UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO” FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS CÂMPUS DE BOTUCATU COMPORTAMENTO PRODUTIVO DO TRIGO EM FUNÇÃO DA DENSIDADE DE SEMEADURA E DA APLICAÇÃO DE REGULADORES VEGETAIS SAMUEL LUIZ FIOREZE Dissertação apresentada à Faculdade de Ciências Agronômicas da Unesp - Campus de Botucatu, para obtenção do título de Mestre em Agronomia (Agricultura). BOTUCATU – SP Fevereiro - 2011 UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO” FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS CÂMPUS DE BOTUCATU COMPORTAMENTO PRODUTIVO DO TRIGO EM FUNÇÃO DA DENSIDADE DE SEMEADURA E DA APLICAÇÃO DE REGULADORES VEGETAIS SAMUEL LUIZ FIOREZE Orientador: Prof. Dr. João Domingos Rodrigues Co-Orientador: Prof. Dr. Silvio José Bicudo Dissertação apresentada à Faculdade de Ciências Agronômicas da Unesp - Campus de Botucatu, para obtenção do título de Mestre em Agronomia (Agricultura). BOTUCATU – SP Fevereiro – 2011 II FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA SEÇÃO TÉCNICA DE AQUISIÇÃO E TRATAMENTO DA INFORMAÇÃO – SERVIÇO TÉCNICO DE BIBLIOTECA E DOCUMENTAÇÃO - UNESP - FCA - LAGEADO - BOTUCATU (SP) Fioreze, Samuel Luiz, 1985- F518c Comportamento produtivo do trigo em função da densidade de semeadura e da aplicação de reguladores vegetais / Samuel Luiz Fioreze. – Botucatu : [s.n.], 2011 ix, 74 f. : il., gráfs., tabs., fots. color. Dissertação (Mestrado) - Universidade Estadual Paulis- ta, Faculdade de Ciências Agronômicas, Botucatu, 2011 Orientador: João Domingos Rodrigues Co-orientador: Silvio José Bicudo Inclui bibliografia 1. Triticum aestivum. 2. Potencial produtivo. 3. Gibe-relina. 4. Auxina. 5. Citocinina. I. Rodrigues, João Do-mingos. II. Bicudo, Silvio José. III. Universidade Esta-dual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” (Campus de Botu- catu). Faculdade de Ciências Agronômicas. IV. Título. III IV Aos meus pais, Adelmo Luiz Fioreze e Anna Maria Fioreze pelo amor, pelas orações, pelo carinho, educação e esforço incansável. DEDICO “O tempo retorna...” Ao meu amor de uma vida inteira, minha bênção de Deus, Ana Carolina da Costa Lara OFEREÇO V AGRADECIMENTOS À Deus, pela minha vida e por todas as graças e bênçãos nesta caminhada. Aos meus pais, Adelmo Luiz Fioreze e Ana Maria Fioreze, pela vida, pela educação, pelas orações, pelos exemplos e pelos esforços incessantes para a conclusão dos meus estudos. Ao meu orientador e amigo Prof. Dr. João Domingos Rodrigues, pelo incentivo e pelos ensinamentos durante esta jornada. A todos os Professores do Departamento de Produção Vegetal – Agricultura, da Faculdade de Ciências Agronômicas – UNESP/ Botucatu pela atenção, auxílio e pelos ensinamentos. À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), pela concessão da bolsa de estudos durante o curso. À minha namorada Ana Carolina da Costa Lara, pelo amor sincero e incondicional, pela amizade, companheirismo e pela ajuda nas horas difíceis. Aos amigos e quase irmãos, Gustavo Castoldi, Laércio Augusto Pivetta e Laerte Gustavo Pivetta, pelo companheirismo típico da família us_terneros, onde não se poupa esforços para ajudar os amigos. Aos colegas e amigos de pós-graduação Lucas Freitas, Suelem Cristina Maia, Idiana Marina Dallastra, Cristiane Pilon, Flavio Gurgacz, Tailene Kotz, Amanda Amaro, pelo companheirismo e pela ajuda do desenvolvimento deste trabalho. Aos funcionários do Departamento de Produção Vegetal (Agricultura), pelo auxílio nos trabalhos, em especial aos funcionários de campo e a Ilanir Rosane Rosa Bocetto (Lana) ,Vera Lúcia Rossi, Valéria Giandoni e Dorival Pires de Arruda. A todos que direta ou indiretamente contribuíram para a realização deste trabalho. OBRIGADO! VI SUMÁRIO RESUMO....................................................................................................................................1 SUMMARY................................................................................................................................3 1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................................5 2 REVISÃO DE LITERATURA..............................................................................................8 2.1 A CULTURA DO TRIGO ....................................................................................................8 2.2 POTENCIAL PRODUTIVO DO TRIGO...........................................................................10 2.3 PERFILHAMENTO DE PLANTAS NA CULTURA DO TRIGO....................................12 2.4 UTILIZAÇÃO DE REGULADORES VEGETAIS NA AGRICULTURA .......................14 3 MATERIAL E MÉTODOS .................................................................................................17 3.1 IMPLANTAÇÃO DO EXPERIMENTO ............................................................................17 3.1.1 Localização e período de realização do experimento.......................................................17 3.1.2 Tratamentos e delineamento experimental .......................................................................18 3.1.3 Instalação e condução do experimento.............................................................................19 3.2 AVALIAÇÕES....................................................................................................................22 3.2.1 Emissão de perfilhos.........................................................................................................22 3.2.2 Acúmulo de matéria seca..................................................................................................23 3.2.3 Altura de plantas e distância entre fonte e dreno..............................................................24 3.2.4 Nitrogênio, Pigmentos fotossintéticos e índice SPAD .....................................................25 3.2.5 Trocas gasosas ..................................................................................................................25 3.2.6 Morfologia da folha bandeira ...........................................................................................25 3.2.7 Componentes da produção e produtividade......................................................................26 3.2.8 Sobrevivência e potencial produtivo de perfilhos ............................................................26 3.3 ANÁLISE E APRESENTAÇÃO DOS DADOS ................................................................27 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO .........................................................................................28 4.1 EMISSÃO DE PERFILHOS...............................................................................................28 4.2 ACÚMULO DE MATÉRIA SECA ....................................................................................32 4.3 ALTURA DE PLANTAS E DISTÂNCIA ENTRE FONTE E DRENO............................36 4.4 NITROGÊNIO, PIGMENTOS FOTOSSINTÉTICOS E ÍNDICE SPAD..........................41 4.5 TROCAS GASOSAS ..........................................................................................................45 VII 4.6 MORFOLOGIA DA FOLHA BANDEIRA........................................................................51 4.7 COMPONENTES DA PRODUÇÃO E PRODUTIVIDADE.............................................54 4.8 SOBREVIVÊNCIA E POTENCIAL PRODUTIVO DE PERFILHOS .............................58 5 CONCLUSÕES.....................................................................................................................64 6 REFERÊNCIAS ...................................................................................................................66 VIII LISTA DE TABELAS Tabela 1. Atributos físico-químicos do solo experimental determinadas pelo Laboratório de Relação Solo-Planta do Departamento de Agricultura da UNESP-FCA. Botucatu – SP.............................................................................................................................19 Tabela 2. Resumo da análise de variância para número de perfilhos por planta durante a fase de perfilhamento. Botucatu-SP, 2010......................................................................29 Tabela 3. Resumo da análise de variância para número de perfilhos por metro quadrado durante a fase de perfilhamento. Botucatu-SP, 2010...............................................29 Tabela 4. Resumo da análise de variância para matéria seca de colmo por planta (MSCP), matéria seca de folhas por planta (MSFP), matéria seca total por planta (MSTP), relação matéria seca de colmos e folhas (C/F), matéria seca de colmo por m2 (MSC), matéria seca de folhas por m2 (MSF), matéria seca total por m2 (MST), na fase final de perfilhamento de plantas de trigo (IAC 370). Botucatu-SP, 2010. .....33 Tabela 5. Resumo da análise de variância para matéria seca de colmo por planta (MSCP), matéria seca de folhas por planta (MSFP), matéria seca de espigas por planta (MSEP), matéria seca total por planta (MSTP), relação matéria seca de colmos e folhas (C/F), matéria seca de colmo por m2 (MSC), matéria seca de folhas por m2 (MSF), matéria seca de espigas por m2 (MSE) matéria seca total por m2 (MST), na fase de antese de plantas de trigo (IAC 370). Botucatu-SP, 2010...........................33 Tabela 6. Resumo da análise de variância para altura de plantas de trigo. Botucatu-SP, 2010. .................................................................................................................................36 Tabela 7. Resumo da análise de variância para comprimento da bainha da folha bandeira (CB), distância entre o último nó e a espiga (nó-espiga) e distância entre a folha bandeira e a espiga de plantas de trigo. Botucatu-SP, 2010. ...................................39 Tabela 8. Comparação de médias para o comprimento da bainha da folha bandeira (CB), distância entre o último nó e a espiga (DNF) e a distância entre fonte e dreno (DFD) em função da aplicação Ax+CK+GA no inicio do perfilhamento e de Etil- Trinexapac no início da fase de alongamento de plantas de trigo (IAC 370), Botucatu-SP, 2010. ..................................................................................................40 Tabela 9. Resumo da análise de variância para teores de nitrogênio foliar (N foliar) e em grãos (N grão), índice SPAD, e teores foliares de clorofila a (Cla), clorofila b (Clb), relação entre clorofilas a/b (Cla/b), teor total de clorofila (Cl a+b), carotenóides (Car) e antocianinas (Ant) de plantas de trigo. Botucatu-SP, 2010. ..41 Tabela 10. Desdobramento dos valores de índice SPAD para a aplicação de reguladores vegetais em densidades crescentes de plantas de trigo (IAC 370). Botucatu-SP, 2010. ........................................................................................................................43 Tabela 11. Comparação de médias para os teores foliares de nitrogênio (N foliar), clorofila a (cla), clorofila total (Cl a+b) e carotenóides (Car) em plantas de trigo (IAC 370) em função da em função da aplicação de Ax+CK+GA no inicio do perfilhamento e de Etil-Trinexapac no início da fase de alongamento de plantas, Botucatu-SP, 2010. .................................................................................................................................43 Tabela 12. Análise de correlação de Pearson para características fisiológicas de plantas de trigo..........................................................................................................................45 IX Tabela 13. Resumo da análise de variância para os valores de trocas gasosas da folha bandeira de plantas de trigo. Botucatu-SP, 2010....................................................................46 Tabela 14. Transpiração (E) e condutância estomática (gs) da folha bandeira de plantas de trigo (IAC 370) em função da em função da aplicação de Ax+CK+GA no inicio do perfilhamento e de Etil-Trinexapac