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O enxofre é um macronutriente secundário e no solo, possui algumas características muito semelhantes ao nitrogênio (N), como a predominância de sua forma orgânica, variados estados de oxidação e inúmeras transformações (causadas, em maior parte, pelos microrganismos) (BARCELLOS, 2020).
O ciclo do S no sistema solo-planta-ambiente inclui diversas transformações químicas que permitem a concepção de formas solúveis e insolúveis, sendo algumas delas lixiviáveis, adsorvidas aos coloides do solo e outras potencialmente assimiladas pelas plantas (BORKERT, 1988). Trata-se ainda de um macronutriente que desempenha papel estrutural em diversas moléculas importantes do metabolismo. A exemplo de moléculas do grupo dos aminoácidos como a metionina, cisteína e cistina, as quais são necessárias para a formação de proteínas (LEAL, 2012).
Dinâmica do S no solo
Formas encontradas no solo
Sua forma mineral comum no solo é a aniônica SO42- (íon sulfato); entretanto, cerca de 90% do enxofre no solo pode ser encontrado na forma orgânica (aminoácidos e proteínas), sendo essa uma importante reserva de S (BARCELLOS, 2020). Segundo Tabatai e Bremner (1972), o enxofre na forma orgânica do solo é dívida em S – O (enxofre ligado ao oxigênio) e S – C (enxofre ligado ao carbono).
As formas inorgânicas do enxofre podem ocorrer em estados de oxidação distintos (BARCELLOS, 2020). O SO42- pode sofrer adsorção em solos ácidos e que contêm alta concentração de óxidos de ferro (Fe) e alumínio (Al) (BARCELLOS, 2020).
Nas camadas superficiais do solo, as cargas negativas da matéria orgânica (M.O.), pH elevado devido à aplicação de calcário e maior adsorção de íons advindos da adubação, contribuem para redução da CTA superficial do solo e logo contribuem com a não permanência do sulfato nas mesmas (FOX, 1986; BLAIR apud. VAN RAIJ, 2011).
Transformações no solo
O enxofre sobre inúmeras transformações no solo através de reações como a mineralização e oxirredução, realizadas majoritariamente por microrganismos presentes no solo (ALVAREZ et al., 2007), como demonstrado abaixo:
Oxidação e redução
Em seu ciclo o enxofre, passa por oxidações decorrentes de atividade microbiana. O sulfeto, quando em ambiente aeróbio e pH neutro, passa por uma oxidação espontânea, catalisada por organismos quimiolitotróficos. Em ambientes iluminados, devido a utilização da luz no processo de fotossíntese microbiana, a oxidação também pode ocorrer, mediada por organismos fototróficas sulfurosas. (TANG et al., 2009).
A reação de oxidação é facilitada pela estabilidade química do S0 e sua insolubilidade, condicionando as bactérias a ligarem-se aos cristais de S (LEAL, 2012). A reação ocorre da seguinte forma:
O sulfato (SO42-) pode sofrer reduções tanto assimilatórias como dissimilatórias, resultando respectivamente em S orgânico e sulfeto (H2S).
Mineralização e Imobilização
A matéria orgânica é uma das principais fontes de enxofre do solo, mas como citado anteriormente, a maior parte deste elemento não está prontamente disponível às plantas, sendo necessárias transformações para que as plantas não sejam prejudicadas pela sua falta (BORKERT; LANTMANN, 1988).
Assim, a transformação do enxofre orgânico para formas disponíveis às plantas depende do processo de mineralização, realizado por alguns microrganismos presentes no solo, aeróbica e anaerobicamente (TABATABAI; BREMNER, 1972). O S reduzível, formado pelas ligações S – O, é a fração de enxofre da matéria orgânica que mais sofre mineralização, devido ao fato de ser hidrolisado facilmente. As frações de S -orgânico compostas por ligações S – C são estáveis, fator que dificulta a mineralização (BIEDERBECK, 1978).
O processo contrário à mineralização é chamado de imobilização e é um dos principais responsáveis pela indisponibilidade de S no solo. É realizado, usualmente, por bactérias decompositoras de matéria orgânica, que assimilam o S – orgânico em seu metabolismo, reduzindo a disponibilidade deste nutriente no ambiente edáfico (PAIVA; NICODEMO, 1994).
Adsorção
No caso do enxofre, os principais íons adsorvidos são os ânions sulfato (SO42-), principalmente quando em solos com alta concentração de óxidos de ferro (FeO) e de alumínio (AlO) (LEAL, 2012).
No caso do enxofre, a adsorção pode ocorrer por adsorção eletrostática e por adsorção específica. Ambas podem ser afetadas por fatores inerentes ao solo, como o pH e a natureza dos coloides. Em solos mais alcalinos, o sulfato encontra-se mais disponível para as plantas, visto que os coloides estão saturados com as hidroxilas (OH–), previamente disponíveis no solo (ALVAREZ, 2007 apud BOLAN et al., 1988).
