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A importância de um sistema radicular eficiente

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(Curadoria Agro Insight)

Hoje na curadoria Agro Insight, vamos destacar a importância de um sistema radicular eficiente capaz de explorar o perfil do solo. Para isso, trouxemos fragmentos de algumas publicações de referência.

Arquitetura radicular e os pelos radiculares

Gonçalves et al. (2018)

As raízes das plantas, por situarem-se abaixo da superfície do solo, têm sido relativamente pouco estudadas (Fenta et al., 2014). Porém, a eficiência da exploração do solo é função da arquitetura do sistema radicular, uma vez que a absorção de água e nutrientes e a adaptação das plantas a um ambiente dependem da distribuição da raiz no solo
(Fitter et al., 1991; Atta et al., 2013).

O termo arquitetura, em raízes de plantas, refere-se à configuração espacial, enfatizando a geometria e os ângulos formados entre os diferentes tipos de raízes (Lynch, 1995), havendo ideótipos para elas (Lynch, 2013; White et al., 2013), existindo aquelas com propensão a serem mais superficiais ou mais profundas. Estes traços de raízes apresentam significativa variabilidade genética, com diferenças na angulação entre a raiz principal e as raízes laterais. O mesmo pode-se dizer com relação à pilosidade. A arquitetura da raiz está diretamente relacionada com a eficiência na absorção de nutrientes, como por exemplo, o fósforo, conforme demonstraram Gahoonia et al. (2001), para cevada; Jing et al. (2004), para soja; Ge et al. (2000) e Miguel et al. (2013), para feijão.

Outro ponto importante é que a arquitetura da raiz também tem forte correlação com a sua profundidade, sendo que vários trabalhos demonstraram a importância de a raiz ser profunda, por aumentar as chances de sobrevivência na seca (Passioura, 1983; Ho et al., 2005; Lopes; Reynolds, 2010; Uga et al., 2013).

Os pelos radiculares, por sua vez, são considerados detalhes estruturais, não fazendo parte da arquitetura (Lynch, 1995). Eles representam apenas uma parte desprezível da massa das raízes, porém aumentam grandemente a área de absorção de água e nutrientes, notadamente o fósforo, que é um recurso natural não renovável. Segundo Segal et al. (2008), os pelos radiculares constituem-se numa alternativa mais positiva para a planta do que um comprimento maior ou um diâmetro maior da raiz. Eles concluíram que, em solo arenoso, pelos radiculares de 0,5 e de 1,0 mm de comprimento absorvem 30 e 55% mais água, respectivamente, quando compararam uma cultivar de cevada rica em
pelos radiculares com outra sem pelos.

Efeito do estresse hídrico e variabilidade genética na arquitetura da raiz de soja

Gonçalves et al. (2017)

Nos tempos atuais, as incertezas e variações climáticas estão cada vez mais claras e evidentes, trazendo à tona a vulnerabilidade das plantas aos mais variados tipos de estresses.

Nas últimas décadas surgiram muitas técnicas de estudos para a tolerância à deficiência hídrica por meio de observações e estudos de órgãos situados na parte aérea das plantas, como por exemplo, as folhas. As raízes, apesar de serem os primeiros órgãos a mostrar respostas face aos estresses hídricos, por situarem-se abaixo da superfície do solo, têm tido relativamente pouca atenção, sendo pouco utilizadas em screening de fenotipagem, principalmente em condições de campo (FENTA et al., 2014). Porém, a eficiência da exploração do solo é função da arquitetura do sistema radicular, sendo importante o estudo de vários aspectos, incluindo ramificações e ângulos formados entre as diferentes raízes, uma vez que a absorção de água e nutrientes e a adaptação das plantas a um ambiente dependem da distribuição da raiz no solo (FITTER et al., 1991; ATTA et al., 2013).

