O SILÍCIO E A RESISTÊNCIA DAS
PLANTAS AO ATAQUE DE FUNGOS PATOGÊNICOS
Os benefícios da adição ao solo de cinzas vegetais e esterco de
animais para aumentar a produtividade é de conhecimento dos agricultores há
milênios. Esses e uma infinidade de outros produtos processados pelo homem,
na forma de fertilizantes e corretivos da acidez do solo, são fontes dos
nutrientes vegetais, ou seja, elementos minerais considerados essenciais para
as plantas crescerem e completarem o ciclo de vida, desempenhando inúmeras
funções vitais dentro do metabolismo vegetal.
A falta ou excesso de um ou mais destes minerais influencia não só o
crescimento e a produtividade, mas também pode afetar a resistência ou a
tolerância da planta a doenças e pragas. A resistência é determinada
basicamente pela habilidade do hospedeiro em limitar a penetração,
desenvolvimento e/ou reprodução do agente invasor. Por outro lado, a
tolerância é caracterizada pela habilidade da planta em manter o seu
crescimento de modo satisfatório, apesar da infecção ou do ataque da praga.
Mesmo sendo geneticamente controladas, a resistência e a tolerância são
bastante influenciadas por fatores ambientais. Dentre estes, destacamos a nutrição
mineral da planta, cuja fertilidade do solo pode ser manipulada por meio da
adubação e correção da acidez.
A ciência já demonstrou o envolvimento do silício em vários aspectos
estruturais, fisiológicos e bioquímicos da vida das plantas, com papéis
bastante diversos. O silício tem um papel importante nas relações
planta-ambiente, pois pode dar à cultura melhores condições para suportar
adversidades climáticas, edáficas e biológicas, tendo como resultado final um
aumento e maior qualidade na produção. Estresses causados por temperaturas
extremas, veranicos, metais pesados ou tóxicos, por exemplo, podem ter seus
efeitos reduzidos com o uso do silício. Um dos efeitos benéficos que se
sobressaem é o seu papel em reduzir a susceptibilidade das plantas a doenças
causadas por fungos.
A resistência das plantas às doenças pode ser aumentada por meio da formação
de barreiras mecânicas e/ou pela alteração das respostas químicas da planta
ao ataque do parasita, aumentando a síntese de toxinas que podem agir como
substâncias inibidoras ou repelentes. Barreiras mecânicas incluem mudanças na
anatomia, como células epidérmicas mais grossas e um grau maior de
lignificação e/ou silicificação (acúmulo de silício). A sílica amorfa ou
“opala” localizada na parede celular tem efeito marcante sobre as
propriedades físicas desta. Ao acumular-se nas células da camada epidérmica o
silício pode ser uma barreira física estável na penetração de alguns tipos de
fungos, principalmente em
gramíneas. Neste aspecto, o papel do silício incorporado à
parede celular é semelhante ao da lignina, que é um componente estrutural
resistente à compressão.
Além da barreira física, devido à acumulação na epiderme das folhas, o
silício ativa genes envolvidos na produção de compostos secundários do
metabolismo, como os polifenóis, e enzimas relacionadas com os mecanismos de
defesa das plantas. Deste modo, o aumento de silício nos tecidos vegetais faz
com que a resistência da planta ao ataque do fungo patogênico aumente, devido
à produção suplementar de toxinas que podem agir como substâncias inibidoras
do patógeno. Alguns exemplos de doenças que encontram resistência do
hospedeiro com a suplementação de silício incluem bruzone e mancha parda em
arroz, cancro-da-haste em soja, oídio em trigo, soja, cevada, pepineiro e
tomateiro, rizoctoniose em arroz e sorgo, cercosporiose em cafeeiro, dentre
outras.
A tecnologia baseada no uso do silício é limpa e sustentável, com enorme
potencial para diminuir o uso de agroquímicos e aumentar a produtividade
através de uma nutrição mais equilibrada e fisiologicamente mais eficiente, o
que significa plantas mais produtivas, com menos doenças e mais vigorosas.
O SILÍCIO É UM
FORTIFICANTE E ANTIESTRESSANTE NATURAL PARA AS PLANTAS
Há séculos o homem
utiliza extratos vegetais para aumentar a saúde das plantas. Um exemplo
clássico é o uso de extrato de cavalinha ou rabo de cavalo, uma planta do
gênero Equisetum rica em silício nos seus tecidos. A agricultura biodinâmica,
por exemplo, caracteriza-se por utilizar nove preparações homeopáticas com o
objetivo de aumentar a qualidade do solo e estimular o crescimento das
plantas. Duas delas tem como base o silício: extrato de cavalinha e pó de
quartzo, para prevenir doenças fúngicas e estimular o crescimento.
O silício é absorvido pelas plantas, de modo geral, em grandes quantidades.
Em muitas espécies, inclusive, os teores encontrados nos tecidos superam
aqueles existentes para nitrogênio e potássio, nutrientes majoritários nas
plantas. Atualmente considera-se como nutrientes, ou seja, essenciais para a
vida vegetal os seguintes elementos: carbono, oxigênio, hidrogênio,
nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio, magnésio, enxofre (macronutrientes), e
os micronutrientes boro, cobre, ferro, manganês, molibdênio, níquel, cloro,
selênio, sódio, cobalto e silício.
