FACULDADE DE AGRONOMIA ELISEU MACIEL
EFEITO DOS ÁCIDOS ACÉTICO E PROPIÔNICO SOBRE A QUALIDADE DE SEMENTES E O
CRESCIMENTO DE PLÂNTULAS DE ARROZ (cv BR IRGA-409)
LUIZ AUGUSTO SALLES DAS NEVES
Tese apresentada à Universidade Federal de Pelotas, sob a orientação do Prof. Dr. Dario Munt de Moraes, como parte das exigências do Programa de Pós-Graduação em Agronomia, Área de Concentração:
Produção Vegetal, para obtenção do título de Doutor em Ciências (D. S.)
PELOTAS
Rio Grande do Sul - Brasil Setembro de 2005
Dados de catalogação na fonte:
Ubirajara Buddin Cruz – CRB -10/901 Biblioteca de Ciência & Tecnologia - UFPel
N518e Neves, Luiz Augusto Salles das
Efeito dos ácidos acético e propiônico sobre a qualidade de sementes e o crescimento de plântulas de arroz (cv BR IRGA-409) / Luiz Augusto Sales das Neves ; orientador Dario Munt de Moraes. – Pelotas, 2005. – 57f. ; il. – Tese
(Doutorado). Programa de Pós-Graduação em Agronomia.
Área de concentração: Produção Vegetal. Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel. Universidade Federal de Pelotas.
Pelotas, 2005.
1.Arroz. 2.Oryza sativa. 3.Qualidade das sementes.
4.Fisiologia vegetal. 5.Germinação. 6.Vigor de sementes.
I.Moraes, Dario Munt de. II.Título.
CDD: 633.1821
EFEITO DOS ÁCIDOS ACÉTICO E PROPIÔNICO SOBRE A QUALIDADE DE SEMENTES E O CRESCIMENTO DE PLÂNTULAS DE ARROZ (cv BR IRGA-409)
Tese apresentada à Universidade Federal de Pelotas, sob a orientação do Prof. Dr Dario Munt de Moraes, como parte das exigências do Programa de Pós-Graduação em Agronomia, Área de Concentração:
Produção Vegetal, para obtenção do título de Doutor em Ciências (D. S.).
APROVADA em 26 de setembro de 2005.
__________________________ ___________________________
Profª. Drª. Claudete Miranda Abreu Prof. Dr. Ronaldo do Nascimento
--- --- Prof. Dr. Luiz Antônio Veríssimo Corrêa Prof. Dr. Nilson Lemos de Menezes
_______________________
Prof. Dr. Dario Munt de Moraes
(Orientador)
Se não existem frutos, Valeu a intenção das flores.
Se não existem flores, Valeu a intenção da folhas.
Se não existem folhas, Valeu a intenção da semente.
Heifil Mas, se não houver a semente, para tudo
A vida não se manifestará.
Luiz Augusto
A minha esposa Maria, aos meus filhos Ana Lúcia e João Augusto e a meu neto Vinícius OFEREÇO E DEDICO.
HOMENAGEM PÓSTUMA A João Augusto Gaspar das Neves, meu pai e João Marcino Ribeiro Leal, meu sogro.
AGRADECIMENTOS
A Deus, que nos acompanha em todas as tarefas que realizamos como motivo de evolução.
A minha família, pela compreensão que todos tiveram, devido as ausências necessárias.
À Universidade Federal de Santa Maria, a qual estou vinculado, pelo incentivo dado para o ingresso e realização do curso de pós-graduação.
Aos colegas do Departamento de Biologia, especialmente aos do Setor de Genética, pelo interesse, incentivo e colaboração dados.
À Universidade Federal de Pelotas, pela oportunidade de participar do Programa de Pós-Graduação em Agronomia para obtenção do grau de Doutor em Ciências.
À Coordenação do PPGA, na pessoa do Prof. Dr. Carlos Mauch, pela amizade, preocupação e interesse no desenrolar de todo o curso.
Aos Professores vinculados ao PPGA e demais áreas correlatas, pelas aulas dadas com interesse e preocupação de que todos conseguissem os melhores conceitos.
Ao Prof. Dr. Eloy Pauletto do Departamento de Solos/FAEM/UFPEL, pela primeira recepção ao PPGA.
Ao Prof. Dr. Nei Fernandes Lopes, pela co-orientação e, principalmente, pela amizade e pelas conversas alegres fora das aulas.
Aos demais professores do Departamento de Botânica/UFPEL, que, de várias formas, ajudaram-me para conclusão do curso e presente trabalho.
Aos Técnicos de Laboratório, nas pessoas, de Luisa dos Santos Meireles e Rudinei da Silva Teixeira, pelo auxílio dado na elaboração da parte experimental dessa tese.
À Secretária Suzi Braga, do Departamento de Botânica/UFPEL, pela amizade, assim como as do PRPGP/UFSM, pelos cordiais atendimentos fornecidos.
Às Bibliotecárias da FAEM, do Instituto de Biologia e da UFSM, pela cordialidade no empréstimo de referências bibliográficas que constituem essa tese.
A todos os colegas do PPGA, pela amizade que nos cercou durante o curso.
À CAPES/PIDCT pela concessão da bolsa de estudos durante todo o curso.
ÍNDICE
SUMÁRIO... viii
SUMMARY... x
1.INTRODUÇÃO GERAL ... 1
2.REVISÃO DE LITERATURA... Efeitos dos ácidos orgânicos... Crescimento caracterizado por meio da produção de clorofila e fatores que afetam... 3 3 7 CAPÍTULO 1 GERMINAÇÃO E VIGOR DE SEMENTES DE ARROZ cv BR IRGA -409 SUBMETIDAS AOS ÁCIDOS ACÉTICO E PROPIÔNICO 1. INTRODUÇÃO... 9
2. MATERIAL E MÉTODOS... 11
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO... 14
4. CONCLUSÕES... 31
CAPÍTULO 2 SOLUBILIZAÇÃO DE RESERVAS, ATIVIDADE ENZIMÁTICA E DETERMINAÇÃO DA CLOROFILA E DA ÁREA FOLIAR EM ARROZ cv BR IRGA-409 SUBMETIDO AOS ÁCIDOS ACÉTICO E PROPIÔNICO 1. INTRODUÇÃO... 32
2. MATERIAL E MÉTODOS... 34
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO... ... 38
4. CONCLUSÕES... 49
SUMÁRIO
NEVES, LUIZ AUGUSTO SALLES DAS, DS. Universidade Federal de Pelotas, setembro de 2005. Efeito dos ácidos acético e propiônico sobre a qualidade de sementes e o crescimento de plântulas de arroz (cv BR IRGA-409). Professor Orientador: Dr. Dario Munt de Moraes. Co-orientador: Dr. Nei Fernandes Lopes.
Resíduos vegetais em decomposição anaeróbica em lavouras irrigadas de arroz produzem ácidos orgânicos, tais como, acético, propiônico, butírico, fórmico, vanílico, que afetam o estabelecimento das plântulas. Portanto o presente trabalho teve por objetivo analisar os efeitos dos ácidos acético e propiônico na qualidade fisiológica de sementes e no crescimento de plântulas de arroz BR IRGA-409, nas concentrações zero, 1; 2; 4; 8 e 16 ml L-1. Para isso, utilizou-se testes de viabilidade, vigor, medidas de crescimento (comprimentos e biomassas fresca e seca da parte aérea e das raízes e área foliar), determinação dos teores de clorofila a e b, composição química (amido, açúcares solúvel totais e proteína), além da atividade das enzimas a-amilase e fosfatase ácida. A germinação, o índice de velocidade de emergência de plântulas, a emergência de plântulas e a condutividade elétrica foram significativamente afetadas nas concentrações de 4 ml L-1 de ácido acético e 8 e 16 ml L-1 de propiônico. Os comprimentos da parte aérea e das raízes foram reduzidas a partir da concentração de 4 ml L-1. As biomassas frescas da parte aérea e das raízes, aos 14 e 21 dias, foram reduzidas a partir da concentração de 8 ml L-1, por
propiônico. O conteúdo de amido, açúcares solúveis totais e proteína foram reduzidos a partir da concentração de 8 ml L-1, por ambos os ácidos. A atividade total da a-amilase foi mais estimulada pelo ácido acético do que pelo propiônico, enquanto que a fosfatase ácida reduziu-se a partir da concentração de 4 ml L-1. Os teores de clorofila e a área foliar foram re duzidas com o incremento na concentração de ambos os ácidos.
