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Biometric answers in young plants of cane sugar under the water stress and the aluminum/Respostas biometricas em plantas jovens de cana-de-acucar submetidas ao estresse hidrico e ao aluminio.

Introducao

A cana-de-acucar esta sujeita a diversas condicoes desfavoraveis geradoras de estresses, tais como a ocorrencia de alguma limitacao no suprimento de agua, baixas temperaturas, deficiencias nutricionais, compactacao e toxidez por excesso de aluminio no solo (Rodrigues, 1995).

O acumulo de massa vegetal ou nutriente pela cana-de-acucar ocorre mediante a interacao da cultura com fatores do ambiente, sendo a planta um integrador dos estimulos ambientais. Melhor entendimento de tais interacoes pode ser obtido por meio da analise quantitativa do crescimento. Medidas biometricas das plantas durante a estacao de crescimento permitem a utilizacao de indices fisiologicos na tentativa de explicar as diferencas varietais quanto a producao economica (Franco, 2008).

A utilizacao de genotipos tolerantes a deficiencia hidrica e ao Al nas novas areas de plantio torna-se a maneira mais economica de contornar os problemas causados pela seca e pela presenca de elementos indesejaveis no solo (Peixoto et al., 2007).

De acordo com Peixoto et al. (2007), a toxidez de Al pode ser observada por diversos sintomas no sistema radicular e na parte aerea, alem de ele interferir na absorcao e utilizacao de nutrientes. Essa toxidez ocasiona reducoes na massa seca, no numero e no comprimento de raizes e na area radicular, que frequentemente estao associados a aumentos no raio medio e no volume radicular. Segundo Otto (2002), a manutencao de grande massa seca de raizes resulta em grande gasto energetico, afetando o crescimento em altura das plantas e a produtividade. Na parte aerea ocorrem reducoes na massa seca, na altura e no diametro das plantas.

De acordo com Pincelli (2010), a tolerancia ao deficit hidrico se manifesta geralmente de quatro formas: limitacao no crescimento, adaptacoes morfologicas, adaptacoes fisiologicas e alteracoes metabolicas. Almeida et al. (2008), relatam que o manejo adequado implica em conhecer os padroes de crescimento de cada variedade, fazendo com que as fases de maximo desenvolvimento coincidam com os periodos de maior disponibilidade hidrica e radiacao solar, permitindo que a cultura expresse seu potencial genetico.

Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos do estresse hidrico e do aluminio, sobre o desenvolvimento inicial de duas variedades de cana-de-acucar, por meio de parametros biometricos.

Material e Metodos

O trabalho foi realizado em casa de vegetacao, na Unidade Universitaria de Aquidauana (UEMS), localizada no Municipio de Aquidauana/MS. Geograficamente, a regiao localiza-se entre as coordenadas 20[degrees]27'20" de latitude S e 55[degrees]40'17" de longitude W, com altitude media de 174 metros. O clima da regiao e classificado como tropical umido (com estacao chuvosa no verao e seca no inverno), com precipitacoes anuais oscilando em torno de 1200 mm (havendo concentracao de chuvas de novembro a fevereiro), temperatura media do mes mais quente de 32[degrees]C e do mais frio de 18[degrees]C, umidade relativa do ar media de 54% e velocidade do vento media de 1,35 m [s.sup.-1] (Polizer et al., 2000).

O delineamento experimental foi inteiramente casualisado, sendo utilizadas duas doses de aluminio (Al) 0,2 (dose 1) e 0,4 (dose 2) mmol [L.sup.-1] na forma de [Al.sub.2](S[O.sub.4])3.[H.sub.2][O.sub.18] (Konrad et al., 2005), constituindo 6 tratamentos: C controle (plantas sem deficit hidrico, mantidas em capacidade de campo sem aplicacao de aluminio); SD1--plantas em capacidade de campo + dose 1); SD2--plantas em capacidade de campo + dose 2); DH--plantas mantidas em deficit hidrico sem aplicacao de aluminio; DH1 --plantas mantidas em deficit hidrico + dose 1 e DH2--plantas mantidas em deficit hidrico + dose 2. Foram utilizadas duas variedades de cana-de-acucar: RB855536 e RB867515, neste trabalho tratadas respectivamente como RB1 e RB2, constituindo 15 repeticoes num total de 180 recipientes.

