Comparação de correctivos aplicados a um solo de uma área mineira contaminado
com arsénio e seu efeito no crescimento de plantas
INTRODUÇÃO
Como resultado da exploração mineira é frequente os solos, situados na área
mineira e na sua envolvente, apresentarem teores relativamente elevados em
metais pesados e metalóides que podem determinar a sua contaminação, bem como a
das águas superficiais e subterrâneas. Esta contaminação pode alterar o
crescimento e a produtividade das plantas e causar problemas de saúde pública.
A transferência dos elementos químicos entre as várias fases constituintes do
solo pode ser considerada o principal processo no controlo da mobilidade e
disponibilidade dos mesmos para as plantas.
O arsénio interfere com o metabolismo das plantas inibindo o seu crescimento,
embora estas possam apresentar diferentes graus de tolerância ao elemento.
Algumas plantas apresentam vários sintomas podendo até morrer, pois o elemento
actua negativamente sobre o seu normal desenvolvimento, enquanto outras dispõem
de estratégias que lhes permitem adaptar-se às diferentes condições do meio
(Meharg & Hartley-Whitaker, 2002; Hartley & Lepp, 2008). De acordo com
Kabata-Pendias & Pendias (2001) e Mascher et al. (2002) a maioria das
plantas tolera concentrações do metalóide no solo entre 1 a 50 mg kg-1. Os
sintomas mais comuns associados à fitotoxicidade do As são: menor taxa de
germinação, redução no crescimento, coloração violácea, murchidão das folhas,
descoloração das raízes, e menor produção de frutos e grãos (Carbonell-
Barrachina et al., 1995; Kabata-Pendias & Pendias, 2001). O arsénio tende a
concentrar-se maioritariamente nas raízes das plantas e nas folhas mais velhas
(Kabata-Pendias & Pendias, 2001) encontrando-se em menores concentrações
nas folhas mais novas e caules e em concentrações ainda mais baixas nas
sementes e frutos (Hartley & Lepp, 2008). Carbo-nell-Barrachina et al.
(1997) concluíram que consoante a espécie de planta a absorção, translocação e
armazenamento de As será diferente, bem como a sua reacção à toxicidade do
elemento.
A resposta das plantas está relacionada com a biodisponibilidade do elemento no
solo e com a sua absorção e acumulação na planta (impedindo ou não a sua
translocação das raízes para a parte aérea) que, por sua vez, condiciona a sua
fitoxidade não só para as plantas como também para os seres vivos que delas se
alimentam. Naturalmente, ou em resultado da adição de substâncias ao solo, a
biodisponibilidade do As pode aumentar ou diminuir em função de vários
processos que ocorrem no solo, como solubilização, precipitação ou adsorção
(Carbonell-Barrachina et al., 1997; Hartley & Lepp, 2008). O arsénio pode
também influenciar a absorção de nutrientes, por interacção ou competição. O
comportamento do As no solo é análogo ao do P pois ambos os elementos
apresentam semelhanças químicas, por exemplo, os dois formam compostos
insolúveis com o Al, Fe e Ca e competem pelos mesmos locais de adsorção
(Adriano, 1986). Assim, a adição de adubos fosfatados ao solo pode intensificar
a toxicidade do arsénio pois os iões fosfato substituem o arsénio nos locais de
adsorção aumentando a sua concentração na solução do solo.
A incorporação de correctivos a um solo contaminado pode ser benéfica por
modificar o comportamento dos elementos contaminantes e assim condicionar a sua
mobilização/imobilização, bem como a sua biodisponibilidade para as plantas
(Hartley & Lepp, 2008). Desta forma, alguns correctivos, podem diminuir a
toxicidade de um determinado contaminante permitindo a vegetalização de locais
abandonados e degradados, tais como áreas mineiras desactivadas.
O objectivo do trabalho consiste na comparação de diferentes correctivos (óxido
de ferro, matéria orgânica e fosfato de cálcio), aplicados a um solo
naturalmente contaminado em arsénio da área mineira de Penedono, no crescimento
de dois tipos de hortícolas, o tomateiro (Lycopersicon esculentumL.)e a salsa
(Petroselinum crispum(Mill.) Nymen).
