUA, Nova Zelândia e Austrália. Estudos anteriores com a fitorremediação de herbicidas de longo residual têm alcançado êxito com espécies que, além de acelerarem a redução dos níveis dos compostos no solo, resultam em benefícios agrícolas adicionais, como adubos verdes e gramíneas forrageiras (PIRES et al., 2003b), o que encoraja a continuação e o aprofundamento de pesquisas nessa área, no Brasil. O sulfentrazone, recomendado para uso em pré-emergência na cultura da cana-deaçúcar, destaca-se como um dos herbicidas de larga utilização e que apresentam longo residual no solo (VIVIAN et al., 2006; MELO et al., 2010; MONQUERO et al., 2010; BLANCO et. al., 2010). Considerando a significativa área ocupada com essa cultura e a franca expansão do setor sucro-alcooleiro no Brasil, e considerando ainda a elevada persistência do sulfentrazone no solo, esse herbicida pode constituir-se em fonte de contaminação dos aquíferos (recurso que deve ser prioritariamente. conservado),. principalmente. como. resultado. de. aplicações. sequenciais ao longo dos anos, na mesma área. Diante disso, é necessário o emprego de técnicas que acelerem a retirada desse composto do solo, promovendo sua descontaminação. Além do benefício ambiental, a fitorremediação resultaria,.

(16) 3. adicionalmente, na possibilidade de se introduzir culturas econômicas suscetíveis em sucessão à cana-de-açúcar, incrementando a renda mesmo durante a renovação do canavial, o que tornaria essa operação mais sustentável. Em face dessas observações e da necessidade de desenvolver métodos mais práticos e mais baratos para promover a descontaminação de solos, realizou-se o presente trabalho, com o objetivo de selecionar plantas tolerantes ao herbicida sulfentrazone, que fossem capazes de remediar solos contaminados com esse herbicida, e ainda determinar o tempo mínimo que essas plantas devam permanecer remediando, antes da semeadura de espécies sensíveis ao herbicida..

(17) 4. 2.0 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 Sulfentrazone A aplicação de herbicidas que apresentem efeito residual longo em solos possibilita, em diversos casos, controle efetivo de plantas daninhas por período de tempo suficiente até que as culturas ocupem todo o espaço, impedindo a emergência de plantas daninhas na área, o que seria impossível com uma aplicação de herbicidas que possuam ação exclusivamente de pós-emergência. A utilização desses herbicidas que exibem prolongada ação no solo representa, principalmente em culturas que apresentam longos períodos de prevenção total da interferência (PTPI), como por exemplo, a cana-de-açúcar, uma redução no custo no controle químico de plantas daninhas. Por outro lado, tem-se observado em algumas situações, a ocorrência de fitotoxicidade em culturas sensíveis (carryover) semeadas após a utilização desses herbicidas, cujo efeito residual no solo varia de alguns meses a mais de três anos (BOVEY et al., 1982). Além do carryover, existe ainda o problema ambiental ocasionado pela lixiviação de moléculas originais de herbicidas ou de seus metabólitos para camadas mais profundas no perfil do solo, podendo atingir aquíferos subterrâneos (DORNELAS DE SOUZA et al., 2001). Entre os herbicidas que apresentam elevada persistência no solo destaca-se o sulfentrazone (N - [2,4-dicloro-5-[4-(difluorometil)-4,5-diidro-3 metil -5-oxo-1H- 1,2,4triazol-1-il] metanosulfonamida), um herbicida fabricado pela FMC Corporation e teve o seu uso aprovado como agente no controle das plantas daninhas em 1997, nos Estados Unidos da América do Norte. No Brasil, o sulfentrazone é registrado para a cultura da soja (Glicine max (L.) Merrill), da cana-de-açúcar (Saccharum spp.), do eucalipto (Eucalyptus spp.), citros (Citrus spp.), café (Coffea spp.) e áreas não agrícolas (RODRIGUES & ALMEIDA, 2005). Vários autores avaliaram a seletividade do herbicida sulfentrazone em cultivares de soja e cana-de-açúcar, e verificaram que a maioria dos cultivares estudados foi tolerante ao herbicida (BASILE FILHO, 1997; CARVALHO et al., 1997a; CARVALHO et al., 1997b; ORSI JR., 1997; PINTO et al., 1997; SANTOS, 1997; PEREIRA et al., 2000; MELHORANÇA & MELHORANÇA FILHO, 2002)..

(18) 5. O sulfentrazone é indicado para o controle de latifoliadas, gramíneas e cyperáceas, em especial a Cyperus rotundus L. (tiririca). O produto tem demonstrado atividade quando aplicado em pré-emergência e pré-plantio incorporado (TONLIN, 1994; RODRIGUES & ALMEIDA, 2005). O sulfentrazone é um herbicida que pertence ao grupo químico aril triazolinonas. A ação do herbicida pode ser sistêmica ou por contato, podendo ser absorvido pelas raízes e folhas, com translocação primária no apoplasto e movimento limitado no floema. Age na inibição da PROTOX (enzima localizada no cloroplasto envolvida na biossíntese de clorofila) e por consequência, há o acúmulo de protoporfina IX, causando peroxidação do oxigênio e a destruição das membranas celulares (HESS, 1993; REDDY & LOCKE, 1998). O sulfentrazone é praticamente não volátil, com pressão de vapor de 1 x 10-9 mmHg a 25 ºC. A degradação microbiana é considerada o primeiro fator de dissipação. A solubilidade em água muda com o pH, sendo de 110, 780, e 1.600 mg L-1 a pH 6,0; 7,0 e 7,5, respectivamente (TOMLIN, 2000). Ainda segundo o autor, o sulfentrazone é um ácido fraco e tem constante de dissociação de 6,56. Sua fórmula estrutural está apresentada na Figura 1. Fórmula molecular: C11H10C12F2N4O3S Nome químico: N-[2,4-dicloro-5-[4-(difluorometil)-4,5-dihidro-3 metil-5-oxo-1H-1,2,4triazol-1-il]fenil]metanosulonamida.. Figura 1. Fórmula estrutural da molécula de sulfentrazone. A persistência indica o período no qual um herbicida permanece biologicamente ativo no solo, tendo grande importância prática na determinação do seu desempenho. A persistência ou bioatividade de um herbicida depende da natureza.

