BR102020014535B1 - Composição e método para atenuar estresses abióticos e bióticos em plantas - Google Patents
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Abstract
é descrita uma composição mineral a base de dióxido de silício, especificamente na forma cristalina, insolúvel e inerte, com tamanho de partículas entre 1 e 70 micra, e preferencialmente adicionada a óxido de zinco insolúvel e uma fonte de manganês. a dita composição, quando aplicada sobre as partes aéreas expostas da planta, via pulverização de uma suspensão aquosa oriunda de um pó molhável ou de uma suspensão concentrada, leva à deposição de uma camada externa de proteção contra as radiações uv-a e uv-b. testes em campo e em estufas comprovam amplamente a relação direta entre a atenuação dos estresses bióticos e abióticos a partir da composição da invenção, e um aumento da saúde da planta e de sua produtividade.
Description
[001] A presente invenção se enquadra no campo da química aplicável sobre plantas para atenuar danos e estresses abióticos causados pela radiação ultravioleta e mitigar danos bióticos causados por organismos pragas oportunistas em decorrência. Mais especificamente, a invenção se refere a uma composição e métodos envolvendo filtro solar inorgânico para uso sobre plantas cultivadas, objetivando reduzir os danos físicos e fisiológicos da queima pela radiação solar, bem como criando melhor condição física e fisiológica das plantas para melhor resistir a infecções fúngicas e ainda dificultando a proliferação de insetos pragas mastigadores sobre tais plantas.
[002] A radiação ultravioleta (R-UV) emitida pelo sol que chega à superfície terrestre causa riscos não somente à saúde humana, mas também impacta a saúde intrínseca das plantas. Nos últimos 20 anos, em alguns cultivos como de frutas e hortaliças, vem sendo feita a proteção da aparência visual de folhas e frutos contra os danos de queima pela radiação solar (calor de Infravermelho, luminosidade excessiva e mesmo a ultravioleta) a partir da aspersão preventiva sobre estas de produtos como Caulim ou Carbonato de Cálcio para criar uma película protetora. Neste período, pesquisadores voltados para a agronomia têm concordado que a radiação ultravioleta, além de comprometer a aparência, limita também a produtividade de plantas cultivadas em larga escala para produção de alimentos (grãos, óleos, energia, fibras) e podem até mesmo favorecer a maior agressividade de pragas e doenças incidentes sobre estas, fato que tem se tornado preocupante face aos incrementos de níveis de radiação ultravioleta observados e reportados sob as mudanças climáticas em curso, mais especificamente as faixas, no espectro R-UV, de UV-A e UV-B, dado que a UV-C não atinge a superfície terrestre. Enquanto é pública e notória a preocupação de proteção humana contra a exposição à radiação UV, pouco se comenta sobre o que decorre com as plantas cultivadas em mesma situação.
[003] O primeiro estudo buscando entender o que a UV-A/B representa para as plantas cultivadas foi publicado por Stapleton em 1992 (Ultraviolet Radiation and Plants: Burning Questions. The Plant Cell, Vol. 4, 1353-1358, November 1992. American Society of Plant Physiologists). Stapleton evidenciou que o aumento da radiação ultravioleta implicava em redução da viabilidade do pólen (menor frutificação), deformação de folhas e notadamente a danificação do aparato fotossintético (Fotossistema II) que, conforme demostrou, reduz a produção de biomassa (folhas, grãos, frutos). Assim, a radiação ultravioleta passou a ser considerada um estresse abiótico às plantas (a exemplo de outros como salinidade, excesso de frio ou de calor, baixa disponibilidade de água, etc.).
[004] Sob esta preocupação o Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (USDA) implementou em 1992 o Programa UVMRP para monitorar e pesquisar os efeitos da radiação ultravioleta, agravados pelas mudanças climáticas, sobre a agricultura, o qual resultou em 128 publicações revisadas por pares (acessível em http://uvb.nrel.colostate.edu) os quais concluem que dois terços de 680 plantas cultiváveis testadas sofrem danos pela radiação ultravioleta, mesmo que sejam em doses de radiação consideradas baixas. Em resposta às conclusões daquele Programa, o USDA implementou, em 2016, um plano estratégico denominado USDA Ultraviolet Radiation Monitoring and Research Program (2016-2020, acessível em https://uvb.nrel.colostate.edu/UVB/index.jsf) para lidar com a questão, com ênfase nas lavouras que são base da alimentação global, como o milho, a soja e o arroz. No mesmo sentido, em 2009 a Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) estabeleceu o Programa CLIMAPEST que tem estudado os impactos nas lavouras, com destaque para a soja (acessível em https://www.macroprograma1.cnptia.embrapa.br/climapest/impactos-do-uv-b).
[005] Atualmente se suspeita que a radiação ultravioleta como um todo, não somente afeta negativamente e diretamente a parte aérea da planta exposta (folhas, polinização, fotossíntese) mas também afeta o volume de raízes na parte subterrânea, em decorrência das respostas bioquímicas desencadeadas e consequente dreno energético, o que impacta a capacidade da planta em extrair água e nutrientes do solo. Estas conclusões mais atuais foram trazidas por T. Matthew Robson e colaboradores na ampla revisão sob o título “A perspective on ecologically relevant plant-UV research and its practical application”,publicada em janeiro de 2019 em Photochemical & Photobiological Sciences.
[006] Em um aspecto bioquímico preocupante, a radiação ultravioleta também penetra ao interior das folhas e provoca um aumento no nível de R.O.S. (espécies oxidativas reativas, ou radicais livres oxidativos) o qual, embora seja um composto de estresse comum resultante da respiração vegetal e auto removido, quando em excesso cria prejuízos às funções vitais das plantas. E. Hideg e colaboradores, no artigo “UV-B exposure, ROS, and stress: inseparable companions or loosely linked associates?”, publicado em 2012 (Trends in Plant Science, 18(2): 107-115), concluem que altas ou baixas doses de radiação UV-B alteram desfavoravelmente o metabolismo de auto remoção de ROS. Uma vez em nível alto, os radicais livres oxidativos (ROS) agridem aparatos fundamentais das células (como o fotossistema II), as proteínas (ex: RUBISCO) e o próprio DNA das células. Em condições normais as plantas removem os radicais oxidativos pela ação da enzima Super Oxidase Dismutase (SOD) a qual, dentre suas possíveis formas, as mais comuns são as que contem Cobre e Zinco (Cu/Zn-SOD) e especialmente a que contém Manganês (Mn-SOD), esta vital para lidar com ROS mitocondrial (onde ocorre a respiração e geração de energia na célula).
[007] A radiação UV também provoca efeitos negativos indiretos, pelo aumento da severidade de infecções fúngicas sobre as plantas sob este estresse, como se verifica nos estudos publicados por William J. Manning em 1995 (Climate change: potential effects of increased Atmospheric carbon dioxide (CO & ozone (03), and Ultraviolet-b (uv-b) radiation on plant diseases. Environmental Pollution 88 (1995) 219-245) e, em 2008, por Raquel Ghini e colaboradores (Climate Change and Plant Diseases. Sci. Agric. (Piracicaba, Braz.), v.65, special issue, p.98-107, December 2008).
[008] Assim, pelo conhecimento científico recente, se manifesta a necessidade de assegurar a produtividade das plantas cultivadas, sendo impactadas pelo atual e crescente nível da radiação ultravioleta em seus efeitos diretos (danos morfológicos e fisiológicos) e indiretos (estresse oxidativo, infecções fúngicas). Mais além, se depreende que seja possível até mesmo aumentar a produtividade das lavouras, pela redução da exposição de suas plantas às doses desta radiação onde e até então seus níveis têm sido considerados “ambientalmente naturais”.
[009] Uma forma de trazer atenuação da radiação ultravioleta para as plantas cultivadas é pela aplicação externa, sobre as mesmas, de produtos que forneçam algum bloqueio como filtro solar. Um exemplo é o produto comercial PURSHADE® solúvel em água e aplicado na forma de pulverização sobre as folhas e frutos das plantas, disponível aos agricultores dos Estados Unidos, o qual segundo seu fabricante, reduz os danos causados pela radiação ultravioleta e com isto promove maior eficiência fotossintética e aumentos de produtividade. Segundo a bula do produto, sua composição é o Carbonato de Cálcio (CaCO3 - 62,5%) e se recomenda doses ao redor de 20 litros por hectare. Um produto similar, também à base de Carbonato de Cálcio, disponível no mercado do Brasil é o PROTEX®, o qual, segundo seu fabricante, protege as plantas da exposição excessiva aos raios solares. Tais produtos seguem o quanto ensinado no documento WO 2009/064450 A1. Com a aplicação nesta dose se obtém uma película branca, de cálcio, sobre as folhas e frutos, a qual praticamente os sombreiam e proveria ação refletiva da radiação ultravioleta, atenuando-a. Uma limitação desta alternativa em plantas é a reflexão também de boa parte da radiação luminosa na faixa visível (VIS) onde se encontram as frequências PAR (Radiação Fotossinteticamente Ativa), importante para a máxima fotossíntese. Uma outra limitação para uso em lavouras extensivas é a alta dose requerida, quando se considera a logística de transporte e embalagens para pulverizar milhões de hectares.
[0010] Outra solução disponível aos agricultores em Portugal, Espanha e Estados Unidos e Brasil é o produto SURROUND®, um pó molhável a base de Caulim (AI2O3.4SÍO2-H2O), recomendado para pulverização sobre frutos vegetais expostos à insolação, segundo a bula do fabricante, na dose média de 57 Kg por hectare. Da mesma forma, o uso do produto em pulverização nestas doses proporciona uma película branca sobre a parte da planta pulverizada, com efeito sombreador e refletivo. Esta solução tem inconveniente de depender de dose elevada, o que é um aspecto logístico limitante para lavouras extensivas. Maiores referências em relação a este produto podem ser encontradas no documento US 6069112.
[0011] Uma solução alternativa estudada por alguns pesquisadores tem sido o tratamento das plantas no seu âmbito interno, pelo enriquecimento nutricional da mesma com o mineral Silício (Si). Em 2010, Xuefeng Shen e colaboradores, no artigo “Silicon effects on photosynthesis and antioxidant parameters of soybean seedlings under drought and ultraviolet-B radiation” (Journal of Plant Physiology 167 (2010) 1248-1252), demonstraram que o cultivo de soja, sob nutrição hidropônica com Silício solúvel, mostrou redução de danos às membranas das células da planta expostas a radiação UV-B na dose de 5,4 KJ/m2/dia durante dois dias. Nesta mesma linha, Durgesh Kumar Tripathi e colaboradores publicaram em 2017 o artigo “Silicon: A Potential Element to Combat Adverse Impact of UV-B in plants”(Livro UV-B Radiation: From Environmental Stressor to Regulator of Plant Growth, First Edition. Chapter 10; 175-195.) no qual reportam que a absorção de ácido silícico, pelas plantas, leva a um acúmulo de Silício na forma de Sílica biogênica (amorfa) sob a epiderme das folhas (notadamente ao redor dos estômatos) o qual opera como um redutor da transmissão de radiação ultravioleta do ambiente externo para o interior da folha. Nesta linha de pesquisa existe uma gama de estudos publicados com o uso do Silício solúvel na nutrição das plantas, seja via solo (adubação) ou por aplicação sobre as folhas (nutrição foliar), buscando atenuar estresses abióticos da radiação ultravioleta.
[0012] A pré-condição para que o Silício atinja o interior da planta é a de ser ministrado em forma solúvel, pois assim é absorvido pelas raízes ou folhas da planta. Uma vez absorvido, o Silício é translocado seguindo o caminho da água na planta até a evapotranspiração desta nas folhas e o Silício fica retido, acumulando-se sob a epiderme destas, onde então reage quimicamente e passa para forma de Sílica biogênica (dióxido de Silício (SÍO2) amorfo e solúvel) a qual tem certa propriedade ótica refletiva sobre radiação ultravioleta. A única forma molecular para o Silício ser absorvido pela planta (via solo ou folha) é como ácido silícico (Si(OH)4), a qual ocorre quando se utilizam fertilizantes solúveis que possam gerá-lo, A fonte mais comum de fertilizante simples que contem Silício solúvel são os silicatos (de cálcio para uso via solo, ou de potássio para via foliar), os quais ao reagirem com a água (disponível no solo ou na aplicação foliar) resultam em ácido silícico, assim passível de ser absorvido. Sob este conhecimento existem produtos no mercado à base de silicato de potássio para nutrição foliar que são apresentados para atenuar os raios UV-B como, por exemplo, o produto FAKTOR PRO® comercializado no Brasil.