no início da fase de alongamento de plantas, Botucatu-SP, 2010. ..................................................................................................49 Tabela 15. Desdobramento dos valores de eficiência do uso da água (EUA da folha bandeira de plantas de trigo (IAC 370) em função da em função da aplicação de Ax+CK+GA no inicio do perfilhamento e de Etil-Trinexapac no início da fase de alongamento de plantas, Botucatu-SP, 2010. ..........................................................50 Tabela 16. Resumo da análise de variância para os valores de comprimento (CFB), área foliar (AFB), massa de matéria seca (MSFB), área foliar específica (AFEFB) e largura (LFB) da folha bandeira em plantas de trigo. Botucatu-SP, 2010...........................51 Tabela 17. Comparação de médias para comprimento, área foliar e massa da matéria seca da folha bandeira de plantas de trigo (IAC 370) em função da aplicação de Ax+CK+GA no inicio do perfilhamento e de Etil-Trinexapac no início da fase de alongamento de plantas, Botucatu-SP, 2010. ..........................................................53 Tabela 18. Resumo da análise de variância para os valores de comprimento da raquis (CR), número de espiguetas férteis por espiga (NEF), número de espiguetas inférteis por espiga (NEINF), número de grãos por espiga (NGE), massa de grãos por espiga (MGE), número de espigas por metro quadrado (ESP/m2), porcentagem de incremento do número de espigas (%IE), produtividade (PROD), massa de mil grãos (MMG) e peso hectolítrico (PH) de plantas de trigo. Botucatu-SP, 2010. ....54 Tabela 19. Comparação de médias para massa de mil grãos em plantas de trigo (IAC 370) em função da aplicação de em função da aplicação de Ax+CK+GA no inicio do perfilhamento e de Etil-Trinexapac no início da fase de alongamento de plantas, Botucatu-SP, 2010, Botucatu-SP, 2010...................................................................58 Tabela 20. Resumo da análise de variância para os valores de número de perfilhos nas fases de antese e colheita e porcentagem de perfilhos férteis (%PF) em plantas de trigo. Botucatu-SP, 2010. ..................................................................................................58 Tabela 21. Resumo da análise de variância para os valores de participação de perfilhos no acúmulo de matéria seca (PMSP) e potencial produtivo (PP) de perfilhos nas fases final de perfilhamento, antese e colheita em plantas de trigo. Botucatu-SP, 2010. 61 Tabela 22. Análise de correlação de Pearson para características fisiológicas e produtivas de plantas de trigo. .......................................................................................................63 X LISTA DE FIGURAS Figura 1. Valores médios de temperatura e umidade relativa do ar durante o ciclo da cultura do trigo. Botucatu-SP, 2010. ......................................................................................18 Figura 2. Distribuição de chuvas e lâminas de irrigação durante o ciclo da cultura do trigo. Botucatu-SP, 2010. .....................................................................................................21 Figura 3. Identificação de perfilhos de trigo com linhas coloridas. Botucatu – SP, 2010. ......22 Figura 4. Identificação de perfilhos de trigo adaptada de Masle (1985). .................................23 Figura 5. Distância entre fonte (folha bandeira) e dreno (espiga) em plantas de trigo. Botucatu-SP, 2010. .....................................................................................................24 Figura 6. Número de perfilhos por planta aos 18 (a), 22 (b), 26 (c), 30 (d), 34 (e) e 38 (f) dias após a emergência em densidades de semeadura de plantas de trigo (IAC 370). Botucatu-SP, 2010. **significativo à 1% de probabilidade. ......................................30 Figura 7. Número de perfilhos por metro quadrado aos 18 (a), 22 (b), 26 (c), 30 (d), 34 (e) e 38 dias após a emergência em densidades de semeadura de plantas de trigo (IAC 370). Botucatu-SP, 2010. **significativo à 1% de probabilidade..............................31 Figura 8. Acúmulo de matéria seca de colmo (a), folhas (b), matéria seca total por planta (c) e relação entre o acúmulo de matéria seca de colmo e folhas (d) na fase final de perfilhamento em densidades crescentes de plantas de trigo (IAC 370). Botucatu-SP, 2010. **significativo à 1% de probabilidade. ............................................................34 Figura 9. Acúmulo de matéria seca de colmo (a), de folhas (b), de espigas (c) e matéria seca total por planta (d) na fase de antese em populações crescentes de plantas de trigo (IAC 370). Botucatu-SP, 2010. **significativo à 1% de probabilidade.....................35 Figura 10. Altura de plantas de trigo (IAC 370) em função da aplicação de Ax+CK+GA no inicio do perfilhamento e de Etil-Trinexapac no início da fase de alongamento de plantas, Botucatu-SP, 2010. As barras verticais representam os valores de dms, pelo teste de Tukey à 5% de probabilidade. ............................................................37 Figura 11. Comprimento da bainha da folha bandeira (a), distância entre o último nó e a espiga (b) e distância entre fonte e dreno (c) em densidades crescentes de plantas de trigo (IAC 370). Botucatu-SP, 2010. **significativo à 1% de probabilidade. ...39 Figura 12. Desdobramento dos valores de índice SPAD para a aplicação densidades crescentes de plantas de trigo (IAC 370) em função da aplicação de Ax+CK+GA no inicio do perfilhamento e de Etil-Trinexapac no início da fase de alongamento de plantas, Botucatu-SP, 2010. **significativo à 1% de probabilidade. .................42 Figura 13. Assimilação líquida de carbono aos 3 (a), 7 (b) e 11 (c) dias após a emissão da folha bandeira em densidades crescentes de plantas de trigo (IAC 370). Botucatu- SP, 2010. **significativo à 1% de probabilidade....................................................47 Figura 14. Taxa de transpiração aos 3 (a), 7 (b) e 11 (c) dias após a emissão da folha bandeira em densidades crescentes de plantas de trigo (IAC 370). Botucatu-SP, 2010. **significativo à 1% de probabilidade. ...................................................................48 Figura 15. Taxa de transpiração aos 3 (a), 7 (b) e 11 (c) dias após a emissão da folha bandeira em densidades crescentes de plantas de trigo (IAC 370). Botucatu-SP, 2010. **significativo à 1% de probabilidade. ...................................................................49 Figura 16. Eficiência do uso da água (EUA) aos 3 dias após a emergência da folha bandeira em densidades crescentes de plantas de trigo (IAC 370) em função da aplicação de XI Ax+CK+GA no inicio do perfilhamento e de Etil-Trinexapac no início da fase de alongamento de plantas (a) e eficiência do uso da água aos 7 dias após a emissão da folha bandeira em densidades crescentes de plantas de trigo (b), Botucatu-SP, 2010. **significativo à 1% de probabilidade. .........................................................51 Figura 17. Matéria seca da folha bandeira em densidades crescentes de plantas de trigo (IAC 370). Botucatu-SP, 2010. **significativo à 1% de probabilidade...........................52 Figura 18. Comprimento da ráquis (a), número de espiguetas férteis (b), número (c) e massa (d) de grãos por espiga em densidades crescentes de plantas de trigo (IAC 370). Botucatu-SP, 2010. **significativo à 1% de probabilidade. ...................................56 Figura 19. Número de espigas por metro quadrado (a), porcentagem de incremento do número de espigas (b), produtividade de grãos (c), e massa de mil grãos (d) em densidades crescentes de plantas de trigo (IAC 370). Botucatu-SP, 2010. **significativo à 1% de probabilidade. .....................................................................................................57 Figura 20. Numero de perfilhos por metro quadrado nas de antese (a) e de colheita (b), e porcentagem de perfilhos férteis (c) em densidades crescentes de plantas de trigo (IAC 370). Botucatu-SP, 2010. **significativo à 1% de probabilidade..................59 Figura 21. Participação no acúmulo de matéria seca e potencial produtivo de perfilhos na fase final de perfilhamento (a, b), antese (c, d) e na colheita (e, f) em densidades crescentes de plantas de trigo (IAC 370). Botucatu-SP, 2010. **significativo à 1% de probabilidade. .....................................................................................................62 1 RESUMO Melhorar o potencial produtivo de plantas cultivadas através de práticas de cultivo é um dos principais desafios da pesquisa frente à crescente demanda de alimentos em nível mundial. Assim, o presente estudo teve por objetivo investigar as alterações morfofisiológicas ocorridas no colmo principal e em perfilhos, bem como caracterizar os processos envolvidos com a plasticidade do desenvolvimento de plantas de trigo em função da densidade de semeadura e da aplicação de regulares vegetais. O experimento foi conduzido no ano agrícola de 2010 na Fazenda Experimental Lageado, Faculdade de Ciências Agronômicas, UNESP, em Botucatu (SP). O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados, em esquema de parcelas subdivididas. As parcelas foram formadas por quatro densidades de semeadura (30, 50, 70 e 90 plantas m-1), cultivar IAC 370, enquanto as subparcelas foram formadas pela aplicação de reguladores vegetais [controle, (Ax+GA+CK), Etil-Trinexapac e (Ax+GA+CK) + Etil-Trinexapac]. Foram avaliados a emissão de perfilhos, o acúmulo de matéria seca em perfilhos e no colmo principal, a altura de plantas, as trocas gasosas, características morfofisiológicas da folha bandeira e sua relações com a espiga, além dos componentes da produção para perfilhos e 2 colmo principal e da produtividade final da cultura. Ao final do experimento foram determinadas a participação de perfilhos no desenvolvimento e na produção de grãos, bem como o potencial produtivo de perfilhos em relação ao colmo principal. A aplicação de Etil- Trinexapac resultou em alterações morfofisiológicas em plantas de trigo, como altura de plantas, redução da distância entre fonte e dreno, teor de clorofila e comprimento da folha bandeira, não afetou a produtividade de grãos, tampouco as relações entre colmo principal e perfilhos de trigo. O aumento do número de plantas por unidade de área provocou diminuição da emissão de perfilhos, do acúmulo de matéria seca e das relações entre colmo principal e perfilhos de maneira linear, com relação direta na produtividade de grãos, apesar de as maiores taxas de assimilação de carbono em pós antese terem sido observadas para as maiores densidades de cultivo. O aumento da produção de grãos para as menores populações ocorreu em função do aumento de número da massa de grãos por espiga, compensando a diminuição do número de espigas por metro quadrado. A competição por fatores de produção provocou diminuição da participação e do potencial produtivo de perfilhos em decorrência do aumento da densidade de plantas e também, no decorrer do ciclo da cultura, sendo que as menores densidades de plantas de trigo proporcionaram maiores valores de emissão, sobrevivência e potencial produtivo de perfilhos de trigo. ____________________________________ Palavras-chave: Triticum aestivum, potencial produtivo, auxina, giberelina, citocinina. 3 YIELD BEHAVIOR OF WHEAT PLANTS AFFECTED BY SOWING DENSITIES UNDER PLANT GROWTH REGULATORS APPLICATION. Botucatu, 2011. 