(19) 6. química, da formulação, da dose aplicada do produto, das características do solo e dos fatores climáticos do meio. Por isso, dados de persistência obtidos em uma região não podem ser generalizados (BLANCO & OLIVEIRA, 1987). A persistência desse herbicida, aplicado na cultura da soja, foi determinada em 376 dias após a aplicação de 0,6 kg do ingrediente ativo (i.a.) ha-1; já na dose de 1,20 kg i.a. ha-1, não foi possível determinar o final da persistência, pois, mesmo na última época amostrada (539 DAT), a beterraba, espécie utilizada como bioindicadora, mostrou-se sensível ao herbicida (BLANCO & VELINI, 2005), e a persistência desse herbicida, aplicado na cultura da cana-de-açúcar, foi determinada em 601 dias após a aplicação na dose de 0,6 kg do ingrediente ativo (i.a.) ha-1; e 704 dias após a aplicação na dose de 1,20 kg i.a. ha-1 (BLANCO et al., 2010). Além de persistente, o sulfentrazone é classificado como móvel e tem um alto potencial de lixiviação tanto vertical (para água subterrânea) quanto horizontal (EPA, 2003; PARAÍBA et al., 2003; MARTINEZ, 2008), principalmente por sua baixa afinidade pela matéria orgânica (Koc 43). Rossi (2001) estudou a lixiviação do sulfentrazone em colunas de solo, sob diferentes índices pluviométricos, e avaliou sua mobilidade através de bioensaios com plantas testes (Sorghum bicolor L.) plantadas no sentido longitudinal dos tubos, após esses serem secionados. O autor observou que a mobilidade do sulfentrazone teve comportamento diferenciado entre as classes de solos estudadas. Sendo pouco móvel nos solos Latossolo Vermelho distroférrico, Nitossolo Vermelho e Latossolo Vermelho-Amarelo,. e. móvel. nos. solos. Latossolo. Vermelho. e. Neossolo. Quartzarênico. Observou também que a eficiência do sulfentrazone aumenta com o aumento da umidade do solo. Segundo a Agência de Proteção Ambiental (ENVIRONMETAL PROTECTION AGENCY, 1997), os experimentos realizados com sulfentrazone, para estimar o potencial de contaminação de águas subterrâneas na Carolina do Norte, para fins de registro, confirmaram que o produto pode ser lixiviado para águas subterrâneas em solos arenosos. Outro aspecto a se considerar é que a presença do sulfentrazone na lavoura é importante até o término do PTPI da cana-de-açúcar; após esse período, que.

(20) 7. coincide com o fechamento do dossel, a própria cultura é capaz de impedir a infestação de espécies daninhas e a presença do sulfentrazone passa então a ser indesejável, pelo potencial de contaminação de mananciais de água subterrânea pela lixiviação e/ou superficiais via runoff (BARRA, et al., 1999; PALMA et al., 2004; KRUTZ et al., 2005), pela impossibilidade de se cultivar espécies suscetíveis em sucessão. (BELO. et. al.,. 2007b), pela. toxicidade. a. organismos não-alvo. (ROUSSEAUX et al., 2003), podendo até, dependendo da recalcitrância do composto, acumular-se na cadeia alimentar (EDWARDS, 1973). 2.2 Fitorremediação Segundo Accioly & Siqueira (2000), a fitorremediação envolve o emprego de plantas, sua microbiota associada e de amenizantes (corretivos, fertilizantes, matéria orgânica etc.) do solo, além de práticas agronômicas que, se aplicadas em conjunto, removem, imobilizam ou tornam os contaminantes inofensivos ao ecossistema. A fitorremediação foi estudada inicialmente em ambientes contaminados com metais pesados, para os quais diversas espécies têm-se mostrado eficientes (ACCIOLY & SIQUEIRA, 2000; FRANCO et al., 2004; GARCÍA et al., 2004). Derivados de petróleo e compostos orgânicos diversos também têm recebido a atenção de pesquisadores quanto à possibilidade de serem fitorremediados (CUNNINGHAM et al., 1996; ROGERS et al., 1996; LISTE & ALEXANDER, 1999). Nos. últimos. anos,. principalmente. no. Brasil,. a. pesquisa. envolvendo. a. fitorremediação, além do cunho ambiental (CORSEUIL & MORENO, 2001; SCRAMIN et al., 2001), recebeu um forte impulso para utilização em áreas agricultáveis, com trabalhos que evidenciaram a possibilidade de se empregar plantas para reduzir a fitotoxicidade de herbicidas a culturas suscetíveis, cultivadas em áreas que receberam tais compostos (SANTOS et al., 2007b). Recentes pesquisas têm difundido a utilização de plantas na remediação de pesticidas e algumas apontam a eficiência de plantas na remediação de herbicidas como tebuthiuron (PIRES et al., 2008, 2006, 2005a, b), trifloxysulfuron sodium (SANTOS et al., 2004a), picloram (PROCÓPIO et al., 2008), atrazine (ARTHUR et al., 2000), simazine (WILSON et al., 2000a) e metolachlor (ANDERSON & COATS, 1995). Todos esses relatos ocorreram em condições de clima temperado, e.

(21) 8. envolveram a avaliação de espécies cujo desenvolvimento é característico dessas regiões. No Brasil, após diversas etapas de um processo minucioso de seleção, as leguminosas Stizolobium aterrimum (mucuna-preta) e Canavalia ensiformis (feijãode-porco) mostraram-se capazes de reduzir os níveis do herbicida trifloxysulfuronsodium no solo, em casa de vegetação e posteriormente a campo (SANTOS et al., 2004a, b; 2007a; PROCÓPIO et al., 2005a, b; 2006; 2007; BELO et al., 2007a). Em procedimentos. semelhantes,. as. mesmas. espécies. também. conseguiram. fitorremediar o herbicida tebuthiuron, todavia, em níveis menos expressivos (PIRES et al., 2005a, b; 2006; BELO et al., 2007b), notadamente por seu maior espectro de ação e persistência no solo (MEYER & BOVEY, 1988; JOHNSEN & MORTON, 1991). Resultados preliminares evidenciaram que as espécies Brachiaria brizantha, B. decumbens e Avena strigosa se mostraram indiferentes à presença do picloram+2,4-D no solo (FERREIRA et al., 2006; SILVA et al., 2006) e Carmo (2007) selecionou Eleusine coracana e Panicum maximum Jacq. cv. Tanzânia-1 como espécies potencialmente remediadoras para esse herbicida. Antes, porém, de se inferir sobre a capacidade fitorremediadora de determinada espécie, é necessário, primeiro, atestar sua tolerância ao xenobiótico. Todavia, a seleção de espécies vegetais para remediação de compostos de ação herbicida exibe limitações que a torna mais complexa, comparativamente a programas que visam à descontaminação de outros contaminantes. Isso se deve ao fato de os herbicidas serem contaminantes que apresentam diversidade molecular e maior complexidade de análise, diante das constantes transformações a que estão sujeitos (PIRES et al., 2003b). Também, destaca-se que o contaminante, no caso herbicida, é desenvolvido como agente para o controle do descontaminante, no caso, as plantas (SANTOS et al., 2006a). Por isso, a seleção de plantas para remediação de herbicidas exige, normalmente, que seja avaliado inicialmente um número elevado de espécies, como verificado nos trabalhos desenvolvidos por Procópio et al. (2004a), Procópio et al. (2004b) e Santos et al. (2004b), para seletividade ao trifloxysulfuron-sodium; por Pires et al. (2003a) e Pires et al. (2003c), selecionando plantas para remediação de tebuthiuron e por Carmo (2007), quanto à fitorremediação de picloram+2,4-D..