[0013] Entretanto nem todas as espécies vegetais podem se beneficiar desta solução, devido à variabilidade que as espécies de plantas apresentam em conseguir translocar e acumular Silício. Um dos pioneiros no entendimento da forma como o Silício é acessado pelas plantas foi E. Takahashi da Universidade de Tóquio, que em 1990 publicou os fundamentos que classificam as plantas quanto à habilidade em acumular Silício, no artigo “The possibility of silicon as an essential element for higher plants” (Comments on Agricultural and Food Chemistry 1990 Vol.2 No.2 pp.99-102). O autor descobriu que um aspecto limitante do uso de Silício solúvel reside no fato de que nem todas as espécies vegetais o conseguem absorver, transportar e acumular. Assim, Takahashi classificou as plantas em três categorias quanto à absorção do Silício solúvel fornecido: as Ativas (ex: milho, arroz, cana-de-açúcar que são muito receptivas e eficientes), as Passivas ou intermediarias (ex: soja, cucurbitáceas) e as Excludentes (ex: tomate, que são ineficientes). Outros pesquisadores aprofundaram este estudo e chegaram à conclusão de que mesmo dentro de uma espécie não Excludente, existe ainda variabilidade genética para maior ou menor capacidade de acumular o Silício solúvel fornecido. Em conclusão, nem todas as espécies de lavoura e nem todas as cultivares dentro de uma espécie podem se beneficiar, ou se beneficiar igualmente, desta possível alternativa de aplicar Silício solúvel no solo ou sobre as folhas para fins de atenuar a radiação ultravioleta.
[0014] Em paralelo aos fatores abióticos e independente de aspectos relativos à radiação UV, o Silício solúvel tem sido estudado para atenuar estresses bióticos, por exemplo, por infecções fúngicas em que é reportado como um pouco redutor de severidade infecciosa (vide o documento WO 00/064263 A1). Neste campo, como exemplo, a pesquisa de Geneviève Arsenault-Labrecque, de 2012, estudou este produto, aplicado na nutrição via solo, sobre um dos mais importantes e prejudiciais fungos na agricultura tropical - a ferrugem asiática da soja - publicada no artigo “Effect of Silicon Absorption on Soybean Resistance to Phakopsora pachyrhizi in Different Cultivars” (Plant Disease / January 2012). Neste estudo, que não envolve aspectos de estresse por radiação ultravioleta, se alcançou grande redução da severidade do fungo em uma cultivar que apresentou genética favorável à acumulação de Silício, enquanto em outras, sem esta característica, tal redução não ocorreu a contento. Em outro estudo, desta vez aplicando o Silício solúvel na nutrição foliar, para o controle deste mesmo fungo patogênico, a pesquisadora Sandra C. Pereira e colaboradores, da Universidade Federal de Viçosa, utilizando o silicato de potássio, na alta dose 7g de Si/litro, chegaram a um resultado de 50% de redução na severidade daquela doença, de 8% para 4% (publicado no artigo “Aplicação foliar de silício na resistência da soja à ferrugem e na atividade de enzimas de defesa”, in Tropical Plant Pathology, vol. 34, 3, 164-170 (2009)).
[0015] No tocante às mudanças climáticas, um aspecto importante é o reflexo na dinâmica de pragas sobre a produção de alimentos. Segundo a FAO, os insetos herbívoros são responsáveis por destruir anualmente 20% da produção de lavouras. Em situação de agricultura tropical, em que o Brasil tem papel relevante, C.M Oliveira e colaboradores apontam, em ampla revisão publicada em 2014, que as pragas são o principal fator causador da redução na produção das grandes culturas agrícolas no país (Crop losses and the economic impact of insect pests on Brazilian Agriculture. Crop Protection 56 (2014) 50e54). Além disto, insetos mastigadores da ordem Lepidopteratêm se destacado por evoluir para rápida resistência aos inseticidas e genes de defesa em plantas modificadas pela biotecnologia, um tema em constante estudo pela organização IRAC (Insect Resistance Action Committee).Esta situação tende a se tornar mais difícil, conforme a publicação de 2018, por Curtis A. Deutsch e colaboradores (Increase in crop losses to insect pests in a warming climate. Deutsch et al., Science 361, 916-919 (2018)), o qual conclui que para cada grau Celsius de aumento da temperatura do planeta, as perdas atuais na produção de alimentos por pragas irão aumentar 10 a 25%, em virtude do aumento da rapidez com que a voracidade das pragas destrói uma planta, até o favorecimento a ciclos de desenvolvimento e reprodução mais curtos de tais pragas que leva à maior frequência de ataques.
[0016] Neste campo mais especifico de estresse biótico, o uso de Silício solúvel tem sido reportado como redutor da voracidade de insetos pragas herbívoros (mastigadores) da ordem Lepidoptera (lagartas), conforme ensinado no documento US 2003/213169 A1, bem como na ampla revisão de Fadi Alhousari e colaboradores em 2018, “Silicon and Mechanisms of Plant Resistance to Insect Pests” (Plants 2018, 7, 33) sobre uso de Silício solúvel para esta finalidade.
[0017] Seja para qual for o objetivo entre os estresses estudados (abióticos e bióticos), um limitante ao uso de fontes solúveis de um produto aplicado sobre as plantas, considerando situações de uso em larga escala a campo, é o fator chuva ou irrigação, comuns no verão quando as principais lavouras são cultivadas e onde os estresses em questão se apresentam de forma mais acentuada, situação em que produtos minerais solúveis aplicados sobre as folhas são naturalmente lavados da superfície vegetal a qual se busca proteger.
[0018] No campo da saúde humana, um potente protetor solar utilizado largamente contra a radiação UV-B é o Dióxido de Titânio (TÍO2) que é eficiente quando na dimensão de nanopartículas. Outro elemento mineral utilizado na cosmética, como protetor solar, de espectro mais amplo da radiação ultravioleta (faixas UV-A e UV-B), e geralmente associado ao TÍO2, é o Óxido de Zinco (ZnO), este com ação absorvente tanto na forma de nanopartículas como em partículas maiores (micropartículas - ordem de grandeza em micra). Alguns inventores propuserem composições com estes e outros minerais para igualmente proteger plantas da radiação solar em geral (sem especificar qual faixa de ondas, se radiação UV-A, UV-B), PAR ou Infravermelha (IR)) enquanto outros apresentam soluções focadas na radiação ultravioleta como um todo.
[0019] Como exemplo, o documento US 8986741, propõe o uso de uma composição para proteção de plantas contra queima do sol ou radiação UV, com base em uma alta concentração de TÍO2 combinado com ZnO, esta combinação opcionalmente adicionada de SÍO2; sendo que os minerais possuem uma pluralidade de tamanho de partículas. Embora a descrição específica se volte para uso em gramados, genericamente este documento pode abranger outras plantas. Um limitante para esta alternativa é que embora o Zinco seja utilizado com frequência na nutrição vegetal, o mesmo não ocorre com Titânio, uma vez que há controvérsia sobre seu impacto sobre a produtividade das plantas. Como mostra a revisão sobre o assunto publicada em 2017 por Shiheng Lyu e colaboradores, no artigo “Titanium as a Beneficial Element for Crop Production” (Frontiers in Plant Science, April 2017 | Volume 8 | Article 597), em plantas cultivadas importantes como soja, milho e trigo existem estudos demonstrando que pequeninas doses deste elemento podem influir negativamente no desenvolvimento destas plantas e sua produção de alimentos.
[0020] O documento US 6069112 propõe proteger as plantas contra queimaduras do sol aplicando sobre as mesmas partículas finamente divididas envolvendo Caulim, Sílica ou TÍO2, as quais são obtidas a partir de tratamento térmico entre 300°C e 1200°C (que gera um material pirogênico, de natureza amorfa) o qual, embora reivindicado para dimensões menores que 3 micra, pelo processo térmico descrito e reivindicado resulta em dimensões da ordem de nanopartículas.
[0021] O documento WO 2007/014826 A3 propõe uma composição para aplicação em plantas visando absorver a radiação UV com nanopartículas de óxidos metálicos com superfície específica maiores que 20 metros quadrados cobertos por grama aplicada (nanopartícula aproximadamente menor que 200nm), em que os óxidos metálicos sejam Ti, Zn, Al e/ou Si.
[0022] Para os casos acima, envolvendo nanopartículas, existe um aspecto limitante no âmbito regulatório quanto ao seu uso em larga escala no meio agrícola. No artigo publicado em 2012, por Alexander Gogos e colaboradores (Nanomaterials in plant protection and fertilization: current state, foreseen applications, and research priorities. J Agric Food Chem. 2012 Oct 3;60(39):9781-92), os autores concluem que as nanopartículas TÍO2 ou ZnO afetam negativamente a microbiota do solo e por outro lado reduzem o crescimento do trigo. Na mesma linha, em 2017, Branislav Ruttkay-Nedecky e colaboradores citam em seu trabalho “Nanoparticles based on essential metals and their phytotoxicity” (Journal of Nanobiotechnol (2017) 15:33) que tal tamanho nanométrico de partícula metálica provoca efeitos colaterais negativos nas plantas tratadas (fitotoxicidade) e mesmo indução de estresse oxidativo (ROS).
[0023] Por fim, o documento US 9833003, propõe um composto a base de nanopartículas de TÍO2 de dimensão ainda menor (2nm a 20nm) revestidas de ZnO e outros agentes.
[0024] Em conclusão, no tocante a saúde vegetal, existe a necessidade de prover às plantas cultivadas uma proteção que atenue a incidência e efeitos negativos da radiação ultravioleta, os quais são e seguirão sendo ainda mais importantes na produção e produtividade agrícola sustentável, solução esta que seja agronomicamente viável de uso, sem efeitos negativos sobre o desenvolvimento de plantas e de baixo risco ecotoxicológico.
[0025] A presente invenção compreende uma composição mineral, para uso sobre plantas cultivadas anuais ou perenes, que atua como redutor da incidência e dos estresses abióticos causados pela radiação ultravioleta e atenua danos de estresses bióticos causados pela consequente maior severidade de fungos patogênicos e voracidade de insetos pragas herbívoros que atacam tais plantas, a dita composição compreendendo micropartículas de Dióxido de Silício (SÍO2) na forma cristalina, insolúvel e inerte, opcionalmente combinada com micropartículas de Óxido de Zinco (ZnO) insolúvel, ambos, opcionalmente, combinados com Manganês (Mn) a partir de uma molécula solúvel contendo o mesmo. A dita composição é aplicada sobre a parte aérea das plantas via pulverização e então propicia atenuação dos estresses físicos e fisiológicos causados pela radiação ultravioleta na parte externa e interna dos tecidos vegetais com consequente redução da decorrente severidade de danos causados por determinados fungos e por insetos-pragas herbívoros oportunistas.
[0026] Uma forma particular e básica de realização da invenção compreende uma concentração de Dióxido de Silício (SÍO2) em sua forma cristalina, insolúvel, inerte e na dimensão de micropartículas, aplicada diretamente sobre a superfície das plantas, cuja forma e modalidade de uso até então não tem precedente de uso em aplicação sobre a parte aérea das plantas cultivadas.
[0027] A invenção compreende ainda métodos de uso da referida composição para favorecer a saúde intrínseca da planta, observável no desenvolvimento mais vigoroso de folhas, raízes, maior número de flores e frutos e, em última análise, preservando ou promovendo a produtividade agrícola e a qualidade de seus frutos, compreendendo a aplicação de tal composição sobre a superfície da parte aérea das plantas.
[0028] Desta forma, a presente invenção compreende uma composição para atenuar estresses abióticos e bióticos em plantas, compreendendo micropartículas de Dióxido de Silício (SÍO2) na forma cristalina, insolúvel e inerte, sendo que ditas micropartículas de Dióxido de Silício apresentam tamanho entre 1 e 70 micra.
[0029] Mais especificamente, a composição da invenção compreende ainda Óxido de Zinco insolúvel, sendo que a proporção peso/peso do SÍO2 e ZnO está compreendida entre 80:20 e 60:40; Manganês, provido por uma molécula ou composto em forma solúvel e absorvível pelas folhas das plantas, e sendo que o teor do elemento Manganês está compreendido entre 1:4 a 1:20 (p/p) em relação ao peso do SÍO2.