SUMMARY
NEVES, LUIZ AUGUSTO SALLES DAS, DS. Universidade Federal de Pelotas, Effects of acetic and propiônic acid on the quality of seeds and the growth of plants of rice (cv BR IRGA-409) September, 2005. Advisor: Prof. Dr. Dario Munt de Moraes. Co-advisor: Prof. Dr. Nei Fernandes Lopes.
Vegetal residues in anaerobic decomposition in irrigated farmings of rice produce acid organic, such as, acetic, propionic, butiric, formic, vanilic, that affect the establishment of seedlings. Therefore the present work had for objective to analyze the effect acetic and the propionic acid in the physiological quality of seeds and growth of rice BR IRGA -409 seedlings, treated with several concentrations ( zero;
1; 2; 4; 8 and 16 ml L-1) of acetic and propionic acids. In order to performer this some assay were conducted such as: tests of viability, vigor, measurements of growth (length and biomass of aerial part and roots and leaf area), chlorophylls concentrations, chemical composition (starch, total soluble sugars and protein contents), and determinations of the activity of a-amylase and fosfatase acid. The germination, the emergency speed index of seedlings, the seedlings emergency and the electric conductivity were significantly affected by acetic acid (= 4 ml L-1) and propionic acid (=8 ml L-1). The lengths of shoot and roots were affected and high concentration (= 4 ml L-1). The fresh biomass of shoot and the roots were diminished on concentration higher than 8 ml L-1 for both acids, determined at 14 and 21 days,
). Starch, total soluble sugars and protein contents were red uced on higher concentrations (=8 ml L-1) for both acids. The total activity of a-amylase was more enhanced by acetic acid than propionic acid, while the activity of phosfatase-acid was inhibited on higher concentration of propionic acid (= 4 ml L-1) and acetic acid (=8 ml L-1). These inhibitions on enzymes activity increased with augment of the time. The chlorophyll contents and leaf area decreased with increment on concentrations of acetic and propionic acids.
INTRODUÇÃO GERAL
O arroz é um dos cereais mais cultivados no mundo. É uma Monocotiledoneae, pertence à família Poaceae e ao gênero Oryza. O gênero Oryza L é de ampla utilização na alimentação humana na forma de grãos. Possui como centro de origem o Japão, a Índia e a África com produção mundial de 596 milhões de toneladas (CONAB, 2004).
No Brasil o arroz ocupa uma área de 3,58 milhões de hectares, com produtividade de 3,54 t ha-1. No Rio Grande do Sul o arroz é semeado em cerca de 1,0 milhão de hectares com uma de 6,3 milhões de toneladas (IBGE, 2004).
Toda a tecnologia aplicada nas lavouras de grande expressão econômica, entre elas o arroz, visa fornecer à semente o ambiente propício para que a germinação, o desenvolvimento das plantas e a colheita ocorram uniformemente.
Com vistas à semente o melhoramento de plantas tem o objetivo de lançar cultivares mais produtivas, além de, atualmente, pelo uso da Biologia Molecular, criar técnicas de reconhecimento de genes capazes de controlar doenças, resistir pragas e aumentar, com isso, a produtividade das culturas.
O vigor das sementes é uma das características mais utilizadas na análise da qualidade fisiológica, porém esse parâmetro pode ser alterado devido a diversidades de condições no ambiente, as quais estão sujeitas as sementes.
Entre essas, estão a salinidade, a ação de herbicidas, as alterações climáticas.
O uso intensivo de herbicidas nas lavouras levou ao acúmulo de resíduos químicos no solo e determinou que algumas ervas daninhas tornassem-se
resistentes, como o caso do picão preto. Para minimizar esses problemas na década de 1980, na região de Passo Fundo (RS), houve a implantação da tecnologia do cultivo mínimo e do plantio direto. Em ambos os casos o revolver contínuo do solo é evitado e as sementes são semeadas sobre os resíduos de palha da cultura anterior com semeadeira adequada. Essas técnicas atingiram todas as culturas de sequeiro assim como a do arroz irrigado em várzeas.
Essa forma de plantio reestrutura o solo que foi praticamente pulverizado pelas múltiplas passagens do maquinário, na preparação do cultivo. Além disso, possibilita o aumento da matéria orgânica recuperando o solo pelos aspectos químico e físico. Por fim, o sistema de plantio direto permite maior retenção de umidade no solo, dando condições para que a semente a absorva e germine, expressando seu vigor.
Em solos de regiões altas são preconizadas a utilização de 5 a 7 toneladas de matéria seca por hectare para a cobertura do solo. No cultivo de arroz, dado a problemas de drenagem nos solos de várzeas, estas quantidades são menores, situando-se entre 2 a 3 toneladas (Gomes et al. 2002).
Todavia, a matéria orgânica resultante da cobertura do solo libera produtos muitas vezes fitotóxicos, derivados da sua metabolização, os quais podem exercer efeitos negativos, como a redução da germinação das sementes e limitação ao estabelecimento de plântulas. Entre os produtos fitotóxicos estão os ácidos orgânicos alifáticos de cadeia curta, como os ácidos acético, propiônico, butírico e fórmico (Camargo et al., 1993 a; 2001).
Esses ácidos são compostos hidrossolúveis de baixo peso molecular que possuem alta capacidade de complexação com cátions e de competição na adsorção de ânions em solo ácidos. Adsorvem Cu2+, Zn2+, Ca+, P, indisponibilizando-os para as plantas, pelo menos, temporariamente (Dias et al., 2003).
O efeito dos ácidos orgânicos sobre a qualidade fisiológica de sementes é pouco descrita. No arroz, o problema é mais grave, pois existem poucos relatos sobre a viabilidade, vigor, composição química e atividades enzimáticas das sementes afetadas por ácidos orgânicos derivados da decomposição anaeróbica de resíduos vegetais. Portanto, o objetivo do presente trabalho é o de analisar e descrever os efeitos dos ácidos acético e propiônico sobre a qualidade fisiológica das sementes de arroz cv BR IRGA-409.
REVISÃO DE LITERATURA
Efeitos dos ácidos orgânicos
As plantas possuem compostos químicos, derivados do metabolismo secundário em sua maioria, que podem agir sobre sementes inibindo ou aumentando seu poder germinativo, além de poderem atuar sobre o desenvolvimento das plântulas estabelecidas no campo.
Com o advento do plantio direto como prática conservacionista estabelecida em culturas de milho, soja, trigo, principalmente, por serem cultivadas em encostas, por um lado e como prática revitalizadora do solo, por outro lado, os efeitos dos componentes químicos derivados das plantas começaram aparecer, pois suas concentrações aumentaram pela degradação contínua dos resíduos deixados sobre o solo ou nele incorporados antes da semeadura, principalmente em terras baixas.
Há então questões a serem respondidas referentes à acumulação, estabilidade, persistência e concentração dos componentes resultantes da degradação no solo. Há dúvidas concernentes as concentrações acumuladas que poderão causar efeitos tóxicos.
A decomposição dos resíduos vegetais no solo pode ocorrer sob condições aeróbicas e anaeróbicas. Na primeira, as substâncias produzidas desaparecem rapidamente e os resíduos se transformam em material orgânico capaz de ser utilizado pelos microrganismos do solo. Porém quando o oxigênio é deficiente
devido a irrigação, a síntese microbiana é impedida de degradar os resíduos, então o acúmulo desse produz ácidos orgânicos voláteis (Patrick, 1971). Entre os ácidos orgânicos produzidos dessa forma estão os ácidos acético, propiônico, butírico, fórmico e lático e, ainda, componentes fenólicos incluindo a vanilina e o ácido ferúlico (Patrick, 1971; Lynch, 1980; Bhowmik & Doll, 1982; Camargo et al.
1993 a.).