MATERIAIS E MÉTODOS
O ensaio decorreu numa estufa de vidro, de 2 Outubro 2007 a 25 Fevereiro 2008,
no Horto da Química Agrícola Boaventura de Azevedo (Instituto Superior de
Agronomia). O ensaio foi realizado em vasos (diâmetro superior: 21 cm; altura:
18 cm), num solo contaminado colhido na envolvente da mina de Santo António, em
Penedono (lat. 41º 01' N e long. 7º 24' W; a 60 km de Viseu), o qual tem sido
usado para castanheiros em consociação com hortícolas e/ou forragem e cujo teor
total em As era de 1170 mg kg-1. O solo apresenta as seguintes características:
textura arenosa-franca; pH (H2O), 4,96; C orgânico (Tinsley, 1956), 17,03 g kg-
1; P2O5 (Egner-Riehm, 1960), 208,5 mg kg-1; K2O (Egner-Riehm, 1960), 210,5 mg
kg-1; N mineral (Keeney & Nelson, 1982), 12,35 mg kg-1.
A este solo foram adicionados os seguintes correctivos: óxidos de ferro
(goethite sintetizada, Schwertmann & Cornell, 1991) a 1 e 3 g kg-1(Fe1 e
Fe3); matéria orgânica compostada (35 g kg-1; MO); e fosfato de cálcio (apatite
sintetizada) a 4 e 12 g kg-1(PCa4 e PCa12). A matéria orgânica adicionada ao
solo de Penedono apresentava na sua constituição os seguintes elementos nas
concentrações (mg kg-1) respectivas: Cu (37), Mn (127), Pb (62), Zn (144), Cr
(21), As (36), P (7,25) e Fe (3,6). Como controlos usaram-se o solo contaminado
sem correctivos (CPENEDONO) e um solo não contaminado (CPEGÕES), e de cada
tratamento foram feitas cinco repetições.
As características do solo não contaminado de Pegões (com textura arenosa) são
as seguintes: pH (H2O), 5,4; C orgânico, 5,8 g kg-1; P2O5, 48,0 mg kg-1; K2O,
50 mg kg-1e As total, 20,6 mg kg-1.Aplicou-se na preparação do solo de Pegões,
em fundo, 50 mg N/kg de solo (nitrato de amónio), 50 mg P/kg de solo
(dihidrogenofosfato de amónio), 50 mg K/kg de solo (sulfato de potássio), e 30
mg Mg/kg de solo (sulfato de magnésio).
Após a mistura dos correctivos o solo foi mantido em incubação durante um
período de 17 meses na estufa, sem revolvimento do solo e com rega de modo a
manter uma capacidade máxima de retenção de água de 70%. Determinaram-se então
o pH, K e P assimiláveis, N mineral e a fracção disponível de As por extracção
com cloreto de cálcio 0,01 M durante 6 horas e leitura por espectrofotometria
de absorção atómica, com câmara de grafite (Quadro 1).
Quadro_1
-Principais características do solo de Penedono após a adição dos correctivos e
respectiva incubação, relativas a uma amostra compósita de todos vasos para
cada tratamento
Ao fim do período de incubação a salsa foi semeada e transplantados os
tomateiros. Foi aplicado um fertilizante azotado (50 mg N/kg solo), à
superfície, ao solo de Penedono com tomateiros, 20 dias após o transplante
(30 Outubro). As plantas foram regadas diariamente, para que cada vaso
contivesse a mesma quantidade de água (70% da capacidade de retenção de água).
Foi feito tratamento fitossanitário (34 dias após o transplante, DAT) para
controlo de insectos com aplicação de Décil (25 g L-1).
A sementeira dos tomateiros (var. híbrida Elegy) foi feita em alvéolos com
vermiculite, a 18 Setembro, tendo a vermiculite sido humedecida diariamente até
o transplante. As plântulas de tomateiro foram transplantadas a 10 Outubro,
quatro por vaso (com 3 kg solo de Penedono/vaso e 4,5 kg de solo de Pegões/
vaso), com três semanas de idade. Posteriormente, a 28 DAT (7 Novembro), duas
plantas/vaso foram cortadas, pesadas em fresco, lavadas e postas a secar em
estufa (ventilação forçada) a 60 ºC durante 48 horas e depois pesadas.