[0030] A composição da invenção pode conter ainda outros aditivos, até o limite máximo de 70% em peso de aditivos em relação ao peso do SÍO2, selecionados entre: nutrientes minerais de aplicabilidade foliar, antioxidantes vegetais ou minerais, filtros solares orgânicos ou inorgânicos, óleos minerais, óleos vegetais, biocidas, pesticidas, hormônios vegetais, e outros.
[0031] A composição se apresenta para uso, preferencialmente, contendo um total de peso/peso entre 900 g/Kg e 999 g/Kg associada a componentes sólidos adjuvantes e tensoativo, ou contendo um total de peso/volume entre 1 g/L e 800 g/L em uma suspensão associada a componentes emolientes e suspensores de partículas insolúveis no meio, a estabilizantes e conservantes e a tensoativos.
[0032] A presente invenção compreende ainda um método para atenuar estresses abióticos e bióticos em plantas, para preservar ou aumentar a produtividade e a qualidade das plantas cultivadas anuais ou perenes, dito método compreendendo pulverizar sobre as partes expostas da planta uma solução da composição da invenção.
[0033] Em particular, o método para atenuar os danos físicos e fisiológicos causados sob estresse abiótico pela radiação ultravioleta UV-B e UV-A prevê a realização das pulverizações sobre as partes vegetais expostas a insolação direta e difusa, a partir do desenvolvimento inicial das plantas. Em uma aplicação específica, o método para atenuar a severidade de fungos patogênicos aumentada pelos danos causados pela radiação ultravioleta UV-B e UV-A às plantas cultivadas, compreende realizar as pulverizações preventivas antes do risco de infecção. Em outra aplicação específica, o método para atenuar a voracidade de insetos pragas herbívoros às plantas cultivadas compreende realizar as pulverizações a partir da incidência inicial da praga alvo em sua fase neonata. Descrição das figuras
[0034] A presente invenção será mais bem compreendida a partir da descrição detalhada que segue de suas formas preferenciais de realização, a qual tem por suporte as imagens abaixo relacionadas, trazidas a título ilustrativo e não limitativo, nas quais: - a figura 1 ilustra uma escala visual diagramática, contendo imagens de folíolos de soja ordenadas conforme a severidade do dano causado pela radiação ultravioleta em situação de radiação UV-B e de UV-B + UV-A, que serve de base para a escala de 1 a 5 utilizada para qualificar os resultados dos estudos com a composição; - a figura 2 apresenta imagens selecionadas e extraídas do exemplo 02, mostrando folhas de alface da cultivar romana (Lactuca sativa variedade longifolia), conforme os níveis de danos sofridos pela radiação ultravioleta e a resposta dos tratamentos alternativos para atenuação dos mesmos; - a figura 3 apresenta imagens de folíolos de soja, selecionadas do exemplo 03 para ilustrar o impacto nos folíolos da planta (dimensão foliar e danos à cutícula), conforme a dose crescente de radiação UV-B em ambas situações experimentais, com e sem a aplicação da composição para atenuar os referidos impactos; - a figura 4 apresenta uma fotografia mostrando duas plantas adultas de milho para comparação visual dos danos de estresse abiótico de uma planta sem proteção (a esquerda) com uma planta protegida pelo uso da composição; - a figura 5 apresenta uma escala diagramática para avaliação da severidade do agente biótico patogênico em plantas, denominado fungo da ferrugem asiática da soja (Phakopsora pachyrhizi H. Sydow & P. Sydow) em folíolos (uma folha de um trifólio), adotada como referência para a avaliação do exemplo 04; - a figura 6 apresenta imagens ilustrativas do exemplo 04, com folíolos de plantas de soja infectadas com o agente biótico patogênico fungo da ferrugem asiática da soja (Phakopsora pachyrhizi H. Sydow & P. Sydow), mostrando a severidade média resultante das alternativas testadas após o fungo ter sido inoculado e completado seu ciclo reprodutivo (esporulando novamente para aumentar a epidemia); e - a figura 7 apresenta imagens relativas ao exemplo 07, de folíolos de plantas de soja danificadas pela mastigação por larvas do inseto praga Spodoptera frugiperda, sob as alternativas de tratamento em condição típica de infestação por larvas recém eclodidas.
[0035] Para todos os efeitos da presente descrição, o termo “preservar a produtividade” ou “preservar a qualidade”, no contexto relacionado às plantas tratadas com a composição, significa minimizar as perdas que seriam impingidas pelos estresses abióticos e bióticos ou mesmo permitir um mais alto desempenho dentro da capacidade genética intrínseca da referida planta.
[0036] O termo “agronomicamente aceitável”, no contexto da presente invenção, significa o emprego de materiais que são referendados para uso seguro em áreas agrícolas e em plantas cultivadas, ou seja, aplicados com equipamentos e sob tecnologias de aplicação rotineiras na atividade de cultivo.
[0037] O termo “insetos mastigadores” ou “insetos herbívoros”, no conceito de estresses bióticos atenuados pelo tratamento de plantas com a referida composição, significa espécies de insetos que em sua fase larval causam danos às plantas pelo consumo de partes de plantas, tais como folhas, flores, botões florais, ramos, frutos, seiva, incluindo, mas não se limitando, os insetos da ordem Lepidoptera.
[0038] A presente invenção revela uma composição química compreendendo uma suspensão concentrada de SÍO2 (Dióxido de Silício) cristalina, insolúvel em água e na dimensão de micropartículas, alternativamente em combinação com ZnO (Óxido de Zinco) insolúvel em água e, alternativamente, ainda acrescida com molécula solúvel em água a base de Mn (Manganês), composição esta possível de ser diluída e se manter com partículas suspensas em um volume de água e então pulverizada sobre a folhagem, ramos e frutos de plantas cultivadas e assim atuar nas partes da planta para atenuar os danos decorrentes da radiação ultravioleta prejudiciais a esta. Assim, a presente composição de acordo com a invenção tem por escopo preservar os aspectos da saúde vegetal impactados negativamente pela radiação ultravioleta e, consequentemente, manter a capacidade produtiva das plantas ou mesmo aumentar a sua produtividade e a qualidade dos seus produtos para comercialização. A composição da invenção contém materiais considerados seguros para o uso na agricultura e pode ser aplicada de forma simples e com efeito desejado e esperado sobre qualquer espécie vegetal, incluindo as variedades destas.
[0039] Mais especificamente, uma forma preferencial de realização da invenção compreende em bases p/p: - Dióxido de Silício (SÍO2), de 20% a 80%, preferencialmente entre 50% e 70%, na forma cristalina, na dimensão de micropartículas e insolúvel em água; - Óxido de Zinco (ZnO), de 5% a 30%, preferencialmente entre 15% e 25%, na dimensão de micropartículas, insolúvel em água; e - Manganês, de 1%-10%, preferencialmente de 3% a 8%, na forma de uma molécula solúvel em água contendo este elemento Mn, cuja proporção de tal molécula na composição disponha daquele teor de Mn na composição final, sendo que a proporção peso/peso entre o SÍO2 e ZnO se situa na razão entre 80:20 e 20:80, preferencialmente entre 80:20 e 60:40; e sendo que a proporção do elemento Manganês, está compreendido entre 1:4 a 1:20 (p/p) em relação ao peso do SÍO2; sendo o tamanho de partícula do SÍO2 situado entre 1 e 70 micra, preferencialmente entre 1 e 40 micra; sendo o tamanho de partícula do ZnO situado entre 0,5 e 10 micra; e sendo a molécula provedora do Mn solúvel em água.
[0040] Quando a composição seja apresentada na forma de Suspensão Concentrada a concentração do total de sólidos se dá entre 1% e 80% em p/v, preferencialmente entre 40% e 70%; sendo que tal suspensão concentrada contém um ou mais adjuvantes tais como umectantes, emolientes, óleos minerais ou vegetais, tensoativos, suspensores, estabilizantes, condicionantes e conservantes, que formam uma suspensão estável no armazenamento, propicia uma diluição adequada em calda de pulverização, uma distribuição de partículas uniforme nas gotas de pulverização e uma boa fixação destas sobre as partes da planta pulverizada.
[0041] Quando a composição seja apresentada na forma de Pó Molhável, a mesma pode conter um teor 0,1 a 10% de outros sólidos adjuvantes para boa suspensibilidade de calda de pulverização e cobertura e fixação de gotas pulverizadas como, por exemplo, tensoativos, condicionadores e estabilizantes.
[0042] Em uma forma particular de realização da composição, conforme a invenção, o Dióxido de Silício (ou Sílica), SÍO2, na sua forma cristalina e insolúvel, e na dimensão de micropartículas, é obtido a partir do processamento da matéria prima conhecida como “areia industrial”, bem como por areia de quartzo ou silica sand, a qual não tem ainda uso para aplicação sobre as estruturas da parte aérea de plantas cultivadas, pois não é um fertilizante ou nutriente como fonte de Silício. Segundo a pesquisa publicada por Thomas P. Dolley em 2016 (Minerals Yearbook. Silica. U.S. Geological Survey), os Estados Unidos da América são o maior produtor mundial de areia industrial, sendo que nenhum uso é apontado do produto para aplicação nas plantas cultivadas. Da mesma forma, a publicação de Adão e F. Lins em 2008 (Rochas Minerais Industriais. 2 Ed. CETEM-MCT. Cap 5 - Areia Industrial, pp 103-127), mostra que no Brasil igualmente não utiliza a areia industrial na área agrícola. A areia industrial naturalmente extraída compreende partículas de dimensão entre 0,1 e 0,5mm (100 a 500 micra), sendo que esta é lavada, seca e peneirada para classificações de faixa mais estreita de tamanho (peneiras ou malhas).
[0043] Com estas características de insolubilidade, inerte quimicamente e tamanho de partícula, é naturalmente inconcebível um uso da areia industrial para pulverização foliar em plantas. No entanto, e tal como surpreendentemente descoberto, o emprego de tal matéria prima na composição, de acordo com a invenção, traz inúmeros benefícios na atenuação de estresses abióticos, em especial ao formar uma barreira imediata e externa sobre a planta e para qualquer espécie de planta e mesmo em relação a composições que se utilizam de compostos de Silício solúvel que formam um fortalecimento interno nas folhas pela Sílica biogênica, após longo processo metabólico e apenas para espécies vegetais aptas.
[0044] São conhecidos na arte alguns usos em áreas agrícolas da Sílica cristalina, por exemplo como componente inerte na forma de grânulos (areia grossa) para completar a carga de fertilizantes ou, raramente, como elemento presente em pó de rocha para remineralizar solos empobrecidos. Ainda para fins de provimento equivalente ao nutricional com o elemento Silício, como se pode verificar na ampla revisão publicada por Rastogi et al (Application of silicon nanoparticles in agriculture. 3 Biotech (2019) 9:90), existe a proposição de provimento do mesmo via aplicações foliares a partir de Silica em partículas de dimensão nanométrica, amorfas (pirogênicas) ou cristalinas (moagem úmida), da ordem de poucos nanômetros, a qual mesmo na forma insolúvel em água se apresenta em tamanho tão pequeno que a planta consegue absorver a partícula através da epiderme das folhas e utilizar o Silício; entretanto estes autores alertam para a complexidade de uso pois possíveis efeitos indesejáveis no desenvolvimento das plantas ocorre pelo fato de que esta dimensão de partícula de Sílica deixa de ser inerte e de fato passa a apresentar extrema reação alcalina, que interfere na disponibilidade de nutrientes outros, pois são notadamente cátions. Por outro lado, quando o objetivo é prover Silício diretamente para fins nutricionais, a fonte sempre é distinta, sendo utilizada apenas a forma amorfa e solúvel, obtida com silicatos ou diatomitos (vide International Plant Nutrition Instituteem http://www.ipni.net/nutrifacts).
[0045] Assim, uma realização sob a invenção é o passo de moer ou micronizar tais partículas da Sílica cristalina da areia industrial até obter diâmetro menor, micrométrico e mais adequado daquele disposto naturalmente e nos processos básicos de peneiramento, diâmetro pequeno o suficiente para que as partículas passem a ser passíveis de suspensão em um meio liquido e consequentemente apto à pulverização foliar sobre plantas de forma agronomicamente aceitável, cujo tamanho de partícula mantem a Sílica quimicamente inerte e sem efeito nutricional. Uma forma de realização da composição compreende partículas da Sílica (SÍO2) cristalina com tamanho entre 1 e 70 micra, preferencialmente de D90 entre 1 e 40 micra e mais preferencialmente de D50 entre 1 e 15 micra, sendo uma realização preferida da composição sob a invenção um tamanho de partícula de D90 entre 1 e 10 micra e D50 entre 1 e 5 micra, o qual permite uma suspensão em meio liquido com estabilidade sob a suave e constante agitação de um pulverizador agrícola para ser uniformemente pulverizada sobre a planta alvo. Em experimento controlado observou-se que uma calda de pulverização em descanso contendo desde 0,3% até 1,2% v/v desta configuração preferida de diâmetros de partículas da sílica moída e micronizada apresenta precipitação de apenas 5% em 10 minutos e 40% em 40 minutos.