Devido à presença desses compostos altos níveis de toxicidade foram obtidos nos estágios iniciais da decomposição até cerca de três semanas. A partir desse período até sete semanas houve redução da concentração dos ácidos e, conseqüentemente, do poder fitotóxico, relata Welbank (1963) quando estudou o comportamento da decomposição de Agropyron repens (L.) e Ponnamperuma (1972) quando analisou solos submersos sob o ponto de vista químico.
Estudos realizados entre aeração do solo, atividade microbiana no solo e a deposição de palhada, foram encontrados sítios de anaerobiose nos quais os componentes químicos citados estavam presentes, pois em solos altos as chuvas ou a água de irrigação, associada aos resíduos vegetais, propiciarão a formação desses sítios. Em solos irrigados, como o de várzeas, a quantidade de sítios de anaerobiose é maior e por isso maior é a possibilidade de formação dos ácidos orgânicos nesses solos (Patrick, 1971; Camargo et al. 2001).
A concentração dos ácidos orgânicos no solo varia de acordo com a quantidade e qualidade do resíduo vegetal. Palha de arroz na quantidade de 100 mg Kg-1 de solo produz 14 mmol Kg-1 de ácido acético, com 14 dias de incubação;
1,3 mmol Kg-1 de ácido propiônico, com 28 dias e 4,8 mmol Kg-1 de ácido butírico com 3 dias de incubação; palha de azevém incorporada no solo produz, no total, 45,2 mmol Kg-1 de ácidos orgânicos com 28 dias de incubação (Camargo et al.
2001). Percebe-se com isso que os ácidos orgânicos variam sua concentração em relação ao tempo.
A variação da concentração dos ácidos orgânicos tem como principal fator a temperatura. Estudos em condições anaeróbicas da decomposição da palha de trigo num sistema aquoso mostraram que os ácidos acético e butírico tiveram suas concentrações aumentadas quando a temperatura da solução aumentou de 10ºC para 20ºC (Lynch, 1978; Wallace & Elliott, 1979).
Pelas mais diferentes metodologias de análise é variável a concentração dos ácidos aplicados às plantas, pois alguns autores relatam a aplicação de soluções
aquosas de material vegetal incubado no solo de vasos ou sobre plantas emergidas. Rao & Mikkelsen (1976), nesse caso, realizaram a incorporação da solução aquosa de palha de arroz nas concentrações zero; 0,25% e 0,50%
juntamente com os resíduos sólidos, em vasos, para analisar o crescimento e a nutrição de plântulas de arroz. Por sua vez, Rao & Mikkelsen (1977) verificaram que concentrações de 0,5 mmoles 100g-1 de solo, os ácidos orgânicos prejudicaram as plantas de arroz.
Experimentos para a quantificação dos ácidos orgânicos foram realizados com a incorporação de palha de arroz em solo nas quantidades de zero; 5; 10; 20 e 40 t ha-1 solos glei pouco húmico, coletado no Vale do rio São João, no Rio de Janeiro (Camargo et al.1993 a). Utilizando desses solos os horizontes A e Cg a produção de ácidos orgânicos se deu inicialmente no horizonte A na quantidade de 220 ?mol 100g solo-1 nas primeiras 24 horas de inundação e alcançou o horizonte Cg somente 72 horas após e na quantidade de 100 ?mol 100g solo-1. Ao final da primeira semana os autores perceberam estabilização da produção dos ácidos.
Em meio de cultura, também os ácidos orgânicos foram estudados. A cultivar de arroz BR IRGA-409 semeada em meio de cultura, onde os ácidos acético e butírico foram adicionados nas concentrações de zero; 0,1; 1,0 e 10 mM (correspondente a zero; 0,057; 0,577 e 5,70 ml L-1) (Camargo et al., 1993 b), enquanto que Sousa & Bortolon (2002) analisaram o cultivar BRS 7 “Taim”
também em meio de cultura onde apenas o ácido acético foi adicionado nas concentrações de zero; 2,5; 5,0; 7,5; 10,0 e 15,0 mM (correspondente a zero.
1,24; 2,88; 4,33; 5,77 e 8,66 ml L-1). Em ambos, o objetivo foi o de conhecer a dose fitotóxica desses ácidos na cultura do arroz. No primeiro os autores concluíram que a dose de 10 mM foi a mais fitotóxica, além do que o ácido butírico determinou variações mais acentuadas do que o acético. No segundo experimento as doses entre 2,5 e 15 mM do ácido acético mostraram-se fitotóxicas.
O efeito que os ácidos orgânicos produziram nas plântulas de arroz, desde a simples aplicação do extrato aquoso, com ou sem os resíduos sólidos em vasos, até a adição dos ácidos p.a. em meios de cultura, em laboratórios, foi o de redução no alongamento da parte aérea e da raiz e diminuição da matéria fresca e seca, de forma geral, em alface e fumo (Patrick, 1971); em trigo (Kimber, 1967);
em trigo, milho e aveia (Guenzi et al., 1967); em milho e soja (Bhowmik & Doll, 1982); em trigo (Wallace & Whitehand, 1980; Wallace & Elliott, 1979); em cevada (Lynch, 1978); em arroz (Camargo et al., 1993 b; Sousa & Bortolon, 2002).
Resultados semelhantes foram encontrados por Colpas et al. (2003) quando analisou o ácido ferúlico, um dos componentes fenólicos de resíduos vegetais, na germinação da soja. A germinação foi reduzida com o aumento da dose, assim como o comprimento da raiz primária medida aos 8 dias de tratamento. Os autores concluíram que esse ácido é fitotóxico para as plantas de soja.
Particularmente lesões nos tecidos meristemáticos com a inibição da divisão celular foram verificadas (Camargo et al., 1993 a). Além disso, diversos autores (Radamoss, 1976; Wotjtzak, 1976; Chan & Higgin, 1978; Morre & Mollenhauer, 1979) citados por Camargo et al. (1993 a) relatam que os ácidos orgânicos alifáticos são inibidores das funções mitocondriais, sendo que o desacoplamento da fosforilação oxidativa, transporte de metabólico e de enzimas glicolíticas solúveis no citossol e funções ligadas a endomembranas, como as responsáveis pela síntese de polissacarídeos e a ATPase, são as mais afetadas.
Os efeitos dos ácidos orgânicos sobre a germinação de sementes são pouco estudados, pois se acredita que as raízes sejam as mais afetadas, haja vista que a produção dos ácidos em condições anaeróbicas ocorre durante a primeira semana, tempo suficiente para que as sementes tenham germinado, assim como a emergência das plântulas. Entretanto Lynch (1980) analisou os efeitos dos ácidos acético, butírico, propiônico e lático em condições de anaerobiose e aerobiose em cevada, trigo, milho, Brassica napus (L.) e trevo. Na primeira condição, em seus resultados o autor descreveu que o mais fitotóxico foi o acético seguido do propiônico, butírico e lático, apesar de que na germinação das sementes os dois primeiros ácidos não diferenciaram entre si. A elongação das raízes de cevada foi verificada pelo autor em baixas concentrações do ácido acético, ao que explica como sendo reparo promovido pelo próprio ácido às membranas no embrião da semente na sua rehidratação. Quando a solução de tratamento foi oxigenada, segunda condição, houve aumento na porcentagem de germinação com o aumento da concentração de O2 principalmente nas tratadas com ácido acético.
O arroz, por ser cultura adaptada para solos de várzea e ter maiores produções nessas áreas, desenvolveu espaços porosos no córtex (aerênquima)
que são capazes de diminuir os efeitos drásticos dos ácidos orgânicos, evidenciados acima. O aerênquima é o tecido que forma uma camada com oxigênio na rizosfera capaz de oxidar elementos tóxicos como Fe2+, Mn2+ , H2S e ácidos orgânicos (Luxmoore et al., 1970; Andrade et al., 2003).
A nutrição mineral das plantas, na forma de adubação, permite que quantidades razoáveis de N, P, K, Ca e Mg, além de micronutrientes permaneçam disponíveis na solução do solo para serem absorvidos pelas raízes. Quando os ácidos orgânicos estão presentes nesses solos há diminuição na disponibilidade desses nutrientes, pois quando o ácido se dissolve na solução do solo dissocia-se formando radicais livres RCOO- que podem atrair cátions dos elementos minerais, indisponibilizando-os para as plantas. Por outro lado, elementos tóxicos como manganês pode ter sua concentração aumentada, principalmente em solos ácidos, devido sua redução causada pelos radicais livres formados na dissociação do ácido orgânico na solução do solo (Luxmoore et al., 1970; Camargo et al., 1999; Andrade et al., 2003).
