Efeito do alumínio na absorção e na utilização de macronutrientes em duas cultivares de arroz

To evaluate the effect of Al on the uptake and utilization of some macronutrients, the rice cultivars Fernandes and Maravilha, respectively tolerant and sensitive to this metal, were exposed to Al in nutrient solution for 20 days, and the contents, uptake and efficiency of utilization of P, K, Ca and Mg were determined. The uptake and the contents of these macronutrients decreased in the presence of Al in the aerial parts and roots of both cultivars, especially at the higher Al concentration and in the Al sensitive cultivar. The macronutrient contents more reduced by Al in the roots were K > Mg > P and Ca > Mg=K>P and in the aerial parts were Mg > Ca > P and Mg > Ca > P > K in the tolerant and sensitive cultivars, respectively. The macronutrients uptake more reduced by Al were Mg > Ca > P > K in both cultivars. In the presence of Al, the tolerant cultivar showed higher efficiency of utilization of all studied macronutrients. The utilization indices of P, Ca and Mg increased in the tolerant cultivar, but decreased for P and K, increasing only for Mg in the sensitive cultivar. The results suggest that the differential tolerance of these rice cultivars to Al may be due to their differences in uptake, ability to keep adequate concentrations and to use these macronutrients with higher efficiency, especially Mg, Ca and phosphorus.Para avaliar o efeito do Al na absorção e na utilização de alguns macronutrientes, as cultivares de arroz Fernandes e Maravilha, respectivamente, tolerante e sensível a esse metal, foram expostas ao Al, em solução nutritiva, durante 20 dias, quando determinaram-se os teores, a absorção líquida e a eficiência de utilização de P, K, Ca e magnésio. A absorção líquida e os teores desses macronutrientes na presença de Al decresceram na parte aérea e nas raízes das duas cultivares, especialmente na concentração mais elevada de Al e na cultivar sensível. Os macronutrientes que tiveram os teores mais reduzidos pelo Al nas raízes foram K > Mg > P e Ca>Mg=K > P e na parte aérea, Mg > Ca > P e Mg > Ca > P > K, nas cultivares tolerante e sensível, respectivamente. Os macronutrientes que tiveram a absorção mais reduzida pelo Al foram Mg>Ca>P>K, nas duas cultivares. Na presença de Al, a cultivar tolerante apresentou eficiência de utilização mais elevada de todos os macronutrientes. Os índices de utilização de P, Ca e Mg aumentaram na cultivar tolerante, mas decresceram em termos de P e K, aumentando apenas para Mg, na cultivar sensível. A tolerância diferencial dessas cultivares de arroz ao Al resulta, provavelmente, de suas diferenças em absorver, manter concentrações adequadas e utilizar com maior eficiência esses macronutrientes, principalmente Mg, Ca e fósforo

Capacidade de cultivares de arroz de modificar o pH de soluções nutritivas na presença de alumínio

The objective of this work was to evaluate aluminum effect on the ability of two rice cultivars, Fernandes (tolerant) and Maravilha (sensitive), to change the pH of nutrient solutions with different NO3-/NH4+ ratios. After plant exposure to 0 mM and 1.5 mM Al for 15 days, the amount of exudated protons, elongation, dry matter yield and Al content of roots and leaves were determined. Elongation and dry matter yield of roots and leaves reduced in the presence of Al independently of NO3-/NH4+ ratio, and this reduction was intensified with increasing of NH4+ concentration. Aluminum contents increased in roots and leaves with increasing of NH4+ concentration in nutrient solution. An alkalization of the nutrient solution containing N exclusively in NO3- form was observed, but this alkalization decreased with Al treatment. In nutrient solutions containing NH4+, on the contrary, an acidification was observed, which intensified with the increase of NH4+ concentration. The tolerant cultivar always consumed more protons of the nutrient solution containing N exclusively in the NO3- form and less protons of that containing NH4+, independently of the NO3-/NH4+ ratio. This cultivar, therefore, showed higher ability to adjust its protons balance, changing the pH to values that favored lower Al uptake and higher tolerance to aluminum.O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do alumínio sobre a capacidade das cultivares de arroz Fernandes (tolerante) e Maravilha (sensível) de modificar o pH de soluções nutritivas com diferentes proporções de NO3-/NH4+. Após exposição das plantas ao Al (0 mM e 1,5 mM), durante 15 dias, foram determinados: quantidade de prótons exsudados, alongamento, produção de matéria seca e teor de Al nas raízes e folhas. O alongamento e produção de matéria seca, de raízes e folhas, se reduziram em presença de Al, independentemente da proporção NO3-/NH4+, e essas reduções se intensificaram com o aumento na concentração de NH4+. Os teores de Al aumentaram nas raízes e folhas, com aumento na concentração de NH4+ na solução nutritiva. Houve forte alcalinização da solução nutritiva com nitrogênio exclusivamente na forma de NO3-, que se reduziu em presença de Al. Em soluções nutritivas com NH4+, ao contrário, observou-se acidificação, que se intensificou com aumento na concentração de NH4+. A cultivar tolerante sempre consumiu mais prótons da solução nutritiva com N exclusivamente na forma de NO3-, e menos prótons daquela que continha NH4+, independentemente da proporção NO3-/NH4+. Essa cultivar foi, portanto, capaz de ajustar seu balanço de prótons e modificou o pH para valores que favoreciam menor absorção e maior tolerância ao alumínio