[0046] Como demonstrado pelos exemplos mais adiante, esta forma cristalina de SÍO2 insolúvel e não absorvível, uma vez aplicada e depositada sobre a cutícula das partes vegetais (parte externa), se mostrou um elemento físico supreendentemente eficaz para atenuar os estresses e mesmo superior sobre a forma amorfa e/ou solúvel absorvível de sílicas ou silicatos, formas estas utilizadas para a nutrição de Si em plantas via solo ou foliar que resultam, por outro meio, em deposito de SÍO2 biogênica (amorfa) sob a cutícula (parte interna da folha). O diferencial sob a presente invenção é o de dispor de forma direta e imediata o SÍO2 sobre o alvo a ser protegido, em forma pouco lavável pela chuva ou irrigação, em dimensão de partícula com viabilidade de uso agronômico em pulverização e com tamanho e dureza que cumprem a função protetiva. Este aspecto de resistência à remoção pela lavagem das folhas propicia um adequado intervalo de proteção das plantas até que novas folhas surjam e mereçam ser igualmente tratadas e, da mesma forma, na medida em que a planta se desenvolve, as folhas anteriormente tratadas e protegidas passam a se situar nas partes internas e inferiores das plantas, que são zonas alvo preferenciais de algumas pragas e doenças e ao mesmo tempo difíceis de serem alcançadas pelas gotas de pulverização de pesticidas.
[0047] Uma vantagem desta técnica de deposição direta sobre a epiderme foliar com o SÍO2 na forma cristalina e inerte como descrito na presente invenção é ser utilizável e eficaz sobre qualquer espécie vegetal ou sobre qualquer variedade de uma espécie vegetal, uma vez que há total independência de qualquer metabolismo da planta em questão, distinto do uso de fonte solúvel de Silício que depende da capacidade diferenciada entre e intra espécies de absorver (na forma de ácido silícico), translocar e armazenar o Silício que finalmente gera SÍO2 na planta, porém sendo biogênico, amorfo e sob a epiderme foliar.
[0048] A Sílica cristalina na dimensão de partículas adequada para utilização sob a presente invenção pode ser obtida de várias fontes minerais, mas especialmente pela moagem de areia industrial ou de quartzo pré-triturado e, em qualquer dos casos, eventualmente sujeito a processos outros adicionais de micronização, incluída a coleta de poeira de processamento daquelas fontes, que levem a obtenção de material com tamanho de partícula menor que 70 micra.
[0049] Outra realização da composição compreende a presença do Óxido de Zinco (ZnO), insolúvel, em dimensão de micropartículas, complementar ao Dióxido de Silício (SÍO2) cristalino, para a funcionalidade desejada. No estado da técnica o ZnO na dimensão de micropartículas é utilizado na agricultura como um fertilizante de menor importância como fonte de Zinco, uma vez que o elemento nutritivo Zn é largamente provido a partir de fonte solúvel como por exemplo o Sulfato de Zinco (ZnSO4). Neste contexto quando o ZnO é utilizado na nutrição de plantas, não é via uso foliar, mas preponderantemente via aplicação no solo, onde é lentamente solubilizado por ácidos fracos e absorvido pelas raízes das plantas, embora exista um pequeno uso de ZnO aplicado via foliar para correção de deficiência do mineral. Assim, uma realização da referida composição é a de que o ZnO se encontra em partículas de D90 entre 1 e 10 micra, o que permite uma suspensão de calda de pulverização até 1,2% v/v com estabilidade sob suave e constante agitação de um pulverizador agrícola para ser uniformemente aspergida sobre a parte aérea da planta alvo.
[0050] Uma vantagem na invenção é que enquanto a partícula dos elementos da referida composição no tamanho de micrometros propicia razoável efeito bloqueador de radiação ultravioleta, tal tamanho de partícula não traz as preocupações regulatórias atuais sobre o uso em larga escala no meio ambiente de nanopartículas de óxidos metálicos.
[0051] Como os dados dos exemplos 01, 02 e 03 mais adiante mostram, os elementos SÍO2 e ZnO da referida composição atuam de forma aditiva para atenuar os estresses abióticos causados pela radiação ultravioleta que prejudicam a biomassa e produtividade das plantas. Como estes elementos da composição atuam de forma aditiva e mesmo de forma sinérgica como os dados de alguns exemplos adiante evidenciam, um aspecto de concretização da composição sob a invenção é que a proporção peso/peso do SÍO2 e ZnO, sob os tamanhos de partícula descritos sejam preferencialmente entre 80:20 e 60:40.
[0052] Os estresses provocados pela radiação ultravioleta, conforme revisto no estado da técnica, vão desde os danos físicos à planta até desordens fisiológicas causadas pelo aumento de radicais oxidativos. Assim, além de uma atenuação do fator de estresse no âmbito externo da planta, um melhor nível de eficiência pode ser alcançado quando o tratamento protetivo tenha ação também na bioquímica da planta, remediando em complemento as desordens fisiológicas causadas pela elevação de ROS, para o que a adequada nutrição de Cobre (Cu), Zinco (Zn) e especialmente o Manganês (Mn) são pré- condição. Como evidenciado pelos dados no exemplo 05, a combinação do elemento Manganês (Mn) à mistura SiO2/ZnO potencializou a proteção contra os danos causados pela radiação ultravioleta, notadamente no desenvolvimento das raízes da planta. Assim, outro aspecto da invenção é da adição opcional, junto à mistura SiO∑/ZnO, de Manganês (Mn) a partir de uma molécula solúvel aceita para uso agronômico como nutriente de plantas como, por exemplo, Sulfato de Manganês (MnSO4.3H2O), Cloreto de Manganês (MnCl2.4H2O), Carbonato de Manganês (MnCOs), Nitrato de Manganês (Mn (Nθ3)2.6H2θ) ou Quelato de Manganês (CioHi2N2θβMnNa2). Uma realização da composição compreende o uso, por exemplo, mas sem ser limitado a este exemplo, do Sulfato de Manganês, na proporção para a mistura SiO2/ZnO entre 1:1 e 1:10, sendo uma realização preferida na proporção 1:3.
[0053] Nas situações em que se atenuam os estresses abióticos nas plantas pelo uso da composição sob a invenção, uma adequada nutrição vegetal encontra condições para expressar aumentos constantes da produtividade de tais plantas. Assim, outra forma de realização da presente invenção prevê a composição em combinação com um ou mais componentes nutritivos vegetais agronomicamente aceitáveis, preconizados para aplicação foliar, visando fortalecer nutricionalmente a planta em outros aspectos, os quais podem ser adicionados em uma apresentação da composição da presente invenção, porem de forma não prevalente, ou seja em menos de 50% peso/peso da formulação final, tais como Nitrogênio (N), Fosforo (P), Potássio (K), Enxofre (S), Cálcio (Ca), Magnésio (Mn), Boro (B), Ferro (Fe), Cobre (Cu), Molibdênio (Mo), Cloreto (CI-), Zinco (Zn) solúvel, Cobalto (Co), e mesmo Silício (Si) solúvel, Níquel (Ni) e Selênio (Se).
[0054] Dado que um efeito fotoquímico indesejável da radiação ultravioleta é a geração excessiva de espécies oxidativas reativas (ROS), a associação de antioxidantes à composição pode aumentar ainda mais a atenuação deste estresse abiótico nas plantas. Assim, outra forma de realização da presente invenção prevê a composição em combinação com um ou mais produtos antioxidantes, de forma não prevalente, ou seja menos de 50% peso/peso, tais como, mas sem ser limitado a estes, o ácido ascórbico, o ácido cítrico, o ácido málico, o alfa-tocoferol.
[0055] Sob as práticas usuais de pulverizações sobre as plantas de lavoura é recorrente a necessidade e associação de diversos produtos em uma única operação, seja pela aquisição de formulações completas ou pela mistura destes na solução aquosa de aplicação, minimizando o trânsito de maquinário e gastos de energia, situação que é condicionada à compatibilidade entre os produtos em questão. Assim, dada a versatilidade química pelo aspecto inerte da composição sob a invenção, uma outra forma de realização da invenção é a combinação desta com outros filtros solares orgânicos ou inorgânicos, passíveis de uso agronômico, sob o objetivo de prover níveis ainda mais elevados de fator de proteção contra a radiação ultravioleta nas plantas alvo
[0056] Uma realização da invenção é que a composição sob a invenção é apresentada em forma adequada para dispersão em água visando obter uma calda apta para pulverização, seja na forma de Pó Molhável (PM) ou então como Suspensão Concentrada (SC), sendo uma realização preferida, a apresentação como Suspensão Concentrada (SC).
[0057] Quando a composição é apresentada como PM, o preparo da calda de pulverização pode adicionar adjuvantes para obter uma adequada cobertura pelas gotas sobre a parte externa das plantas. Assim uma realização quanto ao método de uso da composição formulada Pó Molhável (PM) é adição na calda de pulverização de suspensores, surfactantes, tensoativos aniônicos ou não iônicos, sendo uma realização preferida tensoativos não iônicos, para obter uma suspensão aquosa com concentração final de uso na aplicação entre 0,1% e 5%, preferencialmente entre 0,5 e 2,5%, que uma vez pulverizado sobre uma lavoura resulte em uma dose de 0,1 a 2,0 kg por hectare do produto PM formulado, preferencialmente uma dose entre 0,5 e 1,0 kg por hectare.
[0058] Uma realização da composição sob a invenção, quando apresentada na formulação SC é o de conter agentes umectantes e suspensores para partículas insolúveis, que permitam uma distribuição das partículas nas gotas de pulverização, uma decantação lenta e uma re-suspensão rápida da composição na calda de pulverização. Um exemplo, mas não somente este, de agente distribuidor de partículas são óleos minerais parafínicos ou vegetais, emulsionáveis ou auxiliados por agentes emulsificantes, em concentração adequada para propiciar uma suspensão aquosa uniforme e com lenta decantação. Assim, uma realização da composição na formulação SC é de poder conter surfactantes para gerar uma emulsão óleo/água umectando as partículas insolúveis e melhorar sua suspensibilidade. Outra forma de realização da composição na formulação SC é o de poder conter tensoativos aniônicos ou não iônicos, preferencialmente uma combinação de ambos, para promover uma melhor cobertura e fixação das gotas de pulverização sobre a superfície da planta alvo de tratamento. Ainda, outra realização da composição na formulação SC é o de poder conter agentes estabilizantes, conservantes e corantes, para preservar as propriedades da formulação SC sob armazenamento.
[0059] Uma concretização na composição sob uma formulação SC (Suspensão Concentrada) é que a concentração peso/volume dos minerais esteja entre 1 e 800 g/litro para propiciar estabilidade de armazenamento e suspensibilidade sobre agitação.
[0060] Um exemplo de concretização preferida para se obter a composição na formulação Suspensão Concentrada (SC), utilizando os minerais na granulometria preferida já descrita anteriormente, é de juntar 690 ml_ de água destilada, os minerais com 300 gramas de SÍO2 e 100 gramas de ZnO e, opcionalmente, 200 gramas de MnSO4.3H2O, mais adjuvantes nos volumes de 60 ml_ de óleo emulsionável ou emulsionado uso sobre plantas e 20 ml de tensoativo não iônico. O volume total de água citado é dividido em duas partes, sendo a primeira para obter uma solução com os adjuvantes e pré-suspender os minerais e a segunda para completar e obter um volume final da Suspensão Concentrada. De acordo com a realização este volume de suspensão concentrada apresentado pode ser posteriormente diluído em um volume de 50 a 200 litros de água, preferencialmente entre 100 e 150 litros, e ser aplicado via pulverização para tratar 1 hectare de plantas cultivadas de porte mediano. A determinação do volume de água para diluição e pulverização deste volume da composição SC exemplificada é determinada pelas características do equipamento de pulverização. A dose por hectare, deste exemplo de formula descrita, pode ser reduzida em até 50% quando as plantas alvo de tratamento tenham pouca área foliar por metro quadrado a serem protegidas (plantas em estádio vegetativo inicial) ou aumentada em até 100% quando as plantas estejam na plenitude de desenvolvimento, com grande área foliar por metro quadrado.