As mudas foram feitas a partir de material coletado na Usina de acucar e alcool (ETH Bioenergia), situada no Municipio de Rio Brilhante/MS.

Os colmos inteiros de ambas as variedades foram seccionados em pequenas partes denominadas "toletes" de aproximadamente 25 cm, contendo duas gemas. Foram plantados (04 de dezembro, 2010) dois toletes por recipientes de polietileno de cor preta com capacidade de 5L, contendo como substrato um Argissolo Vermelho-Amarelo eutrofico, A moderado, textura media/argilosa cuja analise se encontra na tabela 1.

Para a analise de solos foram coletadas vinte amostras em duas profundidades (0,0 - 0,2 e 0,2 - 0,4 m) em uma area de 2000 [m.sup.2], totalizando 40 amostras. Estas amostras foram homogeneizadas formando uma amostra composta para cada profundidade. Posteriormente, foi separada uma pequena amostra e enviada para analise laboratorial. O metodo utilizado foi o Mehlich 1, recomendado para solos mais intemperizados, com baixos valores de CTC (< 100 mmol [dm.sup.-3]), materia organica (< 50 g/kg) e pH < 7,0. Essas caracteristicas sao comuns na maioria dos solos tropicais, em especial naqueles dos cerrados brasileiros.

Os niveis de agua no solo foram definidos como; controle (70 a 90% da cc), e deficit hidrico (20 a 40% da cc). Segundo Reichardt (1988), capacidade de campo e a quantidade de agua retida pelo solo depois que o excesso tenha drenado e a taxa de movimento descendente tenha decrescido acentuadamente, o que geralmente ocorre dois a tres dias depois de uma chuva ou irrigacao em solos permeaveis de estrutura e textura uniformes. Para esta definicao, foi utilizado o metodo direto em vasos (MD), no qual, foi considerado como capacidade de campo (cc) o conteudo de agua retido pelo solo do vaso, apos sofrer saturacao e consequentemente acao da gravidade, sendo calculada diariamente por diferenca de pesagem, com auxilio de uma balanca de precisao. Como valor de referencia calibrou-se a massa dos vasos na "capacidade de vaso", ou seja, o equivalente a capacidade de campo em vaso; para isto, os mesmos foram irrigados e depois de decorrido o tempo de drenagem natural, foi determinada a massa a partir de quatro vasos com capacidade de 5L, para cada tratamento estudado. Para esta determinacao foi utilizada a massa seca do solo em volume correspondente a capacidade de um vaso, para tanto, o solo foi seco em estufa de circulacao forcada por 48 horas a 105[degrees]C.

As doses de aluminio (Al) foram aplicadas com auxilio de uma proveta 100 mL da solucao por vaso via solo, sendo que a primeira aplicacao ocorreu 5 dias apos o plantio (momento da emergencia das plantulas) e a segunda aplicacao 18 dias apos emergencia (DAE).

No final do periodo experimental, aos 95 dias apos o plantio, foram mensuradas: a altura das plantas, com o auxilio de uma trena, medida da base do caule (previamente marcado) ate a insercao da ultima folha, o diametro do caule, com um paquimetro digital de marca Digimess[R] com precisao de 0,002 mm, perfilhamento, massa fresca e seca da parte aerea (folhas e caules) e subterranea (raizes e rizomas) das plantas. Para avaliacao de massa fresca e seca, a planta foi cortada ao nivel do solo para a separacao da parte aerea e subterranea. Posteriormente foram lavados, pesados e, acondicionados em sacos de papel os quais foram levados em seguida a estufa de circulacao forcada de ar a 65[degrees]C, ate atingirem peso constante, obtendo-se assim, a massa da parte aerea e subterranea.

Os dados obtidos foram submetidos a analise de variancia pelo metodo Kruskal Wallis e as medias comparadas entre si pelo teste de Dunnet com auxilio do programa estatistico Bioestat 5.0.