Ademais, Mattos (1998) conclui que a adição de fosfato ao solo pode contribuir com a menor adsorção do sulfato nos coloides e maior disponibilização na solução do solo por conta da competição de ambos pelos sítios de adsorção.
Perdas de enxofre no solo
A erosão, processo de desagregação do solo, é responsável pela perda de nutrientes, sendo causada – geralmente – pelo impacto hídrico ou anemocórico. Este processo ocorre com maior intensidade em regiões com alta declividade, sendo os nutrientes levados até os locais mais baixos do terreno; as perdas podem se igualar às ocasionadas pela lixiviação (DE PAULA, 2015).
Além disso, as perdas de enxofre também ocorrem, em áreas agricultáveis, devido à exportação de nutrientes pelas plantas, obtendo perdas médias de 5-30 kg ha-1 de S (BARCELLOS, 2020).
Adição de enxofre no solo
BARCELLOS (2020) afirma que a fonte mais comum de S no solo são os condicionadores/fertilizantes. O principal condicionador utilizado para as camadas subsuperficiais do solo é o gesso agrícola (CaSO4.2H2O), que se dissocia liberando cátions Ca2+ e ânions SO42-, sendo fonte direta de cálcio e enxofre no solo (VITTI, 2009).
Além do gesso, existem outras fontes de S como: sulfato de amônio ((NH4)2SO4), fonte de nitrogênio e enxofre (22-24% de garantia); superfosfato simples, fonte de fósforo e enxofre (8-10% de garantia); sulfato de potássio (K2SO4), com garantia de 15-17% de garantia de S e enxofre elementar, que garante 95% de S.
Dinâmica do S na planta
Absorção
A forma mais importante de absorção para as plantas de S, é o sulfato (SO4 2- ). O enxofre também pode ser absorvido pelas plantas na forma de H2S e SO2 pela atmosfera, sendo que o dossel de plantas atrai a deposição destes gases (Baldochini, 1993 apud. Mengel & Kirkby, 2001).
O transporte do sulfato para dentro da raiz é feito por proteínas específicas para tal, do grupo das ferrodoxinas. Este transporte segue um gradiente de concentração, o que significa que o SO42- segue o gradiente eletroquímico gerado pela concentração de H+ fora da célula da raiz. Uma vez dentro da célula, o mesmo comportamento é observado para a translocação da molécula para o vacúolo, onde ocorre um armazenamento considerável de sulfato (Mengel & Kirkby, 2001).
Transporte e redistribuição
O sulfato absorvido pelas raízes é distribuído pelas plantas tanto pelo xilema quanto pelo floema (Rennenberg, 1984 apud. Mengel & Kirkby, 2001). O transporte deste pelo floema, por ser realizado em baixas quantidades (o que o caracteriza como pouco móvel nas plantas), pode vir a demonstrar sintomas de deficiência em folhas jovens da planta, recebendo pouca quantidade de sulfato das folhas mais velhas, isto quando a raiz não está sendo capaz de suprir a demanda de S (Bouma, 1967 apud. Mengel & Kirkby, 2001). A proporção de enxofre nas plantas segue a ordem folhas > caule > raízes (MALAVOLTA, 2006).
A saída do sulfato guardado no vacúolo pelas células da planta só é realizada quando a falta do nutriente está causando estresse prolongado no vegetal ou quando há uma alta demanda para o crescimento da planta (Hersbach & Renneberg, 1994).
Função
O enxofre atua diretamente nos processos de redução do nitrato de amônio no metabolismo das plantas pela ação da redutase, sendo este processo essencial para a incorporação do nitrogênio nas moléculas de carbono, a fim de se formar os aminoácidos. A enzima retrocitada é constituída por grupos SH, sendo sua atividade prejudicada quando há a deficiência de sulfato no solo, havendo o acúmulo de nitrato na planta (PAIVA, 1994).
O S reduzido é um importante formador de moléculas, sendo facilmente incorporado, formando a cisteína como primeiro composto orgânico estável. Este composto, juntamente com a metionina, são os aminoácidos mais importantes que contém S na planta, ocorrendo como ácidos livres e como formadores de estruturas de proteínas. Uma das mais importantes funções do S em proteínas e polipeptídios é a formação de ligações de dissulfeto entre cadeias polipeptídicas (Mengel & Kirkby, 2001).
A ponte de dissulfeto atua como uma ligação covalente entre duas cadeias polipeptídicas ou entre dois pontos de uma mesma cadeia, estabilizando a estrutura da molécula. Outra função essencial dos grupos de S no metabolismo das plantas é a sua participação direta em reações enzimáticas, como na estruturação da acetil coenzima A, composto intermediário chave no metabolismo celular para a geração de ATP pelo ciclo de Krebs (Mengel & Kirkby, 2001).
