PRODUTIVIDADE DO FEIJOEIRO: EFEITO DOS ELEMENTOS CLIMÁTICOS Agostinho D. Didonet1 Silvando Carlos da Silva1 RESUMO O rendimento de grãos do feijoeiro é conseqüência do hábito de crescimento da planta, do número e da distribuição das vagens, das características da semente, do ciclo, do sistema de produção, das práticas de manejo, da aplicação de insumos e do ambiente de crescimento. Dentre esses fatores envolvidos na produção, o clima é um dos únicos praticamente incontrolável podendo causar enormes prejuízos. As respostas interativas entre clima-planta necessitam ser adequadamente conhecidos e estudados para que a decisão tomada tenha o menor risco possível de insucesso. Radiação solar, temperatura do ar e precipitação pluvial, dentre outros, são os principais elementos climáticos que influenciam diretamente no rendimento de grãos do feijoeiro. Neste trabalho serão discutidos alguns efeitos destes elementos climáticos na determinação do rendimento de grãos do feijoeiro, e algumas indicações de práticas de manejo que podem ser adotadas para maximizar o aproveitamento destes elementos na condução do cultivo. Palavras chave: Clima, Feijão, Rendimento de grãos. INTRODUÇÃO O aumento do rendimento de grãos do feijoeiro ao longo dos últimos anos foi obtido melhorando-se o controle de doenças e pragas e reduzindo-se as restrições nutricionais. A deficiência de nutrientes, de água, a incidência de pragas e doenças, podem ser adequadamente manejadas agronomicamente, por meio de adubação, irrigação, uso de cultivares resistentes e/ou controle químico de doenças e pragas, no sentido de potencializar o rendimento. Porém, alguns fatores determinados pela posição geográfica podem limitar o rendimento, como radiação solar, temperatura do ar e, em alguns casos, fotoperíodo. Em 1 Pesquisadores Embrapa Arroz e Feijão, Caixa Postal 179, Sto. Antônio de Goiás, GO. E-mail: [email protected]; [email protected] situações de cultivo em que os demais fatores são adequadamente supridos, as condições climáticas podem afetar expressivamente o rendimento de grãos. Na agricultura moderna, a maximização dos rendimentos e a redução dos custos e dos riscos de insucesso dependem cada vez mais do uso criterioso dos recursos financeiros. Nesse processo, o agricultor deve tomar decisões em função dos fatores de produção disponíveis e dos níveis de risco envolvendo sua atividade, visando a uma maior rentabilidade. Dentre os fatores envolvidos na produção agrícola, o clima é um dos únicos praticamente incontrolável. Vários são os exemplos de quebras de safras em razão da ocorrência de adversidades climáticas, causando enormes prejuízos à agricultura e à sociedade brasileira. Portanto, para que qualquer empreendimento agrícola seja revestido de sucesso, as respostas interativas entre clima-planta precisam ser adequadamente quantificadas e monitoradas. Para tanto, conhecer as variações dos elementos climáticos como a radiação solar, a temperatura do ar, a precipitação pluvial, o fotoperíodo, dentre outros, ao longo dos anos, é de suma importância. Entre os elementos climáticos que mais influenciam a produção de grãos do feijoeiro salientam-se a temperatura, a radiação solar e a precipitação pluvial. Em relação ao fotoperíodo, as cultivares brasileiras de feijoeiro geralmente são insensíveis, ou seja, seu desenvolvimento e crescimento são controlados somente pela temperatura. Para que o cultivo utilize eficientemente a temperatura e a radiação solar disponíveis do local, é preciso que os demais fatores de produção (fertilidade, fitossanidade e etc.), não tenham nenhuma limitação. Cultivares de feijoeiro mais estáveis e que se adaptaram à maioria dos ambientes favoráveis e desfavoráveis foram as mais produtivas, em ensaios comparativos em diferentes locais e em diferentes épocas de plantio indicando que o rendimento potencial normalmente não é o máximo que uma determinada cultivar pode obter, pois para isso é preciso que ela se desenvolva em ambiente onde melhor se adapta. O que se espera é o máximo de rendimento naquele ambiente, desde que sejam dadas as condições para a cultura do feijoeiro utilizar da forma mais eficiente possível os fatores determinantes da produção, quer sejam eles genéticos, bióticos ou abióticos. Para maximizar o rendimento, é preciso lembrar que o rendimento de grãos do feijoeiro é conseqüência do hábito de crescimento, do número e da distribuição das vagens, das características da semente, do ciclo, do ambiente de crescimento, do sistema