75p. Dissertação (Mestrado em Agronomia/Agricultura) Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista. Author: SAMUEL LUIZ FIOREZE Adviser: JOÃO DOMINGOS RODRIGUES SUMMARY Improve on yield potential of plants by crop management is the main research challenge due to the growing of food demand worldwide. The objective of this work was to study morphological and physiological changes in main stem and tillers, and to characterize the processes involved on developmental plasticity of wheat plants affected by sowing densities under plant growth regulators application. The experiment was carried out at Faculdade de Ciencias Agronômicas – Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Botucatu (SP) in 2010 crop season. The experimental design was split-plot with four replications. The plots were consisted by four plant densities (30, 50 70 and 90 plants m-1) and the subplots were consisted by plant growth regulators [control, (Ax+GA+CK), Trinexapac- Ethyl e (Ax+GA+CK) + Trinexapac-Ethyl]. Tiller emission, main stem and tiller dry mass accumulation, plant height, gas exchange, morphological and physiological characteristics of flag leaf, main stem and tiller yield components and yield were determined. The contribution of main stem and tillers on grain yield and yield potential of tillers in relation to main stem were evaluated at the end of the crop cycle. Trinexapac-Ethyl application resulted in decreasing of plant height, source-sink distance, flag leaf length and chlorophyll content, however, the grain yield was not affected. The increase in the number of plants per unit area resulted in linear lower emission of tillers, dry matter accumulation and relationship between main stem and tillers, with direct relation to the yield. The increase in yield of the lower plant populations occurred due to the higher number of grain weight per spike, offsetting the decrease in the number of spikes per square meter. The competition for production factors resulted in decreasing in contribution of tillers on grain yield and yield potential due to the 4 increase in the plant density, or even during the crop cycle, whereas smaller densities of wheat plants provided higher emission, survival and yield potential of tillers in the wheat crop. ____________________________________ Keywords: Triticum aestivum, yield potential, auxin, gibberellin, cytokinin. 5 1 INTRODUÇÃO Melhorar o potencial produtivo de plantas cultivadas através de práticas de cultivo é um dos principais desafios da pesquisa frente à crescente demanda de alimentos em nível mundial. Muitos esforços têm sido direcionados para as pesquisas com o objetivo de aproximar, cada vez mais, a produtividade de culturas a campo do potencial teórico. O desenvolvimento de materiais genéticos com elevado potencial produtivo aliado à adoção de técnicas de manejo diferenciadas são ferramentas de grande importância para alcançar maior produtividade de maneira equilibrada, com redução dos riscos ambientais. O trigo é cultivado nos dias de hoje nos mais variados locais e condições de cultivo, como resultado de intensos trabalhos de pesquisa nas mais diversas áreas relacionadas ao manejo da cultura. Atualmente observa-se uma grande variabilidade nos valores de produtividade da cultura do trigo nos mais diversos ambientes de cultivo ao redor do mundo, existindo, portanto, um grande potencial produtivo da cultura a ser explorado. Portanto, o conhecimento das principais características morfofisiológicas, associadas ao potencial produtivo de plantas de trigo é uma ferramenta de grande importância para o desenvolvimento de novos genótipos e no desenvolvimento de novas técnicas de cultivo. 6 O interesse em maximizar o rendimento de trigo tem estimulado o uso de um manejo intensivo nessa cultura. Esse manejo integra a adoção de determinadas práticas, como época de semeadura, espaçamento e densidade de semeadura adequada, aumento do nível de fertilidade do solo e controle de doenças, insetos e do acamamento de plantas. A densidade de semeadura é um fator limitante para a captação dos recursos ambientais pelas plantas, como principalmente de radiação solar, água e nutrientes, sendo considerada uma das práticas culturais que mais influencia a produtividade de grãos e outras características agronômicas da cultura, devido à característica das plantas de trigo de alterar as relações entre os componentes produtivos individuais em relação ao nível de competição interespecífica de acordo com o potencial de cada material genético. Muitos pesquisadores têm apontado a pequena participação dos perfilhos na produção final da cultura do trigo como um dos principais fatores envolvidos com a baixa produtividade à campo, demonstrando que o processo de iniciação, emergência e sobrevivência de perfilhos é altamente dependente do genótipo utilizado e de suas interações com o ambiente e as condições de cultivo. No entanto, devido à complexidade do estudo das relações inter e intraespecíficas de plantas dentro de uma comunidade, existe uma carência de estudos aprofundados envolvendo de maneira integrada os aspectos fisiológicos relacionados ao potencial produtivo, como a assimilação e as relações de realocação de carboidratos na planta. A propriedade dos reguladores vegetais de alterar as plantas morfológica e fisiologicamente, seja pelo caráter inibitório ou estimulante, vem se tornando cada dia mais uma ferramenta de grande importância para se melhorar a eficiência produtiva de várias espécies de plantas. A caracterização das alterações fisiológicas de plantas tratadas com reguladores vegetais ainda é pouco explorada na literatura. Portanto, a utilização dessas ferramentas nos processos fisiológicos envolvidos com a produção, partição e alocação de fotoassimilados deve ser estudada com o objetivo de subsidiar o aumento da eficiência produtiva de culturas bem como servir de base para programas de melhoramento de plantas na incorporação de características de interesse para a produção de grãos. Neste contexto, o presente trabalho teve por objetivos: (i) Investigar as alterações morfofisiológicas ocorridas no colmo principal e em perfilhos de plantas de trigo cultivadas em diferentes densidades de semeadura e submetidas à aplicação de reguladores 7 vegetais e (ii) caracterizar os processos envolvidos com a plasticidade do desenvolvimento de plantas de trigo em função da variação populacional e da aplicação de reguladores vegetais. 8 2 REVISÃO DE LITERATURA 2.1 A CULTURA DO TRIGO O trigo (Triticum aestivum L.) foi uma das primeiras espécies a ser cultivada no mundo, sendo uma planta originária do cruzamento de outras gramíneas silvestres que existiam próximas ao rio Tigre e Eufrates (SILVA et al., 2000). Pertence à família Poaceae, tribo Triticeae (Hordeae), sub-tribo Triticinae, gênero Triticum. A sub-tribo compreende quinze espécies, reunidas em três grupos, denominados em função do seu número de cromossomos, sendo n=7, a série diplóide constituída por 14 cromossomos, tetraplóide por 28 cromossomos e hexaplóide por 42 cromossomos (SLEPER e POEHLMAN, 2006). O trigo tem sido cultivado no sudoeste da Ásia, seu centro de origem, há mais de 10.000 anos (SLEPER e POEHLMAN, 2006). Por ser um cereal básico é cultivado hoje em diferentes condições ambientais, desde a Argentina até a Finlândia, o que exige trabalhos intensos de seleção, visando à adaptação da cultura ao ambiente de cultivo (KLAR e DENADAI, 1996; FUMIS et al., 1997). Até chegar aos tipos de trigo hoje conhecidos, muitos 9 anos de pesquisa e melhoramento foram necessários. No Brasil a cultura do trigo vem alcançando, a cada dia, maior importância frente aos países produtores e exportadores, alicerçada nos ganhos de produtividade, na rentabilidade e na melhoria de sua qualidade industrial (TIBOLA et al., 2008). A espécie Triticum aestivum está entre as espécies vegetais de maior importância para a alimentação humana. A composição única de suas proteínas de reserva, que permite a obtenção de vários produtos por meio do processo de panificação, faz do trigo um cereal mundialmente consumido (JOSHI et al., 2007). Este cereal possui um importante papel no aspecto econômico e nutricional da alimentação humana, pois a sua farinha é largamente utilizada na indústria alimentícia (FERREIRA, R. A. 2003). Devido às características de composição do seu grão, o trigo é utilizado na fabricação de pães, bolos, biscoitos, barras de cereais, além de macarrões, massas para pizza entre outras utilizações de seus derivados pela indústria. Sua diversidade de utilização, suas características nutricionais e sua facilidade de armazenamento têm feito do trigo o alimento básico de aproximadamente um terço da população mundial (SLEPER e POEHLMAN, 2006), fornecendo 500 kcal de energia per capta por dia em dois dos mais populosos países do mundo, a China e a Índia, e mais de 1400 kcal per capta por dia no Irã e na Turquia (DIXON, 2009). O trigo é uma espécie de estação fria e sua produção mundial é superior a 600 milhões de toneladas por ano, sendo a segunda maior produção de grãos em nível mundial (USDA, 2010). O Brasil concentra sua produção na região Sul do país, a qual é responsável por mais de 90% da produção nacional, que em média é de quatro milhões de toneladas (CONAB, 2010). Este montante representa menos de 50% do consumo interno do cereal, fazendo com que o Brasil seja um dos principais países importadores de trigo no mundo. Na região sul do país, principalmente nos estados do Rio Grande do Sul e Paraná, o trigo é uma das principais alternativas de cultivo no inverno (SCHUCH et al., 2000). A migração do trigo em direção aos pólos e ao Equador pode ser atribuída à seleção natural e ao desenvolvimento de novas cultivares adaptadas às condições ambientais específicas (CARGNIN et al., 2006). Neste contexto, a região do Cerrado do Brasil Central apresenta grande potencial para a expansão da cultura de trigo, por oferecer ótimas condições de clima e solo, posição estratégica de mercado e capacidade de industrialização, além de 10 poder ser colhido na entressafra da produção dos estados do Sul e da Argentina e com características superiores de qualidade industrial para panificação (ALBRECHT et al., 2005). O interesse em maximizar o rendimento de trigo tem estimulado o uso de um manejo intensivo nessa cultura. Esse manejo integra a adoção de determinadas práticas, como época de semeadura, espaçamento e densidade de semeadura adequada, aumento do nível de fertilidade do solo e controle de doenças, insetos e de acamamento de plantas (RODRIGUES e TEIXEIRA, 2003). Segundo Sleper e Poehlman (2006) desde os primeiros trabalhos de melhoramento genético da cultura do trigo busca-se aumento na produção e na qualidade de grãos, além de modificações na arquitetura de plantas, resistência ao acamamento, pragas e doenças. Nos dias de hoje os objetivos visam à criação de novos genótipos com melhor potencial produtivo, melhor estabilidade de produção e que demonstrem qualidade no produto final. 2.2 POTENCIAL PRODUTIVO DO TRIGO O potencial produtivo é uma característica quantitativa complexa, relacionada com a habilidade da planta em produzir, translocar e estocar carboidratos nos grãos (SLEEPER e POELMAN, 2006). De acordo com Loomis e Amthor (1999), alcançar elevada produtividade é conceitualmente simples: maximizar e estender a duração da interceptação foliar, utilizar a energia absorvida de maneira eficiente para a fotossíntese e alocar os fotoassimilados de maneira a obter proporções ótimas de folhas, colmos, raízes e estruturas reprodutivas, mantendo-os a um custo mínimo. As bases genéticas de caracteres quantitativos, tal como o rendimento de grãos, revelam maior dificuldade por ter sua expressão associada a um grande número de genes de pequeno efeito e por conseqüência, maior dificuldade na seleção direta, pela interação dos diferentes componentes do rendimento e o forte efeito do ambiente. Para tanto, diferentes estratégias e técnicas são utilizadas pelos melhoristas para o estabelecimento de estratégias que visem o aumento da produtividade de espécies anuais, através do maior aproveitamento da área ou das condições de campo em que são submetidas (VALÉRIO, 2008a). 