Além disso, o elemento atua em vários compostos como sulfolipídeos, lipídeos, flavonóides, glucosinolatos, compostos não saturados, alcalóides, nucleotídeos, entre outros, logo está diretamente ligado a formação do RNA e DNA, permitindo a divisão das características da célula vegetal, juntamente com o nitrogênio (STIPP, 2010). Nas leguminosas, a fixação simbiótica do nitrogênio pelos microrganismos se dá em presença do enxofre, já que este é um constituinte da nitrogenase, enzima que fixa o nitrogênio. Este é um processo que não requer muito a participação do nutriente, sendo ele muito mais necessário fora do processo de fixação de N (PAIVA, 1994).
Deficiência e toxidez por S nas plantas
Por ser um importante constituinte de proteínas, a deficiência de S resulta diretamente na inibição da síntese de proteínas nas células vegetais. A deficiência de enxofre na nutrição das plantas está diretamente ligada à alta concentração de amidas nas plantas e menor proporção de açúcares, no caso de gramíneas. Esta menor proporção está ligada a folhas com manchas cloróticas pela deficiência de S. Em plantas com deficiência de S, a taxa de crescimento é significativamente diminuída na parte aérea, sendo essa mais prejudicada do que as raízes (Mengel & Kirkby, 2001).
O fato de que os sintomas de deficiência aparecem primeiro nas folhas mais jovens da planta indicam que as folhas mais velhas de nada contribuem para a nutrição destas, sendo a fonte de fornecimento direto, as raízes. Os sintomas se iniciam, como dito, nas folhas jovens com a clorose e o início do aparecimento de necroses nas margens da folha, até que ela inteira fique necrosada (Mengel & Kirby, 2001). Schnug (1989), considera 6 mg/g de matéria seca a quantidade crítica do nutriente em folhas completamente desenvolvidas, sendo que valores abaixo deste, indicam deficiência do nutriente.
As plantas são pouco sensíveis a altas concentrações de sulfato no solo. No entanto, altas concentrações de SO2 na atmosfera pode ser tóxico às mesmas. Segundo Saalbach (1984), o nível crítico de SO2 para culturas anuais é de 120 microgramas/m3. No caso de florestas e espécies perenes, esse valor cai pela metade. A absorção do dióxido de enxofre pelas folhas faz com que sejam dissolvidas as cavidades dos estômatos nas células do mesófilo, fazendo com que o ácido sulfúrico seja desassociado, liberando H+, HSO3– e SO32- . Logo, considera-se que a razão da toxidez por SO2 seja pelo acúmulo induzido de moléculas como as retrocitadas que vão impedir a fotofosforilação (Silvius et. al., 1975). O sintoma da toxidez de enxofre pelas plantas é a necrose das folhas.
Conclusão
Conhecendo a dinâmica do enxofre no sistema solo-planta-ambiente é possível manejar os fertilizantes, fontes desse nutriente, de maneira correta para que haja uma boa nutrição das plantas. Além disso, o conhecimento dos impactos do enxofre no solo e na atmosfera é de suma importância para que os danos ambientais possam ser minimizados, tornando a produção agrícola mais sustentável.
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Referências
ALVAREZ, V. H.; BARROS, N. F.; FONTES, R. L.; CANTARUTTI, R. B.; NEVES, J. C. L. (ed). Fertilidade do solo. Viçosa, MG: Sociedade brasileira de ciência do solo, 2007.
LEAL, Cintia Dutra. Aplicação de bactérias do ciclo do enxofre no tratamento de efluentes e recuperação de enxofre elementar. 2012. 50 f. Monografia (Especialização) – Curso de Microbiologia Ambiental e Industrial, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2012.
MALAVOLTA, Eurípedes. Manual de nutrição mineral de plantas. Agronômica Ceres, 2006.
MENGEL, K.; KIRKBY, E. Principles of plant nutrition 5.ed. Dordrecht/Boston/London: Kluwer Academic Publishers, 2001. 849p.
PAIVA, Paulo José Ramos; NICODEMO, Maria Luiza Franceschi. Enxofre no sistema solo-planta-animal. Embrapa-CNPGC, 1994.
SAALBACH, E. (G) The significance of atmospheric sulphur compounds for the supply of agricultural crops. B. ot. 58, 147-156, 1984.
SCHNUG, E. Sulphur nutritional status of European crops and consequences for agriculture. Sulphur in agricult. 12, 7-12, 1991.
SP, Cetesb -. Poluentes. Disponível em: https://cetesb.sp.gov.br/ar/poluentes/. Acesso em: 15 ago. 2021.
STIPP, Silvia Regina; CASARIN, Valter. A importância do enxofre na agricultura brasileira. Informações agronômicas, v. 129, n. 1, p. 14-20, 2010.
TABATABAI, M. A. Forms of sulfur, and carbon, nitrogen and sulfur relationships in Iowa soils. Soil Science, Ames, v. 114, n. 5, p. 380-386, dez. 1971.
VITTI, Godofredo Cesar; PRIORI, Júlio Cesar. Calcário e gesso: os corretivos essenciais ao Plantio Direto. Fertilidade. Piracicaba, p. 30-34. ago. 2009.
