DESENVOLVIMENTO, DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MONTES CLAROS
DESENVOLVIMENTO, DETERMINAÇÃO DO
COEFICIENTE DE CULTURA (Kc) E DA
EFICIÊNCIA DO USO DE ÁGUA DO ALECRIMPIMENTA (Lippia sidoides Cham.) NA REGIÃO
DE MONTES CLAROS, MG
OTÁVIO DINIZ LOPES
2010
1
OTÁVIO DINIZ LOPES
DESENVOLVIMENTO, DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE
CULTURA (Kc) E DA EFICIÊNCIA DO USO DE ÁGUA DO ALECRIMPIMENTA (Lippia sidoides Cham.) NA REGIÃO DE MONTES CLAROS,
MG
Dissertação apresentada à Universidade
Estadual de Montes Claros, como parte das
exigências do Programa de Pós-Graduação em
Produção Vegetal no Semiárido, área de
concentração em produção vegetal,
para
obtenção do título de “Magister Scientiae”.
Orientador
Prof. DSc. Mauro koji kobayashi
JANAÚBA
MINAS GERAIS - BRASIL
2010
L864d
Lopes, Otávio Diniz.
Desenvolvimento, determinação do coeficiente de
cultura (Kc) e da eficiência do uso de água do alecrimpimenta (Lippia sidoides Cham.) na região de Montes
Claros, MG [manuscrito] / Ótavio Diniz Lopes. – 2010.
61p.
Dissertação (mestrado)-Programa de Pós-Graduação
em Produção Vegetal no Semiárido, Universidade
Estadual de Montes Claros-Unimontes, 2010.
Orientador: Prof. D. Sc. Mauro Koji Kobayashi.
1. Alecrim-Pimenta. 2. Evapotranspiração. 3. Plantas
Medicinais. I. Kobayashi, Mauro Koji. II. Universidade
Estadual de Montes Claros. III. Título.
CDD. 633.8
Catalogação: Biblioteca Setorial Campus de Janaúba
OTÁVIO DINIZ LOPES
DESENVOLVIMENTO, DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE
CULTURA (Kc) E DA EFICIÊNCIA DO USO DE ÁGUA DO ALECRIMPIMENTA (Lippia sidoides Cham.) NA REGIÃO DE MONTES CLAROS,
MG
Dissertação apresentada à Universidade
Estadual de Montes Claros, como parte das
exigências do Programa de Pós-Graduação em
Produção Vegetal no Semiárido, área de
concentração em produção vegetal, para
obtenção do título de “Magister Scientiae”.
APROVADA em 25 de fevereiro de 2010.
Prof. DSc. Mauro Koji Kobayashi
UNIMONTES
Prof. DSc. Flávio Gonçalves Oliveira
UFMG
(Orientador)
(Co-orientador)
Prof. DSc. Carlos Eduardo Corsato
UNIMONTES
Prof. DSc. Ernane Ronie Martins
UFMG
DSc. Polyanna Mara de Oliveira
EPAMIG
JANAÚBA
MINAS GERAIS – BRASIL
SUMÁRIO
RESUMO .............................................................................................................. i
ABSTRACT........................................................................................................iii
1 INTRODUÇÃO................................................................................................ 1
2 REFERENCIAL TEÓRICO .......................................................................... 3
2.1 Aspectos gerais das plantas medicinais ...................................................... 3
2.2 Alecrim-pimenta (Lippia sidoides Cham.) ................................................. 4
2.2.1 Origem ................................................................................................. 4
2.2.2 Descrição Botânica .............................................................................. 4
2.2.3 Constituintes Químicos e Atividades Farmacológicas......................... 5
2.2.4 Cultivo ................................................................................................. 7
2.3 Demanda Hídrica ........................................................................................ 8
2.3.1 Água disponível no solo....................................................................... 9
2.3.2 Consumo de Água Pelas Plantas (ETo, ETc, Kc) .............................. 10
2.3.3 Métodos para obtenção de Evapotranspiração de Referência (ETo) . 14
3 METODOLOGIA .......................................................................................... 17
3.1 Local do experimento ............................................................................... 17
3.2 Montagem da estrutura ............................................................................. 17
3.3 Condução e análises .................................................................................. 20
3.4 Estimativa da evapotranspiração da cultura (ETc) ................................... 23
3.5 Estimativa da evapotranspiração de referência (ETo) .......................... 25
3.6 Estimativa do coeficiente de cultura (Kc) ................................................. 26
3.7 Determinação da eficiência do uso da água (EUA) .................................. 27
3.8 Desenvolvimento da planta e rendimento do óleo essencial..................... 28
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ................................................................... 30
4.1 Variáveis meteorológicas .......................................................................... 30
4.2 Estudo do desenvolvimento da cultura ..................................................... 32
4.2.1 Diâmetro do caule .............................................................................. 32
4.2.2 Altura das plantas............................................................................... 35
4.2.3 Comprimento dos ramos .................................................................... 37
4.2.4 Diâmetro da copa ............................................................................... 40
4.3 Evapotranspiração da cultura (ETc).......................................................... 42
4.4 Produção de biomassa e de óleo essencial ................................................ 44
4.5 Eficiência de uso da água (EUA) e coeficiente da cultura (Kc) ............... 49
5 CONCLUSÕES .............................................................................................. 54
6 REFERÊNCIAS ............................................................................................. 55
RESUMO
1
LOPES, Otávio Diniz. Desenvolvimento, determinação do coeficiente de
cultura (kc) e da eficiência do uso de água do alecrim-pimenta (Lippia
sidoides Cham.) na região de Montes Claros, MG. 2010. 70 p. Dissertação
(Mestrado em Produção Vegetal no Semiárido) – Universidade Estadual de
Montes Claros, Janaúba, MG.1
O objetivo do estudo foi determinar os coeficientes de cultura (Kc),
eficiência do uso de água (EUA) do alecrim-pimenta (Lippia sidoides cham.)
contemplando a produção de biomassa e óleo essencial e parâmetros de
crescimento. O experimento foi conduzido em lisímetro de drenagem, no
Instituto de Ciências Agrárias da Universidade Federal de Minas Gerais, em
Montes Claros, MG. O delineamento experimental utilizado foi em blocos
casualizados, sendo os tratamentos correspondendo a sete lâminas de água (0,5;
0,75; 1,0; 1,2; 1,4; 1,65 e 1,9 x ETo), e três repetições. Cada parcela
experimental foi constituída de lisímetros de drenagem, com capacidade para
1 m3. A evapotranspiração potencial de referência utilizada no cálculo das
lâminas de irrigação foi obtida pelo método de Penman-Monteith, utilizando-se
dados obtidos da estação Meteorológica instalada no Instituto de Ciências
Agrárias da UFMG em Montes Claros - MG. Foram avaliadas as massas frescas
e secas da planta; produção de óleo essencial; eficiência do uso da água;
evapotranspiração da cultura; coeficiente da cultura (Kc) e também parâmetros
de crescimento como altura das plantas, diâmetro da base do caule, diâmetro da
copa e o comprimento dos ramos por meio de cinco intervalos de tempo, a cada
21 dias. Os resultados foram submetidos à análise de regressão. Os resultados
indicam que alecrim-pimenta apresenta resposta positiva ao aumento da lâmina
d’água aplicada, sendo que a produção de biomassa e a evapotranspiração
potencial da cultura foram mais elevadas nas maiores lâminas. O tratamento que
foi responsável pelo maior índice de eficiência do uso da água, foi o tratamento
6 (1,65 x ETo), com 1,26 kg m-3 para a produção de matéria fresca em função da
lâmina aplicada e 7,61 g m-3 para a produção de óleo essencial no tratamento 7
(1,9 x ETo). A produtividade de óleo essencial foi de 59,12 kg ha-1 aos 120 dias
após transplantio, sendo encontrada para a maior lâmina (tratamento 7). Os
coeficientes de cultura (Kc) médios determinados em todo o ciclo da cultura
1
Comitê de Orientação: Mauro Koji Kobayashi – UNIMONTES (Orientador)
Flávio Gonçalves Oliveira – UFMG (Co-orientador)
i
variaram de 0,98 na fase inicial, 1,20 no desenvolvimento vegetativo e 1,52 no
florescimento.
ii
ABSTRACT
LOPES, Otávio Diniz. Development, determination of crop coefficient (Kc)
and water use efficiency for Alecrim-pimenta (Lippia sidoides Cham.) in
Montes Claros, MG. 2010. 70 p. Dissertation (Master’degree in Plant
Production in the Semi-arid) – Universidade Estadual de Montes Claros,
Janaúba, MG.