Resultados e Discussao

Com excecao do numero de perfilhos, da massa fresca do tolete para a variedade RB1 e massa seca do tolete para a variedade RB2, foram verificadas diferencas significativas entre todas as demais variaveis de crescimento para os tratamentos utilizados (Tabelas 2 a 5).

O deficit hidrico associado ao aluminio foi mais efetivo como condicao promotora de estresse capaz de afetar o crescimento das plantas jovens de cana-de-acucar, independentemente da variedade. A reducao do crescimento, sobretudo da parte aerea, sob condicoes de limitacao hidrica, e uma resposta com valor adaptativo por representar economia de agua, no entanto, o estresse hidrico normalmente esta relacionado a reducao da producao por afetar o acumulo de massa vegetal (Freire et al., 2012). Em cana-de-acucar fatores como a intensidade e duracao do deficit hidrico, bem como a variedade sao importantes para determinar as alteracoes sobre a eficiencia fotossintetica dessas plantas (Goncalves et al., 2010).

A restricao hidrica associada a menor concentracao de Al reduziu a altura e o diametro das plantas jovens da variedade RB1 (0,080 e 4,25) respectivamente, as maiores medias de altura e diametro foram verificadas no tratamento sem deficit hidrico na menor dose de Al (0,60) e no controle (16,86), (Tabela 2).

Para a variedade RB2, foram observadas diferencas significativas em relacao ao diametro do caule e altura das plantas, embora nao tenha sido influenciado o numero de perfillhos, o estresse hidrico foi limitante ao crescimento das plantas jovens de Saccharum spp (Tabela 3).

Machado et al. (2009), avaliando diferentes genotipos de cana-de-acucar submetidos a deficiencia hidrica verificaram que houve diferenca estatistica para a maioria das variaveis analisadas, em que ocorreu inibicao do crescimento em altura e diametro. Martins (2008) tambem verificaram diferencas para a variavel altura e diametro de caule entre os tratamentos hidricos em plantas de nim. Ja Silva & Nogueira (2003) nao encontraram diferencas entre os tratamentos hidricos em quatro especies lenhosas. A variacao na altura da planta e um indicativo de tolerancia ou suscetibilidade da cana-de-acucar ao deficit hidrico. O deficit hidrico interfere no crescimento por causar restricoes na divisao e no alongamento celular da cana-de-acucar (Silva et al., 2008).

O numero de perfilhos esta associado a processos de diferenciacao por inducao hormonal, dessa forma, e esperado que o deficit hidrico seja efetivo sobre o alongamento celular (Oliveira et al., 2005). Em nosso estudo, a influencia dos fatores de estresse sobre o perfilhamento das plantas tambem foi dependente da variedade. Outros fatores podem afetar o perfilhamento.

Segundo Almeida et al. (2008), o perfilhamento e mais rapido na cana-soca devido ao sistema radicular ja estar estabelecido, enquanto na cana-planta o sistema radicular vai se desenvolver, estes autores discutem que o perfilhamento e influenciado por fatores ambientais como temperatura, luz e disponibilidade hidrica, bem como por fatores endogenos como o estadio fenologico e as caracteristicas de cada variedade.

De maneira geral, o estresse hidrico e efetivo na reducao da biometria das plantas (Carvalho Filho et al., 2003; Almeida et al., 2005), dentre as mudancas morfologicas sao incluidas ainda a reducao de area e espessura foliar, bem como aumento da razao raiz/parte aerea (Hussain et al., 2004).

Para as medias de massa de plantas jovens de cana-de-acucar variedade RB1 (Tabela 4), exceto para a massa fresca do tolete, todas as demais variaveis estudadas diferiram significativamente. O deficit hidrico reduziu significativamente a massa seca do tolete e associado a menor dosagem de Al (EH1), verificou-se a reducao da massa fresca e seca da raiz e da parte aerea, embora o mesmo efeito nao tenha sido observado na maior dosagem. Na variedade RB2 somente as medias da massa seca do tolete nao diferiram entre os tratamentos, sendo tambem observadas respostas distintas quanto a interacao entre o deficit hidrico e as doses de Al (Tabela 5). A reducao de massa seca da parte aerea em cana-de-acucar foi verificada tambem por Machado et al. (2009). Almeida et al. (2005), estudando o efeito de diferentes condicoes hidricas na cultura da canade-acucar, obtiveram valores semelhantes aos desta pesquisa. A reducao de massa foi ainda descrita por Willadino et al. (2011), para duas variedades de cana-de-acucar (RB867515 e RB863129), neste caso, promovida pelo estresse salino.