A essencialidade do silício foi comprovado apenas para algumas espécies,
falhando-se em descrever o mecanismo de ação deste elemento, o que faz com
que a maioria dos autores o considere apenas como elemento benéfico. Os
conceitos de essencialidade de minerais para as plantas, estabelecidos há 65
anos, levam em conta o fato de que a deficiência do elemento torna impossível
para a planta completar a fase vegetativa ou reprodutiva do seu ciclo de
vida, de que a deficiência do elemento é específica, sendo impedida ou
corrigida com o fornecimento deste elemento e que o elemento está diretamente
relacionado com a nutrição da planta, não levando em conta os possíveis
efeitos na correção de quaisquer condições químicas ou microbiológicas do
solo ou outro meio de cultura. Estes critérios de essencialidade, entretanto,
são rígidos, não levando em consideração os avanços na ciência. Como veremos
mais adiante, a diminuição na resistência da planta a fatores estressantes,
bióticos ou abióticos, ou seja, causados por desbalanços nutricionais,
doenças fúngicas, pragas e condições climáticas adversas, pode ocorrer quando
a concentração do ácido silícico estiver abaixo de um limite crítico na
solução do solo e, conseqüentemente, na planta. Nestas condições adversas, se
as mudanças bioquímicas que se manifestam em uma planta são danosas a ela, em
virtude da quantidade reduzida de silício em seus tecidos, poderia-se
estabelecer, por meio deste critério, a essencialidade do silício.
Sabe-se que os solos tropicais e subtropicais sujeitos à intemperização e
lixiviação, com cultivos sucessivos, tendem a apresentar baixos níveis de
silício trocável. Estes solos, normalmente, apresentam baixo pH, alto teor de
alumínio, baixa saturação em bases e alta capacidade de fixação de fósforo,
além de uma atividade microbiológica reduzida. Solos arenosos são
particularmente pobres em silício disponível para as plantas, isto é, ácido
silícico.
Quando se tem um elemento no solo limitando a expressão máxima do crescimento
e produção, deve-se supri-lo através da adubação química e/ou orgânica. Em
1840 Justius von Liebig (1803-1873), pai da Nutrição Mineral de Plantas, já sugeria
o uso do silício como fertilizante, sendo o primeiro cientista a conduzir um
trabalho de pesquisa com o elemento em casa-de-vegetação. Desde 1859 são
conduzidos ensaios com fertilizantes silicatados na Estação Experimental de
Rothamsted, Inglaterra. Países asiáticos, como o Japão por exemplo, utilizam
quantidades elevadas de silício em arrozais há décadas. Outros países estão
aumentando o uso da fertilização silicatada em várias culturas. Portanto, o
interesse e o uso comercial do silício na agricultura não é recente.
Estudos científicos têm demonstrado aumentos significativos na taxa
fotossintética, melhoria da arquitetura foliar e de outros processos no
metabolismo vegetal, tendo como resultado final um aumento e maior qualidade
na produção. O silício tem um papel importante nas relações planta-ambiente,
pois pode dar à cultura maiores condições para suportar adversidades
climáticas, edáficas e biológicas. Estresses causados por temperaturas
extremas, veranicos, metais pesados ou tóxicos, por exemplo, podem ter seus
efeitos reduzidos com o uso do silício. A adubação com silício pode, também,
aumentar a resistência a várias doenças fúngicas, bem como para algumas
pragas.
O estímulo na fotossíntese e no teor de clorofila aumenta a assimilação de
nitrogênio em compostos orgânicos nas células, o suprimento de carboidratos,
o fornecimento de material para a parede celular e a atividade radicular. Com
isso há uma maior absorção de água e nutrientes, notadamente nitrogênio,
fósforo e potássio e um maior poder de oxidação das raízes. A acumulação de
silício nas células da epiderme, particularmente em gramíneas, mantém as
folhas mais eretas, aumentando a penetração da luz no dossel, diminui a
transpiração excessiva, evitando ou diminuindo o estresse hídrico nas folhas
e aumenta a resistência ao acamamento, pois aumenta a força mecânica do
colmo.
Culturas como soja, trigo, algodão, arroz e cana-de-açúcar, por exemplo,
podem ser beneficiadas com o uso do silício. Deve-se salientar que o efeito
do silício tende a ser mais intenso em cultivos com adubações nitrogenadas
pesadas e em solos com níveis baixos de silício disponível.
A soja pode apresentar quantidades consideráveis de silício em seus tecidos
quando a concentração do elemento no solo é alta. Trabalhos mostram aumentos
na produtividade, altura da planta, número de vagens, matéria seca da parte
aérea e das raízes. Já foram observados sintomas de deficiência de silício em
soja, que se caracterizam pela malformação de folhas novas e redução da
fertilidade do grão de pólen.
Trigo suplementado com silício pode apresentar maior altura, área foliar,
matéria seca, massa de grãos e número de espiguetas em relação a uma planta
de trigo com deficiência do elemento. Em condições de estresse hídrico,
plantas alimentadas com silício mantêm maior teor e potencial hídrico e área
foliar. Além disso, apresentam folhas mais grossas e densas.