[0061] Uma realização sob a presente invenção envolve métodos de proteger plantas e suas partes de danos decorrentes da exposição à radiação ultravioleta solar. Os danos neste caso são definidos como clorose, necrose e ou bronzeamento de folhas ou frutos, deformação e/ou menor desenvolvimento de folhas, redução no acúmulo de biomassa da planta, redução do desenvolvimento radicular, redução na viabilidade e fecundidade da polinização, abortamento de flores e frutos, estresse oxidativo aumentado, perda de água por aumento na transpiração foliar, redução nos teores de óleo e proteína nas partes da planta, redução de qualidade de fibras. Radiação ultravioleta solar como definida na presente invenção são as ondas eletromagnéticas entre 290 e 400 nanômetros.
[0062] No exemplo 05 mais adiante os dados mostram que a composição, enquanto atenuou os estresses abióticos, reduziu a severidade de fungo fitopatogênico. Também, no exemplo 06, os dados indicam que o uso da composição associada a fungicidas propiciou os melhores resultados em produtividade de plantas em situação de lavoura. Assim, outra realização sob a presente invenção envolve métodos pelo uso da composição aplicada regularmente sobre as plantas para proteger tais plantas e suas partes de doenças fúngicas e de patogenicidade aumentada pela debilidade da planta exposta à radiação ultravioleta solar. Doenças neste caso sendo definidas como fungos, bactérias e vírus.
[0063] Uma outra realização da presente invenção envolve métodos de reduzir danos e proliferação de insetos pragas herbívoros que infestam as referidas plantas cultivadas a partir do uso da referida composição. Os dados apresentados no exemplo 07, obtidos de ensaios controlados, demonstram que o componente SÍO2 cristalino e insolúvel e na dimensão de micropartículas, presente na composição sob a referida invenção, apresenta desempenho em reduzir a voracidade e desenvolvimento de espécies lepidópteras (lagartas) importantes na agricultura, que causam danos econômicos pela destruição das folhas e frutos. O desempenho do componente da presente invenção, observado a partir dos dados, é nitidamente superior àquele propiciado pelo Silício solúvel, relatado no estado da técnica como algo funcional para esta finalidade e, de fato o desempenho observado aproxima-se do nível de um inseticida piretróide avaliado como padrão positivo.
[0064] No que se refere aos métodos citados, a suspensão aquosa para pulverização da referida composição, independente da formulação de apresentação, pode ser aplicada sobre as plantas cultivadas por meio de equipamentos pulverizadores típicos que se utilizam em lavouras, com bicos de pulverização de líquidos comumente determinados para obter gotículas finas que recubram adequadamente a superfície das folhas e frutos das plantas. Uma realização da invenção é que a composição seja aplicada a partir dos primeiros estádios vegetativos das plantas, repetindo o tratamento em intervalos de 05 a 30 dias, à medida que a espécie de planta alvo produz novas folhas e/ou cresce em volume de biomassa total que se torna novamente sujeita aos danos da radiação ultravioleta e/ou há indícios de que os alvos bióticos vão ocorrer.
[0065] As plantas cultivadas definidas sob a presente invenção são aquelas de importância agrícola, econômica ou ornamentais, anuais ou perenes. Exemplos de plantas cultivadas incluem, de forma não limitativa: soja, milho, feijão, arroz, algodão, cana-de-açúcar, trigo, café, cacau, citrus, videira, eucalipto, cacau, batata, alface, entre outros.
[0066] A seguir são apresentados exemplos com resultados experimentais obtidos com o uso da referida invenção no que se refere aos estresses abióticos causados pela radiação ultravioleta.
[0067] Uma vez que o conhecimento sobre os danos de radiação ultravioleta sobre plantas é recente, não se encontra no meio científico uma escala diagramática padronizada ilustrativa dos danos visuais propiciados pela radiação ultravioleta, e menos ainda para UV-B e UV-A. Por isto, como parte dos estudos de onde se extraem alguns dos exemplos apresentados, foi estabelecida uma escala de 1 a 5 (1= sem danos a 5 = máximo dano com praticamente destruição da folha), que está apresentada ilustrativamente na figura 1, a qual baliza as notas de “Dano Visual de Estresse” nos exemplos apresentados.
[0068] As doses de radiação ultravioleta (R-UV) ou para suas faixas UV-B e/ou UV-A, utilizadas nos estudos exemplificados, são dadas em KJoules/m2/dia para os ensaios com radiação ultravioleta controlada em casa de vegetação e, para ensaios no ambiente a campo, em IUV (índices UV). Para ensaios com radiação ultravioleta controlada estabeleceu-se uma dose fixa referência como parâmetro, uma vez que no ambiente a dose diária de radiação ultravioleta que atinge as plantas na superfície terrestre é variável: pela latitude, altitude, época do ano, horário do dia e pelas variações nos aerossóis na atmosfera. Assim, como referência das doses de radiação ultravioleta que podem ocorrer sobre plantas cultivadas a campo em pleno verão para as regiões Sudeste e Centro Oeste do Brasil, foram estimados os valores de 1040 KJ/m2/dia, sendo composta por 1012 KJ/m2/dia de UV-A e 28 KJ/m2/dia de UV-B. A estimativa parte do cálculo que considera a Irradiação Global Horizontal para o mês de janeiro e região agrícola Sudeste e Centro Oeste do Brasil, sendo em média 5500 Wh/m2/dia, ou 18,9 MJ/m2/dia, segundo os dados publicados pelo INPE (Instituto Nacional de Pesquisa Espaciais do Brasil (Atlas brasileiro de energia solar. 2.ed. - São José dos Campos: INPE, 2017. Cap.8, pp 35-41.). Ainda segundo o INPE (vide URL http://satelite.cptec.inpe.br/uv/) a fração de radiação ultravioleta desta irradiação é da ordem de 7%, ou seja 1386_KJ/m2/dia, a qual é a radiação ultravioleta máxima que ainda é atenuada pelos elementos na atmosfera até efetivamente atingir as folhas das plantas. A análise dos gráficos de índice UV (IUV) publicados diariamente pelo mesmo INPE, com medições a cada 15 minutos do IUV máximo e IUV atenuado, mostra que em média, para o mês de janeiro, nesta região, ocorre uma atenuação de 25% do IUV, que resulta finalmente em 1040 KJ/m2/dia de radiação ultravioleta sobre as plantas a qual está corroborada no âmbito dos dados tomados durante cinco anos para o mês e região, publicado por Escobedo, J.F. e colaboradores em 2008 (Variações mensais das frações solares UV, PAR e IV da Radiação Global em Botucatu. II Congresso Brasileiro de Energia Solar e III Conferência Regional Latino-Americana da ISES - Florianópolis, 18 a 21 de novembro de 2008). Para a estimativa das frações UV-B e UV-A nesta dose total R-UV encontrada, tal foi dividida conforme os índices percentuais variáveis ao longo do dia, publicados por Marcelo Correa (Solar ultraviolet radiation: properties, characteristics and amounts observed in Brazil and South America. Anais de Dermatologia 2015;90(3):297-313), cujos cálculos mostraram nesta situação de mês e região que a fração UV-B é da ordem de 2,67% da dose de radiação ultravioleta diária, ou seja 28 KJ/m2/dia e o restante 1012 KJ/m2/dia sendo de UV-A. Assim, para os estudos realizados em condições controladas de casa de vegetação, as doses de radiação ultravioleta foram geradas com lâmpadas especiais e o ajuste da dose feito pelo tempo de exposição e distância entre lâmpada e planta alvo, calibrado com o medidor de radiação ultravioleta INSTRUTHERM MRU-201, o qual executa leitura da radiação dentro do espectro de 290 a 390nm na escala de μW/cm2, enquanto que para os estudos a campo, foram tomados os dados publicados diariamente pelo INPE para estimar as doses incidentes no experimento
[0069] Para execução dos experimentos utilizou-se plantas de soja [Glycine max(L.) Merrill] da cultivar NA5909RG de ampla adaptação, cultivadas em vasos e nutridas via ferti-irrigação diária com suprimento completo de macro e micro nutrientes solúveis segundo a necessidade estabelecida na “marcha de absorção de nutrientes pela soja” publicada pela EMBRAPA. As plantas foram cultivadas sob ambiente controlado de casa de vegetação protegido por plástico GINEGAR de 150 micra com filtro UV, que permite a transmitância e difusão da luz PAR mas impede a transmitância da radiação ultravioleta (R-UV), confirmado pela mensuração da radiação ultravioleta com o leitor INSTRUTHERM MRU-201, que registrou no ambiente externo à casa de vegetação picos de 6200 μW/cm2enquanto sob a casa de vegetação registrou valores de 20 μW/cm2e à sombra de apenas 5 μW/cm2. A radiação ultravioleta controlada foi fornecida com lâmpadas especiais conforme o experimento: a radiação UV-B pura foi obtida com a lâmpada Philips TL 40W/12S; a radiação UV-A pura obtida com a lâmpada Philips TL-K 40W/10-R; a irradiância para todo o espectro solar (UV-A, UV-B, PAR e IR) a partir da lâmpada Osram Vitalux 300W e, ainda, em algum estudo a lâmpada REPTO LUX PRO 10.0 que propicia radiação UV-A e UV-B. O cultivo com e sem radiação ultravioleta se deu sob o mesmo ambiente de casa de vegetação, utilizando cortina separadora com o mesmo plástico com filtro UV para excluir a radiação UV-A e/ou UV-B sobre tratamentos controle, e assim isolando outros fatores ambientais que pudessem interferir nos resultados.
[0070] Para a execução dos estudos, a composição sob a invenção foi formulada sob alternativas de ingredientes, concentração, codificação e formulação. Para melhor entendimento dos Exemplos, as alternativas com a composição sob a invenção são adiante apresentadas como COMP01-04 e os produtos da arte como REF(n), detalhados em suas características na Tabela 1 a seguir. Tabela 1: Códigos, composição e formulação dos produtos testados
[0071] Na Tabela 1 acima, nas COMP01, COMP02, COMP03 e COMP04, o SiO2 é Cristalino e insolúvel com >99,0% de pureza em micropartículas cuja dimensão segundo laudos analíticos se situam entre 2 a 71 μm; o ZnO é insolúvel com >99,5% de pureza em micropartículas cuja dimensão segundo laudos analíticos se situam entre 0,9 a 18μm. A COMP02 é uma Suspensão Concentrada dos elementos auxiliada, na formulação de 1000 ml_, por 67 ml_ de óleo mineral parafínico, 2 ml de surfactante não iônico e 877 ml_ de água destilada. A COMP03 é uma Suspensão Concentrada dos elementos auxiliada, na formulação de 1000 ml_, por 20 ml_ de óleo vegetal; 20 g de surfactante aniônico; 8 ml_ de surfactante não iônico e 700 ml_ de água destilada.
[0072] Os exemplos apresentados a seguir evidenciam a invenção com base em dados experimentais, mas não devem servir como limitantes ao escopo da mesma.
