UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO” FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS CAMPUS DE BOTUCATU TROCAS GASOSAS E EFICIÊNCIA DE USO DA ÁGUA DA CULTURA DO ARROZ IRRIGADO POR ASPERSÃO EM FUNÇÃO DA APLICAÇÃO DE SILÍCIO JULIANA GARCIA CARVALHO PUPATTO Engenheira Agrônoma Tese apresentada à Faculdade de Ciências Agronômicas da UNESP - Câmpus de Botucatu, para obtenção do título de Doutor em Agronomia - Área de Concentração em Agricultura. BOTUCATU–SP Dezembro – 2003 UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO” FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS CAMPUS DE BOTUCATU TROCAS GASOSAS E EFICIÊNCIA DE USO DA ÁGUA DA CULTURA DO ARROZ IRRIGADO POR ASPERSÃO EM FUNÇÃO DA APLICAÇÃO DE SILÍCIO JULIANA GARCIA CARVALHO PUPATTO Engenheira Agrônoma Orientador: Prof. Dr. Leonardo Theodoro Büll Co-orientador: Prof. Dr. Gaspar Henrique Korndörfer Tese apresentada à Faculdade de Ciências Agronômicas da UNESP - Câmpus de Botucatu, para obtenção do título de Doutor em Agronomia - Área de Concentração em Agricultura. BOTUCATU–SP Dezembro - 2003 III “TUDO POSSO NAQUELE QUE ME FORTALECE.” (Filipenses 4.13) OFEREÇO À nossa amada mãe MARIA, exemplo de Fé absoluta em DEUS. Seu Sim nos presenteou JESUS, seu Amor nos presenteia a Paz. DEDICO Aos meus amados, Fernando e Lucca, minha família, meu esposo, meu precioso filho, que tanto me amaram ... IV AGRADECIMENTOS - À SANTÍSSIMA TRINDADE, por estar sempre presente na minha vida me fortalecendo. - Ao meu amado filho Lucca Carvalho Pupatto, pela presença em minha vida que tanto me realiza, você é meu maior presente, continue sempre a iluminar ao seu redor. Obrigada filhinho, tão pequeno nos seus dois anos e compreendeu que a “mamãe tinha que trabalhar”. - Ao esposo, amigo e enamorado Fernando Lumina Pupatto, pelo amor, apoio e principalmente paciência comigo, muito obrigada de coração. - Aos meus pais Amaury José Carvalho e Lucinda Garcia Carvalho, alicerces da minha vida, obrigada pelo amor de vocês. - À FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO (FAPESP) pela concessão de bolsa de estudo e subvenção do trabalho de pesquisa. - Ao Prof. Dr. LEONARDO THEODORO BÜLL, pela segura orientação, apoio e amizade. - Ao Co–orientador GASPAR HENRIQUE KORNDÖRFER, pelo conhecimento e sugestões. - Aos meus irmãos Ana Lúcia Garcia Carvalho Giannetti, Maurício Garcia Carvalho, Marcos Garcia Carvalho e cunhado Sérgio Luiz Furlan Giannetti pela amizade. - Aos meus sobrinhos Pedro Carvalho Giannetti, Luciana Carvalho Giannetti e Murilo Carvalho Giannetti, pelo carinho de sempre. - Aos meus avós (in memoriam) maternos e paternos que apesar de estarem ausentes fisicamente continuam influenciando minha vida com seus conhecimentos e sabedoria. - Às amigas Francinete Campoli, Meireluce dos Santos, Cristiane Higashi, Jacira Ballarin, Sílvia Dionísio, Roberta Santalucia, Adriana Tucci, Cláudia Noguchi e Marcilene da Silveira sempre me incentivando com carinho. - Aos professores Drs. Jõao Nakagawa, Edson Furtado, João Saad, Edivaldo Velini, João Domingos Rodrigues, Carmem Silvia Boaro, Sílvia Rodrigues Machado, Roberto Lyra Villas Boas, Dirceu Maximiano, Maria Helena Moraes, Carlos Alexandre Crusciol e ao grande mestre Celso Granner (in memoriam), pelas sugestões, colaborações e incentivo. V - À grande amiga do curso Rita de Cássia Félix Alvarez pela sincera amizade e companheirismo durante todo o curso de pós-graduação, desde o mestrado. - Ao amigo Gustavo Habermman pelas medições das trocas gasosas, muito obrigada. - Aos amigos do curso Rosa de Oliveira, José Salvador Foloni, Celso Cardoso, Fábio de Souza, Elza Alves, Marcelo Corrêa, Gustavo Pavan, José Feltran, José Esteves, Juliana Barilli, Laerte da Silva, Otoniel Morais, Sandro Brancalião, Sílvia Zanatta, Edwin Palomino e Soratto pelo apoio, companheirismo e amizade durante o curso. - Ao médico e amigo Antônio Tornich Júnior pelo apoio e paciência. - À Willian Faleiros de Moura (UFU), pelas análises químicas do silício. - À Cibele Alves e Brenda Santana que com tanto carinho cuidaram do meu filho nos momentos em que precisei estar ausente. - Aos funcionários do Departamento de Produção Vegetal Maurílio Oliveira, Armando Silva, Ciro Oliveira, Dorival Arruda, Valéria Giandoni, Vera Rossi, Ilanir Bocetto, Rubens Souza, Joselina Pauletti, Milton Silva, Casimiro Alves, Aparecido da Silva, Osvaldo Soares, Carlos Conceição, Flávio da Silva, Célio Ricardo, Valdemir dos Santos, Milton Matheus Vieira, Nelson Marchi, Antônio Camargo e Eduardo Biral Nogueira. - Aos funcionários da Supervisão das Fazendas em especial Marcos José Gonçalvez, Mário Munhoz, Manoel L. dos Santos e Aparecido Bessa Ramon, pelo auxílio no experimento. - Aos funcionários Gilberto Winckler e Pedro Alves do Departamento de Engenharia Rural. - Ao funcionário Antônio Ribeiro da Cunha do Departamento de Recursos Naturais / Setor Ciências Ambientais. - Aos funcionários do Departamento de Recursos Naturais / Setor Ciência do Solo, Adenir Pires, Andréia Rossi, Antonia de Fátima Heliodoro, Eder Pires, Jair Vieira, José Carlos Coelho, José De Pieri, José Garcia Pires, Noel Batista, Roberto Prado e Sonia Siono. - Aos funcionários da Biblioteca “Paulo de Carvalho Mattos”, Maria Inês Cruz, Célia Inoue, Rita Contin, Luiz da Paz, Maria Barbosa, Solange Spadim, Hellen Sato, Mirian Carani, Denise Anis, Ermete Neto, Maria Alho, Marli Leão, Nilson Camargo e Neusa Branco. - À seção de Pós-Graduação nas pessoas de Marilena Santos, Marlene Freitas, Jaqueline Gonçalves e Kátia Duarte. - À todos que direta ou indiretamente participaram da elaboração desse trabalho. VI SUMÁRIO Página LISTA DE TABELAS..................................................................................................... X LISTA DE FIGURAS...................................................................................................... XIII 1 RESUMO..................................................................................................................... 1 2 SUMMARY................................................................................................................. 3 3 INTRODUÇÃO........................................................................................................... 5 4 REVISÃO DE LITERATURA.................................................................................... 7 4.1 Cultura do arroz.................................................................................................... 7 4.2 O elemento silício................................................................................................. 9 4.3 Trocas gasosas...................................................................................................... 15 4.4 Análise de crescimento......................................................................................... 19 5 MATERIAL E MÉTODOS......................................................................................... 22 5.1 Primeiro experimento........................................................................................... 23 5.1.1 Tratamentos................................................................................................ 23 5.1.2 Adubação.................................................................................................... 24 5.1.3 Semeadura.................................................................................................. 24 5.1.4 Irrigação..................................................................................................... 24 5.1.5 Tratos culturais........................................................................................... 25 5.1.5.1 Controle de plantas daninhas......................................................... 25 5.1.5.2 Adubação em cobertura................................................................. 25 5.1.5.3 Controle de pragas......................................................................... 25 5.1.6 Variáveis avaliadas..................................................................................... 25 5.1.6.1 Análise química de tecido vegetal................................................. 26 5.1.6.2 Componentes da produção............................................................. 26 5.1.6.2.1 Número colmos / m2..................................................... 26 5.1.6.2.2 Número panículas / m2.................................................. 26 5.1.6.2.3 Perfilhamento útil......................................................... 26 5.1.6.2.4 Número espiguetas/panícula......................................... 27 VII 5.1.6.2.5 Número espiguetas granadas e chochas por panícula... 27 5.1.6.2.6 Porcentagem de espiguetas granadas............................ 27 5.1.6.2.7 Massa 1000 grãos......................................................... 27 5.1.6.3 Produtividade de grãos................................................................... 27 5.1.7 Análise estatística....................................................................................... 27 5.2 Segundo experimento........................................................................................... 28 5.2.1 Tratamentos................................................................................................ 28 5.2.2 Adubação.................................................................................................... 29 5.2.3 Semeadura.................................................................................................. 29 5.2.4 Irrigação..................................................................................................... 30 5.2.5 Tratos culturais............................................................................................ 33 5.2.5.1 Controle de plantas daninhas......................................................... 33 5.2.5.2 Adubação em cobertura................................................................. 33 5.2.5.3 Controle de doenças....................................................................... 33 5.2.5.4 Controle de pragas......................................................................... 33 5.2.6 Variáveis avaliadas..................................................................................... 34 5.2.6.1 Análise química do solo................................................................. 34 5.2.6.2 Análise química do tecido vegetal................................................. 35 5.2.6.3 Incidência de manchas foliares...................................................... 35 5.2.6.4 Produtividade de grãos................................................................... 36 5.2.6.5 Análise quantitativa de crescimento.............................................. 36 5.2.6.5.1 Medidas biométricas..................................................... 37 5.2.6.5.2 Índices fisiológicos....................................................... 37 5.2.6.5.2.1 Índice de área foliar (IAF)......................... 38 5.2.6.5.2.2 Duração da área foliar (DAF)................... 38 5.2.6.5.2.3 Taxa de crescimento da comunidade (TCC)........................................................ 38 5.2.6.5.2.4 Taxa assimilatória líquida (TAL).............. 39 5.2.6.5.2.5 Área foliar específica (AFE)..................... 