Em relacao ao estresse hidrico, Singels et al. (2000) defendem que a distribuicao dos componentes de massa em cana-de-acucar e afetada pelo deficit hidrico quando o solo esta entre 55% e 35% de sua capacidade de campo. A reducao da massa seca da parte aerea e um dos efeitos indiretos do aluminio (Al), que juntamente com o estresse hidrico causam o encurtamento dos internodios, que resulta em menor altura (Braccini et al., 1998).

Sob condicoes de limitacao hidrica, o crescimento da raiz em detrimento da parte aerea e uma importante alteracao no desenvolvimento vegetal (Bengough et al., 2011), embora essa nao seja uma resposta observada em algumas especies (Leles et al., 1998; Araujo et al., 2010).

Griffiths & Parry (2002) sugeriram que a reducao da producao de massa seca, em plantas sujeitas a estresse hidrico, se torna mais visivel na medida em que a exposicao ao estresse e mais prolongada.

A alocacao de massa das plantas da variedade RB1 foi maior para a raiz no controle, ao passo que a menor dose de aluminio sem deficit hidrico promoveu maior alocacao de massa para a parte aerea (Figura 1). Na variedade RB2 a menor dose de aluminio, quando nao associada ao estresse hidrico, promoveu maior alocacao de massa para a parte aerea, ao passo que para as demais variaveis nao foram verificadas diferencas significativas.

Verificando a massa seca total entre as duas variedades (Figura 2) verificou-se que na condicao controle a variedade RB1 superou a RB2 quanto a producao de massa, de qualquer modo, o aluminio e mais severamente o deficit hidrico promoveram a reducao de massa em ambas as variedades.

Neste estudo, as analises estatisticas indicaram que houve diferencas significativas entre os tratamentos avaliados para ambas as variedades menos para massa do tolete fresco para a variedade RB1 e para a massa de tolete seco para a variedade RB2, comprovando que o estresse hidrico e por Al afetaram a alocacao de massa nos tratamentos estudados (Figura 2). A significativa reducao de massa seca do tolete na variedade RB1 sugere o maior consumo de energia sob condicoes de estresse, ao passo que na variedade RB2 nao ocorreu variacao significativa da massa seca do tolete, mesmo sob condicoes de estresse, o que pode indicar maior tolerancia dessa variedade as condicoes experimentais testadas.

No trabalho de Braccini et al. (1998), o Al na concentracao de 0,296 mmol/L reduziu significativamente a massa seca da parte aerea e total, com excecao de apenas dois dos nove genotipos de cafe testados, assim como a producao de massa seca de raizes, em que promoveu, de forma geral, acentuado decrescimo na presenca de aluminio.

O Al acumula-se, principalmente, no sistema radicular das plantas, sendo pequena a quantidade translocada para a parte aerea. O efeito desse ion sobre o desenvolvimento do sistema radicular e caracterizado pela inibicao no alongamento do eixo principal, pelo engrossamento das pontas das raizes e das raizes laterais, amarronzadas e quebradicas. Assim, o sistema radicular fica desprovido de raizes finas, com tamanho reduzido, com poucas ramificacoes laterais e de aparencia coraloide (Miguel et al., 2010). As anomalias e os danos causados ao sistema radicular resultam em exploracao de menor volume de solo pelas plantas e em prejuizos na absorcao de nutrientes e no aproveitamento da agua do solo.

Os efeitos do aluminio como inibidor do crescimento das raizes e de especial importancia uma vez que sob alguns tipos de estresse como, por exemplo, o nutricional (Cuzzuol et. al., 2005) a alocacao diferencial de recursos tende a favorecer o acumulo de massa para orgaos subterraneos.

