Avaliação e elucidação do mecanismo de ação de polímeros naturais modificados utilizados na agricultura / Evaluation and mode of action elucidation for modified natural polymers used in agriculture

RESUMO

Atualmente a agricultura ocupa um papel de extrema importância na conjuntura global e nacional e está inserida em um contexto de enormes desafios devido ao aumento da população mundial e maior demanda por alimentos. Ao mesmo tempo, é o setor mais afetado pelos impactos negativos das mudanças climáticas, que têm espalhado suas consequências de maneira cada vez mais frequente e intensa. Um dos principais efeitos é a alteração do regime de chuvas ao redor do globo, ocasionando estiagens intensas e duradouras, capazes de reduzir a produtividade de safras e comprometer a produção alimentícia. As abordagens atualmente existentes no mercado para mitigar as consequências negativas da escassez hídrica demandam alto investimento de implementação e manutenção, ou possuem um perfil ecotoxicológico insatisfatório. Polímeros de origem natural modificados quimicamente foram avaliados em termos de desempenho e capacidade de prover às plantas uma maior disponibilidade de água através de retenção hídrica. Os resultados alcançados demonstraram que os polímeros modificados com grupos iônicos foram capazes de promover um melhor gerenciamento hídrico no microambiente ao redor de sementes e entregar ganhos de produtividade a lavouras de soja. O mecanismo de ação da tecnologia estudada foi elucidado através de ensaios de determinação de capacidade de campo, análise de elipsometria, microscopia de força atômica, ensaios de germinação de soja sob estresse hídrico e implementação de áreas de soja a céu aberto a partir da aplicação em tratamento de sementes e sulco de plantio. As interações intra e intermoleculares entre as partículas de solo, moléculas de polímero e de água se mostraram ponto chave para a mudança de patamar de desempenho de polímeros naturais modificados utilizados na agricultura, quando comparados com os grupos controle. A tecnologia aqui estudada é, portanto, recomendada para utilização na agricultura, com capacidade de potencializar o efeito de tecnologias dependentes de água, resultando em maior produtividade na colheita

ABSTRACT

Nowadays agriculture occupies an extremely important role both in the global and national scenarios. Its included in a very challenging context due to the forecast of increased world population and consequent higher demand for food. At the same time, it is the most affected economic sector by the climate change effects, which have been causing frequent and harsh impacts. One of the main effects is the change in the rainfall pattern worldwide, which causes severe and long-lasting droughts, responsible for causing crops to fail and therefore putting food production at risk. The current available mitigation measures to address hydric scarcity require a huge investment for implementation and maintenance or do not present a satisfactory and safe ecotoxicological profile. Chemically modified natural polymers have been evaluated in terms of performance and ability to provide the plants with higher water availability through hydric retention. The results obtained show that such ionic group modified polymers are able to promote better water management in a given microenvironment surrounding the seeds and ultimately delivery a higher yield to soy crops. The technology's mode of action has been elucidated through field capacity determination trials, ellipsometry, atomic force microscopy, soy germination trials under hydric stress and, finally, implementation of soy areas under actual field conditions by applying the polymers via seed treatment and in-furrow methods. Both intra- and intermolecular interaction between soil particles, polymer and water molecules have been proven as key to understanding the agricultural performance improvement of the modified polymers when compared to the control. The technology is recommended for agricultural applications due to its ability to boost the effect of water-dependent technologies, promoting higher yields