Phytotoxic effect of Pinus Elliottii extracts on invasive plants from agricultural cultivation systems.

Authors

DOI:

https://doi.org/10.6008/CBPC2179-6858.2021.005.0011

Keywords:

Allelopathy, Bioherbicide, Ecotoxicity, Glyphosate

Abstract

Among the factors that lead to low rural productivity, weeds are responsible for 34% of the reductions in agricultural incomes. The increase and uncontrolled use of agrochemicals such as glyphosate is increasingly requiring less-harmful alternatives to the human health and environment that ensure weed control and food security. This study, therefore, investigated a property called allelopathy encountered in the pine species Pinus elliottii, in order to evaluate the bioherbicidal potential of its allelopathic effect on invasive plants from pre- and post-emergent agricultural cultivation systems. Initially, the aqueous extracts obtained from Pinus elliottii needles were diluted in different concentrations and models according to the test to be performed. To simulate a post-emergent system, the extracts were applied to young individuals of Conyza bonariensis and Cyperus rotundus, both species of weeds. Subsequently, samples of the roots and aerial parts were collected and subjected to moisture and metal analysis. Acid digestion occurred in a microwave oven with the samples from each set previously dried to measure the amount of sodium (Na) and potassium (K) by flame photometry. With regards to the pre-emergent system, the interference of Pinus elliottii in germination and seedling formation factors of the Bidens pilosa species was analysed. In addition, the extracts were subjected to the analysis of organic compounds and acute ecotoxicity through tests with Artemia salina nauplii. The post-emergent test demonstrated a similarity in the phytotoxic effect of Pinus elliottii and the reference herbicide glyphosate, by reducing the humidity of the roots and aerial parts, which increases Na and decreases K contents, suggesting a metabolic imbalance in the plant that causes its death. The pre-emergent test revealed that the 16% extract (m/v) caused 100% inhibition in Bidens pilosa germination and the 8% extract demonstrated statistical significance by interfering in the delay and formation of seedlings and germination. Regarding ecotoxicity, Pinus elliottii indicated LC50 equals to 2000 ppm of the 16% extract, falling within the limit of toxicity that determines LC50 < 1000 ppm for toxic substances. Therefore, Pinus elliottii extracts revealed efficiency in both pre- and post-emergent systems and guaranteed toxicity within approved environmental standards, which serves as evidence of its promising phytotoxic potential and use as a bioherbicide.

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Author Biographies

Peterson Haas, Universidade do Vale do Taquari

Estudante de Biologia Molecular e Bioquímica na University of Richmond, EUA, onde também integra os programas Richmond Scholars e Science Math and Research Training (SMART). É um dos fundadores e o Diretor de Gestão da Feira Brasileira de Jovens Cientistas. Possui especialização em Engenharia de Tecidos e Bioimpressão 3D pela Universidade de Stanford, EUA. Estudou no Colégio Evangélico Alberto Torres e atuou como bolsista CNPq de Iniciação Científica na Universidade do Vale do Taquari entre 2018 e 2020, desenvolvendo projetos nas áreas de Biotecnologia, Ciências Biológicas e Agrárias e atuando no projeto Detecção e Remoção de Micropoluentes em Sistemas de Captação de Águas Superficiais e Efluentes.

Daniel Kuhn, Universidade do Vale do Taquari

Possui graduação em Química Industrial (2014) e mestrado em Biotecnologia (2018) pela Universidade do Vale do Taquari - Univates. Atualmente é Doutorando do Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia (área de concentração: Biotecnologia Agroalimentar) da Universidade do Vale do Taquari - Univates. Tem experiência na área de Ciência e Tecnologia de Alimentos, com ênfase em Tecnologia de Produtos de Origem Animal, atuando principalmente nos seguintes temas: análises físico-químicas e microbiológicas em alimentos; cromatografia a líquido, espectrometria de massas. Possui experiência em estação de tratamento de efluentes (ETE) e tratamento de águas.

Sabrina Grando Cordeiro, Universidade do Vale do Taquari

Possui graduação em Engenharia Química pela Universidade do Vale do Taquari - UNIVATES (2020), onde foi Bolsista de Iniciação Cientifica (CNPq), atuando em projetos de pesquisa voltados para a área de biotecnologia alimentar e ambiental, com foco específico no estudo de poluentes emergentes. Atualmente é bolsista de Mestrado (CAPES) do programa de pós-graduação em Biotecnologia (Univates), onde estuda a biossíntese de óxidos metálicos a partir de plantas nativas, para serem utilizados como suporte na imobilização de enzimas aplicadas ao tratamento de efluentes.

Ytan Andreine Schweizer, Universidade do Vale do Taquari

Possui ensino-médio-segundo-grau pelo Colégio Madre Bárbara(2014).

Lucélia Hoehne, Universidade do Vale do Taquari

É professora do Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia e dos cursos de graduação de Química Industrial e das Engenharias da Universidade do Vale do Taquari - Univates. Possui graduação em Química Industrial (2004) e graduação em formação Pedagógica- Licenciatura em Química (2010) pela Universidade de Santa Cruz do Sul- UNISC, mestrado (2007) e doutorado (2011) em Química, pela Universidade Federal de Santa Maria ?UFSM. Foi coordenadora do curso de graduação em Química (2012-2015) e atualmente é coordenadora do projeto de pesquisa: Detecção e remoção de micropoluentes em sistemas de captação de águas superficiais e efluentes, projeto aprovado pela Finep em parceria com a URI, do projeto Caracterização físico-química e fitoquímica de espécies vegetais nativas do Rio Grande do Sul aprovado pelo edital Universal -Cnpq e do projeto Degradação de micropoluentes do tipo fármaco amoxicilina em água usando tratamentos químicos e biotecnológicos usando reator em batelada e em fluxo, aprovado pelo edital Pesquisador Gaúcho- Fapergs. Ainda, tem experiência com vermicompostagem, análises de metais e caracterizações físicas e químicas de amostras ambientais. Também, já atuou na indústria de tabaco atuando com química responsável pelo controle de qualidade.

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Published

2021-03-28