Ecofisiologia da cana

6,202 views

Published on

  • Be the first to comment

Ecofisiologia da cana

  1. 1. Editores técnicos Carlos Alexandre Costa Crusciol Marcelo de Almeida Silva Raffaella Rossetto Rogério Peres Soratto Tópicos em Ecofisiologia da Cana-de-Açúcar Fundação de Estudos e Pesquisas Agrícolas e Florestais Botucatu 2010 iniciais.indd 1 14/10/10 09:38
  2. 2. Copyright © Fundação de Estudos e Pesquisas Agrícolas e Florestais 1ª edição 2010 Tiragem: 500 exemplares Capa e Projeto gráfico Colorau Comunicação e Design Diagramação Diagrama Editorial FEPAF Fundação de Estudos e Pesquisas Agrícolas e Florestais Unesp Campus de Botucatu Lageado. Fazenda Experimental Lageado s/nº 18.603-970 Botucatu SP Brasil Tel.: (14) 3882-7373 fepaf@fca.unesp.br www.fepaf.org.br FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA SEÇÃO TÉCNICA DE AQUISIÇÃO E TRATAMENTO DA INFORMAÇÃO – SERVIÇO TÉCNICO DE BIBLIOTECA E DOCUMENTAÇÃO - UNESP - FCA - LAGEADO - BOTUCATU (SP) T764 Tópicos em ecofisiologia da cana-de-açúcar / Editores técnicos: Carlos Alexandre Costa Crusciol ... [et al.]. – Botucatu: FEPAF - Fundação de Estudos e Pesquisas Agrícolas e Florestais, 2010 111 p. : il., gráfs., tabs., fots. color. ISBN 978-85-98187-25-9 1. Cana-de-açúcar. 2. Ecofisiologia. I. Crusciol, Carlos Alexandre Costa. II. Silva, Marcelo de Almeida. III. Rossetto, Raffaella. IV. Soratto, Rogério Peres. V. Fundação de Estudos e Pesquisas Agrícolas e Florestais. VI. Título. CDD 21.ed. (633.61) iniciais.indd 2 14/10/10 09:38
  3. 3. Índice Apresentação...............................................................................................................4 Carlos Alexandre Costa Crusciol Introdução....................................................................................................................5 Paul H. Moore Fenologia da Cana-de-açúcar...................................................................................... 8 Marcelo de Almeida Silva, Claudiana Moura dos Santos, Marcel Tomás Arantes, Renata Passos Pincelli Modelagem de variáveis climáticas, edáficas e de manejo para a predição de produtividade em cana-de-açúcar..............................................22 . Paulo Eduardo Argenton, Edgar Gomes Ferreira de Beauclair, Maximiliano Salles Scarpari Zoneamento agrícola da cultura da cana de açucar para o Brasil e estimativa da produtividade..............................................................27 Orivaldo Brunini A interação entre a cana-de-açúcar e ambientes de produção estressantes. ............ 34 . Marcos Guimarães de Andrade Landell, Ricardo Silvério Machado, Daniel Nunes da Silva, Maximiliano Salles Scarpari, Mauro Alexandre Xavier, Silvana Creste, Ivan Antônio dos Anjos, Hélio do Prado, Luciana Rossini Pinto, Márcio Aurélio Pitta Bidóia Alterações morfofisiológicas na cana-de-açúcar em resposta à deficiência hídrica...............................................................................43 Marcelo de Almeida Silva & Renata Passos Pincelli Interação entre água e nitrogênio na produtividade de cana-de-açúcar (Saccharum sp.).............................................................................49 Glauber José de Castro Gava, Oriel Tiago Kölln, Raul Andres Martinez Uribe, Paulo Cesar Ocheuze Trivelin, Heitor Cantarella Adubação Nitrogenada em Cana-de-Açúcar: Reflexos do Plantio à Colheita........... 67 Henrique Coutinho Junqueira Franco & Paulo Cesar Ocheuze Trivelin Herbicide Effects on Sugarcane..................................................................................85 Edward P. Richard, Jr. & Caleb D. Dalley Herbicides as Stimulators, Regulators, and Ripeners.................................................89 Ryan P. Viator, Caleb. D. Dalley and Edward P. Richard, Jr. Uso de maturadores com ou sem misturas................................................................93 Carlos Alexandre Costa Crusciol, Glauber Henrique Pereira Leite, Gabriela Ferraz de Siqueira Melhoramento molecular da cana-de-açúcar CTC para eficiência fisiológica..........103 Sabrina Moutinho Chabregas _projeto1.indb 3 13/10/10 10:21
  4. 4. Apresentação O presente livro teve como base as palestras apresentadas no I e II SIMCANA – Simpósio sobre Ecofisiologia, Maturação e Maturadores em Cana de açúcar, realizados em Botucatu-SP nos anos de 2008 e 2010; “Tópicos em Ecofisiologia da Cana-de-Açúcar” aborda a fisiologia da cana de açúcar. Segmentado em 12 capítulos, o capítulo de abertura demonstra a relevância do tema e da pequena quantidade de publicações sobre a ciência da cana-de-açúcar, de autoria do maior fisiologista do mundo, Dr. Paul Moore, parceiro e colaborador desde a edição de 2008. Além deste, são amplamente discutidos os temas de fenologia, estudos sobre modelagem e previsão de produtividade, ambiente de produção e fisiologia do estresse hídrico, seguidos de assuntos sobre nutrição, adubação, reguladores vegetais e herbicidas. E finalmente, a biologia molecular como ferramenta para melhoramento da eficiência fisiológica da cultura da cana de açúcar. As edições do SIMCANA são uma realização da Faculdade de Ciências Agronômicas da UNESP – câmpus de Botucatu em conjunto com o APTA – Agência Paulista de Tecnologia no Agronegócio, STAB - Sociedade dos Técnicos Açucareiros e Alcooleiros do Brasil e FEPAF – Fundação de Estudos e Pesquisas Agrícolas e Florestais, com apoio de instituições como CNPq – Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, FAPESP – Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo, CAPES – Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, UDOP – União dos Produtores de Bioenergia, Portal Dia de Campo e TechField e, patrocinados pela Syngenta, DuPont, Stoller e Ihara. Agradecemos aos autores, pela paciência em atender nossas solicitações, à comissão organizadora, pelo dedicado empenho na edição do livro e à Syngenta e à Fapesp pela ajuda financeira para a publicação deste livro. Botucatu, 19 de outubro de 2010. Carlos Alexandre Costa Crusciol Coordenador Geral do SIMCANA UNESP/FCA/DPV 4 _projeto1.indb 4 Tópicos em Ecofisiologia da Cana de Açúcar 13/10/10 10:21
  5. 5. Introduction Sugarcane is an important food and bioenergy source and a significant component of the economy in many countries in the tropics and subtropics: nearly 100 countries produce the crop over an area of 22 million hectares--approximately 0.5% of the total world area used for agriculture (FAOSTAT, 2008). Of the world’s four most productive crops—rice, wheat, maize, and sugarcane—sugarcane produces the greatest crop tonnage and provides the fourth highest quantity of plant calories in the human diet (Ross-Ibarra et al., 2007), even though each of the major cereals occupies a several-fold larger fraction of the world’s arable land. The largest world grower of sugarcane is Brazil with production of more than 549 million tons of cane or approximately 37% of the total of the top 20 sugarcane producing countries of the world. The very high levels of sugarcane biomass production and the efficiency with which ethanol can be produced from its extracted juice have made sugarcane a leading crop for bioenergy production. Sugarcane stalks, crushed and extracted for juice, are burned in the sugarcane factories for production of steam and electrical energy. Sugarcane juice is currently being used as a source for ethanol as a fuel for replacing gasoline, but once second-generation bioenergy technologies are developed, the entire sugarcane crop biomass may be used as a lignocellulosic feed stock. The significant potential for sugarcane as a food and bioenergy crop is currently driving a rapid expansion of sugarcane production areas throughout the world, especially in Brazil. In short, sugarcane is rapidly becoming one of the world’s most important crops. Despite sugarcane’s burgeoning importance, few sugarcane-specific reference books exist. Those reference books that do exist, although excellent when they were first published, do not include recent findings in modern plant biology. The lack of reference works specific to sugarcane is particularly problematic considering that among the world’s most productive crops sugarcane is the only one that is strictly tropical, perennial, and vegetatively propagated and harvested. Conventional agronomic wisdom presented in more general plant physiology books does not apply. Sugarcane growers and researchers world-wide need publication of the proceedings of conferences such as this “Brazilian Symposium on Ecophysiology, Maturation and Ripeners” for sharing current information on the fundamental biology of sugarcane and on practices for improving agronomic production and the yield potential of crop germplasm. The most common sugarcane reference books available can be described as industry descriptive texts for students (Barnes, 1974; Blackburn, 1984; Blume, 1985; James, 2004), or as sugarcane production manuals focusing on agronomic practices (Bakker, 1999; Clements,1980; Humbert, 1968; King,1965). These are frequently regionally focused but some present a wider view of their topic. Less common are the reference books on some specific aspects of the sugarcane plant such as sugarcane pests and diseases (Rott et al., 2000), germplasm improvement (Heinz,1987), fundamental biology (Alexander, 1973; Dillewijn, 1952), and ethanol production (Cortez, 2010). Of the texts mentioned, Botany of Sugarcane stands out as not only the first, but also the best summary account of sugarcane structure (anatomy and morphology). All subsequent books mostly used the same anatomical and structural figures. This means that there has not been any book containing Tópicos em Ecofisiologia da Cana de Açúcar _projeto1.indb 5 5 13/10/10 10:21
  6. 6. new descriptions of sugarcane structure for more than 56 years. In addition, the only book covering the physiology of sugarcane is more than 35 years old. During the 36- to 57-year interval since the publication of a significant sugarcane text, the growth of knowledge regarding plant physiology, based largely on advances in molecular biology, instrumentation for data gathering, and information science for storing and analyzing massive amounts of data has been revolutionary. Although that growth of knowledge has been slower in sugarcane than in simpler model plants, the information about sugarcane physiology that has accumulated these past 30 years is nevertheless extensive. Considering the growing importance of sugarcane as a food and energy crop and the failure of extant sugarcane texts to link modern plant physiology to problems of sugarcane improvement and production, there is a critical need for a new synopsis on sugarcane physiology that is currently being met through meetings as this. This symposium and its previous one in 2008 address a wide range of sugarcane ecophysiology issues including growth and development, crop and plant responses to abiotic stresses (primarily those involving insufficient water, but also inadequate soil nutrients), agronomic practices including the use of herbicides, growth regulators and ripeners for increasing sucrose yields, and the development of models for managing the crop, predicting yields and yield potential for new lands coming under cultivation, and longer term effects of climate change on the sugarcane industry. Publishing these proceedings is a valuable service to Brazil’s sugarcane research and production community. The published proceedings of this symposium will be valuable for at least three groups associated with agriculture and sugarcane. First are the college-trained sugarcane growers, plantation managers, or sectional managers, such as agriculturalists or crop control superintendents, who need to know the fundamentals of the crop plant on which their business depends. Second are the plant biology, plant physiology, and agronomy students with interest in, or need to know, sugarcane biology. Third are sugarcane research scientists, who require broad knowledge of the sugarcane plant in order to relate their specific research area to other aspects of crop production. Thanks are due to the organizers of this meeting for providing valuable research communications to Brazil’s sugarcane community. Paul H. Moore Hawaii Agriculture Research Center Kunia, Hawaii References ALEXANDER, A.G. Sugarcane Physiology: A Comprehensive Study of the Saccharum Source-to-Sink System. Elsevier Scientific Publishing Co. Amsterdam, 1973. 752p. 6 _projeto1.indb 6 Tópicos em Ecofisiologia da Cana de Açúcar 13/10/10 10:21