Em algodoeiro a concentração de silício na fibra aumenta durante a fase de
alongamento, alcançando um valor máximo na iniciação da parede secundária,
sugerindo que o elemento possa ter um papel na formação e alongamento da
fibra e, possivelmente, no desenvolvimento da parede secundária. Pesquisas
indicam, também, que a adubação com silício via solo pode promover
crescimento mais rápido do algodão. Além disso, pode aumentar o número total
de capulhos e ramos frutíferos, tamanho de capulhos e porcentagem de fibra.
O arroz e a cana-de-açúcar são culturas acumuladoras de silício, concentrando
em seus tecidos teores mais elevados do que outros nutrientes, como
nitrogênio e potássio. Em arroz, a suplementação com silício proporciona
aumento na produção, na massa individual das sementes, no número de grãos e
panículas e diminuição da esterilidade. Com o suprimento do silício a
diferença no comprimento das lâminas foliares, principal responsável pela
altura, tende a aumentar de acordo com o desenvolvimento da planta. A maior
expansão foliar determina maior taxa de assimilação de gás carbônico por
planta. Com isso, há uma maior translocação de assimilados para a produção de
grãos, aumentando a produtividade. Em arroz irrigado o silício aumenta o
poder de oxidação das raízes, minimizando os efeitos tóxicos de níveis
elevados de ferro. A cana-de-açúcar também pode responder à adubação
silicatada. Ao aumentar o comprimento e o diâmetro dos colmos, e o número de
perfilhos, a aplicação de silicato aumenta a produtividade.
Estresses nutricionais podem ser reduzidos com a suplementação silicatada,
pois ocorrem interações do silício com vários elementos, favorecendo a
nutrição vegetal. A toxidez de ferro, cádmio, chumbo, zinco, mercúrio,
manganês, sódio e alumínio, por exemplo, pode ser minimizada ou evitada com o
uso do silício. O fato reveste-se de importância ao considerarmos que em
solos ácidos a toxidez de alumínio é um dos principais fatores de estresse
que limitam o crescimento das plantas.
Além da barreira física, devido à acumulação na epiderme das folhas, o
silício ativa genes envolvidos na produção de compostos secundários, como
fenóis, e enzimas relacionadas com os mecanismos de defesa das plantas. Deste
modo, o aumento de silício nos tecidos vegetais faz com que a resistência da
planta ao ataque do fungo patogênico aumente, devido à produção suplementar
de toxinas que podem agir como substâncias inibidoras do fungo. Reações
bioquímicas elicitadas pelo silício, em função do ataque de um fungo
patogênico, foram estudadas em trigo e pepineiro. Plantas de trigo tratadas
com silício e atacadas por oídio apresentam reações de defesa específicas que
incluem a formação de papilas, calose, liberação de compostos fenólicos
glicosilados, aumento na síntese de enzimas como peroxidases e superóxido
dismutase e incremento na produção de lignina. O material fenólico acumula-se
tanto ao longo da parede celular como associando-se ao fungo. No caso de
cucurbitáceas, a presença de oídio aumenta os níveis de fenóis e o ataque de
fungos causadores de podridão de raiz, do gênero Pythium, induz a uma maior
síntese de peroxidases e polifenoloxidases, enzimas relacionadas com o
rompimento das próprias células do hospedeiro. Também há aumento na produção
de quitinase, enzima ligada à degradação da parede celular do fungo, e de
beta-glicosidase, enzima relacionada com substâncias fungitóxicas encontradas
nas raízes. Exemplos de outras doenças que encontram resistência do
hospedeiro com a suplementação de silício incluem bruzone e mancha parda em
arroz, cancro-da-haste em soja, oídio em soja, cevada, moranga e tomateiro,
rizoctoniose em arroz e sorgo, dentre outras.
A maior resistência ao ataque de insetos por plantas com nível ótimo de
silício nos tecidos está sendo alvo de estudo por um número cada vez maior de
pesquisadores no Brasil. Alguns resultados de pesquisa incluem o pulgão verde
em trigo e sorgo, lagarta do cartucho em milho, broca do colmo em cevada,
broca da cana-de-açúcar, lagarta do colmo em arroz, gafanhoto verde, etc. A
planta pode responder ao estímulo invasor da praga aumentando a absorção de
silício, como foi constatado em citrus e pastinaca.
Estratégias alternativas de manejo de controle de doenças e a utilizaçao de
novos insumos no manejo nutricional do solo têm despertado bastante
interesse, principalmente pelo potencial de uso comercial e baixo impacto
ambiental. A tecnologia baseada no uso do silício é limpa e sustentável, com
enorme potencial para diminuir o uso de agroquímicos e aumentar a
produtividade por meio de uma nutrição mais equilibrada e fisiologicamente
mais eficiente.
O silício é um elemento
que está despertando bastante interesse entre os técnicos e agricultores,
pelos inúmeros benefícios que traz às culturas, incluindo aumentos na
produtividade e na resistência a estresses bióticos e abióticos, tais como
excesso de metais pesados, deficiência hídrica e doenças fúngicas. Quando
adicionamos um nutriente ao solo, via adubação, ocorrem reações químicas que
podem modificar, para mais ou para menos, os teores disponíveis de outros
elementos. O caso do silício é interessante, pois ocorrem interações com
vários elementos que favorecem a nutrição da planta.