This study aimed to determine the crop coefficient (Kc), water use
efficiency (WUE) for Lippia sidoides Cham. contemplating the production of
biomass and essential oil and growth parameters. The experiment was carried
out in drainage lysimeter at Institute of Agrarian Science of the Universidade
Federal de Minas Gerais, in Montes Claros, M.G. The experimental design was
in randomized blocks, with the treatments corresponding to seven water depths
(0,5; 0,75; 1,0; 1,2; 1,4; 1,65 and 1,9 x ETo), and three replications. Each
experimental parcel consisted of drainage lysimeters, with capacity of 1 m3. The
potential evapotranspiration of reference used in the calculation of the water
dephts was obtained by the Penman-Monteith method, using data obtained from
the meteorological station installed at Institute of Agrarian Science of UFMG in
Montes Claros - MG. Were evaluated the fresh and dry plant mass, essential oil
production, water use efficiency, evapotranspiration, crop coefficient (Kc) as
well as growth parameters such as plant height, diameter at base of stem, crown
diameter and branches length by means of five time intervals, every 21 days.
The results were submitted to regression analysis. They indicate that Lippia
sidoides Cham presents positive response to the increase in water depth applied,
since biomass production and potential evapotranspiration of the crop were
higher in the greater depths. The treatment with the highest efficiency rate of
water use was the treatment 6 (1,65 x ETo), with 1.26 kg m-3 for the production
of fresh matter in function of the applied water depth, and 7.61 g m-3 for the
production of essential oil in the treatment 7 (1,9 x ETo). The essential oil yield
was 59.12 kg ha-1 at 120 days after transplanting, being found for the greatest
water depth (treatment 7). Medium crop coefficients (Kc) determined in the
whole crop cycle varied from 0,98 in the initial phase, 1,20 in the vegetative
development and 1,52 in the flowering.
Guidance Committee: Mauro Koji Kobayashi – UNIMONTES (Advisor)
Flávio Gonçalves Oliveira – UFMG (Co-advisor)
iii
1 INTRODUÇÃO
As plantas medicinais têm, historicamente, função importante para as
populações tradicionais, e seus princípios ativos também servem como insumo
para a fabricação de medicamentos, fornecendo também substâncias
intermediárias, que são usados na produção de drogas semissintéticas. O
interesse pelos fitomedicamentos e por produtos naturais em geral, como plantas
para infusões, extratos, óleos essenciais, medicamentos, suplementos e
cosméticos, continua crescendo no mundo e tornando atraente a produção das
plantas medicinais (MAGALHÃES et al., 2006).
O cultivo de plantas medicinais depende do conhecimento prévio de suas
características agronômicas, o que implica no domínio tecnológico de todas as
etapas do seu desenvolvimento nas condições do Norte de Minas. Depende
também da alteração do ambiente onde se deseja instalar a cultura, para que mais
se assemelhe ao seu local de origem. Dessa forma, a estratégia de obtenção de
biomassa requer conhecimento do melhor método de propagação, da adaptação
ao ambiente de cultivo, do manejo, etc.
Porém, no Brasil, a aquisição das plantas com propriedades medicinais é
realizada, na maioria das vezes, por meio de práticas extrativistas. A coleta
representa uma atividade complementar da agricultura familiar e são raros os
núcleos que seguem um plano adequado de manejo. A prática inadequada da
atividade pode prejudicar a ocorrência da espécie na região, mas quando se tem
informações pertinentes ao cultivo ou manejo, diminuem-se tais riscos.
O alecrim-pimenta (Lippia sidoides Cham) é uma planta medicinal com
grande potencial para exploração comercial. Sua fitomassa apresenta grande
potencial para o consumo “in natura” (infusões, chás, etc) e industrial, sendo
aproveitados em diversas formas de uso. A sua principal forma de
aproveitamento é o óleo essencial, contendo principalmente, timol e carvacrol
1
(MATOS et al., 1999) possui grande valor econômico, o que pode ser uma
alternativa para o aumento de renda da agricultura familiar. O óleo de alecrimpimenta é produzido somente em poucas regiões do Brasil, como o nordeste,
sendo destinada à indústria de produtos cosméticos. Este mercado ainda é
incipiente, mas muito promissor.
Um dos fatores mais importantes para o desenvolvimento de qualquer
espécie é a água, e sua falta caracteriza uma das principais restrições ao
crescimento e desenvolvimento das espécies cultivadas. Para atender à demanda
mundial de alimentos, os agricultores praticam, então, a agricultura irrigada,
com o objetivo de evitar perdas ou aumentar a produção. Porém, nem sempre a
aplicação da lâmina de irrigação é feita de maneira satisfatória. A consequência
é a falta ou o excesso de água para as plantas em relação a suas exigências
metabólicas.
Como é crescente o interesse pelas espécies com propriedades medicinais,
muitos estudos referentes ao cultivo dessas plantas vêm sendo realizados, mas a
determinação das exigências hídricas desse grupo de plantas também é
incipiente. O norte de Minas Gerais é uma região com abundância de espécies;
entretanto, deficitária em recursos hídricos.
Nesse contexto, o objetivo do presente trabalho foi determinar a lâmina
total de água consumida no ciclo do alecrim-pimenta, os coeficientes da cultura
ao longo do seu ciclo nas condições climáticas da região e a eficiência do uso da
água em relação a sua massa fresca e em relação ao óleo essencial, bem como o
seu crescimento e produção de biomassa e óleo essencial, no norte de Minas
Gerais, sob regime de irrigação.
2
2 REFERENCIAL TEÓRICO
2.1 Aspectos gerais das plantas medicinais
As plantas medicinais têm, historicamente, função importante para as
populações tradicionais. Segundo Martins et al. (2000), 80% da população
mundial faz uso de algum tipo de erva no combate a algum problema de saúde.
Em muitas comunidades e grupos étnicos, o conhecimento sobre plantas
medicinais refere-se ao seu uso como recurso terapêutico.
O interesse pelos fitomedicamentos e por produtos naturais em geral,
como plantas para infusões, extratos, óleos essenciais, medicamentos,
suplementos e cosméticos, continua crescendo no mundo e tornando atraente a
produção das plantas medicinais. O uso dessas plantas tem um aspecto social
muito importante no Brasil, constituindo, na maioria das vezes, a única fonte
medicamentosa de populações carentes e geograficamente afastadas dos centros
urbanos (MAGALHÃES et al., 2006).
Dessa forma, o caráter econômico do cultivo dessas plantas é apontado
como uma forte razão para a escolha da atividade. Atualmente, a demanda por
novos medicamentos impulsiona estudos de espécies com caráter terapêutico
comprovado pelo saber popular. Algumas dessas plantas possuem grande
potencial para produção de novos medicamentos. Uma vez comprovada sua
eficiência, podem ser empregadas na indústria farmacêutica, proporcionando
lucro aos agricultores (MARTINS et al., 2000).
O Norte de Minas é conhecido por suas diversidades sociais e
econômicas, essas diversidades levam a população mais carente a ter uma baixa
qualidade de vida, sendo que o acesso a medicamentos industrializados é
limitado. Assim, a população carente recorre às plantas medicinais, pela
eficiência e baixo custo. Plantas como o alecrim-pimenta (Lippia sidoides
3
Cham.), que integram programas tradicionais de saúde são de grande
importância para o sucesso destes tipos de programas junto à população carente,
pois são comprovadamente eficazes e seguras no uso. Contudo, a produção da
matéria prima é dificultada, uma vez que pouco ou quase nada se sabe sobre seu
cultivo e métodos de propagação, e por ocorrer espontaneamente nessas regiões,
ainda não houve o devido empenho na realização de estudos criteriosos com
espécies (MARTINS et al., 2000).
2.2 Alecrim-pimenta (Lippia sidoides Cham.)
2.2.1 Origem
A planta medicinal L. sidoides Cham. tem origem no nordeste do Brasil
(LORENZI e MATOS, 2002), e também ocorre no semiárido mineiro, sendo
conhecida como alecrim-pimenta, estrepa-cavalo, alecrim-do-nordeste e alecrimbravo.
2.2.2 Descrição Botânica
O alecrim-pimenta (Figura 1) é um arbusto caducifólio, ereto, muito
ramificado e quebradiço, com 2 a 3 m de altura, da família Verbenaceae, que
apresenta folhas simples, de 2-3 cm de comprimento, compostas de margens
crenadas, com pêlos esbranquiçados na face inferior, possuindo sabor picante e
aroma agradável. As flores são pequenas, esbranquiçadas, reunidas em espigas
de eixo curto nas axilas das folhas; os frutos são de tipo aquênio, extremamente
pequenos (LORENZI e MATOS, 2002; MARTINS et al., 2000).
4
FIGURA 1. Alecrim-pimenta (Lippia sidoides Cham.)
2.2.3 Constituintes Químicos e Atividades Farmacológicas
Os óleos essenciais são líquidos oleosos voláteis dotados de aroma forte
e quase sempre agradável, provenientes do metabolismo secundário, existentes
em quase duas mil espécies, e distribuídas em sessenta famílias. São,
normalmente, elaborados nas folhas, armazenados em espaços extracelulares,
entre a cutícula e a parede celular, e constituídas basicamente pelos terpenos,
sintetizados pela rota do ácido mevalônico. Na fitoterapia, os óleos voláteis
destacam-se pelas suas propriedades antibacterianas, analgésicas, sedativas,
expectorantes, estimulantes e estomáquicas (SILVA & CASALI, 2000).
