Metabolism and beverage quality of coffee plants exposed to cadmium, nickel and zinc

A contaminação ambiental por metais pesados, entre os quais o cádmio (Cd), níquel (Ni) e zinco (Zn), tanto nos solos cultivados quanto nos produtos agrícolas, demanda constante monitoramento do solo, bem como a quantificação desses elementos nos diferentes órgãos dos vegetais. No manejo da adubação e outras práticas culturais, há contaminação indesejável de metais pesados que se acumulam nos solos ao longo dos anos, podendo causar danos ao crescimento vegetal, produção e/ou qualidade do produto agrícola. Considerando a relevância da problemática dos metais pesados nos sistemas agrícolas, é essencial o conhecimento da ação do Cd, Ni e Zn nos processos metabólicos no cafeeiro. A proposta desta pesquisa foi verificar a influência das aplicações de doses crescentes de Cd, Ni e Zn sobre as características nutricionais, fisiológicas e bioquímicas em plantas de cafeeiro em produção e na qualidade da bebida. Por meio dos parâmetros analisados até 128 dias, a ordem crescente de toxidez é de Ni, Zn e Cd. A distribuição de Cd é maior nos ramos, grãos e folha; Ni nas folhas, ramos e grãos e Zn nos ramos, folhas e grãos. O estado nutricional do cafeeiro não é afetado pela aplicação dos metais, com exceção do nitrogênio e do fósforo, que reduz nas maiores doses de Cd e Zn. A produtividade e qualidade da bebida são reduzidas em razão da aplicação dos metais.Environmental contamination by heavy metals, including Cd, Ni and Zn, in both cultivated soils and agricultural products, takes constant monitoring of soils and the quantification of these elements in different plant parts. The management of fertilizer and other cultural practices, there are undesirable contamination of heavy metals that accumulate in soils over the years, causing damage to plant growth, production and/or quality of products. Considering the growing concern with heavy metals in agricultural systems is essential research focused on the physiological mechanism of Cd, Ni and Zn in coffee plants. Therefore, to evaluate the translocation of metals to coffee beans, the monitoring and the quantification of these elements in soils and different organs of coffee plants are required. The aim of this study was to evaluate the influence of applications times and rates of Cd, Ni and Zn on the nutritional, physiological and biochemical changes in coffee plants as well as cup quality drink under field condition. According to the results evaluated up to 128 days exposure to metals, the order of increasing toxicity was Ni>Zn>Cd. The distribution of Cd was higher in the plagiotropic branches>grain>leaf; Ni in leaves>stems>grains, and Zn in stems>leaves>grains, respectively. The nutritional status of coffee plants was not affected by the application of metals, except nitrogen and phosphorus, which reduced the highest levels of Cd and Zn. The coffee yield and cup quality drink decreased due to metals exposition