Durante o crescimento do tomateiro (semanalmente entre 30 e 90 DAT) foram
feitas medições da altura das plantas, do comprimento do folíolo terminal da 4ª
folha (ou folha 4) e do teor relativo de clorofila deste folíolo. O teor
relativo de clorofila foi obtido através de um medidor portátil de clorofila,
SPAD-502 (Minolta Corporation, Ramsey, NJ). As leituras foram feitas a 0,5 ou 1
cm da margem da folha, sendo o valor obtido a média de duas a seis leituras, de
acordo com o tamanho da folha. Na colheita final (a 90, 112 e 138 DAT devido ao
diferente estado de desenvolvimento das plantas) determinaram-se os pesos
frescos e secos das partes aérea e radicular de todos os tratamentos, bem como
os pesos frescos e secos de caules, folhas, flores e frutos e a sua contagem em
MO, PCa4, PCa12 e CPEGÕES.
As sementes de salsa (30 por vaso), da variedade de salsa comum de folha lisa,
foram colocadas, em vasos com 1,5 kg solo/vaso, entre duas camadas finas de
solo não contaminado (total de 200 mg de solo de Pegões) a 2 Outubro e a
sementeira foi seguida de rega. Foi realizada uma adubação de superfície (50 mg
N/kg solo) a 26 Outubro e aplicou-se uma solução de sulfato de zinco à salsa,
em pulverização foliar (42 dias após a sementeira, DAS; 13 Novembro), para
superar deficiências de zinco observadas nas folhas. Durante o crescimento
mediu-se o teor relativo de clorofila das folhas (SPAD-502), cujo valor
representa a média de duas leituras/folha, e a altura das plantas a 50 DAS. As
plantas foram colhidas a 59 DAS (30 Novembro) e determinaram-se os pesos
frescos e secos da parte aérea e radicular.
A análise estatística relativa a todos os dados obtidos foi realizada no
programa STATISTICA 6.1. O nível de significância escolhido foi de P≤0,05.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Efeitos no crescimento do Tomateiro
A 49 dias após o transplante (DAT), as plantas de CPEGÕES atingiram 33,1 cm de
altura, enquanto as de CPENEDONO não ultrapassavam os 7,4 cm (Figura 1). No
entanto, a 90 DAT, a maior altura (48,0 cm) foi atingida em solos com MO; o
crescimento foi inibido em CPENEDONO (8,8 cm) e os óxidos de ferro (Fe1 e Fe3)
não contribuíram para aumentar significativamente a altura dos tomateiros
(≈12,5 cm).
Figura 1-Altura média dos tomateiros nos tratamentos Fe1, Fe3 e CPENEDONO, a 49
e 90 DAT. As barras representam o desvio padrão (n=10).
Miteva (2002) verificou que, para concentrações até 25 mg As kg-1de solo,
ocorria um aumento de altura dos caules de tomateiro, enquanto concentrações
entre 50 a 100 mg As kg-1solo produziam o efeito oposto. Já Carbonnel-
Barrachina et al., em 1995, sugeriram que a cultura do tomate parecia ser
beneficiada por baixas concentrações de As no solo, podendo o metalóide
funcionar como um estimulante ao crescimento. Mascher et al. (2002) concluíram
também que baixas concentrações de As no solo podem funcionar como fertilizante
levando agora ao aumento do desenvolvimento de trevos. Com o presente estudo
foi igualmente possível verificar que o teor em arsénio disponível no solo pode
não influenciar negativamente o crescimento dos tomateiros. Os dados obtidos
revelam que, para disponibilidades do metalóide no solo de 20,7 (MO), 21,9
(PCa4) e 41,3 mg kg-1(PCa12), os tomateiros atingiram maiores alturas do que
para concentrações inferiores observadas em Fe1, Fe3 e CPENEDONO (Quadro_1).
Um comportamento semelhante foi obtido para a evolução do comprimento do
folíolo terminal da folha 4, a 49 e 90 DAT (Figura 2). As folhas dos
tratamentos Fe1 e Fe3 e de CPENEDONO foram significativamente mais pequenas,
apesar de menor teor de As nos solos, e apresentavam cor arroxeada e
espessamento. Tal significa que a toxicidade do As parece ser um processo que é
influenciado não só pelo teor de As disponível no solo, como por outros
factores que poderão incluir o pH e a presença de outros elementos na solução
do solo. Relativamente ao teor relativo de clorofila da folha 4, CPEGÕES
registou os menores valores ao longo do ensaio (38,6 e 34,4 a 49 e 90 DAT,
respectivamente), enquanto que todos os outros tratamentos apresentaram teores
semelhantes entre si mas superiores (>50) a CPEGÕES (Figura 2).