De acordo com Lorenzi e Matos (2002), as folhas do alecrim-pimenta
apresentam até 4% de óleo essencial, dos quais 60% de Timol ou uma mistura
de timol e carvacrol, dois terpenos fenólicos com forte atividade contra fungos e
bactérias, e dentre seus componentes químicos, estão flavonoides e quinonas
(encontrados no extrato alcoólico das folhas e do caule). O timol é a substância
responsável pelo cheiro característico, tem forte ação antimicrobiana contra
fungos e bactérias e esta substância aplicada na larva do Aedes aegypti, causa
5
100%
de
mortalidade,
enquanto
o
carvacrol,
nenhuma
mortalidade
(CARVALHO et al., 2003). O óleo tem baixa toxicidade e alergenecidade em
produtos industriais (MENDONÇA et al., 1990).
Innecco et al. (2000), trabalhando com alecrim-pimenta, observaram
maior quantidade do princípio ativo timol, quando cortaram as plantas na altura
de 30 cm.
O alecrim-pimenta tem ação contra impinges, acne, pano branco, aftas,
escabiose, caspa, maus odores nos pés e axilas, sarna infecciosa e pé-de-atleta,
além de atuar contra inflamações da boca e garganta, como antiespasmódico e
estomáquico (MARTINS et al., 2000). As folhas e flores secas e trituradas do
alecrim-pimenta também são usadas como temperos para carnes e pizzas. O óleo
essencial pode ser adicionado a produtos cosméticos como antisséptico contra a
mucoflora cutânea (LORENZI e MATOS, 2002).
Na fitoterapia, destaca-se pelas suas propriedades antibacterianas,
analgésicas, sedativas, expectorantes, estimulantes e estomáquicas (SILVA e
CASALI, 2000).
Segundo Menezes (2004), já eram observados em alguns óleos
essenciais potencialidades anestésicas locais, então realizou-se um estudo com o
objetivo de caracterizar os efeitos do timol sobre a excitabilidade nervosa. Dados
finais mostraram que o timol bloqueia a excitabilidade nervosa e com padrão
diferente da lidocaína.
Foram realizados trabalhos com o óleo essencial e o extrato etanólico de
L. sidoides sobre lesões gástricas induzidas por etanol. Os resultados dos estudos
demonstraram que a espécie apresenta efeito gastroprotetor em modelo de lesões
gástricas induzidas por etanol (MONTEIRO, 2003).
Nunes (1999) realizou um trabalho em que foi incorporado extrato
(macerado hidroalcoólico das folhas) de L. sidoides em creme dental e colutório
(cosméticos clássicos) o que resultou em produtos de boa qualidade, sendo
6
confirmado pela avaliação clínica sofrida após a utilização destes, como
coadjuvantes no controle da placa bacteriana bucal.
A planta também é indicada no tratamento da gengivite marginal em
cães, comprovando o seu uso veterinário. A utilização da solução aquosa,
preparada a partir de extrato etanólico das folhas, resultou na melhora do quadro
clínico do padrão morfológico da gengiva canina afetada, representando uma
proteção e revertendo o quadro de gengivite (GIRÃO et al., 2001).
2.2.4 Cultivo
A multiplicação é realizada por meio de propagação vegetativa ou
assexuada, que consiste em plantas geneticamente iguais à planta mãe,
eliminando assim, cruzamentos indesejáveis e aumentando a precocidade das
plantas (MARTINS et al., 2000). As mudas devem ser transplantadas depois de
bem enraizadas, o que leva de 1 a 2 meses, com espaçamento de 3 a 4 m.
Segundo Souza et al. (2006), o crescimento da espécie e a produção de óleo
essencial são favorecidos sob luz plena, embora suporte sombreamento parcial
sem comprometimento da produção de fitomassa. A calagem é recomendada na
produção do alecrim-pimenta, elevando-se a saturação por bases a 75%
(SIQUEIRA et al., 2006).
A influência do sombreamento no cultivo de Lippia sidoides foi
estudada por Souza et al. (2007), indicando que a produção de óleo essencial e
fitomassa são favorecidas sob luz plena, embora o sombreamento parcial não
comprometa a produção de fitomassa, visto que a luz controla o acúmulo de
matéria seca na planta, contribuindo para seu desenvolvimento vegetativo,
porém sob a influência do sombreamento, a planta se adapta à nova condição e
regula seu metabolismo para tal condição.
7
O efeito da adubação foi estudado por Sousa et al. (2008) que avaliaram
a adubação orgânica com quatro doses 5, 10, 15 e 20% de húmus de minhoca e
esterco bovino curtido comparativamente com a adubação química com NPK na
formulação 8:12:6 em quatro concentrações distintas (625,1.250, 2.500 e 3.750
mg dm-3,). No estudo, avaliou-se a matéria seca e fresca da parte aérea e
radicular e concluíram que o aumento das doses de esterco e da adubação
orgânica contribuíram para o decréscimo na produção de massa fresca
e
encontraram, para a produção máxima, as doses de 6,97% e 650 mg dm-3 de
húmus de minhoca e NPK, respectivamente, sendo necessários maiores estudos
sobre o assunto. Siqueira et al. (2006), avaliando o efeito da saturação por
bases em L.sidoides, observaram que se elevando a saturação por bases a 75%,
consegue-se uma melhor produção de fitomassa e teor de óleo.
Leal et al. (2003) avaliaram a variação da concentração de timol na
planta de acordo com as fases fenológicas, visto que a produção e a
concentração dos compostos bioativos variam de acordo com as condições
climáticas, hora de coleta, idade da planta. Considerando que a influência desses
fatores deve ser estudada caso a caso, desenvolveu-se o trabalho para investigar
a provável variação do teor de timol na tintura das folhas de L. sidoides
coletadas em diferentes momentos de seu desenvolvimento, ou seja, antes,
durante e após o período de floração. O estudo revelou uma variação pouco
significativa no teor de timol, sendo considerado momento mais indicado para a
coleta após o florescimento.
2.3 Demanda Hídrica
O consumo de água pelas culturas está diretamente relacionado com as
condições climáticas, estádio fenológico e tipo de solo. Essa água está em
constante movimento no solo, infiltrando por meio da precipitação e da irrigação
8
e saindo pelo processo de evapotranspiração (TUBELIS e NASCIMENTO,
1980). Parte da água infiltrada é retida e estocada nos poros do solo e
disponibilizada para as plantas (LARCHER, 2000).
Para atender a demanda hídrica, utiliza-se a irrigação que é uma prática
muito difundida em todo o mundo. Esta prática é uma atividade agrícola que
objetiva o fornecimento de água de acordo com as exigências hídricas das
plantas em cada fase do seu desenvolvimento. Para que a planta consiga
absorver do solo a água necessária ao seu desenvolvimento, ela deve estar
disponível. Muito antes de o solo atingir o ponto de murcha permanente (Pm), a
água já deixa de ser disponível, ou seja, a planta já não consegue absorver a
quantidade de água necessária para o seu metabolismo e sua transpiração
(MIRANDA et al., 2001).
Sendo assim, locais onde o deficit hídrico é acentuado, como no norte de
Minas Gerais, o uso da irrigação tem grande importância para garantir o sucesso
da produção e requer o uso de métodos de determinação de evapotranspiração
adequados para a região juntamente com os coeficientes das culturas.
2.3.1 Água disponível no solo
A água disponível no solo (AD) é uma estimativa da capacidade de
armazenamento de água para a profundidade de até 100 cm, sendo que os
resultados devem ser expressos em cm ou mm de água disponível.
Para calcular a água disponível no solo, deve-se dispor de valores
referentes aos teores de água no solo, como capacidade de campo e o ponto de
murcha permanente. Deve-se ainda conhecer as propriedades físicas do solo e a
profundidade deste, referente à região de maior concentração do sistema
radicular da cultura (BERNARDO et al., 2005). A água disponível no solo pode
9
ser expressa em altura de lâmina de água (mm), por profundidade do solo (mm
cm-1) ou em volume de água por unidade de área do solo (m3 ha-1 de solo).
Costa Filho et al. (2006), estudando a influência hídrica no crescimento
e desenvolvimento de Ocimum gratissimum L. (afavacão), pelo balanço hídrico
do solo, constataram a influência positiva da disponibilidade hídrica para planta.
Nas culturas irrigadas, o teor de água no solo nunca deve atingir o ponto
de murchamento e por isso recorre-se à suplementação de água necessária por
meio da irrigação (SOUZA et al., 2000).
A irrigação a ser aplicada, chamada de irrigação total necessária (ITN),
está relacionada com a eficiência de aplicação e pode ser calculada com base no
balanço de água no solo. A evapotranspiração juntamente com a precipitação no
período são os dois fatores mais importantes para se calcular a irrigação total
necessária, uma vez que os outros valores são muito baixos (BERNARDO et al.,
2005).
2.3.2 Consumo de Água Pelas Plantas (ETo, ETc, Kc)
Segundo Miranda e Pires (2001), a evapotranspiração é o processo
simultâneo de transferência da água para a atmosfera por evaporação da água do
solo e por transpiração das plantas. Para Pereira et al. (1997), evapotranspiração
foi um termo utilizado por Thornthwaite, no início dos anos quarenta, para
expressar a ocorrência simultânea da evaporação e da transpiração.