39 5.2.6.6 Medições das trocas gasosas.......................................................... 39 VIII 5.2.7 Análise estatística....................................................................................... 41 6 RESULTADOS E DISCUSSÃO................................................................................. 42 6.1 Primeiro experimento........................................................................................... 42 6.1.1 Análise química do tecido vegetal............................................................. 42 6.1.1.1 Análise química de silício no tecido vegetal................................. 46 6.1.2 Componentes da produção......................................................................... 48 6.1.3 Produtividade de grãos............................................................................... 51 6.2 Segundo experimento........................................................................................... 53 6.2.1 Análise química do solo.............................................................................. 53 6.2.1.1 Análise química de silício no solo................................................. 56 6.2.2 Análise química do tecido vegetal............................................................. 57 6.2.2.1 Análise química de silício no tecido vegetal................................. 65 6.2.3 Componentes da produção......................................................................... 69 6.2.4 Incidência de manchas foliares.................................................................. 74 6.2.5 Produtividade de grãos............................................................................... 82 6.2.6 Análise de crescimento............................................................................... 84 6.2.6.1 Medidas biométricas...................................................................... 84 6.2.6.1.1 Altura média da planta.................................................. 84 6.2.6.1.2 Área foliar e matéria seca dos diferentes órgãos da Planta............................................................................ 87 6.2.6.1.2.1 Matéria seca do colmo+bainha (MSC)..... 92 6.2.6.1.2.2 Matéria seca das folhas (MSF).................. 94 6.2.6.1.2.3 Matéria seca das panículas (MSP)............ 96 6.2.6.1.2.4 Matéria seca total da planta (MST).......... 96 6.2.6.2 Índices fisiológicos....................................................................... 100 6.2.6.2.1 Índice de área foliar (IAF)............................................ 100 6.2.6.2.2 Duração da área foliar (DAF)....................................... 103 6.2.6.2.3 Taxa assimilatória líquida (TAL)................................. 105 6.2.6.2.4 Taxa de crescimento da comunidade (TCC)................ 106 6.2.6.2.5 Área foliar específica (AFE)......................................... 109 IX 6.2.7 Trocas gasosas............................................................................................ 113 7 CONSIDERAÇÕES FINAIS....................................................................................... 124 8 CONCLUSÕES............................................................................................................ 127 9 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS......................................................................... 128 APÊNDICE...................................................................................................................... 143 X LISTA DE TABELAS Tabela Página 1 Características químicas do solo da área experimental (primeiro experimento)....... 23 2 Teores de micronutrientes do solo da área experimental (primeiro experimento)..... 23 3 Características químicas do solo da área experimental (segundo experimento)........ 28 4 Teores de micronutrientes do solo da área experimental (segundo experimento)..... 28 5 Características do Recmix e do calcário magnesiano................................................ 29 6 Dias após semeadura para florescimento e colheita da cultura do arroz em função da disponibilidade de água......................................................................................... 36 7 Análise química de macronutrientes no tecido vegetal do arroz em função da aplicação de doses de silício em diferentes épocas................................................... 43 8 Análise química de micronutrientes no tecido vegetal do arroz em função da aplicação de doses de silício em diferentes épocas................................................... 45 9 Análise química de silício no tecido vegetal do arroz no florescimento e na maturação em função da aplicação de doses de silício em diferentes épocas........... 47 10 Efeitos de épocas de aplicação e doses de silício nos componentes da produção da cultura do arroz......................................................................................................... 49 11 Efeitos de épocas de aplicação e doses de silício nos componentes da produção da cultura do arroz (continuação).................................................................................. 50 12 Efeitos de épocas de aplicação e doses de silício na produtividade de grãos da cultura do arroz......................................................................................................... 52 13 Características químicas de Nitossolo Vermelho em função da aplicação de doses de silício no solo, como Recmix............................................................................... 54 14 Teores de micronutrientes em Nitossolo Vermelho em função da aplicação de doses de silício no solo, como Recmix..................................................................... 55 15 Análise química de macronutrientes no tecido vegetal do arroz em função da aplicação de doses de silício no solo, disponibilidade de água e aplicação foliar de silício..................................................................................................................... 57 16 Interações na análise química de macronutrientes no tecido vegetal do arroz entre XI aplicação foliar de silício e disponibilidade de água................................................. 59 17 Análise química de micronutrientes no tecido vegetal do arroz em função da aplicação de doses de silício no solo, disponibilidade de água e aplicação foliar de silício.................................................................................................................... 62 18 Interações na análise química de micronutrientes no tecido vegetal do arroz entre aplicação foliar de silício e disponibilidade de água................................................. 63 19 Efeito da aplicação de doses de silício no solo, disponibilidade de água e aplicação foliar de silício no teor de silício no florescimento e maturação.............. 66 20 Interações entre aplicação foliar de silício e disponibilidade de água nos teores de silício no florescimento e maturação......................................................................... 67 21 Efeito da aplicação de doses de silício no solo, disponibilidade de água e aplicação foliar de silício nos componentes da produção da cultura do arroz.......... 70 22 Interações entre aplicação foliar de silício e disponibilidade de água nos componentes da produção da cultura do arroz.......................................................... 72 23 Efeito da aplicação de doses de silício no solo, disponibilidade de água e aplicação foliar de silício na severidade e incidência da brusone na cultura do arroz.......................................................................................................................... 75 24 Efeito da aplicação de doses de silício no solo, disponibilidade de água e aplicação foliar de silício no teor de silício na folha bandeira e na panícula, no estádio da maturação................................................................................................. 78 25 Interações entre aplicação foliar de silício e disponibilidade de água nos teores de silício na folha bandeira e panícula, no estádio da maturação.................................. 78 26 Efeito da aplicação de doses de silício no solo, disponibilidade de água e aplicação foliar de silício na produtividade de grãos da cultura do arroz................. 83 27 Interações entre aplicação foliar de silício e disponibilidade de água na produtividade de grãos da cultura do arroz............................................................... 83 28 Efeito da aplicação de doses de silício no solo, disponibilidade de água e aplicação foliar de silício na altura média da planta de arroz................................... 84 29 Interações entre aplicação foliar de silício e disponibilidade de água na altura média da planta do arroz............................................................................................ 85 XII 30 Funções para variação do índice de área foliar (IAF) do arroz em relação aos dias após emergência, em função da aplicação de doses de silício no solo, disponibilidade de água e aplicação foliar de silício.................................................. 88 31 Funções para variação da matéria seca do colmo+bainha (MSC) de arroz em relação aos dias após emergência, em função da aplicação de doses de silício no solo, disponibilidade de água e aplicação foliar de silício......................................... 89 32 Funções para variação da matéria seca das folhas (MSF) de arroz em relação aos dias após emergência, em função da aplicação de doses de silício no solo, disponibilidade de água e aplicação foliar de silício................................................. 90 33 Funções para variação da matéria seca total da planta (MST) de arroz em relação aos dias após emergência, em função da aplicação de doses de silício no solo, disponibilidade de água e aplicação foliar de silício.................................................. 91 XIII LISTA DE FIGURAS Figura Página 1 Croqui do projeto de irrigação instalado na área do segundo experimento............... 32 2 Teor de silício no solo em função da aplicação de silício ao solo............................. 56 3 Teor de Ca na planta em função da aplicação de silício ao solo................................ 58 4 Teor de Ca na planta em função da aplicação de silício ao solo, em diferentes lâminas d’água.......................................................................................................... 60 5 Teor de Ca na planta em função da aplicação de silício ao solo, em diferentes modos de aplicação do silício................................................................................... 61 6 Teor de S na planta em função da aplicação de silício ao solo, em diferentes modos de aplicação do silício................................................................................... 61 7 Teor de B na planta em função da aplicação de silício ao solo.................................. 62 8 Teor de B na planta em função da aplicação de silício ao solo, em diferentes lâminas d’água.......................................................................................................... 65 9 Teor de silício na planta em função da aplicação de silício ao solo, no florescimento e na maturação..................................................................................... 