dissertação

Foliar zinc supplementation as a mitigation strategy for reducing cadmium in cacao

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Resumo

O cultivo do cacaueiro é uma atividade agrícola de grande importância econômica e social em regiões tropicais ao redor do mundo. No entanto, nessas regiões, a presença no solo de elementos potencialmente tóxicos, como o cádmio (Cd), que se bioacumulam em diferentes órgãos da planta, tem se tornado uma preocupação crescente quanto ao futuro das exportações de cacau na América do Sul, especialmente na Colômbia, no Equador e no Peru.Tem-se demonstrado que a aplicação foliar de zinco (Zn) pode inibir a absorção de Cd em algumas culturas, reduzindo sua acumulação ao regular tanto a absorção radicular quanto o transporte do metal das raízes para a parte aérea. Além disso, o Zn compete pelos sítios de ligação dos transportadores proteicos; dessa forma, altas concentrações de Zn ocupam esses sítios, impedindo o transporte de Cd para o floema e favorecendo o transporte de Zn.Com o objetivo de contribuir para a solução do problema da bioacumulação de cádmio no cacau, esta pesquisa teve como finalidade avaliar a biodisponibilidade de Cd no solo e na planta a partir da aplicação foliar de Zn como estratégia de mitigação. Para avaliar o teor de Cd proveniente de fontes fosfatadas e o efeito da aplicação foliar de Zn, foi utilizado um delineamento em blocos completamente casualizados, em arranjo fatorial 4×3, no qual o fator de bloqueio correspondeu à aplicação da calagem, e os fatores de interação foram a aplicação de fontes fosfatadas com teores contrastantes de Cd e a aplicação de diferentes doses de Zn foliar. Observou-se que plantas juvenis de cacau do genótipo CCN 51 apresentaram absorção radicular e acumulação foliar de Cd, as quais aumentaram em solos sem aplicação da calagem e com o incremento da concentração de Cd no solo. Esse comportamento resultou em redução da fotossíntese e das trocas gasosas, diminuição do teor de clorofila e da eficiência quântica do PSII, bem como em alterações no sistema enzimático antioxidante da planta. No entanto, verificou-se que a aplicação de uma dose de 8 g L⁻¹ de Zn aumentou em até sete vezes a concentração desse micronutriente nas folhas e reduziu em até 26,9% o teor de Cd foliar, gerando um efeito positivo refletido na mitigação dos efeitos fisiológicos adversos e na diminuição da probabilidade de acumulação de Cd em órgãos de importância agronômica, como os frutos de cacau. Esses resultados indicam o Zn como uma estratégia prática e funcional para a mitigação do Cd no cultivo do cacau em regiões tropicais e subtropicais.

Abstract

Cacao cultivation is an agricultural activity of great economic and social importance in tropical regions worldwide. However, in these regions, the presence of potentially toxic elements in the soil, such as cadmium (Cd), which bioaccumulate in different plant organs, has become a growing concern regarding the future of cacao exports in South America, particularly in Colombia, Ecuador, and Peru. It has been demonstrated that foliar zinc (Zn) application can inhibit Cd uptake in some crops by reducing its accumulation through the regulation of both root absorption and the transport of the metal from roots to shoots. In addition, Zn competes for the binding sites of protein transporters; thus, high Zn concentrations occupy these sites, preventing Cd transport to the phloem and favoring Zn translocation. With the aim of contributing to the solution of the cadmium bioaccumulation problem in cacao, this study sought to evaluate Cd bioavailability in the soil and in the plant through foliar Zn application as a mitigation strategy. To assess Cd inputs from phosphate sources and the effect of foliar Zn application, a completely randomized block design with a 4 × 3 factorial arrangement was used, in which the blocking factor corresponded to amendment application, and the interaction factors were the application of phosphate sources with contrasting Cd contents and the application of different foliar Zn doses. It was observed that juvenile cacao plants of the CCN 51 genotype exhibited root uptake and foliar accumulation of Cd, which increased in soils without amendment and with higher Cd concentrations in the soil. This response resulted in reduced photosynthesis and gas exchange, decreased chlorophyll content and PSII quantum efficiency, as well as alterations in the plant antioxidant enzymatic system. However, the application of a Zn dose of 8 g L⁻¹ increased leaf Zn concentration by up to sevenfold and reduced foliar Cd content by up to 26.9%, generating a positive effect reflected in the mitigation of adverse physiological effects and in the reduced likelihood of Cd accumulation in agronomically important organs, such as cacao fruits. These results indicate Zn as a practical and functional strategy for Cd mitigation in cacao cultivation in tropical and subtropical regions.

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Área de concentração

Fisiologia vegetal

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GARCÍA PORRAS, Gina Alexandra. Foliar zinc supplementation as a mitigation strategy for reducing cadmium in cacao. 2026. 68 p. Dissertação (Mestrado em Fisiologia Vegetal) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2025.

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