Seca favorece fungos fitopatogênicos e liberação de CO2 em solo de pastagem, aponta estudo

Trabalho de campo conduzido na USP de Ribeirão Preto avaliou como o aumento da temperatura associado ao estresse hídrico pode impactar a qualidade do solo e o cultivo

Karina Ninni | Agência FAPESP – Um grupo de cientistas da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo (FFCLRP-USP) estimou o impacto da falta de água e da elevação de temperatura em solos plantados com forrageiras comumente usadas para pastagem. Os resultados da pesquisa foram descritos em dois artigos, o primeiro publicado na revista Molecular Ecology, em abril e o segundo, na Soil Biology and Biochemistry, em junho.

De acordo com o micologista Tássio Brito de Oliveira, primeiro autor dos dois artigos, a seca causou mais impacto nos solos dessas pastagens do que o aumento de temperatura em 2o C – cenário semelhante à projeção feita pelo Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas da Organização das Nações Unidas para o fim deste século –, inclusive em termos de liberação de dióxido de carbono por respiração do solo (efluxo de CO2).

“Períodos de seca podem modificar a diversidade de fungos presentes no solo, aumentando as espécies causadoras de doenças em plantas, além de alterar sua dinâmica de fertilidade. Observamos também que, na falta de água, o efluxo de CO2 do solo aumenta”, conta Oliveira, doutor em microbiologia pela Universidade Estadual Paulista (Unesp).

Os experimentos foram realizados em uma área de 3 mil metros quadrados instalada em ambiente aberto no campus da USP em Ribeirão Preto, em uma instalação denominada Trop-T-FACE, construída com apoio da FAPESP no âmbito do Programa de Pesquisa sobre Mudanças Climáticas Globais (PFPMCG). A instalação conta com dois sistemas: um denominado FACE (Free-air carbon dioxide enrichment), que permite simular condições futuras de CO2, e outro chamado T-FACE (Temperature Free-air Controlled Enhancement), que permite aos pesquisadores manipular variáveis como temperatura e umidade do solo.

No primeiro artigo, Oliveira e os colegas mostram que a seca favorece a proliferação de espécies de fungos patogênicos para as plantas, como Curvularia, Thielavia e Fusarium, o que poderia intensificar a ocorrência de doenças. “Isso pode representar um risco para lavouras, principalmente as monoculturas”, alerta.

No texto mais recentemente publicado, eles avaliaram o efeito das secas e do aumento de temperatura em 2 °C na atividade de enzimas relacionadas aos ciclos do carbono e do fósforo (liberadas por microrganismos como fungos e bactérias) e na respiração do solo. “Nesse segundo trabalho, vimos que o fator disponibilidade de água foi muito mais impactante do que o aumento da temperatura para as atividades das enzimas que correspondem às taxas de mineralização e decomposição do solo, responsáveis pela ciclagem dos nutrientes. E que o efluxo de CO2 do solo também aumentou com o estresse hídrico.”

Assim, no caso das pastagens estudadas, menor quantidade de água no solo tem potencial para aumentar a liberação de carbono para a atmosfera. “Esse dióxido de carbono não é produzido apenas pelos microrganismos do solo; as raízes das plantas também produzem e liberam o gás”, afirma Oliveira, atualmente pós-doutorando em microbiologia na FFCLRP-USP, sob a supervisão da professora Maria de Lourdes Polizeli.

Diversidade e fertilidade

A área em que os experimentos foram feitos foi dividida em 12 parcelas. Primeiramente, os pesquisadores prepararam o solo e corrigiram o pH. Então, plantaram uma mistura de duas espécies de forrageiras comumente usadas em pastagens no país (80% Stylosanthes capitata e 20% Stylosanthes macrocephala), na mesma proporção em todas as parcelas.

“Durante o tempo de crescimento das forrageiras [aproximadamente quatro meses], todas as 12 parcelas foram irrigadas constantemente. Quando as plantas atingiram o crescimento que nos interessava, paramos de irrigar seis das 12 parcelas”, explica Oliveira.