66 10 Teor de silício na planta em função da aplicação de silício ao solo, no florescimento e na maturação, em diferentes lâminas d’água.................................. 68 11 Teor de silício na planta em função da aplicação de silício ao solo, no florescimento e na maturação, em diferentes modos de aplicação do silício............ 68 12 Número de espiguetas/panícula em função da aplicação de silício ao solo, em diferentes lâminas d’água.......................................................................................... 73 13 Número de espiguetas chochas/panícula em função da aplicação de silício ao solo, em diferentes lâminas d’água.................................................................................... 74 14 Incidência de brusone no pescoço da panícula em função da aplicação de silício ao solo....................................................................................................................... 76 15 Teor de silício na planta em função da aplicação de silício ao solo, na folha bandeira e panícula de planta de arroz, na época da maturação................................ 76 16 Incidência de brusone no pescoço da panícula em função da aplicação de silício XIV ao solo, em diferentes lâminas d’água...................................................................... 77 17 Interações entre aplicação foliar de silício e disponibilidade de água nos teores de silício na folha bandeira e panícula, no estádio da maturação.................................. 79 18 Incidência de brusone no pescoço da panícula em função da aplicação de silício ao solo, em diferentes modos de aplicação do silício............................................... 81 19 Teor de silício na folha bandeira em função da aplicação de silício ao solo, em diferentes modos de aplicação do silício.................................................................... 81 20 Altura média da planta em função da aplicação de silício ao solo............................. 85 21 Altura média da planta em função da aplicação de silício ao solo, em diferentes lâminas d’água........................................................................................................... 86 22 Altura média da planta em função da aplicação de silício ao solo, em diferentes modos de aplicação do silício.................................................................................... 86 23 Matéria seca do colmo+bainha da planta de arroz (kg m-2) em relação aos dias após emergência, em função da aplicação de doses de silício no solo, disponibilidade de água e aplicação foliar de silício ................................................ 93 24 Matéria seca das folhas da planta de arroz (kg m-2) em relação aos dias após emergência, em função da aplicação de doses de silício no solo, disponibilidade de água e aplicação foliar de silício.......................................................................... 95 25 Matéria seca das panículas da planta de arroz (kg m-2) em relação aos dias após emergência, em função da aplicação de doses de silício no solo, disponibilidade de água e aplicação foliar de silício........................................................................... 98 26 Matéria seca total da planta do arroz (kg m-2) em relação aos dias após emergência, em função da aplicação de doses de silício no solo, disponibilidade de água e aplicação foliar de silício........................................................................................... 99 27 Índice de área foliar (m2 m-2) do arroz em relação aos dias após emergência, em função da aplicação de doses de silício no solo, disponibilidade de água e aplicação foliar de silício........................................................................................... 102 28 Duração da área foliar (m2 m-2 x dia) do arroz em relação aos dias após emergência, em função da aplicação de doses de silício no solo, disponibilidade de água e aplicação foliar de silício........................................................................... 104 XV 29 Taxa assimilatória líquida (kg m-2 x dia) do arroz em relação aos dias após emergência, em função da aplicação de doses de silício no solo, disponibilidade de água e aplicação foliar de silício........................................................................... 107 30 Taxa de crescimento da comunidade (kg ha-1 x dia) do arroz em relação aos dias após emergência, em função da aplicação de doses de silício no solo, disponibilidade de água e aplicação foliar de silício.................................................. 108 31 Área foliar específica (m2 kg-1) do arroz em relação aos dias após emergência, em função da aplicação de doses de silício no solo, disponibilidade de água e aplicação foliar de silício........................................................................................... 112 32 Condutância (mol H2O m-2 s-1) do arroz em relação aos dias após emergência, em função da aplicação de doses de silício no solo, disponibilidade de água e aplicação foliar de silício........................................................................................... 115 33 Taxa fotossíntética (umol CO2 m -2 s-1) do arroz em relação aos dias após emergência, em função da aplicação de doses de silício no solo, disponibilidade de água e aplicação foliar de silício.......................................................................... 116 34 Taxa de transpiração (mmol H2O m-2 s-1) do arroz em relação aos dias após emergência, em função da aplicação de doses de silício no solo, disponibilidade de água e aplicação foliar de silício.......................................................................... 119 35 Eficiência de uso da água (umol CO2 / mmol H2O) do arroz em relação aos dias após emergência, em função da aplicação de doses de silício no solo, disponibilidade de água e aplicação foliar de silício.................................................. 120 36 Trocas gasosas e eficiência do uso da água do arroz aos 82 e 92 dias após emergência, para o tratamento de sequeiro e aos 112 dias para o irrigado, em função da aplicação de doses de silício no solo e aplicação foliar de silício............. 121 1 1 RESUMO A absorção de silício pelas plantas do arroz beneficia seu crescimento e desenvolvimento, mesmo não sendo ainda considerado como essencial do ponto de vista fisiológico. Em função de uma dupla camada de sílica abaixo da cutícula, além da menor transpiração que reflete maior economia de água, as plantas de arroz mantém suas folhas mais eretas promovendo maior aproveitamento da luz e refletindo em maior eficiência fotossintética. O silício promove também uma menor transpiração devido ao controle da abertura inapropriada do estômato, aumentando assim a eficiência do uso da água. A aplicação foliar pode ser uma alternativa eficaz de adubação com silício. O objetivo do trabalho foi avaliar a eficiência do silício na transpiração em diferentes níveis de água disponível e verificar a eficácia da aplicação foliar, através de medições das trocas gasosas para a cultura do arroz irrigado por aspersão. O trabalho foi conduzido em duas etapas; a primeira constou de uma pré-avaliação de adubação foliar, definindo-se a melhor dose e época de aplicação de silício, a segunda etapa constou do experimento propriamente dito. Os tratamentos do primeiro experimento foram constituídos de 4 doses de silício aplicado via foliar em 5 épocas, em esquema fatorial em blocos casualizados, com 4 repetições. Foi utilizado como fonte de silício o metassilicato de sódio, nas doses de 0, 20, 40, 60 mM L-1 de Si; as épocas das aplicações foliares foram os estádios fenológicos da cultura. Como tratamento do segundo experimento foram utilizadas 2 lâminas de água, 4 doses de silício, e aplicação ou não de Si via foliar, em esquema fatorial em parcelas sub-subdivididas, com 4 repetições. A fonte de silício aplicado 2 no solo foi uma escória de aço inox, denominada Recmix, nas doses de 0, 300, 600 e 900 kg ha-1 de Si. Os materiais foram aplicados e incorporados ao solo 19 dias antes da semeadura da cultivar IAC 202. Uma das lâminas de água utilizada foi a precipitação pluvial e a outra fornecida por irrigação suplementar via aspersão. No segundo experimento foi realizada análise química do solo; análise química do tecido vegetal; determinação dos componentes de produção; avaliações da severidade e incidência de doenças; avaliação da produtividade de grãos; análise de crescimento funcional, com coletas nos principais estádios fenológicos do arroz e medições das trocas gasosas, através de um sistema aberto portátil de fotossíntese LI- 6400 (LI-COR). Definiu-se no primeiro experimento a dose 40 mM L-1 de Si no ponto da diferenciação floral como melhor tratamento, devido a maior produtividade obtida. O Recmix disponibilizou nutrientes como o P, B, Cu, Fe, Mn e Zn, aumentando o teor de Si no solo e na planta. O tratamento irrigado elevou os teores de N, P, Mg e Si nas plantas, sendo que estas apresentaram maior altura, perfilhamento, índice de área foliar (IAF), matéria seca, duração da área foliar (DAF), taxa de crescimento da comunidade (TCC) e área foliar específica (AFE); com a disponibilidade hídrica adequada os estômatos permaneceram mais abertos, aumentando assim a assimilação de CO2, mas com maiores taxas de transpiração; tais vantagens inferiram em maior produtividade de grãos. O silício não controlou a brusone, aumentou a matéria seca, o IAF, a DAF, a TCC, diminuiu a AFE e não alterou a taxa assimilatória líquida (TAL). O tratamento foliar foi um diferencial na TCC e AFE, revelou tendência de diminuir a incidência de brusone incidente no pescoço da panícula, aumentou o teor de P na planta e diminuiu os de Fe e Mn. Quanto às trocas gasosas, a adubação foliar juntamente com a adição de 900 kg ha-1 de Si ao solo, novamente se sobressaiu, possibilitando às plantas, em condições de sequeiro, um mecanismo mais sensível do movimento estomático, diminuindo a transpiração da planta através de menor abertura estomática e aumentando a eficiência de uso da água. Estes diferenciais da aplicação foliar interferiram na produtividade, quando esta foi feita o déficit hídrico não causou perdas significativas. A adubação foliar de silício revelou ser uma prática agronômica capaz de tornar as plantas mais produtivas, sendo uma alternativa de adubação similar e com possibilidades de superar à aplicação via solo, caso venha a ser aplicado mais vezes no estádio fenológico da diferenciação floral do arroz. 3 GAS EXCHANGES AND WATER-USE EFFICIENCY IN A SPRINKLING- IRRIGATED RICE CROP AS A FUNCTION OF SILICON APPLICATION. Botucatu, 2003. 