Respostas fisiológicas de plantas de cafeeiro arábica cv. Catucaí e Obatã submetidas à deficiência hídrica e salinidade

Abstract

O manejo adequado da irrigação e o uso eficiente da água proporcionam maiores produtividades e qualidade de grãos. Entretanto, as previsões de disponibilidade de água indicam uma crescente escassez e baixa qualidade deste recurso, o que exigirá uma melhor gestão e aproveitamento do mesmo para garantir a biodiversidade, seja qual for o bioma. Neste sentido é previsível que nas próximas décadas, a água destinada para irrigação seja ainda mais escassa, com maior nível de salinidade e alta concentração de alguns elementos tóxicos para as plantas. Neste trabalho de pesquisa foi avaliado o papel do nitrogênio, características biométricas, relações hídricas, trocas gasosas e alterações bioquímicas em plantas de cafeeiro arábica cv. Obatã e Catuaí cultivadas sob deficiência hídrica (ensaio 1) e salinidade (ensaio 2). Os experimentos foram conduzidos em estufa com mudas de cafeeiro utilizando-se vasos de 5L com sistema de irrigação localizada. No primeiro ensaio, as plantas foram submetidas à deficiência hídrica (DH) com três lâminas de irrigação: L1-25%, L2-50% e L3-100% da necessidade hídrica da cultura (NHC) aplicadas em dois ciclos de DH com duração de 30 dias cada ciclo. Entre cada ciclo de estresse, as plantas foram mantidas em recondicionamento por 15 dias, com irrigação em capacidade de campo para todos os tratamentos. No segundo experimento, foi avaliado o efeito da salinidade, no qual as plantas foram irrigadas com doses parceladas de NaCl (15, 30, 50, 65, 50, 50, 50 e 50 mM) perfazendo duas aplicações por semana e elevando-se a concentração final do sal até 360 mM na água de irrigação. Foram aplicados dois ciclos de estresse salino (ES) com duração de 30 dias cada ciclo e com recondicionamento (irrigação com água deionizada) de 15 dias entre ambos os ciclos. Ambos os experimentos foram realizados nos meses mais frios (inverno), sendo repetidos no segundo ano, coincidindo com os meses mais quentes (verão). Os tratamentos foram dispostos em delineamento em blocos casualizados em esquema fatorial 3x2 referente ao experimento 1 (Deficiência Hídrica) e 2x2 referente ao experimento 2 (Salinidade) em parcelas subdivididas, com quatro repetições por tratamento. As avaliações e coletas foram realizadas sempre antes da diferenciação dos tratamentos (90 DAT), ao final do ciclo 1 de estresse (120 DAT), ao final do ciclo de recondicionamento (135 DAT) e ao final do ciclo 2 de estresse (165 DAT). A hipótese central dos experimentos é que a restrição hídrica e a salinidade poderão alterar a fisiologia de diferentes cultivares sendo que o nitrogênio deverá assumir papel de destaque na tolerância das mesmas. Também foi avaliada a discriminação isotópica do 13C e 15N, assim como avaliação nutricional das plantas. Paralelamente, houve monitoramento do ambiente protegido. Para a maioria dos parâmetros estudados tanto relações hídricas, biometria, biomassa e índices de crescimento, detectou-se que a intensidade do estresse hídrico e salino pode ter sido influenciada pelas condições ambientais como temperatura e fotoperíodo às quais as plantas foram expostas, gerando efeito sinérgico, sendo fatores determinantes para as respostas das duas cultivares estudadas, com destaque para os experimentos de verão. A atividade metabólica também pode ser apontada como fator de tolerância, que diminuiu o impacto da formação de radicais livres, a partir da ativação de enzimas antioxidativas. Para os parâmetros avaliados, a cv. Obatã apresentou características varietais superiores de adaptação às apresentadas pela cv. Catucaí.

Proper irrigation management and efficient water use provide greater yields and grain quality. However, water availability forecasts indicate a growing scarcity and low quality of this resource, which will require better management and use to ensure biodiversity, whatever the biome. In this sense, it is foreseeable that in the coming decades, the water destined for irrigation will be even scarcer, with a higher level of salinity and a high concentration of some toxic elements for the plants. In this research the role of nitrogen, biometric characteristics, water relations, gas exchange and biochemical changes in arabica coffee plants cv. Obatã and Catuaí cultivated under water deficiency (test 1) and salinity (test 2). The experiments were conducted in a greenhouse with coffee seedlings using 5L pots with a localized irrigation system. In the first trial, the plants were submitted to water deficit (WD) with three irrigation depths: L1-25%, L2-50% and L3-100% of the water requirement of the crop (WRC) applied in two WD cycles with duration 30 days each cycle. Between each stress cycle, the plants were kept in reconditioning for 15 days, with irrigation in field capacity for all treatments. In the second experiment, the effect of salinity was evaluated, in which the plants were irrigated with split doses of NaCl (15, 30, 50, 65, 50, 50, 50 and 50 mM), making two applications per week and increasing to concentration of the salt up to 360 mM in the irrigation water. Two cycles of saline stress (SS) with a duration of 30 days each cycle and with reconditioning (irrigation with deionized water) of 15 days between both cycles were applied. Both experiments were performed in the colder months (winter), being repeated in the second year, coinciding with the warmer months (summer). The treatments were arranged in a randomized block design in a 3x2 factorial scheme for experiment 1 (Water Deficiency) and 2x2 for experiment 2 (Salinity) in subdivided plots, with four replications per treatment. The evaluations and collections were always performed before the differentiation of the treatments (90 DAT), at the end of cycle 1 of stress (120 DAT), at the end of the reconditioning cycle (135 DAT) and at the end of cycle 2 of stress (165 DAT). The central hypothesis of the experiments is that the water restriction and the salinity could alter the physiology of different cultivars, and nitrogen should assume a prominent role in their tolerance. It was also evaluated the isotopic discrimination of 13C and 15N, as well as nutritional evaluation of the plants. At the same time, there was monitoring of the protected environment. For the majority of parameters studied, such as water relations, biometrics, biomass and growth indices, it was detected that the intensity of the water and saline stress may have been influenced by the environmental conditions such as temperature and photoperiod to which the plants were exposed, generating a synergistic effect, being determinant factors for the responses of the two cultivars studied, especially the summer experiments. Metabolic activity can also be indicated as a tolerance factor, which reduced the impact of free radical formation, from the activation of antioxidative enzymes. For the evaluated parameters, cv. Obatã presented superior varietal characteristics of adaptation to those presented by cv. Catucaí.