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uso do silício na agricultura

Prof. Dr. Gaspar H. Korndörfer

1. INTRODUÇÃO

 O silício (Si) é o segundo elemento em abundância na crosta terrestre, depois do oxigênio. Nos solos, o silício solúvel ou disponível para as plantas (H4SiO4 - ácido monosilícico) pode ter origem nos processos de intemperização dos minerais primários e particularmente dos minerais secundários como os argilo-silicatos.  Na planta, o Si absorvido tem efeitos benéficos relacionados principalmente com o aumento da resistência ao ataque de pragas (insetos), nematóides e doenças, diminui a taxa de transpiração e, confere maior eficiência fotossintética.  Todos estes benefícios sugerem a inclusão do Si na lista dos micronutrientes. Assim, a partir do decreto lei número 4.954, que regulamenta a lei 6.894 de 16/01/1980, aprovada em 14 de janeiro de 2004 (Brasil, 2004), e que dispõe sobre a produção e comercialização de fertilizantes, o Si foi incluído na lista dos micronutrientes.

 2. SILÍCIO NA PLANTA

O silício é absorvido pela planta na forma de ácido monossilícico (H4SiO4) juntamente com a água (fluxo de massa) e se acumula principalmente nas áreas de máxima transpiração (tricomas, espinhos, etc.) como ácido silícico polimerizado (sílica amorfa).  Em geral, são consideradas plantas acumuladoras de silício, aquelas que possuem teor foliar acima de 1%, e não acumuladoras plantas com teor de silício menor que 0,5% (Ma, et al., 2001).  O Si, ao ser absorvido pelas plantas, é facilmente translocado no xilema, e tem tendência natural a se polimerizar. Mais de 94% do Si absorvido pelo trigo foi transportado rapidamente para a parte aérea, concentrando-se nas folhas mais velhas, as quais continham até 11,8% de Si. Em plantas de pepino, ao ser interrompido o suprimento de Si na solução, as folhas superiores apresentaram concentração de Si marcadamente menor que as inferiores, indicando baixa translocação desse elemento na planta, igualmente ao que acontece com o Ca (Barber & Shone, 1966). 

Na planta, o silício concentra-se nos tecidos de suporte, do caule e nas folhas, podendo ser encontrado em pequenas quantidades nos grãos. Em geral, o conteúdo médio de silício das raízes é menor se comparado com o caule e folhas, em alguns casos, como por exemplo, a soja, o teor de Si na raiz é maior do que nas folhas (Oliveira, 2004).

2.1. SILÍCIO E A TRANSPIRAÇÃO

A maior parte deste Si é incorporado na parede celular, principalmente nas células da epiderme, estômatos e tricomas, ou depositada juntamente com outros elementos, originando depósitos amorfos chamados de fitólitos ou sílica biogênica. O depósito de Si absorvido é influenciado por vários fatores dentre eles pela idade da planta, do tipo e da localização dos tecidos envolvidos e da absorção através das raízes, além da transpiração.

A deposição de Si junto à cutícula das folhas confere proteção às plantas e ameniza os efeitos de estresses de natureza biótica e abiótica (Epstein,1999). O Si ocorre com maior freqüência nas regiões onde a água é perdida em grande quantidade, ou seja, na epiderme foliar junto as células-guarda dos estômatos e outra célula epidérmica. Esses depósitos de sílica nos tecidos foliares promovem a redução na taxa de transpiração (Dayanandam et. al., 1983).

Uma boa parte das plantas nativas da vegetação do "cerrado" são consideradas acumuladoras de Si, apesar dos solos serem pobres nesse elemento. Algumas espécies podem apresentar muito altos teores de Si ( >8% de Si) (PINHEIRO FILHO, 1999; KORNDÖRFER et al., 1999).  Em parte, a elevada acumulação de Si nessas plantas pode ser explicada pela: alta taxa de evapotranspiração, sistema radicular profundo e pela alta ciclagem do Si que ocorre através da queda e/ou decomposição das folhas sobre a superfície do solo e transformação do Si em formas novamente assimiláveis.