O ácido silícico, a forma solúvel presente na solução do solo e pela qual a
planta absorve o silício, ajuda a proteger as plantas dos efeitos tóxicos do
alumínio pela formação de hidroxialuminossilicatos inertes na solução do
solo. Mas esta propriedade não se restringe apenas ao alumínio. O ácido
silícico pode reagir com outros metais como ferro, manganês, cádmio, chumbo,
zinco, mercúrio e outros, formando silicatos desses metais. Com uma
concentração elevada de ácido monossilícico, pode ocorrer precipitação dos
metais pesados com uma baixa proporção de silicatos solúveis.
No caso do manganês ocorre um outro fato interessante. A toxidez de manganês
nas plantas se caracteriza pelo aumento de compostos fenólicos, responsáveis
pelas manchas pardas e necróticas nas folhas. A adição de silício suprime o
aumento de ácidos fenólicos causados pelo excesso de manganês, diminuindo ou
mesmo impedindo o aparecimento dos sintomas de toxidez.
Em casos de estresses salinos, o silício também pode ser benéfico. A
concentração de sódio na parte aérea da planta diminui sensivelmente quando
se adiciona silício em substratos com carência neste elemento.
A escória agrícola, que é um silicato de cálcio e de magnésio proveniente da
indústria siderúrgica, e fonte comercial de silício, é considerada também um
corretivo de acidez do solo. Sua ação neutralizante se deve à dissociação do
silicato de cálcio e do silicato de magnésio, com posterior formação de íons
hidroxilas que irão neutralizar o íon hidrogênio da solução do solo,
responsável pela sua acidez.
O uso de fertilizantes silicatados aumenta a eficiência da adubação NPK. Os
adubos silicatados normalmente apresentam boas propriedades de adsorção. Isto
faz com que ocorra uma menor lixiviação de potássio e outros nutrientes
móveis no horizonte superficial. Com o aumento no teor de silicato no solo,
ocorrem reações químicas de troca entre o silicato e fosfatos, como os
fosfatos de cálcio, alumínio e ferro. Com isso, há a formação de silicatos de
cálcio, alumínio e ferro, por exemplo, com a liberação do íon fosfato,
aumentando o teor de fósforo na solução do solo. Além disso o silicato pode
deslocar o fósforo dos sítios de adsorção na argila e nos sesquióxidos, ou
ocupá-los preferencialmente. Estudos indicam, também, a possibilidade do
silício aumentar a translocação interna do fósforo para a parte aérea da
planta.
Plantas com níveis mais elevados de silício tendem a conter mais nitrogênio
em seus tecidos. Como o silício aumenta a produção de fotoassimilados, devido
ao incremento na taxa fotossintética, há um aumento de substrato para a
incorporação do nitrogênio nos esqueletos carbônicos. Para maximizar o
potencial de produção, por exemplo no arroz, pode-se adotar plantios mais
adensados e altas aplicações de nitrogênio. Contudo, nestas condições, as
folhas tendem a ficar menos eretas, e a planta fica mais suscetível a
doenças. A aplicação de silício deixa as folhas mais eretas, diminuindo o
sombreamento mútuo, e a planta mais resistente a doenças. Cultivos
intensivos, com aplicações pesadas de nitrogênio, necessitam de adubação
complementar com silício.
O papel do silício no manejo do solo será cada vez mais importante para uma
maior produtividade e sustentabilidade, à medida que os agricultores tiverem
acesso a fontes silicatadas.
PRODUTIVIDADE
E O MANEJO DO SOLO: O CASO DO SILÍCIO
O agricultor necessita
otimizar os custos de produção para se tornar competitivo e conviver com a
flutuação dos preços pagos pelo seu produto. A melhor maneira de se fazer
isso é através da utilização de tecnologias geradas pela pesquisa. Dentre os
fatores que afetam a produtividade, estão a disponibilidade de nutrientes
corretamente balanceados nos solos e o controle de pragas e doenças.
Várias doenças causadas por fungos em diversas culturas, bem como algumas
pragas, podem ser reduzidas significativamente com a fertilização silicatada.
Estresses causados por temperaturas extremas, veranicos, metais pesados e/ou
tóxicos, por exemplo, podem ter seus efeitos reduzidos com o uso do silício.
Interações nutricionais positivas, como aumento na absorção de nitrogênio,
fósforo e potássio e melhoria na arquitetura foliar, com incrementos na
fotossíntese também são observados devido à utilização do silício como parte
do manejo do solo. Além disso, fontes comerciais atualmente disponíveis no
mercado contêm outros elementos que podem contribuir para a nutrição da
planta. Os silicatos de cálcio e de magnésio provenientes da indústria
siderúrgica, aprovados para uso agrícola, possuem níveis variáveis de
silício, cálcio, magnésio, e outros elementos em menor concentração, como por
exemplo, boro, zinco, manganês, fósforo, potássio e enxofre. Estes silicatos,
denominados escórias agrícolas, também são considerados corretivos agrícolas,
podendo substituir totalmente os calcários.
