Descrição da importância do manganês para a nutrição e plantas.

1. Mestrado em Agronomia NUTRIÇÃO DE PLANTAS Manganês Geraldo Henrique Martins Vieira

2. Sumário Introdução Geologia Adubos Solo Manganês nas culturas Fisiologia e metabolismo vegetal Absorção, transporte e distribuição Função nas plantas Influência nos alimentos Ação em patôgenos Deficiências Excessos Metodologias de avaliação deste nutriente no tecido vegetal (métodos químicos) Relação entre nutrientes

3. INTRODUÇÃO Origem: A essencialidade do Mn foi demonstrada para fungos(1863), plantas superiores (1923) e para animais em 1931 segundo SMITH (1993). É o 11º elemento mais abundante na natureza O teor na crosta terrestre é de aproximadamente 900 mgKg¹ O Mn no solo é proveniente de óxidos, carbonatos, silicatos e sulfetos Nos solos, os teores totais de Mn geralmente encontram-se na faixa de 20 a 3.000 mgKg¹, com média de 60 mgKg¹ (Lindsay, 1979).

4. Definição de elemento essencial Segundo Arnon & Stout (1939), um elemento essencial é aquele cuja ausência impede uma planta de completar seu ciclo de vida; Segundo Epstein (1999), um elemento essencial é aquele que tem um papel fisiológico definido na planta. Mengel & Kirkby (1987) propuseram que, em vez de macro e micronutrientes, os elementos minerais essenciais fossem classificados de acordo com seu papel bioquímico e sua função fisiológica na planta.

5. Manganês na Geologia As faixas de concentração nas rochas são: Ígneas Vulcânicas – 600 – 1.500 mg/Kg Ultramórficas – 950 – 1.200 Máficas e intrusivas intermediárias -2.000-1.400 Metamórficas (gneiss, granulita e outras) 600 a 1.500 Sedimentares (arenitos, folhelhos, calcáreos) – 170 a 550

10. Manganês nas Culturas Formas mais comuns nos solos: Íon Manganês (Mn+²) proveniente do intemperismo do solo Óxidos e hidróxidos (Mn02, MnOOH) ou associados a hidróxidos de Fe. Sais pouco solúveis (fosfatos de Mn+² e Mn+³, carbonatos de Mn+², sobretudo em solos calcáreos e alcalinos) Principais fatores do solo que interferem na disponibilidade do Mn: PH – valores baixos favorecem redução e oxidação favorecida pelo pH alto. Teores de Matéria Orgânica – substâncias húmicas podem reduzi-lo facilmente; o elemento se oxida com dificuldade em meio ácido; condição de maior migração no perfil do solo. Equilíbrio com outros cátions (Fe e Ca Bartlett, 1988; Reisenauer, 1988)

11. O Mn pode ser absorvido pelas plantas como Mn²+. Considera-se que as plantas não podem absorver o Mn4+ enquanto se desconhece sua capacidade para absorver apreciáveis proporções de Mn³+, já que este é muito instável. Os microorganismos são responsáveis pela sua oxidação entre pH 5,0 e 7,9, enquanto a oxidação não biológica ocorre somente acima de pH8,0. A absorção passiva pode ocorrer, principalmente, quando o metal se encontra em concentrações elevadas na solução. O Mn ocorre na seiva como Mn²+ Goor (1974). Tem propriedades químicas semelhantes às de metais alcalino-ferrosos, como Ca2+ e o Mg 2+, e de metais pesados, Fe e Zn, por isso podem inibir sua absorção e transporte.