151p. Tese (Doutorado em Agronomia/Agricultura) – Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista. Author: JULIANA GARCIA CARVALHO PUPATTO Adviser: LEONARDO THEODORO BÜLL Co-adviser: GASPAR HENRIQUE KORNDÖRFER 2 SUMMARY The uptake of silicon by rice plants benefits their growth and development, even though it has not yet been considered essential from a physiological perspective. As a function of a double layer of silicone beneath the cuticle in addition to lesser transpiration which reflects greater economizing of water, the rice plants maintain more erect leaves promoting greater exploitation of light and reflecting greater photosynthetic efficiency. Silicon also promotes diminished transpiration due to control of inappropriate opening of the stomata, thus augmenting the efficiency of water use. This foliar application can be a effective alternative to fertilization with silicon. The aim of the present work was to evaluate the efficiency of silicon in transpiration at different levels of water availability and to verify the efficacy of foliar application through the measurement of gas exchanges in a rice crop irrigated by sprinkler. The work was conducted in two stages; the first consisted of pre- evaluation of foliar fertilization, defined as the optimum dose and stage for silicon application; the second stage consisted of the experiment itself. The treatments of the first experiment entailed 4 doses of silicon applied to the leaves at 5 stages in a factorial scheme of randomized blocks with 4 repetitions. The source of silicon utilized was sodium metassilicate, in doses of 0, 20, 40, and 60 mM L-1 of Si; the stages of foliar applications were the phenological states of the crop. As treatment for the second experiment, 2 applications of water were utilized along with 4 doses of silicon and foliar application, or not, of Si in a factorial scheme of sub- subdivided parcels, with 4 repetitions. The source of silicon was a slag of inoxidable steel, called Recmix, applied in the soil in doses of 0, 300, 600 and 900 kg ha-1 de Si. The materials 4 were applied and incorporated into the soil 19 days before sowing the seeds of cultivar IAC 202. One of the applications of water was pluvial precipitation and the other supplemental irrigation by sprinkler. In the second experiment was accomplished chemical analysis of both the soil and vegetal tissue, determination of yield components, evaluation of the incidence and severity of diseases, measurement of grain yield, analysis of functional growth from cuttings from the principal phenological states for rice and measurements of gas exchanges via a portable open photosynthetic system LI-6400 (LI-COR). The dose of 40 mM L-1 of Si at the point of floral differentiation was defined as the best treatment in the first experiment, due to the maximized yield obtained. Recmix released nutrients such as P, B, Cu, Fe, Mn and Zn, increasing the Si content in both the soil and the plant. Irrigation treatment elevated contents of N, P, Mg and Si in the plants, as shown in greater height, tillering, leaf area index (LAI), leaf area duration (LAD), community growth rate (CGR) and specific leaf area (SLA); with adequate water availability, the stomata remained more open, thus augmenting CO2 assimilation though with greater transpiration rates; such advantages imply greater grain yield. Silicon did not control blast disease and increased dry material, LAI, LAD and CGR; it reduced SLA and did not alter the net assimilation rate (NAR). Foliar treatment, which was different in CGR and SLA, showed a tendency to reduce blast disease in the neck of the panicle, increase P content in the plant and diminish those of Fe and Mn. Gas exchanges, as much as foliar fertilization together with the addition of 900 kg ha-1 of Si to the soil, again were increased, permitting the plants in upland conditions a mechanism more sensitive to stomatal movement, diminishing plant transpiration through a smaller stomatal opening and increasing efficiency of water use. These differences in foliar application interfered in yield, when a water deficit occurred, and did not cause significant losses. The silicon foliar fertilization revealed to be an agronomic practice capable of making plants more productive, is an alternative to similar fertilization with possibilities of outperforming application via soil, the manner that comes to be applied increasingly at the phenological states of floral differentiation in rice. Keywords: gas exchanges, foliar fertilization, silicon, growth analysis, rice, Oryza sativa L. 5 3 INTRODUÇÃO O arroz ocupa uma posição de destaque na dieta alimentar do povo brasileiro, sendo uma cultura largamente difundida no país. É consumido por todas as classes sociais, em especial por aquelas de baixa renda. Praticamente é cultivado em todos os estados, sendo em alguns deles a principal fonte de renda agrícola. Steinmetz e Meireles (1999) relatam que em algumas regiões produtoras de arroz de terras altas, em particular na região dos Cerrados, é comum a ocorrência de estiagens de uma, duas ou até três semanas (veranicos), durante a estação chuvosa. O silício mesmo não sendo essencial, do ponto de vista fisiológico, para o crescimento e o desenvolvimento das plantas, a sua absorção traz inúmeros benefícios, principalmente ao arroz. Isto mostra a “essencialidade agronômica” deste elemento para um aumento e/ou produção sustentável desta cultura (BARBOSA FILHO et al., 2000). O fornecimento do silício às plantas estimula o crescimento e a produção vegetal por meio de ações indiretas, como diminuição do autossombreamento, maior rigidez estrutural dos tecidos, redução da toxidez de Al, Mn, Fe e Na, diminuição na incidência de patógenos e aumento na proteção contra herbívoros, incluindo os insetos fitófagos (MARSCHNER, 1995). Além destas vantagens o silício faz com que a exigência de água pelas plantas seja menor pela redução da transpiração, devido ao acúmulo de sílica abaixo da cutícula das células epidérmicas nas folhas de arroz e ao controle adequado da abertura dos 6 estômatos; podendo ser de extrema importância em se tratando de solos sob cerrado, em que o período de estiagem é longo e severo. A melhor arquitetura foliar permite maior penetração de luz solar, maior absorção de CO2 e diminuição da transpiração excessiva, o que permite o incremento da taxa fotossintética (TAKAHASHI, 1995). Menzies et al. (1992) avaliaram a persistência da pulverização foliar de silício em pepino e demonstraram que até sete dias após a aplicação, se inoculassem com S. fugilinea, o Si reduzia a formação de colônias de mofo; concluindo portanto que a aplicação foliar pode ser uma alternativa eficaz de adubação de silício. O presente trabalho teve por objetivo avaliar a eficiência do silício na transpiração em diferentes níveis de água disponível e verificar a eficácia da aplicação foliar, através de medições das trocas gasosas para a cultura do arroz irrigado por aspersão. 7 4 REVISÃO DE LITERATURA 4.1 Cultura do arroz O arroz constitui um produto alimentar básico de cerca de 50% da população mundial e atende às necessidades de 20% de calorias e 13% de proteínas para o consumo humano, em níveis mundiais (YOKOYAMA et al., 1999). A China é o maior produtor mundial de arroz e o Brasil ocupa o 10o lugar com 1,8% do total produzido no mundo. Considerando apenas o cultivo de arroz de sequeiro, o Brasil é o 1o produtor mundial. No Brasil, o Rio Grande do Sul é o maior estado produtor, seguido de Mato Grosso e Santa Catarina. Na dieta básica do brasileiro, o consumo per capita de arroz é de 67,8 kg/ano e o consumo absoluto, segundo estimativas da Conab, é de 11,7 milhões de toneladas, estando o Brasil entre os dez maiores consumidores mundiais do grão (AGRIANUAL, 2003). É plantado em praticamente todos os estados do país, em latitudes que variam desde 5o Norte até 33o Sul, sendo uma das culturas mais atingidas por condições climáticas adversas (STEINMETZ e MEIRELES, 1999). A deficiência hídrica é a principal responsável pela baixa produtividade e instabilidade de produção do arroz de sequeiro. Os períodos de estiagem são caracterizados pela alta demanda evaporativa do ar, altos níveis de radiação solar e 8 temperaturas elevadas. A região dos Cerrados é também caracterizada pela predominância de solos ácidos, com alta velocidade de infiltração de água, baixa capacidade de retenção de umidade e baixa fertilidade natural (STEINMETZ e MEIRELES, 1999), sendo necessário para melhorá-los aplicar e incorporar corretivos, fertilizantes e matéria orgânica. Normalmente, a ocorrência de veranicos coincide com a fase do florescimento do arroz de sequeiro, comprometendo a produção final; quando ocorrem na fase vegetativa não causam prejuízos muito severos. Giúdice et al. (1974) constataram que, com o uso de irrigação por aspersão a planta não fica sujeita a estresse hídrico, e como resultado o processo de enchimento de grãos não sofre redução. Em conseqüência, o número de grãos granados por panícula e o peso dos grãos são maiores. No ecossistema de terras altas a cultura do arroz vem se apresentando como um componente fundamental em sistemas agrícolas, tanto em cultivo sem irrigação como irrigado por aspersão, enquanto o sistema de sequeiro tradicional, de abertura de novas áreas, está diminuindo em importância. O sistema de cultivo de arroz com irrigação por aspersão caracteriza-se pelo intenso uso do solo, com rotação de culturas e elevado uso de tecnologia. As cultivares de arroz utilizadas no sistema, embora ainda apresentem algumas limitações, produzem entre 3,5 a 5,0 t/ha (GUIMARÃES e SANT’ANA, 1999). As necessidades diárias de água pela cultura de arroz, segundo Fornasieri Filho e Fornasieri (1993) são inferiores a 1 mm nos primeiros 30 dias do ciclo, aumentando gradativamente até atingir o máximo de 6 a 7 mm, no período de 20 dias que antecede o florescimento; a seguir, caindo gradativamente para 4 mm; e após 30 dias do florescimento, atingem 2 mm. As necessidades hídricas do arroz de sequeiro podem ser expressas pelas exigências em cada estádio de desenvolvimento fenológico. Segundo Fageria (1980) o consumo de água do arroz de sequeiro durante o ciclo é distribuído em 30% na fase vegetativa (da germinação à iniciação do primórdio floral), 55% na fase reprodutiva (florescimento todo) e 15% durante a maturação. Para controle da irrigação por aspersão, Giúdice et al. (1974) estabeleceram como freqüência de irrigação, baseada no consumo de uma determinada fração da água disponível do solo (AD), o consumo de 40-60% da AD na camada de solo de 0-10 cm, ou 40% da AD na camada de 0-20 cm. Entretanto, Diniz et al. (1976) sugerem quando for 9 consumido 50% da AD à 10 cm de profundidade. Stone e Silveira (1989) relatam que como a curva de retenção de água no solo tem formas distintas para os diferentes solos, uma dada porcentagem de AD pode corresponder a diferentes tensões de água no solo; assim, resultados expressos em porcentagem de água disponível só podem ser aplicados em solos com características semelhantes, sugerindo o uso de tensiômetros. Segundo Crusciol (1998) a programação da quantidade de água a ser aplicada na irrigação do arroz por aspersão, se dá pelo conhecimento da necessidade de água nos seus diferentes estádios de desenvolvimento; o requerimento de água pode ser estimado a partir de tanques evaporimétricos, baseado na correlação existente entre a evaporação da água medida no tanque classe A (Ev) e a evapotranspiração da cultura (ETc), usando-se coeficientes do tanque classe A (Kp) e da cultura (Kc), sendo ETc = Ev x Kp x Kc. Reichardt (1987) relata que o coeficiente da cultura (Kc) para arroz irrigado por inundação é 1 a 1,2 durante todo ciclo, e para aspersão é de 0,3-0,4 de 0 aos 20 dias, de 0,7-0,8 dos 20 aos 50 dias, de 1,05-1,20 dos 50 aos 110 dias, 0,65-0,70 dos 110 aos 160 dias e de 0,20-0,25 até a colheita. No entanto, Crusciol (1998) em seu estudo fez algumas adaptações que resultaram no seguinte esquema: Kc de 0,4 na fase vegetativa, de 0,7 por 11 dias na fase do ponto de algodão, de 1,0 por 8 dias, de 1,3 por 8 dias na fase do emborrachamento, de 1,0 por 8 dias na fase de início da emergência da panícula e Kc de 0,7 até o término da irrigação. 