de produção, das práticas de manejo e da aplicação de insumos. Dentre esses determinantes do rendimento, alguns são intrínsecos da cultivar, enquanto outros não. Por exemplo, nos últimos anos ênfase tem sido dada a cultivares de feijoeiros de ciclo curto, de hábito determinado, eretos, com uniformidade de maturação e sementes com tamanho e forma uniformes, além de ampla adaptabilidade. Essas características que normalmente estão associadas ao hábito determinado são geralmente encontradas em plantas com baixo potencial e estabilidade de rendimento de grãos, quando comparadas a plantas de hábito indeterminado. O encurtamento de ciclo, importante em condições desfavoráveis de cultivo, está diretamente associado a menor potencial individual de rendimento de grãos, principalmente devido a uma relação inversa entre rendimento, ciclo e tamanho da semente do feijoeiro. Por exemplo, em diversas cultivares de hábito indeterminado, cada dia de encurtamento de ciclo, resultou em redução de 74 kg/ha no rendimento e para cada 100 mg de aumento na massa da semente, o rendimento foi reduzido em 280 kg/ha. O rendimento e a massa da matéria seca de grãos, o índice de colheita e o acúmulo de biomassa, estão mais associados com o número de dias até a maturidade do que com o número de dias até o florescimento, indicando que variedades com maior potencial de rendimento seriam aquelas que possuem um maior período de tempo disponível para o enchimento de grãos. Pelo menos parte dessa resposta é devido à reação do genótipo às diferenças de temperatura e sua influência nas taxas de desenvolvimento. Na prática, como a precocidade implica em pouco tempo disponível para o crescimento, as plantas com ciclo curto devem ter alto índice de colheita e elevada taxa fotossintética por unidade de área, para poderem suportar altos rendimentos de grãos. Mesmo tendo menor potencial de rendimento, plantas de feijoeiro com ciclo precoce são altamente eficientes em acumular biomassa, porém essa eficiência não chega a compensar a menor capacidade produtiva de grãos destas plantas. Desta maneira, a taxa de crescimento do grão é inerente à cultivar, com o ambiente interferindo basicamente no tempo de atuação desta taxa. RADIAÇÃO SOLAR A radiação solar atinge a superfície terrestre de forma direta e difusa. O acúmulo destes dois componentes denomina-se radiação global. A quantidade e intensidade da radiação difusa dependem, basicamente, da latitude, altitude, declinação solar e da quantidade de nuvens. A utilização da radiação solar pelas plantas depende da capacidade de interceptação e da eficiência de transformação da energia luminosa em biomassa. Por isso, estudos agrometeorológicos sobre radiação solar em uma comunidade vegetal devem considerar não apenas o processo fotossintético, mas também a estrutura do dossel e a arquitetura da planta. A radiação solar influencia consideravelmente a taxa de fotossíntese das plantas. A quantidade de radiação solar necessária para máxima atividade fotossintética varia com a idade e o tipo da planta. De forma geral, regiões que apresentam valores de radiação solar em torno de 13-22 MJ.m-2.dia-1 podem ser consideradas como ideais para o desenvolvimento do feijoeiro. Acima de 35 MJ.m2.dia-1 a taxa fotossintética permanece praticamente constante. A interceptação de radiação solar pelas plantas e a utilização dessa energia radiante para produção de biomassa representam o processo fundamental que governa o crescimento e a produtividade. A quantidade de biomassa produzida por unidade de radiação solar interceptada define a RUE – eficiência de uso da radiação – (g de biomassa/MJ de radiação interceptada por unidade de área). Na situação de cultivo, o máximo de eficiência de utilização da radiação é atingido quando toda a radiação disponível para a realização da fotossíntese, é interceptada pela cobertura vegetal. Assim, quanto mais rápido o cultivo atingir a cobertura total da superfície do solo, aumenta a possibilidade de maiores acúmulos de biomassa das plantas. Nem sempre, porém altos acúmulos de biomassa são traduzidos em altos rendimentos de grãos. No caso do feijoeiro, grandes quantidades de biomassa vegetativa (folhas e ramos) acumulada, pode até reduzir o rendimento de grãos, uma vez que somente a parte superior do cultivo recebe radiação solar, causando o autosombreamento. Este auto-sombreamento se torna evidente quando a população de plantas por unidade de área é superior àquela considerada ótima, e se torna crítico