A distribuição dos depósitos de Si nas plantas dependem da espécie vegetal e das condições climáticas do ambiente onde ela crescem (Wrang et. al., 1998). Em ambientes como do "cerrado", segundo dados apresentados por Oliveira & Castro (2002), a acumulação de Si nos órgãos de transpiração provoca a formação de uma dupla camada de sílica, o que causa redução da transpiração por diminuir a abertura dos estômatos limitando a perda de água (Takahashi, 1995; Korndörfer et al. 1999; Faria, 2000).  

2.2. SILÍCIO E A PROTEÇÃO DAS PLANTAS

Além do efeito na transpiração, a deposição de sílica na parede das células torna a planta mais resistente à ação de fungos e insetos (Dayanandam et. al., 1983). Isso ocorre pela associação da sílica com constituintes da parede celular, tornando-as menos acessíveis às enzimas de degradação (resistência mecânica).

 

A adubação com Si tem mostrado eficiência no controle de várias doenças importantes, principalmente fúngicas. Pesquisas realizadas em solos orgânicos no sul da Flórida (EUA) demonstraram que a fertilização com Si, na cultura do arroz, reduziu a incidência de bruzone entre 17 e 31 % (Datnoff et al.,1991).

 

No caso do arroz, a adubação com Si pode eliminar ou reduzir o número de aplicações com fungicidas durante o ciclo da cultura. Isto ocorre porque no arroz, o Si deposita-se em maior proporção abaixo da cutícula, formando uma camada de sílica, contribuindo para fortalecer a planta e dificultar a penetração de hifas de fungos (Ma & Takahashi, 2002, Korndörfer, et. al. 2002).

 

O silício aparece naturalmente em altas concentrações nas folhas de certas culturas. Na cana-de-açúcar, por exemplo, as concentrações podem variar desde valores muito baixos em folhas jovens (0,14% de Si) até valores muito altos em folhas velhas (6,7% de Si) (Korndörfer & Datnoff, 1995).

 

Na cultura da soja observa-se que apesar da deposição de Si na folha ser normalmente inferior a 0,5%, isto é, mesmo sem haver a formação da barreira mecânica (dupla camada de Si), o Si absorvido pelas plantas pode contribuir de forma significativa para a redução da cercosporiose. Foi observado que ocorre uma significativa redução na severidade da cercosporiose pela aplicação de silicato, enquanto que a aplicação de calcário não teve o mesmo efeito (Nolla et al., 2004).

 

 

O uso de Si na cultura do arroz pode diminuir o consumo de fungicidas, os quais tem sido altamente questionado por grupos ambientalistas, por apresentarem elevado potencial de contaminação do solo e da água. Além disso, os fungicidas são considerados produtos de alta tecnologia e, por isso, acrescentam elevados custos ao produtor, que em muitos casos não possuem condições financeiras para sua aquisição. Assim, o manejo do Si na nutrição de plantas poderá contribuir de forma significativa para uma agricultura mais sustentável e menos poluente.

As plantas, de um modo geral, resistem ao ataque de insetos e doenças quando recebem algum tratamento que produz modificações na sua composição ou estrutura química. Headlee em 1913 relatou que nos Estados Unidos ocorreram grandes prejuízos devido ao ataque de percevejo Blissus leucopterus (Hemiptera: Lygacidae) em sorgo e que, por isso, muitas pesquisas foram realizadas objetivando verificar a possível relação do silício com a suscetibilidade do sorgo ao ataque de percevejos. Carvalho (1999) concluiu que as plantas tratadas com silício foram menos preferidas pelos pulgões e apresentaram cerca de 50% a mais do teor de silício na parte aérea.  Além disso, verificou-se um efeito adverso na reprodução e desenvolvimento do pulgão (Tabela 1).

 

Os mecanismos de resistência às doenças, conferido pelo silício são decorrentes de sua associação com os constituintes da parede celular, tornando-as menos acessíveis às enzimas de degradação.  A broca do colmo (Eldana saccharina) é uma das pragas mais destrutiva da cana-de-açúcar na África do Sul.