11 As bases fisiológicas do aumento da produtividade em trigo têm sido citadas por diferentes autores (REYNOLDS et al., 1999; FISCHER, 2007). Por muitos anos, grande parte do aumento da produtividade de trigo esteve associada ao incremento da partição de massa seca para os grãos, enquanto a biomassa da parte aérea não foi modificada (CALDERINI et al., 1995; SAYRE et al., 1997). Em adição, fatores determinantes na produção de biomassa, especialmente a eficiência de uso da radiação, permaneceram praticamente inalterados (CALDERINI et al., 1997; FISCHER et al., 1998). O rendimento de grãos em trigo é determinado por vários componentes, entre eles o número de espigas por planta, número de espiguetas por espiga, número de grãos por espiga e por espigueta e peso médio do grão, dependendo diretamente dos fatores de origem genética e do ambiente (CRUZ et al., 2003). As respostas da planta a alterações do ambiente, seja por um estímulo do crescimento ou por uma condição de estresse, podem ser verificadas através de alterações nos componentes de produção, que podem ou não resultar em alterações na produtividade final da cultura, em função da sua capacidade de compensação dos principais componentes ligados à produção. O período que corresponde ao crescimento da espiga próximo à antese, até o desenvolvimento total da semente é de grande importância para o rendimento. Maior disponibilidade de assimilados próximo à antese pode representar mais flores férteis e, consequentemente, maior número e tamanho de sementes, com maior capacidade de formar grãos cheios (RODRIGUES, 2000). Identificam-se duas fontes principais de fotoassimilados para os grãos em crescimento: uma originada diretamente da fotossíntese atual e outra a partir da remobilização de fotoassimilados armazenados temporariamente em outros órgãos da planta, principalmente, nos colmos (SIMMONS, 1987). As duas características ocorrem em diferentes materiais e são de grande importância para a produção de grãos, principalmente, em regiões sujeitas a ocorrência de déficit hídrico (INOUE et al., 2004). A folha bandeira é considerada como a fonte primária para o enchimento de grãos, devido a curta distância da espiga e o fato dela se manter verde por mais tempo do que as demais folhas da planta. De acordo com Gondin (2006) os produtos da fotossíntese elaborados nas folhas situadas na porção superior do colmo (principalmente na folha bandeira) e nas aristas, são responsáveis pela maior parte da produção. 12 Reservas do colmo acumuladas na planta até a pré-antese estão sendo crescentemente reconhecidas como importante fonte de carbono para enchimento do grão quando a fotossíntese é inibida por estresse hídrico, por calor ou por doenças. Este é um período critico, pois, a partir da fase de pré-antese os fotoassimilados produzidos pela fonte começam a reduzir em função da senescência foliar, que se acentuam ainda mais em situação de estresse quando a demanda do dreno é maior. Dessa forma, as reservas do colmo são essenciais para manter níveis adequados de produtividade (BLUM, 1998). Asseng e van Herwaarden (2003) observaram que os assimilados armazenados antes do enchimento de grãos explicaram cerca de 5 a 90% da produção de grãos, dependendo da quantidade e distribuição de chuvas, suprimento de nitrogênio, crescimento da cultura e uso da água, sendo que em condições favoráveis ao desenvolvimento da cultura, essa contribuição será menor. 2.3 PERFILHAMENTO DE PLANTAS NA CULTURA DO TRIGO A emissão, o desenvolvimento e a sobrevivência dos perfilhos têm sido relatados como de extrema importância para a cultura do trigo (ALVES et al., 2000; VALÉRIO et al., 2008b; VALÉRIO et al., 2009), sendo apontados por Harting et al. (2007) como o principal componente quantitativo no rendimento de grãos de trigo. Mundstock (1999) refere que a pequena participação de perfilhos férteis na formação do rendimento final é um dos principais motivos da baixa produtividade média das lavouras de trigo no Brasil. O processo de emissão de um perfilho é caracterizado pelo crescimento de novos órgãos, como folhas e colmos, a partir de uma gema axilar. As condições necessárias para essa gema se desenvolver estão basicamente relacionadas com fatores ambientais e hormonais (MURPHY e BRISKE, 1992). Plantas de trigo apresentam o desenvolvimento de perfilhos a partir de gemas axilares basais do colmo principal, sendo que cada perfilho apresenta potencial para o desenvolvimento de outras estruturas (perfilhos secundários e terciários) (CASTRO e KLUNGE, 1999). O balanço entre auxinas (Ax) e citocininas (CK) tem papel importante na regulação do crescimento e desenvolvimento meristemático (VEIT, 2006). Conforme relato de Valério et al. (2009), as relações hormonais envolvidas na emissão e no desenvolvimento 13 de perfilhos são bastante complexas, envolvendo o equilíbrio entre Ax e CK, que determinam os processos de dominância apical e superação de dormência em gemas laterais. A ação exercida pela auxina (divisão e alongamento celular) e citocinina (divisão celular) está associada, respectivamente, à inibição e à promoção do desenvolvimento de gemas laterais (TAIZ e ZEIGER, 2009). Segundo os mesmos autores, evidências sugerem que a auxina não age de forma isolada no perfilhamento, havendo ainda os efeitos da citocinina, a qual é sintetizada nas raízes e transportada para quebrar a dormência de gemas axilares, sendo considerada como um mensageiro secundário de sinais. Contudo, a auxina pode modular a concentração de citocinina, intermediando o surgimento de gemas. A presença de perfilhos pode afetar a produtividade da cultura do trigo de maneira positiva ou negativa, em função da disponibilidade de recursos ambientais: água, luz, nutrientes, etc. (ELHANI et al., 2007). Os efeitos de ambiente e de manejo sobre a expressão da capacidade de perfilhamento têm sido estudados, sendo a densidade de semeadura identificada como uma das técnicas culturais que mais influenciam o rendimento de grãos e seus componentes (OZTURK et al., 2006). As relações entre o colmo principal e os perfilhos afetam o número de perfilhos férteis em cereais e isso depende das condições do ambiente durante a iniciação do primórdio do perfilho e em estádios de desenvolvimento subseqüentes (ALMEIDA e MUNDSTOCK, 2001). O efeito da competição é determinante na produção de perfilhos, com implicações diretas no rendimento de grãos e nos demais componentes (OZTURK et al., 2006). Desta forma, a identificação do número ideal de indivíduos por unidade de área pode determinar o máximo rendimento de grãos, sem o risco de haver excesso ou falta de plantas, o que interferiria no rendimento de grãos (MUNDSTOCK, 1999). Portanto, mudanças na densidade de semeadura têm importância especial na cultura do trigo, pois exercem efeitos diretos na produção de grãos e seus componentes (OZTURK et al., 2006) de acordo com o ambiente de cultivo (LLOVERAS et al., 2004). Existe uma carência de informações à respeito das relações entre colmo principal e perfilhos no que diz respeito ao potencial produtivo individual de cada órgão e sua contribuição para a produção final. Segundo Galli (1996) a baixa taxa de sobrevivência de perfilhos de trigo é um reflexo fisiológico da maneira com que estes são produzidos, priorizando-se a nutrição do colmo principal em detrimento dos perfilhos. Wobeto (1994) 14 relata que o equilíbrio entre o desenvolvimento do colmo principal e os perfilhos é uma condição essencial para a sobrevivência destes, portanto, para se tornarem produtivos os perfilhos devem apresentar taxas de crescimento semelhantes ao colmo principal, podendo assim contribuir para a produção final de grãos. 2.4 UTILIZAÇÃO DE REGULADORES VEGETAIS NA AGRICULTURA A descoberta dos efeitos dos reguladores vegetais sobre plantas cultivadas e os benefícios promovidos por estas substâncias têm contribuído para solucionar problemas do sistema de produção e melhorar qualitativa e quantitativamente a produtividade das culturas (CASTRO e VIEIRA, 2001). Seus efeitos fisiológicos têm sido estudados visando o avanço no conhecimento da ação estimulatória ou inibitória no crescimento e desenvolvimento das plantas (MARTINS e CASTRO, 1999a). Os reguladores vegetais atuam como sinalizadores químicos no crescimento e desenvolvimento de plantas. Normalmente ligam-se a receptores na planta e desencadeiam uma série de mudanças celulares, as quais podem afetar a iniciação ou modificação do desenvolvimento de órgãos ou tecidos (RODRIGUES, 2003). Para Castro e Vieira (2001), biorreguladores vegetais são substâncias sintéticas que aplicadas exogenamente possuem ações similares aos grupos de hormônios vegetais mais conhecidos (auxinas, giberelinas, citocininas e etileno). Reguladores vegetais do grupo das auxinas (Ax) e da giberelinas (GA) são os mais bem estudados em culturas de interesse econômico nos dias atuais. Entre as principais utilizações da Ax têm-se a prevenção da abscisão de frutos e folhas, enraizamento de estacas, promoção da floração, indução de partenocarpia, raleio de frutos e ação herbicida, enquanto GA exógenas têm sido amplamente empregadas para a promoção do crescimento de frutos, produção de malte em cevada, aumento do comprimento dos internós em cana-de- açúcar. Da mesma forma, inibidores da biossíntese têm sido úteis para a redução na altura de plantas, principalmente em cereais de estação fria como o trigo (ARTECA, 1995). A mistura de dois ou mais reguladores vegetais resulta em um terceiro produto chamado de bioestimulante ou estimulante vegetal. Esse produto químico pode, em função da sua composição, concentração e proporção das substâncias, incrementar o 15 crescimento e desenvolvimento vegetal, estimulando a divisão, a diferenciação e o alongamento celular podendo também melhorar a absorção e a utilização de água e nutrientes pelas plantas, mesmo sob condições ambientais adversas (CASTRO e VIEIRA, 2001). Reguladores que atuam como promotores do crescimento vegetal têm sido utilizados em uma ampla variedade de culturas, com objetivos variados. De maneira geral, esses produtos são compostos por um ou pela combinação de alguns reguladores, principalmente Ax, GA e CK. A aplicação de GA resultou em intensa atividade meristemática de feixes vasculares do colmo na cultura da cana de açúcar (MARTINS e CASTRO, 1999b), no entanto, o desenvolvimento do xilema e floema foram negativamente afetados, possivelmente pelo desequilíbrio entre níveis endógenos de GA e Ax. Esses efeitos podem ser explicados pela interação entre auxina, citocinina e giberelina que atuam no metabolismo vegetal, modulando e regulando o crescimento de diversos órgãos da planta (SANTOS, 2004). Portanto, a ação combinada de reguladores que atuam na promoção do crescimento pode resultar em incrementos significativos no crescimento e na produtividade de espécies vegetais. Os resultados da aplicação conjunta de Ax, GA e CK, via semente ou foliar, têm sido demonstrados em diversas culturas de interesse agrícola nos últimos anos. Entre os resultados observa-se o incremento no desenvolvimento inicial (SANTOS, 2009) e na produção de grãos (VIEIRA e CASTRO, 2001) da cultura da soja, aumento do rendimento de grãos na cultura do milho (DOURADO NETO et al., 2004), produtividade, rendimento, bem como na qualidade de fibra em algodoeiro (ALBRECHT et al., 2009). Contudo, a validação do uso deste tipo de reguladores como prática de manejo deve passar ainda por estudos aprofundados das características morfofisiológicas e da produtividade de culturas. Reguladores vegetais classificados como retardantes de crescimento afetam a formação de células e o alongamento do internódio abaixo do meristema, assim, plantas com entrenós curtos são obtidas com o desenvolvimento de flores normais. Os retardantes de crescimento mais utilizados e os mais bem estudados até o momento atuam basicamente na inibição da biossíntese de giberelinas, contudo, algumas outras substâncias, como as morfactinas, apresentam a habilidade de afetar a morfogênese de plantas sem afetar a biossíntese hormonal, atuando por meio de antagonismo competitivo em sítios de ligação (ARTECA, 1995). 