(22) 9. A utilização da fitorremediação é baseada na seletividade, natural ou desenvolvida, que algumas espécies exibem a determinados tipos de compostos ou mecanismos de ação (CUNNINGHAM et al., 1996). Esse fato pode ser de ocorrência comum em espécies agrícolas melhoradas geneticamente e por várias espécies de plantas daninhas, tolerantes ou resistentes a certos herbicidas ou grupos de herbicidas. Essa seletividade se deve ao fato de que os herbicidas podem ser translocados para outros tecidos da planta e subsequentemente volatilizados; podem ainda sofrer parcial ou completa degradação ou ser transformados em compostos menos tóxicos, especialmente menos fitotóxicos, combinados e/ou ligados a tecidos das plantas (compartimentalização) (ACCIOLY & SIQUEIRA, 2000; SCRAMIN et al., 2001). A maioria dos orgânicos parece sofrer algum grau de transformação nas células das plantas antes de serem isolados em vacúolos ou se ligarem a estruturas celulares insolúveis, como a lignina (SALT et al., 1998). Esse mecanismo parece ser a principal forma de tolerância e também de atuação das plantas na remediação de contaminantes orgânicos, especialmente herbicidas (HOLT et al., 1995), e é conhecido como fitodegradação. Para que atue na fitodegradação ou fitotransformação de herbicidas e outros poluentes orgânicos, a característica desejável mais importante às espécies fitorremediadoras, excluindo-se a tolerância que obviamente deva existir, parece ser a capacidade de absorção e de metabolização (FERRO et al., 1994; BURKEN & SCHNOOR, 1996; KVESITADZE et al., 2001). Promovendo a absorção, ou seja, a retirada de quantidades que resultem em níveis aceitáveis no solo, com posterior fitotransformação, resultando em sua mineralização, o que geralmente ocorre em pequena porcentagem (NEWMAN et al., 1998), ou na formação de metabólitos nãotóxicos ou menos tóxicos que a molécula original, assegura-se a eficiência do processo de remediação. Isso se torna ainda mais importante quando se pensa na utilização da fitorremediação em sistemas agrícolas que envolvam culturas importantes na sucessão/rotação de culturas utilizadas na renovação do canavial. Outra possibilidade para tolerar e fitorremediar herbicidas é a rizodegradação que significa a liberação de exsudatos e enzimas pelas raízes das plantas que incrementam as transformações bioquímicas e/ou a mineralização dos poluentes, em razão do estímulo à atividade microbiana na rizosfera e da associação com.

(23) 10. fungos micorrízicos, sendo também conhecida por fitoestimulação (CUNNINGHAN et al., 1996; WILSON, et al., 2000a). Uma terceira estratégia ou mecanismo, principalmente para herbicidas préemergentes aplicados ao solo, é a fitoestabilização, ou seja, a imobilização, lignificação ou humificação do contaminante no solo (CUNNINGHAM et al., 1996), que diminuem a biodisponibilidade do herbicida no solo, reduzindo seu efeito fitotóxico. Esse mecanismo de fitorremediação é fundamentalmente influenciado pelos constituintes minerais (o teor e a qualidade da argila - MCBRIDE, 1994) e principalmente orgânicos do solo (teor de matéria orgânica e seu grau de humificação - PROCÓPIO et al., 2001), os quais determinam os processos de sorção dos herbicidas (PUSINO et al., 1992; CELIS et al., 1997). Além disso, a matéria orgânica contribui para reduzir as amplitudes de variação da temperatura e umidade do solo, possibilitando condições favoráveis para incrementos na biomassa e atividade microbiana, acelerando as biotransformações das moléculas dos herbicidas no solo (REDDY et al., 1995; WEED et al., 1995) e ampliando, dessa forma, os efeitos benéficos nos processos de fitorremediação de herbicidas. Como a matéria orgânica interfere na biodisponibilidade dessas moléculas na solução do solo, e consequentemente, para as plantas remediadoras, pode-se aventar a possibilidade de haver prejuízos ao processo de descontaminação. Mas, contrariamente a esse possível comportamento, não se observou interferência na capacidade remediadora das espécies Canavalia ensiformis e Stizolobium aterrimum, em solo adubado com composto orgânico e contaminado com o herbicida trifloxysulfuron-sodium (BELO et al., 2007a). Quanto ao sulfentrazone, sabe-se que, apesar de baixa afinidade pela matéria orgânica, sistemas de manejo que tendem a aumentar a quantidade de resíduos de plantas, podem prolongar o tempo de residência de sulfentrazone no solo (REDDY & LOCKE, 1998). Além de exibir tolerância ao herbicida, é necessário que as espécies sejam de fácil propagação/aquisição e cultivo; de preferência, metabolizem o contaminante; e, principalmente, no caso de lavouras, não se tornem espécies daninhas (PIRES et al., 2003b). Essa última limitação tem sido observada para a espécie Kochia scoparia, que em diversos trabalhos se destacou pela constatação de ação.

(24) 11. fitorremediadora de atrazine e metolachlor (ANDERSON et al., 1994; ANDERSON & COATS, 1995; PERKOVICH et al., 1996; BURKEN & SCHNOOR, 1996; KRUGER et al., 1997; ARTHUR et al., 2000), mas cuja indicação apresenta restrições, pois constitui-se em espécie altamente daninha (ANDERSON et al., 1994). 2.2.1 Pré-requisitos para utilização da fitorremediação De acordo com Pires et al. (2003b), é desejável que as plantas que apresentem potencial para fitorremediação possuam algumas características que devam ser usadas como indicativos para seleção. Com base nas análises apresentadas por diversos autores (FERRO et al., 1994; PERKOVICH et al., 1996; CUNNINGHAM et al., 1996; NEWMAN et al., 1998; ACCIOLY & SIQUEIRA, 2000; VOSE et al., 2000), essas características devem ser: - capacidade de absorção, concentração e/ou metabolização e tolerância ao contaminante; - retenção do contaminante nas raízes, no caso da fitoestabilização, como oposto à transferência para a parte aérea, evitando sua manipulação e disposição; - sistema radicular profundo e denso; - alta taxa de crescimento e produção de biomassa; - capacidade transpiratória elevada, especialmente em árvores e plantas perenes; - fácil colheita, quando necessária a remoção da planta da área contaminada; - elevada taxa de exsudação radicular; - resistência a pragas e doenças; - fácil aquisição ou multiplicação de propágulos; - fácil controle ou erradicação; - capacidade de desenvolver-se bem em ambientes diversos; e - ocorrência natural em áreas poluídas (importante na identificação, porém não é pré-requisito). Naturalmente, torna-se difícil reunir todas essas características numa só planta, porém aquela que for selecionada deve reunir o maior número delas. Outro aspecto a ser observado é que, embora a maioria dos testes avalie plantas isoladas, várias espécies podem ser usadas em um mesmo local, ou ao mesmo tempo ou subsequentemente, para remover mais de um contaminante (MILLER, 1996)..