Crescimento caracterizado por meio da produção de clorofila e fatores que a afetam.
A clorofila representa a principal classe de pigmentos responsáveis pela absorção de luz no processo de fotossíntese. Diferentes tipos de clorofila ocorrem no organismo fotossinteticamente ativo que são: a clorofila a e b.
Aproximadamente 1 g de clorofila está presente em 1 kg de matéria fresca de folhas de plantas verdes. Destas clorofilas, a clorofila a é a mais importante, pois é encontrada em todos os organismos que realizam a fotossíntese.
A clorofila a é a precursora da clorofila b por modificação da molécula da a, na qual o carbono 3 é constituído por um grupo metil, enquanto na b, nesse mesmo carbono, há um grupamento aldeído (Devlin, 1982).
A clorofila a é constituída por quatro anéis tetrapirrólicos ligados entre si por um átomo de Mg, contendo longa cadeia de álcool terpeno. Enquanto que a clorofila b difere da anterior por ter um grupamento formil (-CHO) no lugar do grupamento metil (-CH3) no anel II (Nobel, 1999).
Alterações ao nível de molécula de clorofila foram verificadas em algodão, quando plantas estressadas, por disponibilidade hídrica e submetidas a cloreto de mepiquat, foram comparadas com plantas não estressadas, observando que, nas
primeiras, o tratamento com o regulador, proporcionou as folhas produzirem maior teor de clorofila (Maurer 1998).
Em soja, foi observado que a cultivar Bossier mostrou-se sensível a chuva simulada com flúor, pois houve redução significativa no teor de clorofila a pelo aumento da concentração de flúor na água de irrigação, sendo que a clorofila b somente se reduziu com 12 dias de exposição (Bustamante et al., 1993).
Comentam, esses autores, que a redução do conteúdo foliar da clorofila por influência do flúor, ocorreu devido à inibição da incorporação do ácido ?- aminolevulínico durante sua síntese.
Em plântulas de arroz cv El Passo L144 (Galina, 2004), BRS Bojurú, IAS 12- 9 Formosa (Lima et al., 2004), aos 21 dias, não mostraram alterações nos teores de clorofila quando submeteram as sementes a concentrações crescentes de NaCl, na água de irrigação. Todavia, a cultivar BRS Agrisul mostrou-se sensível à salinidade, pois os teores de clorofila foram reduzidas com o incremento da concentração de NaCl (Lima et al., 2004).
Por fim, Sharma & Hall (1991), trabalhando com cevada e sorgo, relatam que o acúmulo de Na+ e Cl- inibe a síntese, acelera e antecipa a degradação de pigmentos. O decréscimo na concentração de clorofila, em plantas salinizadas, pode ser atribuído a atividade da clorofilase, enzima que degrada a clorofila.
Pelos dados dessa revisão, aqui expostos, pode-se verificar que o estudo acerca dos efeitos dos ácidos orgânicos está restrito ao desenvolvimento de plântulas, seja em meio de cultura, seja em vasos e que o número daqueles que se referem as sementes é restrito.
Aos que se referem as sementes, usam, tão somente, extratos aquosos de matéria vegetal em decomposição anaeróbica, com exceção de Lynch (1980) que usou ácido acético em sementes de trigo. Sabe-se que no extrato aquoso, muitos compostos estão misturados, de forma que é impossível saber-se qual afetou as sementes e/ou as plântulas.
Além disso, não estão contemplados estudos acerca dos efeitos que os ácidos orgânicos produzem em constituintes celulares, como amido, açúcares e proteínas, e em enzimas, como a-amilase e fosfatase ácida. Por isso, esse trabalho visa obter respostas acerca dos efeitos dos ácidos acético e propiônico na qualidade fisiológica das sementes de arroz, cv BR IRGA-409, assim como no crescimento de plântulas, medido pelo teor de clorofila e área foliar.
CAPÍTULO I
GERMINAÇÃO E VIGOR DE SEMENTES DE ARROZ cv BR IRGA-409 SUBMETIDAS AOS ÁCIDOS ACÉTICO E PROPIÔNICO
INTRODUÇÃO
Atualmente, o Brasil produz mais de doze milhões de toneladas de arroz em casca, em todas as regiões, sendo, portanto uma lavoura de integração nacional (IBGE, 2004). Contudo apenas na região sul o arroz é semeado em várzeas com irrigação por gravidade, ficando, muitas vezes, exposta aos poluentes que podem atingí-la através da água de irrigação.
O arroz, por ser de tão grande expressão agrícola, é necessário o desenvolvimento de tecnologias para que, a cada ano, supere o produzido no anterior. Dessa forma, o preparo do solo e a qualidade fisiológica das sementes passam a ser características importantes. Todavia, com relação ao solo, a intensidade de seu preparo, gerou problemas de fertilidade, pulverizando sua camada arável. Para amenizar essa questão, em 1980 surgia no Rio Grande do Sul a tecnologia do plantio direto.
Para o cultivo do arroz, também, é recomendada a semeadura sobre a palha.
Essa prática provoca a reestruturação do solo, retorno da matéria orgânica e da fertilidade. Atualmente, se verifica que não há correlação direta entre maior quantidade de matéria orgânica no solo e produção de arroz. O acúmulo de matéria orgânica em decomposição e a condição de anaerobiose resultam na produção de ácidos orgânicos que podem afetar a germinação e o desenvolvimento das plântulas.
Entre os ácidos orgânicos produzidos estão o acético, o propiônico, o butírico, o fórmico que, dependendo da qualidade e da quantidade da matéria orgânica, se desprendem por anaerobiose diminuindo o estande da lavoura de arroz (Camargo et al., 1993 a; 2001). Esses mesmos autores declaram a necessidade de se estudar o comportamento dos ácidos orgânicos no solo, haja vista ser deficiente a bibliografia sobre esse assunto.
Os trabalhos existentes descrevem o efeito desses ácidos sobre o crescimento e desenvolvimento das plântulas, sendo omitidas as possíveis alterações ocorridas ao nível de semente, pois, para germinar, é necessário umidade, portanto é grande a possibilidade da presença de ácidos orgânicos no solo que venham a prejudicar também a germinação.
Com isso, o objetivo do trabalho foi descrever os efeitos dos ácidos acético e propiônico na qualidade fisiológica de semente e verificar seus possíveis prejuízos no desenvolvimento das plântulas de arroz, cultivar BR IRGA-409, extensamente usada nas lavouras do Rio Grande do Sul.
MATERIAL E MÉTODOS
O experimento foi conduzido no Laboratório de Fisiologia de Sementes e em Casa de Vegetação, do Departamento de Botânica, da Universidade Federal de Pelotas. Sementes de arroz do cultivar BR IRGA-409, foram embebidas previamente por 90 minutos, conforme curva de absorção realizada, em soluções de ácido acético e em ácido propiônico nas concentrações de zero; 1; 2; 4; 8 e 16 ml L-1 e a seguir foram aplicados os seguintes teste para avaliação da qualidade das sementes:
Teste de germinação (TG) – foi conduzido com 2.400 sementes divididas em quatro repetições de 100 sementes por tratamento, utilizando-se como substrato papel do tipo germitest previamente umedecido com água destilada (2,5 vezes o peso do papel). As sementes tratadas foram semeadas no papel, enroladas, colocadas em sacos plásticos escuros, vedados e postas em câmara BOD na temperatura de 25ºC. A leitura foi realizada aos 14 dias após semeadura e os valores foram expressos em porcentagem de germinação;primeira contagem da germinação (PCG) – realizado conjuntamente com o teste de germinação aos 5 dias após semeadura. Os valores foram expressos em porcentagem de plântulas normais (BRASIL, 1992).