16 Vários retardantes de crescimento têm sido usados em cereais, entre os quais destacam-se o cloreto de 2-cloro-etil-trimetilamônia, conhecido como CCC, recomendado para a cultura de trigo, o Ethephon (ácido 2-cloro-etil-fosfônico), para a cultura de cevada e mais recentemente o Etil-Trinexapac, um regulador com forte ação na inibição do alongamento dos entrenós. A aplicação desses reguladores tem sido realizada em função de seus efeitos pronunciados no desenvolvimento de trigo, através do estímulo do perfilhamento, redistribuição de biomassa com aumento do crescimento de raízes, redução de estatura e fortalecimento de colmos, o que restringe os riscos das plantas ao acamamento (RODRIGUES et al., 2003). Inibidores de giberelinas são usados comercialmente para evitar o alongamento de colmos em algumas culturas. Para a cultura do trigo, o cloreto de clormequat, (OLUMEKUN, 1996), e o Etil-Trinexapac (ZAGONEL e FERNANDES; 2007; ESPINDULA et al., 2009; 2010) têm apresentado bons resultados na redução da estatura das plantas e de perdas por acamamento. Diversos trabalhos de pesquisa têm demonstrado incrementos na produtividade da cultura do trigo tratada com reguladores vegetais, mesmo em condições onde existe ocorrência de acamamento. Esses incrementos estão relacionados com a melhoria na arquitetura de folhas, que aumenta a eficiência da absorção de luz e a tolerância ao sombreamento (ZAGONEL et al., 2002). A caracterização das alterações fisiológicas de plantas tratadas com reguladores vegetais ainda é pouco explorada na literatura, portanto, a influência da aplicação de reguladores vegetais, seja de caráter estimulante ou inibidor do crescimento, nos processos fisiológicos envolvidos com a produção, partição e alocação de fotoassimilados deve ser estudada com objetivo o de subsidiar o aumento da eficiência produtiva de culturas, bem como servir de base para programas de melhoramento de plantas. 17 3 MATERIAL E MÉTODOS 3.1 IMPLANTAÇÃO DO EXPERIMENTO 3.1.1 Localização e período de realização do experimento O experimento foi instalado na área da Fazenda Experimental Lageado, Faculdade de Ciências Agronômicas, UNESP, em Botucatu (SP), em um nitossolo vermelho, de textura argilosa (EMBRAPA, 2006), em abril de 2010. A localização da área experimental está definida pelas coordenadas geográficas: 22º49’ Latitude Sul e 48º25’Longitude Oeste de Greenwich, com altitude média de 770 metros e clima Cwa, pela classificação de Köppen (1948), caracterizado como subtropical úmido, com precipitação média anual em torno de 1400 mm e temperatura média do mês mais quente superior a 22 ºC e a do mês mais frio entre 3 a 18 ºC. Os valores médios de temperatura e umidade relativa do ar para o período de condução do experimento são apresentados na Figura 1. 18 Figura 1. Valores médios de temperatura e umidade relativa do ar durante o ciclo da cultura do trigo. Botucatu-SP, 2010. 3.1.2 Tratamentos e delineamento experimental O delineamento experimental utilizado no ensaio foi o de blocos casualizados em esquema de parcelas sub-divididas com quatro repetições. As parcelas foram formadas por quatro densidades de semeadura (30, 50, 70 e 90 plantas por metro) enquanto as sub-parcelas foram formadas pela aplicação de reguladores vegetais [controle, (Ax+GA+CK), Etil-Trinexapac e (Ax+GA+CK) + Etil-Trinexapac], totalizando 64 unidades experimentais. A cultivar de trigo utilizada foi a IAC 370 cedida pelo Instituto Agronômico de Campinas (IAC) que apresenta porte médio e boa adaptabilidade para as condições regionais de cultivo, conforme zoneamento agrícola (EMBRAPA, 2010). O regulador vegetal Etil-Trinexapac (Moddus®) é classificado como um redutor de crescimento e tem como mecanismo de ação a inibição da síntese endógena de giberelinas, um dos principais hormônios atuantes no processo de alongamento de colmos de trigo. A aplicação de Ax+GA+CK foi realizada através do produto comercial Stimulate®, composto por 0,005% de acido indolilbutírico (IBA), 0,005% de ácido giberélico e 0,009% de cinetina. A mistura destes três compostos resulta no caráter fitoestimulante do produto. 0 5 10 15 20 25 30 -4 10 24 38 52 66 80 94 108 122 Dias após a emergência Te m pe ra tu ra (ºC ) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 U m id ad e re la tiv a do a r ( % ) TºC média UR% média Germinação Perfilhamento Alongamento Maturação 19 3.1.3 Instalação e condução do experimento O experimento foi implantado em sistema de semeadura direta tendo como cultura antecessora a soja. Foram realizadas duas operações de calagem do solo com incorporação (subsolagem+grade superficial) em março de 2009, antecedendo a cultura do trigo, e outubro de 2009, antecedendo a cultura da soja. Em cada uma das operações a quantidade de calcário dolomítico foi de 3.000 kg ha-1 (PRNT 96%). Antes da implantação do experimento foram determinadas as características físico-químicas do solo. As análises foram realizadas no Laboratório de Relação Solo-Planta do Departamento de Agricultura da UNESP-FCA e os resultados são apresentados na Tabela 1. Tabela 1. Atributos físico-químicos do solo experimental determinadas pelo Laboratório de Relação Solo-Planta do Departamento de Agricultura da UNESP-FCA. Botucatu – SP. Ca Mg K Al H + Al SB CTC MO V P pH CaCl Ano Prof. (cm) mmolc dm3 g dm3 % mg dm3 2009 0,0-10 21,0 10,0 3,3 3,0 89,6 44,3 133,6 34,0 33,1 29,0 4,5 2009 10-20 39,0 10,0 2,6 3,0 80,6 41,6 122,2 31,0 34,0 54,0 4,6 2009 0,0-20 56,0 33,0 2,9 0,0 41,2 90,9 132,1 26,0 68,4 27,0 5,3 2010 0,0-10 53,0 28,0 2,7 1,0 29,1 83,5 112,6 22,0 74,2 33,0 5,8 2010 10-20 31,0 16,0 1,8 2,0 62,0 48,6 110,4 20,0 43,8 25,0 4,8 Areia Silte Argila g dm3 380 200 420 Cada unidade experimental (sub-parcela) foi formada por 13 linhas de semeadura espaçadas 0,17 m entre si e com 10 m de comprimento totalizando 20,4 m2. Foram descartados 1,0 m em cada extremidade e três linhas de cada lado da sub-parcela para se obter uma parcela útil de 9,18 m2. A dessecação da área foi realizada sete dias antes da semeadura por meio da aplicação de Glyphosate (Roundup WG®) na dose de 4,0 kg ha-1 (p.c.). A semeadura foi realizada no dia 15 de abril de 2010, de maneira mecanizada com a densidade variando de acordo com os tratamentos descritos. Antes da semeadura, foi realizado teste de germinação de sementes em laboratório e a campo, sendo que a germinação média encontrada foi de 83,5%. Os valores de porcentagem de germinação 20 foram utilizados para ajustar o número de sementes para cada tratamento, a fim de manter a densidade de plantas determinada (38, 63, 88 e 113 sementes por metro). As sementes receberam tratamento com inseticida (Cruiser® 150 mL 100 kg-1) e fungicida (Vitavax-thiran® 300 mL 100 kg-1). A semeadura foi realizada com uma semeadora de fluxo contínuo a uma profundidade de 4 cm. Após a emergência das plântulas foi realizada contagem do número de plantas para fins de monitoramento da uniformidade da população de plantas, ajustando-se por meio de desbaste quando necessário. A adubação foi realizada de acordo com as características químicas do solo determinadas anteriormente e com as exigências da cultura (EMBRAPA, 2010). A adubação de base foi realizada com 160 kg ha-1 do adubo formulado 08-28-16 (NPK). A adubação de cobertura foi realizada com a aplicação de 45 kg ha-1 de nitrogênio (sulfato de amônio) e 30 kg ha-1 de potássio (KCl) aplicados no início da fase de perfilhamento da cultura e 45 kg ha-1 de nitrogênio (sulfato de amônio) no final da fase de perfilhamento. O sistema de irrigação foi instalado logo após a semeadura. Foram utilizados aspersores de baixa vazão Agropolo® modelo NY 25. A frequência de irrigação foi determinada de acordo com o acompanhamento da tensão de água no solo, monitorada através de uma bateria com quatro tensiômetros de mercúrio instalados à 20 cm de profundidade, irrigando-se quando a altura da coluna de mercúrio atingia 40 cm. Os valores de precipitação e de lâmina de irrigação no decorrer do ciclo são apresentados na Figura 2. O somatório do acumulado de chuvas e da lâmina total de irrigação durante a condução do experimento foi de 315 mm, considerado um ótimo valor para as exigências da cultura (EMBRAPA, 2010), sendo distribuídos de maneira adequada no decorrer das fases de desenvolvimento das plantas. 21 Figura 2. Distribuição de chuvas e lâminas de irrigação durante o ciclo da cultura do trigo. Botucatu-SP, 2010. A aplicação do regulador vegetal Stimulate® foi realizada no início da fase de perfilhamento (14 dias após a emergência), na dose de 500 mL ha-1 enquanto o Moddus® foi aplicado na dose de 400 mL ha-1 (p.c.) na fase do primeiro nó visível do colmo principal (60 dias após a emergência) que corresponderam aos estádios 2 e 6 da escala de Feeks (LARGE, 1954). Ambos os produtos foram aplicados via pulverização foliar utilizando- se pulverizador de barras com pressão de CO2 e bicos do tipo leque (110-02) ajustado para um volume de calda de 150 L ha-1. As duas aplicações foram realizadas ao final da tarde, com ausência de ventos, temperatura de 23 e 25 ºC e umidade relativa do ar de 70 e 72% para as duas aplicações, respectivamente. O controle de plantas daninhas foi realizado aos 30 DAE com o herbicida Metilsulfuron (Ally® 4 g ha-1). O controle preventivo de doenças foi realizado com duas aplicações de Piraclostrobina + Epoxiconazol (Ópera® 0,75 L ha-1) aos 46 e 62 DAE e duas aplicações de Azoxistrobina+Ciproconazole (Priori Xtra® 0,5 L ha-1) aos 86 e 100 DAE. O controle de pragas foi realizado aos 46 DAE com a aplicação de Lefenuron (Math® 0,1 L ha- 1). 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 3 10 17 24 31 38 45 52 59 66 73 80 87 94 101 108 115 122 Dias após a emergência L am in a de á gu a (m m ) Acumulado de chuva Irrigação Germinação Perfilhamento Alongamento Maturação 22 3.2 AVALIAÇÕES 3.2.1 Emissão de perfilhos A avaliação da emissão de perfilhos foi realizada durante toda a fase de perfilhamento da cultura em plantas previamente selecionadas e com intervalos de quatro dias. A avaliação foi iniciada juntamente com a aplicação do regulador vegetal composto por Ax+GA+CK. Foram avaliadas 45 plantas por parcela, divididas em três pontos distribuídos aleatoriamente com 15 plantas cada um, sendo realizada de maneira não destrutiva por meio da identificação e contagem. Após a emissão, os perfilhos foram identificados por meio de cordões de algodão, atribuindo-se diferentes cores para cada classe (Figura 3). A identificação dos perfilhos foi realizada conforme proposto por Masle (1985) (Figura 4). Os perfilhos foram denominados pela letra A, seguidos do número da folha de cujo nó foram originados conforme segue: CP - colmo principal; A0 - perfilho originado do nó do coleóptilo; A1 - perfilho originado do nó da primeira folha do CP; An - perfilho originado do nó da enésima folha do CP. Figura 3. Identificação de perfilhos de trigo com linhas coloridas. Botucatu – SP, 2010. 23 Figura 4. Identificação de perfilhos de trigo adaptada de Masle (1985). Os três pontos utilizados para determinação da emissão de perfilhos foram utilizados posteriormente para determinação do acúmulo de matéria seca no final da fase de perfilhamento e início do período reprodutivo bem como na determinação dos componentes da produção, ao final do ciclo da cultura. 3.2.2 Acúmulo de matéria seca As coletas de material vegetal para análise do acúmulo de matéria seca foram realizadas no final da fase de perfilhamento (42 DAE) e no início do período reprodutivo (antese) (73 DAE). Para cada época foram coletadas 10 plantas pré-determinadas e com os perfilhos identificados, dentro da parcela útil. Após a coleta o material foi levado para laboratório onde cada planta foi divida em colmo principal e perfilhos conforme descrito. Os perfilhos e o colmo principal foram separados em folhas, colmo + bainha e estruturas reprodutivas (quando presentes) e colocados em sacos de papel identificados. Os diferentes órgãos separados foram levados à 24 estufa de circulação forçada de ar à temperatura de 65ºC até massa constante pesados em balança de precisão, fornecendo os valores de massa da matéria seca de folhas, massa seca de colmo e massa seca de estruturas reprodutivas por planta e por metro quadrado. 