4.2 O elemento silício A palavra silício provém do latim silex, rocha constituída de silíca (dióxido de silício) amorfa hidratada e sílica microcristalina, tal rocha era utilizada, pela sua dureza, na confecção de utensílios e armas na Era Pré-Metálica (Paleolítica). É um elemento com propriedades elétricas e físicas de um semimetal, desempenhando no reino mineral um papel cuja importância pode ser comparável à do carbono nos reinos vegetal e animal. Semelhante ao carbono, porém de modo menos intenso, o Si possui a capacidade de formar longas cadeias, muitas vezes ramificadas (LIMA FILHO et al., 1999) 10 Depois do oxigênio, o silício (Si) é o elemento mais abundante na litosfera que poderia ser definida como um aluminossilicato metálico. Apresenta-se em formas livres e combinadas como o componente dominante da fração sólida, e dissolvido na solução do solo. O ácido monossilícico, também denominado de ácido ortosilícico ou simplesmente ácido silícico, ocorre além da solução do solo, nas águas doces e oceanos de todo o mundo. O óxido de silício (SiO2), segundo Barbosa Filho et al. (2000), é o mineral primário mais abundante em solos tropicais e constitui a base estrutural da maioria das argilas. Mas, devido ao processo de dessilicatização que ocorreu durante a intemperização dos solos, o Si é encontrado predominantemente nas formas de quartzo, opala (SiO2.nH2O) e outras formas não disponíveis às plantas. Solos pobres em Si são também pobres em outros nutrientes essenciais. Solos tropicais e subtropicais sujeitos à intemperização e lixiviação, com cultivos sucessivos, tendem a apresentar baixos níveis de Si trocável, devido à dessilicatização. Estes solos, normalmente, apresentam baixo pH, alto teor de Al, baixa saturação por bases e alta capacidade de fixação de P, além de uma atividade microbiana reduzida (LIMA FILHO et al., 1999). McKeague e Cline (1963) relatam como fatores do solo que influenciam a concentração do Si na solução a composição mineralógica, ciclagem, textura, pH e presença de íons em solução. Existem evidências de que a concentração do H4SiO4 na solução do solo é controlada por uma reação de adsorção dependente do pH. O mecanismo para esta retenção reversível do H4SiO4 é pouco conhecido. Em geral, a concentração de Si na solução diminui com a elevação do pH. Contudo, a ionização aumenta o fenômeno da adsorção das partículas de solo. O ponto de menor concentração de sílica em solução ocorre a valor de pH 9,0. Woodruff (1954), citado por McKeague e Cline (1963), verificou que a concentração de sílica em solução aumentou com a redução da saturação por bases. Isto parece lógico, uma vez que a saturação por bases apresenta relação direta com o pH. A sílica do solo favorece a absorção do fósforo como resultado da troca de íons fosfato pelo ácido silícico; também pode acarretar diminuição da absorção excessiva de fósforo induzida por uma elevada adubação fosfatada. Em arroz irrigado por inundação, a sílica diminui os efeitos da toxidez provocada pelo excesso de ferro e manganês 11 reduzindo sua absorção pela planta, em virtude da oxidação dos íons ferroso e manganoso pelas raízes e deposição à sua superfície, tornando-os insolúveis (BELLINGIERI, 1979). Apesar da abundância na crosta terrestre, em ecossistemas específicos, nos quais os solos são utilizados intensivamente, principalmente com culturas acumuladoras de Si, podem tornar-se paulatinamente deficientes no elemento, pois a exportação do Si não é compensada, via de regra, com a fertilização silicatada. Segundo Lima Filho et al. (1999), a relação entre a absorção do Si e o crescimento vegetal foi investigado pela primeira vez há mais de 100 anos. O Si é um nutriente em diatomáceas, que o absorvem ativamente, provavelmente através do cotransporte com o Na, sendo que a falta de Si atinge negativamente a síntese de DNA e de clorofila nestes organismos. Werner e Roth (1983), citados pelos mesmos autores, comentam que a comprovação da essencialidade do Si é muito difícil de ser obtida, devido à sua abundância na biosfera; está presente em quantidades significativas mesmo em sais nutrientes, água e ar altamente purificados. Takahashi e Miyake (1977), citados por Marschner (1995), em um levantamento de 175 espécies de planta cultivadas no mesmo solo, distinguiram-nas entre acumuladoras silício (plantas em que a absorção Si excedeu largamente a absorção de água), e não acumuladoras silício (plantas em que absorção Si é similar ou menor que a de água). Okuda e Takahashi (1965), citados pelo mesmo autor, relatam que no arroz e em outras espécies acumuladoras, a absorção de silício está intimamente relacionada ao metabolismo radicular e não muito atingida pela taxa de transpiração. Lima Filho et al. (1999) comentam que em média, estima-se que para produzir 5 toneladas de grãos, a cultura do arroz remove de 500 a 1000 kg de SiO2 por hectare. A absorção de silício, segundo Barbosa Filho (1987) ocorre na forma de H4SiO4, sendo que aproximadamente 90% do silício é encontrado na parte aérea do arroz. Yoshida (1965), citado por Faria (2000), relata que a absorção de Si da solução do solo dá-se de forma passiva, com o elemento acompanhando o fluxo de massa da água que penetra nas raízes das plantas. A água absorvida é perdida através da transpiração e o Si fica nos tecidos das plantas. No entanto Kabata-Pendias e Pendias (1984) concluíram, com base em Tinker, que a absorção de Si é passiva pela maioria das gramíneas, e no arroz é preferencialmente absorvido por processo ativo. O transporte de silício a longa distância é feito pelo xilema, 12 onde está presente na forma de ácido monossilícico, e a sua distribuição na parte aérea depende da taxa de transpiração desses órgãos. Handreck e Jones (1968), citados por Faria (2000), trabalhando com plantas de aveia, verificaram que a folha bandeira era a que apresentava os mais altos valores de Si e que a distribuição deste nas folhas seguia uma curva hiperbólica, isto é, a concentração diminuía do ápice para a base da folha de forma exponencial. Com base nesta observação, os mesmos autores sugerem que o ácido monossilícico se deposita nas partes ou regiões em que a água é perdida em grande quantidade. Balastra et al. (1989), citados por Barbosa Filho et al. (2000), relatam que o silício é transportado pelo xilema e as maiores quantidades são depositadas na parede celular destes vasos. A forma de deposição de silício é como sílica amorfa e hidratada ou opala (SiO2nH2O). Uma vez depositado, o silício torna-se imóvel e não mais se redistribui nas plantas. Yoshida et al. (1962), citados por Inanaga et al. (1995), relatam que gel silícico é a forma mais predominante do silício nas plantas de arroz, contabilizando de 90 - 95% do silício total, enquanto o nível de silício como ácido silícico varia de 0,5 a 8% do silício total. O Si absorvido pela planta é depositado principalmente na parede celular, abaixo da cutícula, aumentando a rigidez da célula, e segundo Lee et al. (1990), citados por Barbosa Filho et al. (2000), podendo elevar os conteúdos de hemicelulose e lignina da parede celular; o mecanismo de resistência a doenças é atribuído à associação do Si com constituintes da parede celular, tornando-as menos acessíveis às enzimas de degradação. Mengel e Kirkby (1987) relatam que o ácido silícico como o ácido bórico, reage com o-fenóis como o ácido caféico, um precursor da síntese de lignina, para formar mono, di ou complexos poliméricos de Si. Portanto, possivelmente o Si afeta a síntese de lignina. Esta possível relação entre Si e a síntese de lignina é importante para o ponto de vista estrutural bem como um função bioquímica do elemento. Sílica tem uma função crucial no metabolismo de aminoácido e proteínas. Existe uma relação direta bastante significativa entre a intensidade da luz e o conteúdo de fenóis em folhas (MARSCHNER, 1995). Segundo Lima Filho et al. (1999) alguns mecanismos de defesa da planta, como aqueles baseados no metabolismo dos compostos fenólicos, ficam enfraquecidos no período noturno; pode-se aventar a possibilidade 13 do aumento da capacidade destes mecanismos no escuro, quando a planta é suprida com quantidades elevadas de Si. Em trabalho de revisão, Barbosa Filho et al. (2000) relatam que a silicificação da epiderme previne a penetração de mandíbulas e a mastigação pelos insetos porque as células ficam mais endurecidas (YOSHIDA, 1975). Larvas da broca de colo, nutridas com plantas com alto conteúdo de silício, tiveram as mandíbulas danificadas (DJAMIN e PATHAK, 1967). Segundo Agarie et al. (1998b) diversos pesquisadores, como Yoshida e Kitagishi (1962) e Yoshida et al. (1959), deduziram que a redução da transpiração, em plantas de arroz, quando o Si é aplicado, poderia ser devido à redução na taxa de transpiração através do adensamento da camada cuticular pela deposição da sílica. Contudo, segundo Maruyama e Tajima (1990) e Yoshida e de los Reyes (1976), citados pelos mesmos autores, a transpiração ocorre principalmente pelos poros estomatais, e a transpiração pela camada cuticular representa uma parte muito pequena na transpiração como um todo. Segundo os mesmos autores, estudos recentes indicam que a redução na taxa de transpiração do arroz, pela aplicação do Si, era atribuído principalmente à redução na transpiração pelos poros estomatais. Ma et al. (1989) relatam que as lâminas foliares são os principais órgãos da fotossíntese e a folha bandeira contribui significativamente para a produção. Os autores citam que Takahashi et al. (1966) encontraram que o silício promove a assimilação de CO2 nas lâminas foliares e a translocação de produtos assimilados para a panícula. O silício tem papel importante na promoção da fotossíntese das folhas, especialmente a folha bandeira. Segundo Agarie et al. (1998a), o silício está associado à prevenção do progresso da senescência foliar, devido à manutenção da fotossíntese e proteção da destruição de clorofila, principalmente em condições de altas temperaturas e baixa umidade; comprovando este fato, Carvalho (2000), em estudo de análise de crescimento em plantas de arroz, encontrou maior duração da área foliar (DAF) com a adição de Si. Conforme Agarie et al. (1998c) relatam, o Si está envolvido na estabilidade térmica dos lipídeos nas membranas celulares, em condições de estresse ambiental o Si previne a deterioração estrutural e funcional das membranas celulares em arroz, sendo que este aumento na estabilidade das membranas celulares poderia contribuir para a prevenção do processo de envelhecimento da folha; sugeriram também que o silício está 14 envolvido nas relações hídricas das células, como uma propriedade mecânica e permeabilidade à água e tem função de prevenir a integridade da membrana através da síntese e funções da parede celular. Bélanger et al. (1995), citados por Lima Filho et al. (1999), relatam que as fontes de silício normalmente utilizadas em pesquisa são os metassilicatos de sódio e potássio, além do ácido silícico, com efeitos semelhantes. O metassilicato de potássio é utilizado na