DESENVOLVIMENTO INICIAL DE PLANTAS DE GIRASSOL EM CONDIÇÕES DE ESTRESSE HÍDRICO Severino de Paiva Sobrinho 1, Rafael Cesar Tieppo1, Tonny José Araújo da Silva2 1. Ms. do Departamento de Agronomia, Instituto de Ciências Agrárias, Universidade do Estado de Mato Grosso, CEP: 78.200-000, Cáceres-MT, cx. Postal 1182. 2. Professor Adjunto do Departamento de Engenharia Agrícola e Ambiental da Universidade Federal de Mato Grosso, Campus Universitário de Rondonópolis ([email protected]) Data de recebimento: 02/05/2011 - Data de aprovação: 31/05/2011 RESUMO O trabalho foi desenvolvido na área experimental do Departamento de Agronomia da Universidade do Estado de Mato Grosso, Campus de Cáceres, no período de maio a junho de 2010, objetivando-se avaliar o efeito do estresse hídrico nas cultivares de girassol Charrua e Olisun 3. O plantio for realizado em vasos contendo Plintossolo e as sementes plantadas a uma profundidade de 2,0 cm e irrigadas a cada 2 dias. A evapotranspiração foi determinada a cada 2 dias, antes das irrigações, sendo realizada por diferenças entre pesagens. Para cada cultivar foi aplicado 5 tratamentos de níveis de água no solo: 100, 90, 80, 70 e 60% da capacidade de campo, em 4 repetições. Aos 45 dias após a semeadura foram avaliadas as variáveis fitométrica: diâmetro do caule, altura da planta, número de folhas, área foliar, massa fresca da raiz e parte aérea e massa seca da raiz e da parte áerea. Os tratamentos foram distribuídos em delineamento inteiramente casualizado e os dados de cada cultivar foram avaliados através de regressão polinomial. Para o estádio inicial de desenvolvimento do girassol, as cultivares expressaram crescimento satisfatório entre os níveis de 70 a 100% da capacidade de campo. A cultivar charrua apresentou-se mais tolerante ao déficit hídrico do que a cultivar olisun 3. PALAVRAS-CHAVE: Helianthus annus, fitomassa, umidade INITIAL DEVELOPMENT OF PLANTS OF SUNFLOWER IN WATER STRESS CONDITIONS ABSTRACT The study was conducted at the experimental area of Department of Agronomy, University of Mato Grosso, Campus de Cáceres, in the period May-June 2010, aiming to evaluate the effect of water stress on sunflower cultivars Charrua and Olisun 3. The planting is carried out in pots containing Plintossolo and the seeds planted at a depth of 2,0 cm and irrigated every 2 days. Evapotranspiration was measured every 2 days, before the irrigation, being held by differences between weighings. For each cultivar was applied to 5 treatments of soil water levels: 100, 90, 80, 70 and 60% of field capacity, in 4 replications. At 45 days after sowing fitométrica parameters were evaluated: stem diameter, plant height, leaf number, leaf area, ENCICLOPÉDIA BIOSFERA, Centro Científico Conhecer - Goiânia, vol.7, N.12; 2011 Pág. 1 fresh mass of root and aerial part and dry mass of root and aerial part. Treatments were distributed in complete randomized design and data of each cultivar were evaluated by regression. For the initial stage of development of sunflower cultivars expressed satisfactory growth levels between 70 the 100% of field capacity. The cv. Charrua was more tolerant to water deficit than to cv. olisun 3. KEYWORDS: Helianthus annus, biomass, moisture INTRODUÇÃO A espécie Helianthus annuus L. conhecida como girassol é originária do sudoeste do México, onde cresce em estado natural. Foi introduzida na Europa no século XVI como planta cultivada, e reintroduzida na América, a partir da Europa, no século XIX (SALUNKE & DESAI, 1986). O girassol é uma oleaginosa que se destaca por apresentar características de maior resistência à seca, ao frio e ao calor, que a maioria das espécies oleaginosas normalmente cultivadas no Brasil. Ainda, apresenta ampla adaptabilidade em diferentes condições edafoclimáticas e seu rendimento é pouco influenciado pela latitude, altitude e fotoperíodo (GOMES et al., 2006). A cultura de girassol vem se destacando por seu potencial de uso, atendendo tanto as demandas nutricionais, como as industriais, com adequadas características agronômicas e qualidade de óleo na alimentação (OLIVEIRA & VIEIRA, 2004), além da utilização como fonte de energia alternativa e utilização como ornamental. Uma importante característica do girassol é a sua resistência à amplitude térmica, compreendida na faixa entre 8 e 34 °C, sendo possível a sua adaptação em lugares de dias quentes e noites frias. De acordo com a Organização das Nações Unidas para a Agricultura e a Alimentação – FAO (2002), a porcentagem total média de água usada nos diferentes períodos de crescimento da cultura do girassol é de aproximadamente 20% durante o período vegetativo e de 55% durante o florescimento, restando 25% para o período de enchimento de grãos. Suas necessidades hídricas não estão bem definidas, havendo informações desde menos de 200 mm até mais de 900 mm por ciclo. Usualmente, tem-se admitido uma faixa entre 500 mm e 700 mm de água, bem distribuídos ao longo do ciclo, que varia de 90 a 130 dias, que tem resultado em rendimentos próximos ao máximo (ACOSTA, 2009). Sua necessidade hídrica aumenta com o desenvolvimento da planta, partindo de valores próximos de 0,5 a 1 mm/dia durante a fase de semeadura à emergência, atingindo um máximo de 6 a 7 mm/dia na floração e enchimento de grãos e decrescendo após este período. Geralmente, a fase mais crítica ao déficit hídrico é o período entre 10 a 15 dias antes do início do florescimento e 10 a 15 dias após o final da floração (ACOSTA, 2009). Essa cultura tem uma capacidade aproximada de 92% de extrair a água disponível da camada de solo compreendida da superfície até dois metros de profundidade, contra 64% do sorgo (BREMNER et al., 1986), dando-lhe a propriedade de resistir a curtos períodos de estresse hídrico. Possui baixa eficiência no uso da água, sendo que cada litro de água consumido produz menos de dois gramas de matéria seca. Porém, em condições de déficit hídrico, essa eficiência aumenta em torno de 20 a 50%. SIONIT et al. (1973) salientam a importância da umidade do solo no ENCICLOPÉDIA BIOSFERA, Centro Científico Conhecer - Goiânia, vol.7, N.12; 2011 Pág. 2 desenvolvimento da cultura do girassol e no seu rendimento, ressaltando que a produção e a qualidade de grãos são negativamente afetados, ainda que o déficit hídrico na zona radicular seja pequeno, e que o rendimento máximo é alcançado quando o solo encontra-se em capacidade de campo. SILVA et al. (2007) testaram o cultivo de girassol em sequeiro e com lâminas de irrigação de 75 ,100 e 130% da ETc, e verificaram que a irrigação proporcionou aumento na produtividade de grãos e de óleo e na altura das plantas de girassol, sendo a lâmina de 130% da ETc a que proporcionou melhor resposta. Diante do exposto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar se há influência dos diferentes níveis de água no solo sobre o desenvolvimento inicial da cultura do girassol. METODOLOGIA O trabalho foi desenvolvido na área experimental do Departamento de Agronomia do Campus de Cáceres da Universidade do Estado de Mato Grosso – UNEMAT. As sementes das cultivares Charrua e Olisun 3 utilizadas no estudo encontravam-se armazenadas no Laboratório de Sementes do Departamento de Agronomia. As mesmas foram semeadas a uma profundidade de 2,0 cm em vaso com capacidade para 8,0 L contendo solo classificado como Plintossolo, com densidade de 1,22 g.cm-3 e porosidade total de 52,26%, peneirado em peneira de 2 mm, sendo que cada vaso representava uma parcela e semeadas em quantidade suficiente para garantir a germinação de pelo menos duas plantas. Aos dez dias após a semeadura foi feito um desbaste deixando apenas duas plantas por vaso. O ponto de capacidade de campo foi determinado em função da porosidade