3.2.3 Altura de plantas e distância entre fonte e dreno A altura de plantas foi determinada durante toda a fase de alongamento da cultura, dos 60 DAE (aplicação de Etil-Trinexapac) até os 88 DAE (altura final), com intervalos de quatro dias. A distância entre fonte e dreno foi determinada no início da fase de maturação da cultura (120 DAE). A altura de plantas foi determinada em três pontos por parcelas e foi definida pela distância vertical entre a base da planta e a extremidade distal da espiga. A determinação da distância entre a fonte principal de fotoassimilados (folha bandeira) e o dreno (espiga) foi realizada no colmo principal de 15 plantas por parcela, onde se determinou o comprimento da bainha da folha-bandeira (CB) e a distância entre o nó da folha bandeira e a inserção da espiga (NE). Através da soma das duas distâncias tem-se a distância total de caminhamento de fotoassimilados da folha bandeira até a espiga (Figura 5). Figura 5. Distância entre fonte (folha bandeira) e dreno (espiga) em plantas de trigo. Botucatu-SP, 2010. Distância nó-espiga (NE) Comprimento da bainha (CB) DFD = CB + NE 25 3.2.4 Nitrogênio, Pigmentos fotossintéticos e índice SPAD A coleta de material para a determinação do teor de nitrogênio (N) e dos pigmentos fotossintéticos foi realizada no início da fase reprodutiva. Foram coletadas folhas bandeira do colmo principal de 10 plantas de trigo por parcela. No momento da coleta do material vegetal foram realizadas leituras do índice SPAD da folhas utilizando-se um clorofilômetro manual. Esse tipo de leitura tem como objetivo a obtenção do índice realuzado diretamente a campo e os teores de clorofila e N determinados em laboratório. Após a coleta, cada folha foi dividida em duas partes iguais, sendo que para a determinação dos pigmentos fotossintéticos o material embrulhado em papel alumínio foi submetido a congelamento instantâneo em nitrogênio líquido (-196ºC) e armazenado em ultra freezer à -80ºC, enquanto que, para a determinação do teor de N as amostras foram secas em estufa de circulação forçada de ar à 50ºC até massa constante. A metodologia utilizada para a determinação dos pigmentos fotossintéticos foi a descrita por Sims e Gamon (2002), pela da qual determinou-se os teores de clorofila a, clorofila b, carotenóides totais e antocianinas. A determinação do teor de N nas folhas foi realizada utilizando-se o método de Kjeldahl. 3.2.5 Trocas gasosas As leituras de trocas gasosas foram realizadas aos 3, 7 e 11 dias após a emissão da folha bandeira utilizando-se o aparelho portátil de fotossíntese, Infra Red Gas Analyzer (IRGA, Li-6200, Licor Ltda., Lincoln, NE). As medidas de trocas gasosas foram realizadas no período da manhã, entre 9h00 e 11h00, onde foram obtidos os valores de assimilação de carbono (A), transpiração (E), condutância estomática (g), e eficiência do uso da água (A/E). 3.2.6 Morfologia da folha bandeira Considerando a folha bandeira como a folha fisiologicamente mais importante para a planta de trigo foi realizada a avaliação do formato e área média desta folha 26 para os todos tratamentos. Para tanto, foram coletadas 15 folhas bandeira do colmo principal de cada parcela. Após a coleta, foram determinados o comprimento, a área foliar e a massa de matéria seca de folhas e, em seguida calculou-se a largura média de folhas e a área foliar específica (área foliar/massa da matéria seca). 3.2.7 Componentes da produção e produtividade Ao final do ciclo da cultura foram avaliados os componentes da produção e a produtividade da cultura. Para a avaliação dos componentes da produção foram coletadas 15 plantas por parcelas, cujos perfilhos foram identificados durante a fase de perfilhamento. Foram determinados o número de espiguetas por espiga, número de grãos por espigueta, número de grãos por espiga e massa de grãos por espiga para o colmo principal e perfilhos. Determinou-se também o número de espigas por metro quadrado e o incremento do número de perfilhos em resposta à emissão de perfilhos. Em virtude da desuniformidade na população de plantas dentro das parcelas, a produtividade foi determinada com base na colheita de cinco pontos de 1,5 metros de comprimento pré-identificados e com densidade uniforme, de acordo com os tratamentos. Foram então determinados a produtividade (kg ha-1) corrigida para 13% de umidade, o peso hectolítrico (PH), a massa de 1000 grãos e o teor de N nos grãos. 3.2.8 Sobrevivência e potencial produtivo de perfilhos A sobrevivência de perfilhos foi determinada no período de antese e ao final do ciclo da cultura, sendo que os valores de número de perfilhos por metro quadrado em cada época foram comparados com o número de perfilhos contados ao final da fase de perfilhamento. A participação de perfilhos na produção final de grãos em plantas de trigo foi determinada pela relação entre a produção total de grãos por planta e a porcentagem da produção observada no somatório dos perfilhos. O potencial produtivo médio de perfilhos foi definido pela relação entre a produção média de grãos por perfilho e a produção média de grãos no colmo principal, considerando o potencial produtivo do colmo principal como 100%. 27 3.3 ANÁLISE E APRESENTAÇÃO DOS DADOS Após tabulados, os dados foram submetidos à análise de variância pelo teste F e quando detectadas variações significativas as médias foram contrastadas pelo teste de Tukey à 5% de probabilidade para os reguladores vegetais e pela análise de regressão para as densidades de semeadura. O programa de análises estatísticas utilizado foi o Sisvar (FERREIRA, D. F. 2003). A análise de correlação de Pearson entre as características morfofisiológicas foi realizada utilizando-se o programa computacional Minitab. 28 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 4.1 EMISSÃO DE PERFILHOS A emissão de perfilhos foi afetada significativamente em função da densidade de plantas de trigo, tanto para valores de número de perfilhos por planta (Tabela 2) como para número de perfilhos por metro quadrado (Tabela 3) durante toda a fase de perfilhamento. A comparação entre reguladores vegetais quanto ao número de perfilhos emitidos não pode ser feita, pois a aplicação de Etil-Trinexapac foi realizada após o término da fase de perfilhamento (fase de alongamento). Portanto, até esta fase de desenvolvimento da cultura apenas a aplicação de Ax+GA+CK havia sido realizada, sem, no entanto, afetar de maneira significativa a emissão de perfilhos. 29 Tabela 2. Resumo da análise de variância para número de perfilhos por planta durante a fase de perfilhamento. Botucatu-SP, 2010. FV 18 DAE 22 DAE 26 DAE 30 DAE 34 DAE 38 DAE Bloco 1,43 3,76 5,34* 8,88** 5,58* 5,76* Densidade 39,01** 52,83** 75,92** 135,06** 126,11** 120,05** Regulador 2,81 1,29 0,77 1,01 1,41 1,11 D X R 2,14 1,89 1,62 0,99 1,34 1,01 CV (%)1 68,81 47,87 32,17 21,01 21,26 22,72 CV (%)2 43,49 31,65 23,79 19,73 17,86 16,12 * e **: significativo pelo teste F à 5 e 1%, respectivamente; 1 coeficiente de variação para parcela; 2 coeficiente de variação para sub-parcela. Tabela 3. Resumo da análise de variância para número de perfilhos por metro quadrado durante a fase de perfilhamento. Botucatu-SP, 2010. FV 18 DAE 22 DAE 26 DAE 30 DAE 34 DAE 38 DAE Bloco 1,78 3,39 3,78 5,15* 11,04** 17,04** Densidade 11,91** 10,09** 10,12** 11,29** 30,01** 48,69** Regulador 2,15 0,69 0,39 0,64 1,71 1,51 D X R 1,35 1,39 1,35 0,79 1,13 0,88 CV (%)1 85,76 65,85 47,94 32,87 15,19 12,93 CV (%)2 53,26 35,56 26,71 22,78 20,54 19,64 * e **: significativo pelo teste F à 5 e 1%, respectivamente; 1 coeficiente de variação para parcela; 2 coeficiente de variação para sub-parcela. O aumento da densidade de semeadura resultou em decréscimo significativo na emissão de perfilhos por planta (Figura 6) desde a primeira contagem (18 DAE) até o final da fase de perfilhamento (38 DAE). A emissão de perfilhos apresentou valores mínimos para as menores densidades de semeadura, onde os valores permaneceram próximos à zero. /Para o número de perfilhos por metro quadrado o comportamento foi semelhante (Figura 7), contudo os valores apresentaram decréscimo linear em função do aumento da densidade de semeadura. Neste caso, a redução do número de perfilhos em função do aumento do número de plantas na linha de cultivo é menor em função do ajuste do número de plantas por unidade de área, principalmente no final da fase de perfilhamento (Figuras 7d, 7e e 7f). 30 Figura 6. Número de perfilhos por planta aos 18 (a), 22 (b), 26 (c), 30 (d), 34 (e) e 38 (f) dias após a emergência em densidades de semeadura de plantas de trigo (IAC 370). Botucatu-SP, 2010. **significativo à 1% de probabilidade. y = 0,0004x2 - 0,0677x + 3,3846 R2 = 0,99** 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 30 50 70 90 Plantas m-1 Pe rfi lh os p la nt a -1 (a) (c) (d) (b) (e) (f) y = 0,0004x2 - 0,0603x + 2,6743 R2 = 0,99** 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 30 50 70 90 Plantas m-1 Pe rfi lh os p la nt a -1 y = 0,0003x2 - 0,0648x + 3,8884 R2 = 1,0** 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 30 50 70 90 Plantas m-1 Pe rfi lh os p la nt a -1 y = 0,0004x2 - 0,0776x + 4,6932 R2 = 0,99** 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 30 50 70 90 Plantas m-1 Pe rfi lh os p la nt a -1 y = 0,0007x2 - 0,1348x + 7,1328 R2 = 0,98** 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 30 50 70 90 Plantas m-1 Pe rfi lh os p la nt a -1 y = 0,0009x2 - 0,1535x + 7,9110 R2 = 0,98** 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 30 50 70 90 Plantas m-1 Pe rfi lh os p la nt a -1 31 Figura 7. Número de perfilhos por metro quadrado aos 18 (a), 22 (b), 26 (c), 30 (d), 34 (e) e 38 dias após a emergência em densidades de semeadura de plantas de trigo (IAC 370). Botucatu-SP, 2010. **significativo à 1% de probabilidade. y = -3,2125x + 305 R2 = 1,00** 0 50 100 150 200 250 30 50 70 90 Plantas m-1 Pe rfi lh os m -2 y = -3,848x + 427,67 R2 = 0,93** 0 50 100 150 200 250 300 350 30 50 70 90 Plantas m-1 Pe rfi lh os m -2 y = -4,0658x + 553,54 R2 = 0,79** 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 30 50 70 90 Plantas m-1 Pe rfi lh os m -2 y = -3,5889x + 629,5 R2 = 0,66** 0 100 200 300 400 500 600 30 50 70 90 Plantas m-1 Pe rfi lh os m -2 y = -3,9303x + 813,25 R2 = 0,71** 0 100 200 300 400 500 600 700 800 30 50 70 90 Plantas m-1 Pe rfi lh os m -2 y = -4,6237x + 887,587 R2 = 0,75** 0 100 200 300 400 500 600 700 800 30 50 70 90 Plantas m-1 Pe rfi lh os m -2 (a) (b) (c) (d) (e) (f) 32 Conhecer a performance do genótipo e suas interações com o ambiente é fundamental para melhor estimar o número de sementes por metro quadrado no memento da semeadura, sendo que o fator principal envolvido é o potencial de perfilhamento do material (VALÉRIO et al., 2009). O cultivar de trigo utilizado no presente estudo apresentou elevada capacidade de emissão de perfilhos em baixas densidades de cultivo, no entanto este comportamento foi altamente afetado pela competição interespecífica resultante do aumento do número de plantas na linha de cultivo. De acordo com Destro et al. (2001), plantas de trigo em baixas populações produzem mais perfilhos do que em condições de alta densidade de semeadura, apresentando, ao final do ciclo, números similares de espigas por metro quadrado. A competição entre plantas em comunidades se inicia muito cedo afetando, precocemente, a dominância apical, comportamento este intensificado em função do aumento do número de plantas por unidade de área. A dominância apical é influenciada pela qualidade da luz captada pelo fitocromo, ou seja, pela razão entre os valores de radiação vermelha (V) e vermelha extrema (Ve) da radiação total incidente (BALLARÉ et al., 1992). Almeida e Mundstock (2001) observaram que a melhoria da qualidade da luz, obtida pela adição de luz vermelha, proporcionou maior emissão e distribuição mais equilibrada de massa seca entre perfilhos e o colmo principal de trigo, enquanto a diminuição da qualidade da luz, obtida pela adição de luz vermelha extrema na entrelinha, determinou priorização no acúmulo de massa seca no colmo principal. Neste sentido, é evidente que há interação da luz via fitocromo com os hormônios envolvidos nos processos de cascata de sinais que controlam a emissão e o desenvolvimento de perfilhos em gramíneas (ALVES, 2000). 