TABELA 1. Número total de ninfas do pulgão Schizaphis graminum em folhas de dois genótipos de sorgo, com e sem aplicação de silício (Carvalho, 1999) 

Genótipo

Número Total Ninfas

Média 1

Com Si

Sem Si

BR 303

TX 2567

188,3

54,7

243,6

195,1

215,9 a

124,9 b

Média 1

121,5 B

219,3 A

 

Estudos com esta praga demonstraram que o teor de Si nos colmos de 6 diferentes cultivares de cana aumentou e que houve redução na massa de insetos (brocas) de até 20% e na de colmos brocados de até 23,7% com o uso de silicato de cálcio.  Em outro trabalho, a acumulação de Si nas folhas de cana-de-açúcar pelo uso de silicato resultou no controle da broca do colmo (Korndörfer, et al. 2002). 

3. SILÍCIO E A PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR

 A cana-de-açúcar responde, favoravelmente, à adubação com Si, particularmente nos solos pobres nesse elemento (Si<20 mg kg-1). Trabalhos de campo demonstram que, a aplicação de Si através de fontes não convencionais como o cimento, pode resultar em benefícios para a cultura. Um aumento médio de 14 t ha-1 de cana-de-açúcar foi observado com a aplicação de 4 t ha-1 de cimento no plantio da cana-de-açúcar (Usina Nova União, em Serrana/SP).

Experimentos de campo conduzidos no Brasil, principalmente em solos arenosos, têm demonstrado resultados bastante consistentes, com relação ao efeito do Si em cana-de-açúcar. Segundo Datnoff, et al. (2001), os aumentos de produção de cana-de-açúcar variaram de 11 a 16%, na cana planta e de 11 a 20% na cana soca (Tabela 2).

 Tabela 2. Efeito do silicato de Ca e Mg na produtividade de duas variedades de cana-de-açúcar - Usina EQUIPAV/SP.

Dose de silicato de

Ca e Mg

Usina EQUIPAV

Faz. Barreiro (SP80-1842)

Faz. S.Clara (RB72-454)

C. Planta

Soca

C. Planta

Soca

kg ha-1

t ha-1

%

t ha-1

%

t ha-1

%

t ha-1

%

0

145

100

117

100

113

100

93

100

700

153

106

118

101

125

111

105

113

1400

154

106

125

107

127

112

98

105

2800

163

112

127

109

132

117

107

115

5600

161

111

130

111

131

116

112

120

 

4. SILÍCIO E A PRODUÇÃO DE ARROZ

A água absorvida é perdida através da transpiração e o Si é acumulado nos tecidos das plantas. Este é depositado principalmente na parede celular, aumentando a rigidez das células (ADATIA & BESFORD, 1986). As células epidérmicas ficam mais grossas e com um grau maior de lignificação e/ou silicificação, formando uma barreira mecânica ao ataque de fungos e insetos (FOTOS 1 e 2).

FOTO 1. Corte transversal de uma folha de arroz mostrando as zonas de acumulação de Si (expansões da epiderme)

FOTO 2. Superfície da folha de arroz mostrando as expansões da epiderme.

 Em arroz irrigado, durante o período de 1992-1996, Datnoff et al. (2001), através da análise dos resultados de 23 experimentos de campo, observaram um aumento médio de 1.007 kg ha-1, na produção de grãos, nas parcelas que receberam Si, na forma de silicato de Ca e Mg.  Segundo Rodrigues (2000), o aumento no teor de Si nas plantas de arroz, com a aplicação de silicato de Ca e Mg no solo, explicou a redução significativa, no aparecimento de lesões causadas pela "queima da bainha" (Rhizoctonia solani) e no comprimento relativo dessas lesões, nas plantas.

Segundo Faria (2000), a produção de grãos do arroz cresceu de forma positiva com o aumento das doses de Si aplicadas. Independentemente do tipo de solo, houve um aumento linear da produção que variou de 38,6 para 54,3 g vaso-1 na Areia Quartzosa e de 60,6 para 79,0 g vaso-1 no Latossolo Vermelho-amarelo, respectivamente para as doses 0 e 600 kg   ha-1 de Si. Esse comportamento linear sugere que a produção de grãos poderia ter sido ainda maior, caso fossem utilizadas doses de Si superiores a 600 kg ha-1.

