EFEITO DO pH DA SOLUÇÃO NUTRITIVA NA AVALIAÇÃO DA TOXICIDADE POR ÁCIDO BUTÍRICO EM GENÓTIPOS DE ARROZ

Luz, V.K.1*; Kopp, M.M.1; Silva, V.N.1; Carvalho, M.F.1; Malone, G.1; Sousa, R.O.2; Carvalho, F.I.F.1; Oliveira, A.C.1

1Laboratório de Genômica e Fitomelhoramento – DFT – FAEM/UFPEL
2 Departamento de Solos – FAEM/UFPEL
Campus Universitário  – Caixa Postal 354 – CEP 96010-900  
*vivikl@bol.com.br   

1.	INTRODUÇÃO

O sistema de plantio direto preconiza acréscimos de produtividade significativos, além de ter como objetivos a diminuição dos impactos ambientais e redução dos custos de produção [5], porém em arroz irrigado ainda é pouco utilizado. 
A má drenagem natural dos solos utilizados para plantio de arroz irrigado favorece a ocorrência de uma condição anaeróbia, que associada à presença de matéria orgânica preconizada pelo sistema de plantio direto, aumenta a atividade de microrganismos anaeróbios que causam a fermentação [8], gerando produtos tóxicos. Dentre os principais produtos formados destacam-se os ácidos orgânicos, representados principalmente pelos ácidos acético, propiônico e butírico na relação de 6:3:1 respectivamente [2]. 
A identificação e caracterização de variabilidade genética vem sendo realizada com muita eficiência em laboratório, com o uso de soluções nutritivas sob condições ambientais controladas [3]. A fitotoxidez de ácidos orgânicos está diretamente relacionada ao tipo e concentração de ácido e ao pH da solução em que se encontram [2]. Quanto maior for o tamanho da cadeia carbonada do ácido orgânico, maior sua fitotoxidez [8], assim, mesmo que em menores concentrações o efeito do ácido butírico, que possui quatro carbonos na sua cadeia, sobre as plântulas é significativamente considerável merecendo atenção especial em trabalhos de tolerância a ácidos orgânicos. 
 Variações no pH das soluções nutritivas são muito comuns em experimentos de tolerância de ácidos orgânicos, e os efeitos do pH da solução nutritiva nos principais caracteres morfológicos avaliados nesses estudos poderão ser de grande importância para futuros estudos. O decréscimo do pH, leva ao aumento da forma não dissociada do ácido, determinando o aumento da sua lipossolubilidade, aumentando a permeabilidade na membrana celular [9]. MOLONEY et al. [6] constataram que existe uma relação linear claramente expressa entre o comprimento radicular e pH da soluções nutritivas.
O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do pH da solução nutritiva nos caracteres morfológicos comumente analisados em estudos de tolerância a ácidos orgânicos em arroz em sistemas hidropônicos.

2.	MATERIAL E MÉTODOS

O trabalho foi desenvolvido no Laboratório de Hidroponia do Centro de Genômica e Fitomelhoramento (CGF) da Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel (FAEM) da Universidade Federal de Pelotas (UFPel). Foi utilizada a cultivar BRS 7 “Taim”. Foram estabelecidas 4 níveis de pH para a solução nutritiva. Os tratamentos foram: T1 = 4; T2 = 5; T3 = 6 e T4 = 7. O experimento foi delineado em blocos ao acaso com três repetições, com parcelas de 20 plântulas. 
As sementes foram desinfetadas em solução de hipoclorito de sódio 10% (produto comercial), colocadas para germinar em câmara germinadora a 25 °C e umidade relativa de 100% por 72 horas. Após a germinação, plântulas de tamanho uniforme foram transferidas para o sistema de hidroponia contendo solução nutritiva descrita por CAMARGO & OLIVEIRA [1]. No mesmo recipiente foi adicionado uma concentração de 4 mM de ácido butírico, esta concentração causa uma redução média no desenvolvimento das variáveis [4].  
O sistema de hidroponia do Laboratório de Hidroponia do CGF utiliza recipientes com volume de 5,5 L que possuem uma tela de nylon adaptada na tampa, permitindo o desenvolvimento das raízes para o interior do recipiente contendo a solução nutritiva. Para evitar a proliferação de qualquer microrganismo durante a condução do experimento, todos os equipamentos utilizados foram desinfetados com hipoclorito de sódio antes da utilização.
Para um melhor controle das condições experimentais, a solução nutritiva foi mantida sob aeração constante, “banho maria” a 25 °C. O pH foi monitorado diariamente e ajustado para os valores determinados nos tratamentos com NaOH 1M ou HCl 1N. As plântulas se desenvolveram nestas condições por 12 dias, e após este período, foram procedidas as análises. As variáveis analisadas foram: comprimento de raiz (CR), comprimento de parte aérea (CPA) em cm, número de raízes (NR), matéria seca de raiz (MSR) e matéria seca de parte aérea (MSPA) em mg planta-1. 
Os dados obtidos foram submetidos à análise de variância e efetuadas regressões das variáveis avaliadas em função dos níveis dos tratamentos [7].