[0073] Plantas de soja foram cultivadas sem exposição à radiação ultravioleta (controle negativo) e sob a exposição à radiação UV-A mais UV-B sem tratamento protetor (controle positivo) ou com tratamentos protetores (alternativas). Sob a invenção revelada, foi testada a referida composição sob a fórmula COMP01, bem como os componentes isolados da mesma (SÍO2 cristalino insolúvel, correspondente a COMP04, e ZnO insolúvel). Para equivalência, as doses dos tratamentos contendo Silício foram ajustadas entre os produtos para a 140 gramas/hectare deste elemento. A dose de ZnO relativa ao SÍO2 foi estabelecida na proporção de 25%:75% respectivamente. Uma vez que no estado da técnica existe referência ao Silício solúvel como atenuador dos estresses causados pela radiação ultravioleta, foram adotados como referência de verificação duas fontes solúveis do elemento: o Silicato de Potássio (forma mais comumente utilizada na nutrição foliar, a partir de fertilizante foliar SC comercial disponível no mercado, SIFOL®), como REF01, e o Ácido Silícico (forma que é a prontamente absorvível pela planta, a partir de fertilizante foliar comercial disponível no mercado, SIFOL POWDER®), como REF02. As plantas foram tratadas por pulverização entre os estádios de 2 trifólios (V2) até 5 trifólios (V5) em intervalos de 5 dias e foram irradiadas por 14 dias com doses equivalentes a 38 KJ/m2/dia de radiação UV-B mais 1376 KJ/m2/dia de radiação UV-A, a partir de 24 horas do primeiro tratamento até 24 horas após o último tratamento e foram avaliadas no início da fase reprodutiva (R1), cujos dados são apresentados na tabela 2. Foram avaliados os danos às folhas sob o estresse conforme a escala dada na figura 1; o impacto no desenvolvimento da parte aérea da planta pela medição da área foliar total por planta e pelo peso do conjunto de folhas de cada planta; pela mensuração do desenvolvimento das raízes por três meios (o peso seco, o volume espacial e a capacidade de retenção de água uma vez reidratadas). As avaliações são uma média de 3 repetições (1 planta = 1 repetição). Tabela 2: Resposta de plantas de soja [Glycine max(L.) Merrill] ao estresse de radiação ultravioleta, UV-A mais UV-B, quanto aos danos foliares, seu desenvolvimento vegetativo e radicular, sob as alternativas testadas Tabela 2
[0074] Como se observa na Tabela 2, comparando o tratamento 2 sobre o tratamento 1, a radiação ultravioleta impactou negativamente em 35% os aspectos de desenvolvimento de parte aérea e em 50% os aspectos relativos à raiz. No estado da técnica, embora já exista suspeita de que as raízes sejam indiretamente prejudicadas pela radiação ultravioleta, raros são os estudos específicos neste sentido; e este experimento vem demonstrar isto. Observa-se então que os elementos da composição da referida invenção atuam de forma eficaz, isoladamente (tratamento 5 e 6) e especialmente em conjunto (tratamento 7), para atenuar pela metade ou mais os danos na parte aérea e totalmente os danos ao sistema radicular. A composição tem ainda desempenho nitidamente superior aos tratamentos utilizados a partir de referências previas (tratamento 3 e 4).
[0075] Neste estudo plantas da alface da cultivar Romana (Lactuca sativa variedade longifolia) foram utilizadas para avaliar a proteção ao estresse por radiação ultravioleta. Esta espécie foi escolhida pela alta sensibilidade uma vez que possui folhas de epiderme delicada e de coloração verde intensa (clorofila). Sob a invenção revelada, foi testada a referida composição, sob a formulação COMP01, bem como os seus componentes isolados (SÍO2 cristalino insolúvel, correspondente a COMP04, e ZnO insolúvel, ambos na dimensão de micropartículas). Dado que no estado da técnica há referência ao uso de partículas nanométricas de óxidos metálicos, obtidas por alta temperatura (pirogênica), para atenuar a radiação ultravioleta em plantas, a Sílica Pirogênica (Fumed Silica)foi colocada como uma referência (REF03). Todos os tratamentos foram igualados para uma solução de 2 gramas/litro das alternativas, nas quais plântulas em vaso da Alface (de aproximadamente 5 cm de altura) foram mergulhadas por 3 segundos e postas a secar. Na sequência as plântulas foram cultivadas nos vasos, em semi-hidroponia, à sombra e sob a dose média diária de 28 KJ radiação U-VB mais 128 KJ radiação ultravioleta U-VA por quatro dias, propiciada pela lâmpada Osram Vitalux 300W, exceto o tratamento 1 que foi mantido protegido da radiação UV e sob luz indireta do sol. No quinto dia as folhas das plantas foram extraídas e avaliadas. O estresse causado pela radiação ultravioleta foi avaliado com notas para Clorose (escala de 1 a 5, onde 1 = totalmente verde a 5 = totalmente amarelo) e necroses (escala de 1 a 5, onde 1 = sem feridas e 5 = feridas distribuídas por toda a área foliar). A figura 3 do anexo ilustra alguns exemplos. As folhas foram ainda fotografadas sobre escalímetro e mensuradas em seu tamanho quanto a área foliar. Os dados são apresentados na tabela 3. Tabela 3: Resposta de plantas de alface romana (Lactuca sativa variedade longifolia) ao estresse de radiação UV-A e UV-B e seu desenvolvimento vegetativo sob as alternativas testadas. Tabela 3
•Referência, Sílica Pirogênica, não particulada, amorfa e higroscópica. ** elemento da composição COMP01 *** 1 equivale a total ausência de necrose ou clorose e 5 equivale a necroses irreversíveis e folhas totalmente amarelas, com mínima clorofila.
[0076] Como se observa acima, nos aspectos de clorose e necrose, a radiação ultravioleta causou danos de 50% (escala de 1 a 5) nas plantas sem proteção (tratamento 2 relativo ao tratamento 1). Observa-se que os elementos da composição da referida invenção atuam de forma eficaz em reduzir os danos de estresse, tanto isoladamente (tratamentos 4 e 5 versus tratamento 2) como em conjunto (tratamento 6) e neste caso apresentando sinergia, para atenuar quase que totalmente os danos visíveis nas folhas. Quanto ao desenvolvimento da biomassa, os tratamentos com os elementos da composição isolados (tratamentos 4 e 5) mantiveram desenvolvimento superior ao controle positivo (2) enquanto sob a composição (tratamento 6) as plantas superaram todos os demais tratamentos. A superioridade do tratamento 6 relativo ao Tratamento 1 (sem radiação ultravioleta) é explicada pelo fato da lâmpada no estudo irradiar também a frequência PAR. A composição apresentou desempenho nitidamente superior ao tratamento utilizado a partir de referências previas (tratamento 3) como aquelas dadas no pedido de patente WO 2007/014826 A3, que envolve nano partículas de Sílica amorfa, o qual nestas condições extremas de radiação ultravioleta não propiciou uma proteção razoável para evitar necroses ou para permitir um normal desenvolvimento das folhas.
[0077] O estudo neste exemplo avaliou o desempenho de composição sob a invenção sob diferentes níveis de radiação UV-B. O componente UV-B da radiação ultravioleta foi o adotado neste experimento por ser considerado por muitos estudiosos como o mais danoso ou eritematoso. A espécie de planta cultivada em objeto foi a Soja [Glycine max (L.) Merrill]. Em ambiente controlado de estufa, um grupo de vasos foi mantido em isolamento da radiação UV-B e outro grupo teve os vasos posicionados em plataformas com diferentes proximidades à lâmpada geradora da radiação UV-B (ajustadas seguindo as medições de intensidade com o medidor Instrutherm MRU-201). Assim, foi propiciado níveis de radiação UV-B de 0, de 38 e de 55 KJ/m2/dia durante 14 dias, entre os estádios V2 até V5 (de dois até cinco trifólios). Em cada nível de radiação foram utilizados 2 vasos, um SEM aplicação foliar da referida composição e outro COM a aplicação. Em cada vaso foram cultivadas 3 plantas, senda cada planta avaliada como uma repetição. Sob a invenção revelada, foi testada a referida composição sob a fórmula COMP01, com aspersão de uma suspensão contendo 4,0 g/L de água destilada, mais um tensoativo não iônico em dose recomendada de bula (0,5 mL/litro) para adequado espalhamento de gotículas. Os vasos com aplicação receberam a pulverização da composição sob a invenção a cada 5 dias, a partir de 24 horas antes do início da radiação. As plantas foram avaliadas quanto ao estresse sobre planta inteira aos 5, 8 e 14 dias após o fim do período sob a radiação, seguindo a escala dada na figura 1, produzindo um dado médio por repetição de três leituras. Além disso, na sequência da avaliação aos 14 dias após a suspensão da radiação, as folhas foram extraídas e fotografadas e avaliadas individualmente (Folíolos Individuais, como ilustrados na figura 3), sob a citada escala, gerando uma leitura ainda mais precisa dos danos causados pelo estresse. Em complemento, como a literatura reporta que a radiação UV-B impacta negativamente a dimensão das folhas, os folíolos dos trifólios 3 e 4 (que no momento eram aqueles totalmente expandidos e maduros) foram individualmente medidos (em cm2) e calculada sua média para cada repetição. Finalmente, o volume de raiz de cada planta, de cada repetição, foi medido por dois meios: em peso seco e em volume (deslocamento de água após a imediata imersão). Os dados são apresentados na Tabela 4. Tabela 4: Resposta de plantas de soja [Glycine max(L.) Merrill] à exposição sob diferentes doses de radiação UV-B, com e sem aplicação da composição (4,0 g/litro da COMP01) para sua proteção, quanto ao dano foliar pelo estresse (clorose, necrose, má formação), ao desenvolvimento vegetativo (folhas) e radicular (raízes) sob as alternativas testadas. Tabela 4
[0078] Os níveis de dose da radiação UV-B neste exemplo são desafiadores, pois representam +50% a +100% aquele tomado como referência para cultivo a pleno verão. Os danos causados pela radiação UV-B nos tratamentos desafios (tratamento 3 e 5 (sob radiação UV-B e não aplicados) comparados ao tratamento 1 (controle, sem radiação UV- B e não aplicado)) foram severos, da ordem de 35% a 48% de danos foliares, de -34% a -48% na dimensão das folhas e de -45% nas raízes. A composição (COMP01), conforme a invenção foi eficaz em atenuar em boa parte os crescentes danos na parte aérea e evitou integralmente os danos ao sistema radicular.
[0079] Esclarece-se que o pequeno desvio no estresse (de 1 para 1,5 numa escala de 1 a 5) no tratamento 1, das plantas não expostas à radiação UV-B, deve-se a um período de 30 horas em que os vasos não foram irrigados, que causaram sintomas nas folhas por déficit hídrico (os quais se parecem com aqueles causados pela radiação). Assim, supreendentemente, a composição da invenção, uma vez sobre as folhas, também atua beneficamente em preservar a água e turgência das folhas em situação de estresse hídrico.
[0080] O exemplo a seguir foi realizado em condições de lavoura a campo, com milho (Zea maysL.) no município de Holambra - SP, Brasil, Sitio Palha Grande. A semeadura foi realizada em 27 de novembro de 2019, com o cultivar híbrido PHI 3707 VYH em uma área 9 hectares, sendo a colheita em início de abril de 2020. A área tratada com a composição COMP03 sob a invenção, envolvendo uma parcela de 3 hectares em faixa central da área total e o restante de 6 hectares foi deixado sem tratamento e tomado como área controle. Os estádios de desenvolvimento do milho, bem como os momentos críticos de definição do seu potencial produtivo são de amplo consenso como, por exemplo, nas publicações de lowa State University (Abendroth, L.J. et al, 2011. Corn Growth and Development. lowa State University. Em URL https://store.extension.iastate.edu/product/6065) ou da EMBRAPA (Magalhaes, P.C., Durães, F.O.M., 2006. Fisiologia da Produção do Milho. Embrapa Sete Lagoas. Circular Técnica 76), que identificam o período entre os estádios V3 (três folhas) e V8 (oito folhas) como de alta sensibilidade aos estresses, pois é quando toda a estrutura dos órgãos reprodutivos no interior do colmo já está diferenciada, acima da superfície do solo e sendo definida. Assim, neste experimento, a área teste foi objeto de duas aplicações com a composição sob a invenção, aos 19 e 25 dias após a emergência das plântulas germinadas, ou seja em V4 e V6, com a COMP03 na dose de 1,0 L/ hectare, suspenso em volume de água de 100 L/hectare. Os dados de índice UV foram registrados diariamente a partir da consulta ao INPE (em URL http://satelite.cptec.inpe.br/uv/) bem como os índices de precipitação pluviométrica junto ao INMET (Instituto Nacional de Meteorologia em URL http://www.inmet.gov.br/portal/) e, com a análise de ambos os dados foi qualificado um índice de estresse semanal sobre a área do experimento. A tabela 5 a seguir reúne estes dados o período das oito semanas iniciais de desenvolvimento da lavoura, o qual envolve o período vegetativo completo. Tabela 5: Ciclo de desenvolvimento vegetativo da lavoura de milho sob o experimento, níveis e momentos de estresse resultantes e do tratamento protetivo. Tabela 5
[0081] A colheita de toda as parcelas, com colheitadeira, resultou em produtividade de 8040 Kg/ha na área controle e de 9060 Kg/ha na área tratada, ou seja, um aumento de 12,7%, resultado da proteção realizada aos estresses abióticos nos estádios mais sensíveis, coincidentes com elevada radiação UV alto e potencializada pelo déficit hídrico concomitante. Uma amostra de 10 espigas foi tomada ao acaso em cada área e avaliadas, resultando em 29 grãos por fileira na área controle e 35 na área tratada. Setenta dias após as aplicações, na semana N14, plantas inteiras foram sacadas de ambas áreas e feito registro fotográfico, no qual ainda se observa nitidamente a atenuação dos efeitos do estresse pelo uso da composição (figura 4). A hipótese de que o resultado fosse efeito nutricional dos elementos da composição não se sustenta pois a Sílica da composição é inerte, bem como o Oxido de Zinco insolúvel em uso foliar. Neste sentido, o estudo de dois anos sobre nutrição de milho pela Fundação MS (Dirceu Luiz Broch e Sidnei Kuster Ranno, 2009. Tecnologia e Produção: Milho Safrinha e Culturas de Inverno 2009. Fundação MS) conclui que apenas a forma solúvel de Zinco e aplicado em elevadas doses de 300 g/ha do elemento, propicia algum efeito na produtividade, variável entre zero e 240 Kg/ha. Já para o Manganês é raro que o milho responda positivamente à nutrição foliar com o mesmo, como se verifica no amplo estudo de 2014 da Universidade de Iowa (Antonio P. Mallarino, 2014. Corn and soybean yield responses to micronutrientes fertilization. 2014 Integrated Crop Management Conference - Iowa State University) o qual em rede de 65 ensaios durante 2 anos, em 3 tipos de solos de pH e M.O (que podem gerar deficiência de Mn), mostrou que não há efeito na produtividade do milho pelo Manganês.