Culturas importantes no contexto nacional, como soja, milho, trigo, algodão,
arroz, cana-de-açúcar e outras, podem se beneficiar com a fertilização
silicatada, já que uma boa parte de nossos solos possuem baixos níveis de
silício disponível para as plantas, o qual se encontra na forma de ácido
silícico na solução do solo. A soja pode apresentar quantidades consideráveis
de silício em seus tecidos quando a concentração do elemento no solo é alta.
Trabalhos mostram aumentos na produtividade, altura da planta, número de
vagens, matéria seca da parte aérea e das raízes. Já foram observados
sintomas de deficiência de silício em soja, que se caracterizam pela
malformação de folhas novas e redução da fertilidade do grão de pólen.
Pesquisas realizadas nos Estados Unidos e China também mostram o potencial da
aplicação do silício na cultura algodoeira. Nestes trabalhos a concentração
de silício na fibra do algodão aumentou durante a fase de alongamento,
alcançando um valor máximo na iniciação da parede secundária, sugerindo que o
silício possa ter um papel na formação e alongamento da fibra e,
possivelmente, no desenvolvimento da parede secundária. As pesquisas também
indicaram que a adubação com silício via solo pode promover crescimento mais
rápido do algodão. Além disso, pode aumentar significativamente o número
total de capulhos e ramos frutíferos, tamanho de capulhos e porcentagem de
fibra.
O arroz e a cana-de-açúcar são culturas acumuladoras de silício, concentrando
em seus tecidos teores mais elevados do que outros nutrientes. Por exemplo,
estima-se que, em média, a cada 5 toneladas de grãos, a cultura do arroz
remove de 500 a1000 kg
de sílica (dióxido de silício) por hectare. Em arroz, a suplementação com
silício proporciona aumento na produção e na massa individual das sementes e
diminuição da esterilidade. Com o suprimento do silício a diferença no
comprimento das lâminas foliares, principal responsável pela altura, tende a
aumentar de acordo com o desenvolvimento da planta. A maior expansão foliar determina
maior taxa de assimilação de gás carbônico por planta. Com isso, há uma maior
translocação de assimilados para a produção de grãos, aumentando a
produtividade. Em arroz irrigado o silício aumenta o poder de oxidação das
raízes, minimizando os efeitos tóxicos de níveis elevados de ferro. O efeito
do silício tende a ser mais intenso em cultivos com adubações nitrogenadas
pesadas e em solos com níveis baixos de silício disponível.
A cana-de-açúcar responde bastante à adubação silicatada. Ao aumentar o
comprimento e o diâmetro dos colmos, e o número de perfilhos, a aplicação de
silicato aumenta a produtividade. Trabalhos de pesquisa também têm mostrado
aumentos no teor de açúcar em solos pobres em silício disponível. Nessa
cultura o sintoma de deficiência de silício consiste em manchas pardas nas
folhas (“freckling”), e nas partes mais iluminadas do limbo há manchas cor de
prata.
Não é só através da barreira física, proporcionada pela presença de uma
camada de sílica entre a cutícula e a parede das células da epiderme, que o
silício age contra a penetração de fungos e o ataque de determinadas pragas.
O silício não controla a doença, mas pode reforçar a resistência da planta,
ao estimular a produção de enzimas e substâncias relacionadas com os mecanismos
de defesa. Pode-se citar, como exemplos, o aumento da resistência do arroz à
bruzone e mancha parda, da cana-de-açúcar à mancha anelar, da soja ao cancro
da haste e de diversas culturas ao oídio, como trigo, cevada e cucurbitáceas.
Não se deve subestimar o significado deste elemento dentro da biologia
vegetal. A maior disponibilidade de fontes comerciais de silício no Brasil
está possibilitando ao agricultor optar por uma tecnologia que revela-se
eficaz, do ponto de vista técnico, no aumento da produtividade e na prevenção
ou redução de estresses bióticos e abióticos.
Plantas mais produtivas, com menos doenças e mais vigorosas. Esse é o
resultado que muitos agricultores vem obtendo ao utilizar o silício como mais
um insumo no manejo do solo. A maioria dos agricultores e técnicos ainda
desconhece os efeitos e as vantagens do uso de fontes silicatadas nas suas
lavouras.
Há mais de 2000 anos atrás, os chineses já utilizavam cinzas de palha de
arroz, ou cevada, misturadas com esterco para fertilizar o solo. Virgílio (70
- 19 A.C.),
poeta e cientista do Império Romano, também sugeria o uso de cinza vegetal
para aumentar a fertilidade dos solos já degradados. As cinzas vegetais podem
ser consideradas como o primeiro fertilizante mineral complexo, e as cinzas
de arroz e outros cereais, que acumulam quantidades significativas de
silício, como o primeiro fertilizante silicatado utilizado pelo homem. Um
famoso agrônomo e químico alemão, Justius von Liebig (1803-1873), foi a
primeira pessoa a sugerir o uso do silício como fertilizante em 1840, e o
primeiro cientista a conduzir um experimento com silício em
casa-de-vegetação. O primeiro experimento de campo com fertilizante
silicatado, no mundo, ocorreu em 1859 na Estação Experimental de Rothamsted,
na Inglaterra, famosa por seus ensaios seculares. Aliás, os experimentos com
adubação silicatada continuam até hoje. Estes são alguns exemplos que mostram
que o uso do sílicio na agricultura não é recente. De lá para cá a pesquisa
científica tem demonstrado, e a prática tem comprovado, os inúmeros
benefícios da adubação silicatada, cujo interesse no Brasil tem aumentado
bastante. Isto se explica pelo fato de já haver disponibilidade de fontes
comerciais de silício, o que não ocorria há apenas alguns anos atrás.