E provavel, que o efeito toxico do Al na destruicao das celulas da regiao meristematica da raiz principal tenha alterado a producao de hormonios que controlam o crescimento de raizes laterais. De acordo com o trabalho de Braccini et al. (1998), o aluminio promove reducao da sintese e transporte de citocininas nos meristemas da raiz, altera a direcao do movimento de auxinas, favorecendo o transporte acropeto ao inves do basipeto, e aumenta os niveis de acido abscisico.

Segundo Malavolta (1980), a massa seca total mostrou melhor correlacao com a tolerancia ao Al do que outras caracteristicas avaliadas, para cultivares de sorgo e feijao. Observaram, tambem, que reducoes na producao de massa seca acima de 25% em relacao a massa seca produzida pelo controle permitiram classificar os cultivares como sensiveis.

A despeito de alguns autores descreverem o sinergismo de fatores de estresse em que intensifica a desestabilizacao funcional em plantas, este efeito nao foi evidente neste trabalho, de maneira contraria, a maior dosagem de Al elevou a massa seca da parte aerea na variedade RB1. Segundo Ecco et al. (2011), este efeito sugere a interferencia deste elemento nas relacoes de absorcao de energia e transferencia eletronica no fotossistema II.

De maneira diferente as especies nativas, cujo processo de selecao natural provem uma variedade de respostas de tolerancia a fatores de estresse, plantas cultivadas em geral apresentam acentuada reducao nas taxas de crescimento e produtividade quando expostas a condicoes sub-otimas, (Grime & Campbell, 1991).

No presente estudo, verificou-se a influencia do deficit hidrico sobre a reducao do crescimento e acumulo de massa em plantas jovens de cana de acucar, sendo este efeito semelhante entre as variedades. As diferentes concentracoes de Al utilizadas, embora tenham reduzido a massa seca total, nao se mostraram efetivas na promocao de respostas de estresse associadas a elevacao das doses de Al, embora tenha ocorrido interacao entre Al e deficit hidrico.

Conclusoes

O estresse hidrico e o aluminio (Al) afetaram significativamente o desenvolvimento inicial das duas variedades de cana de acucar, RB1 e RB2, utilizadas neste trabalho;

O estresse hidrico foi mais efetivo quanto a reducao de massa sendo que o sinergismo com o Al nao intensificou as respostas de estresse;

A significativa reducao de massa seca do tolete na variedade RB1 indica o maior consumo de energia sob condicoes de estresse, ao passo que na variedade RB2 nao ocorreu este efeito o que pode indicar sua maior tolerancia as aos estresses hidricos e por Al.

Referencias

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Martios Ecco (1) *, Etenaldo Felipe Santiago (2), Paulo Ricardo Lima (3)

(1) * Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul, Aquidauana, MS, Brasil

(2) Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul, Dourados, MS, Brasil

(3) Faculdade Integrado de Campo Mourao, Campo Mourao, PR, Brasil

* Autor correspondente, e-mail: eccoagronomia@hotmail.com

Recebido: 13 Dezembro 2012

Aceito: 28 Janeiro 2014

Tabela 1. Analise de solo utilizada como substrato antes da
instalacao do trabalho. Laboratorio de analise de fertilidade
de solos.

Amostra    pH    P [micron]g/   M.O. %    K     Ca    Mg
                  [cm.sup.3]

                                         emg/100[cm.sup.3]

0-20 cm    6,1       32,2        3,5     0,34   5,7   2,0
20-40 cm   6,2       21,2        2,2     0,20   4,7   1,5

Amostra    Al     S     T      m     V

           emg/100[cm.sup.3]   %

0-20 cm    0,0   8,0   11,0   0,0   72,8
20-40 cm   0,0   6,4   8,80   0,0   72,7

M.O. = Materia organica - S = soma de bases - T = CTC =
Capacidade de troca de cations - m = Saturacao de Aluminio
- V = Saturacao de bases.

Tabela 2. Media de altura, numero de perfilhos e diametro de plantas
de Saccharum spp (RB1) mantidas em vasos sob diferentes condicoes.