  7. 7. BAKKER, H. Sugar Cane Cultivation and Management. Kluwer Academic / Plenum Publishers. New York,1999. 679p. BARNES, A.C. The Sugar Cane. Leonard Hill Books. Aylesbury, Bucks, 1974. 572p. BLACKBURN, F. Sugar-cane. Longman, London, 1984. 414p. BLUME, H. Geography of Sugar Cane. Verlag Dr. Albert Bartens, Berlin, 1985. 371p. CLEMENTS, H.F. Sugarcane Crop Logging and Crop Control: Principles and Practices. The University Press of Hawaii. Honolulu, 1980. 520p. CORTEZ, L.A.B. Sugarcane Bioethanol: R&D for Productivity and Sustainability. Blucher, São Paulo – SP – Brazil, 2010. 954p. DILLEWIJN, C.V. Botany of Sugarcane. The Chronica Botanica Company. Waltham,1952. 371p. FAOSTAT (United Nations Food and Agricultural Organization). FAO 2008. Available from http:// faostat.fao.org/default.aspx HEINZ, D.J. (Ed.). Sugarcane Improvement through Breeding. Elsevier, Amsterdam, 1987. 603p. HUMBERT, R.P. The Growing of Sugar Cane. Elsevier Publishing Company. Amsterdam, 1978. 779p. JAMES, J. (Ed). Sugarcane. Blackwell Publishing Ltd, 2004. 216p. KING, N.J., Mungomery, R.W., Hughes, C.G. Manual of Cane-growing. American Elsevier Publishing Company. Inc. New York, 1965. 375p. ROSS-IBARRA, J.; MORREL, P.L.; GAUT, B.S. Plant domestication, a unique opportunity to identify the genetic basis of adaptation. Proceedings of the National Academy of Sciences, sup 1, p.8641-8648, 2007. ROTT P.; BAILEY R.A.; COMSTOCK J.C.; CROFFT B.J., SAUMTALLY, S. (Eds.). A Guide to Sugarcane Diseases. CIRAD and ISSCT, 2000. 339p. Tópicos em Ecofisiologia da Cana de Açúcar _projeto1.indb 7 7 13/10/10 10:21
  8. 8. Fenologia da Cana-de-açúcar Fenologia da Cana-de-açúcar Marcelo de Almeida Silva1, Claudiana Moura dos Santos2, Marcel Tomás Arantes3, Renata Passos Pincelli2 Pesquisador Científico, Agência Paulista de Tecnologia dos Agronegócios (APTA), Polo Centro-Oeste, Rodovia SP 304, (Jaú - Bariri), Km 304, Caixa Postal 66, 17201-970, Jaú (SP). Email: marcelosilva@apta.sp.gov.br 2Bióloga, Programa de Pós-Graduação em Agricultura, Faculdade de Ciências Agronômicas (FCA/UNESP), Caixa Postal 237, 18610-307, Botucatu (SP). E-mail: claudianabio@hotmail.com; renatappincelli@fca.unesp.br 3 Engenheiro Agrônomo, Programa de Pós-Graduação em Agricultura, Faculdade de Ciências Agronômicas (FCA/UNESP), Caixa Postal 237, 18610307, Botucatu (SP). E-mail: marcel_arantes@fca.unesp.br 1 1. Introdução A cana-de-açúcar é uma planta monocotiledônea, alógama e perene, provavelmente originária das regiões da Indonésia e Nova Guiné, pertencente à família Poaceae, tribo Andropogoneae e gênero Saccharum. Seus atuais cultivares são híbridos interespecíficos, sendo que nas constituições genéticas participam as espécies S. officinarum, S. spontaneum, S. sinense, S. barberi, S. robustum e S. edule (Gupta et al., 2010). (principalmente nas fases de germinação, perfilhamento e alongamento dos colmos) e alguma restrição no período de maturação, para forçar o repouso fisiológico e o enriquecimento em sacarose. O crescimento é alcançado quando a temperatura ultrapassa 20°C, há um aumento na taxa de crescimento da cultura, sendo que a faixa de 25°C a 33°C é a mais favorável ao desenvolvimento vegetativo (Liu et al., 1998; Almeida et al., 2008). Trata-se de uma planta de reprodução sexuada; porém, quando cultivada comercialmente é multiplicada assexuadamente, por propagação vegetativa (Caieiro et al., 2010). É caracterizada pela inflorescência do tipo panícula, flor hermafrodita, caule em crescimento cilíndrico composto de nós e entrenós, e folhas alternas, opostas, presas aos nós dos colmos, com lâminas de sílica em suas bordas, e bainha aberta (Miller; Gilbert, 2009). É cultivada em regiões tropicais e subtropicais de mais de 90 países, difundida em uma ampla faixa de latitude de 35oN e 30oS, adaptando-se a diversas condições de clima e solo exigindo precipitações pluviométricas entre 1500 a 2500 mm por ciclo vegetativo (Doorembos; Kassam, 1979; Tavares, 2009). O comportamento vegetativo da cana-de-açúcar é altamente dependente de fatores climáticos, as variações na disponibilidade térmica, pluviosidade, intensidade de luz exercem grande influência sobre o desenvolvimento fenológico da cultura afetando sua produtividade (Liu et al., 1998; Smit; Singels, 2006; Uehara et al., 2009). A deficiência hídrica, além de temperaturas extremas e baixa radiação solar são algumas das principais limitações ao seu desenvolvimento (Inman-Bamber et al., 2004; Smit; Singels, 2006; Mccormick et al., 2008; Heerden et al., 2010). É uma cultura de grande importância econômica no mundo. É cultivada principalmente como matéria prima para produção de açúcar e álcool, sendo o Brasil o maior produtor mundial de açúcar, destacando-se o estado de São Paulo como o maior produtor nacional e também o maior exportador do mundo (Waclawovsk et al., 2010). As principais regiões brasileiras produtoras são Nordeste e Centro-Sul, o que permite dois períodos de safra, de setembro a abril e de abril a novembro, respectivamente, proporcionado o desenvolvimento da cultura canavieira as mais variadas condições climáticas (Tavares, 2009). De acordo com Inman-Bamber e Smith (2005), uma precipitação pluvial anual a partir de 1.000 mm, bem distribuída, é suficiente para a obtenção de altas produções na cana-de-açúcar. Isso implica que o manejo hídrico seja realizado com eficiência, com suprimentos hídricos adequados durante o desenvolvimento vegetativo A avaliação do comportamento fenológico propicia o conhecimento e a definição das épocas em que ocorrem as diversas fases do período vegetativo das plantas, o que pode auxiliar na escolha das práticas culturais indicando, por exemplo, a melhor época de colheita e de plantio para cada espécie (Larcher, 2004). Sendo assim, o conhecimento da dinâmica fenológica é indispensável para a elaboração de estratégias de conservação e manejo de uma cultura. Recentemente pesquisadores têm voltado à atenção para estudos sobre processos de acúmulo de biomassa em cana-de-açúcar, buscando desvendar os fenômenos ambientais subjacentes à redução do crescimento ao longo das fenofases, além de relacionarem esses fatores com o desenvolvimento, maturação da cana-de-acúçar e o tempo de colheita (Inman-Bamber et al., 2009; Heerden et al., 2010; Uehara et al., 2010). A cana-de-açúcar, segundo Gascho e Shih (1983), apresenta quatro diferentes sub-períodos ou estádios 8 Tópicos em Ecofisiologia da Cana de Açúcar _projeto1.indb 8 13/10/10 10:21
  9. 9. Fenologia da Cana-de-açúcar em sua fenologia (Figura 1), conhecidos por: Brotação e Emergência dos brotos (colmos primários); Perfilhamento e Estabelecimento da cultura (da emergência dos brotos ao final do perfilhamento); Período do Grande Cresci- Fase de brotação e estabelecimento Fase de perfilamento mento (do perfilhamento final ao inicio de acumulação da sacarose), e Maturação (intensa acumulação de sacarose nos colmos). Período de crescimento dos colmos Fase de maturação Figura 1. Estádios fenológicos da cana-de-açúcar. Fonte: Gascho e Shih (1983) Muitas características morfológicas da cana-de-açúcar podem ajudar a entender a questão de como a água é utilizada pela planta e como se comporta sob baixas temperatura, conseqüentemente, esclarecer certos padrões fenológicos encontrados em regiões tropicais. Dentre estas características pode-se destacar área foliar e número de folhas (Inman-Bamber, 2004; Oliveira et al., 2005), senescência foliar (Smit; Singel, 2006), altura da planta (Almeida et al., 2008), diâmetro, número de colmos e perfilhamento (Ramesh; Mahadevaswany, 2000; Silva et al., 2008), florescimento (Araldi, et al., 2010), sendo essas características geneticamente variadas entre variedades e largamente influenciadas pelos fatores climáticos. Nessa sucessão de eventos, a cana-de-açúcar passa por estádios fenológicos que determinam fases importantes na formação da produção das plantas e sendo bem caracterizados, podem auxiliar em pesquisas relativas à estimativa de produção, previsão de época de maturação, controle fitossanitário e programas de melhoramento da cultura Diante dos fatos supracitados, o objetivo deste capítulo foi descrever os diferentes padrões fenológicos da cana-de-açúcar e relacioná-los com os principais fatores ambientais, buscando compreender o comportamento do desenvolvimento da cultura diante do estresse abiótico. 2. Interação das principais fenofases da cana-deaçúcar com os fatores ambientais 2.1. Propagação: germinação de sementes e brotação das gemas Na produção de cana-de-açúcar, as sementes têm importância em programas de melhoramento genético, o sucesso desses programas é dependente da obtenção de sementes de qualidade fisiológica superior (Caieiro et al., 2010). A semente botânica de cana-de-açúcar é na realidade um fruto, do tipo cariopse com coloração marrom, forma elípitica, com aproximadamente 1,5 mm de comprimento por 0,5 mm de diâmetro. A cariopse tem um pericarpo muito reduzido, com duas epidermes justapostas, seu cotilédone é denominado de escutelo, intimamente aderido ao seu endosperma (Lucchesi, 2000). Dentre os fatores ambientais que interferem na germinação destaca-se a água como o principal fator no início da germinação, uma vez que a semente precisa ser reidratada o suficiente e atingir um conteúdo de água para germinar, além da qualidade de luz, durante a maturação da semente da cana-de-açúcar também é um importante fator controlador da germinação (Lee, 1984). 9 Tópicos em Ecofisiologia da Cana de Açúcar _projeto1.indb 9 13/10/10 10:21
  10. 10. Fenologia da Cana-de-açúcar A temperatura é um fator com influência significativa na expressão da dormência em sementes de em canade-açúcar, de acordo com Cesnik e Miocque (2004), a temperatura ideal para a germinação das sementes encontram-se na faixa de 25 a 32°C, as temperaturas mais baixas, ao redor de 18,5°C inibem a sua germinação, o que corrobora com Caieiro et al. (2010) que verificaram a faixa de 20 a 30ºC adequada para a germinação de sementes. A cana-de-açúcar se propaga vegetativamente através da brotação de suas gemas. O plantio é realizado através de pedaços de colmo, contendo uma ou mais gemas, constitui uma fase importante, pois a brotação reflete um bom começo, que trará a área cultivada plantas vigorosa (Silva et al., 2004). A brotação das gemas é afetada por fatores intrínsecos e externos. De acordo com Casagrande (1991), a falta de umidade do solo pode prejudicar a brotação dos toletes, assim como o excesso causado pela irrigação, drenagem irregular e acúmulo de água de chuva. Em casos de baixa aeração do solo como solos encharcados ou compactados a brotação das gemas pode ocorrer antes da emissão dos primórdios radiculares em função da falta de oxigênio. Se houver condições ambientais favoráveis, principalmente temperatura e umidade, ocorrerá a emergência do primeiro perfilho; esta fase é altamente energética, energia que provém da degradação de substâncias de reserva do tolete (Figura 2). Figura 2. Desenvolvimento do sistema radicular e perfilho primário em diferentes situações. (a) sistema radicular desenvolvendo-se antes do perfilho primário, (b) perfilho primário desenvolvendo-se antes do sistema radicular, “baixa aeração do solo” (c) ambos desenvolvendo-se ao mesmo tempo. Fonte: Casagrande (1991). A brotação das gemas também sofre forte influência com a temperatura ambiente. A temperatura ótima para brotação das gemas é de 32 a 38°C, e paralisa quando a temperatura é inferior a 20°C (Barbieri, 1981). Já Liu et al. (1998), estudando brotação na cana-de-açúcar verificaram temperatura base 11,6°C como referencial para o surgimento dos brotos e temperatura ótima entre 28°C e 30°C. Pincelli et al. (2010) verificaram brotação diferencial entre cultivares de cana-de-açúcar sob baixa temperatura, entre 16°C e 24°C, onde das 10 cultivares estudadas, quatro, SP80-1842, SP83-2847, RB855453 e RB867515, mostraram-se mais adaptadas para emergência sob essa condição. Com boas condições de umidade e temperatura, iniciase a brotação das gemas presentes nos toletes e simultaneamente ocorre a emissão das raízes de fixação a partir do tolete. Nesta fase de desenvolvimento inicial, o broto depende das reservas de carboidratos, lipídeos e proteínas presentes no tolete (Liu et al., 1998). Após 20 10 Tópicos em Ecofisiologia da Cana de Açúcar _projeto1.indb 10 13/10/10 10:21