Estas fontes são um subproduto proveniente da produção do ferro e aço da
indústria siderúrgica, e são chamadas escórias. Mas para que uma escória
possa ser utilizada na agricultura, há a necessidade do licenciamento
ambiental por órgão ligado à secretaria estadual do meio ambiente, e pelo
Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento, no qual a composição
química e física da escória deve seguir as normas para corretivos de solo. Se
apta para o uso agrícola, a escória é liberada e certificada, passando a ser
uma Escória Agrícola. Estas escórias, que são silicatos de cálcio e magnésio,
além de poderem ser utilizadas como corretivos do solo, podendo substituir o
calcário, devido à sua basicidade, são fontes principalmente de silício,
cálcio e magnésio, além de outros nutrientes em menor quantidade. Vários
fertilizantes silicatados são agora utilizados em larga escala em outros
países, como EUA, Japão, Coréia e China.
Mas por quê a necessidade de se adicionar silício solúvel ao solo? Solos
tropicais e subtropicais sujeitos à intemperização e lixiviação, com cultivos
sucessivos, tendem a apresentar baixos níveis de silício trocável, devido à
dessilicificação (perda de silício). Estes solos, normalmente, apresentam
baixo pH, alto teor de alumínio, baixa saturação em bases, e alta capacidade
de fixação de fósforo, além de uma atividade microbiológica reduzida. A
compactação do solo também pode reduzir a quantidade de silício disponível
para as plantas, pois aumenta o nível de ácidos polissilícicos, diminuindo o
teor de ácido monossilícico, que é a forma pela qual a planta absorve o
silício. Regiões agrícolas importantes são pobres em silício disponível, como
o centro-oeste brasileiro. Solos tropicais altamente intemperizados podem
apresentar teores de silício menores do que 2 ppm na solução do solo. O baixo
conteúdo de silício em muitas regiões pode limitar a busca de uma maior
produtividade com qualidade, sustentabilidade e com o máximo retorno
econômico.
A pesquisa científica tem demonstrado o envolvimento do silício em vários
aspectos estruturais, fisiológicos e bioquímicos da vida da planta, com
papéis bastante diversos. Além de promover melhorias no metabolismo, ativa
genes envolvidos na produção de fenóis e enzimas relacionadas com os
mecanismos de defesa da planta. A essencialidade do silício já foi comprovada
para as algas diatomáceas, algumas espécies vegetais, e para os animais,
incluindo os seres humanos. Devido aos inúmeros benefícios que a adubação
silicatada pode oferecer às plantas, aumentando a produtividade e a qualidade
do produto colhido, considera-se o silício um elemento agronomicamente
essencial.
Uma lista, incompleta, mas mesmo assim extensa, com os processos, estruturas
e características das plantas que podem ser influenciados pelo silício, todos
documentados na literatura, mostra o significado deste elemento na vida e no
rendimento das plantas. Aumenta o crescimento e a
produtividade Aumenta a força mecânica do
colmo e a resistência ao acamamento Favorece a penetração da luz
no dossel da planta por manter as folhas mais eretas, promovendo assim a
fotossíntese Aumenta a atividade
radicular, promovendo a absorção de água e nutrientes, principalmente
nitrogênio, fósforo e potássio, e o poder de oxidação das raízes Aumenta a resistência a
pragas e doenças Neutraliza o alumínio tóxico
do solo, bem como diminui a toxidez causada pelo manganês e outros metais
pesados Em gramíneas diminui a
transpiração excessiva, aumentando a resistência a veranicos Promove a formação de nódulos
em leguminosas Aumenta a
proteção contra temperaturas extremas e ao estresse salino Aumenta a massa individual
das sementes e a fertilidade dos grãos de pólen Aumenta a produção de
carboidratos e açúcares
Não se pode negar o fato do silício ser um componente majoritário dos
vegetais, e dos papéis importantes que desempenha na vida das plantas. A
inclusão da adubação silicatada no manejo do solo pode significar um maior
retorno econômico para o agricultor.
Quando se menciona o silício pensa-se logo nos
vidros, nos implantes de silicone e nos chips de computadores. A sua utilização
pelo ser humano data da era paleolítica, quando se fabricavam artefatos de silex, que é uma rocha constituída de sílica amorfa e
sílica cristalina. O silício participa de uma gama enorme de processos e
produtos oriundos de diversas indústrias, como a eletrônica, médica,
farmacêutica, construção civil, siderúrgica, alimentícia, limpeza,
perfumaria, etc.