4.2 ACÚMULO DE MATÉRIA SECA O acúmulo de matéria seca em plantas de trigo na fase final do perfilhamento (Tabela 4) e na fase de antese (Tabela 5) foi significativamente afetado pela densidade de plantas. No entanto, o acúmulo total de matérias seca por unidade de área não sofreu alteração. A comparação entre os reguladores vegetais utilizados pode ser realizada apenas para o acúmulo de matéria seca no período de antese, pois a primeira coleta foi realizada exatamente na época de aplicação de Etil-Trinexapac, sem haver, portanto, efeito 33 para esta coleta. A aplicação dos reguladores vegetais o não afetou o acúmulo de matéria seca por planta, nem por unidade de área. Tabela 4. Resumo da análise de variância para matéria seca de colmo por planta (MSCP), matéria seca de folhas por planta (MSFP), matéria seca total por planta (MSTP), relação matéria seca de colmos e folhas (C/F), matéria seca de colmo por m2 (MSC), matéria seca de folhas por m2 (MSF), matéria seca total por m2 (MST), na fase final de perfilhamento de plantas de trigo (IAC 370). Botucatu-SP, 2010. FV MSCP MSFP MSTP C/F MSC MSF MST Bloco 4,73* 7,68** 6,379** 0,47 4,45* 6,04 5,53* Densidade 65,86** 86,38** 79,29** 6,24* 1,89 0,95 1,24 Regulador 0,53 0,69 0,64 0,13 1,01 1,35 1,28 D X R 0,61 0,69 3,61 1,07 0,92 0,84 0,89 CV (%)1 25,11 18,84 21,07 10,88 27,34 23,52 24,52 CV (%)2 22,19 19,24 19,98 10,08 21,22 16,76 18,13 * e **: significativo pelo teste F à 5 e 1%, respectivamente; 1 coeficiente de variação para parcela; 2 coeficiente de variação para sub-parcela. Tabela 5. Resumo da análise de variância para matéria seca de colmo por planta (MSCP), matéria seca de folhas por planta (MSFP), matéria seca de espigas por planta (MSEP), matéria seca total por planta (MSTP), relação matéria seca de colmos e folhas (C/F), matéria seca de colmo por m2 (MSC), matéria seca de folhas por m2 (MSF), matéria seca de espigas por m2 (MSE) matéria seca total por m2 (MST), na fase de antese de plantas de trigo (IAC 370). Botucatu-SP, 2010. FV MSCP MSFP MSEP MSTP C/F MSC MSF MSE MST Bloco 0,39 3,08 0,23 0,62 1,58 0,18 2,40 0,21 0,30 Densidade 96,78** 155,30** 25,69** 88,12** 0,63 1,72 1,66 0,31 1,41 Regulador 1,04 0,87 0,42 0,76 2,09 0,52 0,58 0,13 0,22 D X R 0,06 1,18 1,26 1,33 0,49 0,87 0,94 0,98 0,87 CV (%)1 19,13 16,13 35,43 20,16 21,35 16,24 17,60 30,63 16,48 CV (%)2 18,71 19,54 23,90 18,32 18,26 20,03 18,92 25,63 18,92 * e **: significativo pelo teste F à 5 e 1%, respectivamente; 1 coeficiente de variação para parcela; 2 coeficiente de variação para sub-parcela. A competição entre plantas decorrente do aumento da densidade de cultivo resultou em redução no acúmulo de matéria seca de plantas de trigo no final da fase de perfilhamento (Figura 8) e na fase de antese (Figura 9). O maior acúmulo de matéria seca por planta em menores densidades é um reflexo claro do elevado número de perfilhos emitidos por planta nessas condições (Figuras 6 e 7), tendo em vista que cada perfilho emitido é constituído de colmo e folhas próprios, que participam ativamente do processo de assimilação e acúmulo de matéria seca. 34 Figura 8. Acúmulo de matéria seca de colmo (a), folhas (b), matéria seca total por planta (c) e relação entre o acúmulo de matéria seca de colmo e folhas (d) na fase final de perfilhamento em densidades crescentes de plantas de trigo (IAC 370). Botucatu-SP, 2010. **significativo à 1% de probabilidade. O maior acúmulo de matéria seca pelos perfilhos, em ambiente de melhor qualidade da luz captada pelo fitocromo (baixas populações de planta), poderia estar ligado ao maior crescimento foliar, que ocorre, principalmente, em função do aumento do número de células (ALMEIDA e MUNDSTOCK, 2001), que, por sua vez, está correlacionado com o aparecimento de novas folhas e perfilhos (SKINNER e NELSON, 1994). Com o aumento do número de plantas por unidade de área, observou-se uma tendência de redução no crescimento de folhas, em relação ao desenvolvimento do colmo da planta (Figura 8d) em função da redução do espaço entre plantas na linha de cultivo. y = -0,002x + 0,894 R2 = 0,93** 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 30 50 70 90 Plantas m-1 R el aç ão c ol m o/ fo lh a (g g-1 ) y = 0,0001x2 - 0,0195x + 1,0258 R2 = 1,0** 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 30 50 70 90 Plantas m-1 M at ér ia se ca d o co lm o (g p la nt a-1 ) y = 0,0001x2 - 0,0207x + 1,157 R2 = 1,0** 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 30 50 70 90 Plantas m-1 M at ér ia se ca d e fo lh as (g p la nt a-1 ) y = 0,0002x2 - 0,0401x + 2,1821 R2 = 1,0** 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 30 50 70 90 Plantas m-1 M at ér ia se ca to ta l ( g pl an ta-1 ) (a) (b) (c) (d) 35 Figura 9. Acúmulo de matéria seca de colmo (a), de folhas (b), de espigas (c) e matéria seca total por planta (d) na fase de antese em populações crescentes de plantas de trigo (IAC 370). Botucatu-SP, 2010. **significativo à 1% de probabilidade. A ausência de diferenças significativas para os valores de acúmulo de matéria seca por unidade de área com o aumento da densidade de plantas, principalmente na fase antese (Tabela 5), indica o grau de plasticidade no desenvolvimento de plantas de trigo em condição de baixa densidade de semeadura. A emissão de perfilhos, bem como o maior acúmulo de matéria seca individual de plantas funcionou como mecanismo de compensação para o menor número de plantas por unidade de área. Valério et al. (2009) relatam que a capacidade da cultura do trigo em compensar a redução do número de plantas através da emissão de perfilhos e acúmulo de assimilados nessas estruturas é altamente variável em função do potencial do genótipo em produzir perfilhos. (a) (b) (c) (d) y = 0,0002x2 - 0,0308x + 1,5283 R2 = 1,0** 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 30 50 70 90 Plantas m-1 M at ér ia se ca d e fo lh as (g p la nt a-1 ) y = 0,0004x2 - 0,0656x + 3,4823 R2 = 1,0** 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 30 50 70 90 Plantas m-1 M at ér ia se ca d o co lm o (g p la nt a-1 ) y = 0,0001x2 - 0,0227x + 1,2236 R2 = 1,0** 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 30 50 70 90 Plantas m-1 M at ér ia se ca d e es pi ga s ( g pl an ta-1 ) y = 0,0007x2 - 0,119x + 6,2342 R2 = 1,0** 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 30 50 70 90 Plantas m-1 M at ér ia se ca to ta l ( g pl an ta-1 ) 36 O acúmulo de assimilados na fase de pré-antese é uma característica de grande importância para o enchimento de grãos e, consequentemente para a produtividade da cultura do trigo. Este é um período crítico, pois, a partir da fase de pré-antese os fotoassimilados produzidos pela fonte começam a diminuir em função da senescência foliar, que se acentuam ainda mais em situação de estresse hídrico quando a demanda do dreno é maior. Dessa forma, as reservas do colmo são essenciais para manter níveis adequados de produtividade (BLUM, 1998). Maior disponibilidade de assimilados próximo a antese pode representar mais flores férteis e, conseqüentemente, sementes em maior número e tamanho, com maior capacidade de formar grãos cheios (RODRIGUES, 2000). 4.3 ALTURA DE PLANTAS E DISTÂNCIA ENTRE FONTE E DRENO A densidade de plantas não afetou o crescimento em altura de plantas de trigo em nenhuma das épocas de avaliação (Tabela 6). O efeito da aplicação de reguladores vegetais pode ser verificado a partir do oitavo dia após o início da fase de alongamento da cultura (68 DAE) até a definição da altura final de plantas (88 DAE), independente da densidade de plantas estudada. Tabela 6. Resumo da análise de variância para altura de plantas de trigo. Botucatu-SP, 2010. FV 60 DAE 64 DAE 68 DAE 72 DAE 76 DAE 80 DAE 84 DAE 88 DAE Bloco 22,24** 1,22 1,86 2,69 1,95 2,95 2,49 2,11 Densidade 0,71 0,93 0,16 1,21 1,61 1,45 0,89 0,49 Regulador 0,71 2,68 8,93** 35,06** 34,80** 53,67** 35,88** 166,32** D X R 0,14 1,81 0,81 0,83 0,88 0,37 1,11 1,02 CV (%)1 5,03 6,71 7,07 7,51 7,67 5,77 6,68 7,02 CV (%)2 4,36 4,16 4,63 4,28 4,25 3,89 5,58 3,45 * e **: significativo pelo teste F à 5 e 1%, respectivamente; ; 1 coeficiente de variação para parcela; 2 coeficiente de variação para sub-parcela. O acamamento é um dos fatores que pode limitar a produção de grãos de trigo de modo expressivo, dependendo da intensidade e do estádio de desenvolvimento da planta em que ocorre, sendo que a antese parece ser o estádio de maior sensibilidade (CRUZ et al., 2003). O manejo da altura de plantas visando à prevenção de perdas por acamamento é feito através da aplicação de reguladores vegetais da classe dos inibidores da biossíntese de 37 GA, sendo que o ponto chave para a aplicação é o início da fase de alongamento. A fase de alongamento na cultura do trigo é marcada por um pico de crescimento em altura como resposta ao aumento da atividade biológica de GA nos meristemas intercalares do colmo que confere o aumento da divisão e expansão celular dos internós (TAIZ e ZEIGER, 2009). No presente estudo, o aumento da atividade de giberelinas ficou bastante visível após os 64 DAE (Figura 10). O controle e as plantas submetidas à aplicação de Ax+GA+CK apresentaram comportamento bastante semelhante para o crescimento em altura, sem diferirem entre si. A eficiência da aplicação de Etil-Trinexapac em inibir a biossíntese de GA ficou evidente a partir do oitavo dia (68 DAE) após o inicio do alongamento e também da sua aplicação nas plantas (60 DAE), sendo que não foram observadas diferenças entre a aplicação de Etil-Trinexapac de maneira isolada ou combinada com Ax+GA+CK. A diminuição da altura de plantas pela aplicação de Etil-Trinexapac também foi observada por Zagonel et al., (2002), Berti et al. (2007), Zagonel e Fernandes (2007) e Espindula et al. (2010). Figura 10. Altura de plantas de trigo (IAC 370) em função da aplicação de Ax+CK+GA no inicio do perfilhamento e de Etil-Trinexapac no início da fase de alongamento de plantas, Botucatu-SP, 2010. As barras verticais representam os valores de dms, pelo teste de Tukey à 5% de probabilidade. 