  11. 11. Fenologia da Cana-de-açúcar a 30 dias se inicia a emergência do perfilho primário na superfície do solo e, simultaneamente ao seu crescimento, a partir da base do colmo, observa-se o desenvolvimento de novas raízes e o desenvolvimento de outros perfilhos (Segato et al., 2006). A variabilidade genética pode resultar em comportamentos diferenciados tanto na brotação da cana planta como na soqueira. Silva et al. (2004) relatam que mesmo sobre condições ambientais idênticas, a brotação pode ser diferente entre as variedades. Uma variedade que vem sendo muito plantada pelos produtores da região Centro- Sul é a RB855156 devido ao alto potencial produtivo, elevado teor de sacarose e precocidade de maturação. Entretanto, esta tem apresentado sérios problemas de brotação, acarretando em perda de grande parte de sua produção de cana planta ou má formação do estande inicial (Silva et al., 2004). Além de considerar os fatores genéticos, outras características devem ser levadas em consideração para se obter uma boa brotação, como a idade da muda, umidade do tolete, posição da gema, concentração de nutrientes e açúcares como reserva dos toletes. Na questão do manejo deve-se levar em consideração o armazenamento e a nutrição das mudas. A preocupação de se planejar o plantio é de fundamental importância para o bom rendimento da brotação sendo que os produtores de cana-de-açúcar precisam estar atentos ao tempo que sua muda irá ficar armazenada até sua distribuição no sulco de plantio. Santos (1983) desenvolveu um trabalho sobre brotação e desenvolvimento inicial da cana-de-açúcar influenciados pelo ambiente, tempo de armazenamento e tamanho de toletes. Foi observado que a resistência das mudas ao armazenamento aumentou com o tamanho de estaca, enquanto a eficiência da germinação foi reduzida em razão do tempo em que permaneceram armazenadas. Na fase de brotação os aspectos nutricionais dos toletes são importantes para um bom crescimento e desenvolvimento das gemas. Alguns estudos mostram que altas doses de nutrientes, principalmente o nitrogênio no plantio das mudas, podem aumentar a porcentagem e a velocidade de brotação (Camargo, 1970; Rugai; Orlando Filho, 1971; Machado, 1976). Sendo, portanto, ideal a montagem de viveiro de mudas em solos de alta fertilidade para se atender as melhores condições nutricionais das mudas. Hoje existem técnicas usuais como a aplicação de reguladores vegetais e estimulantes adicionados a minerais que auxiliam na fisiologia da brotação. Silva et al. (2010a), trabalhando com biorreguladores associados a fertilizantes líquidos, obtiveram aumento da produtividade de colmos e na produção de açúcar em cana-soca, possibilitando aumento na longevidade do canavial. O tratamento com fungicidas e inseticidas podem aumentar os índices de brotação devido à proteção dos toletes contra insetos e fungos presentes no ambiente, possibilitando obter plantios mais uniformes com alto vigor e rápido desenvolvimento. Essas técnicas vem a acrescentar cada dia mais na qualidade de plantio e dar mais segurança ao produtor em relação a infestação de pragas e doenças no canavial, podendo assim alcançar maiores produtividades e lucratividade. Outros fatores importantes no manejo que aumentam a porcentagem da brotação como a profundidade de sulcação, quantidade de terra na cobrição dos toletes, tempo em que os sulcos ficam abertos, quantidade de palha sobre o solo entre outros, devem ser avaliados, pois para se obter bons resultados é importante se atender a um conjunto de ações de manejo e não a um fator isolado. 2.2. Perfilhamento Após a emissão do perfilho primário, ou também denominado como perfilho materno, inicia-se o crescimento e desenvolvimento das raízes dos perfilhos, que tem por finalidade absorver água e nutrientes do solo, não dependendo mais das reservas do tolete (Figura 3). Perfilhamento é o processo de emissão de colmos, originário da base da planta ou da região axilar da folha basal por uma mesma planta, os quais recebem a denominação de perfilhos (Bezuidenhou et al., 2003). Sob condições ideais para os acontecimentos desses estádios, o perfilhamento assume papel principal no processo produtivo da cana-de-açúcar. Segundo Câmara (1993) é o segundo estádio fenológico (perfilhamento) que permitirá o estabelecimento da cultura em condições de campo e fornecerá às touceiras o número de colmo adequados a produção. O processo de perfilhamento é regulado pelo hormônio de crescimento auxina, o qual exerce dupla função alongamento do colmo e inibição do desenvolvimento de gemas laterais. Com o desenvolvimento da brotação, as auxinas sintetizadas na gema apical, com transporte polar basípeto, induzem a alongação dos tecidos (entrenós), podendo inibir a emergência das gemas laterais através da dominância apical, processo pelo qual complexo do hormônio no ápice promoveria um carregamento preferencial de carboidratos para essa região em detrimento as gemas laterais (Miller; Gilbert, 2009). Cinco diferentes estádios fenológicos da cultura durante o desenvolvimento dos perfilhos foram identificadas por 11 Tópicos em Ecofisiologia da Cana de Açúcar _projeto1.indb 11 13/10/10 10:21
  12. 12. Fenologia da Cana-de-açúcar Perfilho primário Perfilho secundário Tolete Perfilho secundário Raízes dos perfilhos Raízes dos toletes Figura 3. Tolete de cana-de-açúcar em processo de perfilhamento e formação do sistema radicular. Fonte: Dillewijn (1952). Bezuidenhou et al. (2003), seguindo a ordem sequencial, fase 1 de pré-germinativo (final da colheita da muda e início para a germinação do primeiro broto), durante esta fase as gemas permanecem dormentes; fase 2 de pré-emergência (germinação de gemas até a emergência do primeiro perfilho primário); fase 3 de surgimento de perfilhos primários (primeiros afilhamentos até a emergência do último perfilho primário); fase 4 de surgimento de perfilhos secundários (aparecimento dos últimos perfilhos primários à senescência desses perfilhos),e fase 5 de senescência de perfilhos (senescência dos primeiros perfilhos à colheita). A fase de perfilhamento intenso das touceiras ocorre quando atingem o máximo da produção de novos perfilhos, chegando algumas variedades a produzir 20 ou mais perfilhos por touceira. A partir do ponto máximo de perfilhamento, a competição entre perfilhos pelos fatores de crescimento (luz, espaço, água e nutrientes) torna-se elevada, de maneira que se constata a redução do perfilhamento através da diminuição e paralização desse processo, além de morte dos perfilhos mais jovens (Castro; Christofoletti, 2005). A radiação solar é um fator climático importante na formação e crescimento dos perfilhos. A variação da densidade de perfilhos nestas fases varia de acordo com a intensidade luminosa, sendo que, em condições de maiores intensidades luminosas a cultura pode promover a foto-oxidação do ápice, reduzindo o alongamento e aumentando o número de perfilhos (Bezuidenhou et al., 2003). Por outro lado, a baixa luminosidade reduz drasticamente a emissão de novos perfilhos (Câmara, 1993), o auto-sombreamento induz inibição do perfilhamento por competição intraespecífica e acelera o crescimento do colmo principal (Rodrigues, 1995). Dillewjn (1952) explica o mecanismo em que a intensidade luminosa afeta o perfilhamento. Considerando que as auxinas produzidas no apice da planta é que são responsáveis pelo perfilhamento e estas descem em fluxo continuo promovendo o alongamento dos colmos e impedindo o desenvolvimento das gemas laterais, sendo que sob alta intensidade luminosa o fluxo de auxinas do apice para as partes basais diminui, consequentemente 12 Tópicos em Ecofisiologia da Cana de Açúcar _projeto1.indb 12 13/10/10 10:21
  13. 13. Fenologia da Cana-de-açúcar ocorre o decréscimo no grau de inibição das gemas laterais, resultando na formação dos perfilhos. Ao estudar as características ideais de crescimento de cultivares de cana-de-açúcar, Terauchi e Matsuoka (2000) observaram que a taxa de perfilhamento reduziu drasticamente com o fechamento do dossel, porém as taxas de alongamento do colmo mais velho aumentaram quando perfilhos começaram a experimentar a competição por luz. Inman-Bamber (1994) também observou que a senescência de perfilhos jovens pode ser esperada quando o dossel intercepta menos de 70% da radiação recebida. O perfilhamento, assim como a brotação das gemas, é fortemente influenciado por variações de temperatura. A formação e crescimento dos perfilhos, diâmetro e número de entrenó são favorecidos pelo aumento da temperatura até o máximo de 30°C (Liu et al., 1998), temperaturas abaixo de 20C° podem promover a paralisação do crescimento dos perfilhos (Câmara, 1993). Efeito similar foi observado por Almeida et al. (2008) que verificaram temperaturas ótimas de 25,5°C e 27°C para o desenvolvimento do perfilho, combinados com o suprimento hídrico adequado. Segundo Camargo (1970), em condições de baixa temperatura, por ocasião do perfilhamento, deve-se plantar em profundidades rasas, para que a luminosidade contrabalance os efeitos da baixa temperatura. O estresse hídrico também pode causar redução na emissão de novos perfilhos, pois a falta de água cessa a divisão e o alongamento celular impedindo a diferenciação e o crescimento dos tecidos que darão origem as novas estruturas dos perfilhos. Durante o período de perfilhamento a cultura exige uma grande quantidade de água para que ocorra o seu pleno estádio de desenvolvimento vegetativo (Bezuidenhou et al., 2003). Ramesh e Mahadevaswany (2000), estudando o efeito da seca nas diferentes fases do ciclo da cana-de-açúcar, constataram que os cultivares que perfilham menos, além de apresentarem menores porcentagens de mortalidade dos perfilhos, tinham perfilhos com maior estatura, diâmetro de colmo e maior massa seca, indicando uma correlação positiva com os cultivares mais produtivos. O perfilhamento começa a partir de cerca de 40 dias após o plantio e pode atingir pico em cerca de 3-5 meses sob condições favoráveis de chuva, como foi constatado em vários estudos (Oliveira et al., 2004; Silva et al., 2008; Almeida et al., 2008). De acordo a Silva et al. (2008), o aumento no perfilhamento pode ocorrer até seis meses de idade, e posterior redução de cerca de 50%, seguida de estabilização tanto em cana-planta quanto em cana-soca, a partir dos nove meses (Castro; Christofoleti, 2005). Com a estabilidade desse estádio, os perfilhos que estão mais desenvolvidos continuam o crescimento em altura e espessura (Bezuidenhou et al., 2003). Na questão do manejo varietal, o perfilhamento pode variar de variedade para variedade, dependendo das características genéticas (Casagrande, 1991). Segundo Terauchi et al. (1999), o elevado perfilhamento é uma característica inadequada para a obtenção de cultivares melhoradas, pois promoveria um gasto energético para a produção destes perfilhos, não representando uma correlação positiva com o aumento de produtividade da cultura. Além do efeito genético, a época de plantio e a época de corte da cana planta ou das soqueiras, influem no perfilhamento e no número final de colmos industrializáveis (Machado et al., 1982; Câmara, 1993). A prática de espaçamento correto no plantio proporciona maiores produtividades e a irrigação na cana-de-açúcar proporciona melhor brotação da cana planta e um melhor perfilhamento da soqueira nos primeiros seis meses de desenvolvimento (Galvani et al., 1997; Soares et al., 2004). 