Disponibilidade de zinco no solo e acumulação em milho, de fontes inorgânicas e queladas, avaliados por Kinetica: uma plataforma de modelagem computacional
| Autor: | Pinto, Webert Saturnino |
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| Přispěvatelé: | Martinez, Hermínia Emília Prieto, Fontes, Renildes Lúcio Ferreira |
| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2021 |
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| Zdroj: | LOCUS Repositório Institucional da UFV Universidade Federal de Viçosa (UFV) instacron:UFV |
| Popis: | A deficiência de zinco é uma das que ocorre com maior frequência dentre aquelas dos micronutrientes. Em solos intensamente intemperizados e já pobres em Zn apli- cações de elevadas quantidades de calcário e ainda, muitas vezes, sem incorporação adequada, e de fertilizantes fosfatados são causas comuns de deficiências de Zn, so- bretudo em culturas com maior sensibilidade à baixa disponibilidade deste nutriente. Especialmente nestes casos, para a determinação a fonte de Zn mais eficiente a ser aplicada é crucial avaliar em conjunto as variáveis envolvidas nas relações entre a fonte, o solo e a planta. Embora o fornecimento de Zn na forma de fontes minerais possa ser a princípio economicamente mais viável, estes compostos podem apresen- tar baixa eficiência, sobretudo em determinadas condições de solo, como solos alcali- nos e com elevados teores de Ca e Mg. O uso de agentes quelantes tem se mostrado promissor na composição de fertilizantes fontes de Zn ao reduzir a dependência da disponibilidade deste nutriente destas condições adversas de solo, além de que o uso de novas moléculas destes agentes gera baixo passivo ambiental, por serem rapida- mente biodegradadas. Assim o objetivo com este trabalho foi estudar o efeito de fontes minerais e quelatas de Zn na disponibilidade e na absorção deste nutriente por plantas de milho sob efeito de texturas de solo e de condições de calagem. Foram realizados dois grupos de estudos, o primeiro para a investigação dos efeitos das fontes, do pH e das atividades de Ca e Mg nos parâmetros cinéticos de absorção de Zn pelas plantas, e o segundo para a análise do efeito deste mesmos fatores no desenvolvimento das plantas e acúmulo de Zn nos tecidos vegetais. Para estimativa e validação de parâmet- ros de cinética de absorção em plantas, foi desenvolvida uma aplicação de computador acessível pela internet e de fácil utilização, onde, além das estimativas dos parâmetros cinéticos K m , v max e c min , são retornados parâmetros adicionais e de tranformações lineares do modelo de Michaelis-Menten, resultados de testes estatíscos de significância e ajustes, além de gráficos dos ajustes. Para avaliar os efeitos das fontes de Zn, do pH e das concentrações e atividades de Ca e Mg nos mecanismos de aquisição de Zn pelas plantas, foi realizado um experimento para a obtenção do padrão de re- moção de Zn pelas plantas da solução de cultivo. Os dados obtidos neste experimento foram utilizado para obtenção da curva de depleção, relacioanando a quantidade ele- mentar de de Zn em solução (q) em função do tempo (t). A partir destas curvas foram obtidas as estimativas dos valores da velocidade máxima de absorção para o seg- mento saturado ( s v max ) da curva de depleção, e de K m , a v max e c min e para o segmento assintótico (1a ordem). O ajuste dos dados aos modelos foi realizado por meio da plataforma computacional Kinetica. Foi empregando a classe interpolate.LSQUnivari- ateSpline, da biblioteca computacional SciPy (Python) para segmentação das curvas de depleção, obtendo-se para cada curva qxt dois segmentos, sendo o primeiro car- acterizado como de ordem 0, descrevendo um padrão de absorção sob condições de saturação dos mecanismos de absorção, enquanto o segundo segmento caracterizou- se como não saturado, descrevendo uma curva assintótica em relação ao eixo das abcissas da função q(t). A estimativa do parâmetro s v max (segmentos saturado) foi obtida pela derivada do modelo de ordem 0. Para o segmento assintótico, estimaram- se os parâmetros K m , a v max e c min pelo método gráfico-matemático (RUIZ, 1985) e por ajuste direto ao modelo de Michaelis-Menten. Por fim, foram realizados experimen- tos de cultivo em casa de vegetação com plantas de milho cultivadas sob cinco doses de Zn (0, 4, 8, 16 e 32 mg kg -1 do elemento) e três níveis de calagem (pH 5.5, 6.5 e 7.5), relacionados obtidos por meio de curvas de neutralização para cada solo, sendo então avaliados a produção de matéria seca, e teor e conteúdo de Zn nos tecidos veg- etais. De maneira geral a absorção de Zn foi menos intensa e também menos afetada pelas