Growth and tolerance of <i>Ilex paraguariensis</i> A.St.-Hil. seedlings grown in copper-contaminated soil

Authors

DOI:

https://doi.org/10.5902/1980509864216

Keywords:

Mate herb, Heavy metal, Micronutrient, Toxicity

Abstract

Copper (Cu) is a micronutrient necessary for plant development, as it is included in the structure of enzymatic compounds and activators. However, at high soil concentrations it can become toxic to plant metabolism. Thus, the objective of this work was to evaluate the growth and tolerance of Ilex paraguariensis seedlings grown in copper contaminated soil. The study was conducted in a greenhouse of the Department of Forestry Engineering, Federal University of Santa Maria, Campus Frederico Westphalen, RS, between March and September 2018. The seedlings of Ilex paraguariensis used in the experiment were acquired from a nursery located in the municipality of Arvorezinha, RS. The treatments applied were five doses of Cu (0 - control, without addition of copper; 100; 200; 300 and 400 mg Kg-1 of soil). The experiment was carried out in a completely randomized design with 10 replications, each repetition being one plant per pot. After exposure to different treatments under soil cultivation at 150 days, plant height, stem diameter, leaf area, root, stem and leaf dry mass and tolerance index were evaluated. The results showed that the copper doses reduced the seedlings height and stem diameter. The dry mass of all collected partitions showed reduction from the use of 200 mg kg-1 of soil. The plants submitted to higher Cu (400 mg kg-1 soil) showed a reduction in leaf area of 64.7% in relation to the control. The species Ilex paraguariensis presented a tolerance index higher than 60% up to 300 mg kg-1 Cu.

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Author Biographies

Antônio Marcos Zuliani Lunkes, Universidade Federal de Santa Maria, Palmeira das Missões, RS

Engenheiro Florestal, Especialista em Gestão Ambiental, Graduando em Zootecnia, Universidade Federal de Santa Maria, Rua Afonso Honório, 345 - Fátima, CEP 98300-000, Palmeira das Missões (RS), Brasil.

Nilton Cesar Mantovani, Universidade Federal de Santa Maria, Frederico Westphalen, RS

Engenheiro Florestal, Dr., Professor do Departamento de Engenharia Florestal, campus Frederico Westphalen, Universidade Federal de Santa Maria, Linha 7 de setembro s/n, BR 386 Km 40, CEP 98400-000, Frederico Westphalen (RS), Brasil.

Hilda Hildebrand Soriani, Universidade Federal de Santa Maria, Frederico Westphalen, RS

Bióloga, Dra., Professora do Departamento de Engenharia Florestal, campus Frederico Westphalen, Universidade Federal de Santa Maria, Linha 7 de setembro s/n, BR 386 Km 40, CEP 98400-000, Frederico Westphalen (RS), Brasil.

Fabio Santos Rangel Junior, Universidade de São Paulo, Piracicaba, SP

Engenheiro Florestal, Mestrando, Programa de Pós-Graduação em Recursos Florestais, Departamento de Ciências Florestais, Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz - ESALQ, Universidade de São Paulo, Avenida Pádua Dias, 11, Caixa Postal 09, CEP 13418-900, Piracicaba, SP, Brasil.

References

AMBROSINI, V. G. et al. Impacto do excesso de cobre e zinco no solo sobre videiras e plantas de cobertura. In: MELO, G. W. B. de; ZALAMENA, J.; BRUNETTO, G.; CERETTA, C. A. (Org.) Calagem, adubação e contaminação em solos cultivados com videiras. Bento Gonçalves, RS: Embrapa Uva e Vinho, p. 91-110, 2016.

AMBROSINI, V. G. et al. Reduction of copper phytotoxicity by liming: A study of the root anatomy of young vines (Vitis labrusca L.). Plant Physiology and Biochemistry, v. 96, p. 270-280, 2015. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2015.08.012. Acesso em 11 de out., 2021.

ALLOWAY, B. J. Sources of heavy metals and metalloids in soils. In: ALLOWAY, B. J. (ed.) Heavy metals in soils. Environmental Pollution, v. 22. Springer, Dordrecht, p. 11-50. 2013. Disponível em: https://doi.org/10.1007/978-94-007-4470-7_2. Acesso em 07 de out., 2021.

BISSANI, C. A. et al. Fertilidade dos solos e manejo da adubação de culturas. 2. ed. rev. ampl., Porto Alegre, RS: Metrópole, 2008. 344p.