 Observa-se, na Tabela 4, um aumento significativo na produção do arroz irrigado (47%) com o aumento das doses de silicato. O aumento da produção deve-se ao efeito do Si no controle da severidade da bruzone das folhas.

Tabela 4. Doses de silicato e a ocorrência de doenças foliares, de panículas e a produtividade do arroz irrigado, no Projeto Formoso, Tocantins, safra 1999-2000.        

Doses

de silicato

Severidade

Incidência

Brusone panículas**

Mancha dos grãos

Prod. grãos

 Mancha Parda*

Brusone folhas*

 

Incidência**

Severi-dade*

(kg ha-1)

(grau)

notas de

0 a 9

% panículas

% grãos manchados

notas de

0 a 4

(kg ha-1)

 
Test.

47,6  a

5,0 a

4,6 a

25,2 a

2,0 a

2.240 b

 

1000

58,4  a

3,8 ab

4,2 a

23,6 a

2,0 a

2.490 b

2000

67,8  a

3,7 ab

4,6 a

24,8 a

1,8 a

2.510 b

4000

38,6  a

3,6 ab

4,8 a

23,2 a

1,8 a

3.090 a

6000

30,0  a

3,0 b

4,0 a

23,6 a

1,4 a

3.290 a

C.V.(%)

29

8

11

15

8

3

*(grau das lesões folha - bandeira)

5. APLICAÇÃO DE SILICATO NO SOLO

Os silicatos são as principais fontes de Si para a agricultura, mas para que sejam empregados é necessária a retirada dos metais pesados, algumas vezes em alta concentração, o que pode provocar sérios problemas ambientais.  As características consideradas ideais para uma boa fonte de Si para fins agrícolas são: alta concentração de Si-solúvel, boas propriedades físicas, facilidade para a aplicação mecanizada, pronta disponibilidade para as plantas, boa relação e quantidades de cálcio (Ca) e magnésio (Mg), baixa concentração de metais pesados e baixo custo.   Os silicatos possuem efeito corretivo (Alcarde, 1992). Com a sua aplicação no solo, o pH aumenta, os teores de Al+3 diminuem, a Saturação por Bases aumenta e a Saturação por Al diminui. Isto acontece porque os silicatos promovem a reação dos ânions SiO3-2 com os prótons de hidrogênio.

 CaSiO  +    H20    Þ   Ca2+    +     SiO32-

SiO32-     +    2H+   Þ  H2SiO3

 H2SiO3 + H2O      Þ       H4SiO4

 A Figura 6 mostra o efeito da Wollastonita e do silicato de Ca e Mg, derivado de aciaria de aço inox sobre o pH do solo. Quanto maior a dose de silicato aplicada, maior o pH do solo.  Os silicatos são aplicados principalmente na forma sólida (pó ou granulado), mas também podem ser aplicados na forma líquida (via solo ou via foliar).

 

FIGURA 6. Efeito da aplicação de silicatos de Ca+Mg sobre o pH (CaCl2) do solo após 56 dias de incubação (Fonte: Pereira & Korndörfer, dados não publicados).

 

Enquanto os silicatos em pó são incorporados em área total, os silicatos granulados são normalmente aplicados em linha juntamente com outras matérias primas na composição de adubos NPK.  O uso de silicato granulado juntamente com o NPK é capaz de fornecer o Si próximo ao sistema radicular favorecendo assim a absorção deste elemento pelas plantas além de reduzir o custo da fórmula.  

