Role of nutrients in controlling plant diseases in sustainable agriculture. A review

Resumo

Nos últimos anos, a importância da agricultura sustentável cresceu e se tornou uma das questões mais importantes da agricultura. Além disso, as doenças das plantas continuam a desempenhar uma função limitadora importante na produção agrícola. O controle de doenças de plantas com o uso de pesticidas clássicos gera sérias preocupações sobre a segurança dos alimentos, a qualidade ambiental e a resistência a pesticidas, o que determinou a necessidade de técnicas alternativas de gerenciamento de pragas. Em particular, os nutrientes podem afetar a tolerância a doenças ou a resistência das plantas a patógenos. Entretanto, há relatórios contraditórios sobre o efeito dos nutrientes nas doenças das plantas e muitos fatores que influenciam essa resposta não são bem compreendidos. Este artigo de revisão resume as informações mais recentes sobre o efeito dos nutrientes, como N, K, P, Mn, Zn, B, Cl e Si, na resistência e tolerância a doenças e seu uso na agricultura sustentável. Há uma diferença na resposta dos parasitas obrigatórios ao fornecimento de N, pois quando há um alto nível de N, há um aumento na gravidade da infecção. Em contraste, nos parasitas facultativos, com um alto suprimento de N, há uma diminuição da gravidade da infecção. O K diminui a suscetibilidade das plantas hospedeiras até o nível ideal para o crescimento e, além desse ponto, não há mais aumento da resistência. Em contraste com o K, o papel do P na resistência é variável e aparentemente inconsistente. Entre os micronutrientes, o Mn pode controlar várias doenças, pois o Mn tem um papel importante na biossíntese da lignina, na biossíntese do fenol, na fotossíntese e em várias outras funções. Descobriu-se que o Zn tem vários efeitos diferentes, pois em alguns casos ele diminui, em outros aumenta e em outros não tem efeito sobre a suscetibilidade da planta a doenças. Descobriu-se que o B reduz a gravidade de muitas doenças devido à sua função na estrutura da parede celular, nas membranas das plantas e no metabolismo das plantas. A aplicação de Cl pode aumentar a resistência das plantas hospedeiras às doenças. Foi demonstrado que o Si controla várias doenças e acredita-se que ele cria uma barreira física que pode restringir a penetração de hifas de fungos ou pode induzir o acúmulo de compostos antifúngicos. A nutrição integrativa das plantas é um componente essencial da agricultura sustentável, pois, na maioria dos casos, é mais econômico e ecologicamente correto controlar as doenças das plantas com a quantidade adequada de nutrientes e sem pesticidas. Os nutrientes podem reduzir as doenças a um nível aceitável ou, pelo menos, a um nível em que o controle adicional por outras práticas culturais ou biocidas orgânicos convencionais seja mais bem-sucedido e menos dispendioso.

Abstract

In recent years the importance of sustainable agriculture has risen to become one of the most important issues in agriculture. In addition, plant diseases continue to play a major limiting role in agricultural production. The control of plant diseases using classical pesticides raises serious concerns about food safety, environmental quality and pesticide resistance, which have dictated the need for alternative pest management techniques. In particular, nutrients could affect the disease tolerance or resistance of plants to pathogens. However, there are contradictory reports about the effect of nutrients on plant diseases and many factors that influence this response are not well understood. This review article summarizes the most recent information regarding the effect of nutrients, such as N, K, P, Mn, Zn, B, Cl and Si, on disease resistance and tolerance and their use in sustainable agriculture. There is a difference in the response of obligate parasites to N supply, as when there is a high N level there is an increase in severity of the infection. In contrast, in facultative parasites at high N supply there is a decrease in the severity of the infection. K decreases the susceptibility of host plants up to the optimal level for growth and beyond this point there is no further increase in resistance. In contrast to K, the role of P in resistance is variable and seemingly inconsistent. Among the micronutrients, Mn can control a number of diseases as Mn has an important role in lignin biosynthesis, phenol biosynthesis, photosynthesis and several other functions. Zn was found to have a number of different effects as in some cases it decreased, in others increased, and in others had no effect on plant susceptibility to disease. B was found to reduce the severity of many diseases because of the function that B has on cell wall structure, plant membranes and plant metabolism. Cl application can enhance host plants’ resistance to disease. Si has been shown to control a number of diseases and it is believed that Si creates a physical barrier which can restrict fungal hyphae penetration, or it may induce accumulation of antifungal compounds. Integrative plant nutrition is an essential component in sustainable agriculture, because in most cases it is more cost-effective and also environmentally friendly to control plant disease with the adequate amount of nutrients and with no pesticides. Nutrients can reduce disease to an acceptable level, or at least to a level at which further control by other cultural practices or conventional organic biocides are more successful and less expensive.