Os
estudos biológicos na área agronômica já demonstraram os efeitos notáveis do
silício no aumento do crescimento vegetal, na produção de alimentos e no
combate a estresses causados em plantas por fatores físicos, climáticos e
biológicos. No outro lado da moeda temos os animais, consumidores dessas
plantas. Da mesma forma como vários outros minerais, o silício é essencial
para animais, o que inclui os seres humanos. O silício é o terceiro elemento
traço essencial mais abundante do corpo humano, após o ferro e o zinco. Os
teores mais altos de silício ocorrem em tecidos conectivos ou conjuntivos,
especialmente aorta, traquéia, tendões, ossos e pele. Os tecidos conjuntivos
caracterizam-se por estabelecer e manter a forma do corpo,
fazem a ligação entre outros tecidos e o preenchimento de órgãos.
Também é encontrado em outros órgãos, como timo, supra-renais, pâncreas,
fígado, coração, músculo, pulmão e baço, por exemplo. Além de promover a biossíntese de colágeno e a formação e calcificação dos
tecidos ósseos, o silício está envolvido no metabolismo de fosfolipídeos, bem como afeta o conteúdo de cálcio no
corpo, o qual está associado intimamente à idade. O silício também está
ligado à lã animal e às moléculas de queratina de chifres. A deficiência de
silício pode aumentar a susceptibilidade a doenças, como artrite degenerativa
e arterioesclerose, bem como o envelhecimento
precoce da pele e a fragilidade das unhas.
Como se
pode notar, é fundamental que a dieta alimentar
contenha níveis adequados de silício. Ainda não foram estabelecidos os
valores nutricionais adequados para a ingestão deste elemento, mas estima-se
que a dieta humana diária deva conter de 20 a 30 mg de SiO2
(dióxido de silício ou sílica). Alguns fatores podem contribuir para que a
ingestão de silício seja sub-ótima, induzindo
carências marginais em humanos, que podem levar a uma debilitação de tecidos
que o requerem em maior quantidade, como tendões, ossos, pele, pêlos e unhas.
Esses fatores estão ligados, principalmente, à produção dos alimentos no
campo, pois as plantas podem absorver quantidades insuficientes de silício.
As causas mais importantes para as plantas conterem níveis de silício abaixo
do ideal em seus tecidos, são citadas a seguir:
1) A
retirada de silício do solo pelas plantas e destas do campo, por meio das
colheitas, sem a devida reposição do elemento. Como as cultivares modernas têm um potencial de extração de nutrientes cada vez maior,
principalmente em função da maior produtividade, intensifica-se a exportação
ou saída de silício de nossos solos;
2) Solos
carentes em silício disponível para as plantas. Os solos naturalmente pobres
em nutrientes, geralmente são pobres também em silício. A correção
do solo com calcário e a adubação convencional não aumentam os níveis de
silício necessários para o crescimento pleno e saudável da planta. Convém
salientar que solos arenosos normalmente possuem níveis baixos de silício na
forma assimilável pelas plantas;
3) Uso
crescente de defensivos que diminuem a população de microrganismos do solo
que atuam como solubilizadores de silicatos;
4) Menor
consumo de fibras pela população, onde se concentra uma grande parte do
silício nos alimentos. Ademais, o ser humano está geneticamente condicionado
a consumir níveis de silício bem mais elevados que os atuais, pois a sua
dieta tem sido rica em fibras há milhares de anos. Atualmente, porém, o maior
consumo de alimentos processados e mais pobres em fibras, particularmente em
países mais desenvolvidos, contribui para a menor ingestão de silício.
Uma fonte
importante de silício é a água que a população consome,
cujos níveis do elemento variam, principalmente, com a sua origem geológica.
Com o advento do tratamento da água com sulfato de alumínio para agregar
partículas no processo da floculação, os teores de silício ficaram ainda mais
baixos.
Considerando
os benefícios proporcionados pela nutrição balanceada, o agricultor deve
considerar daqui para frente a utilização de
fertilizantes sólidos ou líquidos (adubação foliar) silicatados
no manejo nutricional e fitossanitário da sua
lavoura. É uma tecnologia relativamente nova no Brasil, sendo que o uso do
silício como adubo já está regulamentado em legislação pertinente.
¹ Engenheiro agrônomo, pesquisador da Embrapa Agropecuária Oeste (Dourados, MS),
e-mail: oscar@cpao.embrapa.br.
O parque siderúrgico nacional é composto atualmente por 28 usinas, distribuídas
majoritariamente em Minas Gerais, Rio de Janeiro, Espírito Santo e São Paulo. Para a
produção do aço, utilizam-se como matérias-primas o minério de ferro, carvão vegetal ou
mineral e calcário. No processo de obtenção do ferro líquido, ocorre a aglutinação das"impurezas" não metálicas contidas nesse material, havendo a separação por diferença de densidade. Esse co-produto, chamado de escória, é resfriado e posteriormente moído.
As escórias de siderurgia podem ser utilizadas em inúmeras atividades, como na
construção civil e pavimentação, mas pela sua capacidade de correção da acidez do solo e por conter inúmeros nutrientes para as plantas, podem ser utilizadas na agricultura como
corretivo do solo e, também, como fertilizante silicatado, ou seja, passível de fornecer silício
para as plantas. Elas ainda contêm, além do silício, altos teores de cálcio e magnésio,
incluindo outros nutrientes em menores proporções, como ferro, manganês, zinco, fósforo,
enxofre etc. A composição efetiva de nutrientes de uma escória varia de acordo com o forno
do qual ela procede ou, mesmo, de um lote para outro, além, é claro, da composição
individual das matérias-primas. A possibilidade de uso agrícola de uma determinada escória
como corretivo da acidez do solo ou fertilizante, depende de seu registro no Ministério da
Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA), atendendo determinados requisitos
previstos em legislação.