6. Principais fontes de silÍCIO

 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.  A Wollastonita é um silicato de cálcio muito empregado em experimentação como fonte de Si.   As escórias siderúrgicas são as fontes mais abundantes e baratas de silicatos. As escórias da siderurgia do ferro e do aço são originárias do processamento em altas temperaturas, geralmente acima de 1400º C, da reação do calcário (calcítico, magnesiano ou dolomítico) com a sílica (SiO2) presente no minério de ferro:

SiO2 + CaCO3 + MgCO3   CaSiO3 + MgSiO3 + CO2

(silicato de cálcio e magnésio)

O material fundido é resfriado ao ar ou na água, depois é secado e moído. Para cada 4 toneladas de ferro-gusa produzidas, é gerada, em média, 1 tonelada de escória de alto forno (Coelho, 1998).  A solubilidade do Si, nos diferentes tipos de escórias é bastante variável. As escórias de alto forno, normalmente, apresentam maiores teores de Si, mas com baixa solubilidade, enquanto que, as de aciarias (produção de aço) apresentam menores teores de Si, mas de maior solubilidade. Mesmo entre as escórias de aciaria, há variação nos teores e solubilidade do Si. As escórias da produção de aço inox são as que apresentam o Si na forma mais solúvel (Tabela 5).

 Tabela 5. Teor total de SiO2, % solúvel, SiO2 "solúvel" por lixiviação, CaO, MgO e poder de neutralização (PN) de algumas fontes de silício. 

Materiais/Escórias

Origem

SiO2

CaO

MgO

PN

E.CaCO3

Total

%* solúvel

"Solúvel" Lix.24h**

 

 

%

 

mg

%

%

%

Wollastonita

Vansil

51,9

30,1

45,4

42,4

0,2

76,4

Alto-forno

Mannesman

38,4

6,7

17,9

30,1

7,5

72,6

Forno LD

Mannesman

12,3

33,1

46,3

40,9

7,3

91,3

Escória de P

Rhodia

46,1

39,0

46,0

43,5

0,7

79,6

MB-4

Mibasa

48,0

1,8

4,2

2,2

19,1

51,5

Alto-forno

CSN

33,4

5,1

5,4

42,5

5,2

89,1

Forno LD

CSN

10,9

4,5

26,4

28,2

7,6

69,3

Forno LD

Belgo

17,4

27,1

43,6

39,5

9,6

94,4

Forno elétrico

Siderme

15,8

40,7

78,0

25,7

12,6

77,2

Aço inox

Recmix

23,2

43,4

80,0

41,0

11,0

100,7

Forno LD

Açominas

11,2

21,0

51,1

27,6

2,9

56,5

* Percentual do Si total solúvel em Na2CO3+NH4NO3

** 3g da fonte de Si + 5g de polietileno de baixa densidade. Esta mistura é colocada sobre uma coluna de lixiviação e lavada com Tampão Tris (pH 7,0) usando bomba peristáltica. Procede-se a determinação do SiO2 no lixiviado depois de 24 e 48 horas.

 A granulometria fina das escórias permite maior reatividade no solo, tanto nos arenosos como nos argilosos (Novais et al., 1993). Escórias de alto forno com partículas menores que 0,3 mm são mais eficientes no fornecimento de Ca e Mg para o solo, enquanto as mais grosseiras, com partículas maiores que 2 mm, são as menos efetivas (Oliveira et al., 1994). Por exemplo, foram necessárias maiores quantidades de escória de alto forno com granulometria de 2,0 mm em relação à de granulometria 0,3 mm, para a produção da mesma quantidade de matéria seca por mudas de Eucalyptus urophylla (Novais et al.,1993).

7. BIBLIOGRAFIA CONSULTADA

ALCARDE, J.C. Corretivos da acidez dos solos: características e interpretações técnicas. São Paulo, Associação Nacional para Difusão de Adubos e Corretivos, 1992. p.1-26. (Boletim Técnico, 6).

BARBER, D.A.; SHONE M.G.T. The absorption of silica from aqueous solutions by plants. Journal of Experimental Botany, Oxford, v. 17, p. 569-578, 1966.

BRASIL DECRETO N° 2954.  Aprova o regulamento da lei n0 6894 de 16 de janeiro de 1980, que dispõe sobre a inspeção e fiscalização da produção e do comércio de fertilizantes, corretivos, inoculantes ou biofertilizantes destinados à agricultura, e dá outras providências. Normas jurídicas (Texto Integral) – DEC 004954, 14 jan., 2004, 27 p.

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