total (P=1Ds/Dp), sendo considerado o solo na capacidade de campo quando o mesmo estava com metade de sua porosidade total preenchida com água. Para tanto o volume de solo em cada vaso foi pesado e determinado sua umidade atual, e a partir desta, foi adicionado o volume de água complementar para constituir os níveis de água para cada tratamento. Para avaliar a influência do teor de água do solo sobre o desenvolvimento inicial do girassol foram utilizados os seguintes níveis de umidade: 100, 90, 80, 70 e 60% da capacidade de campo. A irrigação foi realizada por meio de irrigador manual em intervalo de 2 dias. A adubação foi feita em função da recomendação de LEITE et al. (2007) para a cultura do girassol, sendo feita uma aplicação de fundação de 10 kg ha-1 de N, 70 kg ha-1 de P2O5 e 40 kg ha-1 de K2O, e uma de cobertura aos 30 dias após a semeadura com 40 kg ha-1 de N. Aos 45 dias após a semeadura foram realizadas as seguintes avaliações fitométricas: i) diâmetro do caule – com o auxilio de um paquímetro foram tomadas as medidas de diâmetro na base do caule da planta; ii) altura da planta – utilizandose uma trena realizou-se a medida entre a base da planta e a inserção da ultima folha; iii) número de folhas – contagem das folhas de cada planta naquele estádio; iv) área foliar – inicialmente foi determinado a razão massa/área da folha, em seguida foi feita a coleta de todas as folhas da planta e feita a pesagem e a partir dessa relação determinou-se a área foliar; v) massa fresca da raiz e parte aérea – as plantas foram seccionadas rente ao solo e colocadas em saco plástico e levada em seguida para pesagem em balança com precisão de 0,01g; vi) massa seca da raiz e parte aérea -após a determinação da massa fresca o material foi acondicionado em ENCICLOPÉDIA BIOSFERA, Centro Científico Conhecer - Goiânia, vol.7, N.12; 2011 Pág. 3 sacos de papel e colocado em estuda de circulação de ar forçada a temperatura de 65 °C até atingir peso constante. Os tratamentos foram distribuídos em delineamento inteiramente casualizado com 4 repetições, tendo cada repetição duas plantas. Os dados foram submetidos à análise de regressão polinomial. RESULTADOS E DISCUSSÃO O diâmetro do caule das plantas tanto da cultivar Charrua como da Olisun 3 se ajustou ao modelo linear, e na medida em que o nível de água no solo foi reduzido, o diâmetro do caule das plantas de girassol também foi reduzindo (Figura 1). 8 7 6 5 4 Linear (Charrua) Linear (Olisun 3) l() cau d etro iâm D 3 2 Dc OLISUN 3 = 0,0433%Cc + 2,59 R² = 0,84 Dc CHARRUA = 0,0515%Cc + 1,858 R² = 0,99 1 0 60 70 80 90 100 Percentagem de umidade em relação a Capacidade de campo (%Cc) FIGURA 1. Diâmetro do caule (Dc) de plantas de girassol da cultivar Charrua e Olisun 3 aos 45 dias após a semeadura em função dos níveis de água no solo. As duas cultivares apresentaram respostas semelhantes para cada nível de água do solo. A cultivar Charrua apresentou uma redução de 29,57% no diâmetro do caule quando o nível de água foi reduzido de 100 para 60% da capacidade de campo no substrato, já a cultivar Olisun 3 para as mesmas condições apresentou uma redução na ordem de 21,23%. BILIBIO et al. (2010), também trabalhando com níveis de água para a cultura do girassol, observaram que a redução nos níveis de água no solo leva a um menor desenvolvimento do diâmetro do caule. Segundo LOUÉ (1993), a perda de água por meio da transpiração causa um fluxo de massa de íons na superfície das raízes, e na ausência de água pode ocorrer redução significativa na absorção desse nutriente pelas raízes das plantas. A altura de plantas de girassol em ambas cultivares se ajustou ao modelo linear de forma positiva, ou seja, que o aumento no nível de água no solo proporciona acréscimo para a variável avaliada (Figura 2). ENCICLOPÉDIA BIOSFERA, Centro Científico Conhecer - Goiânia, vol.7, N.12; 