(25) 12. 2.2.2 Potencialidades e limitações da fitorremediação 2.2.2.1 Potencialidades A fitorremediação apresenta elevado potencial de utilização, devido às vantagens que apresenta em relação às outras técnicas de remediação de contaminantes do solo (PIRES et al., 2003b). Com base nos relatos de Cole et al. (1995), Cunningham et al. (1996) e Vose et al. (2000), essas vantagens são: - menor custo em relação às técnicas tradicionalmente utilizadas envolvendo a remoção do solo para tratamento ex situ. Esta, segundo Cunningham et al. (1996), é uma das principais vantagens da fitorremediação; - na maioria dos casos, os equipamentos e suprimentos empregados no programa de fitorremediação são os mesmos utilizados na agricultura. Logo, quando a fitorremediação é implantada em áreas agrícolas, o custo deve ser ainda menor; - os compostos orgânicos podem ser degradados a CO 2 e H2O, removendo toda a fonte de contaminação, não havendo, nessa situação, a necessidade de retirada das plantas fitorremediadoras da área contaminada. Essa situação não é válida para metais pesados; - plantas são mais fáceis de serem monitoradas do que microrganismos, por exemplo; - as propriedades biológicas e físicas do solo são mantidas e, não raro, até melhoradas; - incorporação de matéria orgânica ao solo, quando não há necessidade de retirada das plantas fitorremediadoras da área contaminada; - fixação de nitrogênio atmosférico, no caso de leguminosas; - plantas ajudam no controle do processo erosivo, eólico e hídrico. Nesse último caso, evitam o carreamento de contaminantes com a água e com o solo e, por conseguinte, reduzem a possibilidade de contaminação de lagos e rios; - pode-se considerar, também, que a planta reduz o movimento descendente de água contaminada de camadas superficiais do solo para o lençol freático; - plantas são mais favoráveis, esteticamente, do que qualquer outra técnica de biorremediação e podem ser implementadas com mínimo distúrbio ambiental, evitando escavações e tráfego pesado; - utiliza energia solar para realizar os processos; e.

(26) 13. - tem alta probabilidade de aceitação pública. 2.2.2.2 Limitações A técnica da fitorremediação não é aplicável universalmente nem é um sistema perfeito;. ela. apresenta. muitos. aspectos. positivos,. mas. também. existem. inconvenientes (PIRES et al., 2003b). As limitações da fitorremediação de compostos orgânicos em geral e de agrotóxicos, relatadas por Narayanan et al. (1996), Cunningham et al. (1996), Miller (1996) e Macek et al. (2000), são: - dificuldade na seleção de plantas para fitorremediação, principalmente em relação à descontaminação de herbicidas de amplo espectro de ação ou em misturas no solo; - o tempo requerido para obtenção de uma despoluição satisfatória pode ser longo (usualmente mais de uma estação de crescimento); - o contaminante deve estar dentro da zona de alcance do sistema radicular; - clima e condições edáficas podem restringir o crescimento de plantas fitorremediadoras; - elevados níveis do contaminante no solo podem impedir a introdução de plantas no sítio contaminado; - na fitorremediação de orgânicos, as plantas podem metabolizar os compostos, o que não quer dizer que eles serão completamente mineralizados. Em alguns casos, os metabólitos podem ser mais problemáticos do que os compostos originais; - potencial de contaminação da cadeia alimentar; - necessidade de disposição da biomassa vegetal, quando ocorre a fitoextração de poluentes não-metabolizáveis ou metabolizados a compostos também tóxicos; - possibilidade de a planta fitorremediadoras tornar-se planta daninha; e - melhoria nas condições do solo pode ser requerida, incluindo a quelação do contaminante, para facilitar sua absorção pelas plantas, devido à quebra de pontes de ligação com partículas do solo..

(27) 14. 3.0 MATERIAL E MÉTODOS Foram conduzidos três experimentos visando à seleção de espécies com potencial para integrar programas de fitorremediação do herbicida sulfentrazone, os quais serão descritos a seguir. 3.1 Seleção de espécies para a fitorremediação de solos contaminados com o herbicida sulfentrazone O experimento foi instalado em casa de vegetação localizada no campus do Centro Universitário Norte do Espírito Santo, da Universidade Federal do Espírito Santo (CEUNES/UFES), localizado em São Mateus, ES, utilizando-se vasos com capacidade para 6 dm3, sem furos e preenchidos com amostras de solo coletadas na profundidade de 0-20 cm, textura média, classificado como Argissolo Amarelo (EMBRAPA, 2006), peneirado em malha de 0,004m e caracterizado química e fisicamente (Tabela 1). Tabela 1. Composição físico-química da camada arável (0-20 cm) do solo utilizado no experimento Análise Granulométrica g kg-1 Argila. Silte. Areia. Classificação Textural. 220. 30. 750. Franco argilo-arenoso. Análise Química pH. P. H2O. Mg dm-3. 5,4. 3,0. K. Ca2+. Mg2+. H+Al. Al3+. CTC. cmolc dm-3 72. 1,8. 1,0. 2,6. 0,1. 5,6. V. C. %. g kg-1. 53,9. 22,8. O ensaio foi conduzido para verificar a tolerância de espécies ao sulfentrazone e, a partir daí, inferir sobre seu potencial para serem utilizadas em programas de fitorremediação desse herbicida. Foram utilizadas dezesseis espécies previamente selecionadas a partir de informações obtidas na literatura sobre tolerância ao herbicida e, ou, espécies anteriormente relatadas como fitorremediadoras de outros herbicidas. Além da característica principal, a tolerância, foram preferencialmente testadas espécies que apresentam valor agrícola/econômico, visando promover um.