De acordo com Bergamaschi et al. (1999), a evapotranspiração de
referência (ETo) é a evapotranspiração de uma cultura bem adaptada,
selecionada para propósitos comparativos, sob dadas condições meteorológicas e
com adequada bordadura, em condições hídricas apropriadas para a referida
cultura e região.
10
O conhecimento da evapotranspiração máxima (consumo de água em
condições de ótima disponibilidade de água no solo) das plantas cultivadas
durante seu ciclo, assim como nos diferentes períodos de desenvolvimento, é
fundamental para o planejamento e manejo da água na agricultura irrigada
(BERGAMASCHI et al., 1999).
Os fatores que afetam a evapotranspiração são: balanço de energia,
pressão de vapor de água, temperatura, vento e a abertura dos estômatos das
folhas (TUBELIS e NASCIMENTO, 1980).
A maioria dos métodos estima a evapotranspiração potencial, ou seja, a
que ocorre quando não há deficiência de água no solo que limite o seu uso pelas
plantas. Mas a evapotranspiração varia de cultura para cultura, por isso verificase a necessidade de se definir a evapotranspiração potencial para uma cultura de
referência, a evapotranspiração potencial (ETpc) e a real (ETc) por tipo de
cultura (BERNARDO et al., 2005).
Evapotranspiração da cultura (ETc) é a evapotranspiração real de
qualquer cultura em qualquer estádio fenológico, podendo estar sofrendo ou não
limitação hídrica ou outro fator que a impeça de alcançar a sua taxa potencial.
Diz-se que a ETc é máxima ou potencial quando a cultura não sofre limitações
tanto hídrica quanto de outros fatores (ataque de doenças, pragas, restrição
mineral etc.) (BERNADO et al., 2005).
A metodologia para a programação adequada ao manejo da irrigação em
função de medidas climatológicas, de forma quantificada exige a aplicação de
cálculos sequenciais a partir de equações formatadas previamente. A Equação 1
permite calcular a evapotranspiração da cultura (ETc) a partir da
evapotranspiração de referência (ETo) e do coeficiente da cultura (Kc):
ETc = ETo x Kc
(1)
Em que:
11
ETc: evapotranspiração diária da cultura (mm dia-1);
ETo: evapotranspiração de referência (mm dia-1);
Kc: coeficiente da cultura com base na média de Kc.
Os valores quantificados das oscilações na demanda temporal com base
no Kc, recomendado por Doorebos e Kassam (1979), variam de acordo com a
fase de desenvolvimento da cultura utilizada, visto que no ambiente atmosférico
a dinâmica de fluxo de água é uma função conjunta dos fatores climáticos da
região. Allen et al. (2006), relatam também que o Kc é variável de acordo com o
estádio fenológico da cultura, podendo atingir, por exemplo, valor superior à
unidade na fase reprodutiva de muitas culturas (Figura 2).
Fonte: Allen et al., 2006
FIGURA 2. Curva generalizada do coeficiente de cultura (Kc).
12
De acordo com Medeiros et al. (2004), o Kc é um parâmetro relacionado
aos fatores ambientais e fisiológicos das plantas devendo, preferencialmente, ser
determinado para as condições locais nas quais será utilizado; todavia, sua
determinação sob condições de campo exige um grande esforço de pessoal
técnico, equipamentos e custos, em virtude da quantidade de informações,
controles e monitoramentos necessários ao balanço hídrico em uma área
irrigada. Para obtenção de Kc ao longo do ciclo da cultura, normalmente se
utilizam lisímetros. Pereira et al. (2002) descrevem que o lisímetro se constitui
de uma caixa impermeável, contendo um volume de solo que se possibilita
conhecer, com detalhe, alguns termos do balanço hídrico do volume amostrado,
sendo que os mais empregados são os de drenagem, o de lençol freático
constante e o de pesagem; neste último, é possível utilizar células de carga para
a medição automatizada da variação do peso do sistema.
A medida direta de evapotranspiração potencial de referência é um
processo difícil e oneroso, pois exige instalações e equipamentos especiais e de
alto custo, sendo utilizado, geralmente, em estações experimentais. Entretanto,
há formas que permitem medir a evapotranspiração para cálculos de suplemento
de irrigação, a fim de garantir a viabilidade de determinada cultura. Um desses
métodos é o balanço hídrico do solo (PEREIRA et al., 1997).
A evapotranspiração resulta do balanço hídrico aplicado ao volume de
solo ocupado por uma cultura. A água das chuvas infiltra no solo e aumenta o
volume do armazenado que, quando é superior à taxa de infiltração do solo,
proporciona o escoamento superficial. O excesso da água infiltrada, ou seja, a
quantidade compreendida fora da zona radicular é dita drenagem profunda e
também não é aproveitada pela planta. Pode ocorrer a ascensão capilar da água
do lençol freático, que contribuirá para absorção pelas plantas caso essa chegue
à zona do sistema radicular. Portanto, parte da água armazenada é utilizada na
evapotranspiração (PEREIRA et al., 1997).
13
2.3.3 Métodos para obtenção de Evapotranspiração de Referência (ETo)
Os métodos para determinar valores para a evapotranspiração são
divididos em dois grandes grupos por Bernardo et al. (2005): métodos diretos e
métodos indiretos. A medida direta, apesar de requerer tempo e ter o seu custo
elevado, é mais utilizada em pesquisas (DIAS, 2001) e possibilita a
determinação do coeficiente de cultivo (Kc). Compreendem os métodos diretos:
lisímetro; parcelas experimentais no campo; controle do teor de água; e método
da “Entrada-Saída”. A determinação indireta é feita por equações empíricas, as
quais têm sido propostas por vários pesquisadores para estimar a
evapotranspiração de referência ETo. Essas estimativas constituem-se nos
modelos agrometeorológicos e em tanques de evaporação (MENDONÇA et al.,
2003). Alguns modelos são de difícil aplicação, na prática, pela complexidade
do cálculo e por exigir um grande número de elementos meteorológicos, nem
sempre disponíveis.
No Brasil, devido a sua diversidade de clima por ser um país
continental, os valores de evapotranspiração de referência utilizados no manejo
de irrigação são, muitas vezes, obtidos por meio de modelos empíricos, como as
equações de Blaney-Criddle e de Hargreaves que, pela simplicidade, estão entre
as mais utilizadas (MIRANDA et al., 2001).
Soares et al. (2001), comparando valores de Kc no estádio de
desenvolvimento inicial, verificaram que, sob as mesmas condições climáticas e
de molhamento, o solo de textura fina apresenta Kc maior do que o solo de
textura grossa. Os mesmos autores concluíram ainda que existe uma
dependência do valor inicial do Kc ao valor da taxa média de ETo, mostrando
que o coeficiente de cultivo inicial depende das condições climáticas.
14
2.3.3.1 Método de Penman-Monteith
De acordo com Alves Sobrinho et al. (1996), pesquisas conduzidas em
diferentes localidades e condições climáticas indicam que o método de PenmanMonteith tem apresentado estimativas de ETo para a grama, bem
correlacionadas com valores obtidos em lisímetros. Portanto, este método pode
ser utilizado satisfatoriamente na determinação da ETo sendo recomendado para
calibrar outros métodos.
O método de Penman-Monteith (FAO) é recomendado como o único
método padrão para a definição e cálculo evapotranspiração de referência por
levar em conta uma gama de dados climáticos em sua determinação (equação 2).
A aplicação da equação de Penman-Monteith (FAO-56) requer medidas de saldo
de radiação (Rn), fluxo de calor no solo, temperatura e umidade relativa do ar,
pressão atmosférica e velocidade do vento a 2 m de altura (ALLEN et al., 2006).
900
.U 2 .(e s − ea )
T + 273
∆ + γ .(1 + 0,34.U 2 )
0,408.∆.( Rn − G ) + γ .
ETo =
Em que:
ET0: evapotranspiração de referência, em mm d-1;
Rn: saldo de radiação à superfície, em MJ m-2 d-1;
G: fluxo de calor no solo, em MJ m-2 d-1,
T: temperatura do ar a 2 m de altura, em ºC;
U 2 : velocidade do vento à altura de 2 m, em m s-1;
es : pressão de saturação de vapor, em KPa;
ea : pressão de vapor atual do ar, em KPa;
15
(2)
(es − ea ) : deficit da pressão de vapor, em KPa;
∆ : declividade da curva de pressão de vapor de saturação, em KPa ºC-1;
γ : constante psicrométrica, em KPa ºC-1.
16
3 METODOLOGIA
3.1 Local do experimento
O experimento foi instalado na área experimental do Instituto de
Ciências Agrárias (ICA) da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG),
situado no município de Montes Claros – MG, cujas coordenadas são 16º 41’ de
latitude S e 43º 50’ de longitude W e altitude de 646,29 m.
3.2 Montagem da estrutura
O experimento ocorreu no período de 15 de maio a 15 de setembro de
2009. O tipo de solo na área é classificado como Latossolo Vermelho-Amarelo,
de textura argilosa.