Indice de velocidade de emergência (IVE) – 2.400 sementes divididas em quatro repetições de 100 sementes por tratamento foram semeadas em bandejas de poliestireno expandido com 200 células cada uma, sendo o substrato areia lavada. A semeadura foi realizada manualmente a profundidade de três
centímetros aproximadamente e umedecidas freqüentemente. As observações foram realizadas diariamente durante 21 dias e anotado o número de plântulas emergidas por dia até que esse número permanecesse constante. Os valores lidos foram colocados na seguinte fórmula, segundo metodologia de VIEIRA &
CARVALHO (1994):
IVE = (E1 – E0)N1 + (E2 – E1)/N2 +...+(En – En-1)/Nn; onde E0 é a contagem no primeiro dia, E1 no segundo dia, ..., En no enésimo dia, N1 é o primeiro dia após semeadura, N2 o segundo dia, ..., Nn o enésimo dia.
Emergência de plântulas em casa de vegetação (E) – foi instalado de forma idêntica ao teste de velocidade de emergência em casa de vegetação, com apenas uma contagem aos 21 dias após a data da semeadura e os resultados foram expressos em porcentagem de emergência das plântulas.
Condutividade elétrica (CE) - foi determinada nos períodos de 3 e 24 horas de incubação, utilizando-se 100 sementes divididas em quatro repetições de 25 sementes por tratamento, as quais foram colocadas em recipientes de vidro com 75 ml de água deionizada e mantidas em germinador com temperatura constante de 25o C, após o pré-tratamento com os ácidos acético e propiônico. A leitura da condutividade elétrica foi realizada em condutivímetro de bancada Digimed CD 21. As leituras foram transformadas pela seguinte fórmula:
CE = (leitura no condutivímetro – leitura da água deionizada)/ peso seco das sementes. Os resultados foram expressos em ?Sm-1g-1 (VIEIRA & CARVALHO, 1994).
Determinação da biomassa fresca e seca e comprimento da parte aérea e da raiz - determinado no teste de germinação (14 dias) e no de emergência de plântulas (21 dias), em 10 plântulas por repetição, por tratamento, procedendo-se a separação da parte aérea das raízes e logo efetuou-se a pesagem de cada uma delas para obter a biomassa fresca. Os resultados foram expressos em g plântula-1. A seguir realizaram-se as medidas da parte aérea e das raízes. Os resultados foram expressos em milímetros. Após as partes das plântulas (a parte aérea e raiz) foram colocadas em sacos de papel devidamente etiquetados e levados para estufa a 70ºC até peso constante, sendo então novamente pesadas para obter a biomassa seca. Os resultados foram expressos em g plântula-1.
O delineamento estatístico utilizado para todos os testes foi o inteiramente casualizado, com exceção dos testes que envolveram biomassa fresca onde foi
usados blocos casualizados, para se evitar erros de coleta, devido ao calor na casa de vegetação. As coletas, nesse caso, foram realizadas das oito horas até as nove horas da manhã de cada dia. Os dados em porcentagem foram previamente transformados pela fórmula: x = arc sen (X/100)1/2, e as médias analisadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade, usando o programa estatístico Statigraf 6.0 do Departamento de Estatística e Matemática da Universidade Federal de Santa Maria.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A porcentagem de germinação de sementes de arroz BR IRGA-409 tratadas com diferentes concentrações do ácido acético variou de 94% a 37%, enquanto que as tratadas com ácido propiônico de 94% a 69% (Tabela 1).
No teste de primeira contagem da germinação das sementes submetidas ao ácido acético a variação foi de 88% a 31%, conforme a concentração do ácido, apesar de que as concentrações zero; 1 e 2 ml L-1 não variaram estatisticamente.
As tratadas com ácido propiônico a variação ocorreu entre 88% a 50%, decrescendo com o aumento da concentração. Nesse caso as concentrações 1;
2; 4 e 8 ml L-1 não variaram entre si, estatisticamente (Tabela 1).
Comparativamente o ácido acético reduziu significativamente tanto a germinação e a primeira contagem da germinação, analisado pelas médias dos tratamentos, em relação ao propiônico, demonstrando maior efeito fitotóxico.
A ação dos ácidos orgânicos sobre a germinação das sementes tem sido pouco descrito, haja vista que a maior preocupação está voltada para o estágio de plântula, quando os ácidos orgânicos estão em alta concentração no solo (Camargo et al. 1993 a). Patrick (1971), verificou que altos níveis de fitotoxicidade foram obtidos nos estágios iniciais da decomposição da matéria orgânica no solo, tornando-se evidente nos três primeiros dias, o que culmina com a germinação
TABELA 1. Germinação (TG), primeira contagem da germinação (PCG); emergência de plântulas (E) e índice de velocidade de emergência (IVE) de sementes de arroz BR IRGA-409, submetidas as concentrações zero; 1; 2; 4; 8 e 16 ml L-1 dos ácidos acético e propiônico, Pelotas, RS, 2003/2004
Tratamentos Ácido acético Ácido Propiônico
(ml L-1) TG (%) PCG (%) IVE E (%) TG (%) PCG (%) IVE E (%)
Zero 94 a* 88 a 13 a 95 a 94 a 88 a 13 a 95 a
1 87 a 86 a 12 a 91 a 86 b 85 b 12 a 89 a
2 87 a 86 a 11 b 85 b 85 b 82 b 11 a 86 a
4 76 b 73 b 6 c 72 c 84 b 82 b 10 b 85 a
8 64 c 54 c 5 d 70 c 84 b 82 b 7 c 82 a
16 37 d 31 d 2 e 25 d 69 c 50 c 5 d 61 b
Média 74 69 8,1 73 83 79 9,6 83
CV (%) 6,81 2,50 4,29 5,29 3,49 8,07 9,89 2,57
F 112,75 152,65 12,17 43,16 37,08 67,23 3,74 30,94
* Valores com a mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.
das sementes, atingindo a máxima concentração na terceira semana e declinando após uma semana.
Esse mesmo autor observou redução da germinação de sementes de alface colocadas sobre papel germitest umedecido com solução aquosa derivada da decomposição anaeróbica, por 3 semanas, da palha de centeio. Igualmente Lynch (1980) descreve que o ácido acético reduziu em 77% a germinação das sementes de cevada, enquanto que o ácido propiônico as reduziu em apenas 35%.
Quanto ao índice de velocidade de emergência (Tabela 1) houve decréscimo com o aumento da concentração dos ácidos acético e propiônico, entretanto verifica- se que o ácido propiônico mostrou-se menos fitotóxico, pois as concentrações zero;
1 e 2 ml L-1 não variaram entre si, enquanto que com o ácido acético somente a concentração de 1 ml L-1 é estatisticamente igual ao controle.
No teste de emergência de plântulas (Tabela 1) o ácido acético induziu decréscimo significativo com o incremento da concentração do ácido, apenas as concentrações zero e 1 ml L-1 não diferem entre si, mas diferem das demais, demonstrando maior fitotoxicidade, enquanto que com o ácido propiônico as concentrações zero; 1; 2; 4 e 8 ml L-1 não diferem entre si, apesar de haver redução com o aumento da concentração do ácido. Apenas a concentração 16 ml L-1 foi a que reduziu a emergência das plântulas, significativamente.
Poucas são as referências sobre a emergência de plântulas sob ação de ácidos orgânicos. As que relatam utilizam -se de palhadas em incubação anaeróbica onde os ácidos orgânicos são produzidos. Guenzi et al. (1967) verificaram que palhadas de trigo, cevada, sorgo e milho em incubação produziram diferentes quantidades de ácidos orgânicos. Em vista disso testaram suas fitotoxicidades na cultura do trigo, analisando a emergência de plântulas durante dois anos consecutivos. Dentre os resíduos vegetais, o de trigo foi o mais fitotóxico, pois apresentou inibição de até 90%, na emergência das plântulas sendo considerado pelos autores como autotoxicidade. A palhada do sorgo foi a menos fitotóxica, pois somente 52% das sementes não emergiram.
Análises contidas na tabela 1 são comumente empregadas em laboratório e casa de vegetação para fazerem estudos de diferenciação de lotes assim como analisar a qualidade fisiológica das sementes, além disso, estudos como efeitos do
déficit hídrico, da ação de fitohormônios vegetais, de inseticidas aplicados em grãos armazenados e alelopatia podem produzir alterações no vigor das sementes. É com base nessas verificações que serão feitas as comparações com os dados aqui obtidos.