BROADLEY, M. et al. Function of nutrients: micronutrients. In: Marschner, H. Mineral Nutrition of Higher Plants. 3rd ed. London: Elsevier, p. 191-248. 2012.

CAMBROLLÉ, J.; GARCÍA, J. L.; FIGUEROA, M. E.; CANTOS, M. Evaluating wild grapevine tolerance to copper toxicity. Chemosphere, v. 120, p. 171-178, 2015. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2014.06.044. Acesso em 18 de out., 2021.

CHAVES, L. H. G. et al. Acúmulo e distribuição de cobre e zinco em mamoneira cultivar BRS Paraguaçu e crescimento da planta. Engenharia Ambiental, v.7, n. 3, p.263-277, 2010.

CHECHI, L. A.; SCHULTZ, G. A produção de erva-mate: um estudo da dinâmica produtiva nos estados do sul do Brasil. Enciclopédia Biosfera, v. 13, n. 23. p. 16-26, 2016.

CHIBUIKE, G. U.; OBIORA, S. C. Heavy metal polluted soils: effect on plants and bioremediation methods. Applied and Environmental Soil Science, v. 2014, p. 1-12, 2014. Disponível em: http://dx.doi.org/10.1155/2014/752708. Acesso em 15 de out., 2021.

DELLAI, A.; SILVA, R. F.; ANDREAZZA, R. Ectomicorriza no crescimento de Eucalyptus saligna em solo contaminado com cobre. Ciência Florestal, Santa Maria, v. 28, n. 2, p. 624-631, 2018. Disponível em: http://dx.doi.org/10.5902/1980509832052. Acesso em 04 de out., 2021.

DE MARCO, R. et al. Amenizante orgânico e Eucalyptus grandis para fitoestabilização de solo contaminado com cobre. Floresta e Ambiente, Seropédica, v. 24, p. 1-9, 2017. Disponível em: http://dx.doi.org/10.1590/2179-8087.029315. Acesso em 04 de jun., 2021.

DUTRA, F. L. G.; HOFFMANN-RIBANI, R. Determinação de compostos fenólicos por cromatografia líquida de alta eficiência isocrática durante estacionamento da erva-mate. Química Nova, v. 33, n. 1, p. 119-123, 2010.

FAGUNDES, A. et al. Ilex Paraguariensis: compostos bioativos e propriedades nutricionais na saúde. Brasileira de Obesidade, Nutrição e Emagrecimento, v. 9, n. 53, p. 213–222, 2015.

FERREIRA, D. F. SISVAR: a computer statistical analysis system. Ciência e Agrotecnologia, Lavras, v. 35, n. 6, p. 1039-1042, 2011. Disponível em: http://dx.doi.org/10.1590/S1413-70542011000600001. Acesso em 04 de set., 2021.

FERREIRA, P. A. A. et al. Rhizophagus clarus and phosphate alter the physiological responses of Crotalaria juncea cultivated in soil with a high Cu level. Applied Soil Ecology, v. 91, p. 37-47, 2015. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2015.02.008. Acesso em 04 de set., 2021.

KABATA-PENDIAS, A. Trace elements in soils and plants. 4th ed. Boca Raton, FL, EUA: CRC Press / Taylor & Francis Group, 2011. 548p.

LEQUEUX, H.; HERMANS, C.; LUTTS, S.; VERBRUGGEN, N. Response to copper excess in Arabidopsis thaliana: impact on the root system architecture, hormone distribution, lignin accumulation and mineral profile. Plant Physiology and Biochemistry, v. 48, n. 8, p. 673-682, 2010. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2010.05.005. Acesso em 10 de set., 2021.

LUX, A. et al. Differences in structure of adventitious roots in Salix clones with contrasting characteristics of cadmium accumulation and sensitivity. Physiologia Plantarum, Medford, v. 120, n. 4, p. 537-545, 2004. Disponível em: https://doi.org/10.1111/j.0031-9317.2004.0275.x. Acesso em 11 de set., 2021.

MARQUES, D. M. et al. Growh 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, Viçosa, MG, v. 42, n. 2, p. 1-11, 2018. Disponível em: http://doi.org/10.1590/1806-90882018000200002. Acesso em 18 de out., 2021.

MATEOS, R. et al. Improved LC-MS characterization of hydroxycinnamic acid derivatives and flavonols in different commercial mate (Ilex paraguariensis) brands. Quantification of polyphenols, methylxanthines, and antioxidant activity. Food Chemistry, v. 241, p. 232–241, 2018. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2017.08.085. Acesso em 06 de out., 2021.