Na quantificação da água disponível no solo, utilizou-se o método de
balanço de água no solo. Para isso, foi montada uma estrutura que permite o
armazenamento da água percolada em cada parcela experimental.
No processo de construção, foram utilizados lisímetros de drenagem, com
capacidade para 1 m3 e diâmetro médio de 1,305 m (caixas de fibra com
diâmetro superior de 1,51 m e inferior de 1,10 m) e altura de 0,76 m. Esses
lisímetros foram preenchidos com 950 kg de solo seco. O volume ocupado foi
de 0,9 m3 e a densidade do solo correspondeu a 1,06 Kg m-3.
O material do solo foi caracterizado quanto aos aspectos físicos e
químicos (Tabela 1).
17
TABELA 1. Atributos químicos e físicos do solo onde ocorreu o plantio.
Amostra
Valor
Nível
5,00
Baixo
0,30
Muito Baixo
18,30
Atributos do solo
Ph em água
P Mehlich (mg Kg -1)
P remanescente (mg L -1)
K (mg Kg -1)
78,00
Bom
1,40
Médio
0,30
Baixo
Al (cmolc dm )
2,36
Muito Alto
H + Al (cmolc dm -3)
6,66
Alto
1,90
Médio
t (cmolc dm )
m (%)
4,26
55,00
Médio
Alto
T (cmolc dm -3)
V (%)
8,56
22,00
Médio
Baixo
1,35
Baixo
Ca (cmolc dm -3)
-3
Mg (cmolc dm )
-3
-3
SB (cmolc dm )
-3
Mat. Orgânica (dag Kg -1)
-1
Areia grossa (dag Kg )
2,90
Areia fina (dag Kg -1)
41,10
-1
Silte (dag Kg )
20,00
-1
36,00
Argila (dag Kg )
Argiloso
Foram feitas valas no solo para a inserção dos lisímetros. O solo retirado
dessas valas foi utilizado para o preenchimento dos lisímetros. O material de
solo foi seco ao ar, destorroado, passado em peneira de 5 mm de malha e
homogeneizado.
Antes do preenchimento, foi colocada no fundo do lisímetro uma tela
para evitar entupimento da tubulação que transporta a água drenada até o posto
de coleta. Logo depois foram colocadas uma camada de brita e outra de areia
18
para evitar também um possível entupimento dos lisímetros. Em seguida, foram
colocadas camadas de terra peneirada de aproximadamente 10 cm (tanto dentro
como fora dos lisímetros), até atingir a altura aproximada de 70 cm, procurandose acomodar o material de solo de modo a deixá-lo com a densidade do solo
próxima à sua original e não acarretar deformação nas caixas utilizadas (Figuras
3 e 4).
Cada lisímetro foi conectado a um coletor, com capacidade para 7 L, por
meio de tubos de PVC de ½``, com o objetivo de coletar a água drenada.
FIGURA 3. Construção do lisímetro de drenagem
19
FIGURA 4. Vista panorâmica do lisímetro recém-implantado
3.3 Condução e análises
O experimento foi conduzido em uma área de 22 m de comprimento por
10 m de largura (Figura 5), onde foram instalados 21 lisímetros de drenagem.
20
Posto de coleta
FIGURA 5. Visualização do esboço do lisímetro de drenagem
As mudas foram produzidas a partir de estacas obtidas no Horto
Medicinal do ICA/UFMG. Foi adotado o delineamento em blocos casualizados
com sete tratamentos e três repetições, totalizando 21 parcelas. Os tratamentos
foram constituídos de sete lâminas de água correspondentes a 0,5; 0,75; 1,0; 1,2;
1,4; 1,65 e 1,9 vezes a ETo, constituindo aos tratamentos T1; T2; T3; T4; T5; T6
e T7 respectivamente.
21
O plantio do alecrim-pimenta foi realizado em covas com espaçamento
de 0,4 m entre fileiras e 0,4 m entre plantas na linha, formando uma área por
planta de 0,16 m², totalizando 9 plantas por lisímetro (composto de 3 fileiras
com 3 plantas cada), sendo 189 plantas no total do experimento. A adubação
foi realizada com esterco de curral curtido na quantidade de 12 kg m-2, ou 0,48
kg por cova, sendo a cova de 0,20 x 0,20 m.
O solo de cada parcela experimental foi saturado e as caixas foram
tampadas para impedir a evaporação da água, a fim de se obter a capacidade de
campo após a drenagem total que ocorreu 3 dias após a saturação. Com isso
permitiu-se o início do experimento para a realização do balanço hídrico.
Logo após a drenagem total dos lisímetros, foi realizado o transplantio
das mudas, 30 dias após o plantio das estacas, sendo este realizado em
18/05/2009.
A capacidade de campo correspondeu a 30% (em peso) e o ponto de
murcha a 18% (em peso). Para o experimento, o fator de disponibilidade de água
no solo foi estipulado a partir do conhecimento empírico da alta exigência
hídrica da espécie, e devido às condições climáticas de Montes Claros
proporcionar uma alta evapotranspiração (baixa umidade relativa do ar e altas
temperaturas), sendo o seu valor igual a 0,7.
Após a primeira lâmina a ser aplicada, foi determinada a ITN pela
equação de balanço de água simplificada (equação 3).
ITN =
∑ ET − Pe
(3)
Ea
Em que:
ITN: lâmina total de irrigação necessária no período, em mm;
∑ ET: somatório da evapotranspiração do período, em mm;
22
Pe: precipitação efetiva no período, em mm;
Ea: eficiência de aplicação da irrigação, em decimal.
A precipitação efetiva e a água proveniente do lençol freático foram
desconsideradas uma vez que o experimento foi realizado em lisímetros. Para a
eficiência de aplicação (Ea), foi utiliza valor máximo (1), por se tratar de lâmina
aplicada diretamente dentro do lisímetro
A variação do teor de umidade do solo foi obtida por meio da diferença
entre o volume de água aplicado no lisímetro e o volume drenado, recolhido nos
coletores. O somatório dessa variável, no período do experimento, correspondeu
à quantidade de água evapotranspirada pelas plantas.
3.4 Estimativa da evapotranspiração da cultura (ETc)
As irrigações foram realizadas com turno de rega de três dias. A água foi
aplicada por meio de uma mangueira de jardim pressurizada conectada a um
hidrômetro para quantificação de acordo com os tratamentos estabelecidos.
Diariamente, foi feita a coleta da água drenada de cada lisímetro, em coletores
de 7 L no posto de coleta dos lisímetros, sendo medida em proveta de 1000 mL.
A variação da armazenagem da água no solo num intervalo de tempo
considerado do balanço, para a profundidade estudada, foi obtida pela equação
4:
∆h =( θ2 − θ1).Z
(4)
Em que:
θ2: umidade média no solo no dia da irrigação (m3 m-3)
θ1: umidade média no solo no dia da irrigação anterior (m3 m-3)
23
Z: profundidade adotada no balanço (mm).
No presente trabalho, foi considerado um volume de solo de
profundidade de 0,70 m, para as determinações dos componentes do balanço
hídrico da cultura do alecrim-pimenta.
A componente ETc é a incógnita da equação do balanço hídrico, explicitando a
eq. 6, tem-se:
ETc = I − D ±∆h
(5)
A evapotranspiração da cultura correspondente ao consumo de água pela
planta foi obtido pelo volume aplicado menos o volume drenado, ao longo do
ciclo.
A evapotranspiração da cultura foi determinada a partir do balanço
hídrico, que tem seu fundamento na lei da conservação das massas, apresentada
por Reichardt (1985) pela equação simplificada:
P + I − D − ETc = ±∆h
(6)
Em que:
P: precipitação natural, em mm
I: irrigação, em mm
D: drenagem profunda, em mm
ETc: evapotranspiração da cultura, em mm
∆h: variação da armazenagem da água no solo dentro dos lisímetros, em
mm.
24
3.5 Estimativa da evapotranspiração de referência (ETo)
Na estimativa da evapotranspiração potencial de referência, em mm dia1
, utilizada no cálculo das lâminas de irrigação, foi utilizado o método de
Penmam-Monteith, equação 7.
900
.U 2 .(e s − ea )
T + 273
∆ + γ .(1 + 0,34.U 2 )
0,408.∆.( Rn − G ) + γ .
ETo =
(7)
Em que:
ET0= evapotranspiração de referência, em mm d-1;
Rn= saldo de radiação à superfície, em MJ m −2 d −1 ;
G= fluxo de calor no solo, em MJ m −2 d −1 ,
T= temperatura do ar a 2 m de altura, em ºC;
U 2 = velocidade do vento à altura de 2 m, em m s −1 ;
es = pressão de saturação de vapor, em kPa;
ea = pressão de vapor atual do ar, em kPa;
(es − ea ) = deficit da pressão de vapor, em kPa;
∆ = declividade da curva de pressão de vapor de saturação, em kPa ºC-1;
γ = constante psicrométrica, em kPa ºC-1.
