Development of mycorrhizal soybean grown in copper-contaminated soil

Daiane Sartori Andreola, Juliano de Oliveira Stumm, Daniel Erison Fontanive, Djavan Antonio Coinaski, Ricardo Turchetto, Robson Andreazza, Clovis Orlando da Ros, Rodrigo Ferreira da Silva

Abstract


High concentrations of copper in the soil are toxic to the development of plants and microorganisms. The aim of this study was to select arbuscular mycorrhizal fungi efficient for the development and yield of soybeangrown in copper-contaminated soil. The experiment was laid out in a completely randomized design with a 7 × 4 factorial arrangement corresponding to seven rates of copper (0, 80, 160, 240, 320, 400, and 480 mg kg-1 of soil) and four inocula (uninoculated control and three mycorrhizal fungi, namely, Acaulospora colombiana, Dentiscutata heterogama and Rhizophagus clarus), in seven replicates. Shoot height; collar diameter; number of grains per plant; shoot and root-system dry mass; leaf area; specific root surface; copper content and accumulation in the shoots, roots, and grain; chlorophyll parameters; and mycorrhizal colonization percentage were evaluated. Inoculation with the arbuscular mycorrhizal fungi Acaulospora colombiana, Dentiscutata heterogama and Rhizophagus clarus increases the phenological and physiological parameters of soybean and its yield when grown in soil contaminated with up to 480 mg kg-1 of copper applied to the soil. The Rhizophagus clarus isolate provides greater development and yield in soybean grown in soil contaminated with up to 480 mg kg-1 of copper applied to the soil, as compared with the other isolates.

Keywords


Arbuscular mycorrhizae; Heavy metal; Glycine max.

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References


Agência Nacional de Vigilância Sanitária (1998). Portaria N º 685, de 27 de agosto de 1998. Regulamento técnico: princípios gerais para o estabelecimento de níveis máximos de contaminantes químicos em alimentos. Diário Oficial da União, Poder Executivo, de 28 de agosto de 1998.

Ambrosini, V. G., Soriani, H. H., Rosa, D. J., Tiecher, T. L., Girotto, E., Simão, G. D., & Brunetto, G. (2016). Impacto do excesso de cobre e zinco no solo sobre videiras e plantas de cobertura. Bento Gonçalves, RS, EMBRAPA Uva e Vinho. (INFOTECA-E). Recuperado de http://www.infoteca.cnptia. embrapa.br/infoteca/handle/doc/1065884

Bedin, E. (2018). Aplicações foliares de cobre no manejo da ferrugem-asiática da soja. Dissertação de mestrado em Agronomia, Universidade de Passo Fundo, Passo Fundo, RS, Brasil. Recuperado de http:// tede.upf.br/jspui/bitstream/tede/1665/2/2018EdevanBedin.pdf

Benincasa, M. M. (1988). Análise de crescimento de plantas: noções básicas. Jaboticabal: FUNEP. Recuperado de http://www.sidalc.net/cgi-bin/wxis.exe/?IsisScript=ACERVO.xis&method=post& formato=2&cantidad=1&expresion=mfn=002834

Berude, M., Almeida, D., Riva, M., Cabanêz, P., & Amaral, A. (2015). Micorrizas e sua importância agroecológica. Enciclopédia Biosfera, 11(22), 1-15. Recuperado de https://conhecer.org.br/ojs/index. php/biosfera/article/view/1368/1308

Brundrett, M., Bougher, N., Dell, B., Grove, T., & Malajczuk, N. (1996). Working with mycorrhizas in forestry and agriculture (vol. 32). Canberra: Australian Centre for International Agricultural Research. Recuperado de file:///C:/Users/danie/Downloads/mn32_pdf_66358.pdf

Cabral, L., Siqueira, J. O., Soares, C. R. F. S., & Pinto, J. E. B. P. (2010). Retenção de metais pesados em micélio de fungos micorrízicos arbusculares. Química Nova, 33(1), 25-29. doi: 10.1590/S0100-404220 10000100005

Cambrollé, J., García, J. L., Ocete, R., Figueroa, M. E., & Cantos, M. (2013). Growth and photosynthetic responses to copper in wild grapevine. Chemosphere, 93(2), 294-301. doi: 10.1016/j.chemosphere. 2013.04.080

Colla, G., Rouphael, Y., Cardarelli, M., Tullio, M., Rivera, C. M., & Rea, E. (2008). Alleviation of salt stress by arbuscular mycorrhizal in zucchini plants grown at low and high phosphorus concentration. Biology and Fertility of Soils, 44(3), 501-509. doi: 10.1007/s00374-007-0232-8

Companhia Nacional de Abastecimento (2020). Série histórica de produção. Recuperado de https://www. conab.gov.br/info-agro/safras/serie-historica-das-safras?start=30

Conselho Nacional do Meio Ambiente (2009). Resolução nº 420, de 28 de dezembro de 2009, retificada em 2012. DOU nº 249, de 30/12/2009. Recuperado de https://cetesb.sp.gov.br/solo/wp-content/uploads/ sites/18/2014/12/CONAMA-420-09.pdf

Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (2017). Manual de métodos de análise de solo (3a ed. rev. ampl.). Rio de Janeiro: EMBRAPA.