14. DEFINIÇÕES (Barber, 1984) DIFUSÃO Caminhamento do íon em uma fase estacionária imóvel (a curtas distâncias). Ocorre quando existe um gradiente de concentração, de um ponto de maior para um de menor concentração. FLUXO DE MASSA É definido pelo caminhamento do íon em uma fase aquosa móvel. Ocorre no sentido do movimento da água para a superfície da raiz. INTERCEPTAÇÃO RADICULAR A medida que a raiz se desenvolve entra em contacto com íons da fase sólida e líquida do solo. É proporcional a relação existente entre superfície

15. QUANTIDADES RELATIVAS DE ABSORÇÃO DE NUTRIENTES PELOS PROCESSOS DE INTERCEPTAÇÃO RADICULAR, FLUXO DE MASSA E DIFUSÃO (Malavolta, 1980)

16. % de Micronutrientes absorvidos pelas raízes. BARBER & OLSEN, 1968

17. Nutrição Mineral de Plantas Nutriente Tempo N (uréia) 1/2 a 36 horas P 5 - 15 dias K 10 a 96 horas Ca 10 a 96 horas Mg 6 a 24 horas S 1 a 10 dias Cl 1 a 4 dias Fe 10 a 20 dias Mn 18 a 48 horas Mo 10 a 20 dias Zn 11 a 36 horas

18. FISIOLOGIA E METABOLISMO Absorção, transporte, redistribuição Absorção: Solos ricos no elemento a absorção se faz por fluxo de massa, mas a maior proporção de absorção se faz por difusão e interceptação. Discute-se se o mecanismo de absorção pelas raízes depende do metabolismo (CLARKSON,1988). Diminuição pela presença de cátions bivalentes (Ca2, Mn3, Zn2) e principalmente por H+(MOREIRA, 1999; HEINRICHS 2002) O Fe inibe competitivamente a absorção do Mn. Transporte: Pelo xilema como Mn2 em equilíbrio com os compostos orgânicos pouco estáveis; é classificado como “imóvel no floema”, move-se as sementes em desenvolvimento. Redistribuição: O Mn contido nas raízes e caule pode ser redistribuído, mas o seu valor como fornecedor do elemento varia com a espécie.

20. Participa da síntese de lignina, principalmente nas raízes

21. Inibe a produção de aminopeptidase, que é essencial ao crescimento de fungos.

23. INFLUÊNCIA NOS ALIMENTOS Alho – deficiência –prejuízo na conservação (SASAKI & SENO, 1994) Batatinha – menos Mn, gosto ruím (CAMPORA, 1994) Citrus – eficiências – menos cor no fruto (MOURÃO FILHO, 1994) Couve –flor – plantas carentes com manchas arroxeadas na cabeça (SASAKI & SENO, 1994) Sementes em geral – maiores, menos chochamento, maior potencial de armazenamento (SÁ, 1994) Tomate – deficiência – menos matéria seca, açucares e caroteno (SASAKI & SENO,1994)

24. Ação do Mn em Patôgenos

25. Alimentos e Mn FONTES Mn mg/100g Damasco 21,0 Aveia 5,0 Soja 4,1 Agrião 4,0 Pêssego 2,5 Amêndoa 2,0 Carne bovina 1,5 Feijão1,17 Cenoura 0,6

26. Interação com outros Elementos Químicos

27. Sintomas de Deficiência De modo geral, a severa deficiência dos nutrientes minerais pode ser identificada por sintomas visuais que podem ser agrupados em seis categorias: a) crescimento reduzido; b) clorose uniforme ou em manchas nas folhas; c) cloroseinternerval; d) necrose; e) coloração purpúrea; f) deformações (PRADO, 2008) Acontecem em folhas novas e intermediárias com amplas formas cloróticas e manchas necróticas Os sintomas iniciais são, frequentemente, clorose entre nervuras, tanto em folhas jovens como nas velhas, dependendo da espécie, seguidas de lesões necróticas. As deficiências de Mn são mais comuns em plantas cultivadas em solos orgânicos (mal drenados), embora o elemento se encontre, geralmente, nas mesmas formas nos dois tipos de solo (orgânicos e inorgânicos). No entanto, a proporção de Mn encontrada, formando complexos com a MOS, é muito mais alta em solos orgânicos.

30. Sintoma de Excesso Nas condições de solos ricos em húmus, com pH menor ou igual a 5,5 e em condições redutoras, pode ocorrer acúmulo deste elemento. Os sintomas de toxidez são mais visíveis em plantas jovens, manifestando-se como manchas marrons em folhas.

