Esta semana autor convidado Charlie Haynes é o repórter itinerante do AoB Blog no Conferência Europeia de Biologia Vegetal EPSO/FESPB.

Hans Lambers é o Winthrop Professor na University of Western Australia. Ele concluiu seu doutorado em 1979 na Universidade de Groningen, na Holanda, e desde então trabalhou na Universidade de Melbourne, na Universidade Nacional Australiana e na Universidade de Utrecht. Sua pesquisa se concentra na nutrição mineral de plantas nativas australianas e leguminosas de cultivo e pastagem. Ele gentilmente concordou em falar comigo sobre alguns dos desafios do empobrecimento do fosfato no solo.

Por que o empobrecimento de fosfato é tão significativo?
Na Europa, a questão é menos relevante, visto que a população importa alimentos e ração animal de partes do mundo onde os fosfatos representam um problema persistente. Lá, o problema é o excesso de fosfato, despejado no solo e que acaba nos cursos d'água. A Europa poderia parar de fertilizar agora e ainda ter colheitas para os próximos 20 anos. Mas em outras partes do mundo, como Austrália, América do Sul, África e Sudeste Asiático, a insegurança alimentar relacionada ao fosfato é um problema real. Isso pode ocorrer porque a quantidade presente no solo é insuficiente para uma produção agrícola eficaz, ou porque o fosfato está presente, mas não é facilmente acessível. Portanto, é um problema para a produção agrícola e, consequentemente, para a segurança alimentar. O que podemos fazer, no entanto, é cultivar plantas que consigam utilizar o fósforo do solo de forma muito mais eficiente. Há uma enorme oportunidade nesse sentido.

Como isso limita esses países no que eles podem cultivar e nos rendimentos que podem produzir?
Na África, o fósforo é o principal fator limitante, mesmo em algumas das áreas mais secas da África saariana. As pessoas que trabalhavam em barchenener descobriram que simplesmente adicionando fósforo você poderia obter um rendimento maior. O solo seco reduz significativamente a mobilidade do fósforo no solo e torna-se um limitante significativo quando se tem um solo seco (Lambers H, Raven JA, Shaver GR, Smith SE. (2008) As estratégias de aquisição de nutrientes pelas plantas mudam com a idade do solo. Tendências em Ecologia e Evolução 23: 95-103).

Então, por que essas comunidades não compram fertilizantes para aumentar sua produção?
O fertilizante é muito caro para esses grupos. Tem que percorrer grandes distâncias até a colheita, e esses grupos simplesmente não têm dinheiro para isso. Então, em vez disso, estamos trabalhando em culturas que são mais eficientes no uso do fósforo existente ou são melhores em retirá-lo do solo. No entanto, este é um negócio um pouco arriscado - se você tem solos muito pobres em nutrientes para começar, as plantas que os extraem com mais eficiência tornarão o solo ainda mais deficiente em fósforo. Tudo o que você tira do solo tem que substituir para ser sustentável.

O que torna os fosfatos acessíveis?
Os fosfatos no solo estão prontamente disponíveis em um pH neutro. Solos calcários com seu pH mais alcalino retêm os fosfatos em complexos de cálcio. O fosfato está lá, mas não está prontamente disponível para as plantações. Solos mais ácidos também retêm fosfatos – mas desta vez não em complexos de cálcio, mas sim como complexos de óxidos e hidróxidos de ferro e alumínio. O Chile tem um solo muito ácido, com um pH de quase 4, e muitos desses óxidos e hidróxidos metálicos, de modo que todo o fosfato não está prontamente disponível. No entanto as plantas têm adaptações especiais que lhes permitem aceder nestas condições.

Quais são essas adaptações?
Estas plantas têm uma estrutura especial que funciona em combinação com a bioquímica vegetal. O que eles produzem são quantidades massivas de carboxilatos. Estas são moléculas com carga negativa – como o fosfato. Estes trocam uns pelos outros, liberando os íons de fosfato na solução do solo, enquanto o ânion carboxilatos toma o lugar do fosfato no solo. Você está efetivamente extraindo o fosfato que está no solo de suas ligações apertadas. Está então na solução e qualquer um pode pegá-lo (Lambers H, Bishop JG, Hopper SD, Laliberté E, Zúñiga-Feest A. (2012) Engenharia de ecossistemas de mobilização de fósforo: os papéis das raízes de cluster e exsudação de carboxilato em ecossistemas jovens limitados por P. Annals of Botany 110: 329-348).

Isso poderia ser colocado em outra cultura, seja por reprodução ou modificação genética?
Eu daria um passo para trás e perguntaria 'que safras temos agora e já podemos fazer isso'? White Lupin é um excelente exemplo e existem algumas outras espécies de Lupin que fazem exatamente o mesmo. Existem também algumas espécies de tremoço que não possuem essas estruturas maravilhosas, mas sim algo próximo a elas, e algumas sem nenhuma estrutura que ainda liberam carboxilatos. Na verdade, já temos muitas espécies que já podem fazer esse truque. Em vez de projetar isso no Soybean, é importante obter uma compreensão completa da tecnologia. Entender é e cultivá-lo em plantações com o gene é um primeiro estágio óbvio. Já temos safras com essa capacidade em tremoços – que são muito melhores que o trigo e a cevada nessa fase. Não acho impossível, mas é importante dar um passo de cada vez (Lambers H, Clements JC, Nelson MN. (2013) Como uma estratégia de aquisição de fósforo baseada na exsudação de carboxilato potencializa o sucesso e o potencial agronômico de tremoços (Lupinus, Fabaceae). American Journal of Botany 100: 263-288).