no período de vingamento de vagens e grãos. A radiação também tem efeito importante na redução do percentual de abortamento de flores e no aumento do percentual de retenção de vagens do feijoeiro. Assim, quanto maior for a radiação solar disponível da emergência até ao início do florescimento (estádio R5), espera-se maior número de vagens por unidade de área (Figura 1) (Didonet et al, 2003, dados não publicados). Isso indica que se deve manejar a cultura de modo que as plantas consigam interceptar a maior quantidade possível de radiação solar, principalmente na fase vegetativa, para que quantidade adequada de biomassa seja acumulada e seja definido o número máximo de vagens/planta. Rápido aumento na expansão da área foliar por unidade de área de solo (IAF – índice de área foliar), está relacionado com maior interceptação de radiação solar e, consequentemente, com maior rendimento. No entanto, alto IAF pode provocar autosombreamento, causando acamamento e propensão ao aumento na severidade de doenças. Embora o IAF do feijoeiro seja bastante variável, as cultivares disponíveis parecem ter um IAF ótimo em torno de 3 a 3,5. Esse IAF é bastante semelhante ao IAF ótimo determinado para soja, que deve ser capaz de interceptar o máximo de radiação solar quando as plantas estão iniciando o período de máxima taxa de crescimento de grãos, para que o rendimento seja máximo. A cultivar, o sistema de cultivo e a distribuição de plantas por unidade de área e a época de plantio podem aumentar ou diminuir expressivamente o IAF. Épocas de plantio coincidentes com temperaturas mais elevadas, principalmente até o início da floração, promove aumento do IAF e consequentemente causando autosombreamento. TEMPERATURA Além de influenciar na duração das fases fenológicas, a temperatura do ar parece ser um dos fatores determinantes do rendimento de grãos por influenciar o abortamento de flores, vagens e grãos. Em relação à germinação do feijoeiro, valores de temperatura em torno de 28 °C, são considerados ótimos, enquanto as temperaturas ótimas durante o ciclo de vida da planta ficam entre 12 e 30 oC. Temperaturas acima e abaixo desta faixa provocam decréscimo de rendimento de grãos, em função do abortamento de vagens, grãos e severidade de doenças. Em geral o florescimento só ocorre após as plantas acumularem determinado número de “unidades térmicas” (oC dia) acima de uma temperatura base mínima para o crescimento; portanto temperaturas altas, que geralmente estão associadas a alta radiação, diminuem o número de dias necessários para o florescimento. Torna-se evidente, portanto, que, quanto mais alta for a temperatura, menor o número de dias requerido para a planta florescer, resultando em redução de ciclo. Esses efeitos são devidos à influência da temperatura no aumento (temperatura elevada) ou na diminuição (temperatura baixa) nos processos metabólicos internos da planta, que podem ser relacionados com mudanças visuais externas que ocorrem durante o ciclo de vida das plantas (aparecimento de folhas novas, ramos laterais, flores, vagens, grãos e etc.). Essas diferentes fases do desenvolvimento das plantas são caracterizadas como estádios ou períodos fenológicos, cada um deles com sua importância para a definição do rendimento de grãos (por exemplo: fase vegetativa, floração, enchimento de grãos, e etc.). Alterações na duração dos diversos subperíodos do desenvolvimento do feijoeiro, e, portanto no ciclo total, têm sido observadas quer seja na presença quer na ausência de deficiência hídrica, possivelmente devido aos efeitos da temperatura. Em feijoeiro, as estruturas reprodutivas são bastante sensíveis à temperatura, tanto que a incidência de “choques térmicos” com altas temperaturas no período de 1 a 6 dias antes da antese (florescimento) praticamente impede a retenção de vagens. Tal efeito é explicado por danos provocados pela temperatura elevada nas estruturas florais, provocando desde o abortamento de flores e de vagens, além do aparecimento de vagens defeituosas e desuniformes. Em termos gerais, o abortamento de botões florais, flores e vagens, é aumentado quando temperaturas entre 30 e 40 oC coincidem com o período reprodutivo do feijoeiro, causando perdas na produtividade. Evitar que a floração seja coincidente com temperaturas elevadas, através do plantio em épocas mais adequadas, pode representar um passo decisivo para a maximização do rendimento. Temperaturas inferiores a 10 oC, também podem provocar estes efeitos. No feijoeiro, a