(28) 15. duplo benefício: a fitorremediação e seu posterior aproveitamento na agricultura ou pecuária, dependendo do grau de detoxificação promovido pela planta testada. As espécies testadas foram: amendoim forrageiro (Arachis pintoi), calopogônio (Calopogonium mucunoides), capim-pé-de-galinha-gigante (Eleusine coracana), cover crop (Sorghum bicolor x Sorghum sudanense), crotalária breviflora (Crotalaria breviflora), crotalária júncea (Crotalaria juncea), crotalária espectábilis (Crotalaria spectabilis), crotalária ochroleuca (Crotalaria ochroleuca), feijão-guandu fava larga (Cajanus cajan cv. Fava Larga, doravante denominado Cajanus cajan), feijãoguandu anão [(Cajanus cajan cv. IAPAR 43 (Anão), doravante denominado Cajanus cajan (anão)], feijão-de-porco (Canavalia ensiformis), lablab (Dolichos lablab), mucuna-anã (Stizolobium deeringianum), mucuna-preta (Stizolobium aterrimum), mucuna cinza (Stizolobium cinereum) e nabo forrageiro (Raphanus sativus). Os tratamentos foram compostos pela combinação entre as dezesseis espécies vegetais já citadas e cinco doses do sulfentrazone [0, 200 g ha -1 (¼ da dose comercial), 400 g ha-1 (½ da dose comercial), 800 g ha-1 (dose comercial) e 1.600 g ha-1 (2x a dose comercial)], totalizando 80 tratamentos. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados em esquema fatorial duplo 16 x 5, com quatro repetições. Após o preenchimento dos vasos, foi realizada uma adubação de plantio com base na análise química do solo. O herbicida sulfentrazone foi aplicado em préemergência, utilizando-se um pulverizador pressurizado com CO2, regulado para aplicar volume de calda equivalente a 200 L ha -1. Após 20 dias da aplicação do herbicida, foi realizada a semeadura das espécies vegetais, distribuindo-se 6 sementes por vaso numa profundidade de 0,5 cm. Após a emergência das plantas, foi feito um desbaste deixando-se duas plantas por vaso. Todos os vasos foram irrigados três vezes ao dia mantendo o solo em 60% da capacidade de campo. Foram realizadas as seguintes avaliações: altura de plantas (cm) aos 30 e 60 dias após a semeadura (DAS), tomando-se como base para medição o meristema apical nas dicotiledôneas e a extremidade da folha mais alta nas demais espécies; toxicidade avaliada visualmente (%) aos 30 e 60 DAS, atribuindo-se notas de acordo com os sintomas de intoxicação na parte aérea das plantas, utilizando escala variando de 0 a 100, para ausência de sintomas e morte das plantas,.

(29) 16. respectivamente; biomassa fresca e seca das raízes (g) e biomassa fresca seca da parte aérea (g) aos 60 DAS, efetuando-se a secagem do material colhido em estufa de circulação forçada até peso constante. Para viabilizar a comparação entre diferentes espécies, que apresentam potencial morfológico intrínseco, os dados de altura e biomassa foram transformados em um índice em relação às médias obtidas pela respectiva testemunha de cada espécie, dentro de cada dose, que recebeu valor igual a 1 (um). Após a coleta e tabulação dos dados, estes foram submetidos à análise de variância e teste F, a 5% de significância. As médias dos efeitos principais de plantas promissoras foram comparadas pelo teste de Scott Knott, a 5% de significância e o efeito de doses do sulfentrazone foi estudado por meio de regressão, a 5% significância. 3.2 Avaliação do potencial remediador das plantas que se mostraram tolerantes ao herbicida sulfentrazone O experimento foi instalado em casa de vegetação localizada no campus do Centro Universitário Norte do Espírito Santo, da Universidade Federal do Espírito Santo (CEUNES/UFES), localizado em São Mateus, ES, utilizando-se vasos com capacidade para 10 dm3, sem furos e preenchidos com solo de textura média, classificado como Argissolo Amarelo (EMBRAPA, 2006), coletado na profundidade de 0-20 cm, peneirado em malha de 0,004 m e analisado química e fisicamente (Tabela 1). Os tratamentos foram compostos pela combinação entre as quatro espécies de plantas, selecionadas no experimento de seleção (Exp. 1), que foram estas: crotalária júncea (C. juncea), feijão de porco (C. ensiformis), feijão guandu (C. cajan), feijão guandu anão (C. cajan (anão) e mais um tratamento sem cultivo (testemunha) e quatro doses do sulfentrazone (0, 200, 400 e 800 g ha-1). O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados em esquema fatorial 5 x 4 com quatro repetições. Após o preenchimento dos vasos, o herbicida sulfentrazone foi aplicado em préemergência, para essa etapa foi utilizado um pulverizador pressurizado com CO2, com volume de calda de 200 L ha-1. Vinte dias após o término desta etapa, realizou-.

(30) 17. se a semeadura das espécies vegetais, distribuindo-se 6 sementes por vaso numa profundidade de 0,5 cm. Após a emergência das plantas, foi feito um desbaste deixando-se duas plantas por vaso. Todos os vasos foram irrigados diariamente mantendo o solo em 60% da capacidade de campo. Aos 60 dias após a semeadura (DAS) das espécies, estas foram cortadas na altura do coleto, sendo a parte aérea dessas plantas descartada. A seguir, foi realizada uma adubação de plantio nos vasos com base na análise dos solos (por tratamento) e nas necessidades médias das culturas bioindicadoras mucuna-anã (Stizolobium deeringianum) e milheto (Pennisetum Glaucum), as quais foram imediatamente semeadas, distribuindo-se 6 sementes por vaso numa profundidade de 0,5 cm, realizando o bioensaio no próprio vaso. A metodologia de bioensaios foi usada, pois é considerada adequada para detecção de resíduos no solo do herbicida sulfentrazone (BLANCO & VELINI, 2005). Após a emergência das plântulas, foi feito um desbaste deixando-se duas plantas por vaso. Aos 30 DAS e aos 60 DAS, foi avaliada a altura de plantas (cm), tomando-se como base para medição o meristema apical; e a fitotoxicidade, avaliada visualmente (%), atribuindo notas de acordo com os sintomas de intoxicação na parte aérea das plantas, com base em uma escala variando de 0 a 100, para ausência de sintomas e morte da planta, respectivamente; biomassa fresca e seca da parte aérea (g) aos 60 DAS. Após a secagem do material colhido em estufa de circulação forçada até peso constante, obteve-se a matéria seca da parte aérea (g). Após a coleta e tabulação dos dados, estes foram submetidos à análise de variância e teste F, a 5% de significância. As médias dos efeitos das interações e dos efeitos principais de plantas promissoras e tipos de solo foram comparadas pelo teste de Tukey a 5% de significância e o efeito de doses do sulfentrazone foi estudado por meio de regressão, a 5% de significância. 3.3 Influência do tempo de cultivo de Crotalaria juncea na fitorremediação de solo contaminado com sulfentrazone O experimento foi instalado em casa de vegetação localizada no campus do Centro Universitário Norte do Espírito Santo, da Universidade Federal do Espírito Santo.