2011 Pág. 4 30 25 20 15 Linear (Charrua) Linear (Olisun 3) 10 ) lturadpn(cm A H CHARRUA = 0,1605%Cc + 8,246 R² = 0,74 H OLISUN 3 = 0,1541%Cc + 8,106 R² = 0,98 5 0 60 70 80 90 100 Percentagem de umidade em relação a Capacidade de campo (%Cc) FIGURA 2. Altura (H) de plantas de girassol da cultivar Charrua e Olisun 3 aos 45 dias após a semeadura em função dos níveis de água no solo. A redução do nível de água no solo da condição que representava 100% da capacidade de campo para a condição que representava 60% da capacidade de campo, provocou uma redução de 29,75% na altura da planta para a cultivar Charrua e de 17,72% para a cultivar Olisun 3, o que demonstra que a cultivar charrua é menos tolerante ao déficit hídrico. SILVA et al. (2007), verificaram também que plantas de girassol tem incremento no crescimento quando há um aumento na quantidade de água disponível no solo, respostas também observadas por BILIBIO et al. (2010). Para a variável número de folhas por planta, as plantas da cultivar Charrua se ajustaram ao modelo de regressão quadrático, em quanto as plantas da cultivar Olisun 3 se ajustaram ao modelo de regressão linear (Figura 3). ENCICLOPÉDIA BIOSFERA, Centro Científico Conhecer - Goiânia, vol.7, N.12; 2011 Pág. 5 14 12 10 8 Polinômio (Charrua) 6 Linear (Olisun 3) 4 erodflhas/pnt úm N NF CHARRUA = -0,0028%Cc2 + 0,4891%Cc - 11,111 R² = 0,7394 2 NF OLISUN 3 = 0,0613%Cc + 4,97 R² = 0,4836 0 60 70 80 90 100 Percentagem de umidade em relação a Capacidade de campo(%Cc) FIGURA 3. Número de folha (NF) de plantas de girassol da cultivar Charrua e Olisun 3 aos 45 dias após a semeadura em função dos níveis de água no solo. No modelo quadrático foi possível estimar a produção máxima de folhas por planta, para a cultivar Charrua, estimada em 10,25 para um nível de água no solo equivalente a 87,34% da capacidade de campo do solo utilizado. A cultivar Olisun 3 apresentou uma resposta linear, onde a redução no nível de água solo provoca uma diminuição no número de folhas por planta, sendo neste caso a redução de 12,30%, isto quando nível de água do solo de 100% da capacidade de campo foi reduzido para 60%. A área foliar das plantas de girassol de ambas as cultivares se ajustou ao modelo polinomial quadrático, porém, os coeficientes de determinação ficaram abaixo de 0,60 (Figura 4). ENCICLOPÉDIA BIOSFERA, Centro Científico Conhecer - Goiânia, vol.7, N.12; 2011 Pág. 6 450 400 350 300 250 ²) li(cm reafo Á 200 Polinômio (Charrua) AF CHARRUA = -0,212%Cc² + 37,38%Cc - 1313,2 R² = 0,5895 150 Polinômio (Olisun 3) 100 AF OLISUN 3 = -0,2023%Cc² + 37,804%Cc - 1407,1 R² = 0,5378 50 0 60 70 80 90 100 Percentagem de umidade em relação a Capacidade de Campo (%Cc) FIGURA 4. Área foliar (AF) de plantas de girassol da cultivar Charrua e Olisun 3 aos 45 dias após a semeadura em função dos níveis de água no solo. Aos 45 dias após a semeadura a cultivar Charrua apresentou máxima área foliar para o nível de água no solo correspondente a 88,16% da capacidade de campo. Já a cultivar Olisun 3 apresentou máxima área foliar quando o nível de água no solo foi equivalente a 93,43% da capacidade de campo. Em ambas as cultivares observa-se que o solo na capacidade de campo reduziu a área foliar, isto pode ter ocorrido em virtude do solo nesta condição ofertar para o sistema radicular uma menor quantidade de oxigênio, e por isto reduzir o desenvolvimento radicular o que reflete na menor formação da parte aérea. SILVA et al. (2007) testaram o cultivo de girassol em sequeiro e com lâminas de irrigação e verificaram que o aumento na lâmina de água de irrigação equivalente a 1,3 da evapotranspiração da cultura foi a que promoveu melhor produção, porém, deve-se resaltar que os autores testaram outra cultivar, o que pode justificar respostas diferenciadas entre os estudos. Na Figura 5 observa-se que a massa fresca da parte aérea das plantas