31. Relação Faixas Rel. Faixas N/P 16-18 P/Cu 125-187 N/K 1,3-1,4 P/Zn 125-187 N/S 16-18 Ca/Mg 66-75 K/Ca 1,7-2,1 B/Zn 5,0-7,3 K/Mg 6,1-6,6 Cu/Zn 1 N/B 400-457 Fe/Mn 0,73-0,85 N/Cu 2000-3375 Relações entre nutrientes foliares considerados adequados para o cafeeiro(Malavolta, 1996).

33. Metodologias de avaliação deste nutriente no tecido vegetal (métodos químicos) Colorimetria do permanganato O método baseia-se na oxidação de íon permanganato pela meta-periodato(KIO4) de potássio em presença de sulfito de sódio(Na2SO3), desenvolvendo uma coloração que é quantificada colorimetricamente. Testes bioquímicos: Os testes bioquímicos são aqueles em que se procura diagnosticar a deficiência ou o nível de um específico nutriente mineral da planta através da medida de alterações na atividade de enzimas (testes enzimáticos), no acúmulo ou desaparecimento de certos metabólitos, na resposta imunológica, no perfil protéico ou, ainda, na expressão de determinados genes, eventos esses relacionados a vias metabólicas dependentes direta ou indiretamente do nutriente em consideração. Dentre os primeiros pesquisadores que procuram desenvolver métodos bioquímicos, destaca-se um grupo de Israel, liderado por Bar-Akiva, que desenvolveu vários estudos com citrus, a partir de 1961. A sequência de trabalhos desenvolvidos por aquele grupo pode ser encontrada numa revisão publicada por Lavon e Goldshmith (1999).

34. Pode ser encontrada, no recém-publicado manual de análises químicas de solos, plantas e fertilizantes da Embrapa (MIYAZAWA et al., 2009), a proposta de diferentes formas de extração dos nutrientes do tecido vegetal, ao invés de se buscar uma metodologia-padrão.

35. TRABALHOS Efeito na Produção: Comportamento vegetativo do capim marandú à doses de manganês Ana Paula Pires Maciel Guirra; Ciro Franco Fiorentin; Mayra Cristina Teixeira Caetano, Renato de Mello Prado. XXIX Reunião Brasileira de Fertilidade do Solo e Nutrição de Plantas,XIII Reunião Brasileira sobre Micorrizas,XI Simpósio Brasileiro de Microbiologia do Solo,VIII Reunião Brasileira de Biologia do Solo - Guarapari– ES, Brasil, 13 a 17 de setembro de 2010 CONCLUSÕES – Houve incremento no teor foliar,de Mn nos dois cortes. A aplicação de Mn não afetou a produção de matéria seca da parte aérea, número de perfilhos e área foliar por planta da forrageira.

36. COMPORTAMENTO DE CULTIVARES DE SOJA EM SOLUÇÃO NUTRITIVA CONTENDO DIFERENTES NÍVEIS DE MANGANÊS HIPOLITO ASSUNÇÃO ANTONIO MASCARENHAS (2), Seção de Leguminosas, CARLOS EDUARDO DE OLIVEIRA CAMARGO (2), Seção de Arroz e Cereais de Inverno, e SÔNIA MARIA PIERRO FALIVENE, Seção de Leguminosas, Instituto Agronômico. Os teores de P e K na parte aérea aumentaram com os níveis e Mn na solução; entretanto, o mesmo não se observou para os teores de Ca e Mg, nos cultivares estudados.

37. INFLUÊNCIA DO MANGANÊS SOBRE A NUTRIÇÃO MINERAL E CRESCIMENTO DA PIMENTEIRA DO REINO (Pipernigrum, L.) C.A.C VELOSO; T. MURAOKA; E. MALAVOLTA; J.G. de CARVALHO A omissão de manganês na solução nutritiva provocou redução no crescimento e aparecimento de sintomas de deficiência caracterizados por amarelecimento das folhas novas e, em seguida esbranquiçada, com necrose na ponta ou no bordo e com pequena redução no tamanho.