Crocomo et al., (1989) verificaram o IVE para algodão, amendoim e feijão tratadas com carbofuran; Pasin et al. (1991) utilizaram-se também do IVE para verificar o comportamento das sementes de feijão ao déficit hídrico e Aragão et al.
(2001) avaliaram o efeito da citocinina no vigor de plântulas de milho. Em todos os autores perceberam redução do IVE com o aumento da concentração dos compostos nos tratamentos das sementes. Por fim, Medeiros e Luchesi, (1993) verificaram que componentes alelopáticos, como extrato aquoso de Vicia faba L.
aplicado sobre sementes de alface reduziu drasticamente a germinação no período de 48 horas, e no período de 96 horas, apenas 27% das sementes germinaram, demonstrando efeito fitotóxico desse extrato e Rimando et a l. (2001) verificaram que extratos aquosos de raízes de arroz mostraram efeitos fitotóxicos na germinação do milho, alface e plantas daninhas.
O teste da condutividade elétrica permite a medição da quantidade de exsudatos liberados para a água de embebição durante o processo de germinação.
Essa liberação se deve a velocidade pela qual as membranas fosfolipídicas se reorganizam. Quanto maior a velocidade de reorganização das membranas maior será o vigor das sementes. Os exsudatos tais como íons inorgânicos, açúcares, aminoácidos, enzimas, nucleosídeos e ácidos graxos, possuem cargas elétricas, portanto são passíveis de medição por um condutivímetro (Dias e Marcos Filho, 1995).
No presente trabalho, a condutividade elétrica das sementes tratadas com os ácidos acético e propiônico foi analisada nos períodos de 3 e 24 horas a partir do início do teste (Tabela 2).
No período de 3 horas, nas sementes tratadas com ácido acético, as concentrações zero; 1; 2 e 4 ml L-1 não diferiram entre si, porém diferiram das concentrações 8 e 16 ml L-1, apesar de que essas últimas não diferiram entre si. No período de 24 horas as concentrações zero; 1; 2 ml L-1 não diferiram entre si, mas diferiram das demais, enquanto que as concentrações 4; 8 e 16 ml L1 não diferiram
entre si. Percebe-se que com o aumento da concentração e do tempo de incubação houve aumento da liberação de eletrólitos para a água de embebição.
Para o ácido propiônico, na terceira hora as concentrações 1; 2; 4 e 8 ml L-1 não diferiram entre si, mas diferiram das demais. A concentração zero diferiu da 16 ml L-1, enquanto que na vigésima quarta hora as concentrações zero e 1 ml L-1 não diferiram entre si, mas diferiram das demais, porém essas não diferiram entre si.
TABELA 2. Condutividade elétrica de sementes da cultivar BR-IRGA 409 tratadas com concentrações (zero; 1; 2; 4; 8 e 16 ml L-1) de ácido acético e propiônico em dois períodos (3 e 24 horas), Pelotas, RS, 2003/2004
Tratamentos (ml L-1)
Acido acético (µS m-1 g-1)
Acido propiônico (µS m-1 g-1)
3º hora 24º hora 3º hora 24º hora
Zero 650 b* 2250 b 650 c 2250 b
1 650b 2240 b 840 b 2570 b
2 690b 2190 b 810 b 2930 a
4 880b 2700 a 880 b 2980 a
8 1250 a 2960 a 890 b 2970 a
16 1300 a 3070 a 1040 a 2960 a
Média 903,3 2568,3 851,6 2776,6
CV (%) 15,1 16,5 8,5 7,9
F 7,0 8,4 12,6 11,1
* Valores com a mesma letra, na coluna, não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.
É possível dizer que, pelos valores observados, houve acréscimo da 3ª hora para a 24ª hora, como era de se esperar, pois ambos os ácidos provocaram aumento de eletrólitos na água de incubação.
O teste da condutividade elétrica é realizado com freqüência nas análises de sementes com a finalidade de determinar o seu vigor. É usado também para a pesquisa de tratamentos de sementes com fitohormônios, com soluções salinas, além de medirem diferenças genótípicas entre cultivares e variedades. Não há descrição com referência aos ácidos orgânicos.
Para se realizar uma comparação entre os dados aqui obtidos e os descritos na bibliografia existente, utilizou-se Aragão et al. (2002) que verificaram aumento de exsudação na água de embebição de sementes de feijão quando submeteram essas sementes a vários ciclos de hidratação-secagem, assim como Bittencourt et al.
(2000) quando trataram sementes de milho com inseticidas sistêmicos. Silveira et al.
(2000 a) analisando o vigor de sementes de arroz com ácido salicílico perceberam que as concentrações menores permitiram mais rápida organização do sistema de membranas da semente, entretanto das concentrações maiores essa reorganização foi mais lenta e, por fim, Roveri -José et a l. (2001) utilizaram a condutividade elétrica para diferenciar cultivares de pimentão.
Relacionando a condutividade elétrica (Tabela 2) com o teste padrão de germinação (Tabela 1) percebe-se que ambos os ácidos causaram efeitos fitotóxicos e que as maiores doses determinaram menor germinação e maior liberação de exsudatos, portanto reduzindo a qualidade das sementes.
No final do teste de germinação, aos 14 dias, plântulas foram coletadas para ser medido o comprimento da parte aérea e da raiz. As médias de cada tratamento estão na tabela 3.
Nas sementes tratadas com ácido acético percebe-se que o comprimento da parte aérea decresceu com o aumento da concentração, apenas na concentração de 16 ml L-1, que diferiu das demais, houve redução significativa no comprimento da parte aérea. Já no comprimento da raiz, as concentrações de 8 e 16 ml L-1 não diferiram entre si, mas diferiram das demais. A concentração de 1 ml L-1 promoveu maior comprimento, embora não tenha diferido do controle e das concentrações 2 e 4 ml L-1.
Nas sementes tratadas com ácido propiônico, o comprimento da parte aérea não variou estatisticamente com a variação da concentração, enquanto que para o comprimento das raízes houve maior variação estatística. As concentrações zero; 1;
2 ml L-1 não variaram entre si e promoveram pequeno estímulo no alongamento da raiz; a concentração 4 ml L-1 diferiu das demais e as concentrações 8 e 16 ml L-1 não diferiram entre si. As três últimas concentrações promoveram redução no comprimento da raiz em relação as demais concentrações.
Ambos ácidos tiveram comportamento semelhante quanto ao comprimento da parte aérea aos 14 dias, pois apenas a concentração de 16 ml L-1 do ácido acético provocou redução significativa quando o ácido acético foi aplicado. Já para a raiz, nesse mesmo tempo, a comparação entre os ácidos demonstra que, por um lado, o ácido acético reduziu o comprimento para as concentrações de 8 e 16 ml L-1 e apenas a concentração de 4 ml L-1 provocou alongamento acima da média. Por outro lado, o ácido propiônico provocou alongamento acima da média nas concentrações de 2 e 4 ml L-1 e pequena redução, não significativa, abaixo da média, na concentração de 16 ml L-1.
TABELA 3. Comprimento das partes aéreas e das raízes, aos 14 dias, das sementes de arroz BR IRGA-409 tratadas com as concentrações zero; 1; 2; 4; 8 e 16 ml L-1 ácido acético e ácido propiônico, Pelotas, RS, 2003/2004
Comprimento aos 14 dias (mm)
Ácido acético Ácido propiônico Tratamentos
(ml L-1) Parte aérea Raiz Parte aérea Raiz
Zero 65 a* 73 a 65 a 73 a
1 70 a 75 a 66 a 78 a
2 62 a 67 a 63 a 74 a
4 61 a 59 a 61 a 69 b
8 59 a 37 b 61 a 53 c
16 18 b 15 b 61 a 49 c
Média 55,8 54,9 63,4 66,0
CV (%) 12,24 15,32 18,99 19,31
F 9,62 9,47 1,32 4,46
* Valores com a mesma letra, na coluna, não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.
Em meio de cultura as plântulas de arroz BRS 7 “Taim” tiveram suas partes aéreas e suas raízes sensivelmente afetadas pelo ácido acético, apesar de que Sousa & Bortolon (2002) tenham realizado essas análise aos 13 dias após semeadura.