2.3. Crescimento e Desenvolvimento da parte aérea As relações hídricas desempenham papel importante na alongação dos perfilhos e no crescimento final dos colmos da cana-de-açúcar. Ramesh e Mahadevaswamy (2000) relatam que ainda que em condições de estresse hídrico, os tecidos de elongamento meristemático, encontrados em maior grau nos intrenós em expansão são os mais severamente afetados. Em estudo realizado em cana-de-açúcar sob déficit hídrico em condições foram observaram redução no alongamento do colmo e menor desenvolvimento foliar (Inman-Bamber, 2004). Em estudo de diferentes estádios fenológicos da cultura em condição deficiência hídrica do solo, Machado et al. (2009) verificaram a redução na matéria seca do colmo e no conteúdo de sólidos solúveis ocasionada pela redução da fotossíntese, o que causou menor produção de fotoassimilados necessários para o crescimento do colmo e produção de sacarose. Inman-Bamber; Smith (2005) relatam que a suscetibilidade da cana-de-açúcar à deficiência hídrica é maior quando as plantas estão na fase de alongamento dos colmos, o que causa sérios prejuízos na produção de fitomassa e no rendimento de sacarose Sabe-se que a alongação celular e o crescimento da cultura são intimamente ligados aos níveis de umidade do solo, quanto maior a disponibilidade hídrica do solo maior o crescimento da cultura. Por outro lado, quanto mais prolongado for o período de estiagem, maior será a formação de nós e entrenós muito curtos e próximos entre si, diminuindo drasticamente o volume de parênquima para armazenamento de sacarose (Câmara, 1993). 13 Tópicos em Ecofisiologia da Cana de Açúcar _projeto1.indb 13 13/10/10 10:21
  14. 14. Fenologia da Cana-de-açúcar Durante a fase adulta dos colmos no período final de maturação, uma nova fenofase pode ser registrada com o aparecimento de brotões (chupão), esses são brotos desenvolvidos após a estabilização dos colmos principais na cultura, e cujo comportamento é similar ao de uma cana jovem (Carlin et al., 2008). Esses brotões diferenciam dos perfilhos do inicio do crescimento pois apresentam caules mais grossos e folhas mais largas e curtas do que os dos colmos principais (Bonnett et al., 2005). A eficiência de crescimento da cultura é determinada pela quantidade de radiação solar interceptada e sua conversão em matéria seca, sendo a eficiência de seu uso no processo de fotossíntese o principal motor da acumulação de biomassa (Sinclair et al., 2004; Heerden et al., 2010). Segundo Singels et al. (2005), o desenvolvimento do dossel é regulado essencialmente pela temperatura e radiação, podendo sofrer interferência no seu desenvolvimento pela cultivar, densidade de plantio (espaçamento), o estado hídrico e nutricional. Dentre os fatores externos de estímulo ao aparecimento desses brotões destaca-se os elevados períodos de precipitações (Berding et al., 2005; Bonnett et al., 2005; Carlin et al., 2008) que elevam a umidade do solo. Em adição, o aumento da disponibilidade de nitrogênio no final do ciclo da cultura, eleva a incidência de luz e vento sobre as touceiras, que favorecem o tombamento das plantas adultas, favorecendo o aparecimento dos brotões (Berding et al., 2005). Ao serem colhidos juntamente com a cana madura, há uma tendência para diminuição da qualidade da matéria-prima, devido ao reduzido teor de sacarose e elevado teor de açúcares redutores nos mesmos (Berding et al., 2005). A curva de crescimento da cana-de-açúcar em função do tempo apresenta como característica a forma sigmóide (Silva et al., 2005). Segundo Machado et al. (1891), esta pode ser divida em três fases: fase inicial, em que o crescimento é lento (até 200 dias após o plantio); fase de crescimento rápido (entre 200 a 400 dias após o plantio), onde 75% de toda matéria seca é acumulada, e fase final (entre 400 e 500 dias após o plantio) em que o crescimento é novamente lento, acumulando 11 % de toda fitomassa. A produção da cultura da cana-deaçúcar está diretamente relacionada ao desenvolvimento da área foliar, altura e quantidade de colmos por unidade de área. As folhas constituem-se os órgãos assimiladores da canade-açúcar, e surgem a partir do meristema apical de cada colmo, formada de lâmina e bainha. O número de folhas por colmo é pequeno em plantas jovens e aumenta à medida que o colmo cresce, atingindo um número máximo de 10 ou mais folhas por colmo, dependendo da variedade e condições de crescimento (Miller; Gilbert, 2009). O estádio de desenvolvimento das folhas ocorrem ao mesmo tempo que o perfilhamento e alongação do colmo, coincidindo com o período de maior desenvolvimento da cultura (Bezuidenhout et al., 2003). O crescimento das plantas depende da conversão da energia luminosa e energia química, cuja intensidade é proporcional à interceptação capturada da luz pelo dossel da cultura (Smit; Singels, 2006). Bezuidenhout et al. (2003) sugerem três fases fenológicas para a parte aérea da cana-de-açúcar em relação ao desenvolvimento do dossel e densidade do perfilho. Essas são: fase 1 de emergência da parte aérea primária que coincide com o período de desenvolvimento de perfilhos primários, os quais surgem a partir de gemas ou brotos subterrâneos; a fase 2 de emergência da parte aérea secundária, definida como a continuação do desenvolvimento de perfilhos primário e estabelecimento dos perfilhos secundários. E por último a fase 3 de senescência foliar que ocorre devido à competição por luz pelos perfilhos. O aumento do índice de área foliar em cana-de-açúcar é rápido, ocorrendo durante três a cinco meses do seu cultivo (Inman-Bamber, 2004). Estudos mostram que a área foliar da cana-de-açúcar aumenta no período de grande crescimento da cultura, quando verificam-se os maiores índice de área foliar e números de folhas nesse período, ou seja, alta eficiência fotossintética (Sinclair et al., 2004; Silva et al., 2005; Oliveira et al., 2005), entretanto resultados mostraram que com o passar do tempo a capacidade fotossintética da cana-de-açúcar decresce, representada pela diminuição da área foliar (Silva et al., 2005; Oliveira et al., 2005). Os autores sugerem que a capacidade fotossintética diminui com o desenvolvimento da cultura, pois a planta está também mantendo outros órgãos, que não foliares, que demandam energia, e que são chamados de drenos, como os colmos, raízes e folhas velhas. A dependência da emissão de folhas em função da temperatura foi confirmada por vários estudo (InmanBamber, 1994; Sinclair et al., 2004). Os autores constataram que a temperatura mínima base necessária para o inicio do desenvolvimento foliar é 10,8°C. Quando a planta é submitida à temperaturas mais baixas resulta em restrição sobre a taxa de desenvolvimento da área foliar. A restrição hídrica também afeta diretamente o desenvolvimento foliar. Sabe-se que períodos de seca durante a safra, afeta negativamente o desenvolvimento do dossel pela desaceleração da produção de novos brotos 14 Tópicos em Ecofisiologia da Cana de Açúcar _projeto1.indb 14 13/10/10 10:21
  15. 15. Fenologia da Cana-de-açúcar e folhas e pela acelerada senescência da parte aérea (Inman-Bamber, 2004). Smit e Singels (2006), estudando o desenvolvimento fenológico da cana-de-açúcar durante o estresse hídrico, verificaram o aumento da senescência foliar e redução da área foliar. Estes resultados estão de acordo com Machado et al. (2009) que também constataram uma acentuada senescência foliar e restrição ao surgimento de novas folhas no período de seca. Colaborando nesse entendimento, Robertson et al (1999) observaram que com a suspensão da irrigação ocorreu a queda linear da produção de folhas e perfilhos, pois ocorre redução na massa seca das folhas e diminuição da área foliar. Os fatores genéticos das plantas influenciam no crescimento da parte aérea da cana-de-açúcar, e dependendo do ciclo de maturação da variedade pode interferir no acúmulo de matéria seca. Variedades de maturação precoce acumulam sacarose antecipadamente, podendo produzir menos biomassa por área comparada a uma variedade tardia. Em relação ao manejo da adubação, os picos de absorção de nutrientes acontecem nesta fase, sendo que para a cana-planta a absorção da maioria dos elementos minerais ocorre dos nove meses em diante, enquanto para a cana-soca o pico de absorção processa-se na primeira metade do ciclo da cultura, ou seja, do zero aos seis meses de idade. Deve-se atender ao equilíbrio nutricional no período de grande crescimento, pois o excesso de componentes minerais como o caso do nitrogênio pode causar um crescimento excessivo da planta atrasando o período de maturação, prejudicando a qualidade da matéria-prima, pela diminuição do teor de sacarose dos colmos (Casagrande, 1991). 2.4. Emergência da inflorescência e florescimento A cana-de-açúcar forma uma panícula aberta tipo inflorescência, cuja forma, grau de ramificação e tamanho são altamente específicos de cada variedade. A inflorescência consiste de um eixo principal com ramificações primárias e secundárias. Presas as ramificações estão as espiguetas arranjadas em pares que contêm as flores individuais (Miller; Gilbert, 2009). As flores hermafroditas se apresentam numa inflorescência terminal tipo panícula, bem ramificada e com formato conoidal, o órgão masculino é constituído por três estames que sustentam uma antera cada um (Mozambani et al., 2006). O florescimento é uma característica genética da canade-açúcar existindo variedades floríferas e não floríferas. Ocorre quando a planta atinge uma maturação relativa de desenvolvimento, nesse momento os primórdios foliares param de crescer iniciando a produção de inflorescência, passa de vegetativo para reprodutivo (Miller; Gilbert, 2009). Embora essa seja uma característica desejável sob o ponto de vista do melhorista, trata-se de um fenômeno indesejável em áreas comerciais, uma vez que nos processos de formação e emissão da inflorescência ocorre elevado consumo de sacarose e redução do volume do caldo resultando no aumento do teor de fibras (Araldi et al., 2010). Diversos fatores contribuem para o florescimento de cana tais como: a pré-disponibilidade da variedade para florescer, idade mínima, fotoperíodo e intensidade de luz, temperatura, umidade e fertilidade do solo, estado nutricional da planta e altitude, sendo o fotoperíodo o fator crítico que determina o momento da indução (Araldi et al., 2010). A indução floral, as hibridações e produção de sementes de cana-de-açúcar ocorrem somente sob condições específicas de temperatura e fotoperíodo. Nas regiões tropicais, o florescimento ocorre naturalmente enquanto nas regiões sub-tropicais e temperadas, o fotoperíodo deve ser gerado por meio de câmaras de crescimento (Berding; Hurney, 2005). Aliado ao florescimento ocorre o processo de isoporização, mais conhecido como chochamento, processo que causa a desidratação do tecido e consequente perda no peso final; este processo ocorre de cima para baixo no colmo podendo variar conforme a variedade (Caputo et al., 2007). A cana-de-açúcar é considerada termossensível para a indução floral, sendo necessárias temperaturas ideais principalmente no período noturno. Dentro desse período fotoindutivo, a variação de temperatura é muito importante no intervalo noite-dia, em que quanto maior o número de dias com temperaturas mínimas acima de 18°C e temperaturas máximas abaixo de 31°C, melhor será a condição de florescimento e quanto menor for a amplitude de variação térmica, melhor a condição de indução ao florescimento. Se associado à temperatura houver bom suprimento de água nas plantas haverá boas condições para a indução do florescimento (Azevedo, 1981). Nos locais onde ocorre florescimento profuso, a temperatura mínima raramente fica abaixo de 18°C e a máxima nunca ultrapassa os 32 a 35°C (Levi, 1983). Em relação à latitude, Rodrigues (1995) relatam que em latitudes maiores, o florescimento é sazonal, ocorrendo, principalmente, quando o fotoperíodo diminui, isto é, quando as plantas estão concluindo o período vegetativo. Segundo Clements e Awada (1965), o florescimento geralmente é mais profuso em latitudes de 5-15 graus, especificamente entre 7 e 8 graus. 15 Tópicos em Ecofisiologia da Cana de Açúcar _projeto1.indb 15 13/10/10 10:21
