Silício é a solução contra toxidez causada pelo manganês?

Autores

Hudson Carvalho Bianchini
Professor de Fertilidade do Solo e Nutrição de Plantas – Unifenas
hudson.bianchini@unifenas.br
Douglas José Marques
Professor de Fitotecnia – Instituto de Ciências Agrárias (ICIAG) – Universidade Federal de Uberlândia (UFU)

O silício (Si) não é considerado elemento essencial para as plantas, pois elas conseguem completar seu ciclo de vida sem sua presença. No entanto, muitas plantas absorvem quantidades apreciáveis deste nutriente não essencial, porém benéfico, conhecido por favorecer a aptidão das plantas ao ambiente.

Ao contrário de outros elementos, o Si é abundante em quase todos os solos; portanto, os critérios ambientais não afetam o acúmulo de Si nas plantas. O Si é especialmente importante para o crescimento saudável e alta produção de plantas típicas de acumulação de Si, como arroz.

Muitas espécies de plantas acumulam Si em seus tecidos, incluindo a formação de camadas duplas de Si e corpos microscópicos chamados fitólitos. Embora não existam dados sobre todas as famílias de plantas, os estudos indicam que o conteúdo de Si varia muito, de quase 0% a mais de 10% do peso seco das plantas.

No Brasil

Os solos da região tropical e subtropical, como é o caso do Brasil, são naturalmente ácidos, o que favorece a toxidez de metais e limita o crescimento e a produtividade das culturas. O conteúdo crítico de toxidade dos metais varia amplamente entre diferentes espécies de plantas e condições ambientais, sendo que dentro de uma mesma espécie o conteúdo crítico de toxidade pode variar entre as cultivares.

O manganês (Mn) é um micronutriente essencial para o crescimento das plantas, mas pode se tornar tóxico acima dos níveis fisiológicos adequados. Altos níveis de Mn no solo são esperados em solos ácidos com grandes quantidades de Mn facilmente redutível, em combinação com um grande conteúdo de matéria orgânica, alta atividade microbiana e anaerobiose, temporariamente (por exemplo, inundações de curto prazo) ou permanentemente.

Os sintomas da toxidade são caracterizados por pequenos pontos marrons em folhas maduras. Estes sintomas são muito mais evidentes em condições de alta luminosidade. Embora estes pontos marrons contenham Mn oxidado, a cor marrom deriva não do manganês, mas de polifenóis oxidados.

Solo ou foliar?

A aplicação de Si, tanto por via foliar quanto no solo, pode ser promissora para melhorar o crescimento das plantas sob diferentes estresses bióticos ou abióticos. A toxidez por metais, como é o caso do Mn, é considerada como estresse abiótico, existindo evidências que o Si mitiga estes efeitos negativos, pois aumenta a tolerância dos tecidos ao Mn.

O papel benéfico do Si na desintoxicação se deve a mecanismos externos (meios de crescimento) e internos das plantas. A redução da fitodisponibilidade do metal ocorre devido ao aumento do pH (os minerais que contêm Si são mais alcalinos) e à formação de precipitados de silicato metálico. Neste caso, a diminuição das concentrações de metais nas plantas é induzida pela formação de complexos biologicamente inativos de silicatos de metais nos solos que receberam silicatos.

As plantas absorvem o Si como ácido monosilícico, H₄SiO₄, de forma passiva, com o elemento acompanhando a absorção da água. A concentração de Si nas plantas depende principalmente da concentração de ácido silícico na solução do solo e não está correlacionada com a concentração total de Si do solo.

Vantagens

Após ser absorvido pelas raízes, o Si promove o aumento da fração dos metais ligada à parede celular e o aumento do seu fluxo no xilema. A toxidez por micronutrientes metálicos resulta em distúrbios fisiológicos importantes, incluindo uma reduzida produção de biomassa, inibição da fotossíntese e distúrbios na absorção de outros nutrientes.

É amplamente aceito que o sequestro de metais em compartimentos celulares metabolicamente menos ativos, como é o caso das paredes celulares dos tecidos de suporte, desempenha um papel importante na acumulação e desintoxicação dos íons metálicos antes que eles atinjam um local mais sensível, especialmente o mesófilo.

Os mecanismos de melhoria induzidos por Si nas plantas são relatados principalmente na tolerância a Al, Mn e Cd. A toxicidade do Mn pode ser amenizada pelo Si devido ao aumento dos valores de pH na solução do solo, o que reduz a biodisponibilidade de Mn, fortemente afetada pelos valores de pH na solução, especialmente quando silicatos básicos ou alcalinos, como silicato de sódio, silicato de potássio, cálcio, silicato de magnésio, etc., são usados como fontes de Si.