Estudos dos efeitos de resíduos vegetais, misturados a sílica e adicionados em meio de cultura, sobre o comprimento da raiz e da parte aérea de milho, foram realizados por Bhowmik & Doll (1982), que verificaram haver liberação de ácidos orgânicos em mistura no meio e, portanto, atribuíram a essa mistura de ácidos o efeito de inibição de ambas partes da planta com o aumento da concentração dos resíduos vegetais.
Resultados semelhantes foram encontrados por Rao & Mikkelsen (1977) quando analisaram comparativamente os ácidos acético, propiônico e butírico em arroz. Esses autores concluíram que o ácido acético foi o que provocou maior redução tanto da parte aérea quanto das raízes.
Reduções significativas na parte aérea e de raízes foram observadas por Patrick (1971) em alface e Wallace & Whitehand (1980) em trigo, quando trataram sementes com solução aquosa derivada da incubação da palha de centeio. Esses últimos autores verificaram que o ácido acético foi o que mostrou maior porcentagem de inibição, seguido pelo ácido propiônico e por último o butírico.
O ácido acético apresenta efeito mais fitotóxico do que o propiônico para as raízes do que para a parte aérea (Camargo et al. 1993 a). Além disso, na raiz das plântulas cujas sementes foram tratadas com ácido propiônico percebe-se efeito estimulatório nas conc entrações menores. Esse efeito tem como causa provável a capacidade das raízes de plântulas de arroz amenizar os efeitos tóxicos dos ácidos orgânicos através do aerênquima que as raízes possuem (Luxmoore et al. 1970;
Camargo et al. 1995), apesar do teste ter sido realizado com papel germitest, portanto na ausência de solo.
Após medição pesou-se a parte aérea e a raiz separadamente para se obter a biomassa fresca e seca, os valores médios estão na tabela 4.
A biomassa fresca da parte aérea e da raiz (Tabela 4) oriundas das plântulas cujas sementes foram tratadas com ácido acético possui comportamento semelhante, pois se verifica um estímulo na concentração de 1 ml L-1 para após haver decréscimo. Esse estímulo, em ambas as partes da plântula não difere das concentrações 1 e 2 ml L-1, entretanto a concentração de 4 ml L-1 não diferiu da concentração zero, para a parte aérea. Nessa concentração, para a raiz, percebe-se que não houve diferença das concentrações de 1 e 2 ml L-1 As concentrações 8 e 16 ml L-1 diferiram das demais, visto que reduziram significativamente a biomassa fresca da parte aérea e da raiz.
TABELA 4. Biomassa fresca e seca da parte aérea e da raiz das plântulas de arroz BR IRGA-409 tratadas com as concentrações zero; 1; 2; 4; 8 e 16 ml L-1 ácido acético e ácido propiônico, aos 14 dias, Pelotas, RS, 2003/2004
Tratam. Biomassa fresca (g plântula-1) Biomassa seca (g plântula-1) (ml L-1) Ácido
acético
Ácido Propiônico
Ácido acético
Ácido propiônico
Parte
aérea
Raiz Parte Aérea
Raiz Parte aérea
Raiz Parte aérea
Raiz Zero 0,30b* 0,24b 0,30b 0,24a 0,05a 0,04a 0,05a 0,04a
1 0,41a 0,31a 0,35a 0,24a 0,05a 0,03a 0,05a 0,04a 2 0,39a 0,21ab 0,34ab 0,23a 0,05a 0,03a 0,05a 0,04a 4 0,31b 0,18a 0,35ab 0,22a 0,04b 0,03a 0,04b 0,03b 8 0,18c 0,08c 0,30ab 0,23a 0,04b 0,02b 0,04b 0,03b 16 0,17c 0,07c 0,19c 0,13b 0,02c 0,02b 0,04b 0,03b Média 0,297 0,18 0,30 0,21 0,04 0,05 0,04 0,03 CV (%) 15,6 31,6 14,5 23,1 11,1 16,8 9,0 10,5 F 67,87 51,3 23,05 7,91 56,08 52,35 6,47 4,80
* Valores com a mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.
A biomassa fresca da parte aérea das plântulas quando as sementes foram tratadas com ácido propiônico (Tabela 4) apresentou pequeno estímulo nas concentrações 1; 2 e 4 ml L-1 em relação à concentração zero, para, a partir daquela, haver redução. A concentração de 16 ml L-1 reduziu significativamente a biomassa fresca da parte aérea. Para a raiz percebe-se que não houve diferença significativa entre as concentrações zero; 1; 2; 4 e 8 ml L-1, porém a concentração de 16 ml L-1 diferiu das demais, reduzindo significativamente a biomassa fresca da raiz.
A biomassa seca da parte aérea das plântulas cujas sementes foram tratadas com ácido acético (Tabela 4) mostra decréscimo com o aumento da concentração do ácido, apesar de que as concentrações zero; 1 e 2 ml L-1 não diferiram entre si. As concentrações 4 e 8 ml L-1 não diferiram entre si, mas diferiram das demais e a concentração de 16 ml L-1 diferiu das demais, reduzindo a biomassa seca. Para a raiz, percebe-se redução com o aumento da concentração do ácido acético, apesar
de que as concentrações 1; 2 e 4 ml L-1 não diferem entre si e do controle. Já as concentrações 8 e 16 ml L-1 não diferiram entre si, mas diferiram das demais, reduzindo a biomassa seca.
A biomassa seca da parte aérea das plântulas oriundas das sementes tratadas com ácido propiônico (Tabela 4) decresceu com o incremento da concentração do ácido. As concentrações zero; 1; e 2 ml L-1 produziram o mesmo efeito, enquanto que as concentrações 4; 8 e 16 ml L-1 não diferiram entre si. Para a raiz, percebe-se uma semelhança na biomassa seca entre as concentrações zero; 1 e 2 ml L-1 pois não diferiram entre si, mas diferiram das demais. As concentrações 4; 8 e 16 ml L-1 não diferiram entre si, mas diferiram das demais reduzindo a biomassa seca da raiz.
A análise do efeito da solução aquosa, resultante da matéria seca em decomposição, no peso fresco da parte aérea e no sistema radicular de plântulas de milho, comprovou aumento na porcentagem de inibição com o aumento da concentração de palha na solução aquosa (Bhowmik & Doll, 1982).
O efeito dos ácidos acético e butírico sobre a biomassa seca da parte aérea de plântulas de arroz BR IRGA-409 foi estudado por Camargo et al. (1993 b). Foi verificado a redução na ordem de 36% e 62% respectivamente. Com relação ao peso da parte aérea, a redução foi de 48% e 64% respectivamente. Os autores observaram maior fitotoxicidade do ácido butírico em relação ao acético, apesar de não terem explicitado a ação desses ácidos sobre a biomassa seca nas plântulas.
O crescimento da parte aérea e do sistema radicular de arroz BRS 7 “Taim” foi analisado por Sousa & Bortolon (2002), em meio de cultura. Foi verificada a redução do peso da matéria seca da parte aérea com o aumento das concentrações do ácido acético. Para a raiz, os autores não observaram diferença estatisticamente significativa, mas ressalvam que apesar da redução do comprimento com o aumento da concentração do ácido as raízes ocupavam maior raio, o que talvez tenha contribuído para igualar os pesos da matéria seca.
Com a finalidade de traçar um paralelo entre os efeitos dos ácidos orgânicos e os efeitos que causam a salinidade em arroz e outras culturas, observa -se que Campos & Assunção (1990 a; b) encontraram significância na redução da matéria seca da parte aérea e da raiz quando trataram sementes de arroz IAC 25 e IAC 47 com soluções crescentes de NaCl. Resultados semelhantes foram encontrados por
Moraes & Menezes (2003) em soja, quando o efeito do NaCl provocou redução da biomassa seca com o abaixamento do potencial osmótico.
Como se pode observar, a salinidade provoca extrusão de água das partes vegetais, reduzindo o peso seco. Pelos resultados aqui obtidos, é provável que os ácidos orgânicos, acético e propiônico, provoquem, mesmo que de forma diferente, a liberação de água pelas células vegetais, reduzindo significativamente a biomassa seca, principalmente nas concentrações maiores. Percebe-se igualmente que a biomassa seca da raiz permaneceu sempre menor que a da parte aérea e, ainda, o ácido propiônico produziu menor efeito deletério do que o ácido acético.