FALKER (2008). Automação agrícola. Manual do medidor eletrônico de teor clorofila (ClorofiLOG/CFL 1030). Recuperado de https://www.falker.com.br/suporte-CFL1030.php

Fernández, C. M., Boem, F. H. G., & Rubio, G. (2011). Effect of indigenous mycorrhizal colonization on phosphorus acquisition efficiency in soybean and sunflower. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 174(4), 673-677. doi: 10.1002/jpln.201000109

Ferreira, D. F. (2019). Sisvar: a computer analysis system to fixed effects split plot type designs. Revista Brasileira de Biometria, 37(4), 529-535. doi: 10.28951/rbb.v37i4.450

Ferreira, P. A. A., Silva, E. P., Armas, R. D., Lazzaretti, B. P., Melo, G. W. B., Zalamena, J., & Soares, C. R. F. S. (2016). Estratégias de amenização da fitotoxidez de metais pesados em solos de vinhedos. (INFOTECA-E). Bento Gonçalves, RS, EMBRAPA Uva e Vinho. Recuperado de https://www.infoteca. cnptia.embrapa.br/infoteca/handle/doc/1065886

Folli-Pereira, M. D. S., Meira-Haddad, L. S. A., Bazzolli, D. M. S., & Kasuya, M. C. M. (2012). Micorriza arbuscular e a tolerância das plantas ao estresse. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 36(6), 1663-1679. doi: 10.1590/S0100-06832012000600001

Gautam, S., Anjani, K., & Srivastava, N. (2016). In vitro evaluation of excess copper affecting seedlings and their biochemical characteristics in Carthamus tinctorius L. (variety PBNS-12). Physiology and Molecular Biology of Plants, 22(1), 121-129. doi: 10.1007/s12298-016-0339-1

Gondin, R. H. P. (2019). Industrialização da soja no Brasil. Trabalho de conclusão de curso em Engeharia Química. Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, MG, Brasil. Recuperado de https:// repositorio.ufu.br/handle/123456789/24266

Klauberg, O., F., Siqueira, J. O., Moreira, F. M. S., Soares, C. R. F. S., & Silva, S. (2005). Ecologia, função e potencial de aplicação de FMAs em condições de excesso de metais pesados. In P. Vidal-Torrado, L. R. F. Alleoni, M. Cooper, A. P. Silva, & E. J. Cardoso (Eds.). Tópicos em ciência do solo (vol. 4, pp. 85-144). Viçosa, MG, Universidade Federal de Viçosa, Sociedade Brasileira de Ciência do Solo.

Magalhães, W. A., Megaioli, T. G., Freddi, O. S., & Santos, M. A. (2016). Quantificação de nutrientes em sementes de soja. Revista de Ciências Agroambientais, 13(2), 1-6. doi: 10.5327/rcaa.v13i2.1189

Maia, L. C., Costa, C. M., & Santos, V. F. (2001). Mycorrhizal dependency of passion fruit (Passiflora edulis f. flavicarpa). Fruits, 56(5), 317-324. doi: 10.1051/fruits:2001132

Malfatti, A. D. L. R., & Cruz, S. P. (2019). Inoculação em soja com Rhizophagus clarus produzidos em sistema de cultivo em vaso e in vitro. Scientia Agraria Paranaensis, 18(3), 244-250. doi: 10.18188/sap. v18i3.21682

Mantovani, A. (2009). Composição química de solos contaminados por cobre: formas, sorção e efeito no desenvolvimento de espécies vegetais. Tese de doutorado em Ciência do Solo. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brasil. Recuperado de http://hdl.handle.net/10183/17085

Marques, D. M., Silva, A. B., Mantovani, J. R., Pereira, D. S., & Souza, T. C. (2018). Growth and physiological responses of tree species (Hymenaea courbaril L., Peltophorum dubium (Spreng.) Taub. and Myroxylon peruiferum L. F.) exposed to different copper concentrations in the soil. Revista Árvore, 42(2), 1-11. doi: 10.1590/1806-90882018000200002

Mathur, S., Sharma, M. P., & Jajoo, A. (2018). Improved photosynthetic efficacy of maize (Zea mays) plants with arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) under high temperature stress. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 180(1), 149-154. doi: 10.1016/j.jphotobiol.2018.02.002

McBride, M. B. (2001). Cupric ion activity in peat soil as a toxicity indicator for maize. Journal of Environmental Quality, 30(1), 78-84. doi: 10.2134/jeq2001.30178x

Miranda, J. C. C. D., Vilela, L., & Miranda, L. N. D. (2005). Dinâmica e contribuição da micorriza arbuscular em sistemas de produção com rotação de culturas. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 40(10), 1005-1014. doi: 10.1590/S0100-204X2005001000009

Miranda, J. C. C., & Miranda, L. N. (1997). Micorriza arbuscular. In M. A. Vargas, & M. Hungria (Eds.), Biologia dos solos dos cerrados (pp. 69-123). Planaltina, DF, EMBRAPA-CPAC.