30 40 50 60 70 80 90 60 64 68 72 76 80 84 88 Dias após a emergência A ltu ra d e pl an ta s ( cm ) Controle Ax+GA+CK (S) Etil trinexapac (M) S + M 38 Os reguladores vegetais classificados como inibidores da biossíntese de GA são divididos em três classes, e cada classe específica interrompe um dos três estádios da síntese de giberelinas. O Etil-Trinexapac, além de outros, atua no estádio 3, que ocorre no citoplasma, onde se tem a formação de todas as GAs bioativas (RADEMACHER, 2000). Uma comparação entre diferentes classes de inibidores da biossíntese de GA foi realizada por (ESPINDOLA et al., 2010). A aplicação de Etil-Trinexapac promoveu menor comprimento do colmo em plantas de trigo sendo seguido pelo cloreto de Clormequat (inibidor da 1ª fase de síntese) e este pelo Paclobutrazol (inibidor da 2ª fase de síntese). Contudo, a maior efetividade da aplicação de Etil-Trinexapac parece estar associada à inibição da síntese do ácido giberélico (GA1), uma das formas endógenas mais ativas de giberelina (HECKMAN et al., 2002). Considerando que a tolerância ao acamamento em plantas de trigo está associada ao porte reduzido e ao diâmetro do colmo (CRUZ et al., 2001), plantas cultivadas em ambiente de competição por luz, seja por altas densidades de cultivo ou por manejo excessivo de nitrogênio tornam-se mais sensíveis ao acamamento (ZAGONEL et al., 2002), que reduz as taxa de assimilação e translocação de fotoassimilados, além de aumentar a incidência e a severidade de doenças. No presente estudo, em função das condições climáticas favoráveis, com baixa frequência de chuvas e ventos fortes, não houve ocorrência de acamamento de plantas, mesmo em condição de cultivo sem aplicação de Etil-Trinexapac. As características determinantes da distância entre a fonte (folha bandeira) e dreno (espiga) de plantas de trigo foram afetadas pela densidade de plantas bem como pela aplicação dos reguladores vegetais (Tabela 7), contudo não houve interação entre os fatores de estudo para nenhuma das características. O aumento do número de plantas na linha de cultivo resultou em redução no comprimento da bainha, e da distância entre o último nó e a espiga, que refletiu de maneira direta na distância total de movimento de fotoassimilados da folha bandeira (fonte) e os grãos na espiga (dreno) (Figura 11). Observa-se que mesmo sem haver diferenças significativas para altura de plantas (Tabela 6), a variação na quantidade de plantas por unidade de área resultou em alterações morfológicas que poderiam ser observadas apenas através de uma avaliação mais detalhada das plantas. 39 Tabela 7. Resumo da análise de variância para comprimento da bainha da folha bandeira (CB), distância entre o último nó e a espiga (nó-espiga) e distância entre a folha bandeira e a espiga de plantas de trigo. Botucatu-SP, 2010. FV CB Nó-espiga Folha-espiga Bloco 0,95 2,58 2,89 Densidade 12,23** 3,94* 6,66** Regulador 26,14** 18,82** 23,19** D X R 1,54 1,37 1,47 CV (%)1 4,04 7,49 5,45 CV (%)2 3,78 8,54 6,48 * e **: significativo pelo teste F à 5 e 1%, respectivamente; 1 coeficiente de variação para parcela; 2 coeficiente de variação para sub-parcela. Figura 11. Comprimento da bainha da folha bandeira (a), distância entre o último nó e a espiga (b) e distância entre fonte e dreno (c) em densidades crescentes de plantas de trigo (IAC 370). Botucatu-SP, 2010. **significativo à 1% de probabilidade. y = -0,0217x + 18,121 R2 = 0,89** 10 11 12 13 14 15 16 17 18 30 50 70 90 Plantas m-1 C om pr im en to d a ba in ha (c m y = -0,0536x + 54,587 R2 = 0,59** 40 42 44 46 48 50 52 54 30 50 70 90 Plantas m-1 D ist ân ci a fo nt e - d re no (c m y = -0,0319x + 36,466 R2 = 0,41** 10 15 20 25 30 35 40 30 50 70 90 Plantas m-1 D ist ân ci a en tre o u lti m o nó e a e sp ig a (c m (a) (b) (c) 40 A aplicação de Etil-Trinexapac, de maneira isolada ou associada à aplicação de Ax+GA+CK na fase de perfilhamento, resultou em decréscimo acentuado da distância entre fonte e dreno em plantas de trigo quando comparada com os tratamentos sem a aplicação do regulador (Tabela 8). Observou-se que o encurtamento da distância entre a folha bandeira e a espiga parece estar mais associado com a redução do crescimento do último entrenó do colmo do que com o comprimento da bainha da folha, embora os dois comportamentos sejam significativos. Pode-se ressaltar, portanto, o prolongamento do efeito da inibição da biossíntese de GA provocado pela aplicação de Etil-Trinexapac na fase de alongamento dos primeiros entrenós da planta, o qual interferiu de maneira significativa no desenvolvimento do ultimo entrenó das plantas. Tabela 8. Comparação de médias para o comprimento da bainha da folha bandeira (CB), distância entre o último nó e a espiga (DNF) e a distância entre fonte e dreno (DFD) em função da aplicação Ax+CK+GA no inicio do perfilhamento e de Etil-Trinexapac no início da fase de alongamento de plantas de trigo (IAC 370), Botucatu-SP, 2010. Regulador CB (cm) DNF (cm) DFD (cm) Controle 17,49 a 36,98 a 54,47 a Ax+GA+CK (S) 17,56 a 37,61 a 55,17 a Etil-Trinexapac (M) 16,05 b 31,37 b 47,42 b S + M 16,19 b 32,25 b 48,43 b Dms 0,61 2,81 3,17 Médias seguidas da mesma letra, na vertical, não diferem entre si pelo teste de Tukey à 5% de probabilidade. O transporte de açúcares pelo floema pode ocorrer entre órgãos distantes, mas normalmente um dreno é suprido de fotoassimilados pelas fontes próximas e, as relações fonte/dreno da planta, são continuamente modificadas com o desenvolvimento do vegetal (PIMENTEL, 1998). Para a cultura do trigo identificam-se duas fontes principais de fotoassimilados para os grãos em crescimento: uma originada diretamente da fotossíntese atual e outra a partir da remobilização de fotoassimilados armazenados temporariamente em outros órgãos da planta, principalmente nos colmos (SIMMONS, 1987). As duas características ocorrem em diferentes materiais e são de grande importância para a produção de grãos, principalmente em regiões sujeitas a ocorrência de déficit hídrico (INOUE et al., 2004). Considerando-se que o transporte de carboidratos entre a fonte e o dreno envolve uma série de processos metabólicos ativos e passivos, o encurtamento da distância entre a folha e a espiga 41 em plantas de trigo pode resultar em aumento da taxa de translocação de assimilados, com reflexos significativos na produtividade de grãos. 4.4 NITROGÊNIO, PIGMENTOS FOTOSSINTÉTICOS E ÍNDICE SPAD A aplicação de reguladores vegetais provocou alterações fisiológicas significativas em plantas de trigo, verificadas através dos valores de nitrogênio, índice SPAD e pigmentos fotossintéticos no período de antese (Tabela 9). A interação entre o aumento da densidade de plantas e a aplicação de reguladores vegetais foi verificada apenas para o índice SPAD, sendo que as demais características fisiológicas não foram afetadas pelo incremento do número de plantas na linha de cultivo. Os teores de N em grãos, clorofila b relação clorofilas a/b e antocianinas não foram alterados pelos tratamentos estudados. Tabela 9. Resumo da análise de variância para teores de nitrogênio foliar (N foliar) e em grãos (N grão), índice SPAD, e teores foliares de clorofila a (Cla), clorofila b (Clb), relação entre clorofilas a/b (Cla/b), teor total de clorofila (Cl a+b), carotenóides (Car) e antocianinas (Ant) de plantas de trigo. Botucatu-SP, 2010. FV N foliar N grão SPAD Cla Clb Cla/b Cla+b Car Ant Bloco 9,11** 0,78 2,51 1,72 56,63** 139,07** 6,68** 0,26 39,25** Densidade 0,18 0,36 4,34* 0,32 0,32 0,39 0,27 1,12 0,41 Regulador 3,03* 0,75 15,55** 5,70** 2,01 2,07 4,38** 3,66* 1,27 D X R 2,33* 0,43 2,59* 0,46 0,91 1,09 0,68 0,78 0,76 CV (%)1 7,03 24,22 4,06 22,95 16,61 7,71 20,02 13,88 28,89 CV (%)2 6,86 19,14 2,85 10,12 16,35 6,49 10,45 8,95 28,67 * e **: significativo pelo teste F à 5 e 1%, respectivamente; 1 coeficiente de variação para parcela; 2 coeficiente de variação para sub-parcela. O aumento do número de plantas na linha de cultivo resultou em decréscimo na intensidade de coloração verde da folha bandeira em plantas de trigo (Figura 13). Com exceção da combinação entre a aplicação de Ax+GA+CK e Etil-Trinexapac, todos os tratamentos apresentaram decréscimo do índice SPAD em resposta ao aumento da densidade. Contudo o decréscimo do índice foi mais intenso em resposta ao número de plantas por unidade de área para o tratamento controle e para a aplicação de Ax+GA+CK. A competição entre plantas de uma comunidade aumenta em função do aumento na densidade de plantas. Essa competição é mais intensificada em fases de desenvolvimento onde a 42 necessidade de fatores do meio é máxima, como na antese. Portanto, a redução do índice SPAD com o aumento do número de plantas é um reflexo claro da competição entre plantas, esteja o índice relacionado aos teores de nitrogênio ou simplesmente aos pigmentos fotossintéticos. Figura 12. Desdobramento dos valores de índice SPAD para a aplicação densidades crescentes de plantas de trigo (IAC 370) em função da aplicação de Ax+CK+GA no inicio do perfilhamento e de Etil-Trinexapac no início da fase de alongamento de plantas, Botucatu-SP, 2010. **significativo à 1% de probabilidade. A aplicação de Etil-Trinexapac, de maneira isolada ou combinada com Ax+GA+CK resultou em aumento na intensidade da coloração verde em plantas de trigo para as populações de planta estudadas (Tabela 10). A competição entre plantas em maiores densidades de cultivo resultou em menor acúmulo de matéria seca por planta, em colmos e folhas, conforme observado nas Figuras 8 e 9. Por outro lado, o aumento da densidade de plantas não teve efeito sobre a altura de plantas, observado apenas para a aplicação de Etil- Trinexapac (Figura 10). Portanto, plantas com o mesmo acúmulo de matéria seca (mesma densidade) e com redução nos valores de altura tornam-se mais compactas, fato que pode estar relacionado a maior concentração de metabólitos de maneira geral, como carboidratos, y = -0,034x + 51,69 R2 = 0,91* y = -0,0651x + 51,576 R2 = 0,62** y = -0,0019x2 + 0,195x + 42,931 R2 = 1,0** 44 45 46 47 48 49 50 51 30 50 70 90 Plantas m-1 In di ce S PA D es pa ço Etil-trinexapac Ax+GA+CK Controle 43 proteínas e nutrientes. Este comportamento pode então estar associado ao aumento do índice SPAD nessas condições de cultivo. Tabela 10. Desdobramento dos valores de índice SPAD para a aplicação de reguladores vegetais em densidades crescentes de plantas de trigo (IAC 370). Botucatu-SP, 2010. Plantas m-1 30 50 70 90 Controle 47,08 b 47,73 b 47,20 ab 44,75 b Ax+GA+CK (S) 48,48 ab 50,26 ab 46,65 b 45,33 b Etil-Trinexapac (M) 50,40 a 50,35 a 49,40 a 48,45 a S + M 50,15 a 48,40 ab 48,55 ab 49,45 a dms 2,62 Médias seguidas da mesma letra, na vertical, não diferem entre si pelo teste de Tukey à 5% de probabilidade. A aplicação de Etil-Trinexapac provocou redução significativa nos teores de clorofila a clorofila total e de carotenóides (Tabela 11). Os maiores teores de nitrogênio foliar foram observados em plantas tratadas com Etil-Trinexapac, no entanto os valores diferiram significativamente apenas dos observados para a aplicação de Ax+GA+CK. A aplicação combinada de Etil-Trinexapac e Ax+GA+CK apresentou comportamento intermediário para essas características, apresentando o mesmo comportamento da aplicação isolada de Etil-Trinexapac apenas para os teores de clorofila a. Tabela 11. Comparação de médias para os teores foliares de nitrogênio (N foliar), clorofila a (cla), clorofila total (Cl a+b) e carotenóides (Car) em plantas de trigo (IAC 370) em função da em função da aplicação de Ax+CK+GA no inicio do perfilhamento e de Etil-Trinexapac no início da fase de alongamento de plantas, Botucatu-SP, 2010. Regulador N Foliar (g kg-1) Cla (ug g-1) Cl a+b (ug g-1) Car (ug g-1) Controle 37,24 ab 1758,83 a 2544,59 a 535,42 a Ax+GA+CK (S) 36,46 b 1682,08 ab 2445,52 ab 522,22 ab Etil-Trinexapac (M) 39,25 a 1546,40 b 2237,88 b 483,76 b S + M 37,71 ab 1570,72 b 2352,20 ab 510,71 ab dms 2,46 158,09 238,33 43,73 Médias seguidas da mesma letra, na vertical, não diferem entre si pelo teste de Tukey à 5% de probabilidade. As leituras efetuadas pelo medidor portátil de clorofila correspondem ao teor relativo de clorofila presente na folha da planta, sendo que os valores são calculados pelo equipamento com base na quantidade de luz transmitida pela folha, em dois 44 comprimentos de ondas, com diferentes absorbâncias da clorofila (MINOLTA, 1989). As regiões de picos de absorbância da clorofila são o azul e o vermelho, enquanto as de baixa absorbância situam-se nas regiões do verde e as de absorbância extremamente baixa na região do infravermelho (HENDRY, 1993). A luz que passa através da amostra da folha atinge um receptor (fotodiodo de silicone) que converte a luz transmitida em sinais elétricos analógicos. Através do conversor A/D, estes sinais são amplificados e convertidos em sinais digitais (MINOLTA, 1989) e são usados por um microprocessador para calcular os valores SPAD (Soil Plant Analysis Development), que são mostrados num visor. Os valores obtidos têm relação proporcional ao teor de clorofila presente na folha. Alguns pesquisadores têm demonstrado a existência de r