Os dados climáticos necessários para o método foram obtidos na estação
Meteorológica instalada no Instituto de Ciências Agrárias da UFMG em Montes
Claros.
25
3.6 Estimativa do coeficiente de cultura (Kc)
Utilizando os valores diários das evapotranspirações de referência e da
cultura para os tratamentos com maiores produtividades ocorridos por maior
disponibilidade hídrica, foram calculados os coeficientes de cultura nas
diferentes fases fenológicas, por meio da equação 8 apresentada por Doorenbos
e Pruitt (1975), como:
Kc =
ETc
ETo
(8)
Em que:
ETc: evapotranspiração da cultura, em mm dia-1
ETo: evapotranspiração de referência, em mm dia-1
Para efeito do cálculo dos coeficientes de cultivo médios, o ciclo da
cultura foi dividido em quatro fases fenológicas, definidas de acordo com a
metodologia de Doorenbos e Pruitt (1975), da seguinte forma: I) fase inicial - do
plantio até 10% de cobertura do solo; II) fase de crescimento - do final da fase
inicial até a cobertura total do solo; III) fase intermediária - do estabelecimento
da cobertura total do solo até o início da maturação dos frutos; IV) fase final colheita.
Devido a cultura não ter atingido seu último estágio de desenvolvimento
(fase IV), foram utilizados, para efeito do cálculo do coeficiente de cultivo (Kc),
as três primeiras fases, pois sua parte comercial (parte aérea) deve ser utilizada
antes da senescência.
26
3.7 Determinação da eficiência do uso da água (EUA)
De acordo com Doorenbos e Kassam (1979), a eficiência do uso de água
(EUA) das culturas pode ser determinada tanto para a produção biológica, como
para a produção de toda a planta ou parte dela. Neste trabalho foi determinada
para a produção de matéria fresca, bem como do óleo essencial do alecrimpimenta, feita por meio da relação entre a massa fresca ou verde total produzida
(e óleo essencial) em t ha-1 (ou kg ha-1) e a quantidade de água consumida pela
cultura na parcela em m3 ha-1, expressa em t m-3 (ou kg m-3).
A eficiência do uso de água foi obtida por meio da equação 9:
EUA =
Y
W
(9)
Em que:
EUA: eficiência do uso da água, t m-3 (ou kg m-3);
Y: rendimento da cultura, t ha-1;
W: Quantidade de água consumida pela cultura, m3 ha-1
27
3.8 Desenvolvimento da planta e rendimento do óleo essencial
Foram realizadas avaliações de 21 em 21 dias para verificar o
crescimento em diâmetro da base do caule, altura da planta, comprimento dos
ramos e diâmetro da copa, totalizando cinco avaliações.
As avaliações foram realizadas da seguinte forma:
•
Comprimento dos ramos: Por meio de uma trena, medindo-se o
comprimento de todos os ramos pertencentes à planta;
•
Diâmetro de caule (mm): Determinado a partir do crescimento médio do
caule dos indivíduos, medindo-se por meio de um paquímetro o
diâmetro do caule rente ao solo;
•
Altura da planta (cm) – Obtida a partir do crescimento médio dos
indivíduos, medidos da base do caule ao ápice do ramo principal com
uma trena;
•
Diâmetro de copa (cm) – Com o auxílio de uma trena, medindo-se a
distância de um ramo ao outro diametralmente oposto em duas posições
perpendiculares, a partir do qual trabalhou-se com a média das medidas.
Após a última avaliação, realizou-se a colheita 120 dias após o
transplantio, cortando-se os ramos inteiros das plantas até uma altura de 15 cm
acima da superfície do solo. Determinou-se, então, a pesagem da parte aérea
constituída de folhas, ramos e inflorescências frescas de indivíduos (MFPA),
além da matéria seca da parte aérea (MSPA), após a secagem em estufa com
circulação forçada de ar, à temperatura de 60 ºC, até peso constante.
Amostras do material fresco, contendo folhas e caules (cerca de 100 g),
foram submetidas à extração e determinação do teor de óleo essencial (T).
Foram retiradas duas amostras de 100 gramas por cada tratamento, totalizando
42 amostras para a extração de óleo essencial. A extração foi realizada por
hidrodestilação em aparelho de Clevenger, por quatro horas, e o resultado
28
expresso em g de óleo por 100 g de matéria seca (MING et al., 1996). As
determinações do teor de óleo essencial foram realizadas somente no dia da
colheita aos 120 dias, e utilizadas para o cálculo do rendimento de óleo
essencial.
Os resultados relacionados à matéria fresca da parte aérea (MFPA),
matéria seca da parte aérea (MSPA) e óleo essencial (T) foram submetidos ao
teste F e suas médias foram comparadas pelo teste de Scott Knott a 5% de
probabilidade, os demais resultados foram submetidos à análise de regressão.
29
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Variáveis meteorológicas
A Figura 6 ilustra os dados de temperaturas mínima, média e máxima
diárias para o período de 15 de maio a 15 de setembro 2009. Pode-se observar
que os 90 primeiros dias do ciclo são os meses com as temperaturas mais
amenas, chegando à metade do ciclo com 10 ºC de temperatura mínima. Já no
final do ciclo, os dias são mais quentes, com temperaturas próximas dos 35 ºC
de máxima.
FIGURA 6. Temperaturas mínima, média e máxima diárias para o período de
15 de maio a 15 de setembro de 2009, Montes Claros-MG.
A Figura 7 ilustra as projeções das médias das umidades relativas
máximas e mínimas no mesmo período mencionado na Figura 6. Percebe-se que
30
a umidade relativa do ar segue em declínio nos meses de inverno, observando-se
menores valores no final de junho a início de agosto (43º aos 90º dias após o
transplantio). A umidade relativa do ar só voltou a subir a partir do início das
chuvas que começam no mês de outubro até meados do mês abril. Verifica-se no
gráfico que a faixa de menor valor é o período de maior escassez hídrica,
compreendida no período em que foi cultivado o alecrim-pimenta, atingindo
valores críticos mínimos de 21%.
FIGURA 7. Umidade mínima e máxima diária para o período de 15 de maio a
15 de setembro de 2009, Montes Claros-MG.
A Figura 8 ilustra os dados de evapotranspiração de referência (ETo)
para o período de cultivo do alecrim pimenta. Os valores apresentam uma média
de 3,27 mm dia-1, com mínima de 1,86 mm dia-1 e máxima de 4,97 mm dia-1.
Observa-se que há uma pequena elevação na ETo a partir do final de julho (70
dias após o transplantio) até o dia de sua colheita.
31
FIGURA 8. Evapotranspiração de referência (ETo) diária para o período de 15
maio de a 15 de setembro de 2009, Montes Claros-MG
4.2 Estudo do desenvolvimento da cultura
Observaram-se diferenças significativas entre as épocas de mensuração
das variáveis: diâmetro do caule (D), altura (H), comprimento dos ramos (CR) e
diâmetro da copa (DC). Assim, foram ajustadas equações quadráticas para essas
variáveis.
4.2.1 Diâmetro do caule
A Figura 9 demonstra a evolução do diâmetro do caule no decorrer do
crescimento do alecrim-pimenta. Em trabalho realizado por Figueiredo et al.
(2009), observaram-se valores de diâmetro de 11,2 mm aos 340 dias de cultivo,
para o diâmetro do caule do alecrim-pimenta. Esse valor está bem próximo do
32
observado neste experimento para o tratamento de maior ETc (tratamento 7) em
10,77 mm aos 120 dias após o transplantio da cultura.
O tratamento que apresentou menor diâmetro de caule foi o que recebeu
menor quantidade de água durante o experimento, chegando a atingir um
diâmetro máximo de 5,43 mm na última medição, evidenciando que o seu
crescimento foi prejudicado pela lâmina aplicada. Estudos realizados por Silva
et al. (2003); Siqueira e Silva (2000); Silva et al., (2002) e Alcântara e Nogueira
(1992), verificando o efeito do estresse hídrico em plantas, revelam que ocorre
menor diâmetro de caule juntamente com uma redução no crescimento e na
produtividade de indivíduos que recebem menor suprimento hídrico.
De acordo com Mendonza et al. (2007), nas plantas superiores o
diâmetro do caule aumenta em função da disponibilidade de água e da
temperatura na época de formação do tecido. Sendo assim, diâmetros mais finos
tendem a ser mais frequentes em climas mais secos ou secos e frios.
Sabendo-se que o fluxo de água na planta ocorre do maior potencial
hídrico para o menor, espera-se que a quantidade de água na planta diminua na
medida em que diminui o potencial de água do solo, desta forma a planta sob
estas condições pode sofrer deficit hídrico.
33
(T1=0,5 ; T2= 0,75 ; T3= 1,0 ; T4=1,2 ; T5=1,4 ; T6=1,65 ; T7= 1,9 X ETo)
FIGURA 9. Diâmetro do caule do Alecrim-pimenta (Lippia sidoides Cham.) em função de diferentes lâminas de água
aplicadas durante o seu cultivo, Montes Claros – MG.