  16. 16. Fenologia da Cana-de-açúcar A panícula, também chamada de bandeira ou flecha da cana-de-açúcar, é sensível a diferentes fotoperíodos desde o período de indução até o inicio do alongamento, sendo que o estádio inicial de diferenciação do meristema vegetativo em reprodutivo exige comprimento de dia intermediário e o estádio mais avançado da formação da panícula e da inflorescência necessita que o comprimento do dia seja curto (Mozambani et al., 2006). A condição básica para florescer é que o fotoperíodo indutivo ocorre quando a duração do dia decresce de 12,8 para 12,3 horas de luz. O número de horas de luz/escuro que induz o florescimento em cana-de-açúcar difere de variedade para variedade (Clements; Awada, 1965). Em relação à umidade do solo, Rodrigues (1995) relata que a deficiência hídrica durante o ciclo indutivo, atrasa e reduz o florescimento. Logo, uma técnica aplicada em locais onde há irrigação, é suspender a irrigação (durante os três meses anteriores à indução floral) a fim de se provocar enorme tensão ou estresse hídrico na planta, evitando o florescimento. Esta técnica pode apresentar alguns problemas, como a cana-de-açúcar, mesmo em déficit hídrico, pode florescer ou florescer mais tarde ou, ainda, não se recuperar devido ao estresse proporcionado pela seca. No processo de florescimento da cana-de-açúcar, as células meristemáticas apicais passam por estímulos de diferenciação deixando de produzir folhas e colmos para formar a inflorescência. É importante detectar o momento desta diferenciação para que se faça o manejo adequado através de aplicações de reguladores vegetais e inibidores do florescimento. Caputo et al. (2007) avaliaram a eficácia de etefon e sulfometuronmetil na maturação, no florescimento, na isoporização e na produtividade de sete genótipos de cana-de-açúcar. Identificaram respostas diferenciadas dos genótipos em relação aos maturadores, no sentido que, entre aqueles que floresceram e isoporizaram, apenas houve controle total desses fatores no SP80-1842, enquanto no IAC873396 houve controle total do florescimento e parcial da isoporização, com maior eficiência para o sulfometuronmetil. Por outro lado, houve controle parcial e semelhante do florescimento pelos dois produtos no genótipo IAC893124, porém a isoporização foi mais bem controlada pelo etefon. A nutrição das plantas pode afetar a emissão das inflorescências, principalmente em relação ao nitrogênio. De acordo com Araldi et al. (2010), altas doses de nitrogênio alteram a relação carbono/nitrogênio, diminuindo o florescimento, assim como os demais minerais também têm relações com o florescimento na cana-de-açúcar. Alexander (1973) observou que há menor florescimento quando se combinam altas doses de nitrogênio com a suspensão da irrigação, em período adequado. Em relação ao potássio, o comportamento no florescimento é variável em função da variedade utilizada. Doses altas de potássio aumentam o índice de florescimento em algumas variedades, mas diminuiu em outras (Araldi et al., 2010). 2.5. Maturação Os colmos que sobrevivem à forte competição da fase de perfilhamento intenso continuam seus processos de crescimento e desenvolvimento, acumulando cada vez mais sacarose em seus entrenós, à medida que estes vão amadurecendo (Inman-Bamber et al., 2009). O colmo é considerado o fruto agrícola da cana-de-açúcar, constituise num reservatório, órgão de armazenamento dos fotoassimilados (sacarose) (Rodrigues, 1995; Inman-Bamber, 2004), apresenta uma estrutura cilindrica, é ereto, fibroso e constituído de nós e entrenós; a altura varia de 1,0 a 5,0m e o diâmetro pode variar desde menos de 1,0 cm até 5,0 cm (Miller; Gilbert, 2009). Uma sucessão de entrenós em diferentes estádios fisiológicos compõe o colmo, isto é, entrenós maduros, em maturação e imaturos. Os entrenós imaturos, localizados na região do colmo com folhas verdes, são fibrosos, com alta concentração de hexose e baixa concentração de sacarose (Inman-Bamber, 2004). À medida que estes entrenós se desenvolvem sua taxa de crescimento diminui progressivamente, até ser nula, quando os entrenós amadurecem (Heerden et al., 2010). Ocorre nessa fase a perda de umidade do colmo que é equilibrado por ganho de sacarose e de fibras, o amadurecimento prossegue da parte inferior para a parte superior, portanto, a inferior contém mais açúcares do que na parte superior (Lisson et al., 2005). As cultivares modernas de cana-de-açúcar, sob condições ideais, são capazes de armazenar sacarose nos tecidos do parênquima do caule até 62% do peso seco ou 25% do peso fresco (Moore, 2005). A cana-de-açúcar em função do seu ciclo perene sofre influência das variações climáticas durante todo ano. Para atingir alta produção de sacarose a planta precisa de temperatura e umidade adequadas para permitir o máximo crescimento na fase vegetativa, seguida de restrição hídrica ou térmica para favorecer o acúmulo da sacarose no colmo na época do corte (Inman-Bamber; Smith, 2005). Por ser uma planta do tipo C4, possui alta eficiência fotossintética a ponto luminoso elevado (Mccormick et al., 2008). Na realização da fotossíntese ocorre à produção de carboidratos que será usado primeiramente no de- 16 Tópicos em Ecofisiologia da Cana de Açúcar _projeto1.indb 16 13/10/10 10:21
  17. 17. Fenologia da Cana-de-açúcar senvolver folhas e raízes, em seguida os carboidratos são cada vez mais divididos entre matéria seca estrutural e acúmulo na forma de açúcares no colmo. Portanto, quanto maior for a saturação luminosa, mais fotossíntese será realizada contribuindo assim para o aumento na taxa de sacarose acumulada durante a maturação dos entrenós, refletindo diretamente em ganho econômico da cultura (McCormick et al., 2008; Moore, 2005). De acordo com Inman-Bamber (2009), as taxas fotossintéticas das folhas jovens e maduras não podem explicar as diferenças no armazenamento de sacarose. Isso pode ser explicado pelas diferenças na fotossíntese em nível de planta inteira ou pelas diferenças que ocorrem dentro do colmo ou no sistema de transporte entre a fonte de fotoassimilados nas folhas e da deposição dos fotoassimilados dentro do colmo (Moore, 2005). A temperatura é talvez o fator mais efetivo para explicar o acúmulo de sacarose na cana-de-açúcar. O tempo frio retarda o desenvolvimento do colmo e melhora o teor de sacarose (Yamori et al., 2005). De acordo com Alexander (1973), o processo de maturidade fisiológica depende da redução da temperatura do ar, diminuindo a taxa de desenvolvimento vegetativo, sem, no entanto, significativamente afetar o processo de fotossíntese, de modo que uma maior quantidade de produtos fotossintetizados transformados em açúcares estará disponível para o armazenamento nos tecidos da planta. Em estudos realizados sobre a influência da baixa temperatura na maturação por Uehara et al. (2009) foi verificado que quando a cana-de-açúcar foi aclimatada em temperaturas baixas de 15,3ºC no periodo da noite e 26,6ºC durante o dia, essas temperaturas induziram baixas taxas fotossintéticas durante o dia, e as taxas de respiração foram maiores durante a noite quando comparadas com o controle. Os autores constataram também que a temperatura baixa diminuiu tanto o comprimento de caule e matéria fresca, mas aumentou a concentração de sacarose, apesar da supressão do crescimento do caule. Portanto, sugerem que desde o crescimento do caule é suprimido, o caminho da síntese da sacarose é ativado por uma temperatura baixa se de dia ou de noite, assim mais fotoassimilados são direcionado para a produção de sacarose. Quando as condições ambientais começam a ficar desfavoráveis ao desenvolvimento vegetativo da canade-açúcar, isto é baixas temperaturas e baixa umidade do solo, a planta começa a intensificar nesse período o acúmulo de sacarose, que geralmente ocorre de 11 a 20 meses após o plantio, conforme a época da instalação do canavial e variedade utilizada (Câmara, 1993). Os nutrientes minerais influenciam a maturação da cana-de-açúcar de acordo com a época em que estão disponíveis às plantas. O excesso de nitrogênio principalmente em cobertura estimula o crescimento vegetativo da planta retardando o processo de maturação. A aplicação de vinhaça pode interferir no processo de acúmulo de sacarose, por ser composta de água, matéria orgânica, nitrogênio e, principalmente, potássio. Atualmente a utilização de maturadores químicos, definidos como reguladores vegetais, destaca-se como sendo uma ferramenta importante, visando o manejo da colheita, antecipação da maturação de certas variedades e promove melhorias na qualidade da matéria-prima (Leite, 2005; Leite et al., 2009; Silva et al., 2010b). Caputo et al., (2008) trabalharam com reguladores vegetais em resposta a genótipos de cana-de-açúcar buscando a indução da maturação, concluíram que o emprego dos maturadores antecipou a colheita de cana-de-açúcar em pelo menos 21 dias, em relação à testemunha. 3. Considerações finais A cada ciclo de desenvolvimento a cultura da cana-deaçúcar é submetida a diferentes condições ambientais. O ambiente em que a cultura está instalada promove diferentes respostas nas plantas dependendo do seu estádio fenológico. Pode-se constatar neste estudo a nítida influência dos fatores ambientais nos diferentes estádios da cultura, como a restrição hídrica que pode causar limitação no comprimento dos entrenós do colmo, a temperatura que é o fator de maior importância para o acúmulo de sacarose na maturação e na fase inicial de brotação, e que a radiação solar tem fator de importância no processo de fotossíntese na folha e a baixa luminosidade reduz drasticamente a emissão de novos perfilhos. Assim, estudos desta natureza, são fundamentais para compreender os processos do potencial fotossintético e de produção de biomassa na cana-de-açúcar e suas relações com o ambiente em que estão se desenvolvendo, permitindo a ampliação dos conhecimentos sobre sua adaptabilidade às condições de cultivo. 4. Referências bibliográficas ALMEIDA, A.C.S.; SOUZA, J.L.; TEODORO, I.; BARBOSA, G.V.S.B.; MOURA FILHO, G.; FERREIRA JÚNIOR, R.A.F. Desenvolvimento vegetativo e produção de variedades de cana-de-açucar em relação a disponibilidade hídrica e unidades térmicas. Ciência e Agrotecnologia, v.32, n.5, p.1441-1448, 2008. 17 Tópicos em Ecofisiologia da Cana de Açúcar _projeto1.indb 17 13/10/10 10:22