de girassol da cultivar Charrua se ajustou ao modelo de regressão quadrático, enquanto a massa fresca das plantas da cultivar Olisun 3 se ajustou ao modelo de regressão linear, sendo que o coeficiente de determinação foi baixo para as duas cultivares avaliadas. ENCICLOPÉDIA BIOSFERA, Centro Científico Conhecer - Goiânia, vol.7, N.12; 2011 Pág. 7 25 20 15 10 Polinômio (Charrua) ) té(g p asfrecd M Linear (Olisun 3) 5 MFA CHARRUA = -0,0114%Cc² + 2,0061%Cc - 70,981 R² = 0,61 MFA OLISUN 3= 0,2828%Cc - 7,884 R² = 0,51 0 60 70 80 90 Percentagem de umidade em relação a Capacidade de campo (%Cc) 100 FIGURA 5. Massa fresca da parte aérea (MFA) de plantas de girassol da cultivar Charrua e Olisun 3 aos 45 dias após a semeadura em função dos níveis de água no solo. O máximo de massa fresca da parte aérea para a cultivar Charrua foi 17,27 g, estimada para um nível de água no solo equivalente a 87,99% da capacidade de campo deste solo. A massa fresca da parte aérea da cultivar Olisun 3 diminuiu com o teor de água no solo, sendo que no menor nível de água no solo (60%) a produção de massa seca corresponde a 65,31% do que foi produzido pelas plantas cultivadas no solo com nível de água equivalente a 100% da capacidade de campo. Esse menor acúmulo de massa fresca pode ser um reflexo de uma menor absorção de íons do solo, pois Segundo LOUÉ (1993), a perda de água por meio da transpiração causa um fluxo de massa de íons na superfície das raízes, na ausência de água pode ocorrer redução significativa na absorção de nutrientes pelas plantas. SIONIT et al. (1973) salientam a importância da umidade do solo no desenvolvimento da cultura do girassol, pois mesmo que o déficit hídrico na zona radicular seja pequeno isso provoca redução no desenvolvimento da cultura, e que o rendimento máximo é alcançado quando o solo encontra-se em capacidade de campo, evidenciando a importância de se utilizar uma lâmina de irrigação que propicie o desenvolvimento adequado da cultura. A massa fresca da raiz para ambas as cultivares se ajustou ao modelo quadrático, entretanto, os coeficientes de determinação destas equações foram baixos, o que de certa forma pode acarretar erros significativos ao se estimar valores de massa fresca em função do nível de água no solo (Figura 6). ENCICLOPÉDIA BIOSFERA, Centro Científico Conhecer - Goiânia, vol.7, N.12; 2011 Pág. 8 18 16 14 12 10 8 6 asfrecdiz(g) M Polinômio (Charrua) MFR CHARRUA = -0,0104%Cc2 + 1,6853%Cc - 54,938 R² = 0,2992 Polinômio (Olisun 3) 4 MFR OLISUN 3 = -0,0031%Cc2 + 0,592%Cc - 16,042 R² = 0,1661 2 0 60 70 80 90 100 Percentagem de umidade em relação a Capacidade de campo (%Cc) FIGURA 6. Massa fresca da raiz (MFR) de plantas de girassol da cultivar Charrua e Olisun 3 aos 45 dias após a semeadura em função dos níveis de água no solo. As duas cultivares demonstraram sensibilidade ao estresse hídrico, ou seja, redução no crescimento quando não são cultivadas em condições próximas a capacidade de campo. Vale ressaltar que na capacidade de campo pode ocorrer redução na oferta de oxigênio para as raízes, e esta menor oferta de oxigênio inibe um maior desenvolvimento radicular. Na condição em que o solo oferece para a cultura um nível de água equivalente a 60% da sua capacidade de campo, isto promove uma diminuição na transpiração da planta e acarreta numa menor absorção de água, o que também acarreta uma menor absorção de nutrientes importantes para seu desenvolvimento. Entretanto, é importante ressaltar que os recipientes utilizados tinham uma capacidade de 8 litros e altura aproximadamente de 40 cm, essas condições podem ter contribuído de alguma forma para os resultados, tendo em vista que o espaço para o desenvolvimento das raízes era limitado. Segundo CASTRO et al. (1996), na ausência de impedimentos químicos ou físicos (obstáculos, solos compactados, etc.), as raízes de girassol