Europa, principalmente por produtores de pepino e roseiras, para o controle de míldio por meio de pulverização foliar. Segundo Menzies et al. (1992) a aplicação foliar de Si em culturas é potencialmente uma alternativa viável em relação à aplicação pela zona radicular. Este método de aplicação de Si no controle de doenças, segundo os autores, foi reportado somente uma vez. Aleshin et al. (1996), citados pelos mesmos autores, aplicaram metassilicato de sódio (440 mg.L-1) e 1-ethoxysilatran (180 mg L-1) e reduziu o grau de infestação de brusone em cultivares de arroz. Os autores concluíram que aplicações foliares com silicato de potássio, acima de 17,0 mM Si, reduzem o número de colônias de mofo em pepino e cucurbitáceas. Comercialmente, as escórias básicas de siderurgia, que são silicatos de Ca e Mg, além de poderem ser utilizadas como corretivos do solo devido à sua basicidade, são fontes de Si; os termofosfatos magnesianos (silicofosfatos de magnésio) também caracterizam- se como fontes de silício. Os componentes neutralizantes das escórias são os silicatos da cálcio e magnésio, comportando-se semelhantemente aos calcários, podendo justificar seu uso como corretivo. A superioridade das escórias em relação aos calcários, em certas situações, é atribuída ao seu conteúdo de micronutrientes, tendo portanto um efeito fertilizante. As escórias são subprodutos das indústrias siderúrgicas. No processo siderúrgico, o calcário, o minério de ferro e o coque ou carvão são aquecidos em torno de 1.900oC, promovendo a redução do ferro; os silicatos e demais impurezas combinam-se com Ca e Mg do calcário, dando origem à escória (FIRME, 1986). Cerca de 95% da escória é formada pelos óxidos de silício, alumínio, cálcio e magnésio. O enxofre presente na escória é originário do coque. O óxido de manganês vem do minério de ferro, das escórias de retorno e 15 de outros fundentes. E o óxido ferroso é proveniente da redução incompleta do ferro (GUIMARÃES, 1960). Na escória são encontrados em alta quantidade Ca, Mg e Si, enquanto que outros elementos como Fe, Mn, Cu, Co, Mo, Zn e B são encontrados em baixos teores, dependendo da fusão e da basicidade da escória (PIAU, 1991). Em relação aos metais pesados, estudos com escórias contendo Al, Ti, Pb, Cr, Ni, Ba, V, Cd e Sr, mostraram que estes metais contidos no solo e nos corretivos não prejudicam a vida vegetativa das plantas nem causam danos ao solo (PIAU, 1995). Perto de um terço da área do Japão (2,7 milhões de ha) cultivados com arroz são deficientes em silício. A média de aplicação de material silicatado (como subproduto de fornalhas) é de 1,5 a 2,0 t ha-1 (DE DATTA, 1981). Datnoff et al. (1991) aplicaram 0, 5, 10 e 15 t ha-1 de escória (teor de Si=220 g kg-1), incorporada ao solo antes do plantio do arroz e, observaram que a incidência de brusone e mancha parda foram reduzidas de 73 e 86% para 58 e 75%, aumentando a produção de 56 para 88%. De acordo com Clements (1946), citado por Piau (1991), a aplicação de silicato na solução do solo causou uma redução significativa de Mn na planta e admitiu que um dos efeitos dos silicatos consiste na redução dos efeitos tóxicos do Mn, Cu, Fe e metais pesados. 4.3 Trocas gasosas Quando a planta está sujeita a um estresse hídrico, muitos de seus processos fisiológicos são atingidos, como abertura estomática, fotossíntese, síntese de proteínas, atividade enzimática e hormonal. Sendo o arroz uma cultura que apresenta elevada exigência em água por unidade de fitomassa produzida (MACHADO e LAGÔA, 1994), a ocorrência de dificiência hídrica, mesmo que moderada, provoca grande instabilidade na produção, em função dos vários processos fisiológicos direta ou indiretamente atingidos. Dentre estes, os relacionados com as trocas gasosas (CO2 e vapor de água) são especialmente sensíveis, atingindo diretamente a produção biológica e/ou econômica, em função da época de sua ocorrência (HSIAO, 1972). 16 De acordo com Farquhar e Raschke (1978), citados por Machado e Lagôa (1994), o acesso de CO2 atmosférico às células fotossintéticas do mesofilo ocorre através da abertura estomática. Por essa mesma via, entretanto, ocorre perda de água no sentido da superfície interna hidratada da folha para atmosfera. Como a superfície interna da folha é completamente úmida, sendo o gradiente de vapor de água entre a folha e o ar, na maioria dos casos, consideravelmente maior que o gradiente de CO2, em geral, o fluxo de água é centenas de vezes maior que o de CO2. Estômatos são pequenas estruturas epidérmicas formadas por duas células estomáticas (células guardas), que delimitam uma fenda (ostíolo), duas ou mais células anexas (acessórias ou subsidiárias) adjacentes e uma câmara sub-estomática, a qual está em conexão com os espaços intercelulares. Através dos estômatos há uma comunicação direta do interior da planta com o ambiente. Se as células adjacentes são morfologicamentes diferentes das restantes células da epiderme chamam-se células subsidiárias, se são semelhantes denominam-se células vizinhas, que ajudam as células guardas a controlar a abertura estomática. O conjunto formado pelas células guardas, as subsidiárias e o poro (ostíolo) é denominado complexo estomático. Segundo Larcher (2000) a quantidade, a distribuição, o tamanho, a forma e a mobilidade do aparato estomático são características de uma espécie, podendo se alterar em função de adaptações às condições locais, podendo variar mesmo de indivíduo para indivíduo. Também está comprovado que, para uma mesma folha, nem todos os aparatos estomáticos estão, ao mesmo tempo, com uma mesma abertura, sobretudo, em situações de estresse ocorre uma forte heterogeneidade na abertura estomática. O fechamento e a abertura estomática são conseqüências da diferença de turgescência entre células-guarda e as células da epiderme adjacentes (células subsidiárias); se a turgescência das células-guarda torna-se maior do que a das células subsidiárias, os estômatos se abrem e, se a situação é inversa, eles se fecham. A turgescência é conseqüência de um processo de osmorregulação ocasionado pelo transporte ativo de íons. O aparato estomático tem um papel decisivo para a entrada de gases; quando os estômatos estão totalmente abertos, o valor da resistência estomática é mínima à difusão e está em função do tamanho do estômato e da densidade estomática; com o fechamento dos estômatos, a resistência estomática cresce infinitamente. O inverso da 17 resistência estomática é a condutância estomática, a qual é diretamente proporcional à abertura do poro estomático; a maior abertura que pode ocorrer no poro estomático, a qual depende do formato e das propriedades da parede celular, determina o limite máximo da taxa de influxo de entrada de um gás (LARCHER, 2000). No interior dos órgãos do vegetal, o vapor d’água origina-se das paredes das células e fica limitado pelos espaços intercelulares. Portanto, nos espaços intercelulares, a água primeiro passa da fase líquida para a fase gasosa e depois escapa para o exterior pelo aparato estomático (transpiração estomática). Por meio da regulação da abertura estomática, a planta é capaz de modular as taxas transpiratoriais de acordo com as possibilidades e as necessidades do seu balanço hídrico (LARCHER, 2000). Nas células, os vacúolos estão cheios de água, saturando o protoplasma e as paredes celulares. Segundo Hirasawa (1995) transpiração vegetal é a perda de água pelas plantas na forma de vapor para a atmosfera, ocorrendo pelas folhas e demais órgãos aéreos. Ela é, entretanto, basicamente um processo que depende da mudança de energia do líquido para o vapor, e do gradiente da pressão de vapor entre as superfícies de evaporação e a atmosfera. A transpiração vegetal e a evaporação são regidas pelos mesmos princípios físicos. A taxa de absorção de água é igual à taxa de transpiração em uma situação de equilíbrio no movimento da água através do sistema solo-planta-atmosfera, que deve ser visto como um continuum. Todavia, a transpiração vegetal, além de ser influenciada por fatores ambientais ou externos, como a evaporação, também sofre influência de fatores internos condicionados pelas características morfológicas e fisiológicas das plantas. Para absorver CO2, a planta, inexoravelmente, perde água e, quando diminui esta perda, também restringe a entrada de CO2. Essa interdependência foi reconhecida há muito tempo e expressa numericamente pela razão global entre assimilação e o consumo de água; a relação entre fotossíntese e transpiração resulta na eficiência do uso da água (EUA). A melhor relação entre absorção de CO2 e perda de H2O é alcançada quando os estômatos estão parcialmente fechados. Geralmente, a EUA alcança os maiores valores durante as primeiras horas do período da manhã, quando o ar ainda contém grande quantidade de vapor d’água e há radiação suficiente para atingir a capacidade fotossintética. Nas horas seguintes, a correntes turbulentas de ar promovem a evaporação (LARCHER, 2000). 18 Em estudo de trocas gasosas e condutância estomática em três espécies de gramíneas, Machado e Lagôa (1994) relatam que espécies C3 (arroz e trigo) apresentam valores maiores de eficiência fotossintética do uso de água que a C4 (milho), em todos os níveis de irradiância e valores de condutância estomática, indicando melhor adaptabilidade da C4 na limitação de abertura estomática. Faria (2000) concluiu, em estudo com silicato de cálcio em dois solos de cerrado, sobre a produção de grãos e a tolerância à falta de água no arroz de sequeiro, que o silicato promoveu aumento na produção de grãos e tolerância à falta de água, sendo que seu efeito sobre a produção de grãos foi maior quando os solos foram submetidos a uma tensão maior de água. Agarie et al. (1998b) em estudo do efeito do silício na transpiração e condutância foliar em arroz, relataram que a taxa de transpiração da planta inteira foi claramente reduzida pela adição de sílica, sugerindo que esta em combinação com a cutícula, influencia a regulação estomatal pela limitação das condições de água nas células da epiderme, como uma regulação do transporte de água no sistema epidérmico e perda de água do complexo da célula guarda; sugerem ainda que o estômato de folhas de plantas crescidas na ausência de silício abrem em resposta à luz e umidade relativa mais sensivelmente, e fecham em resposta à redução de luz e aumento da umidade relativa menos sensivelmente que o das folhas de plantas crescidas com a adição de silício. Concluíram portanto que a maior transpiração de folhas de plantas crescidas na ausência de silício era devido à abertura inapropriada do estômato em resposta ao estímulo ambiental. Observaram também que, o uso eficiente da água foi sempre maior em folhas de plantas crescidas com a adição de silício que nas crescidas na sua ausência, indicando que transpiração excessiva ocorre em folhas de plantas crescidas na ausência de silício resultante da inapropriada condutância foliar em termos de balanço da produtividade entre água perdida e CO2 absorvido. Okuda e Takahashi (1965), citados por Faria (2000), trabalhando com plantas de arroz crescendo em solução nutritiva e medindo a taxa de transpiração em intervalos de tempo durante um período de 2 meses, observaram que o aumento da concentração de Si nas soluções diminuiu a taxa de transpiração, sendo que passou de 5,1 para 3,6 ml/g de peso fresco/24 horas nas soluções nutritivas contendo Si em relação à testemunha. O mesmo autor cita também Silva (1983), que relata que em folhas de cana-de-açúcar ricas em 19 Si, por meio da polimerização pode ocorrer preenchimento dos espaços interfibrilares, reduzindo o movimento da água através da parede celular, causando economia de água na planta pela diminuição da taxa de transpiração. 