[0082] A seguir são apresentados exemplos com resultados experimentais obtidos com o uso da referida invenção no que se refere aos estresses bióticos potencializados ou não pela radiação ultravioleta.
[0083] No campo de estresse biótico de relevância econômica na agricultura, em regiões de alta incidência de radiação ultravioleta, o melhor exemplo envolve o fungo da Ferrugem Asiática da Soja (Phakopsora pachyrhizi H. Sydow & P. Sydow), que causa perdas de 10% a 90% quando ocorre. No Brasil, um dos maiores produtores mundiais de soja, esta doença é particularmente limitante. Até o presente momento existia o consenso dos especialistas de que temperaturas elevadas e regime de chuvas favorável propiciariam a ocorrência e consequente severidade do fungo. Sob este consenso os pesquisadores da EMBRAPA liderados Guilherme A.S. Megeto, estudaram 12591 registros de ocorrência da doença sob 45 variáveis climáticas (situações previas de temperatura e precipitação) e publicaram em 2014 artigo propondo um modelo preditivo com 108 regras sob tais variáveis, o qual resulta em 78% de acerto para a ocorrência da doença (Árvore de decisão para classificação de ocorrências de ferrugem asiática em lavouras comerciais com base em variáveis meteorológicas. Eng. Agríc., Jaboticabal, v.34, n.3, p.590-599, maio/jun. 2014).
[0084] Os autores da presente invenção, investigando os efeitos dos estresses causados pela radiação ultravioleta, consideraram a hipótese de que os danos causados por esta à planta pudessem fragiliza-la a ponto de permitir a instalação e maior severidade do fungo. A partir desta hipótese, foram analisados os dados diários de radiação ultravioleta gerados pelo INPE - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (em http://satelite.cptec.inpe.br/uv/) sobre as zonas da América do Sul e, por outro lado, as ocorrências de focos da Ferrugem Asiática a Soja, nos mesmos períodos e zonas, publicados pelo Consórcio Anti-Ferrugem (em www.consorcioantiferrugem.net/#/main). Descobriu-se nesta investigação uma correlação surpreendentemente positiva. Para testar esta hipótese, foi realizado o estudo controlado, dado sob o exemplo 5 adiante.
[0085] Plantas de soja foram cultivadas lado a lado sob três situações de exposição à radiação ultravioleta: (A) UV ambiente (plantas sob o sol), (B) UV artificial (UV-B+UV-A) e (C) sem UV. As plantas na situação (B) e (C) estiveram protegidas da radiação solar por filme plástico anti-UV, bem como para o isolamento adicional das plantas na situação (C). O estudo foi instalado em 22/02/2019, e no transcorrer dos 60 dias de cultivo das plantas as medições de radiação ultravioleta ambiente indicaram doses diárias médias de 24 KJ/m2 de radiação UV-B e 889 KJ/m2 de radiação UV-A. Para o ambiente controlado (B) a radiação artificial foi ajustada para produzir a dose de 25 KJ/m2 de radiação UV-B e 907 KJ/m2 de radiação UV-A durante 31 dias. Sob a invenção revelada, foi testada a referida composição sob as fórmulas anteriormente especificadas COMP01 e COMP02. No caso da segunda formula, existe a presença, adicional e opcional da composição sob a invenção, do elemento Manganês, o qual objetiva complementar no âmbito interno da folha as atenuações do estresse abiótico, desde o maquinário fisiológico celular como promotor de antioxidante. Na situação (B) as plantas foram sujeitas às doses de radiação ultravioleta desde o estádio V2 até R3 por 11 dias, seguido de intervalo de 5 dias e novamente por outros 20 dias. Os tratamentos com as fórmulas sob a referida composição foram aplicados 06 vezes neste período, a partir de 02 horas antes da exposição à radiação ultravioleta e depois a cada 5 dias de intervalo. As plantas foram sujeitas a duas inoculações com uredosporos do fungo (obtidos das regiões Sul e Sudeste do Brasil), a primeira aos 13 dias após iniciados os tratamentos e exposição à radiação ultravioleta e a segunda 12 dias após a primeira. Em cada inoculação a quantidade de inoculo foi elevada, a partir de folhas de soja sob intensa severidade (> 50%) e em esporulação, em quantidade de aproximadamente 20 folhas com inoculo para cada planta inoculada. Os uredosporos do fungo foram extraídos das folhas com pincel úmido de água destilada com tensoativo, juntados em etapas de volumes a cada 30 minutos e pulverizados repetidamente sobre todas as plantas. Aos 14 dias após a segunda inoculação os folíolos (folhas individuais de um trifólio) foram extraídos das plantas, em ordem do trifólio 1 ao trifólio 6, fotografadas na face superior (adaxial) e inferior (abaxial) e depois avaliadas em percentual de severidade para cada folíolo seguindo a Escala proposta em 2006 por Godoy et al (Diagrammatic Scale for Assessment of Soybean Rust Severity. Fitopatol. Bras. 31(1), jan-fev 2006) conforme figura 5 do anexo. Para análise e apresentação dos dados da Ferrugem foram consideradas as severidades no intervalo dos trifólios 2 a 5, por serem os mais susceptíveis. Foram ainda avaliados os danos às folhas sob o estresse, conforme a escala dada na figura 1 do anexo, aos 12, 30 e 40 dias após iniciada a exposição à radiação ultravioleta e consolidadas por repetição; o impacto no desenvolvimento da parte aérea da planta pela medição da área foliar total por planta; pela mensuração do desenvolvimento das raízes quanto ao volume espacial e capacidade de retenção da água após reidratação. As avaliações são uma média de 3 repetições (1 planta = 1 repetição). Os resultados são apresentados na Tabela 6 a seguir. Tabela 6: Efeito de fórmulas da composição sob a invenção sobre os estresses abióticos (danos a estrutura vegetativa e reprodutiva) e bióticos (fungo patogênico) da soja, sob radiação UV-B e UV-A) Tabela 6
[0086] Os impactos maiores na planta pela radiação solar ambiente (tratamento 1) comparado à artificial (tratamento 2) são esperados, uma vez que no ambiente incide a dose plena de raios em cada comprimento de onda do espectro (de 290 a 390nm), ao passo que as lâmpadas emulam raios em picos dentro da faixa, no caso da radiação LIVES em 305nm e a radiação UV-A em 365nm.
[0087] Os dados obtidos neste experimento apoiaram a hipótese dos autores da presente invenção, de que a intensidade e dose da radiação ultravioleta fragiliza e expõe mais a planta, no caso a soja, ao fungo da Ferrugem Asiática da Soja. No tratamento 1 sob radiação ultravioleta solar plena em todos os comprimentos de onda (290 a 400nm), observou-se severidade alta e comparável ao que ocorre em lavouras comerciais não tratadas com fungicidas. No tratamento 2, sob radiação ultravioleta artificial nos comprimentos de onda de 305nm (UV-B) e 365nm (U-VA), a severidade foi também elevada. Por outro lado, ao ter suprimido totalmente a radiação ultravioleta, mesmo sem tratamento contra o fungo, a severidade foi reduzida em 80% (tratamento 5 vs tratamento 1). Para este estresse biótico, que agora se demonstra relacionado à saúde da planta impactada pela radiação ultravioleta, o método de tratamento com a composição se mostrou efetivo em atenuar a severidade do fungo, tendo sido mais eficaz quanto maior foi seu efeito em proteger a planta dos danos abióticos (folhas, biomassa, raiz). Em outro aspecto, tal qual se encontra referenciado na literatura, o número de vagens (frutos) foi impactado negativamente pela radiação ultravioleta na ordem de 35% (tratamento 1 e 2 vs tratamento 5), sendo que o sob o método pelo uso da composição, especialmente com a formula utilizada no tratamento 4, as perdas na frutificação foram remediadas.
[0088] Os dados obtidos pelos autores desta invenção demonstram pela primeira vez a correlação entre a incidência de radiação ultravioleta e a severidade do fungo da Ferrugem Asiática da Soja, uma doença de grande importância nos países produtores, especialmente no Brasil. Em acordo com os dados na Tabela 6, o uso da composição reduziu a severidade da doença ao tempo que protegeu a planta hospedeira da radiação. Assim, uma realização sob a invenção é o método de atenuar a severidade da infecção pela Ferrugem Asiática da Soja, pela atenuação prévia dos danos da radiação ultravioleta, por meio de aplicação externa de protetores contra dita radiação com ou sem associação a tratamentos fungicidas específicos.
[0089] Anualmente o Centro de Pesquisa de Soja da EMBRAPA publica os resultados de desempenho dos fungicidas para esta importante doença na cultura sojícola. Na publicação referente à safra 2018/19, por Godoy e colaboradores (Eficiência de fungicidas para o controle da ferrugem asiática da soja, (Phakopsora pachyrhizí), na safra 2018/19. Embrapa Soja. Circular Técnica 148. Julho, 2019), um total de 13 produtos comerciais e 10 novos em fase de Registro foram avaliados em 25 experimentos de campo, cujos resultados foram de nível de controle de 50% a 80% da doença (reduziu a severidade de 75% para até 15%), ou seja, não se obtém total controle e, portanto, existe ainda uma perda de produtividade. Assim, uma realização sob a presente invenção é o método de associar fungicidas específicos à composição, objetivando elevar o índice de eficácia no combate à fungos patogênicos por múltiplos meios: ação direta fungistática e indireta via melhora na resistência intrínseca da planta.
[0090] Este experimento foi realizado em condição de lavoura de soja a campo, com a composição codificada COMP01, visando medir os efeitos na produtividade de grãos sob uma alternativa com o uso da composição combinada com a gestão fitossanitária empregada para contribuir com a eficácia de fungicidas contra a Ferrugem Asiática da Soja. O estudo foi instalado no Município de Rio Verde - GO, Brasil, Fazenda Rio Verdinho, sobre duas Cultivares (variedades) distintas, plantadas na segunda quinzena de novembro de 2018, cujo estádio vegetativo ocorreu em dezembro, o reprodutivo em janeiro e a colheita na primeira quinzena de fevereiro. Uma área denominada “A, com a Cultivar BMX Foco IPRO foi dividida nas parcelas 1 (padrão utilizado pelo agricultor tomado com referência) e 2 (área experimental com a composição); da mesma forma a outra área denominada “B, com a Cultivar BMX Bônus IPRO, foi dividida em parcelas 1 e 2. Enquanto as parcelas 1 envolvem extensa área cultivada, as parcelas 2, em cada situação, ocuparam uma superfície de teste de 4000m2. Na área voltada ao uso da composição, as aplicações foram feitas objetivando atenuar os estresses abióticos causados pela radiação ultravioleta bem como para favorecer a eficácia dos fungicidas contra a Ferrugem Asiática. Assim a composição foi empregada três vezes nas áreas 2A e 2B (na Tabela 7 abaixo com denominação “Área Experimental"): uma vez na fase vegetativa da lavoura, no estádio V4 (40 DAP - Dias Após o Plantio), e outras duas vezes na fase reprodutiva em associação com os fungicidas (aos 53 DAP combinado com Azoxistrobina + Ciproconazol e depois, aos 68 DAP combinado com Azoxistrobina + Benzovindiflupir). A dose da composição foi de 500 g/ha da fórmula COMP01 mais um tensoativo não iônico em dose de bula. Nas áreas em referência 1A e 1B (na Tabela 7 abaixo com denominação “Padrão Agricultor”) foram realizadas as duas aplicações com os mesmos fungicidas e nos mesmos momentos da fase reprodutiva (aos 53 DAP com Azoxistrobina + Ciproconazol e depois, aos 68 DAP com Azoxistrobina + Benzovindiflupir). O índice UV obtido a partir dos dados publicados pelo INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais) alcançou máximas atenuadas entre 11 e 12 no mês de dezembro de 2018 e 12 a 14 no mês de janeiro de 2019, todas classificadas como Extremamente Alta. No momento da colheita, foram tomadas 6 amostras de 5m2 (repetições) na área referência (1) e também na área experimental (2). Os grãos tiveram a umidade medida e a produtividade foi estimada para um mesmo índice de peso seco. Na Tabela 7 a seguir são apresentados os dados médios de produtividade e os tratamentos. Tabela 7: Efeito do uso da composição COMP01 sobre a produtividade da soja, em sistema de manejo preventivo dos estresses abióticos da radiação ultravioleta e como alternativa de complemento ao controle de estresse biótico decorrente da ferrugem asiática da soja. Tabela 7
[0091] O ciclo (início da floração e maturação dos grãos) das plantas em todos os casos (1 ou 2) permaneceu inalterado para cada cultivar (A ou B). Os dados indicam que os resultados de incremento na produtividade ocorreram de forma similar e independentes da genética da cultivar utilizada. As observações nas parcelas onde a composição foi utilizada constataram uma aparência de folhas mais lisas e as plantas tendendo a mais vigor.
