A nutrição mineral de plantas conectada aos desafios da produtividade, qualidade e sustentabilidade

A evolução da nutrição mineral ocorreu em razão do avanço da ciência nos estudos em solução nutritiva para demonstrar a essencialidade dos elementos, aos processos de purificação dos reagentes utilizados nos ensaios experimentais com redução de contaminantes, principalmente micronutrientes e, aos equipamentos e métodos analíticos que permitiram quantificar esses elementos nas plantas.

Até 1865, o botânico alemão Julius von Sachs já mencionava 10 elementos essenciais às plantas, como o Carbono (C), Hidrogênio (H), Oxigênio (O), Nitrogênio (N), Potássio (K), Fósforo (P), Cálcio (Ca), Magnésio (Mg), Enxofre (S) e Ferro (Fe). Porém, somente a partir de 1920 que outros elementos foram classificados como nutrientes, a exemplo do Manganês (Mn) em 1922, Boro (B) em 1923, Zinco (Zn) em 1926, Cobre (Cu) em 1931, Molibdênio (Mo) em 1938, Cloro (Cl) em 1954 e o Níquel (Ni) em 1987.

No entanto, foi Arnon e Stout (1939) que estabeleceu os critérios de essencialidade utilizados até nos dias de hoje para classificar os elementos como nutrientes, que são:

1) Um elemento é considerado essencial quando sua deficiência impede a planta de completar o ciclo de vida;

2) a função do elemento na planta não pode ser substituída por outro elemento;

3) o elemento deve estar diretamente envolvido no metabolismo da planta.

Desde de 1987, mesmo com os avanços das abordagens ômicas na ciência de plantas, como a genômica (genes), proteômica (proteínas), metabolômica (metabólitos) e ionômica (elementos minerais) nenhum outro elemento atendeu os três critérios de essencialidade de Arnon e Stout (1939) para ser classificado como nutriente. Apesar disso, inúmeros benefícios de outros elementos às plantas são reportados na literatura, classificados como benéficos, a exemplo do Cobalto (Co) na fixação biológica do nitrogênio (REISENAUER, 1960) e na inibição do etileno (YU e YANG, 1979); do Silício (Si) na resistência à pragas, doenças e a seca (DEBONA et al., 2017); o Selênio (Se) na redução de espécies reativas de oxigênio (LANZA e REIS, 2021) e biofortificação (BROADLEY et al., 2006); e do sódio (Na) como substituição parcial do K em algumas espécies (MATEUS et al., 2021).

Isso tem levantado uma discussão pelos pesquisadores sobre o que é um nutriente para as plantas?, conforme artigo publicado por Patrick H. Brown, Fang-Jie Zhao e Achim Dobermann em 2021. Será que os critérios de essencialidade proposto por Arnon e Stout atendem os desafios atuais da nutrição de plantas?

Na nutrição mineral de plantas clássica, o nutriente está inserido no contexto da sua essencialidade, formas de absorção, transporte, armazenamento na planta, capacidade de redistribuição nos tecidos (mobilidade) e sua necessidade está atrelada a quantidade extraída e exportada pelas culturas (Figura 1). Porém, há inúmeros desafios em garantir o potencial produtivo das culturas, aumentar a eficiência de uso dos recursos naturais e insumos e a qualidade do produto agrícola.

Isso porque ao longo do ciclo das culturas há adversidades no ambiente produtivo como déficit hídrico, escaldadura por excesso de radiação, altas temperaturas, geadas e ataques de pragas e doenças que penalizam a planta durante o seu desenvolvimento e impactam na rentabilidade. E é nesse contexto que a nutrição de plantas conecta com os desafios da produtividade, qualidade e sustentabilidade das culturas.

Nesse desafio há a necessidade de conhecer as reações bioquímicas que atuam nos processos da germinação, fixação biológica do nitrogênio, fotossíntese, os mecanismos de defesa à pragas e patógenos, mecanismos de tolerância aos estresses abióticos, florescimento, granação e maturação (Figura 1) e compreender a participação dos nutrientes nessas reações como estratégia de maximizar os processos fisiológicos que aumentam o crescimento da planta e mitigam os efeitos que reduzem o potencial produtivo.

Figura 1. Esquema didático das áreas de estudo da nutrição mineral de plantas e sua conexão com a fertilidade do solo, fertilizantes (adubos e adubação) e bioquímica e fisiologia das plantas.

Compreender a dinâmica do desenvolvimento das plantas (fases fenológicas), os processos fisiológicos que participam de cada fase e como os nutrientes interferem nesse processo ampliam as estratégias de manejo nutricional de cada cultura, para além de atender a exigência de extração e exportação do nutriente.

Neste cenário, há inúmeras oportunidades na pesquisa para ampliar o conhecimento do impacto da nutrição na fisiologia nas plantas nos diversos ambientes de produção em razão do aumento da temperatura, aumento na concentração de CO₂ e gases de efeito estufa, mudança no padrão das chuvas, aumento na severidade das secas e inundações e o aumento na intensidade de eventos extremos (BROWN e FUNK, 2008), o que exigirá plantas mais resistentes, eficientes e com capacidade de resiliência para garantir estabilidade da produção associado ao aumento da qualidade do produto colhido. Ainda, oportunidades na associação sinérgica de outras tecnologias aos nutrientes, como moléculas sintéticas, substâncias húmicas, bioestimulantes, microrganismos promotores de crescimento, entre outras devem ser investigadas para elucidar os mecanismos de ação e os benefícios nos diversos cultivos.

A avaliação do estado nutricional e da mitigação do estresse na planta ainda é um desafio e devem caminhar paralelo ao conhecimento da nutrição na fisiologia das plantas para dar subsídios as práticas de manejo da cultura. A busca de novas técnicas de análise de nutrientes e compostos indicadores de estresse nas plantas e a inteligência artificial embarcada em sensores devem contribuir para um diagnóstico rápido e assertivo no campo.

Para a indústria, abre uma série de oportunidades de inovação e diferenciação de fertilizantes para transferir todo o conhecimento construído pela pesquisa em tecnologia para o produtor. Fertilizantes de eficiência aumentada que reduzam as perdas, formulações de fertilizantes foliares de maior eficiência de penetração e disponibilidade ao processo fisiológico das plantas e a tecnologia de aplicação devem garantir a entrega dos nutrientes às plantas e serão cada vez mais necessários frentes às condições de adversidades do ambiente produtivo.

As opções de tecnologia validadas pela ciência e com garantia de qualidade permitirá ao produtor adotar com segurança no manejo das culturas para maximizar os rendimentos e garantir aos consumidores finais a segurança do produto agrícola com qualidade.

A nutrição mineral de plantas, sem sombra de dúvidas, assumirá um papel essencial na construção e na estabilidade da produtividade, garantia da qualidade do produto colhido e sustentabilidade da agricultura frente aos desafios do ambiente produtivo nas mais diversas culturas por ser uma ferramenta que permite maximizar os processos fisiológicos e minimizar os efeitos do estresse nas plantas. E esse papel deve ser construído na pesquisa, transformado em tecnologia pela indústria, difundido aos produtores pelos técnicos e regulamentado pelos órgãos competentes de forma colaborativa.