34
4.2.2 Altura das plantas
Na Figura 10, observa-se a evolução da altura do alecrim-pimenta no
decorrer do seu desenvolvimento. Em trabalho realizado com alecrim-pimenta,
em Montes Claros, por Figueiredo et al. (2009), observaram-se valores de
crescimento em altura de 184 cm aos 310 dias de cultivo. Esse valor está bem
próximo do encontrado neste experimento aos 120 dias após o transplantio da
cultura, 136,5 e 142,2 cm respectivamente para os tratamentos 6 e 7 (tratamentos
com maiores ETc) devido, principalmente, à maior disponibilidade hídrica.
Verifica-se no decorrer do desenvolvimento da cultura que o tratamento 6
supera, em valores absolutos de crescimento em altura até a quarta medição (ao
96º dia após o transplantio), todos os outros tratamentos, sendo superada apenas
pelo tratamento 7 na última medição ou fase de colheita.
É importante ressaltar que a baixa disponibilidade de água afetou o
crescimento em altura das plantas. Com a diminuição da lâmina, a altura reduziu
proporcionalmente. Consoante Casali e Andrade (1999), a água não é um
nutriente para a planta, mas é de importância decisiva no seu crescimento, pois
transporta substâncias solúveis e media processos bioquímicos. Logo, pode-se
observar que quanto maior o deficit hídrico menor o crescimento da planta.
Bregonci et al. (2008); Kramer e Boyer (1995) e Brandes et al. (1973) afirmam
que o estresse hídrico afeta significativamente a produção de biomassa, já que
as células da parte aérea são as primeiras a sentirem o deficit hídrico e
consequentemente ocorre a redução das taxas fotossintéticas. Por conseguinte, a
redução no crescimento pode ser atribuída à diminuição da atividade
fotossintética, pelo fechamento estomático e, sobretudo, pela redução da área
foliar fotossinteticamente ativa.
No início do experimento, houve pequenas diferenças entre as alturas
das plantas, até a segunda medição (ao 52º dia após o transplantio). A partir do
35
52º dia, as plantas começaram a se diferenciar substancialmente, sendo os T1
(0,5 x ETo) e T2 (0,75 x ETo) sempre inferiores comparados aos outros
tratamentos.
Vários estudos demonstraram a importância do conhecimento de fatores
abióticos como temperatura, regime hídrico e fotoperíodo no crescimento e
desenvolvimento de espécies potencialmente úteis. Em experimento realizado
por Costa Filho et al. (2006), avaliou-se a influência de diferentes regimes
hídricos (0%, 50%, 75% e 100% de água disponível) sobre o crescimento e
desenvolvimento de Ocimum gratissimum L. e verificou-se que o crescimento
dos indivíduos foi semelhante até o 21º dia após o transplantio; após esse
período houve diferença significativa nos indivíduos que receberam maior
suprimento hídrico. May et al. (2008) citam que a maior altura alcançada pelo
Ocimum basilicum L. foi de 93,4 cm aos 213 dias de ciclo, senescendo logo em
seguida.
36
(T1=0,5 ; T2= 0,75 ; T3= 1,0 ; T4=1,2 ; T5=1,4 ; T6=1,65 ; T7= 1,9 X ETo)
FIGURA 10.
Altura das plantas de alecrim-pimenta (Lippia sidoides Cham.) em função de diferentes lâminas de água
aplicadas durante o seu cultivo, Montes Claros – MG.
37
4.2.3 Comprimento dos ramos
A Figura 11 apresenta a evolução do crescimento dos ramos do alecrimpimenta no decorrer do seu desenvolvimento. Os maiores valores observados
para o comprimento dos ramos, neste experimento, foram os tratamentos T6, T7,
T4, respectivamente com 484,2; 450,1 e 403,6 cm aos 120 dias após o
transplantio da cultura. Observa-se que no decorrer do desenvolvimento da
cultura que o tratamento 6 supera, em valores absolutos de crescimento dos
ramos, os outros tratamentos.
Verifica-se que as plantas que receberam menor quantidade de água (T1
e T2) foram as que tiveram um menor crescimento em relação às demais. Isto
também é verificado nos resultados obtidos por Silva et al. (2003), onde
mostram que as plantas reduzem a velocidade de crescimento quando estão sob
condições de estresse hídrico. Essa redução é esclarecida por Pereira (1979) e
Gholz et al., (1990), os quais asseguram que o decréscimo de água no solo
diminui o potencial de água na folha e sua condutância estomática, promovendo
o fechamento dos estômatos. Esse fechamento bloqueia o influxo de CO2 para
as folhas, afetando o acúmulo de fotoassimilados, a altura da planta, o número
de folhas e o diâmetro da planta, o que implica em redução do crescimento e da
produtividade.
38
(T1=0,5 ; T2= 0,75 ; T3= 1,0 ; T4=1,2 ; T5=1,4 ; T6=1,65 ; T7= 1,9 X ETo)
FIGURA 11.
Comprimento dos ramos de alecrim-pimenta (Lippia sidoides Cham.) em função de diferentes lâminas de
água aplicadas durante o seu cultivo, Montes Claros – MG.
39
4.2.4 Diâmetro da copa
Pode-se verificar na Figura 12 a evolução do diâmetro da copa do
alecrim-pimenta no decorrer do seu desenvolvimento. O valor encontrado neste
experimento para o tratamento com maior ETc (tratamento 7), foi de 90,2 cm de
diâmetro de média aos 120 dias após o transplantio da cultura. Observa-se que
no decorrer do desenvolvimento da cultura que o tratamento 7 supera, em
valores absolutos de crescimento dos ramos, os outros tratamentos a partir da
terceira medição.
Constata-se que as plantas que receberam menor suprimento de água (T1
e T2) também foram as que apresentaram menor diâmetro de copa. Esse menor
crescimento pode ser melhor explicado pelo decréscimo de água no solo o que
diminui o potencial de água na folha, resultando no fechamento dos estômatos.
Nesse contexto, verifica-se que o fechamento estomático reduz o acúmulo de
fotoassimilados o que afeta o número de folhas, a altura da planta, implicando
no crescimento do diâmetro e na produtividade (GHOLZ et al., 1990;
PEREIRA, 1979).
40
(T1=0,5 ; T2= 0,75 ; T3= 1,0 ; T4=1,2 ; T5=1,4 ; T6=1,65 ; T7= 1,9 X ETo)
FIGURA 12. Diâmetro da copa do alecrim-pimenta (Lippia sidoides Cham.) em função de diferentes lâminas de água
aplicadas durante o seu cultivo, Montes Claros – MG.
41
4.3 Evapotranspiração da cultura (ETc)
A evapotranspiração da cultura foi maior no tratamento correspondente
à maior lâmina de água (Figura 13), isso é explicado devido à maior
disponibilidade hídrica para a planta, ocasionando maior consumo de água por
transpiração e consequente aumento na produção de matéria seca e perda por
evaporação devido o tratamento possuir um maior teor de água no solo.
FIGURA 13. Evapotranspiração do alecrim-pimenta (Lippia sidoides Cham.)
em níveis crescentes de lâminas de água aplicadas, Montes
Claros – MG.
A Figura 14 demonstra os resultados obtidos da evapotranspiração da
cultura (ETc) de todos os tratamentos ao longo do ciclo do alecrim-pimenta.
Nota-se crescimento gradativo no valor de ETc em decorrência do
desenvolvimento da planta. Percebe-se também algumas oscilações em alguns
períodos em virtude, principalmente, da queda de temperatura média. O
tratamento T7 apresenta maior ETC a partir do 80º dia após o transplantio,
aproximadamente.
42
(T1=0,5 ; T2= 0,75 ; T3= 1,0 ; T4=1,2 ; T5=1,4 ; T6=1,65 ; T7= 1,9 X ETo)
FIGURA 14. Evapotranspiração diária da cultura (ETc) para o período de 15 de maio a 15 de setembro de 2009 do
alecrim-pimenta, submetido a níveis crescentes de lâmina d’água, Montes Claros-MG
43
4.4 Produção de biomassa e de óleo essencial
Observaram-se diferenças significativas das variáveis matéria fresca da
parte aérea (MFPA), matéria seca da parte aérea (MSPA) e óleo essencial (T).
Dessa forma, foram ajustadas equações quadráticas e teste de médias a essas
variáveis. Assim, a fitomassa (MFPA e MSPA) foi máxima no tratamento 7
(Figuras 15 e 16) aos 120 dias após o transplantio (onde foi realizado a colheita),
enquanto que o teor máximo de óleo foi registrado no tratamento que recebeu
maior lâmina (T7), aos 120 dias (Figura 18). Por conseguinte, as plantas
atingiram a produção máxima no dia da colheita.
Figueiredo et al. (2009) registraram valores de produtividade bem mais
elevados, 15,96 t ha-1 aos 340 dias após o plantio, do que os encontrados neste
experimento, 152,81 g planta-1, que equivale a 9.550,9 kg ha-1 (Figura 15), para
o tratamento mais produtivo (T7). Esta diferença pode ser explicada pela época
de colheita ter sido feita mais cedo (120 dias).