Figura_2-Comprimento e teores relativos de clorofila (SPAD) do folíolo terminal
da 4ª folha em todos os tratamentos a 49 DAT, e para os tratamentos MO, PCA4,
PCA12 e CPEGÕES a 90 DAT. As barras representam o desvio padrão (n=10).
As diferenças entre tratamentos foram apoiadas pelos pesos secos obtidos
aquando da colheita parcial de tomateiro (28 DAT; Quadro 2). A parte aérea das
plantas de CPEGÕES tinha um peso seco de 1,209 g, muito superior aos 0,108 g do
tratamento de MO que registava os melhores resultados em solo contaminado. No
entanto, estatisticamente, os tratamentos em solo contaminado são considerados
semelhantes quanto a este parâmetro. Devido à perda dos tomateiros
transplantados em três dos cinco vasos do tratamento PCa12 não foi efectuada
colheita parcial neste tratamento.
Quadro 2-Pesos frescos (PF) e secos (PS) da parte aérea de tomateiros à
colheita parcial (a 28 DAT) (n=10)
O início da floração foi variável, tendo ocorrido no solo de Pegões cerca de 43
DAT (21 Novembro). Houve um atraso de duas a três semanas no aparecimento dos
primeiros botões florais nos tratamentos à base de matéria orgânica e fosfato
de cálcio (63 DAT, 11 Dezembro). Não houve floração em Fe1, Fe3 e CPENEDONO. De
igual forma, o início da frutificação verificou-se a 65 DAT (14 Dezembro) em
CPEGÕES, e somente a 90 DAT (8 Janeiro 2008) em MO, PCa4 e PCa12.
Na colheita final, a matéria seca total (Quadro 3, PA+PR) dos tomateiros foi
mais elevada no tratamento MO (18,59 g/planta) e os valores mais baixos foram
obtidos em Fe1 e Fe3 (0,30 g/planta) e CPENEDONO (0,18 g/planta). O
comportamento do fosfato de cálcio foi intermédio e estatisticamente diferente:
7,74 e 6,75 g/planta para PCa4 e PCa12, respectivamente. Uma relação semelhante
entre tratamentos foi obtida para a parte radicular.
Quadro 3-Pesos frescos (PF) e secos (PS) da parte aérea e radicular e razão
raiz/parte aérea (relativamente ao peso seco) de tomateiros à colheita final (a
90, 112 e 138 DAT) (n=10)
A razão PR/PA (Quadro 3) mostra as diferenças no crescimento das plantas de
acordo com os tratamentos realizados. Assim, CPENEDONO apresentou um
crescimento aéreo e radicular semelhante e os tratamentos com óxidos de ferro,
iguais entre si, também não apresentaram um desenvolvimento de PA muito
superior a PR. Segundo Mascher et al.(2002), uma razão PR/PA elevada significa
que a PA das plantas começou a ser mais negativamente afectada do que a raiz e
por isso, o seu crescimento diminuiu. Esta razão nos restantes tratamentos foi
estatisticamente igual (cerca de 0,23), mostrando que PA se desenvolveu mais do
que PR.
O número de frutos por planta foi também estatisticamente superior no
tratamento MO (18,30 ± 3,6) relativamente aos tratamentos com fosfato de cálcio
(0,50 ± 0,5) e com solo não contaminado (2,90 ± 0,5). A baixa frutificação no
solo de Pegões parece ter sido devida a deficiências nutritivas deste solo que
se manifestaram nesta fase fenológica.
Comparativamente com o solo original contaminado com arsénio (CPENEDONO),
constatou-se que MO foi o melhor correctivo no crescimento e produção dos
tomateiros (Quadros 3 e 4). Ambos os níveis de fosfatos (PCa4 e PCa12)
apresentaram resultados semelhantes ao solo não contaminado (CPEGÕES),
particularmente em relação aos pesos secos. Quanto aos óxidos de ferro, estes
não induziram melhorias significativas comparativamente ao solo de Penedono
mostrando-se estatisticamente iguais na maioria dos parâmetros.
Quadro 4-Pesos frescos e secos da parte aérea (caules, folhas, flores e frutos)
de tomateiros, à colheita final (a 112 e 138 DAT)
De acordo com Miteva et al. (2005) e Akhter et al. (2006), o efeito tóxico mais
evidente causado pelo As no tomateiro refere-se ao seu crescimento, que será
tanto menor, quanto maior a concentração de arsénio no meio. No presente
trabalho, os correctivos MO e PCa4 ao induzirem o aumento da disponibilidade de
As para o dobro (20,7 e 21,9 mg kg-1, respectivamente), relativamente ao solo
original, mostraram que a resposta das plantas não dependeu apenas do nível de
As disponível no solo, por comparação com concentrações mais altas do elemento
(PCa12) ou mais baixas (Fe1 e Fe3).
