PRODUTIVIDADE DO FEIJOEIRO: EFEITO DOS ELEMENTOS

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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).
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Legendas
Figura 1. Relação entre a radiação solar global incidente no período entre emergência e
início de floração (estádio R5) e o percentual de abortamento de flores (A – r2=0,26**) e o
percentual de retenção de vagens (B – r2=0,23**) das cultivares de feijão Pérola, Valente e
Jalo Precoce, cultivadas sob irrigação, no período de inverno dos anos de 2001 e 2002.
Dados médios de quatro repetições em cinco diferentes épocas de semeadura. (Didonet, A.
D., 2003, dados não publicados)
Figura 2. 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).
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