38. DOSES E MODOS DE ADUBAÇÃO COM MANGANÊS E SEUS EFEITOS NA PRODUÇÃO DA CULTURA DO ARROZ. G. D. PEREIRA, J. C. BERTONI, J. G. CARVALHO & A. R. MORAIS R. Bras. Ci. Solo, 25:625-633, 2001 A adubação com manganês influenciou a matéria seca de raiz, havendo efeito de doses via solo e modo de aplicação. Observaram-se diferenças significativas entre os cultivares A produção de matéria seca de raiz diferiu significativamente quanto ao modo de aplicação. Nas doses de 4 e 16 mgdm-3 de Mn, via solo, a produção foi menor que quando se usou a aplicação foliar (4 aplicações de 4 mgdm-3). Por outro lado, a aplicação da dose de 8 mgdm-3 de Mn, via solo, propiciou maior produção de matéria seca

39. FORMAS QUÍMICAS, DISPONIBILIDADE DE MANGANÊS E PRODUTIVIDADE DE SOJA EM SOLOS SOB SEMEADURA DIRETA. Silvino Guimarães Moreira, Luis Ignácio Prochnow, Jorge de Castro Kiehl, Ladislau Martin Neto & Volnei Pauletti. R. Bras. Ci. Solo, 30:121-136, 2006 O Mn associado à MO na forma muito estável não pode ser observado por RPE, uma vez que o íon Mn2+ apresenta uma interação fina ou separação de campo zero grande, que alarga o sinal e a linha de ressonância desaparece (Martin-Netoet al., 1988). No presente estudo, as correlações entre a concentração e o acúmulo de Mn com os teores das formas trocáveis e orgânicas foram baixas e não significativas (p > 0,05), considerando o pequeno número de dados (12 parcelas = três doses x quatro blocos). No entanto, verificou-se que os teores de Mn do solo aumentaram com as doses aplicadas

40. Efeito na Qualidade EFEITO DE TRÊS FERTILIZANTES ACIDIFICANTES SOBRE A CONCENTRAÇÃO DE ALUMÍNIO E DE MANGANÊS EM FOLHAS E RAIZES DE CAFEEIROS FERDINANDO ROBERTO PUPO DE MORAES (2), Seção de Café, JOSÉ ROMANO GALLO (2),Seção de Química Analítica, TOSHIO IGUE. Seção de Técnica Experimental e Cálculo, e JOAQUIM IGNÁCIO DE FIGUEIREDO, Seção de Café, Instituto Agronômico Com exceção do salitre-do-chile, os demais fertilizantes nitrogenados apresentam intenso efeito acidificante sobre o solo, ação essa que se fez em toda a profundidade do solo nos vasos. A adição do carbonato de cálcio e do calcário dolomítico na camada superior do solo neutralizou ou atenuou o efeito acidificante da uréia.O abaixamento do pH esteve quase sempre associado a uma elevação dos teores de Alã+ e, especialmente, de Mn2+. Bragantia, revista científica do instituto agronômico, Campinas volume 38 nº02, janeiro de 1979.

41. TEORES DE NUTRIENTES E QUALIDADE FISIOLÓGICA DE SEMENTES DE FEIJÃO EM RESPOSTA À ADUBAÇÃO FOLIAR COM MANGANÊS E ZINCO (1) ITAMAR ROSA TEIXEIRA; ALUÍZIO BORÉM; GERALDO ANTÔNIO DE ANDRADE ARAÚJO ;MESSIAS JOSÉ BASTOS DE ANDRADE Bragantia, Campinas, v.64, n.1, p.83-88, 2005 Observou-se o teor de nitrogênio nas sementes influenciado pelas doses de manganês e zinco aplicadas, porém, com o resultado mais contrastante para o manganês