Tlusto et al. (2006) observaram que existe uma maior acumulação de As nas
raízes, com tendência a diminuir nas folhas e caule, ocorrendo os valores mais
baixos nos frutos. Desta forma é de prever que, embora a formação de biomassa
de toda a planta seja diminuída, as raízes sejam as mais afectadas com redução
de peso e comprimento, como constatado por Miteva et al. (2005) e no presente
trabalho. Com raízes mais pequenas também a parte aérea acaba por ter um menor
desenvolvimento e crescimento, tor-nando-se assim mais frágil.
O crescimento das plantas de tomateiro pode ter sido também condicionado pelas
condições meteorológicas verificadas durante o período do ensaio. Embora o
local onde decorreu o ensaio tenha um ambiente controlado não foi possível,
contudo, reproduzir as condições óptimas exigidas ao crescimento da cultura, o
qual pode ser afectado quando a temperatura diurna é inferior a 18 ºC e a
nocturna inferior a 10 ºC (FAO, 2001; http://www.fao.org/nr/water/
cropinfo_tomato.html, 5/6/2008). Nos meses de Dezembro e Janeiro verificaram-se
estas condições, o que pode ter levado a uma mais rápida perda de vitalidade
das plantas, além da possível deficiente nutrição das plantas como no caso dos
tomateiros de CPEGÕES.
Efeitos no crescimento da Salsa
Devido ao pequeno tamanho das plantas e dimensões das folhas, só foi possível
determinar correctamente a altura e o teor relativo de clorofila nos
tratamentos PCa12 e CPEGÕES; a altura das plantas dos outros tratamentos não
ultrapassou os 1 a 2 cm. As plantas em CPEGÕES mostraram um crescimento
ligeiramente superior às do solo tratado com PCa12: a altura foi de 9,8 (±1,1)
e 6,5 (±1,5) cm, respectivamente. Os valores do teor relativo de clorofila
medidos pelo SPAD sugerem um ligeiro aumento em CPEGÕES (36,6±1,5)
relativamente a PCa12 (31,5±1,6) entre 38 e 57 DAS.
Analisando a matéria seca verificou-se que, em todos os tratamentos, a PA da
salsa encontrava-se mais desenvolvida do que a PR (sendo o valor desta cerca de
metade do valor de PA) (Quadro 5). Isto significa que a presença de As estaria
a condicionar mais fortemente o desenvolvimento das raízes do que da parte
aérea da salsa, tal como se verifica na maioria das espécies (Kabata-Pendias
& Pendias, 2001).
Quadro 5-Pesos frescos (PF) e secos (PS) da parte aérea e da parte radicular de
salsa à colheita final (59 DAS) (n=50)
Os maiores pesos secos foram obtidos em CPEGÕES, sendo cerca de 1,7 vezes
superiores aos de PCa12. A matéria seca total (PA e PR) para estes tratamentos
foi de 284 e 165 mg/planta, respectivamente; contudo, as plantas de PCa12
apresentavam visualmente um aspecto semelhante às de CPEGÕES. Os restantes
tratamentos apresentaram pesos secos muito mais baixos e semelhantes em termos
estatísticos. Assim, os correctivos influenciaram o crescimento da salsa de
forma diferente da observada em tomateiros. Estes resultados apontam para que o
fosfato de cálcio, a 12 g kg-1, tenha sido o melhor correctivo para o
crescimento da salsa neste solo, embora fosse o tratamento com uma maior
concentração de As disponível no solo (41,3 mg kg-1).
CONCLUSÕES
O correctivo à base de fosfato de cálcio na concentração 12 g kg-1foi o que
apresentou melhores resultados relativamente ao crescimento da salsa, enquanto
a matéria orgânica foi, dos correctivos testados neste solo contaminado
naturalmente com As, o que apresentou melhores resultados relativamente ao
crescimento e produtividade das plantas de tomateiro. O óxido de ferro
comportou-se como o pior correctivo, já que o crescimento de ambas as plantas
foi semelhante às do solo contaminado sem correctivo (CPENEDONO).