O Si também diminui a concentração de Mn na solução do solo e nos tecidos, principalmente foliares, sendo sugerido que o aumento da tolerância ao Mn é devido à restrição na captação de Mn das soluções nutricionais, sendo dependente do genótipo. O Si também induz maior capacidade de defesa antioxidante nas plantas, além de preservar a integridade da membrana celular.

Nutrição

A nutrição com Si modula o metabolismo e a utilização de compostos fenólicos, principalmente nas folhas, provavelmente como consequência da formação de compostos de Si-polifenóis, o que diminui ou mesmo impede o aparecimento dos sintomas de toxidez de Mn.

Também já foi constatado que o Si atenua a toxicidade do Mn aumentando a fração ligada à parede celular, o que limita as concentrações citoplasmáticas de Mn. O Si e o Mn se depositam preferencialmente em torno da endoderme das raízes, sendo o Mn localizado principalmente nas células do parênquima.

A possível razão para esse fenômeno é que o silicato pode fornecer mais locais de ligação de íons metálicos na planta, o que induz a combinação ou a quelação entre silicatos e íons metálicos.

O sequestro de Mn nos vacúolos também pode desempenhar um papel importante na tolerância ao Mn mediada por Si em algumas espécies de plantas, como feijão, mas, novamente, esse mecanismo ainda não foi confirmado em outras plantas.

Opções

Existem diversas fontes comerciais ricas em Si e passíveis de utilização na adubação. No entanto, algumas características importantes devem ser avaliadas na escolha de uma boa fonte de Si para fins agrícolas, tais como a solubilidade, que deve ser a mais alta possível; disponibilidade do produto na região; propriedades físicas, como partículas menores e uniformes visando facilitar a aplicação; baixa presença de metais pesados (contaminantes), principalmente no caso de escórias de siderúrgicas; boa relação e quantidades de cálcio (Ca) e magnésio (Mg) e custo relativamente baixo.

Um número grande de materiais tem sido utilizado como fonte de Si para as plantas: escórias de siderurgia, wollastonita, subprodutos da produção de fósforo elementar, silicato de cálcio, silicato de sódio, cimento, termofosfato, silicato de magnésio (serpentinito) e silicato de potássio.

Assim como o calcário, a reatividade das escórias varia de acordo com sua granulometria. Escórias de alto forno com partículas menores que 0,3 mm são mais eficientes para a correção da acidez do solo e para disponibilizar o Si, Ca e Mg. As escórias de siderurgia normalmente são menos eficientes na elevação do pH do solo do que os calcários. Essas diferenças de eficiência são atribuídas ao valor neutralizante mais baixo das escórias.

Os silicatos são as principais fontes de Si para os solos e para as plantas, além de apresentar efeito corretivo da acidez do solo, isto é, têm a capacidade de neutralizar os agentes causadores da acidez do solo e produzir o ácido monosilícico, que é a principal forma de Si absorvida pelas plantas.

Os silicatos são sete vezes mais solúveis que o calcário, o que facilita seu potencial de correção da acidez em profundidade. As doses de silicato a serem aplicadas no solo variam em função do objetivo: quando o silicato, além de fornecer Si para as plantas, for utilizado para corrigir a acidez do solo, a dosagem será calculada utilizando as fórmulas para correção da acidez do solo.

No caso de utilizar o silicato somente como fonte de Si, doses menores podem ser usadas (entre 200 e 500 kg de silicato por hectare). A respeito do uso do Si na agricultura, um aspecto importante deve ser lembrado: o acúmulo de Si varia amplamente entre as diferentes espécies, inclusive existindo diferenças genotípicas na taxa de acúmulo de Si, que são devidas à variação na abundância de transportadores de Si nas raízes.

Portanto, respostas das culturas à aplicação de Si varia muito, plantas acumuladoras de Si, como as gramíneas (arroz, milho, cana-de-açúcar, etc.), comprovadamente respondem de maneira positiva ao seu uso. Porém, apesar da amplitude dos estudos a respeito, a responsividade de algumas espécies ao Si carece, ainda, de maiores estudos.

A integração do uso de silicatos nas práticas agrícolas já é rotineira em muitos países. A fertilização com silício por silicatos naturais tem o potencial de mitigar o estresse ambiental e a depleção de nutrientes no solo e, como consequência, deve ser considerada como uma alternativa para uma agricultura sustentável.