(31) 18. (CEUNES/UFES), localizado em São Mateus, ES. Esta etapa foi conduzida com a espécie crotalária júncea (C. juncea), selecionada no Exp. 2. Vasos com capacidade para 10 dm3, sem furos e foram preenchidos com solo de textura média, classificado como Argissolo Amarelo (EMBRAPA, 2006), coletado na profundidade de 0-20 cm, no campus do CEUNES/UFES, peneirado em malha de 0,004 m e analisado química e fisicamente (Tabela 1). Os tratamentos foram compostos pela combinação de quatro períodos de fitorremediação, ou seja, de tempo de cultivo da espécie de adubo verde fitorremediadora (25, 50, 75 e 100 dias após a emergência) e duas doses 0 e 400 g ha-1 de sulfentrazone. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados em esquema fatorial duplo (4x2), com quatro repetições. Após o preenchimento dos vasos, o herbicida sulfentrazone foi aplicado em préemergência, na dose 400 g ha-1, utilizando-se um pulverizador pressurizado com CO2, com volume de calda de 200 L ha-1. Vinte dias após o término desta etapa, foi realizada a semeadura da C. juncea, mantendo-se a densidade quatro vezes maior que a recomendada comercialmente para a espécie fitorremediadora. Todos os vasos foram irrigados diariamente, em quantidades que variaram conforme as necessidades hídricas das plantas. Nas datas pré-estabelecidas de acordo com os tratamentos, as plantas foram cortadas na altura do coleto, sendo a parte aérea dessas plantas descartada e cessada a irrigação nesses vasos. Após todas as plantas cortadas, ao final de 100 dias, foi realizada uma adubação de plantio nos vasos com base na análise dos solos (por tratamento) e na necessidade da cultura do P. Glaucum (utilizada como planta indicadora da presença do sulfentrazone no solo, em razão de sua grande suscetibilidade a esse herbicida), que foi imediatamente semeado, distribuindo-se 6 sementes por vaso numa profundidade de 0,5 cm. Após a emergência dessas plântulas, foi feito um desbaste deixando-se duas plantas por vaso. Aos 42 DAS do P. Glaucum, foi avaliada a altura de plantas (cm), tomando-se como base para medição no meristema apical; a toxicidade, avaliada visualmente (%), atribuindo-se notas de acordo com os sintomas de fitotoxicidade na parte aérea das.

(32) 19. plantas, utilizando escala variando de 0 a 100, para ausência de sintomas e morte da planta, respectivamente, e foi determinada a biomassa fresca da parte aérea (g). Após a coleta e tabulação dos dados, estes foram submetidos à análise de variância e teste F, a 5% de significância. As médias dos efeitos das interações foram comparadas pelo teste de Tukey, a 5% de significância e o efeito o tempo de cultivo foi comparado por meio de regressão, a 5% de significância..

(33) 20. 4.0 RESULTADOS E DISCUSSÃO 4.1 Seleção de espécies para a fitorremediação de solos contaminados com o herbicida sulfentrazone As espécies vegetais avaliadas diferiram quanto à tolerância ao herbicida sulfentrazone presente no solo. Com a aplicação da menor dose do herbicida (200 g ha-1), as espécies que se mostraram mais susceptíveis, na avaliação realizada aos 30 dias após a semeadura (DAS), foram o S. bicolor x S. sudanense (essa espécie não chegou a germinar na presença do herbicida), a S. aterrimum que apresentou 94% de fitotoxicidade, a S. cinereum e o R. sativus apresentaram fitotoxicidade média de 86% e a E. coracana, com 78% de fitotoxicidade, decorrente dos efeitos do sulfentrazone (Tabela 2). Constatou-se nesse mesmo nível de contaminação do solo, que o C. ensiforme apresentou os melhores resultados quanto à tolerância com 19% de fitotoxicidade seguido do C. cajan, A. pintoi, C. juncea e C. cajan (anão) com 34%, 35%, 31% e 30% de fitotoxicidade, respectivamente (Tabela 2)..

(34) 21. Tabela 2. Fitotoxicidade das plantas (%), avaliada aos 30 e 60 dias após a semeadura (DAS) em função de cinco doses de sulfentrazone Espécie 0. Dose (g ha-1) 200 400 800. 1600. 30 DAS A. pintoi E. coracana C. spectabilis C. ochroleuca C. cajan S. cinereum R. sativus C. mucuoides S. bicolor x S. sudanense C. breviflora C. juncea C. ensiformis C. cajan (anão) D. lablab S. deeringianum S. aterrimum. 0a 0a 0a 0a 0a 0a 0a 0a 0a 0a 0a 0a 0a 0a 0a 0a. 35 e 78 b 63 c 50 d 34 e 86 b 86 b 60 c 100 a 63 c 31 e 19 f 30 e 68 c 85 b 94 a. 70 b 96 a 89 a 92 a 36 d 88 a 91 a 93 a 100 a 71 b 58 c 56 c 53 c 81a 94 a 99 a. 90 a 100 a 99 a 98 a 55 c 99 a 100 a 95 a 100 a 74 b 81 b 71 b 60 c 87 a 100 a 100 a. 100 a 100 a 100 a 98 a 81 b 100 a 100 a 95 a 100 a 97 a 99 a 81 b 73 b 89 b 100 a 100 a. 0a 0a 0a 0a 0a 0a 0a 0a 0a 0a 0a 0a 0a 0a 0a 0a. 17 d 58 b 56 b 55 b 28 c 99 a 99 a 30 c 100 a 45 b 10 d 9d 6d 30 c 100 a 99 a. 88 a 98 a 100 a 100 a 30 c 100 a 100 a 100 a 100 a 95 a 15 c 54 b 28 c 30 c 100 a 100 a. 98 a 100 a 100 a 100 a 58 d 100 a 100 a 100 a 100 a 96 a 90 b 90 b 33 e 75 c 100 a 100 a. 100 a 100 a 100 a 100 a 96 a 100 a 100 a 100 a 100 a 100 a 100 a 98 a 85 a 95 a 100 a 100 a. 60 DAS A. pintoi E. coracana C. spectabilis C. ochroleuca C. cajan S. cinereum R. sativus C. mucuoides S. bicolor x S. sudanense C. breviflora C. juncea C. ensiformis C. cajan (anão) D. lablab S. deeringianum S. aterrimum. *Médias não seguidas de mesma letra, na coluna, diferem pelo teste de Scott Knott, a 5% de probabilidade.. Com a aplicação de 400 g ha-1, que corresponde à metade da dose comercial, na avaliação feita aos 30 DAS o C. cajan foi a espécie que apresentou maior nível de tolerância com 36% de fitotoxicidade. As espécies C. juncea, C. ensiformis e C. cajan (anão) apresentaram nível intermediário de fitotoxicidade (58%, 56% e 53%, respectivamente). As espécies A. pintoi, C. breviflora apresentaram 70% e 71% de fitotoxicidade, respectivamente, indicando elevada suscetibilidade ao sulfentrazone,.

