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REVISTA MIRANTE, Anápolis (GO), v. 8, n. 3, dez. 2015. ISSN 19814089
DESENVOLVIMENTO INICIAL DA CULTURA DA CANA-DEAÇÚCAR SUBMETIDA A ESTRESSE LUMINOSO
INITIAL DEVELOPMENT OF CULTURE OF CANE SUGAR POSTED
A LIGHT STRESS
LUCAS APARECIDO MANZANI LISBOA
Docente e Mestre da Fundação Dracenense de Educação e Cultura e Servidor Técnico
Administrativo da UNESP - Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”,
Campus Experimental de Dracena, Dracena (SP).
[email protected]
VICTOR GUSTAVO DA CUNHA ALVES
Discente do Curso de Engenharia Agronômica, UNESP - Universidade Estadual
Paulista, Campus Experimental de Dracena, Dracena (SP).
[email protected]
RONALDO DA SILVA VIANA
Docente da FATEC de Araçatuba, Araçatuba (SP).
[email protected]
PAULO ALEXANDRE MONTEIRO DE FIGUEIREDO
Docente da Faculdade de Zootecnia e Engenharia Agronômica - UNESP Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Campus Experimental de
Dracena, Dracena (SP).
[email protected]
Resumo: A cana-de-açúcar (Saccharum spp.) é uma espécie pertencente à Família Poaceae, importante para o
cultivo comercial em diferentes partes do mundo. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o
desenvolvimento inicial da cultura da cana-de-açúcar submetida a estresse luminoso. O experimento foi
conduzido no Campus Experimental de Dracena da Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”,
localizada em Dracena, Estado de São Paulo, no período de março a abril de 2013, em Casa de Vegetação. O
delineamento foi inteiramente casualizado com dois tratamentos e quinze repetições. Os tratamentos foram:
intensidade luminosa 100% e intensidade luminosa 50%. Aos 30 dias após o plantio foi avaliado o diâmetro dos
vasos xilemáticos (DX); o diâmetro dos vasos floemáticos (DF); a espessura da epiderme da face superior ou
adaxial (EAD); a espessura da epiderme da face inferior ou abaxial (EAB) e o diâmetro das células da bainha do
feixe (DCB). Também pela ocasião na colheita, foi avaliado o peso de matéria seca das raízes; peso de matéria
seca da parte aérea; número de folhas; número de perfilhos; diâmetro de colmos; altura de planta; área foliar e
condutância estomática determinada pelo aparelho Porômetro Modelo AP-4. O estresse luminoso influenciou as
características: diâmetro de xilema, espessura da epiderme abaxial, diâmetro das células da bainha, peso de
matéria seca, numero de folhas, número de perfilhos, altura de planta e condutância estomática.
Palavras-chave: Saccharum spp. Luz. Histologia. Fisiologia.
REVISTA MIRANTE, Anápolis (GO), v. 8, n. 3, dez. 2015. ISSN 19814089
Abstract: The sugarcane (Saccharum spp.) is a species belonging to the family Poaceae, important for
commercial cultivation in different parts of the world. This study aimed to evaluate the initial development of the
culture of cane sugar subjected to light stress. The experiment was conducted at the Experimental Campus de
Dracena Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho", located on Dracena, State of São Paulo, in
the period from march to April 2013 in a glasshouse. The completely randomized design with two treatments
and fifteen repetitions. The treatments were: 100% light intensity and light intensity 50%. At 30 days after
planting was rated the diameter of the vessels xylematic (DX); phloematic the diameter of the vessels (DF); the
thickness of the epidermis of the top face (EAD); the thickness of the epidermis of the lower face (EAB) and the
diameter of the bundle sheath cells (DCB). Also by the time the harvest was rated the dry weight of roots; dry
weight of shoot; number of sheets; number of tillers; stalk diameter; plant height; leaf area and stomatal
conductance determined by the device porometer Model AP-4. The light stress influenced characteristics:
diameter of xylem, the thickness of epidermis of the lower face, diameter of sheath cells, dry weight, number of
leaves, number of tillers, plant height and leaf conductance.
Keywords: Saccharum spp. Light. Histology. Physiology.
1. INTRODUÇÃO
A cana-de-açúcar (Saccharum spp.) é a principal matéria prima utilizada no setor
sucroalcooleiro, devido sua enorme adaptação ao clima brasileiro que através dos anos vem se
tornando o maior produtor e exportador de derivados do produto, com cerca de 560.364.100
toneladas na safra 2011/12, destacando-se a região Sudeste com uma produção de mais de
362 mil toneladas. O Estado de São Paulo caracteriza-se por ser o maior produtor da região e
do País, com intensa concentração no Nordeste do Estado (AGRIANUAL, 2013).
Segundo Fagundes, Silva e Bonfim-Silva (2014) a cana-de-açúcar é uma cultura de
ciclo semiperene que sofre influência das variações climáticas. Essas variações podem
interferir na produção, maturação e principalmente na qualidade da matéria prima da cultura.
Para manter índices de produção satisfatórios, a cultura necessita de período quente, úmido e
com intensa radiação solar durante o seu estágio vegetativo, seguido de um período seco na
fase de maturação e colheita dos colmos. A qualidade e a intensidade luminosa influenciam
no perfilhamento e na maturação dos colmos, pois estabelecem uma correlação direta com a
síntese, translocação e o acúmulo dos carboidratos metabolizados nas folhas no colmo
(MARQUES et al., 2001).
A busca de informações para modelar e quantificar o crescimento da cultura da canade-açúcar nos diferentes estádios do seu desenvolvimento facilita a interpretação dos
resultados quando a cultura está submetida em diferentes condições ambientais (OLIVEIRA
et al., 2005). Uma das características que permite a cana-de-açúcar ser cultivada em diferentes
ecossistemas é o fato de ser considerada uma planta C4, pois alcançam altas taxas
fotossintéticas e maior eficiência na conversão de energia radiante em energia química sob
condições de luminosidade plena (SANTOS et al., 2014).
Nesse contexto, o fator luminosidade está diretamente ligado aos processos
fotossintéticos das plantas, em seu desenvolvimento e no acúmulo de carbono na matéria
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seca. O crescimento das plantas depende do saldo de matéria seca acumulada pela fotossíntese
(MOREIRA, 2013). Em plantas sadias que possuem a disposição quantidades adequadas de
água e nutrientes, a produção de fitomassa seca é governada pela radiação fotossinteticamente
ativa. Assim, uma aproximação quantitativa pode ser utilizada para determinar a relação entre
produção de biomassa e radiação interceptada. Pode-se, então, aplicar tal conhecimento a
diversos tópicos de pesquisa, como análise de crescimento de plantas, previsão de
crescimento e desenvolvimento e estimativa do potencial de produção (CARON et al. 2012).
Diante do exposto, esse trabalho teve por objetivo avaliar o desenvolvimento inicial
da cultura da cana-de-açúcar submetida a estresse luminoso.
2. MATERIAL E MÉTODOS
O experimento foi conduzido em Dracena, Estado de São Paulo, durante o período
compreendido entre os meses de março e abril de 2013, em casa de vegetação, na
Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”. A casa de vegetação foi coberta
com tela com 50% de barreira luminosa. Foi realizado o plantio de cana-de-açúcar, variedade
RB 86 7515, em vasos com capacidade volumétrica de 9 dm3 e 490,6 cm2 de área,
preenchidos com Argissolo proveniente da camada de 0-0,3 m, previamente peneirado e
adubado com ureia - 6,13 g; superfosfato triplo – 8,15 g; e cloreto de potássio – 3,74 g. Cada
vaso continha 1 minitolete de cana-de-açúcar previamente selecionado e plantado a 8 cm de
profundidade. Durante o período de condução do experimento, os vasos foram irrigados
sempre que necessário, respeitando a capacidade de campo.
Foi utilizado o delineamento inteiramente casualizado, sendo dois tratamentos com
quinze repetições, totalizando 30 parcelas. Os tratamentos variaram com a intensidade
luminosa, ou seja, tratamento com 100% e com 50% de intensidade luminosa.
Para avaliação dos efeitos da intensidade de luz após 30 dias do plantio da cana-deaçúcar, foram avaliados os parâmetros morfoanatômicos foliares da cana-de-açúcar. Foram
retirados 2 fragmentos foliares em cada parcela, para confecção de lâminas histológicas para
análise. Cada fragmento continha aproximadamente 5 cm, retirado da porção mediana da
primeira folha completamente expandida, a partir do ápice de dois maiores perfilhos de canade-açúcar. Os fragmentos foliares foram fixados em solução F.A.A.70 (formaldeído 37%,
ácido acético glacial e etanol 70% na proporção de 1,0:1,0:18,0 – V/V). Após 24 horas, foram
lavados em etanol 70% e depois armazenados em etanol 70% até a data de realização das
análises segundo Kraus e Arduim, (1997). Todos os fragmentos de folhas receberam os
procedimentos pertinentes à desidratação, diafanização, inclusão e emblocagem. Com auxílio
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de um micrótomo de mesa de marca Leica, contendo lâminas de aço, foram realizadas secções
transversais de 8 µm nos fragmentos foliares que continham a nervura central. Todas as
secções foram coradas com safranina a 1% e montadas em lâmina e lamínula com adesivo
Entellan.