[0092] As plantas cultivadas são objeto de ataque predatório causado por diversas ordens de insetos pragas que prejudicam a produtividade de lavouras, sendo assim comum o emprego de moléculas inseticidas para diminuir a infestação de tais insetos quando atingem nível de dano econômico. As pragas mastigadoras de partes de plantas (herbívoros) são especialmente importantes pois destroem a área foliar ou frutos inteiros, dentre estas as da ordem Lepidoptera (lagartas). O exemplo 07 a seguir traz dados de estudo feito sob condições controladas, seguindo protocolos típicos para avaliação de eficácia de inseticidas, no qual se observa a atividade da composição sobre três espécies de alta relevância na agricultura.
[0093] Este estudo foi realizado em condições controladas em estufa e laboratório. Plantas de soja foram cultivadas em vasos até atingirem o estádio V3, quando foram pulverizadas com os seguintes tratamentos: apenas água (Check Negativo); REF01 na dose de 12 mL/L de água (Referência no estado da técnica); inseticida Decis 25 CE (Deltametrina 25 g i.a/l) na dose de 4 mL/litro de água (Check Positivo) e; SÍO2 cristalino insolúvel e na dimensão de micropartículas na dose de 3 g/litro de água, como contido e qualificado na composição (COMP04). As doses de REF01 e SÍO2 foram calculadas para equivalerem no teor final do elemento Si. Foliolos das plantas tratadas foram coletados e colocados em placa de Petri, sobre papel filtro umedecido, sendo em seguida infestados com larvas de espécies Lepidoptera e incubados por 5 dias até a avaliação. Para simular as condições mais adversas (deterioração do produto aplicado e larvas maiores), as folhas foram coletadas em duas épocas: 06 horas e 4 dias após a aplicação, sendo que na primeira época (Tabela 8A) as larvas infestadas possuíam 3-4mm (primeiro instar) e na segunda época (Tabela 8B) possuíam 4 a 8mm (segundo instar). Para cada praga e época testada, um total de 04 folhas foi utilizado, servindo cada uma como repetição. As espécies estudas foram Chrysodeixis includens, Spodoptera frugiperda e Helicoverpa armígera, todas de grande relevância na agricultura (Soja, Algodão, Milho, Feijão, etc), criadas e caracterizadas em dieta desde a oviposição. O consumo foliar (desfolha) e o tamanho das larvas foram avaliados. Tabela 8A: Eficácia do tratamento foliar da soja com SÍO2 cristalino sobre a voracidade e desenvolvimento de lepidópteras. Infestação 6 horas após o tratamento. Média de consumo de 4 folíolos infestados e media de tamanho de todas as larvas do conjunto das 4 repetições. Tabela 8ª
Tabela 8B: Eficácia do tratamento foliar da soja com SÍO2 cristalino sobre a voracidade e desenvolvimento de lepidópteras. Infestação 4 dias após o tratamento. Média de consumo de 4 folíolos infestados e média de tamanho de todas as larvas do conjunto das 4 repetições. Tabela 8B
[0094] Os dados acima mostram que o novo componente SÍO2 nas composições conforme a presente invenção é eficaz em reduzir a voracidade das pragas mastigadoras, sendo superior aquele propiciado pelo Silício na forma solúvel reportado no estado da técnica. O uso do SÍO2 cristalino insolúvel e dimensão de micropartículas reduziu a voracidade das pragas entre 50 e 70% e reduziu o desenvolvimento de tamanho das mesmas em 30 a 35%. Para o caso da espécie S. frugiperda, o SÍO2 cristalino insolúvel e dimensão de micropartículas teve eficácia próxima a um inseticida reconhecido, sendo que esta espécie é considerada polífaga (ataca inúmeras espécies de plantas) e de grande capacidade de desenvolver resistência a inseticidas e proteínas Bt, segundo publicação de especialistas do IRAC (em https://www.irac-online.org> resistência-de- spodoptera-frugiperda, acessado em 04/09/2019). A forma preconizada para mitigar a resistência de pragas é a rotatividade de distintos modos de ação (MoA) dos inseticidas empregados na produção agrícola e mesmo a associação de múltiplos modos de ação. Assim, uma realização sob a presente invenção é um método de associar inseticidas específicos à composição, objetivando elevar o índice de eficácia no combate à insetos herbívoros por múltiplos modos de ação.
[0095] Os exemplos a seguir demonstram a funcionalidade da composição sob a invenção sob faixas de dimensão de partícula e de proporção entre os elementos da referida composição.
[0096] O estudo a seguir foi realizado para determinar o nível de eficácia conforme o tamanho de partícula do elemento Dióxido de Silício cristalino, componente da composição, utilizando protocolo experimental para verificação da voracidade de insetos Lepidópteras alimentando-se de folhas de planta aplicadas com o elemento. Plantas de soja da cultivar NA5909 RG foram pulverizadas com suspensão contendo o equivalente a 0,03% da COMP04 em duas versões: com partículas de diâmetro de 1,4 micra (D10%) a 15 micra (D100%) e de 2,2 micra (D10%) a 71 micra (D100%). A qualificação das versões foi realizada por difração a laser, com precisão de 0,04 a 500 micra agrupadas em 100 classes. Folíolos da soja pulverizadas sob as alternativas foram colocadas em placa de Petri, sobre papel filtro e infestadas em separado por espécie com 3 a 5 larvas neonatas das espécies Spodoptera frugiperda e Helicoverpa armígera as quais se alimentaram por 7 dias, quando então novos folíolos foram repostos e consumidos por mais 7 dias e no dia seguinte (15 dias após a infestação inicial) foram avaliados quanto à taxa de consumo como dado na Tabela 9. Os folíolos foram extraídos de plantas sob os seguintes tratamentos: sem aplicação (controle negativo) ou com aplicação sob as alternativas avaliadas. Tabela 9: Eficácia do tratamento foliar da soja com SÍO2 cristalino sobre a voracidade e desenvolvimento de lepidópteras. Infestação imediatamente após a aplicação sobre dois suprimentos de folíolos em intervalo de 7 dias, com avaliação aos 15 dias após a infestação. Média de consumo de 1 folíolo infestado em 3 repetições.
[0097] Como se observa a partir dos dados da Tabela 9 o elemento Dióxido de Silício cristalino da composição se mostra eficaz dentro da faixa de diâmetros entre 2 a 70 micra.
[0098] Plantas de soja foram cultivadas sem exposição à radiação ultravioleta (controle negativo (-)) e sob a exposição à radiação UV-A mais UV-B sem tratamento protetor (controle positivo (+)) ou com tratamentos protetores (alternativas). Sob a invenção revelada, foram testadas as proporções entre os elementos da referida composição relativos à fórmula dada na COMP01. As plantas foram tratadas por pulverização entre os estádios de 1 trifólio (V1) até 5 trifólios (V5) em intervalos de 7 dias e foram irradiadas por 18 dias com doses equivalentes a 37 KJ/m2/dia de radiação UV-B mais 1165 KJ/m2/dia de radiação UV-A, a partir do primeiro tratamento até 05 dias após o último tratamento e foram avaliadas 10 dias após encerrada a exposição à radiação UV. Foram avaliados os danos às folhas sob o estresse conforme a escala dada na figura 1 e correspondente impacto: no desenvolvimento da parte aérea da planta pela medição da peso da biomassa do conjunto de folhas de cada planta; pela mensuração do desenvolvimento das raízes pelo volume espacial após secagem e pelo volume de água retido sob reidratação. As avaliações são uma média de 3 repetições (1 planta = 1 repetição) conforme a Tabela 10 a seguir. Tabela 10: Resposta de plantas de soja [Glycine max (L.) Merrill] ao estresse de radiação ultravioleta, UV-A mais UV-B, quanto aos danos foliares, seu desenvolvimento vegetativo e radicular, sob as alternativas testadas.
[0099] Os dados da Tabela 10 demonstram que ambos componentes atuam para a atenuação dos danos da radiação ultravioleta de forma independente e com desempenho sinérgico quando em conjunto sob todas as possibilidades de proporção, estando a proporção preferida, no caso da espécie avaliada sob este estudo específico, situada em 75/25 para os elementos SiO∑/ZnO sob a presente invenção. Esta flexibilidade de combinações demonstrada é útil para a adequação de formulações dirigidas a distintas espécies vegetais que possuam maior ou menor tolerância à sobre doses de um ou outro elemento da composição, seja por aspectos intrínsecos da espécie vegetal (mais especificamente para o caso de ZnO ou Mn) ou por situações edafoclimáticas onde a acidez ou alcalinidade do solo pode predispor as plantas a maior ou menor tolerância a sobre dosagens de um ou outro elemento (no caso mais especificamente para Mn).
Claims (11)
1. Composição para atenuar estresses abióticos e bióticos em plantas, caracterizada por compreender micropartículas de Dióxido de Silício na forma cristalina, insolúvel e inerte, sendo que ditas micropartículas de Dióxido de Silício apresentarem tamanho entre 1 e 70 micra.
2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender Oxido de Zinco insolúvel.
3. Composição, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por a proporção peso/peso do SÍO2 e ZnO estar compreendida entre 80:20 e 60:40.
4. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender o mineral Manganês, provido por uma molécula ou composto em forma solúvel e absorvível pelas folhas das plantas, e sendo que o teor do elemento manganês está compreendido entre 1:4 a 1:20 (p/p) em relação ao peso do SÍO2.
5. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por compreender ainda nutrientes minerais de aplicabilidade foliar, antioxidantes vegetais ou minerais, filtros solares orgânicos ou inorgânicos, óleos minerais, óleos vegetais, biocidas, pesticidas, hormônios vegetais até o limite máximo de 70% em peso de aditivos em relação ao peso do SÍO2.
6. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por conter um total de peso/peso entre 900 g/Kg e 999 g/Kg associada a componentes sólidos adjuvantes e tensoativos.
7. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por conter um total de peso/volume entre 1 g/L e 800 g/L em uma suspensão associada a componentes emolientes e suspensores de partículas insolúveis no meio, a estabilizantes e conservantes e a tensoativos.
8. Método para atenuar estresses abióticos e bióticos em plantas, para preservar ou aumentar a produtividade e a qualidade das plantas cultivadas anuais ou perenes, caracterizado por compreender pulverizar sobre as partes expostas da planta uma solução da composição conforme definida na reivindicação 1.
9. Método, de acordo com a reivindicação 8, para atenuar os danos físicos e fisiológicos causados sob estresse abiótico pela radiação ultravioleta UV-B e UV-A caracterizado por realizar as pulverizações sobre as partes vegetais expostas a isolação direta e difusa, a partir do desenvolvimento inicial das plantas.
10. Método, de acordo com a reivindicação 8, para atenuar a severidade de fungos patogênicos aumentada pelos danos causados pela radiação ultravioleta UV-B e UV-A às plantas cultivadas, caracterizado por realizar as pulverizações preventivas antes do risco de infecção.
11. Método, em acordo com a reivindicação 8, para atenuar a voracidade de insetos pragas herbívoros às plantas cultivadas caracterizado por realizar as pulverizações a partir da incidência inicial da praga alvo em sua fase neonata.
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