(35) 22. e as espécies R. sativus, S. cinereum, C. ochroleuca, E. coracana, C. spectabilis, C. mucuoides, S. deeringianum, S. aterrimum e D. lablab foram as espécies mais sensíveis nessa dose, apresentando níveis de injúria acima de 81%, não diferindo estatisticamente da S. bicolor x S. sudanense, que foi a espécie que não germinou. Com a aplicação de 800 g ha-1, correspondente à dose comercial, C. cajan foi a espécie que apresentou o melhor resultado com 55% de sintomas de intoxicação, seguido do C. cajan (anão) com 60%, e das espécies C. breviflora, C. juncea e C. ensiformis que apresentaram níveis de fitotoxicidade que variaram de 71% a 81%. As demais espécies praticamente não germinaram quando foram expostas a essa quantidade do produto. Na dose de 1.600 g ha-1, correspondente ao dobro da dose comercial, nenhuma espécie apresentou-se tolerante ao sulfentrazone, evidenciando o amplo espectro de ação desse herbicida, o que dificulta a seleção de espécies que lhe sejam tolerantes e que apresentem interesse agronômico, características estas desejáveis numa planta fitorremediadora. Resultados semelhantes também foram encontrados por Pires et al. (2003c), ao selecionar plantas para fitorremediação em solos contaminados com o herbicida tebuthiuron. Na segunda avaliação feita aos 60 DAS, pode-se observar na Tabela 2, que algumas espécies apresentaram uma recuperação considerável em relação à primeira avaliação. Quando foram aplicados 200 g ha -1 de sulfentrazone o C. mucunoides que, aos 30 DAS, apresentava 60% de fitotoxicidade, exibe após 60 dias apenas 30%, o que é aceitável do ponto de vista agronômico. No entanto, nas doses seguintes (400 g ha-1, 800 g ha-1 e 1.600 g ha-1), nenhuma das plantas dessa espécie sobreviveu à atividade do herbicida no solo. Outras espécies também foram capazes de se recuperar consideravelmente, C. breviflora, passando de 63% de fitotoxicidade na primeira avaliação para 45% na segunda; A. pinto, passando de 35% para 17% e E. coracana, passando de 78% para 58%, todas, no entanto, na dose de 200 g ha-1. A espécie C. juncea exibiu menor fitotoxicidade nas doses de 200 g ha -1 e 400 g ha-1 com 10% e 15%, mas nas doses de 800 g ha-1 e 1.600 g ha-1 não houve sinais significativos de tolerância. Outras espécies que se destacam são C. cajan (anão) com valores de fitotoxicidade de 6%, 28% e 33% nas doses de 200 g ha-1, 400 g ha-1 e 800 g ha-1, respectivamente; o D. lablab também foi capaz de se recuperar até a.

(36) 23. dose de 800 g ha-1, sendo que nas doses de 200 g ha-1 e 400 g ha-1 apresentou 30% de fitotoxicidade, valor que indica potencialidade para a fitorremediação. Nos trabalhos realizados por Belo et al. (2009) e Morais et al. (2007), o D. lablab mostrou-se tolerante à presença de sulfentrazone no solo. Os sintomas de fitotoxicidade do C. cajan não variaram muito da primeira para a segunda avaliação em todos os níveis de contaminação do solo. Pires et al. (2003b) constataram que a espécie Pennisetum typhoides foi capaz de se recuperar em solos contaminados com tebuthiuron, ao longo das avaliações. Isso provavelmente ocorre porque à medida que as plantas acumulam mais biomassa, aumenta sua necessidade de translocação (e também de absorção do contaminante) e posterior metabolização do herbicida em suas organelas. Na segunda avaliação, verificou-se que todas as plantas da espécie S. aterrimum submetidas a qualquer uma das doses avaliadas do herbicida já se encontravam mortas. Pires et al. (2003a, b) selecionaram S. aterrimum como uma das espécies tolerantes ao herbicida tebuthiuron e Procópio et al. (2004) e Santos et al. (2004a, b) descreveram essa espécie como tolerante ao herbicida trifloxysulfuron sodium, resultados que não se confirmaram em relação ao sulfentrazone. Outras espécies que também praticamente não sobreviveram até 60 DAS em qualquer nível de contaminação foram a S. deeringianum, S. cinereum e R. sativus. A evolução dos sintomas de fitotoxicidade aos 30 e 60 DAS, causada pelas doses do herbicida, nas dezesseis espécies testadas, pode ser observada nas Figuras 2 e 3, respectivamente. Nota-se que há um comportamento distinto entre as espécies com o aumento das doses de sulfentrazone. Percebe-se que S. cinereum, R. sativus, S. bicolor x S. sudanense, S. deeringianum e S. aterrimum são claramente as espécies mais suscetíveis, contrariamente ao observado para C. cajan, C. cajan (anão), C. juncea e C. ensiformis. Todavia, em todas as espécies, o aumento da dose resulta em incremento significativo de fitotoxicidade..

(37) 24. A. pintoi. . E. coracana. . . . Fitotoxicidade (%). ˆ  103,0188* 1 e 0,0025*X R2=0,99 Y ˆ  100,3993* 1 e 0,0075* X R2=0,99 Y 100. 100. 80. 80. 60. 60. 40. 40. 20. 20 0. 0 0. 200. 400. 800. 0. 1600. C. spectabilis. . 200. 400. 800. 1600. C. ochroleuca. . . . Fitotoxicidade (%). ˆ  100,7003* 1 e 0,0050*X R2=0,99 Y ˆ  100,9293* 1 e 0,0043*X R2=0,98 Y 100. 100. 80. 80. 60. 60. 40. 40. 20. 20 0. 0 0. 200. 400. 800. C. cajan. . Fitotoxicidade (%). ˆ  85,9142* 1 e Y. 0,0015*X.  R =0,95 2. 200. 400. 800. 1600. C. cajan (anão) (-0,0028*X). Ŷ= 71,6206*(1-e. 2. ) R =0,99. 100. 100 80. 80. 60. 60. 40. 40. 20. 20. 0. 0 0. 200. 400. 800. 1600. S. cinereum. . ˆ  96,8047* 1 e Y. Fitotoxicidade (%). 0. 1600. 0,0103* X.  R =0,99 2. 0. 200. 400. 800. R. sativus. . 1600. . ˆ  98,1066* 1 e 0,0100*X R2=0,99 Y. 100. 100. 80. 80. 60. 60. 40. 40. 20. 20 0. 0 0. 200. 400. 800. 1600. -1. Dose (g ha ). 0. 200. 400. 800. 1600. -1. Dose (g ha ). Figura 2. Fitotoxicidade das plantas (%), aos 30 dias após a semeadura, em função da dose do herbicida sulfentrazone..