A arquitetura da raiz está diretamente relacionada com a eficiência na absorção de nutrientes, como por exemplo, o fósforo, sendo que, em soja, as raízes superficiais são as mais eficientes, enquanto que genóti- pos selvagens, de raízes mais profundas são menos eficientes (JING et al., 2004). Para feijão, Ge et al. (2000), da mesma forma, estudando a absorção de fósforo, mostraram a importância do graviotropismo (crescimento das plantas orientado pela gravidade), sinal que direciona o crescimento da raiz para baixo e descreveram três tipos de sistemas radiculares em feijão; o superficial, o intermediário (tipo carioca) e o profundo.

Na literatura, vários trabalhos têm mostrado a importância de a raiz ser profunda, por aumentar as chances de sobrevivência na seca (PASSIOURA, 1983; HO et al., 2005; LOPES; REINOLDS, 2010). Além disso, Kell (2011) enfatiza que além de água e nutrientes, as raízes mais profundas são importantes na incorporação do carbono do solo, como estratégia ante aos problemas causados pelas mudanças climáticas globais. Este aspecto ganha importância considerando o que afirmou Passioura (1983), que o rendimento das plantas está relacionado com o momento em que a planta absorve água e não necessariamente com a quantidade. E que a água absorvida após o florescimento seria responsável pelo índice de colheita.

Assim, a profundidade da raiz em momentos críticos, como o de enchimento de grãos, é fundamental para que a planta absorva água de camadas mais profundas do solo, o que está diretamente relacionado com a arquitetura da raiz. Isto seria interessante para espécies como a soja, que mantém o desenvolvimento da raiz após o florescimento (SIVAKUMAR et al., 1977).

Este princípio foi utilizado num estudo da angulação de raízes de arroz, permitindo o melhoramento de arroz de sequeiro, pelo cruzamento de genótipos de raízes superficiais com genótipos de raízes mais profundas, possibilitando a criação de cultivares mais tolerantes à seca (UGA et al., 2013), que foram ao nível molecular para desvendar a sequência gênica responsável por esta angulação.

Conclui-se que é possível que arquiteturas específicas aumentem o rendimento em regiões secas (MANSCHADI, 2006; LILLEY; KIRKEGAARD, 2011), sendo que pequenas diferenças em profundidade podem significar muito para as plantas no campo. Isto foi enfatizado por Manschadi (2006), numa estimativa, afirmando que a cada mm adicional da raiz, em profundidade, permite que a planta absorva uma quantidade adicional de água, tal que, num período crítico como o do enchimento de grãos, possibilita a produção de 55 Kg/ha adicionais para a cultura do trigo.

Para a soja, a profundidade da raiz também está diretamente relacionada com a capacidade da planta absorver água, sendo que se ela não absorve água numa dada profundidade é porque a raiz não chega até ela ou existe algum outro impedimento (CORTES; SINCLAIR, 1986). Entre os poucos trabalhos feitos para a soja, está o de Fenta et al (2014), que estudaram a angulação de raízes de 3 cultivares com relação à deficiência hídrica e concluíram que existe uma variação significativa entre os genótipos, concluindo ser este um método válido e rápido na realização de pesquisas visando a tolerância à seca.

Apesar da importância, a dificuldade natural em estudos de raízes de plantas é significativa, uma vez que em trabalhos com o objetivo da realização de screening para a melhoria da arquitetura, sem quebrar raízes e sem perder as raízes laterais, é um desafio ainda a ser vencido pela ciência agronômica na busca de genótipos mais eficientes em diferentes ambientes (GREGORY, 2006; MANAVALAN et al.; 2013).

Os melhoristas de plantas pouco têm utilizado técnicas de seleção de plantas baseando-se nas raízes, por acreditar que certos traços possuem baixa herdabilidade e baixa expressão gênica e que existe grande variabilidade em função de diferenças de disponibilidade hídrica e dife- rentes tipos de solos. Então, apostam que a seleção para rendimento acaba selecionando indiretamente as melhores raízes. No entanto, apesar das dificuldades, várias tentativas e vários métodos têm sido utilizados no sentido de melhorar as raízes das plantas, inclusive muitos destacando a importância de estudos sobre os altos custos metabólicos da formação e manutenção de raízes e o que isto pode representar para a sobrevivência e a produtividade das plantas.

