Cultivo e análise de três variedades de Solanum tuberosum L. em diferentes formulações de substratos contendo escórias de mina desativada de sulfuretos polimetálicos

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Main Author: Cawina, Joaquim Domingos
Publication Date: 2024
Format: Master thesis
Language: por
Source: Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
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Summary: A presente dissertação consiste na implementação de um ensaio experimental para avaliar o im- pacto no desenvolvimento fenológico e na acumulação de metais (Cu, Hg, As e Pb) nos órgãos vegeta- tivos (folhas, caules, raízes e tubérculos) de 3 variedades de Solanum tuberosum L. (Red Lady, Agria e Désirée), cultivadas em formulações de substratos nutritivos contendo escórias e resíduos da antiga mina de sulfuretos polimetálicos da Caveira, situada no concelho de Grândola, distrito de Beja, Portugal. Batata-semente das 3 variedades foram cultivadas em 27 vasos preenchidos com 5 litros de subs- trato agrícola da Siro Horta misturados, na proporção de 10:1, 10:2 e 10:3, com resíduos da mina enri- quecidos em Cu, Hg, As e Pb, amostrados em 3 locais (A, B e C) no complexo mineiro. O ensaio decorreu de maio a junho, a duração do ciclo produtivo, no decurso do qual foram ca- racterizados os parâmetros físicos e químicos (pH, condutividade elétrica, teor de humidade, matéria orgânica e concentração de Cu, Hg, As e Pb) dos substratos, antes da plantação e após colheita, e anali- sado o desenvolvimento fenológico das plantas. Na colheita, os tubérculos produzidos, bem como as plantas e a produtividade das variedades por vaso, foram analisados em termos de peso, número e esfericidade dos tubérculos, calibre, matéria seca e acumulação de metais Cu, Hg, As e Pb nos órgãos vegetativos. Correlações existentes entre as concentrações de metais nos substratos e a acumulação diferencial nos órgãos vegetativos e nas variedades foram analisadas por métodos estatísticos através de histogra- mas de concentração desagregados por elemento químico e aplicação de testes de correlação Pearson e Spearman. Foi também analisada a composição físico-química, pH, CE, catiões (Na, Ca, Mg e K) e aniões (Cl, SO4, NO2, NO3, PO4) em solução e a composição química elementar (Al, Ag, As, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, K, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, P, Sb, Ti, V e Zn) do lixiviado da mina, dos resíduos da mina e dos substratos de ensaio. Os resultados obtidos revelaram que a presença destes metais no substrato de cultivo teve impacto na acumulação destes nos órgãos vegetativos das plantas, sendo esta acumulação dependente da varie- dade e da composição do substrato. No desenvolvimento fenológico não se observou influência. O número de tubérculos por planta aumentou nos substratos de ensaio com resíduos de mina comparativamente ao substrato controlo nas três variedades. A variedade Désirée mostrou maior acu- mulação de Pb relativamente às restantes variedades e a variedade Agria menor tendência de acumula- ção de As. Observaram-se correlações médias a altas entre as concentrações de Pb nos substratos e nos dife- rentes órgãos das plantas (com exceção das folhas), sendo a sua maior acumulação na raiz, tal como relatado na literatura. Tal como o Pb, existe uma maior acumulação do As nas raízes comparativamente aos restantes órgãos da planta. Em relação ao Cu, verificaram-se maiores acumulações nas folhas, se- guindo-se as raízes, caules e tubérculos Relativamente ao consumo de batata produzida em solos contaminados, os limites máximos em alguns países vão até 20 mg/kg. Mesmo nos vasos de controlo, as concentrações estão acima deste limite nas variedades Désirée e Red Lady. A variedade Agria é a que sofre menor acumulação de metais tóxicos nos tubérculos, oferendo por isso menor risco para a saúde humana.
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spelling Cultivo e análise de três variedades de Solanum tuberosum L. em diferentes formulações de substratos contendo escórias de mina desativada de sulfuretos polimetálicosEscórias e resíduos de minasulfuretos polimetálicoselementos mineraisSolanum tuberosum L.Red LadyAgriaDomínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Outras Engenharias e TecnologiasA presente dissertação consiste na implementação de um ensaio experimental para avaliar o im- pacto no desenvolvimento fenológico e na acumulação de metais (Cu, Hg, As e Pb) nos órgãos vegeta- tivos (folhas, caules, raízes e tubérculos) de 3 variedades de Solanum tuberosum L. (Red Lady, Agria e Désirée), cultivadas em formulações de substratos nutritivos contendo escórias e resíduos da antiga mina de sulfuretos polimetálicos da Caveira, situada no concelho de Grândola, distrito de Beja, Portugal. Batata-semente das 3 variedades foram cultivadas em 27 vasos preenchidos com 5 litros de subs- trato agrícola da Siro Horta misturados, na proporção de 10:1, 10:2 e 10:3, com resíduos da mina enri- quecidos em Cu, Hg, As e Pb, amostrados em 3 locais (A, B e C) no complexo mineiro. O ensaio decorreu de maio a junho, a duração do ciclo produtivo, no decurso do qual foram ca- racterizados os parâmetros físicos e químicos (pH, condutividade elétrica, teor de humidade, matéria orgânica e concentração de Cu, Hg, As e Pb) dos substratos, antes da plantação e após colheita, e anali- sado o desenvolvimento fenológico das plantas. Na colheita, os tubérculos produzidos, bem como as plantas e a produtividade das variedades por vaso, foram analisados em termos de peso, número e esfericidade dos tubérculos, calibre, matéria seca e acumulação de metais Cu, Hg, As e Pb nos órgãos vegetativos. Correlações existentes entre as concentrações de metais nos substratos e a acumulação diferencial nos órgãos vegetativos e nas variedades foram analisadas por métodos estatísticos através de histogra- mas de concentração desagregados por elemento químico e aplicação