Impactos do Cu, Zn e Mn sobre a vegetação preservada na entrelinha de vinhedos do bioma Pampa e o potencial de fitorremediação das espécies nativas

Abstract

O bioma Pampa possui uma grande diversidade de vegetação campestre. No entanto, por causa da conversão dos campos nativos para monocultivos, essa biodiversidade está sendo ameaçada. Dessa forma, estratégias de uso com menor impacto ambiental são necessárias. Dentre as alternativas está a vitivinicultura, pois é possível conservar a vegetação nativa no interior de vinhedos. Porém, metais pesados como Cu, Zn e Mn podem acumular no solo de vinhedos devido aos tratamentos fitossanitários. Altas concentrações desses metais podem causar toxidez às plantas. Mas, espécies nativas podem possuir mecanismos de tolerância, não suficientemente conhecidos. Assim, o estudo objetivou verificar os impactos do aumento dos teores de Cu, Zn e Mn em solos de vinhedos sobre a vegetação nativa do bioma Pampa preservada na entrelinha, os mecanismos de tolerância utilizados por espécies nativas do bioma Pampa em resposta ao excesso dos metais e indicar quais potencialmente podem ser usadas para fitorremediação. Para isso, dois Estudos foram realizados. O Estudo I foi realizado em condições de campo e o Estudo II foi realizado em condições controladas. No Estudo I em duas estações, verão e inverno, foi realizado um levantamento da composição botânica, os teores de Cu, Zn, Mn disponíveis no solo e dos parâmetros nutricionais nas espécies que cresceram na entrelinha de vinhedos com mais de 40 anos de cultivo e no campo nativo. No estudo II foram determinados parâmetros de crescimento, nutricionais, estresse oxidativo, concentração de pigmentos fotossintéticos, atividade de enzimas antioxidantes e distribuição subcelular do Cu, Zn e Mn em três espécies nativas do bioma Pampa, sendo elas Axonopus compressus, Paspalum notatum e Paspalum plicatulum cultivadas em solo de vinhedo e em solo de campo nativo. Os maiores teores de Cu, Zn e Mn no solo de vinhedos aumentaram a contribuição de biomassa de espécies exóticas, diminuíram a riqueza e diversidade das espécies nos vinhedos. Além disso, o aumento nos teores e interação entre o Cu, Zn e Mn diminuíram a concentração de clorofila, causaram estresse oxidativo e desbalanços nutricionais que refletiram em menor produção de biomassa. As plantas cultivadas com altos teores de Cu, Zn e Mn expressaram mecanismos de tolerância, que consistiram em acumular os metais no caule e/ou raízes, compartimentalizar o excesso dos metais na parede celular e vacúolo e aumentar a atividade das enzimas antioxidantes SOD e POD sobre estresse oxidativo. P. plicatulum e P. notatum foram as mais indicadas para a fitoestabilização de Cu, Zn e Mn em áreas de vinhedos com altos teores desses metais no bioma Pampa.

Abstract: The Pampa biome has a great diversity of grassland vegetation. However, because of the conversion of native grasslands to monocultures, this biodiversity is being threatened. Thus, use strategies with less environmental impact are needed. Among the alternatives is viticulture, as it is possible to conserve native vegetation within vineyards. However, heavy metals such as Cu, Zn and Mn can accumulate in the soil of vineyards due to phytosanitary treatments. High concentrations of these metals can cause plant toxicity. However, native species may have tolerance mechanisms, which are not sufficiently known. Thus, the study aimed to verify the impacts of the increase in Cu, Zn and Mn levels in vineyard soils on the native vegetation of the Pampa biome preserved between the rows, the tolerance mechanisms used by native species of the Pampa biome in response to the excess of metals and indicate which ones can potentially be used for phytoremediation. For this, two studies were carried out. Study I was conducted under field conditions and Study II was conducted under controlled conditions. In Study I in two seasons, summer and winter, a survey of the botanical composition, the levels of Cu, Zn, Mn available in the soil and the nutritional parameters in the species growing in the inter-row of vineyards with more than 40 years of cultivation and in the native field was carried out. In study II, growth, nutritional parameters, oxidative stress, photosynthetic pigment concentration, antioxidant enzyme activity and subcellular distribution of Cu, Zn and Mn were determined in three native species of the Pampa biome, namely Axonopus compressus, Paspalum notatum and Paspalum plicatulum grown in vineyard soil and in native field soil. Higher Cu, Zn and Mn contents in vineyard soil increased the biomass contribution of alien species, decreased species richness and diversity in vineyards. In addition, the increase in Cu, Zn and Mn contents and interaction decreased chlorophyll concentration, caused oxidative stress and nutritional imbalances that reflected in lower biomass production. Plants grown with high levels of Cu, Zn and Mn expressed tolerance mechanisms, which consisted of accumulating the metals in the stem and/or roots, compartmentalizing the excess metals in the cell wall and vacuole and increasing the activity of the antioxidant enzymes SOD and POD upon oxidative stress. P. plicatulum and P. notatum were the most suitable for phytostabilization of Cu, Zn and Mn in vineyard areas with high levels of these metals in the Pampa biome.