As lâminas foram observadas em microscópio óptico da marca Leica, contendo uma
câmera acoplada para realização das fotografias dos cortes. As fotos foram utilizadas para as
medições dos parâmetros anatômicos, pelo programa de análise de imagem QWin, calibrado
com régua microscópica nos mesmos aumentos das fotografias, segundo metodologia descrita
por Pereira et al. (2008). Foram mensurados, segundo Carlquist (1975), os parâmetros
quantitativos dos tecidos: densidade estomática (DE); diâmetro do xilema (DX); diâmetro do
floema (DF); espessura da epiderme adaxial (EAD); espessura da epiderme abaxial (EAB);
diâmetro das células da bainha (DCB), conforme ilustrado na Figura 1. Foi determinada a
densidade estomática segundo Castro et al. (2009), através da relação do número de estômatos
por milímetro quadrado. Também por ocasião na colheita, foi avaliado o peso de matéria seca
das raízes (PMSR); peso de matéria seca da parte aérea (PMSPA); número de folhas (NF);
número de perfilhos (NP); diâmetro de colmos (DC); altura de planta (AP); área foliar (AF) e
condutância estomática (CE) determinada pelo aparelho Porômetro Modelo AP-4. As
variáveis foram submetidas à análise de variância pelo teste F (p<0,05) e ao teste de médias
Tukey 5%, sendo utilizado o programa Assistat 7.6 Beta (SILVA; AZEVEDO, 2002).
Figura 01 - Parâmetros anatômicos avaliados nas secções transversais de folhas de cana-de-açúcar: DX –
diâmetro dos vasos xilemáticos; DF – diâmetro dos vasos floemáticos; EAD – espessura da epiderme adaxial;
EAB – espessura da epiderme abaxial; DCB - diâmetro das células da bainha do feixe. Dracena-SP, 2013. Fonte:
Autores, 2013.
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
A densidade estomática apresentou efeito significativo, segundo demonstrado na
Figura 2A. Para essa característica, plantas que foram submetidas ao tratamento com 50% de
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luminosidade apresentaram médias inferiores, devido aos efeitos provocados pelo
sombreamento. A resposta ou adaptação da planta ao ambiente estressante está diretamente
ligada ao metabolismo fotossintético, de modo que os estímulos ambientais sejam utilizados
da melhor forma possível (LARCHER, 2000).
Nas figuras 2B e 2C, para os parâmetros diâmetro de xilema e floema não foram
encontrados efeitos significativos. Esses resultados podem ser explicados por ser um tecido de
condução e por não apresentarem cloroplastos, não atuam diretamente no metabolismo na
fixação de carbono e outros fotoassimilados. Sendo assim, sua principal função consiste no
transporte de seiva pelo vegetal (CASTRO, KLUGE e PERES, 2005).
(B)
100
b
90
DX (μm)
DE (mm2)
(A)
a
110
80
100%
50%
a
38,56
38,54
38,52
38,5
38,48
38,46
a
100%
Luminosidade
(D)
a
a
100%
a
11
EAD (μm)
DF (μm)
(C)
9
8,8
8,6
8,4
8,2
10,5
a
10
9,5
50%
100%
Luminosidade
b
20
10
0
DCB (μm)
EAB (μm)
(F)
30
a
50%
Luminosidade
(E)
30
50%
Luminosidade
a
b
20
10
0
100%
Luminosidade
50%
100%
50%
Luminosidade
Figura 02 - Parâmetros avaliados por ocasião da colheita no ano de 2013. (A) Densidade estomática (DE); (B)
Diâmetro do xilema (DX); (C) Diâmetro de floema (DF); (D) Espessura da epiderme adaxial (EAD); (E)
Espessura da epiderme abaxial (EAB); (F) Diâmetro das células da bainha (DCB). Dracena-SP, 2013. Fonte:
Autores, 2013.
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Para característica espessura da epiderme adaxial não foi encontrado efeito
significativo, segundo apontado na Figura 2D. Porém, a espessura da epiderme abaxial
(Figura 2E) diminuiu em condições de menor intensidade luminosa. Essa variação na
espessura foliar pode comprometer o desenvolvimento dos parênquimas, que são tecidos com
capacidade de resposta a estimulo de luz, segundo Taiz e Zeiger (2004).
A característica diâmetro das células da bainha apresentou efeito significativo
(Figura 2F), sendo que o tratamento com 100% de disponibilidade de luz apresentou maiores
médias. A menor intensidade de luz influencia diretamente no desenvolvimento inicial da
cana-de-açúcar e por ser uma planta C4, essa intensidade está diretamente ligada à eficiência
fotossintética.