Miyazawa, M., Pavan, M. A., Muraoka, T., Carmo, C. D., & Melo, W. D. (2009). Análise química de tecido vegetal. In F. C. Silva (Ed.), Manual de análises químicas de solos, plantas e fertilizantes (Parte 2, Cap. 1, pp. 193-233). Brasília, DF: EMBRAPA Informação Tecnológica.

Negrini, A. (2017). Amenizante orgânico e micorrizas arbusculares em mudas de eucalipto cultivadas em solo contaminado com cobre. Dissertação de mestrado em Agronomia - Agricultura e Ambiente. Universidade Federal de Santa Maria, Frederico Westphalen, RS, Brasil. Recuperado de https:// repositorio.ufsm.br/bitstream/handle/1/13685/DIS_PPGAAA_2017_NEGRINI_ALEX.pdf?sequence=1&isAllowed=y

Pereira, M. G., Santos, C. E., Freitas, A. D. de, Stamford, N. P., Rocha, G. S. da, & Barbosa, A. T. (2013). Interações entre fungos micorrízicos arbusculares, rizóbio e actinomicetos na rizosfera de soja. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 17(12), 1249-1256. doi: 10.1590/S1415-4366201300 1200001

Santos, H. G., Jacomine, P. K. T., Anjos, L. H. C., Oliveira, V. A., Lumbreras, J. F., Coelho, M. R., Cunha, T. J. F. (2018). Sistema brasileiro de classificação de solos. Brasília, DF: EMBRAPA Solos. (INFOTECA-E). Recuperado de http://www.infoteca.cnptia.embrapa.br/infoteca/handle/doc/1094003

Seidel, E. P., Costa, A. C. S. D., & Lana, M. D. C. (2009). Fitodisponibilidade de cobre e produção de matéria seca por plantas de milho em resposta à aplicação de dejetos de suínos. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 33(6), 1871-1878. doi: 10.1590/S0100-06832009000600036

Silva, I. C., Rocha, C., Rocha, M. C., & Sousa, C. M. (2018). Growth of Brachiaria decumbens in Latosol contaminated with copper. Ciência e Agrotecnologia, 42(2), 168-175. doi: 10.1590/1413-70542018422 030317

Silva, J. C. (2019). Desenvolvimento e capacidade fitoextratora de plantas agrícolas cultivadas em solo com diferentes texturas e teores de cobre. Dissertação de mestrado em Agronomia - Agricultura e Ambiente. Universidade Federal de Santa Maria, Frederico Westphalen, RS, Brasil. Recuperado de http:// repositorio.ufsm.br/handle/1/17056

Silva, M. L. D. S., Vitti, G. C., & Trevizam, A. R. (2007). Concentração de metais pesados em grãos de plantas cultivadas em solo com diferentes níveis de contaminação. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 42(4), 527-535. doi: 10.1590/S0100-204X2007000400011

Sociedade Brasileira de Ciência do Solo (2016). Manual de calagem e adubação para os Estado do Rio Grande do Sul e Santa Catarina (11a ed.). Porto Alegre: Comissão de Química e Fertilidade do Solo do Estado do Rio Grande do Sul e Santa Catarina.

Tedesco, M. J., Gianello, C., Bissani, C. A., Bohnen, H., & Volkweiss, S. J. (1995). Análises de solo, plantas e outros materiais (2a ed.). Porto Alegre: Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Departamento de Solos.

Tiecher, T. L., Soriani, H. H., Tiecher, T., Ceretta, C. A., Nicoloso, F. T., Tarouco, C. P.,... Brunetto, G. (2018). The interaction of high copper and zinc doses in acid soil changes the physiological state and development of the root system in young grapevines (Vitis vinifera). Ecotoxicology and Environmental Safety, 148(1), 985-994. doi: 10.1016/j.ecoenv.2017.11.074

United States Environmental Protection Agency (1996). Method 3050 B: acid digestion of sediments, sludges, and soils. Washington, DC: USEPA.

Vieira, G. E. G., Furmigare, N. S., Teixeira, L. F., & Colen, A. G. N. (2015). Influência da micorriza na cultura da soja: preocupação com a produção de energia-uma revisão. Revista Liberato, 16(25), 57-64. doi: 10.31514/rliberato Recuperado de http://www.revista.liberato.com.br/ojs_lib/index.php/revista/ article/view/342

Yruela, I. (2005). Copper in plants. Brazilian Journal of Plant Physiology, 17(1), 145-156. doi: 10.1590/S 1677-04202005000100012




DOI: http://dx.doi.org/10.5433/1679-0359.2021v42n6SUPL2p3617

Semina: Ciênc. Agrár.
Londrina - PR
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