Effect of microalgal biomass on the strawberry (Fragaria x ananassa) yield and quality

O aumento da população mundial, que pode chegar a 10 bilhões de seres humanos em 2050, exige um aumento na demanda de produção de alimentos. No entanto, esse aumento acarreta algumas dificuldades que necessitam de soluções, tal como, a otimização da produção de fertilizantes e estimulantes químicos na agricultura, para incrementar a produção de alimentos. O uso excessivo, continuo e insustentável dos agroquímicos sintéticos pode levar à poluição antropogénica por nutrientes e à degradação ambiental. A aplicação intensiva de fertilizantes químicos na agricultura resulta numa quantidade excessiva de nutrientes nos oceanos, uma vez que, esses fertilizantes são lixiviados dos solos e transportados por escoamento (desencadeado pelas chuvas, irrigação em excesso ou derretimento da neve). Como consequência, há um excesso de reprodução de algas microscópicas que se depositam no mar e posteriormente são decompostas por bactérias - eutrofização. Estas utilizam todo o oxigênio disponível e, assim, provocam a morte de outros seres vivos marinhos por hipoxia. As áreas onde ocorre o depósito dessas microalgas são zonas mortas e podem servir de alerta para a urgência da aplicação de medidas contrárias, uma vez que, essas zonas são inabitáveis até se recomporem, o que pode levar muitos anos (biorremediação). A procura por soluções mais eficazes para a produção agrícola tem aumentado com o passar dos anos, considerando a necessidade crescente de melhorar a saúde humana e o meio ambiente. O biofertilizante e o bioestimulante de microalgas representam uma alternativa promissora para alcançar uma agricultura mais sustentável e moderna, uma vez que contêm uma ampla gama de macro e micronutrientes, aminoácidos, vitaminas, minerais e fito hormônios promotores de crescimento de plantas. Os bioestimulantes promovem os processos naturais do vegetal, como absorção de nutrientes e tolerância a stresses abióticos, enquanto biofertilizantes são produto líquido gerado a partir da decomposição de matéria orgânica que, quando aplicados ao solo, melhoram as qualidades físicas, química e biológicas. Os recursos marinhos podem ser usados como biofertilizantes e bioestimulantes por suas propriedades ecologicamente corretas. O estudo das microalgas tem suscitado interesse na agricultura moderna como uma alternativa promissora para área de sustentabilidade agrícola, devido ao seu potencial para melhor germinação, crescimento de plantas, produtividade e eficiência no uso de nutrientes. Além disso, é uma alternativa mais ecológica e económica quando comparado ao uso de fertilizantes químicos. A espécie Chlorella vulgaris é uma microalga verde (Chlorophyta), eucariótica, unicelular, encontrada em ambientes marinhos, ambientes de água doce e que contribui para a sustentabilidade do mundo, transformando CO2 em O2. O uso da C. vulgaris melhora as propriedades do solo aumentando o rendimento agrícola. Assim, esta microalga é a mais cultivada no mundo, sendo usada em diversas aplicações. Fragaria x ananassa Duch. (morango) são populares entre os consumidores em quase todas as partes do mundo, e a versatilidade de cultivo e adaptabilidade torna a sua produção global constante. O principal objetivo desse estudo é determinar o efeito de Chlorella vulgaris (gerada comercialmente) na produção de morangos. A finalidade deste trabalho é avaliar quais das quatro diferentes concentrações de extrato seco de Chlorella vulgaris, em suspensão em água destilada (utilizando um controle positivo - Algaman B e um controle negativo - água destilada), obtém o melhor rendimento e melhor qualidade de frutos e, por fim, determinar as condições ideais de pulverização de microalgas nos morangos. O estudo foi desenvolvido no Horto da Universidade do Algarve, numa estufa coberta por plástico, sem aquecimento e com cobertura de tetos ajustáveis. A metodologia passou pelo cultivo dos morangos em sacos com substratos comerciais e fertilizante encapsulado, com liberação inicial rápida de nutrientes. Foram utilizadas estruturas metálicas para elevar os sacos de cultivo do chão, e canais plásticos, colocados embaixo dos sacos, para coleta da água de drenagem, com declividade de 2%. O projeto foi realizado em dois ensaios consecutivos, com o mesmo delineamento e procedimentos: cada ensaio foi constituído de 6 tratamentos (C+, C-, T1, T2, T3 e T4) em quatro blocos selecionados ao acaso (I, II, III e IV). Um total de 24 sacos de cultivo foram usados