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os resultados da análise de variância podem ser visualizados na Tabela 1, e mostraram-se significativos (P<0,05) para todas as variáveis analisadas exceto para número de raízes (NR). Os coeficientes de variação (Tabela 1) das variáveis apresentaram valores relativamente baixos para experimentos em condições laboratoriais [3], exceto para a variável comprimento de raiz (CR), isto pode ser devido a esta ter sido a variável mais afetada pelo efeito dos tratamentos.
As regressões foram estabelecidas para ambas as variáveis, e podem ser visualizadas na Figura 2. Os coeficientes de determinação (R2) foram significativamente elevados e em ambos os casos e a regressão que melhor se ajustou aos valores foi de grau 1 (linear). Pode-se constatar que todas as variáveis analisadas apresentaram aumento no valor com o aumento do pH da solução nutritiva com exceção da variável numero de raízes (NR). 
A variável que apresentou maior variação foi comprimento de raiz (CR) com valor de coeficiente de regressão de 1,0136 (Figura 2). A variável número de raízes (NR) foi a única que apresentou redução com o aumento do pH da solução nutritiva com coeficiente não significativo, como já havia sido constatado na análise de variação, de -0,0477. As variáveis relativas à matéria seca de raízes (MSR) e de parte aérea (MSPA), que apresentaram valores médios relativamente elevados, tiveram seus coeficientes de regressão intermediários, apresentando variação média em função dos tratamentos. Dentre os caracteres de variação significativa, a matéria seca de raízes (MSR), foi considerada a menos responsiva ao efeito dos tratamentos, pois foi a que apresentou o menor coeficiente de regressão (0,3313).

Tabela 1. Médias e análise de variância dos caracteres comprimento de raiz (CR) e parte aérea (CPA) (cm), número de raízes (NR), matéria seca de raiz (MSR) e de parte aérea (MSPA) (mg planta-1) em função de 4 níveis de pH da solução nutritiva. CGF/FAEM-UFPel, 2003

Tratamentos	CR 	CPA 	NR	MSR	MSPA	
pH = 3	1,45	7,95	4,90	2,84	6,76	
pH = 4	2,46	9,04	4,82	3,28	7,16	
pH = 5	3,56	10,18	4,78	3,46	7,81	
pH = 6	4,46	10,32	4,75	3,88	8,47	
						
Fonte de variação	Quadrados Médios	
Tratamento	   5,144*	   3,681*	0,012	   0,561*	   1,699*	
Erro	0,115	0,122	0,0033	0,022	0,048	
Média	2,98	9,38	4,81	3,36	7,55	
C.V. (%)	11,36	3,72	1,20	4,39	2,90	

* Significativo ao nível de 5 % de significância.