Então, algumas partes do mundo estão se concentrando nas culturas erradas para seu tipo de solo e clima?
Sim, com certeza! No Chile, costumava-se cultivar tremoço andino. Quando os espanhóis invadiram, proibiram os nativos de cultivarem esses tremoços, pois não eram culturas espanholas. A ideia de os nativos adotarem culturas estrangeiras é absurda, visto que já possuíam uma cultura adequada ao seu ambiente! A quinoa é outro exemplo de cultura em que isso aconteceu, e os espanhóis a proibiram. Pode-se argumentar que eles tinham culturas melhores do que as culturas estrangeiras introduzidas pelos espanhóis. Uma alternativa, porém, é o consórcio de culturas. Consiste em cultivar plantas simultaneamente, intercaladas umas com as outras. Se você quiser cultivar trigo, ele não se desenvolve muito bem em alguns ambientes da América do Sul. Se você consorciar trigo com tremoço, poderá mobilizar o fósforo e os vizinhos poderão se beneficiar disso. Você também pode praticar a rotação de culturas. Um grupo na Alemanha já fez isso, trabalhando com rotações de soja e milho. O milho não é tão eficiente na absorção de fosfato, enquanto a soja – dependendo da cultivar – é. As boas cultivares de soja apresentam um benefício real para a cultura seguinte – um benefício em termos de fósforo. Você pode cultivá-las simultaneamente ou em rotação para aproveitar esse fosfato. Ambas as técnicas oferecem enormes benefícios.

O que impede as pessoas em ambientes pobres em fósforo de fazer isso?
Essa é uma pergunta interessante. Se você for à China, verá que o consórcio de culturas é praticado há centenas de anos e é possível demonstrar que, com as combinações certas, é possível obter um aumento de produtividade de 40 a 50% – o que é impressionante! Um agricultor britânico ou irlandês ficaria extasiado com um aumento de produtividade desse nível! Os chineses já fazem isso, e a Europa está explorando essa possibilidade. Tenho certeza de que isso poderia ser feito em outras partes do mundo, mas não está acontecendo em larga escala por falta de informação. É importante educar os agricultores locais sobre isso, da África à Austrália! Estou trabalhando com um grupo na Alemanha, liderado por Andreas Burgutts, que está selecionando sorgos para melhor absorção de fosfato, usando os níveis de manganês nas folhas como marcador. O manganês é absorvido pela planta da mesma forma que o fosfato e, portanto, é usado como marcador. Esse tipo de trabalho exige ir à África e selecionar a cultivar adequada às condições locais, não em nosso laboratório. Trata-se de realizar pesquisas e, em seguida, aplicar esses resultados aos agricultores, em vez de restringi-los à torre de marfim dos cientistas. É preciso trabalhar para além das publicações científicas, indo além dos espaços acadêmicos e alcançando locais onde possamos fazer a diferença.

Quem mais está trabalhando para levar esse conhecimento para o campo?
recebi a visita de uma pessoa de ICRISAT. Eles estão sediados na Índia e trabalham em grandes safras e salinidade. Eles agora estão ansiosos para trabalhar com fósforo, ouviram falar do meu trabalho e estavam interessados ​​em desenvolver algo juntos. Esses grandes institutos internacionais têm vínculos com as comunidades agrícolas de base nas partes do mundo onde você pode realmente fazer a diferença. Posso ser capaz de fazer ciência de ponta, mas sem as conexões não sou capaz de ter muito impacto no mundo real.

Quem mais está envolvido?
Os grandes institutos internacionais estão fazendo um bom trabalho, IRRI nas Filipinas, ICARDA em Alepo e ICRISAT em Hyderabad. Esses grandes institutos internacionais não estão apenas interessados ​​na ciência, mas também em aplicá-la, e acho isso muito importante.

Essas plantas têm potencial em outras áreas-chave?
Sim, por exemplo, onde você tem solo contaminado com metais pesados, você pode usá-los no processo de fotorremediação. Aqui as plantas são usadas por sua capacidade de remover metais pesados ​​de um solo 'limpo'. Existem áreas na Bélgica que foram fortemente poluídas com zinco ou cobre. A limpeza química ou física deste solo é quase impossível. Você precisa de uma espécie que acumule esses metais em uma concentração muito alta, mas que também seja de crescimento rápido, produzindo muita biomassa, senão o processo demora. Há um potencial sério nisso. Além disso, essas plantas podem ser utilizadas na fitomineração ou garimpo, acumulando pequenas quantidades de metais que funcionam como um indicador de uma maior jazida de metal na terra. Isso pode funcionar como um bom indicador de ouro e alguns outros metais para permitir que os grupos iniciem a mineração.
O livro de Hans “Plant Life on the Sandplains in Southwest Australia, a Global Biodiversity Hotspot” será lançado em setembro e agora está disponível online no site da UWA Publishing.