percentagem de flores, e vagens menores que 2 cm que abortam naturalmente é bastante alta e variável entre cultivares e em decorrência de fatores de ambiente. Esse abortamento ocorre para ajustar a capacidade de suprimento de fotoassimilados (fonte), com a demanda dos grãos (dreno) que são retidos, determinando que as vagens com reduzida capacidade de demanda sejam abortadas. As primeiras flores, e consequentemente as primeiras vagens, têm preferência (dominância) na demanda de biomassa necessária para o enchimento dos grãos, em relação às vagens mais novas. Portanto o balanço entre o suprimento e a demanda de fotoassimilados, é o que determina quantas vagens a planta poderá suportar. A temperatura, ao afetar a duração das fases fenológicas, altera o tempo de captação de energia luminosa, afetando a produção e a distribuição de biomassa. Por isso, tal fator é bastante apropriado para se avaliar feijoeiros tolerantes a altas temperaturas, principalmente cultivares de ciclo curto, nas quais a competição por assimilados após o florescimento é crucial para otimizar o rendimento. O aumento da produção de flores do feijoeiro em altas temperaturas está associado com a esterilidade reprodutiva. Das várias flores que aparecem, normalmente o primeiro ovário fertilizado exerce dominância sobre as demais flores, provocando o abortamento destas flores mais tardias, de modo a ajustar a quantidade de vagens a serem produzidas com a capacidade da planta em sustentá-las. Contudo, em altas temperaturas, o pegamento de vagens e/ou grãos não ocorre, e, então, as flores continuam a se desenvolver, resultando em aumento na produção de flores, ou seja; ambos, o número de flores e a duração do florescimento, são aumentados em altas temperaturas. O resultado deste efeito é o aumento do número de vagens que são formadas. Estas, porém, apresentarão poucos e menores grãos, com maturação defasada em relação às primeiras vagens formadas, causando desuniformidade na maturação e na colheita. O calor excessivo pode causar danos ao feijoeiro em qualquer fase do desenvolvimento fenológico, porém o período mais crítico compreende desde alguns dias antes do aparecimento dos botões florais até o início da formação das vagens. O número de sementes por vagem varia com o genótipo, com condições de ambiente e com fatores de manejo. No feijoeiro há, geralmente, um excesso de flores em relação ao número potencial de vagens que pode ser produzido pela planta. A abscisão de órgãos reprodutivos chega a atingir mais de 50%, aumentando com temperaturas diurnas acima de 30 oC e noturnas acima de 20 oC. Porém, o número de grãos que efetivamente cada vagem terá, irá depender das condições fisiológicas do cultivo (sanidade, nutrição, atividade fotossintética, disponibilidade de água, etc.), no período crítico, que se estende da floração ao início da fase intermediária de enchimento de grãos. Esse período crítico em relação a altas temperaturas é comprovado por estudos efetuados com a cultivar Pérola em condições controladas: houve aumento na massa da matéria seca de folhas e de ramos (Figura 2), redução expressiva na massa de grãos secos produzidos por estas plantas (Figura 3) e menor número de grãos por vagem (Figura 4). Assim, a exposição a altas temperaturas, mesmo que por curtos períodos, promove crescimento vegetativo exuberante, porém grãos com baixo valor comercial e redução expressiva no rendimento de grãos. Isso ocorre basicamente por causa do abortamento de flores e de vagens, provocando floradas posteriores sucessivas, aumentando o número de vagens com menor número de grãos por vagem. PRECIPITAÇÃO PLUVIAL Os processos hidrológicos são aleatórios, ou seja, não é possível saber que evolução terão os valores de precipitação pluvial ao longo do tempo e do espaço, o que, conseqüentemente, gera dificuldades no planejamento das atividades agrícolas. Portanto, a utilização de séries longas de dados, e um maior número de estações pluviais possibilitará melhor entendimento sobre a distribuição espacial da precipitação pluvial de uma região. A cultura do feijoeiro, quando submetida a estresse hídrico, apresenta redução na área foliar e aumento da resistência estomática. Quando a diminuição de água ocorre no período de floração, pode haver redução estatura da planta, no tamanho das vagens, no número de vagens e de sementes por vagem, que afetam o rendimento da cultura. Por outro lado, o excesso de água também pode trazer prejuízos a cultura, principalmente, se ocorrerem