4.4 Análise de crescimento De acordo com Magalhães (1979) a análise de crescimento é um método que descreve as condições morfo-fisiológicas da planta em diferentes intervalos de tempo, entre duas amostragens sucessivas e se propõe a acompanhar a dinâmica da produção fotossintética, avaliada através do acúmulo de matéria seca. Benincasa (1986) define da mesma forma a análise de crescimento e adiciona que a acumulação de material resultante da fotossíntese líquida, passa a ser o aspecto fisiológico para tal análise; sendo a fotossíntese líquida definida como a diferença entre a bruta, que é aquela resultante da atividade direta dos cloroplastos e o que é consumido pela respiração. O primeiro passo no desenvolvimento de um procedimento, para analisar o crescimento em termos de acréscimos na matéria seca das plantas, foi realizado por Blackman, em 1919, como relata Watson (1952), sendo essa técnica de investigação conhecida como análise de crescimento. Métodos de obtenção de dados para fins de análise de crescimento de plantas, sob condições normais de cultivo, são em geral simples, consistindo principalmente de medições periódicas de matéria seca (MS) e área foliar (AF) (BRIGGS et al., 1920a). A análise de crescimento representa o primeiro passo na análise de produção primária, sendo o elo de ligação entre o simples registro da produtividade vegetal e o estudo desta por métodos fisiológicos. Esta técnica pode ser usada para investigar a adaptação ecológica de culturas a novos ambientes, a competição entre espécies, os efeitos de manejo e tratamentos culturais e a identificação da capacidade produtiva de diferentes genótipos (KVET et al., 1971). Segundo Benincasa (1986) do ponto de vista agronômico, a análise de crescimento pode ser útil em programas de melhoramento genético, sendo ferramenta indispensável para o melhor conhecimento das plantas como entidades biológicas. Apesar da 20 complexidade que envolve o crescimento das espécie vegetais, essa técnica ainda é o meio mais acessível e bastante preciso para avaliar o crescimento e inferir a contribuição de diferentes processos fisiológicos sobre o comportamento vegetal. Radford (1967) apresenta revisão das fórmulas utilizadas na análise de crescimento, suas derivações e principais condições para uso, mostrando os principais índices fisiológicos, estimados a partir da variação da matéria seca (MS) e área foliar (AF). O índice de área foliar (IAF) foi conceituado por Watson (1952) como a área foliar (AF) de uma planta por unidade de área ocupada pela mesma, constituindo-se num índice da eficiência funcional das partes produtivas de um vegetal (HUNT, 1982) ou a capacidade que a cultura tem de explorar o espaço disponível (PEREIRA E MACHADO, 1987). A taxa de crescimento relativo (TCR) foi introduzida por Blackman (1919), citado por Pereira e Machado (1987), representando a quantidade de material produzido por unidade de material existente, em analogia com a taxa de juros compostos. Briggs et al. (1920a) referem que a TCR não seria constante para o ciclo do vegetal e mediria a eficiência da planta em produzir matéria seca, sendo que em um vegetal haveria uma fase de aumento rápido de peso, seguido por um declínio relativamente contínuo, podendo ainda apresentar um ou mais máximos subsidiários na fase de declínio. A taxa de crescimento absoluto (TCA) seria a variação, ou o incremento entre duas amostragens, indicando a velocidade de crescimento (BENINCASA, 1986). O quociente entre a área foliar (AF) e a matéria seca total (MST) é denominado de razão de área foliar (RAF) e foi utilizado em comparações com a taxa de crescimento relativo (TCR), por Briggs et al. (1920a). A RAF é composta da razão de massa foliar (RMF), que indica uma distribuição diferencial dos produtos fotossintéticos entre o crescimento da folha e de outras partes da planta, e da área foliar específica (AFE), que representa as diferenças no espessamento foliar (RADFORD, 1967). O incremento da matéria seca (MS) por área foliar (AF) na unidade de tempo, foi denominado por Briggs et al. (1920b) como razão foliar unitária, sendo atualmente conhecido como taxa assimilatória líquida (TAL). Este índice da análise de crescimento, que expressa o balanço entre fotossíntese e respiração, de acordo com Watson (1952), é fortemente 21 influenciado por fatores externos, especialmente as condições climáticas. Segundo Milthorpe e Moorby (1974) esse parâmetro fisiológico diminui com a idade, em função do autossombreamento, com a menor capacidade de fotossíntese das folhas mais novas e efeitos de consumo pela planta, além de um aumento proporcional de respiração dos tecidos. Segundo Sesták et al. (1971) a duração da área foliar (DAF) é denominada pela integral do índice de área foliar (IAF) com relação ao tempo, que expressa em termos quantitativos quanto tempo a planta mantém sua superfície assimilatória ativa. O produto da taxa assimilatória líquida (TAL) versus razão de área foliar (RAF), eqüivale-se à taxa de crescimento relativo (TCR) (WATSON, 1952; RADFORD, 1967; BENINCASA, 1986). Entretanto, Wilson et al. (1986) alertam que em certas ocasiões, a TAL ou a RAF podem se tornar dependentes da TCR, necessitando a relação ser invertida. De acordo com Pereira e Machado (1987) a variação da matéria seca (MS) com o tempo (t) define a taxa de crescimento da cultura (TCC), que representa a capacidade de produção de fitomassa da cultura, isto é, sua produtividade primária. Portes e Castro Júnior (1991) relatam que as curvas Exponencial Quadrática e Exponencial Cúbica representam o crescimento de plantas de ciclo curto, como arroz e feijão, de forma mais ajustada. Diversos são os trabalhos que indicaram a Exponencial Quadrática como melhor curva para a cultura do arroz, entre eles Carvalho (2000), Santos e Costa (1997) e Oliveira (1995). 22 5 MATERIAL E MÉTODOS O trabalho foi conduzido em duas etapas, sendo a primeira uma pré- avaliação da adubação foliar, definindo-se a melhor dose e época de aplicação de silício. A segunda etapa constou do experimento propriamente dito. No primeiro experimento, a cultivar de arroz IAC 202 foi submetida a 4 doses de silício aplicadas via foliar em 5 épocas; já no segundo, a mesma cultivar foi submetida a 2 lâminas de água, 4 doses de silício, e 2 formas de aplicação. Ambos experimentos foram conduzidos na Fazenda Experimental Lageado, Faculdade de Ciências Agronômicas - Campus de Botucatu/UNESP, Estado de São Paulo. Utilizou-se a cultivar de Arroz (Oryza sativa L.) IAC 202, uma das mais recomendadas para o sistema de cultivo irrigado por aspersão, com ótima resistência ao acamamento, ciclo médio de 120 dias, florescimento aos 87 DAE, moderadamente suscetível à brusone (Pyricularia oryzae), grãos tipo longo fino (agulhinha) e baixa tolerância à toxidez de Fe e Al. O solo da área experimental, nos dois experimentos, é classificado como Nitossolo Vermelho (Embrapa, 1999), apresentando textura argilosa pelo método do Densímetro de Bouyoucos com 410 g kg-1 de areia total, 510 g kg-1 de argila e 80 g kg-1 de silte. 23 5.1 Primeiro experimento No primeiro experimento a cultivar foi submetida a 4 doses de silício aplicadas via foliar em 5 épocas. Nas Tabelas 1 e 2 encontram-se as características químicas e teores de micronutrientes do solo do experimento, com 8 mg dm-3 de Si pelo uso do extrator ácido acético 0,5 mol L-1. Tabela 1 - Características químicas do solo da área experimental (primeiro experimento). pH M.O. Presina S-SO4 Al3+ H+Al K Ca Mg SB CTC V% CaCl2 g dm-3 ----- mg dm-3 ----- ---------------------------- mmolc dm-3 --------------- 4,3 29 11 20 7 81 1,9 11 5 18 97 19 Tabela 2 – Teores de micronutrientes do solo da área experimental (primeiro experimento). Boro Cobre Ferro Manganês Zinco ----------------------------------------------------mg dm-3------------------------------------------------- 0,27 6,5 38 6,2 1,2 5.1.1 Tratamentos O primeiro experimento foi instalado no ano agrícola 2001/2002, em esquema fatorial em blocos casualizados, com 4 repetições. Os tratamentos foram constituídos de 4 doses de silício aplicado via foliar em 5 épocas. As épocas das aplicações foliares foram os estádios fenológicos da cultura, ou seja, no máximo perfilhamento, ponto de diferenciação floral, emborrachamento, florescimento e maturação. A fonte de silício utilizada foi metassilicato de sódio, nas doses de 0, 20, 40, 60 mM L-1 de Si, com base no trabalho de Menzies et al. (1992), o que equivale a 0, 0,56, 1,12 e 1,68 g L-1 de Si. Após o preparo das soluções adicionava-se óleo mineral do grupo químico dos hidrocarbonetos (Triomax – 630 g L-1) na dose de 250 ml 100L-1 de calda, para melhora da aderência e absorção, corrigindo 24 posteriormente o pH da solução para 5,5 com ácido acético e/ou hidróxido de sódio. A aplicação da solução foi efetuada com bicos cônicos TXVS 3, vazão de 130 L ha-1. 5.1.2 Adubação Realizou-se a adubação de plantio com 540 kg ha-1 da fórmula 04-14- 08. Foi aplicado calcário em cobertura uma semana após o plantio, para elevação a 60% da saturação por bases. 5.1.3 Semeadura Primeiramente foi aplicado Glifosate (Roundup – 360 g L-1) na dose de 5,0 L ha-1na vegetação natural para o plantio do Milheto no dia 11/10/2001 com data de emergência em 23/10/2001; aos 50 DAE este foi dessecado com Glifosate (Roundup – 360 g L-1) na dose de 5,0 L ha-1 para o plantio do arroz. A semeadura do arroz foi realizada mecanicamente, no sistema de plantio direto, no dia 11/12/2001, a uma densidade de 200 sementes viáveis/m2, no espaçamento de 0,45m entre linhas e densidade na linha de 97,5 sementes viáveis/metro linear, à uma profundidade de 3 a 5 cm. As sementes apresentaram poder germinativo de 80%. O dia 20/12/2001, quando 50% das plântulas de arroz tinham emergido, foi considerado como o dia da emergência. Cada parcela foi constituída de 6 linhas de 4,0 m de comprimento. Foram desprezadas 2 linhas externas e 0,50m de cada extremidade, obtendo-se uma parcela de área útil de 5,4 m2. 5.1.4 Irrigação A irrigação seria efetuada toda vez que a tensão de água no solo atingisse 35,5 kPa (Crusciol, 1995), elevando-se a umidade até a capacidade de campo. No entanto, devido aos altos índices pluviométricos, só houve necessidade de suplementação da irrigação uma única vez, no término do experimento. 25 Foi montado um sistema de irrigação por aspersão convencional, composto por duas linhas laterais espaçadas entre si de 18m. Cada linha lateral possuía 4 aspersores do modelo ZE –30D da Asbrasil, no espaçamento de 18m. 5.1.5 Tratos culturais 5.1.5.1 Controle de plantas daninhas Aos 15 DAE aplicou-se Propanil + 2,4D (Herbanil 368 – 340 g L-1 + 28 g L-1) em pós-emergência na dose de 8,0 L ha-1. Durante a condução da cultura foram realizadas capinas para manter a lavoura no limpo. 