  18. 18. Fenologia da Cana-de-açúcar ALEXANDER, A.G. Sugarcane physiology. A comprehensive study of the Saccharum source-to-sink system. Amsterdam: Elsevier, 1973. 725p. AZEVEDO, H.J. Fisiologia da cana-de-açúcar. Araras: Programa Nacional de Melhoramento da Cana-deaçúcar, 1981. 108p. (Apostila). ARALDI, R.; SILVA, F.M.L.; ONO, E.O.; RODRIGUES, J.D. Florescimento em cana-de-açúcar. Ciência Rural, v.40, n.3, 2010. BACCHI, O.O.S. Ecofisiologia da cana-de-açúcar. Piracicaba, IAA/Planalsucar, 1985. 20p. BARBIERI, V. Medidas e estimativas de consumo hídrico em cana de açúcar (Saccharum spp.). Piracicaba: ESALQ/ USP 1981. 142p. Dissertação (Mestrado) BERDING, N.; HURNEY, A.P. Flowering and lodging, physiological-based trats affecting cane and sugar yield what do we know of their control mechanisms and how do we mange them. Field Crops Research, v.92, p.261275, 2005. BERDING, N.; HURNEY, A.P.; SALTER, B.; BONNETT, G.D. Agronomic impact of sucker development in sugarcane under different environmental conditions. Field Crops Research, v.92, n.1, p.203-217, 2005. BONNETT, G.D.; SALTER, B.; BERDING, N.; HURNEY, A.P. Environmental stimuli promoting sucker initiation in sugarcane. Field Crops Research, v.92, n.1, p.219-230, 2005. BEZUIDENHOUT, C.N.; OLEARY, G.J.; SINGELS, A.; BAJIC, V.B. A process-based model to simulate changes in tiller density and light interception of sugarcane, Crops and Agricultural Systems, v.76, p.589-599, 2003. CARLIN, S.D.; SILVA, M.A.; ROSSETTO, R. Parâmetros biométricos e produtividade da cana-de-açúcar após tombamento dos colmos. Bragantia, v.67, n.4, p.845853, 2008. CASAGRANDE, A.A. Tópicos de morfologia e fisiologia da cana-de-açúcar. Jaboticabal: Funep, 1991. 157p. CASTRO, P.R.C.; CHRISTOFFOLETI, P.J. Fisiologia da cana-de-açúcar. In: MENDONÇA, A.F. Cigarrinhas da cana-de-açúcar: Controle biológico. 1.ed. Maceió: Insecta, 2005. p.3-48. CAPUTO, M.M.; SILVA, M.A.; GOMES, E.G.F.B.; CASTRO, G.J.G. Acúmulo de sacarose, produtividade e florescimento de cana-de-açúcar sob reguladores vegetais, Interciencia, v.32, n.12, 2007. CAPUTO, M.M.; GOMES, E.G.F.B.; SILVA, M.A.; PIEDADE, S.M.S. Resposta de genótipos de cana-de-açúcar à aplicação de indutores de maturação. Bragantia, v.67, n.1, p.15-23, 2008. CESNIK, R.; MIOCQUE, J. Melhoramento da cana-deaçúcar. Brasília: Embrapa, 2004. 307p. CLEMENTS, H.F.; AWADA, M. Experiments on the artificial induction of flowering in sugarcane. In: International Society of Sugar Cane Technologists Congress, 12., San Juan. Proceedings…San Juan: ISSCT, 1965. p.795-812. DILLEWIJN, C. Van. Botany of sugarcane. Walthham: Chonica Botanica, 1952. 371p. DOOREMBOS, J.; KASSAM, A.H. Yield response to water. Rome: FAO, 1979. 193p. Irrigation and Drainage Paper 33. CÂMARA, G.M.S. Ecofisiologia da cultura da cana-deaçúcar. In: CÂMARA, G. M. S., OLIVEIRA, E. A. M. (Eds.). Produção da cana-de-açucar. Piracicaba: FEALQ, 1993, p.31-64. GALVANI, E.; BARBIERI, V.; PEREIRA, A.B.; VILLA NOVA, N.A. Efeitos de diferentes espaçamentos entre sulcos na produtividade agrícola da cana-de-açúcar (Saccharum spp.). Scientia Agricola, Piracicaba, v.54, n.1/2, p.6268, 1997. CAMARGO, P.N. Fisiologia da cana-de-açúcar. ESALQ, Departamento de Agricultura e Horticultura, Piracicaba, 1970. 38p. GASCHO, G.J.; SHIH, S.F. Sugarcane. In: TEARE, I.D.; PEET, M.M. (Ed.). Crop-water relations. New York: WileyInterscience, 1983. p.445-479. CAIEIRO, J.T.; PANOBIANCO, M.; BESPALHOK FILHO, J.C.; OHLSON, O.C. Physical purity and germination of sugarcane seeds (Caryopses) (Saccharum spp.). Revista Brasileira de Sementes, v.32, n.2, p. 140-145, 2010. GUPTA, V.; RAGHUVANSHI, S.; GUPTA, A.; SAINI, N.; GAUR, A.; KHAN, M.N.; GUPTA, R.S.; SINGH, J.; DUTTAMAJUMDER, S.K.; SUMAN, A.; KHURANA, J.P.; KAPUR, R.; TYAGI, A.K. The water-deficit stress- and red-rot-related genes in sugarcane. Functional Integrative Genomics, v.10, n.2, p.207-214, 2010. 18 Tópicos em Ecofisiologia da Cana de Açúcar _projeto1.indb 18 13/10/10 10:22
  19. 19. Fenologia da Cana-de-açúcar HEERDEN, P.D.R.Van; DONALDSON, R.A.; WATT, D.A.; SINGELS, A. Biomass accumulation in sugarcane: unravelling the factors underpinning reduced growth phenomena. Journal of Experimental Botany, v.61, n.11, p.28772887, 2010. INMAN-BAMBER, N.G. Temperature and seasonal effects on canopy development and light interception of sugarcane. Field Crops Research, v.36, p.41-51, 1994. INMAN-BAMBER, N.G. Sugarcane water stress criteria for irrigation and drying off. Field Crops Research, v. 89, p.107-122, 2004. INMAN-BAMBER, N.G.; SMITH, D.M. Water relations in sugarcane and response to water deficits. Field Crops Research, v.92, p.185-202, 2005. INMAN-BAMBER, N.G.; BONNETT, G.D.; SPILLMAN, M.F.; HEWITT, M.L.; JINGSHENG X. Source–sink differences in genotypes and water regimes influencing sucrose accumulation in sugarcane stalks. Crop & Pasture Science, v.60, n.4, p.316-327, 2009. LARCHER, W. Ecofisiologia Vegetal. São Carlos: Rima artes, 2004. 531p. LEE, T.S.G. Efeito do plantio de cana inteira na germinação, no desenvolvimento e na produção da cana-deaçúcar. Cadernos Planalsucar, v.3, n.1, p.13-18, 1984. LEITE, G.H.P. Maturação induzida, alterações fisiológicas, produtividade e qualidade tecnológica da canade-açúcar (Saccharum officinarum L.). Botucatu: FCA/ UNESP, 2005. 141p. Dissertação (Mestrado em Produção Vegetal) LEITE, G.H.P.; CRUSCIOL, C.A.C.; SILVA, M.A.; FILHO, W.G.V. Maturadores e qualidade tecnológica da canade-açúcar variedade RB855453 em início de safra. Bragantia, v.68, n.3, p.781-787, 2009. development in sugarcane, including sub optimum and supra-optimum temperature regimes. Agricultural and Forest Meteorology, v.90, p.119-139, 1998. LUCCHESI, A.A. Cana-de-açucar. In. Castro. P. R. C. Kluge R. A. (Ed). Ecofisiologia de culturas extrativas: Canade-açúcar, Seringueira, Coqueira, Dendezeiro e Oliva. Cosmópolis: Stoller do Brasil, 2000. p. 13-46. MACHADO, J.R. Efeito da pré-fertilização nitrogenada na brotação e no desenvolvimento inicial da muda de cana-de-açúcar (Saccharum spp.). Piracicaba, ESALQUSP, 1976. 117p. (Dissertação de Mestrado). MACHADO, E. C. Um modelo matemático-fisiológico para simular o acúmulo de matéria seca na cultura da cana-de-açúcar (Saccharum spp.). Campinas: UNICAMP, 1981. 115p. (Mestrado - Instituto de Biologia). MACHADO, R.S.; RIBEIRO, V.; MARCHIORI, P.E.R.; MACHADO D.F.S.P.; MACHADO, E.C.; LANDELL, M.G.A. Respostas biométricas e fisiológicas ao deficit hídrico em cana-deaçúcar em diferentes fases fenológicas. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.44, n.12, p.1575-1582, 2009. MCCORMICK A.J.; CRAMER M.D.; WATT D.A. Culm sucrose accumulation promotes physiological decline of mature leaves in ripening sugarcane. Field Crops Research, v.108, p. 250-258, 2008. MILLER, J.D.; GILBERT, R.A. Sugarcane Botany: A Brief View. University of Florida IFAS extension. http://edis. ifas.ufl.edu/SC034. 2009. MOORE, P.H. Integration of sucrose accumulation processes across hierarchical scales: towards developing an understanding of the genetic-crop continuum. Field Crops Research, v.92, p.119-135, 2005. LEVI, C.A. Froracion de cana de azucar, determinacion de requerimentos indutivos. Revista Industrial de Tucuman, v.60, n.1, p.1-15, 1983. MOZAMBANI, A.E.; PINTO, A.S.; SEGATO, S.V.; MATTIUZ, C.F.M. História e morfologia da cana-de-açúcar. In: SEGATO, S.V.; PINTO, A.S.; JENDIROBA, E.; NÓBREGA, J.C.M. Atualização em produção de cana-de-açúcar. 1.ed. Piracicaba: Livroceres, 2006. p.11-18. LISSON, S. N.; INMAN-BAMBER, N. G.; ROBERTSON, M. J.; KEATING, B. A. The historical and future contribution of crop physiology and modeling research to sugarcane production systems. Field Crops Research, v.92, p.321335, 2005. OLIVEIRA, R.A.; DAROS, E.; ZAMBON, J.L.C.; WEBER, H.; IDO, O.T.; ZUFELLATO-RIBAS, K.C.; KOEHLER, H.S.; SILVA, D.K.T. Crescimento e desenvolvimento de três cultivares de cana-de-açúcar, em cana-planta, no estado do Paraná. Scientia Agraria, v.5, n.1/2, p.87-94, 2004. LIU, D. L.; KINGSTON, G.; BULL, T.A. A new technique for determining the thermal parameters of phonological OLIVEIRA, R.A.; DAROS, E.; ZAMBON, J.L.C.; WEBER, H.; IDO, O.T.; ZUFELLATO-RIBAS, K.C.; KOEHLER, H.S.; SILVA, D.K.T. Crescimento e desenvolvimento de três cultivares 19 Tópicos em Ecofisiologia da Cana de Açúcar _projeto1.indb 19 13/10/10 10:22
  20. 20. Fenologia da Cana-de-açúcar de cana-de-açúcar, em cana-planta, no estado do Paraná: taxas de crescimento. Scientia Agraria, v.6, n.1/2, p.85-89, 2005. SILVA, M.A.; CARLIN, S.D.; PERECIN, D. Fatores que afetam a brotação inicial da cana-de-açúcar. Revista Ceres, v.51, n.296, p.457-466, 2004. PINCELLI, R.P.; SILVA, M.A.; SORRILLA, P.F.; RHEIN, A.F.L.; BASSETTO, S.C.; ARANTES, M.T. Brotação de cultivares de cana-de-açúcar sob baixa temperatura. In: CONGRESSO NACIONAL DE BOTÂNICA, 61., 2010, Manaus. Resumos….Manaus: Studio M Design, 2010. SILVA, M.A; JERONIMO, E.M.; LÚCIO, A.D. Perfilhamento e produtividade de cana-de-açúcar com diferentes alturas de corte e épocas de colheita. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.43, n.8, p.979-986, 2008. RAMESH, P.; MAHADEVASWAMY, M. Effect of formative phase drought on different classes of shoots, shoot mortality, cane attributes, yield and quality of four sugarcane cultivars. Journal of Agronomy and Crop Science, v.185, n.4, p.249-258, 2000. ROBERTSON, M.J.; INMAN-BAMBER, N.G.; MUCHOWA, R.C.; WOOD, A.W. Physiology and productivity of sugarcane with early and mid-season water. Field Crops Research, v.64, p.211-227, 1999. RODRIGUES, J. D. Fisiologia da cana-de-açúcar. Botucatu: Unesp, 1995. 75p. RUGAI, S.; ORLANDO FILHO, J. Cana-de-açúcar – planejamento na formação de viveiros. Brasil Açucareiro, v.6, p.29-40, 1971. SANTOS, A.M.C. Emergência, perfilhamento e produção de colmos de cana-de-açúcar (Saccharum sp.), em função das épocas de plantio no Estado de São Paulo. Piracicaba: ESALQ/USP, 1983. 154p. Dissertação (Mestrado). SINCLAIR, T.R.; GILBERT, R.A.; PERDOMO, R.E.; SHINE JR., J.M.; POWELL, G.; MONTES, G. Sugarcane leaf area development under field conditions in Florida, USA. Field Crops Research, v.88, p.171-178, 2004. SMIT, M.A.; SINGELS, A. The response of sugarcane canopy development to water stress. Field Crops Research, v.98, p.91-97, 2006. SINGELS, A., SMIT, M.A.; REDSHAW, K.A.; DONALDSON, R.A. The effect of crop start date, crop class and cultivar on sugarcane canopy development and radiation interception. Field Crops Research, v.92, p.249-260, 2005. SILVA, D.K.T.; DAROS, E.; ZAMBON, J.L.C.; WEBER, H.; TERUYO I.O.T.; ZUFFELLATO-RIBAS, K.C.; KOEHLER, H.S.; OLIVEIRA, R. Análise de crescimento em cultivares de cana–de–açúcar em cana–soca no noroeste do paraná na safra de 2002/2003. Scientia Agraria, v.6, n.1/2, p.47-53, 2005. SILVA, M.A.; CATO, S.C.; COSTA, A.G.F. Produtividade e qualidade tecnológica da soqueira de cana-de-açúcar submetida à aplicação de biorregulador e fertilizantes líquidos. Ciência Rural, v.40, n.4, p.774-780, 2010a. SILVA, M.A.; GAVA, G.J.C.; CAPUTO, M.M.; SORRILA, P.F.; BASSETTO, S.C. Produtividade de colmos e sacarose em cana-de-açúcar em função de interação entre cultivares e maturadores. Scientia Agraria, v.11, n.4, p.323-329, 2010b. SEGATO, S.V.; MATTIUZ, C.F.M.; MOZAMBANI, A.E. Aspectos fenológicos da cana-de-açúcar. In: SEGATO, S.V.; PINTO, A.S.; JENDIROBA, E.; NÓBREGA, J.C.M. Atualização em produção de cana-de-açúcar. 1.ed. Piracicaba: Livroceres, 2006. p. 19-36. SOARES, R.A.B.; OLIVEIRA, P.F.M.; CARDOSO, H.R.; VASCONCELOS, A.C.M.; LANDELL, M.G.A.; ROSENFELD, J. Efeito da irrigação sobre o desenvolvimento e a produtividade de duas variedades de cana-de-açúcar colhidas em início de safra. STAB Açúcar, Álcool e Subprodutos, v.22, n.4, p.38-41, 2004. TAVARES, A.C.S. Sensibilidade da cana-de-açucar (Saccharum spp.) ao execesso de água no solo. Piracicaba: ESALQ/USP, 2009, 220p. Tese (Doutorado) TERAUCHI, T.; NAKAGAWA, H.; MATSUOKA, M.; NAKANO, H. Comparison of the early growth between sugarcane and sweet sorghum. Japanese Journal of Crop Science, v.68 n.3, p. 414-418, 1999. TERAUCHI, T.; MATSUOKA, M. Ideal characteristics for the early growth of sugarcane. Japanese Journal of Crop Science, v.69, n.3, p.286-292, 2000. UEHARA, N.; SASAKI, N.; AOKI, N.; OHSUG, R. Effects of the temperature lowered in the daytime and night-time on sugar accumulation in sugarcane. Plant Production Science, v.12, n.4, 420-427, 2009. WACLAWOVSKY, A.J.; SATO, P.M.; LEMBKE, C.G.; MOORE, P.H.; SOUZA, G.M. Sugarcane for bioenergy production: an assessment of yield and regulation of sucrose content. Plant Biotechnology Journal, v.8, n.1-14, 2010. 20 Tópicos em Ecofisiologia da Cana de Açúcar _projeto1.indb 20 13/10/10 10:22