Effect of aluminum and different NO3-/NH4+ proportions on the growth and P, K, Ca and Mg contents in two rice cultivars

Este trabalho teve como objetivo analisar alguns aspectos da tolerância ao Al em dois cultivares de arroz: Maravilha (sensível: CNA-6843-1) e Fernandes (tolerante: CNA-1158), em solução nutritiva. Num primeiro experimento, plantas dos dois cultivares foram expostas ao Al em soluções nutritivas com diferentes proporções de NO 3- :NH 4+ e avaliados os efeitos do Al sobre o crescimento das plantas e sobre a liberação de H + para a solução nutritiva. Independente da proporção NO 3- :NH 4+ , tanto o comprimento quanto a produção de matéria seca de raízes e parte aérea diminuíram na presença de Al, nos dois cultivares, principalmente no sensível. O cultivar tolerante mostrou-se mais eficiente no consumo de H + quando o N disponível estava exclusivamente na forma nítrica. O sensível, entretanto, mostrou-se mais eficiente na liberação de H + para a solução nutritiva quando o N foi fornecido sob duas formas ou exclusivamente na forma amoniacal. Num segundo experimento, as plantas dos dois cultivares foram expostas a duas concentrações de Al e avaliados seus efeitos sobre os teores, as taxas de absorção líquida e os índices de eficiência de utilização de alguns elementos minerais, nas duas partes das plantas. Na presença de Al as plantas apresentaram teores mais elevados deste elemento nas duas partes da planta, principalmente nas raízes. O cultivar tolerante mostrou-se mais eficiente na retenção deste elemento nas raízes. Na presença de Al, observou-se redução nos teores de todos os elementos minerais estudados, tanto nas raízes como na parte aérea, exceto no de Ca nas raízes e no de K na parte aérea, do cultivar tolerante. De modo geral, as reduções nos teores destes elementos minerais foram mais intensas no cultivar sensível, nas duas partes das plantas. As taxas de absorção líquida, sofreram reduções crescentes com os níveis de Al na solução nutritiva, tendo o cultivar tolerante apresentado, de modo geral, taxas mais elevadas para todos os elementos minerais estudados. O efeito do Al sobre os índices de eficiência de utilização dos elementos minerais estudados foi variado. No cultivar tolerante, observou-se aumento nos índices de eficiência de utilização de P, Ca e Mg, permanecendo inalterado o de K. No cultivar sensível, os índices de eficiência de utilização de P e K diminuíram, o de Ca permaneceu inalterado e o de Mg aumentou. Na ausência de Al os cultivares não diferiram entre si quanto a estes índices, mas na presença deste elemento, seus valores foram, de modo geral, mais elevados no cultivar tolerante.The objective of this work was to study some aspects of Al tolerance in two rice cultivars: Maravilha (sensitive: CNA-6843-1) and Fernandes (tolerant: CNA:1158), grown in nutrient solution. In a first experiment, plants of the two cultivars were exposed to Al in nutrient solutions with different NO 3- :NH 4+ proportions and the Al effects on plant growth and on H + exsudation to the nutrient solution were evaluated. Independent of the NO 3- :NH 4+ proportion, both the length and dry matter yield of roots and shoots decreased in Al presence, in both cultivars, mainly in the sensitive. The tolerant cultivar showed higher efficiency in the H + consumption in nutrient solution with the nitric form. The sensitive, however, showed higher the N exclusively in efficiency in the exudation of H + to the nutrient solution, when N was supplied in both N forms or exclusively in the ammonium form. In a second experiment, plants of both cultivars were exposed to two Al concentrations and its effects on the contents, on the net absorption rates and on the use efficiency indices of some mineral elements, were evaluated in both parts of the plants. In Al presence the plants exhibited increased contents of these element in both parts of the plant, mainly in the roots. The tolerant cultivar was more efficient in the Al retention in the roots than the sensitive one. In Al presence, the contents of all mineral elements decreased in both roots and shoots, except the content of Ca in the roots and of K in the shoots, of the tolerant cultivar. In general, the reductions in the mineral contents were stronger in the sensitive cultivar, in both parts of the plants. The net absorption rates reductions increased with Al levels in the nutrient solution. The tolerant cultivar, in general, exhibited higher absorption rates of all mineral elements studied. Aluminum effect on the use efficiency indices was quite variable. In the tolerant cultivar, the use efficiency indices of P, Ca and Mg increased and of K remained unaffected. In the sensitive cultivar, the use efficiency indices of P and K decreased, of Ca remained unaffected and of Mg increased. In Al absence there was no difference between cultivars with respect to these indices, but in the presence of this element, the tolerant cultivar showed higher values.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio