PG2-Origem e Ecofisiologia

UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO”
Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira
ORIGEM E HISTÓRIA
MILHO PARA OS DIFERENTES NÍVEIS TECNOLÓGICOS
ORIGEM E HISTÓRIA DO MILHO
• 1492 - observado por Colombo e cultivado do sul Canadá
até o Chile;
• 1493 - chegada do milho na Europa.
• Possíveis locais de origem
Hipótese 1 - Paraguai até Colômbia;
Hipótese 2 - Guatemala e México.
• Ascendentes mais próximos
Teosinte e Tripsacum;
TRÊS PRINCIPAIS TEORIAS DA ORIGEM
A - “Origem comum” ou “evolução divergente” (Watheriwax , 1954)
ORIGEM E HISTÓRIA
Milho (Zea mays L.)
Ancestral comum
Tripsacum
Teosinte
B - Descendência do Teosinte (George Beadle ,1940)
Mutações e seleção artificial, aumentando o número de fileiras da espiga.
C - Milho como antepassado do Teosinte (Mangelsdorf, 1939)
Milho descende de uma espécie selvagem extinta
Cruzou com Tripsacum , originando teosinte
Teosinte retrocruzou com milho
tipos modernos de milho
ORIGEM E HISTÓRIA
ORIGEM E HISTÓRIA
ORIGEM E HISTÓRIAA
ESPIGAS DE TEOSINTE
ORIGEM E HISTÓRIAA
ORIGEM E HISTÓRIAA
ORIGEM E HISTÓRIAA
TRIPSACUM
ORIGEM E HISTÓRIAA
COIX
ORIGEM E HISTÓRIAA
ORIGEM E HISTÓRIAA
ORIGEM E HISTÓRIAA
EVOLUÇÃO
ORIGEM E HISTÓRIA
EVOLUÇÃO
ORIGEM E HISTÓRIAA
TEOSÓIDE
ORIGEM E HISTÓRIA
Evolução do tamanho da espiga, Tehuacan
ORIGEM E HISTÓRIA
ORIGEM E HISTÓRIA
ORIGEM E HISTÓRIA
ORIGEM E HISTÓRIA
ORIGEM E HISTÓRIA
ORIGEM E HISTÓRIA
ORIGEM E HISTÓRIA
ORIGEM E HISTÓRIA
ORIGEM E HISTÓRIA
ORIGEM E HISTÓRIA
ORIGEM E HISTÓRIA
ORIGEM E HISTÓRIA
CENTRO DE ORIGEM E ROTAS DE DISPERSÃO
TAXIONOMIA
TAXIONOMIA
TAXIONOMIA
- Famíla – Poaceae
- Gênero – Zea
- Subfamília – Panicóideae
- Subgênero Zea
-Tribo – Maydeae
- Espécie – Zea mays (2n = 20 cromossomos)
TAXIONOMIA
- No século XIX os diferentes tipos de teosintes foram colocados no gênero
Euchlaena.
• BUCKLER & STEVENS (2005) – Espécies de Zea ou subespécies de Z. mays
Zea diploperenis (2n=20) – perene;
Zea perenis (2n=40 ?) – perene;
Zea luxurians (2n=20) – anual;
Zea nicaraguensis (2n=20) – anual;
Zea mays L
Zea mays ssp. huehuetenangensis; (2n=20)
Zea mays ssp. mexicana (2n=20) ;
Zea mays ssp. parviglumis (2n=20) ;
Zea mays ssp. mays (2n=20)
A PLANTA ATUAL
•Planta
A PLANTA ATUAL
anual, alógama, folhas com
arranjamento
dístico
alternado
separadas por internódios longos
•Normalmente
apresenta um único
colmo principal, podendo haver
perfilhamento em algumas situações
•Flores
de um único sexo, em
inflorescências separadas (monóica)
•Raízes fasciculadas e adventícias
A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO
A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO
PENDÃO
• Espiguetas aos pares com glumas
longas
•Distribuídas em espiral
•Cada espigueta com duas flores
•Cada flor com uma lema, uma
pálea, 3 estames, duas lodículas e
um pistilo abortado
A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO
A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO
A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO
A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO
ESPIGA
Espiguetas aos pares com glumas
curtas exceto no tunicata
Distribuídas em espiral de passo
curto no sabugo, formando fileiras
Cada espigueta com duas flores,
sendo funcional apenas a superior
Cada flor com uma lema, uma pálea,
estames e lodículas abortados
Presença de estilo-estigmas (até 45
cm)
A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO
ESPIGA
A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO
A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO
GRÃO
Pericarpo
A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO
A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO
(FARELO)
A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO
PRINCIPAIS TIPOS DE GRÃO
A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO
A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO
A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO
A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO
A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO
A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO
A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO
Grãos flint
Amido duro, compacto (“hard starch”),
não forma pasta na água facilmente,
absorve menos umidade,
mais resistente a fungos e insetos.
Grãos dent
Amido duro apenas nos lados dos grãos;
amido mole (solto, maleável, macio)
(“soft starch”), que contrai-se quando perde
umidade.
Milho doce - 20% da matéria seca é açúcar
contra 3% dos outros.
Floury – praticamente só amido mole
(farináceo) .
A PLANTA DO FUTURO
A PLANTA DO FUTURO
A PLANTA DO FUTURO
MILHO ANÃO E NORMAL
A PLANTA DO FUTURO
INTERNÓDIOS DO MILHO ANÃO – LINHAGEM E HÍBRIDO
A PLANTA DO FUTURO
MILHO RAMIFICADO?
MUTANTE GRASS
FORMA SIMPLIFICADA DA RELAÇÃO ENTRE AS DIVERSAS
FASES DO SISTEMA DE PRODUÇÃO AGRÍCOLA
ECOFISIOLOGIA
ATMOSFERA
Luz (sol)
CO2, O2, N2, H2O
OUTROS
doenças
pragas
plantas daninhas
outros
PLANTA
energia + 6CO2 + 6H2O + nutrientes
C6H12O6 (glicose) + 6O2
SOLO
CO2, H2O, O2
migrorganismos
N, P, K, Ca, Mg, S, Cl, Cu, Fe, Zn, Mn, Mo, B
FOTOSSÍNTESE : PRODUZ GLICOSE
RESPIRAÇÃO: QUEIMA GLICOSE
ECOFISIOLOGIA
EXCEDENTE OU RESERVA = “FOTOSSÍNTESE - RESPIRAÇÃO”
OUTROS FATORES DO SISTEMA
EVAPORAÇÃO
TRANSPIRAÇÃO
CRESCIMENTO
TRANSLOCAÇÃO DE FOTOASSIMILADOS
Função direta do calor – fotossíntese, respiração, evaporação e transpiração
Função direta da disponibilidade hídrica – crescimento, desenvolvimento e
ECOFISIOLOGIA
translocação de fotoassimilados
dependente do genótipo
RENDIMENTO = f (PRODUTIVIDADE)
fator de redução da produtividade
(estresse devido a fatores bióticos e abióticos)
PRODUTIVIDADE= f (PRODUTIVIDADE POTENCIAL)
CÁLCULO DA SOMA TÉRMICA
ECOFISIOLOGIA
UT (unidades térmicas) ou GD (graus dia)
UT = [(Temperatura máxima + Temperatura mínima)/2] – Temperatura base
UT = [(T(9 horas) + T(15 horas) + T(21 horas) )/3] – Temperatura base
TEMPERATURA
•Limites - 10º C a 42º C (50º C???)
ECOFISIOLOGIA
•Condições ideais – intervalo diurno - 25º C a 30º C
- Mínima diurna – 15º a 18º C
- Mínima noturna - 13º C
- Máxima noturna - 24º C (!!!!!!!)
•Florescimento e maturação – maior que 26º C acelera as fases
- menor que 15º C retarda as fases
•Pólen – maior que 32º C
reduz germinação e vida útil
•Manejo da temperatura (!!!!!)
– época de semeadura, latitude e altitude
ECOFISIOLOGIA
NÚMERO DE DIAS PARA EMERGÊNCIA EM FUNÇÃO DA TEMPERATURA
Temperatura (º C)
Número de dias para emergência
10,0 – 13,0
18 – 20
15,5 – 18,0
8 - 10
21,0
5-6
Germinação vs emergência
Época de semeadura
Dias entre semeadura e
Temperatura do solo (oC)
emergência
16/09
15
13
14/10
18
10
17/10
22
8
14/12
25
6
Fonte: SANGOI (1993)
ECOFISIOLOGIA
RENDIMENTO EM FUNÇÃO DA TEMPERATURA NOTURNA
Temperatura noturna
Rendimento
17º C
10,2 t/ha
18º C
10,5 t/ha
29º C
6,1 t/ha
ECOFISIOLOGIA
ECOFISIOLOGIA
Fases Fenológicas
ECOFISIOLOGIA
Cultivares
Flroresc.
Masculino
Flroresc.
Feminino
Maturação
Formação da
Espiga
Tb
Ac
térmico
Tb
Ac.
térmico
Tb
Ac.
térmico
Tb
Ac.
térmico
C 805
8
774
8
831
8
1140
10
818
BR 201
8
820
8
897
10
1190
10
888
AG 612
8
824
8
903
10
1200
10
875
P 3041
8
832
8
910
10
1167
10
907
Co 819
8
852
8
924
8
1380
10
932
G 85
10
745
10
819
-
-
10
936
XL 370
10
746
10
809
-
-
8
1003
ECOFISIOLOGIA
Duração dos sub-períodos em dias
Temperatura
média
Emergência ao
florescimento masculino
Emergência à
maturação
Superprecoce
Normal
Superprecoce
Normal
20o C
63
71
90
115
25o C
50
64
63
81
ECOFISIOLOGIA
ECOFISIOLOGIA
Sol mais próximo do trópico de
capricórnio: aproximadamente
em 10/11 e 10/02
ECOFISIOLOGIA
VALORES MÉDIOS DE ENERGIA INCIDENTE (cal.cm-2.dia-1), EM ÁREA
PLANA, NO HEMISFÉRIO SUL, EM FUNÇÃO DA ÉPOCA DO ANO
Latitude
Solstício de verão
(dezembro)
Equinócio
(Setembro)
Solstício de inverno
(Junho)
0º
840
880
790
20 º S
1000
820
570
40 º S
1050
620
300
60 º S
1030
400
50
ECOFISIOLOGIA
ECOFISIOLOGIA
VARIAÇÃO DA TEMPERATURA MÁXIMA E MÍNIMA MÉDIA EM ALGUMAS
LOCALIDADES
ECOFISIOLOGIA
VARIAÇÃO DA TEMPERATURA MÁXIMA E MÍNIMA MÉDIA EM ALGUMAS
LOCALIDADES
ECOFISIOLOGIA
VARIAÇÃO DA TEMPERATURA MÁXIMA E MÍNIMA MÉDIA EM ALGUMAS
LOCALIDADES
ECOFISIOLOGIA
VARIAÇÃO DA TEMPERATURA MÁXIMA E MÍNIMA MÉDIA EM ALGUMAS
LOCALIDADES
ECOFISIOLOGIA
VARIAÇÃO DA TEMPERATURA AO LONGO DO DIA
ECOFISIOLOGIA
VARIAÇÃO DA TEMPERATURA AO LONGO DO DIA
LUZ
•
ECOFISIOLOGIA
•
•
•
Saturação lumínica – não tem.
Maior exigência – no florescimento + 15 dias, onde 90% dos produtos
fotossintéticos vão para enchimento de grãos.
Manejo (como aumentar captação e diminuir sombreamento?)
- controle de ervas daninhas
- disposição foliar
- população de plantas
- distribuição de plantas
Resposta ao fotoperíodo
•
•
Originalmente é de dias curtos (dias com menos de 12 horas estimulam
a transformação do meristema apical em primórdio floral)
Resposta apenas a partir de 33º de latitude e em altitude elevada.
RADIAÇÃO TOTAL INCIDENTE DIÁRIA, SOMA TÉRMICA, RADIAÇÃO
TOTAL INCIDENTE POR UNIDADE DE TEMPO TÉRMICO NA FLORAÇÃO E
O RENDIMENTO DO MILHO EM ZONAS DISTINTAS
ECOFISIOLOGIA
Locais
Terras Baixas
(México)
Terras altas
(México)
Greenfield
(Califórnia/USA)
Davis
(Califórnia/USA)
Pergamino
(Argentina)
Balcarce
(Argentina)
Radiação total
(cal.cm-2.dia-1)
Soma
térmica
(ºC.dia-1)
Rad. total/unid.
tempo térmico
(cal.cm-2. ºC-1)
Rendimento
(kg/ha)
440
15,0
29,3
5.500
550
11,5
47,8
9.000
542
9,6
56,5
10.600
729
11,2
65,1
13.450
650
11,3
57,5
11.500
600
9,0
66,7
13.800
Fonte: ANDRADE et al. (1991)
ÁGUA
•
Exigência – 350 a 500 mm/ciclo, bem distribuídos
•
Consumo diário – 3 mm/dia até 6-7 folhas estabelecidas
ECOFISIOLOGIA
- 5 a 7,5 mm/dia no espigamento e maturação
•
Fase mais crítica – 15 dias antes até 15 dias após pendoamento (1,2 a 1,6
L/planta/dia)
•
Uma semana de déficit no florescimento - perda de 50%
•
Uma semana de déficit após polinização – perda de 25 a 32%
•
Manejo da água disponível (Como fazer?)
- época e momento de semeadura
- preparo do solo
- sistema de semeadura
- profundidade de semeadura
- profundidade de raízes
- densidade radicular
•
Excesso hidrico
ECOFISIOLOGIA
REDUÇÃO (%) NO RENDIMENTO POR DIA DE DEFICIÊNCIA HÍDRICA
% DE REDUÇÃO/DIA
ECOFISIOLOGIA
Estádio
DENMEAD & SHAW CLAASSEN & SHAW
Fim do período vegetativo
3–4
2
Pendoamento à polinização
6–8
2 – 13
Polinização à maturação
fisiológica
3
4 - 17
ECOFISIOLOGIA
REDUÇÃO (%) NO RENDIMENTO COM 7 DIAS DE DEFICIÊNCIA HÍDRICA
Estádio
% DE REDUÇÃO
Período vegetativo
25
Espigamento
51
Formação dos grãos
21
Fonte: DENMEAD & SHAW (1982)
ECOFISIOLOGIA
DECRÉSCIMO DIÁRIO NO RENDIMENTO DEVIDO À DEFICIÊNCIA
HÍDRICA
ECOFISIOLOGIA
ECOFISIOLOGIA
ECOFISIOLOGIA
SECA NOS ESTADOS UNIDOS EM 2012
ECOFISIOLOGIA
SECA NOS ESTADOS UNIDOS EM 2012
ECOFISIOLOGIA
SECA NOS ESTADOS UNIDOS EM 2012
ECOFISIOLOGIA
ECOFISIOLOGIA
ECOFISIOLOGIA
ECOFISIOLOGIA
ECOFISIOLOGIA
VENTO
•
Aumento na demanda por água – suscetibilidade à estiagens curtas
•
Tombamento
- até 7 folhas a planta se recupera praticamente sem perda no rendimento
ECOFISIOLOGIA
ECOFISIOLOGIA
ECOFISIOLOGIA
ECOFISIOLOGIA
ECOFISIOLOGIA
ECOFISIOLOGIA
ECOFISIOLOGIA
ECOFISIOLOGIA
ECOFISIOLOGIA
EXPRESSÃO DO RENDIMENTO (ANDRADE et al., 1996)
Y = Ri . Ei . Ec . P
ECOFISIOLOGIA
•
•
•
Y – Rendimento
•
Ri - Radiação incidente (cal ha-1)
•
•
•
localização geográfica
época de semeadura
condições climáticas
Ec – Efic. de conversão
(kg cal-1)
• temperatura
• estado nutricional
• equilíbrio hídrico
•
Ei – Eficiência na interceptação (cal cal-1)
•
•
•
•
•
idade da planta
arquitetura foliar
arranjo espacial
população de plantas
sombreamento
p - Partição de fotoassimilados
(kg kg-1)
• genótipo
• relações fonte-dreno
ECOFISIOLOGIA
Fonte: NUMMER FILHO & HENTSCHKE (2006)