(38) 25. C. mucunoides. S. bicolor x S. sudanense. ˆ  97,1178* 1 e 0,0054*X R2=0,99 Y. ˆ  100,0000* 1 e 0,0345* X R2=1,00 Y. Fitotoxicidade (%). . . 100. 100. 80. 80. 60. 60. 40. 40. 20. 20. 0 200. 400. 800. C. breviflora. . Fitotoxicidade (%). 0. 1600. 200. 400. 800. 1600. C. juncea. . ˆ  84,8839* 1 e 0,0057*X R2=0,94 Y. . 100. 80. 80. 60. 60. 40. 40. 20. 20. 0. . ˆ  103,5388* 1 e 0,0019*X R2=0,99 Y. 100. 0 0. 200. 400. 800. 1600. C. ensiformis. . 0. 200. 400. 800. 1600. D. lablab. . ˆ  86,0580* 1 e 0,0021*X R2=0,96 Y. Fitotoxicidade (%). . 0. 0. . 100. 80. 80. 60. 60. 40. 40. 20. 20. 0. . ˆ  87,6088* 1 e 0,0072*X R2=0,99 Y. 100. 0. 0. 200. 400. 800. 0. 1600. 200. 400. 800. 1600. S. deeringianum. S. aterrimum. ˆ  98,8771* 1 e 0,0095* X R2=0,99 Y. ˆ  99,6088* 1 e 0,0146*X R2=0,99 Y. . Fitotoxicidade (%). . . . 100. 100. 80. 80. 60. 60. 40. 40. 20. 20. 0. . 0 0. 200. 400. 800. 1600. -1. Dose (g ha ). 0. 200. 400. 800. 1600. -1. Dose (g ha ). Figura 2 continuação. Fitotoxicidade das plantas (%), aos 30 dias após a semeadura, em função da dose do herbicida sulfentrazone..

(39) 26. A. pintoi. . E. coracana. . Fitotoxicidade (%). ˆ  107,7384* 1 e 0,0025* X R2=0,88 Y 100. 100. 80. 80. 60. 60. 40. 40. 20. 20. 0 200. 400. 800. 0. 1600. C. spectabilis. . 400. 800. 1600. . . 100. 80. 80. 60. 60. 40. 40. 20. 20. 0. . ˆ  103,4842* 1 e 0,0048* X R2=0,97 Y. 100. 0 0. 200. 400. 800. 0. 1600. C. cajan. . 200. 400. 800. 1600. C. cajan (anão). . Ŷ= -0,95+ 0,05225*X. ˆ  147,2301* 1 e 0,0007* X R2=0,98 Y. Fitotoxicidade (%). 200. C. ochroleuca. ˆ  103,3550* 1 e 0,0049*X R2=0,97 Y. 2. r =0,99. 100. 100 80. 80. 60. 60. 40. 40. 20. 20. 0 0. 200. 400. 800. 1600. S. cinereum. . ˆ  100,0052* 1 e Y. Fitotoxicidade (%). . 0 0. Fitotoxicidade (%). . ˆ  102,9078* 1 e 0,0049*X R2=0,98 Y. 0,0219* X. . 0 0. 200. 400. 800. 1600. R. sativus. . ˆ  100,0052* 1 e 0,0219*X R =0,99 Y 2. 100. 100. 80. 80. 60. 60. 40. 40. 20. 20. 0. . 2. R =0,99. 0 0. 200. 400. 800. 1600. -1. Dose (g ha ). 0. 200. 400. 800. 1600. -1. Dose (g ha ). Figura 3. Fitotoxicidade das plantas (%), aos 60 dias após a semeadura, em função da dose do herbicida sulfentrazone..

(40) 27. C. mucunoides. . Fitotoxicidade (%). ˆ  106,4703* 1 e 0,0033*X Y. . 100. 80. 80. 60. 60. 40. 40. 20. 20. 0 400. 800. 0. 1600. C. breviflora. . . 200. 400. 2. R =1,00. 800. 1600. C. juncea. . ˆ  122,0760* 1 e 0,0012* X R =0,96 Y 2. 100. 100. 80. 80. 60. 60. 40. 40. 20. 20. 0. . 2. R =0,94. 0 0. 200. 400. 800. 1600. C. ensiformis. . ˆ  114,1438* 1 e 0,0014* X Y. . 0. 200. 400. 800. 1600. D. lablab. . ˆ  111,5732* 1 e 0,0012* X R =0,93 Y 2. 100. 100. 80. 80. 60. 60. 40. 40. 20. 20. 0. . 2. R =0,98. 0 0. 200. 400. 800. 0. 1600. 200. S. deeringianum. . ˆ  100,0000* 1 e 0,0345* X Y. Fitotoxicidade (%). . 0 200. ˆ  102,6258* 1 e 0,0040* X Y. Fitotoxicidade (%). S. bicolor x S. sudanense 2 ˆ  100,0000* 1 e 0,0345*X R =0,89 Y. 100. 0. Fitotoxicidade (%). . . 400. 800. 1600. S. aterrimum. . ˆ  100,0052* 1 e 0,0219* X R =1,00 Y 2. 100. 100. 80. 80. 60. 60. 40. 40. 20. 20. 0. . 2. R =0,99. 0 0. 200. 400. 800. 1600. -1. Dose (g ha ). 0. 200. 400. 800. 1600. -1. Dose (g ha ). Figura 3 continuação. Fitotoxicidade das plantas (%), aos 60 dias após a semeadura, em função da dose do herbicida sulfentrazone..

(41) 28. O comportamento observado para altura de plantas é muito semelhante ao observado para fitotoxicidade, contudo, em magnitude contrária, ou seja, com o aumento da dose, há uma redução no porte das plantas. Na primeira avaliação feita aos 30 DAS para altura, como podem ser observadas na Tabela 3, as espécies C. ensiformis, D. lablab, C. cajan, C. juncea, C. cajan (anão) e C. mucuoides, quando foram expostas à dose de 200 g ha-1 de sulfentrazone, apresentaram a menor redução da altura, com valores variando entre 0,77 a 0,99. Na dose de 400 g ha-1, as espécies C. cajan, C. juncea, C. cajan (anão), C. ensiformis e D. lablab foram novamente as que mais se destacaram, apresentando valores entre 0,62 a 0,83. Na dose de 800 g ha-1, o D. lablab apresentou a menor redução da altura (0,78) seguido do C. ensiformis, C. cajan, C. juncea e C. cajan (anão) (0,59; 0,58; 0,39; 0,49, respectivamente)..

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