para cada ensaio e o período de cultivo, desde o plantio até a primeira colheita, pode levar cerca de três meses, de acordo com as condições meteorológicas. Os ensaios de cultivo foram realizados por um período de quatro meses, durante a primavera e o verão. Durante o período de cultivo de F. x ananassa realizaram-se medições para monitorizar o desenvolvimento das plantas e frutos, tais como, variações diárias de temperatura do ar, umidade, condutividade elétrica, pH da água de drenagem e controle de irrigação. A determinação mais específica ocorreu quando as folhas começaram a se desenvolver. Assim, o SPAD (Soil Plant Analysis Development) foi utilizado para medir o teor nutricional das plantas, uma vez por semana, em três novas folhas emergentes por tratamento. O crescimento das plantas foi monitorizado uma vez por semana através da contagem do número de folhas por planta, número de cachos de flores por planta e número de flores e frutos por planta. Os frutos foram também testados organolepticamente por um painel de provadores da Universidade do Algarve, numa sala de provas. O teste consistiu em um questionário padrão referente aos aspetos e sabor da fruta. Durante o período de colheita os frutos foram recolhidos duas vezes por semana. Quando se atingiu um nível de maturidade pré-estabelecido, estes foram contados, pesados e medidos os graus de °Brix. No fim dos ensaios, 30-50 g de frutos e folhas foram secos e moídos e posteriormente enviados a um laboratório para analisar o teor de nutrientes. A técnica de aplicação foliar é uma ferramenta vantajosa no enriquecimento de nutrientes para as plantas; a absorção de nutrientes pela superfície da folha é significativamente mais rápida do que através das raízes. Neste estudo, o tratamento de aplicação foliar T3, da suspensão de C. vulgaris na concentração de 3,6 g L-1, melhorou significativamente o desenvolvimento das plantas de folhas, cachos, flores, frutos, bem como o número e o peso dos frutos, em comparação com o controle positivo e negativo. As evidentes mudanças positivas no crescimento vegetativo, rendimento e no desenvolvimento de F. x ananassa podem ser resultado do efeito de proteína rica, com alta quantidade de micro- e macronutrientes, contendo todos os aminoácidos essenciais de uma forma equilibrada, sendo também rica em vitaminas e minerais, ferro, potássio, fósforo e cálcio. Além disso, as fitohormonas, auxinas e citocinas, apresentados em C. vulgaris têm sido relatadas como tendo um papel crucial na divisão celular, alongamento celular e desenvolvimento de raízes e rebentos.The rapid growth of the human population requires an equivalent increase in food consumption. However, modern society demands healthy and nutrient-rich foods through more sustainable agricultural alternatives aimed at improving human health, consequently a better quality of life, and preservation of a sustainable environment. As fertilizer runoff seriously affects marine life, the use of biofertilizers and biostimulants might be a future strategy to decrease this harmful effect as, in general, they do not contain any chemicals harmful to the soil. They are also a source of essential nutrients for plants, and they are able to increase soil fertility, which is favoring their adoption over chemical fertilizers all around the world. Biofertilizers are products that contain live microorganisms capable of increasing the availability of nutrients to host plants, while biostimulants provide plant growth-promoting molecules at lower doses but may require additional chemicals to sustain growth. In the presented study, the objective was to investigate the effect of applying a suspension of Chlorella vulgaris in distilled water, in comparison with other commercial biostimulants, to the cultivation of Fragaria x ananassa, for different growth and quality parameters, such as plant growth and development of fruits. The experimental design included a positive control (Algaman B), a negative control (distilled water) and four different concentrations of C. vulgaris applied by foliar spray. Strawberry cultivation was done in commercial substrate plastic bags. The results showed that the treatment of foliar application of a C. vulgaris suspension at a concentration of 3.6 g L-1 significantly improved the development of the plants of leaves, bunches, flowers, fruits, as well as the number of fruits and the weight of the fruit, compared to the controls. These results, thus, suggest that microalgae might be effective sources of plant biostimulants