  21. 21. Fenologia da Cana-de-açúcar YAMORI, W.; NOGUCHI, K.; TERASHIMA, I. Temperature acclimation of photosynthesis in spinach leaves: analyses of photosynthetic components and temperature dependencies of photosynthetic partial reactions. Plant Cell Environmental, v.28 p.536-547, 2005. 21 Tópicos em Ecofisiologia da Cana de Açúcar _projeto1.indb 21 13/10/10 10:22
  22. 22. Modelagem de variáveis climáticas, edáficas e de manejo para a predição de produtividade em cana-de-açúcar Modelagem de variáveis climáticas, edáficas e de manejo para a predição de produtividade em cana-de-açúcar Paulo Eduardo Argenton1, Edgar Gomes Ferreira de Beauclair1*, Maximiliano Salles Scarpari2 Universidade de São Paulo, Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, Dept. de Produção Vegetal, Avenida Pádua Dias, 11, CP 9, Bairro Agronomia, CEP 13.418-900, Piracicaba, São Paulo, Brasil. E-mail: egfbeauc@esalq.usp.br (*Autor correspondente) 2Centro Avançado de Pesquisa Tecnológica de Agronegócio de Cana, Caixa Postal 206, 14001-970 Ribeirão Preto (SP). E-mail: msscarpa@iac.sp.gov.br 1 1. Introdução O desenvolvimento e a adoção de ferramentas de gestão da produção, que necessariamente utilizam modelos de previsão de produtividade, usados na criação de cenários para planejar e dimensionar a produção de uma unidade canavieira são fundamentais, uma vez que o manejo da cultura envolvendo a escolha e alocação de variedades é uma tarefa que envolve inúmeras variáveis e, conseqüentemente, várias soluções. Cabe, portanto, aos modelos, a obtenção de tais soluções, visando sempre a maximização dos lucros auferidos com a atividade (Scarpari; Beauclair, 2004). Os modelos que se encontram neste trabalho podem ser classificados de acordo com Sadler e Russel (1997) como modelos de previsão de colheita que visem simulação de planejamento via vislumbramento de possíveis cenários de produção. Ainda, de acordo com Baier (1973) são modelos empírico-estatísticos construídos a partir de séries históricas de dados agrometeorológicos e observações de dados de produtividade. Um modelo ideal seria aquele que fornecesse uma resposta quantificável tal como crescimento e produção da planta, baseada nos processos físicos e fenológicos das mesmas, utilizando para tanto o efeito de diversas variáveis agrometeorológicas e de manejo de forma conjunta. Tais modelos seriam uma evolução em relação aos aqui apresentados. Portanto, há necessidade irrefutável da utilização de modelos de previsão de safras, no entanto, estes, só funcionam adequadamente, se forem alimentados com dados e estimativas confiáveis (Scarpari et al., 2007). Uma primeira aproximação se faz necessária através da alimentação de modelos de avaliação das variáveis de produção que sejam significativas, com dados oriundos do campo, ou seja, de bancos de dados referentes aos rendimentos das variedades utilizadas comercialmente, face as possíveis interações entre planta, solo, clima e manejo. Desta maneira, este trabalho teve como objetivo, a construção de modelos matemáticos de previsão da produtividade ao longo do ciclo utilizando três variedades de cana-de-açúcar cultivadas na região de Piracicaba, SP em função das variáveis armazenamento de água no solo, somatória calórica e produtividade dos cortes anteriores, estratificadas por ambientes de produção. 2. Materiais e métodos O presente estudo foi realizado tomando como base os dados referentes à produção de todos os cortes das variedades de cana-de-açúcar RB845210, RB855035 e RB855113 (Tabela 1), cultivadas na região de Piracicaba, SP. Como fatores de manejo foram considerados os Ambientes de produção (Prado, 2005). Assim, foram obtidos modelos matemáticos estratificados separando as características qualitativas e discretas e, dentro delas, foram analisadas as qualitativas e contínuas. Para efeito de análise, foram agrupados os ambientes de produção A e B (superior), C e D (médio), e E (inferior). Para cada variedade, buscou-se o maior número possível de repetições de observações de produção sempre dentro de seus respectivos grupos de manejo de solos. Cada variedade, portanto, teve quantidade diferente de dados analisados como mostra a Tabela 2. Obtiveram-se dados climáticos decendiais referentes à temperatura e precipitação pluvial de todos os subperíodos considerados juntamente com as datas de plantio e corte de todas as variedades do estudo, estas, por sua vez, balizaram os cálculos de somatória calórica e balanço hídrico de todos os subperíodos. Com base nos dados das datas de plantio, corte e temperaturas previamente levantadas foram calculadas as somatórias calóricas (graus-dia) (Vila Nova et al., 1972) referentes aos subperíodos entre o plantio e o primeiro corte e, entre todos os cortes de todas as variedades para as observações (repetições) dentro de seus grupos de manejo, segundo a fórmula abaixo: G.D.= Σ (Tmax +Tmin)/2 – Tb (1) onde: G.D. = graus dia no período considerado; 22 Tópicos em Ecofisiologia da Cana de Açúcar _projeto1.indb 22 13/10/10 10:22
  23. 23. Modelagem de variáveis climáticas, edáficas e de manejo para a predição de produtividade em cana-de-açúcar Tmax = temperatura máxima diária; Tmin = temperatura mínima diária; Tb = temperatura basal da cana-de-açúcar. Foram calculados os balanços hídricos decendiais da região de cultivo, via método de Thornthwait e Matter (1955), considerando diferentes capacidades de água disponível no solo - CAD de 100, 75 e 50 mm, de acordo com o grupo de manejo no qual as variedades foram cultivadas. Ou seja, foi utilizado CAD de 100 mm para os grupos A e B, CAD de 75 mm para os grupos C e D, e, finalmente, CAD de 50 mm para o grupo E. De posse desses dados obteve-se o armazenamento de água no solo compreendido entre o plantio e o primeiro corte e entre todos os cortes das variedades e suas repetições dentro de seus ambientes de produção além dos dados finais de rendimento em toneladas de colmo por hectare - TCH para todas as repetições de todos os cortes e variedades em todos os ambientes de produção. Tabela 1. Características das variedades empregadas no estudo. Variedade RB845210 RB855035 Brotação Boa Muito boa Cana Planta Brotação Cana Soca – Colheita Manual Brotação Cana Soca – Colheita Mecan. Perf. Cana Planta Perf. Cana Soca Velocidade de Cresc. Porte Hábito de Cresc. Fechamento Entrelinhas Tombamento Produção Agrícola Maturação Teor de Açúcar Teor de Fibra PUI Floração Chochamento Adaptabilidade Estabilidade Resitência a seca Herbicidas Época de Corte Densidade do Colmo Despalha Ambiente de Produção RB855113 Muito boa Boa Boa Muito boa Boa Boa Muito boa Médio Médio Regular Regular Ereto Bom Eventual Alta Precoce Alto Médio Longo Ausente Ausente Ampla Regular Média Tolerante Mai-jun alta Boa Média restrição Médio Médio Rápido Médio Ereto Bom Raro Média Precoce Alto Médio Curto Freqüente Médio Ampla Boa Média Tolerante Abr.-maio média Regular Sem restrição Alto Alto Lento Médio Ereto Bom Raro Alta Média Alto Baixo Médio Raro Pouco Alta Boa Média Sensível Jul-ago alta Regular Média restrição Tabela 2. Número de observações analisadas por variedade, cortes e ambientes de produção. Variedade Número de observações por ambiente de produção Ambiente A + B Ambiente C + D Ambiente E RB85-5035 58 233 RB84-5210 21 88 190 RB85-5113 220 264 - variedade não cultivada no ambiente de produção correspondente. 23 Tópicos em Ecofisiologia da Cana de Açúcar _projeto1.indb 23 13/10/10 10:22
  24. 24. Modelagem de variáveis climáticas, edáficas e de manejo para a predição de produtividade em cana-de-açúcar Construíram-se modelos matemáticos de previsão de produtividade via regressão linear múltipla por método “Stepwise” com auxílio do Software “Statistical Analisys System” – SAS, versão 6.11 (SAS INSTITUTE, 1989), referentes à interação das variáveis graus dia - GD, armazenamento de água no solo - BH e produtividade dos cortes anteriores, segundo a equação abaixo: y j, k, l = a + jbh + kgd + lcorte + mcorte 2 (2) y = toneladas de cana por hectare do corte n; gd = graus dia do período considerado; bh = armazenamento de água no solo no período considerado; corte = produtividade do corte n-1; onde: corte2 = produtividade do corte n-1 elevado ao quadrado; y = produção de cana-de-açúcar (em toneladas por hectare); ** = modelo significativo a menos de 1%. corte2 = corte da cana-de-açúcar elevado ao quadrado; Os dois modelos calculados foram significativos e todas as variáveis independentes que compõem os mesmos apresentaram significância a menos de 15%. Nota-se que a produtividade dos cortes anteriores foi um fator que afetou sobremaneira os resultados obtidos, sendo o armazenamento de água no solo um fator de influência positiva apenas nos ambientes C e D, possivelmente devido às melhores condições do solo por melhor capacidade de retenção de água (maior CAD) comparativamente ao ambiente E. j, k, l, m = coeficientes calculados. 3.2. Variedade RB845210 3. Resultados e discussão Os modelos de previsão de produtividade para a variedade RB845210 encontram-se representados pelas eq. (5), (6) e (7). a = intercepto (corte 1); bh = armazenamento de água no solo; gd = graus dia; corte = corte da cana-de-açúcar; Segue abaixo os modelos de previsão de produtividade das três variedades de cana-de-açúcar obtidos neste trabalho. Vale lembrar que tais modelos, de acordo com USDA (1978) encontram-se no primeiro estágio da modelagem, ou seja, estão com nível de precisão aproximado e não testado, assim, ainda há espaço para evolução para um segundo nível, ou seja, de validação e predição. 3.1. Variedade RB855035 Os modelos de previsão de produtividade para a variedade RB855035 encontram-se representados pelas eq. (3) e (4). • Ambientes de produção C e D: y 0,5 = 196,590 + 0,05658bh – 5,49947corte R2 = 0,1592 (3) • Ambiente de produção E: y 0,5 = 453,60234 – 0,01058gd– 89,57240corte + 10,47776 corte2 R2 = 0,5595** (4) • Ambientes de produção A e B: y 0,5 = 390,35144– 0,04323gd – 15,48670corte (5) R2 = 0,7699** • Ambientes de produção C e D: y 0,5 = 360,89887 – 33,19894corte + 2,85392 corte2 (6) R2 = 0,4487** • Ambiente de produção E: y 0,5 = 363,45616– 43,67745 corte + 4,05331 corte2 (7) R2 = 0,4505** Os três modelos calculados foram significativos, e todas as variáveis independentes que compõem os mesmos apresentaram significância a menos de 15%. Nota-se nos modelos que a variável corte novamente explicou onde: 24 Tópicos em Ecofisiologia da Cana de Açúcar _projeto1.indb 24 13/10/10 10:22