condições de solo e calagem quando a fonte empregada foi Zn–EDTA, sendo que para ZnSO 4 esta constatação se inverte. Zn–EDDS apresentou comportamento intermediário, favorecendo equilibradamente a absorção de Zn independentemente da condição de solo e pH e atividades de Ca e Mg. Palavras-chave: Quelatos. Micronutrientes. Supercalagem. Cinética de absorção. Aplicação web. Zinc deficiency is one of the most frequent among the micronutrients. In intensely weathered soils that are already poor in Zn, applications of large amounts of lime, often without adequate incorporation, and of phosphate fertilizers are common causes of Zn deficiencies, especially in crops that are more sensitive to low Zn availability. Especially in these cases, to determine the most efficient source of Zn to be applied, it is crucial to evaluate all the variables involved in the relationship between the source, the soil, and the plant. Although the supply of Zn in the form of mineral sources may in principle be more economically viable, these compounds may present low efficiency, especially in certain soil conditions, such as alkaline soils with high Ca and Mg contents. The use of chelating agents has shown promise in the composition of Zn fertilizer sources by reducing the dependence on the availability of this nutrient in these adverse soil conditions. In addition, the use of new molecules of these agents generates low envi- ronmental liabilities because they are rapidly biodegraded. Thus, the objective of this work was to study the effect of mineral sources and chelates of Zn on the availability and uptake of this nutrient by corn plants under the effect of soil textures and liming conditions. Two groups of studies were carried out, the first to investigate the effects of sources, pH and Ca and Mg activities on the kinetic parameters of Zn uptake by plants, and the second to analyze the effect of these same factors on plant development and Zn accumulation in plant tissues. For the estimation and validation of Zn uptake kinetic parameters in plants, an easy-to-use computer application was developed, accessible by the internet, where, besides the estimates of kinetic parameters K m , v max and c min , additional parameters and linear transformations of the Michaelis-Menten model, re- sults of statistical tests of significance and fits, and graphs of the fits are returned. To evaluate the effects of Zn sources, pH, and Ca and Mg concentrations and activities on Zn acquisition mechanisms by plants, an experiment was performed to obtain the pattern of Zn removal by plants from the culture solution. The data obtained in this experiment were used to obtain the depletion curve, relating the elemental amount of Zn in solution (q) as a function of time (t). From these curves were obtained the esti- mates of the maximum absorption velocity values for the saturated segment ( s v max ) of the depletion curve, and of K m , a v max , and c min and for the asymptotic segment (1st order). The fitting of the data to the models was performed using the Kinetica com- putational platform. The interpolate.LSQUnivariateSpline class of the SciPy (Python) computational library was employed for segmentation of the depletion curves, obtain- ing for each qxt curve two segments, the first characterized as order 0, describing an absorption pattern under saturated conditions of the absorption mechanisms, while the second segment was characterized as unsaturated, describing an asymptotic curve in relation to the abscissa axis of the q(t) function. The estimation of the parameter s v max (saturated segments) was obtained by the derivative of the order 0 model. For the asymptotic segment, the parameters K m , a v max and c min were estimated by the graph- mathematical method (RUIZ, 1985) and by direct fit to the Michaelis-Menten model. Finally, greenhouse experiments were conducted with corn plants grown under five doses of Zn (0, 4, 8, 16 and 32 mg kg -1 of the element) and three liming levels (pH 5.5, 6.5 and 7.5), related obtained by means of neutralization curves for each soil, and then dry matter production, and Zn content and content in plant tissues were evaluated. In general, Zn uptake was less intense and also less affected by soil conditions and lim- ing when the source employed was Zn–EDTA, while for ZnSO 4 this finding is inverted. Zn–EDDS showed an intermediate behavior, favoring Zn uptake in a balanced manner regardless of soil condition, and pH and Ca and Mg activities. Keywords: Chelates. Micronutrients. Overliming. Uptake kinetics. Web application. |
| Databáze: | OpenAIRE |
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