42. MELHORAMENTO DO TRIGO. III. EVIDÊNCIA DE CONTROLE GENÉTICO NA TOLERÂNCIA AO MANGANÊS E ALUMÍNIO TÓXICO EM TRIGO. CARLOS EDUARDO DE OLIVEIRA CAMARGO (2), Seção de Arroz e Cereais de Inverno, Instituto Agronômico. (i) Com verba suplementar do Acordo do Trigo entre as Cooperativas de Produtores Rurais do Vale do Paranapanema e a Secretaria de Agricultura e Abastecimento, através do Instituto Agronômico. Recebido para publicação a 23 de abril de 1981. (2) Com bolsa de suplementação do CNPq. Revista Bragantia, revista científica do instituto agronômico, volume 42, artigo 09, 1983. As diferenças nos comprimentos das raízes dos quatro genótipos estudados quando testados a O.llmg/litro de Mn2+ sugeriram que há grande variabilidade genética entre si em relação ao comprimento da raiz primária central, mesmo quando se utilizou uma solução nutritiva com um balanceamento adequado de elementos. Quando se a d i c i o n a r am 300mg/litro de Mn na solução nutritiva, verificou-se uma redução de 65,3% no crescimento médio do cultivar BH-1146, redução essa aumentada para 88,8% e 96,7% quando se adicionaram 600 e 1.200mg/litro de Mn2+ respectivamente

43. TOLERÂNCIA DE CULTIVARES DE TRIGO A DIFERENTES NÍVEIS DE MANGANÊS EM SOLUÇÃO NUTRITIVA. CARLOS EDUARDO DE OLIVEIRA CAMARGO (2) e OTÁVIO FRANCO DE OLIVEIRA, Seção de Arroz e Cereais de Inverno, Instituto Agronômico. Bragantia, volume 42, artigo 07, Campinas 1983. Verificaram- se, pelo teste F, efeitos altamente significativos das concentrações de manganês nas soluções nutritivas no comprimento das raízes e no peso seco das folhas e das raízes dos cultivares estudados. Houve efeitos altamente significativos de cultivares em relação ao comprimento das raízes e ao peso seco das folhas e efeito significativo de cultivares em relação ao peso seco das raízes. As interações cultivares x concentrações de Mn2+ nas soluções apresentaram efeitos altamente significativos para comprimento e peso seco das raízes e efeito estatisticamente não-significativo para peso seco das folhas.

44. MANGANÊS E POTENCIAL FISIOLÓGICO DE SEMENTES DE SOJA Marcelo Melarato, Maristela Panobianco, Godofredo Cesar Vitti,Roberval DaitonVieira Ciência Rural, Santa Maria, v.32, n.6, p.1069-1071, 2002 A aplicação de manganês exerceu influência positiva sobre a massa das sementes de soja produzidas e o estado nutricional das plantas de soja, em relação ao manganês, não influenciou o potencial fisiológico das sementes produzidas. Pelos resultados dos testes de germinação e de envelhecimento acelerado, pode-se notar que não foram detectadas diferenças entre os tratamentos, indicando que as fontes e modos de aplicação de manganês utilizados não ocasionaram aumento no vigor das sementes.

45. BIBLIOGRAFIA MALAVOLTAEuripides: Manual de Nutrição Mineral de Plantas, Editora Ceres 2006, São Paulo. FERNANDES Manlio Silvestre: Nutrição Mineral de Plantas, sociedade brasileira de ciências do solo, páginas 337 a 339, 2006 Rio de Janeiro. MALAVOLTA Eurípedes Godofredo Cesar Vitti, Sebatião Alberto de Oliveira: Avaliação do Estado Nutricional das Plantas, 2ª edição, associação brasileira para pesquisa da potassa e do fosfato, páginas 95 a 97 e 283 a 284, piracicaba, 1997. JAIRO Osvaldo Cazetta, Ivana Machado Fonseca, Renato de Mello Prado, Perspectivas de uso de métodos diagnósticos alternativos: testes bioquímicos, capítulo 06, páginas 01 a 25. www.nutricaodeplantas.agr.br/site/downloads/.../Aula10_Interacao.ppt, visitado em 07/11/2010 http://people.ufpr.br/~pimo.parana/arquivos/nutricao_morangueiro.pdf, visitado em 07/11/2010 http://www.ceplac.gov.br/radar/Artigos/artigo23.htm, visitado em 07/11/2010