A maior redução no comprimento de raízes do que nas outras variáveis analisadas é explicado pelo contato direto do elemento fitotóxico caracterizado pelo ácido butírico com o sistema radicular. Quanto menor for o valor do pH da solução onde se encontra o ácido, maior a sua proporção na forma não dissociada, aumentando a sua lipossolubilidade [9]. 

y = 0.825x + 5.6635
R2 = 0.9243

y = 0.5793x + 4.9409
R2 = 0.9877

y = -0.0477x + 5.027
R2 = 0.9289

y = 1.0136x - 1.5775
R2 = 0.9985

y = 0.3313x + 1.8737
R2 = 0.9785

CPA

MSPA

NR

CR

MSR

Figura 1. Regressões e coeficientes de determinação (R2) das variáveis comprimento de raiz (CR) e parte aérea (CPA), número de raízes (NR) e matéria seca de raiz (MSR) e de parte aérea (MSPA)  em função dos quatro níveis de pH utilizados. CGF/FAEM-UFPel, 2003.

Os resultados evidenciam que o efeito fitotóxico do ácido butírico é dependente do pH da solução, e que as raízes em contato direto com o elemento tóxico são mais afetadas. O aumento da capacidade de lipossolubilização em função do acréscimo da forma não dissociada do ácido em pH’s inferiores também causa pequenas variações em outras variáveis devido ao efeito indireto. A diminuição do comprimento do sistema radicular, implica em reduções nos caracteres relativos a parte aérea, pois a plântula fica incapacitada de fornecer os nutrientes responsáveis para o perfeito desenvolvimento dos outros órgãos da planta.

4. CONCLUSÕES

O pH da solução nutritiva contendo tratamento com ácido butírico interfere significativamente quanto ao efeito fitotóxico sob as plântulas em desenvolvimento. Quanto menor for o nível de pH da solução nutritiva maior o efeito fitotóxico expresso pelo ácido. A variável comprimento de raiz (CR) foi a que apresentou maior redução com a diminuição dos níveis de pH. O pH da solução não afetou significativamente o número de raízes das plântulas.

5.	REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] CAMARGO, de O.C.E; OLIVEIRA, O.F. Tolerância de cultivares de Trigo níveis de alumínio em solução nutritiva e no solo. Bragantia, Campinas. v.49, p.21-23.1981.
[2] CAMARGO, F.A.; ZONTA, E.; SANTOS, G. de A.; ROSSIELO, R.O.P. Aspectos Fisiológicos e Caracterização de Toxidez a Ácidos Orgânicos  Voláteis em Plantas. Ciência Rural, Santa Maria, v.31, n.3, p.523-529, 2001.
[3] DUNCAN, R.R.; BALIGAR, V.C. Genetics, breeding, and physiological mechanisms of nutrient uptake and use efficiency: an overview. In: BALIGAR, V.C.; DUNCAN, R.R. (Eds.). Crops as Enhancers of Nutrient Use. San Diego: Academic Press, 1990. p.3-35.
[4] LUZ, V.K.; KOPP, M.M.; ZIMMER, P.D.; OLIVEIRA, A.C.; CARVALHO, F.I. Estabelecimento de Metodologia Laboratorial para Seleção de Genótipos de Arroz Quanto à Resposta à Ação Tóxica do Ácido Acético. In: XII Congresso de Iniciação Científica e II Mostra de Pós-graduação da UCPel. Anais... 2003, p. 84.  
[5] MAGALHÃES Jr., A.M.; FAGUNDES, P.R.R. Arroz Irrigado, Pelotas. Embrapa Cima Temperado: Pelotas. 1996, p. 75.
[6[ MOLONEY, M.M.; ELLIOT, M.C.; CLELAND, R.E. Acid growth effect in maize roots: evidence of a link between auxin-economy and proton extrusion in the control of root growth. Planta, v.152, p.285-291, 1981.
[7] FREUND. R.J.; LITTELL, R.C. Sas for linear models. Cary. Sas Institute Inc. 1981. 229p.
[8] SOUSA, R.O. Oxirredução em solos alagados afetada por resíduos vegetais. Porto Alegre, 2001. 164 p. (Tese, Doutorado em Ciência do Solo), Faculdade de Agronomia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre, 2001.
[9] TANAKA, A.; NAVASERO, S.A. Carbon dioxide and organic acids in relation to the growth of rice. Soil Science and Plant Nutrition, Tokyo, v.13, p.25-30, 1967.