O experimento foi desenhado para que as plantas estivessem suficientemente crescidas no período de seca e, assim, as parcelas que não foram irrigadas ficaram expostas a uma estiagem de 40 dias. “A área tem uma estação meteorológica própria. A temperatura e a umidade do solo eram medidas 24 horas por dia e a informação era enviada para um sistema de controle. Aquecedores infravermelhos instalados nas parcelas nos permitiam manter seis delas aquecidas sempre 2° C acima da temperatura ambiente registrada nas outras áreas”, descreve.

As parcelas receberam os seguintes tratamentos: irrigação e temperatura ambiente; déficit hídrico no solo e temperatura ambiente; irrigação e acréscimo de 2° C na temperatura; e déficit hídrico no solo e acréscimo de 2° C na temperatura.

“Nenhum tratamento afetou a riqueza de espécies de fungos [número de espécies], que foi similar nas 12 parcelas. Mas a diversidade [que diz respeito ao número de espécies mais o número de indivíduos de cada espécie] foi modificada naquelas em que a água foi interrompida. Onde não havia estresse hídrico, uma espécie ou duas dominavam, e o restante delas aparecia com uma carga muito baixa de indivíduos. Já onde havia estresse hídrico, a abundância entre as espécies dominantes ficou mais bem distribuída e não havia uma única espécie dominando, mas várias, com aproximadamente a mesma quantidade de indivíduos.”

Segundo os autores do estudo, as espécies que registraram aumento na quantidade de indivíduos foram principalmente as causadoras de doenças em plantas. “Trata-se de uma informação preocupante, principalmente porque, sendo um trabalho em campo, em que há interações com os fatores ambientais, os resultados são mais próximos da realidade”, alerta o professor do Departamento de Biologia da FFCLRP-USP Carlos Alberto Martinez y Huaman, que coordenou um Projeto Temático da FAPESP vinculado ao PFPMCG. Ele lembrou que o Fusarium, uma das espécies patogênicas que aumentaram na seca, está também envolvido em processos de emissões de óxido nitroso, um poderoso gás de efeito estufa.

Oliveira relata que a falta de água aumentou a atividade da fosfatase, enzima que solubiliza e mineraliza o fósforo. “Uma hipótese que levantamos é que, havendo redução do fosfato na região da raiz, os microrganismos associados a essas plantas aumentam a produção de fosfatase mais longe dessa região, solubilizam o fosfato e o levam até a planta. As plantas interagem em simbiose com alguns microrganismos, inclusive fungos: elas liberam nutrientes para o crescimento deles, e eles em troca absorvem nutrientes no solo e levam para elas.”

A seca também afetou negativamente a atividade de enzimas que atuam nos ciclos do carbono. “Tanto a beta-glucosidase quanto a xilanase, que atuam no ciclo do carbono, foram influenciadas negativamente com a redução de água, pois a ausência de água reduz sua solubilidade. Além disso, com menos água tanto as enzimas quanto o produto delas se deslocam menos no solo, o que reduz a mobilidade desse substrato até o material que ele quer decompor, ou até o fungo. Assim, interrompem-se ciclos essenciais para manter os nutrientes no solo, o que afeta sua fertilidade.”

Na avaliação do professor Martinez y Huaman, pesquisas sobre o impacto das secas e o uso da água são importantes instrumentos para os tomadores de decisão. “O contexto em que este estudo está inserido foi o de uma chamada conjunta do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, da Agência Nacional de Águas e do Ministério de Ciência, Tecnologia e Inovações, em 2015, quando o Sudeste atravessava uma crise hídrica. A Agência Nacional de Águas começou a receber pedidos de outorga de uso da água para regar pastos, e queria subsídios para tomar decisão: vale a pena regar pastagens? Havia necessidade de pesquisas para saber como a falta de água, associada com elevadas temperaturas, estaria afetando as pastagens.” De acordo com o pesquisador, o Brasil tem 160 milhões de hectares cultivados com forrageiras para pastagens e, portanto, conhecer melhor o impacto das mudanças climáticas sobre as pastagens e das pastagens sobre as mudanças climáticas é sumamente importante e relevante. O professor Martinez y Huaman considera que é urgente a seleção de forrageiras mais resistentes à seca para enfrentar as mudanças climáticas.