  25. 25. Modelagem de variáveis climáticas, edáficas e de manejo para a predição de produtividade em cana-de-açúcar grande parte das causas de variação da produtividade da cana-de-açúcar. 3.3 Variedade RB855113 Os modelos de previsão de produtividade para a variedade RB855113 encontram-se representados pelas eq. (8) e (9). • Ambientes de produção C e D: y 0,5 = 366,70163 – 0,00628bh - 33,59112corte + 2,86554 corte2 (8) R2 = 0,2608** • Ambiente de produção E: y 0,5 = 384,58735– 0,00689gd - 43,78228 corte + 3,61876 corte2 (9) R2 = 0,5488** Os dois modelos calculados foram significativos e todas as variáveis independentes que compõem os mesmos, apresentaram significância a menos de 15%. Nota-se nos modelos, que a variável corte novamente explicou grande parte das causas de variação da produtividade da cana-de-açúcar. Os cortes, por vezes, apresentaram maior importância na explicação das causas da variação de produtividade da cana do que as variáveis edafoclimáticas, isso pode ser explicado pela grande heterogeneidade das condições de cultivo e pelos fatores externos. Beauclair (1994), em seu trabalho, também detectou que o número de cortes tem um grande efeito depressivo sobre a produtividade agrícola da cana-de-açúcar, sendo responsável por uma redução média de 26 toneladas para cada corte, assim, somente este efeito explica quase a metade da variação da produtividade (r2 = 0,499) de todos os dados por ele utilizados, desta maneira, as informações obtidas neste trabalho de pesquisa corroboram as obtidas pelo autor acima citado. A grande importância de se obter coeficientes de determinação estatisticamente significativos, é que, independentemente de seus valores ou ordem de grandeza, as variáveis independentes têm influência comprovada sobre a variável dependente. Mesmo que os valores não sejam altos as variáveis estudadas têm efeito real sobre a produtividade da cana-de-açúcar. Por outro lado, nos casos em que os coeficientes de determinação são baixos, há uma nítida indicação de que há outras variáveis não incluídas na modelagem que também têm efeito sobre a produtividade e precisam ser modelados. Apesar do agrupamento das áreas produtivas em ambientes de produção, há ainda, outros fatores de manejo, que não foram contemplados nessa pesquisa, portanto, são causas de variações não explicadas pelos modelos desenvolvidos neste trabalho, como por exemplo, a utilização de irrigação com vinhaça, a compactação causada pelo maquinário agrícola, a época da colheita (se úmida ou seca), o tipo de colheita (se manual ou mecânica), o uso de fogo para despalha, a presença e o controle de plantas daninhas, a ocorrência e o controle de pragas de solo, fertilidade do solo, bem como adubação e correção do solo, a quantidade de palha presente após a colheita, a relação entre diâmetro dos colmos e brotação e o perfilhamento. Portanto, são grandes áreas de oportunidade que poderão e deverão ser abordadas em outros estudos dessa natureza. Santos (1981) estudou os principais fatores que causam flutuações na produtividade da cana-de-açúcar e observou que existe uma correlação positiva entre disponibilidade hídrica e produtividade, sendo que o efeito positivo dos anos úmidos foi de 56% e o coeficiente de determinação foi de 0,8315, ou seja, 0,8315 das causas de variação foram explicadas pela água, da mesma maneira, Álvares (1975) também encontrou correlação entre produtividade e precipitação pluvial, sendo que 51% das causas de variação foram explicadas exclusivamente pela chuva. Beauclair (1991, 1994) encontrou relações entre a produtividade da cana e alguns atributos químicos do solo, adubação e nutrição das plantas. Trabalhos realizados pelo PLANALSUCAR (1986) mostram o efeito inegável da temperatura no aumento do número de internódios, no diâmetro e comprimento dos colmos. Pode-se concluir que a disponibilidade hídrica e a temperatura (somatória calórica) influenciam positivamente na produção da cana-de-açúcar, no entanto, há outros componentes da produção, que se mal manejados podem interferir negativamente na produção final, no entanto, se estes estiverem adequados contribuem em larga escala para o aumento da produção, assim, os mesmos devem ser incorporados aos modelos, para que o maior número possível de causas de variação seja explicado. De maneira geral, os estudos envolvendo predição da produtividade da cana-de-açúcar, não consideram as variáveis clima, solo, manejo, variedades e produtividade dos cortes anteriores de forma conjunta, como foi abordado neste trabalho, mas sim as analisam isoladamente, isso logicamente, obtém-se constantemente modelos com elevados coeficientes de determinação e com alta correlação entre as variáveis estudadas que geralmente são poucas, a exemplo dos resultados obtidos por Santos 25 Tópicos em Ecofisiologia da Cana de Açúcar _projeto1.indb 25 13/10/10 10:22
  26. 26. Modelagem de variáveis climáticas, edáficas e de manejo para a predição de produtividade em cana-de-açúcar (1981) e Álvares (1975) resultados estes que podem não ser adequados para predizer a produtividade de uma situação real de campo, onde há inúmeras variáveis que influenciam no resultado final. PLANALSUCAR-PLANO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO DA CANA DE AÇÚCAR. Cultura da cana-de-açúcar: manual de orientação. Piracicaba: IAA, Coordenadoria Regional Sul, 1986. 56 p. 4. Conclusões PRADO, H. Ambientes de produção de cana-de-açúcar na região Centro-Sul do Brasil. Piracicaba: Potafós. Informações Agronômicas, v.110, p.13-17, 2005. 1. As análises foram feitas com dados oriundos de diversas condições edafoclimáticas, ou seja, tiveram uma boa variabilidade espacial, fato que confere robustez e credibilidade aos modelos; 2. Os dados, na grande maioria dos casos, tiveram bons ajustes aos modelos, fato comprovado pelos bons R2 encontrados para condições de produção comercial no campo e pela boa significância em todos os modelos, no entanto, os modelos não conseguiram explicar a totalidade das causas de variação da produtividade; 3. A produtividade dos cortes anteriores explica grande parte das causas de variação dos dados nos modelos encontrados, e, reduz, nos modelos, a influência de fatores como o armazenamento de água no solo e somatória calórica. 5. Referências ALVAREZ, F.G. Cana-de-acúcar. Caracas: Fundo Nacional de Investigaciones Agropecuárias, 1975. 667 p. BAIER, W. Crop-weather analysis model. 1. Summary. International Journal of Biometeorology, Leiden, v. 20, n. 2, p. 313-20, 1973. BEAUCLAIR, E.G.F. Produtividade da cana-de-açúcar em função de alguns macronutrientes presentes no caldo e no solo. Piracicaba: ESALQ/USP, 1994. 98p. Tese (Doutorado em Agronomia). BEAUCLAIR, E.G.F. Relações entre algumas propriedades químicas do solo e a produtividade da cana-de-açúcar (Saccharum spp.), através de regressão linear múltipla. Piracicaba: ESALQ/USP,1991. 90p. Dissertação (Mestrado em Agronomia). SAS INSTITUTE. SAS language and procedures: usage; version 6. Cary, 1989. 638 p. SADLER, E.J.; RUSSELL, G. Modeling crop yield for specific site management. In: USA. The site specific management for agricultural systems. Madison: ASA; CSSA; SSSA, 1997. p.69-79. SANTOS, M.J.Z. Influências climáticas associadas às pedológicas e econômicas na produção de cana-deaçúcar nos núcleos canavieiros do Estado de São Paulo. São Paulo: Faculdade de Filosofia, Letras e Ciências Humanas/USP, 1981. 411p. Tese (Doutorado em Geografia). SCARPARI, M.S.; BEAUCLAIR, E.G.F. de Sugarcane maturity estimation through edaphic-climatic parameters. Scientia Agricola, v.61, n.5, p.486-491, 2004. SCARPARI, M.S.; LANDELL, M.G.A.; BEAUCLAIR, E.G.F. Optimised agricultural planning of sugarcane using linear programming. In: XXVI CONGRESS OF INTERNATIONAL SOCIETY OF SUGAR CANE TECHNOLOGISTS, 2007, Durban. 2007. p.185-189. USDA. United States Department of Agriculture. Technical manual 520: Modeling. Washington, 1978. p. 1- 11. VILLA NOVA, N.A.; PEDRO JÚNIOR, M.J.; PEREIRA, A.R.; OMETTO, J.C. Estimativa de graus-dia acumulados acima de qualquer temperatura base, em função das temperaturas máxima e mínima. Caderno de Ciência da Terra, v.30, n.2, p.1-8, 1972. 26 Tópicos em Ecofisiologia da Cana de Açúcar _projeto1.indb 26 13/10/10 10:22
  27. 27. Zoneamento agrícola da cultura da cana de açucar para o Brasil e estimativa da produtividade Zoneamento agrícola da cultura da cana de açucar para o Brasil e estimativa da produtividade Orivaldo Brunini Engenheiro Agrônomo – PhD Agrometeorologia, Pesquisador – Instituto Agronômico de Campinas - APTA - SAA, Presidente Fundação de Apoio à Pesquisa Agrícola 1. Introdução O aspectos das mudanças climáticas globais vem sido alvo de intenso estudo desde a década de 1980, assim como os estudos e os efeitos que esta anomalia ocasiona no planeta e as implicações para a economia e a vida em sociedade. A Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Mudanças Climáticas (CQNUMC), aprovada em 1992, define mudança climática global como a “mudança que possa ser direta ou indiretamente atribuída à atividade humana, que altere a composição da atmosfera mundial e que se some àquela provocada pela variabilidade climática natural observada ao longo de períodos comparáveis”. “mercado de carbono” já se encontrava em operação de fato, a partir de iniciativas piloto que pretendiam ser reconhecidas com a oficialização do mercado. especialistas do Painel estimam que a temperatura média global aumentará entre 1,1ºC (limite inferior do cenário mais otimista) e 6,4ºC (limite superior do cenário mais pessimista). O nível dos oceanos poderá subir de 0,18m (limite inferior do cenário mais otimista) a 0,59m (limite superior do cenário mais pessimista De acordo com o Relatório Mudança do Clima 2007: a Base das Ciências Físicas, publicado em fevereiro de 2007 pelo Painel Intergovernamental sobre Mudança do Clima (IPCC) da Organização das Nações Unidas (ONU), “os aumentos globais da concentração de dióxido de carbono se devem principalmente ao uso de combustíveis fósseis e à mudança no uso da terra. Já os aumentos da concentração de metano e óxido nitroso são devidos principalmente à agricultura”. Embora algumas publicações e reuniões técnicas, colocam em dúvida o limite máximo das alterações climáticas previstas, é contundente que alguma coisa realmente esta acontecendo nos padrões climáticos, e uma grande variabilidade inter-anual e inter –espacial esta ocorrendo. Se isto, faz parte de uma oscilação cíclica, ou se é um padrão a que virá a ser estabelecido, não podemos nos omitir, e mesmo se entrarmos em uma fase de aquecimento, ou mesmo de resfriamento como alguns predizem (Molion, 2009-comunicação pessoal), as instituições de desenvolvimento tecnológico devem se preparar e desenvolver técnicas adaptativas às culturas. Com base nisso, os especialistas do IPCC afirmam com uma confiança muito grande – o que, na linguagem do relatório indica uma certeza superior a 90% – que “o efeito líquido global das atividades humanas, em média, desde 1750 foi de aquecimento”. Esse fenômeno mostrase evidente “nas observações dos aumentos das temperaturas médias globais do ar e do oceano, do derretimento generalizado da neve e do gelo e da elevação do nível global médio do mar.” De acordo com o IPCC, é muito provável – certeza superior a 90% – “que a maior parte do aumento observado nas temperaturas médias globais desde meados do século XX se deva ao aumento observado nas concentrações antrópicas de gases de efeito estufa”. Desse modo, o IPCC reconhece que o aquecimento do sistema climático é inequívoco e que as atividades humanas contribuem sobremaneira para o agravamento desse processo. Os O Relatório Mudança do Clima 2007: Impactos, Adaptação e Vulnerabilidade à Mudança do Clima, publicado em abril de 2007 pelo IPCC, indica que “as evidências obtidas por meio de observações de todos os continentes e da maior parte dos oceanos mostram que muitos sistemas naturais estão sendo afetados pelas mudanças climáticas regionais, principalmente pelos aumentos de temperatura”. O aquecimento global terá reflexos em setores e sistemas diversos, como, por exemplo, os recursos hídricos (inclusive a geração de energia), os ecossistemas, as florestas, a produção de alimentos, os sistemas costeiros, a indústria, as populações humanas e a saúde. Nesse cenário, os países em desenvolvimento são mais vulneráveis à mudança do clima, em função de que (i) os efeitos das mudanças climáticas serão mais intensos no hemisfério sul, onde se concentram as nações menos desenvolvidas e (ii) eles têm menor capacidade – tecnológica e financeira, por exemplo – de responder à variabilidade climática A vulnerabilidade do Brasil manifesta-se sob diversos aspectos, como, por exemplo: aumento da freqüência e intensidade de eventos climáticos extremos (enchentes e secas), com perdas na agricultura e ameaça à biodiver27 Tópicos em Ecofisiologia da Cana de Açúcar _projeto1.indb 27 13/10/10 10:22

×