de testes de correlação Pearson e Spearman. Foi também analisada a composição físico-química, pH, CE, catiões (Na, Ca, Mg e K) e aniões (Cl, SO4, NO2, NO3, PO4) em solução e a composição química elementar (Al, Ag, As, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, K, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, P, Sb, Ti, V e Zn) do lixiviado da mina, dos resíduos da mina e dos substratos de ensaio. Os resultados obtidos revelaram que a presença destes metais no substrato de cultivo teve impacto na acumulação destes nos órgãos vegetativos das plantas, sendo esta acumulação dependente da varie- dade e da composição do substrato. No desenvolvimento fenológico não se observou influência. O número de tubérculos por planta aumentou nos substratos de ensaio com resíduos de mina comparativamente ao substrato controlo nas três variedades. A variedade Désirée mostrou maior acu- mulação de Pb relativamente às restantes variedades e a variedade Agria menor tendência de acumula- ção de As. Observaram-se correlações médias a altas entre as concentrações de Pb nos substratos e nos dife- rentes órgãos das plantas (com exceção das folhas), sendo a sua maior acumulação na raiz, tal como relatado na literatura. Tal como o Pb, existe uma maior acumulação do As nas raízes comparativamente aos restantes órgãos da planta. Em relação ao Cu, verificaram-se maiores acumulações nas folhas, se- guindo-se as raízes, caules e tubérculos Relativamente ao consumo de batata produzida em solos contaminados, os limites máximos em alguns países vão até 20 mg/kg. Mesmo nos vasos de controlo, as concentrações estão acima deste limite nas variedades Désirée e Red Lady. A variedade Agria é a que sofre menor acumulação de metais tóxicos nos tubérculos, oferendo por isso menor risco para a saúde humana.The present dissertation consists of implementing an experimental assay to assess the impact on the phenological development and accumulation of metals (Cu, Hg, As, and Pb) in the vegetative organs (leaves, stems, roots, and tubers) of 3 varieties of Solanum tuberosum L. (Red Lady, Agria, and Désirée) cultivated in formulations of nutrient substrate containing slag and residues from the former polymetal- lic sulfide mine of Caveira, located in the municipality of Grândola, district of Beja, Portugal. Seed potatoes of the 3 varieties were planted in 27 pots filled with 5 liters of agricultural substrate from Siro Horta, mixed at ratios of 10:1, 10:2, and 10:3 with mine residues enriched in Cu, Hg, As, and Pb, sampled at 3 locations (A, B, and C) in the mining complex. The assay took place from May to June, the duration of the production cycle, during which the physical and chemical parameters (pH, electrical conductivity, moisture content, organic matter, and concentration of Cu, Hg, As, and Pb) of the substrates were characterized before planting and after harvest. Additionally, the phenological development of the plants was analyzed. At harvest, the produced tubers, as well as the plants and the productivity of the varieties per pot, were analyzed in terms of weight, number, and sphericity of the tubers, caliber, dry matter, and accu- mulation of metals Cu, Hg, As, and Pb in the vegetative organs. Correlations between metal concentrations in the substrates and the differential accumulation in vegetative organs and varieties were analysed using statistical methods through concentration histo- grams disaggregated by chemical element and application of Pearson and Spearman correlation tests. The physicochemical composition, pH, EC, cations (Na, Ca, Mg, and K), and anions (Cl, SO4, NO2, NO3, PO4) in solution were also analysed, along with the elemental chemical composition (Al, Ag, As, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, K, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, P, Sb, Ti, V, and Zn) of mine leachate and mine residues, as well as the assay substrates. The results obtained revealed that the presence of these metals in the cultivation substrate had an impact on their accumulation in the vegetative organs of the plants, which depended on the variety and substrate composition. However, no influence was observed on phenological development. The number of tubers per plant increased in the assay substrates with mine residues compared to the control substrate in all three varieties. The Désirée variety exhibited higher accumulation of Pb com- pared to the other varieties, while the Agria variety showed a lower tendency of As accumulation. Medium to high correlations were observed between the concentrations of Pb in the substrates and in the different plant organs (except for the leaves), with its highest accumulation in the roots, as reported in the literature. Similar to Pb, there was a higher accumulation of As in the roots compared to other plant organs. Regarding Cu, higher accumulations were found in the leaves, followed by the roots, stems, and tubers. Regarding the consumption of potatoes produced in contaminated soils, the maximum limits in some countries go up to 20 mg/kg. Even in the control pots, concentrations are above this limit in the Désirée and Red Lady varieties. The Agria variety is the one with the lowest accumulation of toxic metals in the tubers, therefore posing a lower risk to human health.Ribeiro, Maria ManuelaAlmeida, JoséCoelho, AnaRUNCawina, Joaquim Domingos2025-03-12T11:42:10Z2024-052024-05-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10362/180498porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)instname:FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiainstacron:RCAAP2025-03-31T01:58:46Zoai:run.unl.pt:10362/180498Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireinfo@rcaap.ptopendoar:https://opendoar.ac.uk/repository/71602025-05-29T04:41:54.492137Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) - FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiafalse
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