Na Figura 3A e 3B estão apresentados os valores médios de peso de matéria seca da
raiz e matéria seca da parte aérea, mostrando efeito significativo entre os tratamentos. O
tratamento com luminosidade 100% se destacou, pois a intensidade luminosa do ambiente é
um fator limitante para a cultura da cana-de-açúcar, esse resultado foi influenciado pelo
aumento do número de folhas, número de perfilhos e diâmetro de colmos apresentados nas
Figuras 3C, 3D e 3E. Maior diâmetro de colmos favorece o armazenamento de sacarose,
melhorando o estabelecimento do vegetal nas fases iniciais, favorecendo o desenvolvimento
da parte aérea da planta. Segundo Casagrande, (1991), o maior número de folhas propicia
maior capitação de luz, que corroboram no aumento da taxa fotossintética produzindo
melhores fotoassimilados. O aumento do número de perfilhos é uma característica desejável
na produção de colmos industrializáveis, sendo que a fase que compreende ao perfilhamento é
até quatro meses posteriores ao corte (CASTRO, 2000; OLIVEIRA et al., 2005), após esse
período há uma paralisação na emissão de perfilhos, que entram em competição por fatores
de crescimento ambientais tais como: luz, água, nutrientes e outros (SILVA, 2007).
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
(B)
a
b
PMSPA - kg (10-3)
PMSR - kg (10-3)
(A)
4
a
3
b
2
1
0
100%
50%
Luminosidade
100%
50%
Luminosidade
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(C)
8
2,5
a
b
a
2
NP
6
NF
(D)
4
2
1,5
1
b
0,5
0
0
100%
50%
100%
Luminosidade
(F)
a
AP - m
DC - m (10-3)
(E)
9,3
9,2
9,1
9
8,9
8,8
8,7
8,6
a
100%
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
50%
a
b
100%
Luminosidade
50%
Luminosidade
(G)
(H)
a
2,98
AF - m2 (10-1)
a
2
2,96
2,94
a
2,92
2,9
CE - mmol-1 m2 s2
3
50%
Luminosidade
1,5
1
0,5
b
0
2,88
100%
50%
Luminosidade
100%
50%
Luminosidade
Figura 3: Parâmetros avaliados por ocasião da colheita no ano de 2013. (A) Peso de matéria seca de raiz
(PMSR); (B) Peso de matéria seca da parte aérea (PMSPA); (C) Número de folhas (NF); (D) Número de
perfilhos (NP); (E) Diâmetro de colmos (DC); (F) Altura de plantas (AP) e (G) Área foliar (AF) e (H)
Condutância estomática (CE). Dracena-SP, 2013. Fonte: Autores, 2013.
Para a característica altura de plantas, quando submetidas a um ambiente com 50%
de intensidade luminosa mostrou valores superiores (Figura 3F), esse fato é comprovado
devido à ação das auxinas quando não estimuladas pela luz, favorece o alongamento das
células vegetais, (TAIZ e ZEIGER et al., 2004). Porém para área foliar não foi encontrado
efeito significativo (Figura 3G), esse fato corrobora com a característica altura de planta,
mostrando que as folhas do vegetal ficaram maiores em comprimento o que não ocorreram na
sua largura. As plantas que foram submetidas à intensidade luminosa de 100% mostraram
menor comprimento, porém, apresentou maior de número folhas, no final os tratamentos se
equipararam em relação à área foliar. A área foliar tem grande importância no crescimento e
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desenvolvimento da planta, pois o vegetal passa a captar maior quantidade de luz, mostrando
uma importante variável para estudos agronômicos (SILVA et al., 2005).
Para a característica condutância estomática foi encontrado efeito significativo entre
os tratamentos, mostrando que as plantas que estavam no ambiente com intensidade luminosa
50% apresentaram maiores médias (Figura 3H). A condutância estomática está diretamente
ligada com a abertura dos estômatos. A abertura é influenciada por fatores ambientais como
disponibilidade de água, temperatura e luz. Os resultados encontrados podem ser explicados
pelo fato do vegetal estar em um ambiente sombreado e com menor temperatura ambiente,
que propiciou maior abertura estomática, assim, maior transpiração pelas folhas do vegetal. A
condutância estomática é proporcional, a umidade relativa dentro da câmara do aparelho
porômetro, quanto maior a umidade maior será a condutância, conforme (SCHULZE et al.,
1986), que mostra que ambientes com umidades relativas baixas faz com que o potencial de
água da folha seja reduzido sendo diretamente ligado a perda de água e resistência hidráulica.
Vale ressaltar que folhas com maior idade fenológica favorecem a eficiência do sistema
fotossintético na fixação de carbono na matéria seca, que necessita de maior troca gasosa
entre o vegetal e o ambiente.
4. CONCLUSÕES
O desenvolvimento inicial da cultura da cana-de-açúcar foi influenciado quando
submetido a estresse luminoso.
O ambiente com 100% de luminosidade apresentou melhores características quanto à
densidade estomática, espessura da epiderme abaxial, diâmetro das células da bainha, peso de
matéria seca de raiz, peso de matéria seca da parte aérea, número de folhas, número de
perfilhos.
5. REFERÊNCIAS
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