Cavitação

A cavitação ou embolismo é a formação de bolhas de ar na coluna de água. Para entender a formação dessas bolhas é preciso entender a dinâmica da água no sistema solo-planta-atmosfera.

A água movimenta-se através de um sistema contínuo do solo para a atmosfera e no caso da produção agrícola, através do sistema solo-planta-atmosfera. Assim a atmosfera, ou o déficit de pressão de vapor, dirige a perda de água da planta e do solo. O controle da perda de água da planta à atmosfera é feito pelos estômatos, processo mediado pelo ácido abscísico produzido nas raízes e pelo potássio que controla a pressão de turgor nas células guarda dos estômatos. Quando a planta abre o estômato para absorver CO2, libera O2 e vapor de água, que serve para resfriar o dossel à uma temperatura adequada para a atividade da Rubisco, enzima que fixa o carbono. Assim, a produtividade agrícola depende do volume de água transpirado pela planta.

Na planta, as moléculas de água são unidas pelas pontes de hidrogênio, ou força de coesão. Além disso, a adesão é a propriedade de atração da água à uma fase sólida, como a parede de uma célula por exemplo. Assim, a movimentação vertical da água depende dessas duas propriedades. Estudos têm indicado que a água em capilares pode resistir á tensões inferiores á -30 MPa (megapascals). Quando uma ponte de hidrogênio se rompe, o espaço é preenchido por bolhas de ar, que estão dissolvidas na água, que reduz a resistência á tensão da coluna de água, podendo haver rompimento, o que caracteriza o processo de cavitação.

Gradiente de pressão

Água no solo – a água se movimenta no solo por fluxo de massa. Assim, conforme a água próxima á superfície radicular é absorvida, o gradiente de pressão diminui e, uma vez que os poros são interconectados, a água se move em direção á superfície radicular. O fluxo de água no solo depende da condutividade hidráulica e do gradiente de pressão do solo. Solos arenosos apresentam maior condutividade hidráulica (CH) do que solos argilosos devido ao maior espaço entre partículas. Quando o teor de água no solo diminui, a CH também diminui, devido ao preenchimento dos poros do solo pelo ar, reduzindo ainda mais o movimento da água, que é restrito às margens dos poros. Em solos muitos secos, o potencial hídrico pode ser inferior ao ponto de murcha permanente e a partir desse ponto as plantas não conseguem ficar túrgidas novamente.

A absorção de água é inibida em condições de encharcamento do solo, pois as raízes transportam menos água para a parte aérea, uma vez que a difusão do oxigênio através do gás é 10 mil vezes mais rápida do que na água, levando a murcha da planta.

Na maioria das plantas o transporte de água através do xilema representa cerca de 99,5% do total. O xilema é composto por dois tipos de células de transporte: traqueídes e elementos de vaso. Destes, os traqueídes estão presentes na maioria das plantas, incluindo o algodoeiro. A maturação dos traqueídes envolve a produção de paredes celulares secundárias e a subsequente morte da célula, com perda do citoplasma e das organelas, permanecendo somente as paredes ocas por onde a água flui (Figura), por entre as pontoações existentes entre as paredes laterais. A cavitação impede o movimento da água devido a formação de bolhas de ar (embolia), mas o condutos do xilema são interconectados por aberturas (pontoações) em suas paredes secundárias espessas, e isso permite que a água desvie do vaso bloqueado, minimizando o problema.

A movimentação da água no sistema solo-planta-atmosfera ocorre devido a diferença de pressão. No solo a pressão é baixa (-0,01 a -0,06 MPa), aumentando á medida que se aproxima da raiz (-0,15 a -0,02 MPa), no xilema (-0,7 a -1,0 MPa), nas folhas (-1,0 a -1,5 MPa) e na atmosfera (-100 MPa) (Figura). Assim, se o ambiente estiver muito seco (alta temperatura e baixa umidade relativa), há um alto déficit de pressão de vapor, o que aumenta a perda de água das plantas através da transpiração. Dessa forma, a rápida perda de água da folha para a atmosfera pode levar a formação de bolhas de ar devido ao rompimento da coluna de água, resultado da alta pressão exercida pela atmosfera.

Conexão vascular da estrutura frutífera á planta de algodão

O fruto do algodoeiro em desenvolvimento é alimentado com água e nutrientes principalmente pela folha adjacente. O fruto em desenvolvimento recebe água principalmente via floema (75%) e não do xilema, pois há evidências que os vasos do xilema são imaturos até cerca de três semanas após a antese. Assim, se a demanda transpiratória for muito elevada, levando a perda excessiva de água na folha pode ocorrer embolismo e o fruto poderá sofrer desidratação irreversível (Figura).  

O que fazer para evitar a cavitação

A estratégia é melhorar o controle da perda de água pela planta (folhas), seja através do melhor acesso da água no solo (sistema de semeadura direta), ou do controle estomático através da nutrição balanceada, especialmente com potássio. O uso de reguladores de crescimento também é uma estratégia que pode reduzir a cavitação, pois a redução da área foliar diminuirá as perdas de água por transpiração e pode ajudar a planta a escapar de uma situação de estresse. O manejo do regulador deve ser realizado durante e principalmente após a ocorrência do estresse (hídrico, luminoso ou térmico), pois nessa condição a planta retomará o seu crescimento de forma agressiva. Além disso, o manejo da adubação nitrogenada deve ser postergado em alguns dias para evitar o estímulo ao crescimento excessivo. Cabe ressaltar ainda que a abscisão de estruturas reprodutivas é um fenômeno natural no algodoeiro e somente parte delas serão retidas pela planta (entre 50 e 80%), e a cavitação representa um pequeno percentual desse abortamento. Logo, a redução do abortamento natural provocado pela baixa disponibilidade de luz através do controle do crescimento vegetativo excessivo tende a diminuir o peso das estruturas cavitadas no total abortado. Assim, os efeitos do elevado DPV poderão ser mitigados, mas nem sempre eliminados, especialmente se o DPV for muito alto (acima de 2,0 kPa).

Por Fábio Rafael Echer, Doutor em Agronomia 

Professor e Pesquisador na Unoeste em Presidente Prudente-SP


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