Em trabalho realizado com Ocimum gratissimum var. macrophyllum,
suprimentos hídricos reduzidos (50%) levaram à diminuição da massa seca total,
segundo Costa Filho et al. (2006).
44
FIGURA 15. Matéria fresca (g planta-1) da parte aérea do alecrim-pimenta
(Lippia sidoides Cham.) em função da ETc, Montes Claros –
MG.
A produção de matéria seca da parte aérea apresentou variação média
entre os tratamentos de 12,4 a 77,2 g planta-1, sendo que a menor produtividade
ocorreu no tratamento 1 (0,5 x ETo), e a maior produção no tratamento 7 (1,9 x
ETo), obtendo uma produção de 4826,9 kg.ha-1 (tratamento mais produtivo).
Como pode ser observado na Figura 16, houve um aumento gradativo na
produção total à medida que a disponibilidade hídrica se aumentou.
45
FIGURA 16. Matéria seca (g planta-1) da parte aérea do Alecrim-pimenta
(Lippia sidoides Cham.) em função da ETc, Montes Claros – MG.
A resposta mais proeminente das plantas ao deficit hídrico, segundo
Mccree e Fernández (1989), consiste no decréscimo da produção da área foliar,
do fechamento dos estômatos, da aceleração da senescência e da abscisão das
folhas, culminando na redução da produção. Esses fatos podem explicar os
resultados obtidos neste trabalho, no qual as menores lâminas de água foram
responsáveis pelas menores produções e consequentemente pela maior produção
de matéria seca em porcentagem (Figura 17).
46
FIGURA 17. Massa seca (%) da parte aérea do alecrim-pimenta (Lippia
sidoides Cham.) em função da ETc, Montes Claros – MG.
O teor de óleo essencial cresceu de forma quadrática com o aumento da
lâmina e pela produção máxima até o dia da colheita (Figura 18), indicando que
o estresse hídrico resultou em menor teor de óleo em porcentagem (Figura 19) e
menor produção de fitomassa. Já a lâmina por excesso apresenta maior teor de
óleo em porcentagem e maior produção de fitomassa.
Pode-se perceber na Figura 18 que as maiores lâminas d’água
proporcionaram maiores produções de óleo essencial (T7) aos 120 dias após o
transplantio do alecrim-pimenta, visto que em trabalho apresentado por
Figueiredo et al. (2009), com a mesma espécie em Montes Claros apresentou
valores de 2,34+- 1,15g aos 180 dias.
47
FIGURA 18. Produção de óleo essencial (tratamento) da parte aérea do
alecrim-pimenta (Lippia sidoides Cham.) em função da ETc,
Montes Claros – MG.
Na Figura 19, observa-se que os teores de óleo essencial em
porcentagem apresentaram valores de 0,63 % aos 120 dias após o transplantio.
Lorenzi e Matos (2002) demonstraram que as folhas do alecrim-pimenta
apresentam até 4% de óleo essencial. Esse teor é variável de acordo com o
estádio fenológico da planta, época do ano e disponibilidade hídrica. Portanto, o
valor de 0,63% pode ser considerado baixo devido ao experimento ter sido
cultivado no inverno, onde a radiação e temperatura são mais baixas.
48
FIGURA 19.
Teor de óleo essencial (%) da parte aérea do Alecrim-pimenta
(Lippia sidoides Cham.) em função da ETc, Montes Claros –
MG.
Percebe-se neste trabalho que quanto maior disponibilidade hídrica
maior é a produtividade de óleo essencial, contrapondo valores encontrados por
Martins et al. (2000).
4.5 Eficiência de uso da água (EUA) e coeficiente da cultura (Kc)
A eficiência de uso da água (EUA) para a produção de matéria fresca em
função da lâmina aplicada, apresentada na Figura 20, alcançou um valor máximo
de 1,26 kg m-3 no tratamento 6 (1,65 x ETo) - segunda maior lâmina de água,
diminuindo até o tratamento correspondente à menor lâmina de água, ao valor de
0,39 kg m-3.
Demonstra também que existe um limite de resposta da produtividade
em função da quantidade de água aplicada que nem sempre otimiza o recurso
água (Souza et al., 2005), portanto, deve-se ter atenção no volume de água a ser
49
aplicado para não onerar o custo de produção da cultura do alecrim pimenta.
FIGURA 20. Eficiência do uso de água de irrigação para a produção de matéria
fresca em alecrim-pimenta (Lippia sidoides Cham.) em função das
lâminas de água aplicadas, Montes Claros – MG.
A determinação da eficiência do uso da água é de grande importância
para a otimização do recurso água. A figura 21 apresenta a eficiência de uso de
água para o óleo essencial, demonstrando que há uma relação direta na produção
de óleo essencial ao aumento de lâmina de água, apresentando valores de 7,61 g
m-3 no tratamento 7 (1,9 x ETo) de maior lâmina de água, diminuindo até o
tratamento correspondente à menor lâmina de água, ao valor de 1,53 g m-3.
50
FIGURA 21. Eficiência do uso de água de irrigação para a produção de óleo
essencial em alecrim-pimenta (Lippia sidoides Cham.) em função
das lâminas de água aplicadas, Montes Claros – MG.
Os valores médios de coeficiente de cultura (Kc) representado pela
relação entre a evapotranspiração da cultura (ETc) e a evapotranspiração de
referência (ETo) estão apresentados na Tabela 2 e Figura 22, sendo que a fase
final não foi mencionada devido à cultura não ter chegado a essa fase.
O coeficiente de cultura (Kc) variou ao longo dos estádios de
desenvolvimento da cultura, sendo observado valores médios de 0,98 na fase
inicial, 1,20 no desenvolvimento vegetativo e 1,52 no florescimento.
51
TABELA 2. Valores médios do coeficiente de cultura (Kc), por estádio de
desenvolvimento.
Dias após o
transplantio
Coeficiente de cultura
médio (Kc)
I- Inicial
0 a 25
0,98
II- Desenvolvimento Vegetativo
26 a 79
1,20
II- Florescimento
80 a 118
1,52
Estádio de desenvolvimento
I
II
III
FIGURA 22. Coeficiente de cultura (Kc) do Alecrim-pimenta (Lippia sidoides
Cham.) em decorrência do seu estádio de desenvolvimento,
Montes Claros – MG.
Observa-se que esses valores são bastante altos por demonstrar a
variabilidade observada entre os valores de Kc. Em trabalho realizado por
Moreira et al. (2009) com alecrim pimenta em vaso, observou-se que também
52
houve essa grande variabilidade no Kc no decorrer das fases fenológicas, sendo
esses valores variando de 0,73 a 1,43. Isso está correlacionado com a
diferenciação das exigências hídricas durante as fases fenológicas da cultura que
ainda não foram determinadas por estudos. Desse modo, ressalta-se a
necessidade de mais pesquisas a respeito dos estágios de desenvolvimento da
cultura em questão, pois pode-se perceber que este Kc alto demonstra que
alecrim-pimenta demanda quantidade alta de água sob irrigação. Teixeira et. al
(1999) salientam que os valores de Kc se alteram também com a variedade,
manejo cultural, sistema de irrigação, tipo e cobertura do solo e método de
estimativa de ETo adotado.
Diante dos dados apresentados neste trabalho, pode-se perceber que, em
sua maioria, houve uma resposta positiva de produtividade do alecrim-pimenta,
por meio do aumento de lâmina d’água. Levando em consideração o
crescimento, deve-se considerar que em alguns tratamentos ocorreram maior
produtividade de folhas; em outros, maior comprimento dos ramos o que pode
interferir no diâmetro do caule. Alguns tratamentos podem apresentar muito
peso em relação ao caule devido ao diâmetro e à altura serem de maior valor do
que os demais tratamentos.
Por fim, o tratamento T7 apresentou melhor resposta para os parâmetros
de desenvolvimento a partir do 80º dia após ter ocorrido o transplantio, e
eficiciência de uso de água para o óleo essencial. Embora o tratamento T6 Tenha
apresentado melhores relações para a eficiência de uso de água para a matéria
fresca.
53
5 CONCLUSÕES
Nas condições em que foi realizado este estudo, o crescimento em
altura, comprimento dos ramos, diâmetro do caule e da copa, a produção de
fitomassa e de óleo essencial de alecrim-pimenta respondem positivamente ao
aumento da lâmina de água.
A evapotranspiração acumulada total da cultura apresentou tendência
crescente em função das lâminas de água aplicadas durante seu ciclo de
desenvolvimento.
A ETc de 578,3 mm proporcionou os melhores resultados das variáveis
avaliadas.
A lâmina aplicada de 685,3 mm foi responsável pela eficiência do uso
da água (EUA) mais elevada, 1,26 kg m-3 para a produção de matéria fresca. No
entanto, para a produção de óleo essencial, a maior lâmina (776,6 mm) aplicada
foi responsável pela melhor eficiência do uso de água 7,61 g m-3.
Os coeficientes de cultura (Kc) médios determinados em todo o ciclo da
cultura variaram de 0,98 na fase inicial; 1,20 no desenvolvimento vegetativo e
1,52 no florescimento.
54
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