PIMENTEL, G. et al. Yerba mate extract (Ilex paraguariensis) attenuates both central and peripheral inflammatory effects of dietinduced obesity in rats. The Journal of Nutrition Biochemistry, v. 24, n. 5, p. 809– 818, 2013. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.jnutbio.2012.04.016. Acesso em 06 de out., 2021.

SILVA, R. F. et al. Interferência de doses de cobre no crescimento e na qualidade de mudas de Bauhinia forficata Link, Pterogyne nitens Tul e Enterolobium contortisiliquum Vell. Ciência Florestal, Santa Maria, RS, v. 26, n. 2, p. 647-655, 2016. Disponível em: http://doi.org/10.5902/1980509822764. Acesso em 18 de out., 2021.

SILVA, R. F. et al. Efeito do cobre sobre o crescimento e qualidade de mudas de Stryphnodendron polyphyllum Mart. e Cassia multijuga Rich. Ciência Florestal, Santa Maria, RS, v. 24, n. 3, p. 717-725, 2014. Disponível em: http://dx.doi.org/10.5902/1980509815730. Acesso em 18 de out., 2021.

SOBRAL, M.; JARENKOW, J. A. (Orgs.) Flora arbórea e arborescente do Rio Grande do Sul. 2. ed. São Carlos: RiMa, 2013. 357p.

STORCK, L. et al. Experimentação vegetal. 3. ed. Santa Maria, RS: Editora da UFSM. 2011. 199p.

STURION, J. A; RESENDE, M. D. V. de. Melhoramento genético da erva-mate. Colombo, PR: Embrapa Florestas, 2010. 274p.

STRECK, E. V. et al. Solos do Rio Grande do Sul. 2. ed. rev. ampl., Porto Alegre, RS: EMATER/RS, 2008. 222p.

TIECHER, T. L. et al. Principais doenças da videira e contaminação de solos de vinhedos com cobre e zinco. In: TIECHER, T. (Org.). Manejo e conservação do solo e da água em pequenas propriedades rurais no sul do Brasil: impacto das atividades agropecuárias na contaminação do solo e da água. Frederico Westphalen, RS: URI, 2017b. p. 124-140.

TIECHER, T. L. et al. The potential of Zea mays L. in remediating copper and zinc contaminated soils for grapevine production. Geoderma, v. 262, p. 52-61, 2016. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2015.08.015. Acesso em 18 de out., 2021.

TIECHER, T. L. et al. Tolerance and translocation of heavy metals in young grapevine (Vitis vinifera) grown in sandy acidic soil with interaction of high doses of copper and zinc. Scientia Horticulturae, v. 222, p. 203-212, 2017a. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.scienta.2017.05.026. Acesso em 10 de out., 2021.

TOSELLI, M. et al. Response of potted grapevines to increasing soil copper concentration. Australian Journal of Grape and Wine Research, v. 15, p. 85-92, 2009. Disponível em: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1755-0238.2008.00040.x/abstract. Acesso em 11 de out., 2021.

VIDOR, M. A. et al. Variabilidade genética em um ensaio de progênies de erva- mate (Ilex paraguariensis St.Hil.). Ciência Rural, v. 32, n. 4, p. 583-587, 2002.

WEI, B. G.; YANG, L. S. A review of heavy metal contaminations in urban soils, urban road dusts and agricultural soils from China. Microchemical Journal, v. 94, p. 99-107, 2010. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.microc.2009.09.014. Acesso em 18 de out., 2021.

YRUELA, I. Copper in plants: acquisition, transport and interactions. Functional Plant Biology, v. 36, p. 409-430, 2009. Disponível em: https://doi.org/10.1071/FP08288. Acesso em 18 de out., 2021.

ZACCHINI, M. et al. Metal tolerance, accumulation and translocation in poplar and willow clones treated with cadmium in hydroponics. Water Air and Soil Pollution, v. 197, p. 23-34, 2009. Disponível em: https://doi.org/10.1007/s11270-008-9788-7. Acesso em 18 de set., 2021.

Published

2022-11-23

How to Cite

Lunkes, A. M. Z. ., Mantovani, N. C., Soriani, H. H., & Rangel Junior, F. S. (2022). Growth and tolerance of <i>Ilex paraguariensis</i> A.St.-Hil. seedlings grown in copper-contaminated soil. Ciência Florestal, 32(4), 1948–1963. https://doi.org/10.5902/1980509864216

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