chuvas na época da colheita. Torna-se então, necessário definir áreas, regiões e períodos de semeadura mais apropriados ao cultivo do feijoeiro em função da quantidade e, principalmente, da distribuição de chuvas, o que é possível com o zoneamento agroclimático. A Figura 5 mostra o risco climático ao qual a cultura do feijoeiro está exposta, considerando-se o ciclo da cultivar, a capacidade de armazenamento de água no solo e o período de semeadura, em Goiás, Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, Minas Gerais e Bahia. Este estudo baseou-se na determinação do balanço hídrico, considerando-se precipitação pluvial, evapotranspiração potencial e real, capacidade de armazenamento de água no solo, coeficiente de cultura e fases fenológicas da planta. No cálculo do balanço hídrico, é quantificado a relação ETr/ETm (evapotranspiração real/evapotranspiração máxima), que expressa a quantidade de água que a planta irá consumir e o total necessário para garantir máxima produtividade. Com esse parâmetro é possível definir, em termos de estresse hídrico, se uma localidade, em um dado período, apresenta condições favoráveis ao cultivo do feijoeiro ou não. Ainda em relação à Figura 5, observa-se que, com o aumento da capacidade de armazenamento de água no solo, ocorre um acréscimo de áreas com condição de baixo risco climático ao cultivo do feijoeiro. No entanto, para aumentar a capacidade de armazenamento de água no solo é essencial um preparo adequado de solo, para que haja suprimento adequado das necessidades hídricas da cultura por um período de seca mais longo. De uma forma geral, os dados mostram que para semeaduras realizadas após 20 de fevereiro, nos estados mencionados, a cultura do feijão estará exposta a condição de alto risco climático, exceto em algumas localidades de Estados de Mato Grosso e Mato Grosso do Sul. Importante ressaltar que este estudo considerou apenas a precipitação pluvial como elemento climático limitante à cultura. Obviamente, com utilização de irrigação os períodos de semeaduras poderão ser ampliados, mas em algumas áreas, pode ocorrer restrição devido a outros elementos climáticos. Figura 5. Espacialização de riscos climáticos para semeadura do feijoeiro com 75 dias de ciclo, nos períodos de 21 a 31/01; 01 a 10/02 e 11 a 20/02, considerandose solos com capacidade de armazenamento de água de 30mm (arenosos) e 50 mm (argilosos). REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABREU, A.F.B.; RAMALHO, M.A.P.; SANTOS, J.B.; MARTINS, L.A. Progresso do melhoramento genético do feijoeiro nas décadas de setenta e oitenta nas regiões sul e Alto Paranaíba em Minas Gerais. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v.29, p.105-112, 1994. BRAGANTINI, C. Produção de sementes. In: ARAÚJO, R.S.; RAVA, C.A.; STONE, L.F.; ZIMERMANN, M.J. de O (Eds.). Cultura do Feijoeiro comum no Brasil. Piracicaba: POTAFOS, 1996. p.639-667. CARBONELL, S.A.M.; AZEVEDO FILHO, J.A.; DIAS, L.A.S.; GONÇALVES, C.; ANTONIO,C.B. Adaptabilidade e estabilidade de produção de cultivares e linhagens de feijoeiro no estado de São Paulo. Bragantia, Campinas, v.60, p.69-77, 2001. CARBONELL, S.A.M.; POMPEU, A.S. 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Percentual de aumento na massa seca de folhas e de ramos na cultivar de feijão Pérola submetida ao choque térmico de 72h a 37/25 oC, dia/noite, 12/12 hs, nos estádios V4 (Terceiro trifólio), R5 (Início da floração) e R7 (Início da formação de vagens), avaliado na maturação fisiológica, em comparação com plantas crescidas permanentemente a 22/18 oC, dia/noite, 12/12 hs. (Didonet, A. D., 2002, dados não publicados). Figura 3. Percentual de redução na massa seca de grãos/planta na cultivar de feijão Pérola submetida ao choque térmico de 72h a 37/25 oC, dia/noite, 12/12 hs, nos estádios V4 (Terceiro trifólio), R5 (Início da floração) e R7 (Início da formação de vagens), avaliado na maturação fisiológica, em comparação com plantas crescidas permanentemente a 22/18 oC, dia/noite, 12/12 hs. (Didonet, A. D., 2002, dados não publicados). Figura 4. Percentual de redução na massa do grão seco e no número de grãos/vagem na cultivar de feijão Pérola submetida ao choque térmico de 72h a 37/25 oC, dia/noite, 12/12 hs, nos estádios V4 (Terceiro trifólio), R5 (Início da floração) e R7 (Início da formação de vagens), avaliado na maturação fisiológica, em comparação com plantas crescidas permanentemente a 22/18 oC, dia/noite, 12/12 hs. (Didonet, A. D., 2002, dados não publicados).