O silício é absorvido pelas plantas, de modo geral, em grandes quantidades,
principalmente por gramíneas. Em muitas espécies, inclusive, os teores encontrados nos
tecidos superam aqueles existentes para nitrogênio e potássio, nutrientes majoritários nas plantas. Solos naturalmente pobres em elementos essenciais para os vegetais, ou arenosos, geralmente possuem baixos níveis de silício assimilável pelas plantas. A pesquisa agropecuária vem apresentando, há muitas décadas, incontáveis resultados positivos da suplementação de silício no aumento da produtividade das culturas e de melhoria nas condições das plantas para resistir melhor a estresses, sejam eles de origem biológica, climática ou abiótica.
Desde que registradas e aprovadas pelos órgãos competentes, cabe à iniciativa privada oferecer ao agricultor escórias siderúrgicas, melhor denominadas de escórias
agrícolas, em quantidade e qualidade compatíveis ao crescimento da agricultura nacional.
¹ Engenheiro agrônomo, pesquisador da Embrapa Agropecuária Oeste (Dourados, MS),
e-mail: oscar@cpao.embrapa.br.
Artigo 8/8
Buscando maior sustentabilidade na agricultura com silicatos
A agricultura brasileira tem se caracterizado por aumentos da produção, área plantada, exportação
e quantidade de tecnologias aplicadas. Mas ao produzir alimentos, o agricultor deve levar em conta a
sustentabilidade, tanto econômica como ambiental. Desse modo, o objetivo da agricultura moderna deve
ser orientado pela produção de alimentos sem impactos negativos ao meio ambiente e no custo de
produção, sem contaminar o trabalhador rural e com segurança alimentar ao consumidor. Uma tecnologia útil é a utilização de silicatos no manejo nutricional das lavouras. O seu uso está regulamentado pelo
Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA), que considera o silício um micronutriente.
O silício, de modo geral, é absorvido pelas plantas em grandes quantidades. Em muitas espécies,
por exemplo, os teores nos tecidos superam aqueles encontrados para nitrogênio e potássio, nutrientes
majoritários em plantas. Mas para que isso ocorra é necessário que o solo tenha quantidades adequadas
desse elemento em forma assimilável pelas plantas, ou seja, como ácido silícico. Solos que em sua origem
são inférteis, mesmo corrigidos e adubados posteriormente, e os mais arenosos, normalmente possuem
baixos níveis de silício que possa ser aproveitado pelas culturas.
O silício, por meio de uma série de ações no metabolismo da planta, tanto do ponto de vista químico
como físico, pode contribuir para que haja aumento no crescimento e na produtividade. A palavra-chave
para este elemento é antiestressante, pois ele tem um papel importante nas relações planta-ambiente,
fornecendo à cultura melhores condições para suportar adversidades climáticas, biológicas e do solo,
tendo como resultado final um aumento e maior qualidade de produção. Os efeitos do silício nas plantas
são mais evidentes quando elas são submetidas a algum tipo de estresse, seja ele de natureza química,
física ou biológica. Maior rigidez estrutural, menor transpiração, maior tolerância a doenças e pragas, maior
resistência ao acamamento, encharcamento, veranicos e geadas, bem como neutralização ou diminuição dos efeitos tóxicos de metais pesados, como manganês e alumínio, são alguns dos importantes benefícios
que a adubação silicatada pode proporcionar para as plantas cultivadas.
A aplicação no solo de silicatos de cálcio ou silicatos de cálcio e magnésio, os quais passam por um
tratamento térmico a altas temperaturas, pode trazer inúmeros benefícios para as culturas, como cereais,
frutíferas, hortaliças, cana-de-açúcar, etc. Pesquisas também têm demonstrado que a adubação foliar
com silicato de potássio pode ser uma boa estratégia para diminuir o uso de agrotóxicos no combate a
doenças e pragas, principalmente. O silicato de potássio não é um fungicida e nem substitui esse tipo de
produto, mas pode ser usado como um complemento para aumentar a resistência das plantas a várias
doenças, propiciando a diminuição no uso de agrotóxicos nas culturas. Vale lembrar, também, que este
fertilizante é uma eficiente fonte de potássio para aplicação foliar. Nesse sentido, a Embrapa Agropecuária
Oeste, em Dourados, está conduzindo estudos com o silicato de potássio para prover o agricultor de
informações e subsídios mais concretos sobre o uso desse fertilizante.
A tecnologia baseada no uso do silício é limpa e sustentável, com potencial para diminuir o uso de
agrotóxicos e aumentar a produtividade por meio de uma nutrição mais equilibrada e fisiologicamente mais
eficiente.
¹ Pesquisador da Embrapa Agropecuária Oeste (Dourados, MS)
oscar@cpao.embrapa.br
Aumenta o crescimento e a
produtividade