Como já foi destacado, poucos ensaios foram feitos para a soja com a angulação de raízes, o que daria um indicativo de sua profundidade. E pouco se sabe sobre esta angulação do sistema radicular em função de estresses ambientais, como por exemplo, a deficiência hídrica. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar e comparar a arquitetura das raízes de cinco genótipos de soja, pela determinação da angulação entre a raiz principal e as laterais, sob três diferentes regimes hídricos, em dois momentos do desenvolvimento das plantas; os estádios vegetativo e reprodutivo, nas condições de solo e clima da região norte do Paraná, Brasil.

Manejo do solo e o sistema radicular

Cardoso et al. (2006)

O crescimento radicular da soja ocorre quando células da região meristemática sofrem divisão e alongamento, por meio da pressão de turgor nas células, que é a força direcional para se sobrepor a qualquer resistência externa (Camargo & Alleoni, 1997). Além disso, as raízes são flexíveis, lubrificadas e podem alterar a direção para ultrapassar obstáculos, como agregados ou estruturas mais adensadas (Vepraskas, 1994). Apesar disso, o impedimento mecânico causado pela compactação pode provocar decréscimo na taxa de elongação celular (Bengough & Mullins, 1990), em função da baixa atividade biológica, ausência quase completa de orifícios e pouca porosidade nas estruturas compactadas (Tavares Filho et al., 1999). Além da compactação, a temperatura, a umidade, a aeração e a disponibilidade de nutrientes também podem inibir o crescimento radicular (Camargo & Alleoni, 1997).

Aproximadamente 70 a 80% da massa das raízes de soja distribuem-se nos primeiros 15 cm do solo, em condições normais de cultivo (Gregory, 1992), com o desenvolvimento radicular da soja ocorrendo através dosmacroporos ou dos espaços vazios entre os agregados (Abreu et al., 2004). A continuidade desses espaços vazios, considerados fundamentais para o aprofundamento das raízes, é decorrente da presença de estruturas mais frágeis, fendas – originadas dos movimentos de contração e expansão da fração coloidal – e de canais formados pelas raízes em decomposição e pela atividade biológica da fauna do solo (Neves et al., 2003; Holland, 2004). Esses processos estão intimamente associados ao manejo do solo nas operações de preparo, rotação de culturas e atividades de descompactação (Torres & Saraiva, 1999).

O processo de compactação tem conceitos baseados em relações volumétricas e nas características texturais
do solo (Reichardt, 1985). Contudo, generalizações não devem ser feitas, uma vez que a compactação não tem
ocorrência contínua numa determinada camada. O rearranjo da estrutura do solo, decorrente da compactação, se reflete no crescimento das raízes, que tendem a concentrar-se na camada superficial do solo, até 10 cm de profundidade (Lal, 1989).

BIBLIOGRAFIA  E LINKS RELACIONADOS

GONCALVES, S. L.; CATTELAN, A. J.; NEPOMUCENO, A. L.; OLIVEIRA, M. C. N. de; NEUMAIER, N.; FUGANTI-PAGLIARINI, R.; FERREIRA, L. C.; NASCIMENTO, W. B. da S. Efeito do estresse hídrico e variabilidade genética na arquitetura da raiz de soja. (Embrapa Soja. Boletim de pesquisa e desenvolvimento, 12). Londrina: Embrapa Soja, 24 p., 2017.

CARDOSO, E. G. et al. SISTEMA RADICULAR DA SOJA EM FUNÇÃO DA COMPACTAÇÃO DO SOLO NO SISTEMA DE PLANTIO DIRETO. Pesq. agropec. bras., Brasília, v.41, n.3, p.493-501, mar. 2006. Disponível em: < https://www.scielo.br/pdf/pab/v41n3/29122.pdf >

GONCALVES, S. L.CATTELAN, A. J.NEPOMUCENO, A. L.NASCIMENTO, W. B. da S.  Arquitetura e pilosidade da raiz de soja em casa de vegetação. Boletim de Pesquisa e Desenvolvimento / Embrapa Soja, n.14,  Londrina: Embrapa, 24P. 2018.

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Tags: arquitetura radicular, pelos radiculares, sistema radicular

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