pode atingir profundidades superiores a um metro, absorvendo água e nutrientes. Para a cultivar Charrua, a produção de massa seca da parte aérea se ajustou ao modelo de regressão quadrático, enquanto que a cultivar Olisun 3 se ajustou ao modelo linear (Figura 7). A curva de produção de massa seca da parte aérea da cultivar Charrua é máxima para o nível de água no solo equivalente a 85% da capacidade de campo. A massa seca da parte aérea da cultivar Olisun 3 foi tendo incremento a medida em que o nível de água no solo foi sendo elevado, e que para um nível de água equivalente a 60% da capacidade de campo a produção de massa foi de 1,77 g por planta e que no nível de 100% essa massa passou a ser 2,71 g por planta. Esses dados representam que uma redução de 40% no nível de água no solo provoca uma redução de 34,67% na produção de massa seca da parte aérea. ENCICLOPÉDIA BIOSFERA, Centro Científico Conhecer - Goiânia, vol.7, N.12; 2011 Pág. 9 3,5 3,0 2,5 2,0 Polinômio (Charrua) 1,5 Linear (Olisun 3) asecdprté(g) M 1,0 MSA CHARRUA = -0,0017%Cc² + 0,2897%Cc - 10,126 R² = 0,6407 0,5 MSA OLISUN 3 = 0,0406%Cc - 1,014 R² = 0,89 0,0 60 70 80 90 Percentagem de umidade em relação a Capacidade de campo (%Cc) 100 FIGURA 7. Massa seca da parte aérea (MAS) de plantas de girassol da cultivar Charrua e Olisun 3 aos 45 dias após a semeadura em função dos níveis de água no solo. Essa menor produção de massa seca da raiz está associada a menor quantidade de água disponível para a planta, e desta forma a capacidade da planta em absorver íons necessários para o seu pleno desenvolvimento é reduzida. Menor disponibilidade de água para planta também pode influenciar no desenvolvimento da parte aérea o que acaba também reduzindo a sua capacidade fotossintética, pois a planta não pode manter seus estômatos abertos em sua plenitude, pois isto provocaria uma maior perda de água. A massa seca da raiz das plantas de girassol da cultivar Charrua se ajustou ao modelo de regressão quadrático, porém, com baixo coeficiente de determinação, já a cultivar Olisun 3 não se ajustou a nenhum modelo, mas observa-se que sua linha de tendência tende a ser uma constante (Figura 8). ENCICLOPÉDIA BIOSFERA, Centro Científico Conhecer - Goiânia, vol.7, N.12; 2011 Pág. 10 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 asecdriz(g) M 2,0 1,5 Polinômio (Charrua) 1,0 MSR CHARRUA = -0,0026%Cc² + 0,3909%Cc - 10,991 R² = 0,3454 0,5 Linear (Olisun 3) 0,0 60 70 80 90 100 Percentagem de umidade em relação a Capacidade de campo (%Cc) FIGURA 8. Massa seca da raiz (MSR) de plantas de girassol da cultivar Charrua e Olisun 3 aos 45 dias após a semeadura em função dos níveis de água no solo. O maior valor de massa seca da raiz da cultivar Charrua foi obtido quando o nível de água no solo era equivalente a 75,17% da capacidade de campo. A cultivar Olisun 3 apresentou maior produção de massa seca da raiz para os níveis de água equivalente a 90 e 80% da capacidade de campo, mas pode-se observar que a produção de massa seca no nível de água equivalente a 100 e 60% da capacidade de campo foi semelhante, sendo no nível máximo a produção igual a 3,25 g e no mínimo igual a 3,95 g por raiz da planta, o que justifica a tendência de produção de massa seca da raiz não ser afetada pelos níveis de água submetidos. Porém, vale ressaltar que o volume de 8,0 litros de solo em cada recipiente pode ter sido um fator limitante ao desenvolvimento das raízes, e desta forma não permitindo que as mesmas pudessem ter um pleno desenvolvimento para o nível de água no solo que se encontravam. CONCLUSÕES Valores de umidade do solo entre 70 a 100% da capacidade de campo foram adequados para o desenvolvimento inicial da cultura do girassol. A cultivar Charrua apresentou-se mais tolerante ao déficit hídrico do que a cultivar Olisun 3. 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