Alterações morfofisiológicas em plantas cultivadas em solos contaminados com cobre e zinco na Região Sul do Brasil

Abstract

Este trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos morfofisiológicos do acúmulo de cobre (Cu) e zinco (Zn) em plantas cultivadas em solos contrastantes da região Sul do Brasil, com ênfase em videiras jovens e aveia-preta. Dois experimentos foram conduzidos em casa de vegetação, utilizando um Neossolo Quartzarênico Órtico e um Latossolo Vermelho Distrófico típico, coletados nos estados de Santa Catarina e do Rio Grande do Sul, respectivamente. Os solos foram preparados por secagem, peneiramento em malha de 2 mm e correção do pH para 6,0, sendo posteriormente incubados com combinações de doses crescentes de Cu (0, 30, 60 e 120 mg kg?¹) e Zn (0, 60, 120 e 240 mg kg?¹), totalizando dezesseis tratamentos com três repetições. No primeiro experimento, avaliou-se o desenvolvimento de videiras da cultivar Bordô, enxertadas sobre o porta-enxerto Paulsen 1103. No segundo experimento foi utilizada aveia-preta como planta indicadora. Ao final do ciclo experimental, foram analisados o acúmulo de metais nos tecidos, o crescimento das plantas, a massa seca da parte aérea e das raízes, os teores de clorofilas a e b, clorofila total, carotenoides, macronutrientes e índices de translocação. Os dados foram submetidos à análise estatística e os efeitos dos tratamentos avaliados por comparação de médias. Os resultados mostraram que o Neossolo, devido à baixa capacidade de troca catiônica e maior acidez potencial, favoreceu a biodisponibilidade de Cu e Zn, intensificando sua toxicidade sobre o sistema radicular, sobretudo nas videiras. Nessas condições, observou-se maior acúmulo de metais nas raízes, redução da biomassa radicular e menor translocação para a parte aérea. Ainda assim, registraram-se concentrações elevadas de pigmentos fotossintéticos nas folhas. Por outro lado, o Latossolo proporcionou maior crescimento radicular, teores mais elevados de nitrogênio, cálcio e magnésio, além de melhores respostas fisiológicas em ambas as espécies. A aveia-preta demonstrou sensibilidade aos altos teores de metais, mas apresentou melhor desempenho fisiológico no Latossolo, evidenciado por maior acúmulo de biomassa, maior teor de clorofila total, maior taxa de translocação e absorção de nutrientes. Os resultados evidenciam que os atributos físico-químicos do solo exercem influência direta sobre a disponibilidade de metais pesados e seus efeitos sobre a fisiologia e nutrição das plantas. Conclui-se que o Latossolo apresenta maior capacidade de atenuar os efeitos da contaminação por Cu e Zn, mostrando-se mais apropriado ao cultivo em áreas vitícolas impactadas. Esses achados contribuem para a compreensão dos mecanismos de tolerância vegetal e oferecem subsídios relevantes para estratégias de manejo e remediação de solos contaminados.

Abstract: This study aimed to evaluate the morphophysiological effects of copper (Cu) and zinc (Zn) accumulation in plants grown in contrasting soils from Southern Brazil, with emphasis on young grapevines and black oat. Two greenhouse experiments were conducted using an Orthic Quartzarenic Neosol and a typical Dystrophic Red Latosol, collected in the states of Santa Catarina and Rio Grande do Sul, respectively. The soils were prepared by drying, sieving through a 2 mm mesh, and adjusting the pH to 6.0, followed by incubation with combinations of increasing doses of Cu (0, 30, 60, and 120 mg kg?¹) and Zn (0, 60, 120, and 240 mg kg?¹), totaling sixteen treatments with three replications. In the first experiment, the development of ?Bordô? grapevines grafted onto the Paulsen 1103 rootstock was evaluated. In the second experiment, black oat was used as an indicator plant. At the end of the experimental cycle, metal accumulation in tissues, plant growth, shoot and root dry mass, chlorophyll a and b, total chlorophyll, carotenoids, macronutrient contents, and translocation indices were analyzed. Data were subjected to statistical analysis, and treatment effects were assessed by mean comparisons. Results showed that the Neosol, due to its low cation exchange capacity and higher potential acidity, enhanced the bioavailability of Cu and Zn, intensifying their toxicity to the root system, particularly in grapevines. Under these conditions, higher metal accumulation in roots, reduced root biomass, and lower translocation to shoots were observed. Nevertheless, elevated concentrations of photosynthetic pigments were recorded in leaves. In contrast, the Latosol promoted greater root growth, higher nitrogen, calcium, and magnesium contents, and better physiological responses in both species. Black oat proved sensitive to high metal levels but showed better physiological performance in the Latosol, as evidenced by greater biomass accumulation, higher total chlorophyll content, higher translocation rate, and nutrient uptake. These findings demonstrate that soil physicochemical attributes directly influence the availability of heavy metals and their effects on plant physiology and nutrition. It is concluded that the Latosol has greater capacity to mitigate the effects of Cu and Zn contamination, making it more suitable for cultivation in impacted vineyard areas. These results contribute to the understanding of plant tolerance mechanisms and provide relevant insights for soil management and remediation strategies.