Com a finalidade de analisar os efeitos dos ácidos acético e propiônico no desenvolvimento das plântulas em casa de vegetação, foi realizado no final do teste de emergência, aos 21 dias, a coleta das plântulas de arroz. Separada a parte aérea da raiz seus comprimentos foram medidos. As médias de cada tratamento estão contidas na tabela 5.
O comprimento da parte aérea aos 21 dias das plântulas oriundas das sementes que foram tratadas com ácido acético (Tabela 5) foi reduzido a partir da concentração de 4 ml L-1 com o aumento da concentração. Percebe-se que a concentração de 1 ml L-1 provocou pequeno estímulo no crescimento da parte aérea, embora as concentrações zero; 1 e 2 ml L-1 não diferiram entre si. Houve drástica redução no crescimento da parte aérea nas concentrações 8 e 16 ml L-1 com diferença significativa entre essas concentrações. As reduções foram de 52% e 65%, respectivamente, em relação à concentração zero.
O comprimento da raiz teve comportamento semelhante ao da parte aérea (Tabela 5), inclusive as concentrações de 1 e 2 ml L-1 provocaram pequeno aumento do comprimento, mas não significativo em relação ao controle. Nas concentrações 8 e 16 ml L-1 percebe-se igualmente drástica redução do comprimento da raiz na ordem de 59% e 55%, respectivamente.
Para a parte aérea das plântulas cujas sementes foram tratadas com ácido propiônico, aos 21 dias, (Tabela 5), teve seu comprimento reduzido com o aumento da concentração, apesar de que as concentrações 1; 2 e 4 ml L-1 não diferiram entre si, mas diferiram das demais. As concentrações 8 e 16 ml L-1 diferiram entre si e das
demais e provocaram maior redução no comprimento, na ordem de 21,6% e 38,8%, respectivamente, em relação a concentração de 1 ml L-1.
TABELA 5. Comprimento da parte aérea e da raiz aos 21 dias de plântulas de arroz BR IRGA-409 tratadas com as concentrações zero; 1; 2; 4; 8 e 16 ml L-1 dos ácidos acético e propiônico, Pelotas, RS 2003/2004
Comprimento aos 21 dias (mm )
Ácido acético Ácido propiônico Tratamentos
(ml L-1) Parte aérea Raiz Parte aérea Raiz
0 189a* 118a 105b 188a
1 191a 134a 157a 195a
2 168a 124a 140a 195a
4 126b 111a 143a 169b
8 90c 70b 123b 161b
16 65c 53c 96c 122c
Média 138,1 101,6 123,1 171,6
CV (%) 12,6 13,9 17,1 19,8
F 50,93 21,13 16,35 27,30
* Valores com a mesa letra não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.
O comportamento da raiz das plântulas derivadas das sementes tratadas com ácido propiônico (Tabela 5) mostrou estímulo com o aumento da concentração até 2 ml L-1 apesar de não diferir estatisticamente da concentração zero e 1 ml L-1. Já as concentrações 4 e 8 ml L-1 não diferiram entre si, mas diferiram das demais e provocaram redução no comprimento da raiz. Por fim a concentração 16 ml L-1 foi a que reduziu o comprimento da raiz na ordem de 24%, em relação ao controle.
As concentrações mais altas de ambos os ácidos podem ter provocado efeito inibitório no processo de divisão celular, tanto para a parte aérea como para a raiz, de forma a inibir o seu alongamento, apesar de que Rao & Mikkelsen (1976) tenham
sugerido inibição na translocação das reservas das sementes, provocando severas injúrias na elongação das raízes. Enquanto que nas concentrações mais baixas, o estímulo verificado, pode ter sido devido ao acúmulo de água nas células, permitindo seu alongamento, mas não estímulo na divisão celular.
A comparação dos efeitos da adição de palha de arroz incubada, na qual havia produção de ácido acético, com a não incubada, em plantio de arroz, em casa de vegetação, foi realizado por no qual verificaram decréscimo na ordem de 51,5 cm quando a palha de arroz incubada foi aplicada sobre o solo, enquanto que a não incubada (controle) o comprimento foi de 71,3 centímetros.
O cultivo de plântulas de arroz em solução nutritiva com a adição de ácido acético e butírico foi realizado por Camargo et al. (1993 a) onde observaram significativa redução no comprimento da parte aérea e na elongação das raízes nas concentrações mais elevadas, sendo que para o ácido butírico a significância foi maior do que o ácido acético. Esses resultados corroboram para os aqui encontrados, pois a concentração de 16 ml L-1 de ácido acético reduziu os comprimentos da parte aérea e raízes.
Prejuízos na elongação da parte aérea e do sistema radicular foi observado por Camargo et al. (1993 b) quando ácidos orgânicos voláteis foram produzidos em solo glei pouco húmico onde o arroz foi cultivado. Os autores concluíram que adição de 20 t ha-1 de palha de arroz em solo alagado produziu altas taxas de ácidos orgânicos voláteis em quantidades prejudiciais.
Reduções nos comprimentos de parte aérea e da raiz, como no acúmulo de massa seca, na cultura do arroz, cultivado em solos que continham resíduos de cultivo em elevada proporção, foi verificado por Camargo et a l. (1995), e esses autores concluíram que a redução foi devido a alterações a adsorção de nutrientes, e que a adição de palha, pode diminuir a camada oxidada da rizosfera e, por conseqüência, a atividade fisiológica da raiz fica prejudicada.
Já Sousa & Bortolon (2002), utilizando solução nutritiva, cultiva ram plântulas de arroz da cultivar BRS-7 “Taim” em presença de acido acético e verificaram que houve redução no comprimento da raiz e da parte aérea. Apesar dos autores concluírem o experimento em 13 dias, é possível inferir que aos 21 dias o
comportamento dessa cultivar, em meio de cultura com ácido acético, também apresentasse resultados análogos.
As reduções do comprimento da parte aérea e da raiz, observadas por Andrade et al. (2003) devem-se ao fato de que os ácidos orgânicos afetaram o aspecto nutricional das plântulas de arroz em situação de alagamento, pois, principalmente o fósforo, transforma-se em fósforo inorgânico (Pi) e fósforo orgânico (Po) impedindo sua absorção por parte das raízes.
A estimulação da raiz verificada pela ação dos ácidos acético e propiônico pode ser devido ao fato do arroz possuir capacidade de amenizar efeitos tóxicos dos ácidos pela presença de espaços porosos (aerênquima) no córtex da raiz, que é capaz de oxidar a rizosfera (Camargo et a l.1995). Todavia percebe-se que nas concentrações 8 e 16 ml L-1 de ácido acético e propiônico houve redução significativa, ao que se pode inferir que apesar da ação fitotóxica as raízes se desenvolveram na presença dos ácidos.
Na tabela 6 verificam-se as biomassas fresca e seca, aos 21 dias, da parte aérea e da raiz das plântulas de arroz cujas sementes foram tratadas com os ácidos acético e propiônico.
A biomassa fresca da parte aérea e da raiz das plântulas oriundas de sementes de arroz BR IRGA-409 tratadas com ácido acético (Tabela 6), tiveram estimulação na concentração de 1 ml L-1 em relação ao controle. Entretanto a partir da concentração 2 ml L-1 houve redução com o aumento da concentração do ácido. A estimulação no alongamento da raiz foi maior do que a da parte aérea, chegando ao percentual de 190%. A redução provocada pela concentração de 16 ml L-1, para a parte aérea foi de 87%, enquanto que para a raiz foi de 48%, na mesma concentração.
A biomassa fresca da parte aérea e da raiz das plantas derivadas das sementes de arroz BR IRGA -409 tratadas com ácido propiônico (Tabela 6) demonstraram comportamento semelhante àquelas tratadas com ácido acético. Houve igualmente estimulação pela concentração de 1 ml L-1, em relação à concentração zero num percentual de 290%. Entretanto as concent rações subseqüentes de 2 e 4 ml L-1 ainda permaneceram acima da concentração zero, para a parte aérea, enquanto que para a raiz ainda mais a concentração de 8 ml L-1 permaneceu acima do controle. As