Tratamentos   Altura (m)   Perfilhos   Diametro (mm)

C              0,570 a       2,6 a        16,86 a
SD1            0,601 a       2,6 a        16,79 a
SD2            0,587 a       3,1 a        16,43 a
DH             0,148 b       2,0 a        7,50 b
DH1            0,080 b       1,8 a        4,25 b
DH2            0,80 ab       1,7 a        7,75 ab

Medias seguidas de mesma letra, em coluna, nao diferem
estatisticamente entre si pelo teste de Dunnet a 5% de probabilidade.
(C--controle; SD--sem deficit hidrico; DH--deficit hidrico; 1 e 2
doses de aluminio).

Tabela 3. Media de altura, numero de perfilhos e diametro de plantas
de Saccharum spp (RB2) mantidas em vasos sob diferentes condicoes.

Tratamentos   Altura (m)   Perfilhos   Diametro (mm)

C              0,469 a       3,4 a        17,50 a
SD1            0,515 a       3,4 a        18,00 a
SD2            0,453 a       3,3 a       17,29 ab
DH             0,137 b       1,8 a        7,00 b
DH1            0,163 b       2,1 a        6,63 bc
DH2            0,158 b       1,6 a        5,80 c

Medias seguidas de mesma letra, em coluna, nao diferem
estatisticamente entre si pelo teste de Dunnet a 5% de probabilidade.
(C--controle; SD--sem deficit hidrico; DH--deficit hidrico; 1 e 2
doses de aluminio).

Tabela 4. Medias de biomassa de Saccharum spp (RB1) mantidas em vasos
sob diferentes condicoes.

Tratamentos   Tolete (g)   Tolete seco   Raiz (g)    Raiz seca
                               (g)                      (g)

C              272,40 a     162,08 a     190,40 a    142,68 a
SD1            166,60 a     99,60 ab     117,20 ab   75,99 ab
SD2            159,25 a     74,78 ab     169,48 ab   111,36 ab
DH            125,50 ab      57,33 b      30,25 b     20,10 b
DH1            109,50 b     79,90 ab      25,00 b     14,05 b
DH2           120,00 ab     75,40 ab     40,50 ab    26,85 ab

Tratamentos   Parte aerea   Parte aerea
                  (g)        seca (g)

C              260,80 a       94,80 a
SD1            271,20 a       97,80 a
SD2            247,00 a       94,80 a
DH             43,75 ab       15,00 b
DH1             36,00 b       14,50 b
DH2            44,00 ab      19,50 ab

Medias seguidas de mesma letra, em coluna, nao diferem
estatisticamente entre si pelo teste de Dunnet a 5% de probabilidade.
(C--controle; SD--sem deficit hidrico; DH--deficit hidrico; 1 e 2
doses de aluminio.

Tabelas 5. Medias de biomassa de Saccharum spp (RB2) mantidas em vasos
sob diferentes condicoes.

Tratamento   Tolete (g)   Tolete seco   Raiz (g)   Raiz seca
                              (g)                     (g)

C            171,00 ab      87,10 a     148,80 a    88,00 a
SD1           203,80 a      84,16 a     105,66 ab  61,58 ab
SD2          161,00 ab      85,26 a     124,80 a   68,80 ab
DH            103,75 b      51,58 a     42,95 ab   20,28 ab
DH1           82,50 b       44,60 a     42,15 ab   18,15 bc
DH2          132,62 ab      89,38 a     31,70 b     15,36 c

Tratamento   Parte aerea   Parte aerea
                 (g)        seca (g)

C             245,00 a       83,40 a
SD1           233,60 a       83,80 a
SD2           263,40 a      81,20 ab
DH            43,00 ab      18,00 ab
DH1           43,75 ab      19,75 ab
DH2            43,20 b       15,40 b

Medias seguidas de mesma letra, em coluna, nao diferem
estatisticamente entre si pelo teste de Dunnet a 5% de probabilidade.
(C--controle; SD--sem deficit hidrico; DH--deficit hidrico; 1 e 2
doses de Aluminio).
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Author:Ecco, Martios; Santiago, Etenaldo Felipe; Lima, Paulo Ricardo
Publication:Comunicata Scientiae
Article Type:Report
Date:Jan 1, 2014
Words:4752
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