5.1.5.2 Adubação em cobertura Foram realizadas adubações em cobertura durante o período do ensaio. A primeira foi feita aos 30 dias após a emergência das plântulas, ou seja, no perfilhamento (fase vegetativa), com 30 kg ha-1 de N na forma de uréia. A segunda foi realizada na fase reprodutiva, entre o ponto de algodão e o emborrachamento, com 30 kg ha-1 de N na forma de uréia. 5.1.5.3 Controle de Pragas Aos 25 DAE foi aplicado o fungicida Tebuconazole (Folicur PM– 250 g kg-1) na dose de 1,0 L ha-1 para controle curativo e preventivo da mancha parda ou helminthosporiose (Helminthosporium oryzae) e brusone (Pyricularia oryzae). Durante a condução da cultura foi utilizado Sulfluramida (Mirex-S – 0,3% p/p) para controle de formigas, quando necessário. 5.1.6 Variáveis avaliadas No primeiro experimento foi realizada análise química do tecido vegetal no pleno florescimento e na maturação somente para o silício, foram avaliados os componentes da produção e a produtividade de grãos. 26 5.1.6.1 Análise química de tecido vegetal Foi realizada a análise química para diagnose foliar. A coleta foi feita no início do florescimento quando 50% das panículas estavam visíveis, coletando-se no mínimo 50 folhas bandeiras, conforme Raij et al. (1996). A determinação do silício seguiu técnica descrita por Elliott e Snyder (1991), adaptada por Korndörfer et al. (1999a). Tal técnica consiste em pesar 100g da amostra (tecido foliar) e colocar em tubo de plástico para digestão, acrescenta-se 2 ml de H2O2 (30 ou 50%) mais 3 ml de NaOH (1:1); depois de agitados os tubos são colocados na autoclave por um período de 1 h a 123oC e 1,5 atm. de pressão, adiciona-se 45 ml de água destilada e deixa o material em repouso para a deposição dos resíduos. Após a digestão, a determinação de silício é feita colorimetricamente separando- se uma alíquota de 5 ml adicionando 15 ml de água destilada mais 1 ml de HCl (1:1 ou 50%) mais 2 ml de molibdato de amônio, agita levemente; depois de 5 a 10 minutos, adiciona-se 2 ml de ácido oxálico e agita levemente; após 2 minutos a leitura é feita em fotocolorímetro no comprimento de onda de 410 nm. A determinação dos macro e micronutrientes seguiu técnica descrita por Bataglia et al. (1983). No estádio da maturação, próximo à colheita, foi realizada outra determinação do silício. 5.1.6.2 Componentes da produção 5.1.6.2.1 Número de colmos / m2 Contagem do número de colmos contidos em 1,0m de fileira e calculado para 1 m2. 5.1.6.2.2 Número panículas / m2 Contagem do número de panículas contidas em 1,0 m de fileira e calculado para 1 m2. 5.1.6.2.3 Perfilhamento útil Determinado através da relação: número de panículas/ m2 pelo número colmos/ m2, multiplicada por 100. 27 5.1.6.2.4 Número espiguetas / panícula Contagem do número de espiguetas de vinte panículas. 5.1.6.2.5 Número espiguetas granadas e chochas por panícula Contagem do número de granadas e chochas de vinte panículas, após a separação das mesmas através do fluxo de ar. 5.1.6.2.6 Porcentagem de espiguetas granadas Determinada a partir da relação: número espiguetas granadas/panícula pelo número total de espiguetas/panícula, multiplicado por 100. 5.1.6.2.7 Massa 1000 grãos Determinado através da coleta ao acaso e da pesagem de oito amostras de 100 grãos (13% base úmida), conforme Brasil (1992). 5.1.6.3 Produtividade de grãos Foi determinada por meio de colheita mecânica no dia 24/04/2002, quando os grãos de dois terços superiores de 90% das panículas apresentaram-se duros e os do terço inferior semi-duros. Foi realizada a pesagem dos grãos e os dados transformados em kg ha-1 (13% base úmida). 5.1.7 Análise estatística Os dados obtidos foram analisados conforme Gomes (1984), submetendo-se à análise de variância, para a obtenção do teste F para tratamentos. A comparação foi realizada pelo Teste de Tukey, a 5% de probabilidade. Nos componentes da produção, as variáveis expressas em número foram transformadas em (x)1/2, sendo que as expressas em porcentagem foram transformadas em arcoseno (x/100)1/2. Utilizou-se o programa Estat. 28 5.2 Segundo experimento No segundo experimento a cultivar de arroz IAC 202 foi submetida a 2 lâminas de água, 4 doses de silício, e 2 formas de aplicação. Nas Tabelas 3 e 4 encontram-se as características químicas e teores de micronutrientes do solo do experimento, com 2,9 mg dm-3 de Si, pelo uso do extrator cloreto de cálcio 0,01 mol L-1. Tabela 3 - Características químicas do solo da área experimental (segundo experimento). PH M.O. Presina S-SO4 Al3+ H+Al K Ca Mg SB CTC V% CaCl2 g dm-3 ------ mg dm-3 ----- --------------------- mmolc dm-3 ------------------------ 5,2 21 29 24 1 64 2,0 36 22 60 124 48 Tabela 4 – Teores de micronutrientes do solo da área experimental (segundo experimento). Boro Cobre Ferro Manganês Zinco ----------------------------------------------------mg dm-3--------------------------------------------------- 0,16 4,5 20 6,3 0,8 5.2.1 Tratamentos O experimento foi conduzido em parcelas sub-subdivididas, sendo as parcelas constituídas por 2 lâminas de água (irrigado e sequeiro), as sub-parcelas por aplicação ou não de Si via foliar e as sub-subparcelas por 4 doses de silício no solo, com 4 repetições. A aplicação foliar foi efetuada com metassilicato de sódio na dose de 40 mM L-1 de Si na época do ponto de diferenciação floral, definido na primeira etapa do projeto. Para o tratamento irrigado, a aplicação de Si foliar foi aos 61 DAE, já para o sequeiro foi aos 69 DAE, devido às diferenças no ciclo da cultura. A fonte de silício aplicado no solo foi uma escória de indústria de aço inox, denominada Recmix, nas doses de 0, 300, 600 e 900 kg ha-1 de Si, com base em trabalhos de Carvalho (2000), Korndörfer et al. (1999b), Datnoff et al. (1991), Anderson et al. (1992), Deren et al. (1994). Os materiais foram aplicados e incorporados ao solo 19 dias antes da semeadura, na profundidade de 0 até 20 cm. Foi feito balanceamento das parcelas com 29 calcário magnesiano para eliminar o efeito do pH provocado pela adição da escória. Na Tabela 5 encontram-se as características do Recmix e do calcário. Uma das lâminas de água utilizada foi a precipitação pluvial, ou seja, cultivo sob condições de sequeiro, e a outra fornecida através de irrigação suplementar por aspersão. Tabela 5 – Características do Recmix e do calcário magnesiano. Fontes SiO2 CaO MgO P2O5 K2O SO3 Fe2O3 MnO Mo Zn PN -------------------------------g kg-1 ------------------------------- ---- g g-1 --- % Recmix 230 380 100 4,2 2,0 3,7 110 18 0,4 0,133 100 Calcário ___ 340 100 0,4 1,7 ___ ___ ___ ___ ___ 85 5.2.2 Adubação De acordo com o resultado da análise química do solo (Tabelas 3 e 4), realizou-se a adubação de plantio com 300 kg ha-1 da fórmula 08-28-16. Foi aplicado 4 t ha-1 de calcário dolomítico 4 meses antes do plantio. 5.2.3 Semeadura A semeadura do arroz foi realizada mecanicamente no sistema convencional, no dia 07/01/2003, à uma densidade de 370 sementes viáveis/m2, no espaçamento de 0,30m entre linhas e densidade na linha de 111 sementes viáveis/metro linear, à uma profundidade de 3 a 5 cm. As sementes apresentaram poder germinativo de 76%. O dia 16/01/2003, quando 50% das plântulas de arroz tinham emergido, foi considerado como o dia da emergência. Cada parcela foi constituída de 7 linhas de 5,0 m de comprimento. Foram desprezadas 2 linhas externas e 0,50m de cada extremidade, obtendo-se uma parcela de área útil de 6,0 m2. 30 5.2.4 Irrigação A lâmina fornecida através da irrigação por aspersão foi baseada no coeficiente de cultura (Kc) apresentado por Reichardt (1987) para a cultura do arroz de sequeiro, com algumas adaptações que resultaram na lâmina utilizada, conforme Crusciol (1998): - fase vegetativa = Kc de 0,4 - fase do ponto de algodão = Kc de 0,7 por 11 dias - Kc de 1,0 por 8 dias - fase do emborrachamento = Kc de 1,3 por 8 dias - fase de início da emergência da panícula = Kc de 1,0 por 8 dias - Kc de 0,7 até o término da irrigação A curva característica de retenção de água do solo apresentou umidade, em base de peso, na capacidade de campo de 25,88%, correspondente à tensão de 10 kPa e no ponto de murcha permanente de 19,59%. A densidade do solo da área experimental foi de 1,26 g cm-3. A profundidade efetiva do sistema radicular foi considerada como sendo de 20 cm. A capacidade de água disponível (CAD), em mm, foi calculada segundo a expressão: CAD = ( cc - pmp) x a x PESR, onde: cc = umidade, base de peso, correspondente ao solo na capacidade de campo (g g-1), pmp = umidade, base de peso, correspondente ao solo no ponto de murcha permanente (g g-1), a = densidade do solo (g cm-3), PESR = profundidade efetiva do sistema radicular (cm). Portanto, a CAD foi de : CAD = (2,588 – 1,959) x 1,26 x 20 = 15,85 mm O momento da irrigação foi definido em função da evapotranspiração máxima (ETm) da cultura, sendo realizada pela seguinte expressão: ETm = Kc x ETo, onde: ETm = Evapotranspiração máxima da cultura (mm/dia), ETo = Evapotranspiração de referência (mm/dia), Kc = Coeficiente de cultura. 31 A evapotranspiração de referência (ETo) foi determinada pela expressão: ETo = Kp x ECA, onde: ETo = Evapotranspiração de referência (mm/dia), ECA = Evaporação do Tanque Classe A (mm/dia), Kp = Coeficiente do Tanque Classe A. A evaporação de água (mm) foi obtida diariamente do Tanque Classe A e o coeficiente do Tanque Classe A (Kp) utilizado foi o proposto por Doorenbos e Pruitt (1976), o qual é função da área circundante, velocidade do vento e umidade relativa do ar. A irrigação foi realizada por um sistema de aspersão convencional, composto por duas linhas laterais espaçadas entre si de 12m. Cada linha possuía 4 aspersores Naan modelo 427 com ângulo ajustado a 180o e 1 aspersor Naan modelo 427 com ângulo ajustado a 90o, no espaçamento de 12m. O bocal dos aspersores era de 2,8mm, os quais resultaram em uma precipitação de 6,25mm h-1 para 180o e de 12,5mm h-1 para 90o quando sujeitos à carga hidráulica de 20mca. Em cada linha lateral foi colocado um registro separando o aspersor de ângulo menor. No momento da irrigação o registro permanecia fechado irrigando a cultura somente com os aspersores de 180o, após metade do tempo total de irrigação os registros eram abertos e a irrigação se efetuava com todos os aspersores funcionado até completar o tempo de irrigação. Na Figura 1 pode ser observado o croqui do projeto de irrigação deste segundo experimento. A irrigação era realizada quando a cultura tinha consumido 45% da CAD, elevando-se a umidade para o valor equivalente à CC na camada de 0-20 cm. Sendo a CAD de 15,85mm, a lâmina a ser reposta ao se consumir 45% da CAD equivale a 7,1mm. Considerando uma eficiência de aplicação de 90%, a lâmina bruta aplicada foi de 7,9mm. O tempo de irrigação foi obtido dividindo-se a lâmina de irrigação pela precipitação do aspersor. Os dados climáticos de temperatura máxima, temperatura mínima, umidade relativa do ar e precipitação pluvial foram obtidos da estação meteorológica da Fazenda Experimental Lageado, e assim como um balanço hídrico simplificado estão apresentados no Apêndice, além dos momentos em que foram realizadas as irrigações. 32 D os e 1 D os e 2 D os e 3 D os e 4 R eg is tr o A sp er so re s 18 0o A sp er so r 90 o R eg is tr o B L O C O A B L O C O B B L O C O C B L O C O D F ol ia r N ão F ol ia r F ig ur a 1 – C ro qu i d o pr oj et o de ir ri ga çã o in st al ad o na á re a do s eg un do e xp er im en to . 33 5.2.5 Tratos culturais 5.2.5.1 Controle de plantas daninhas Após o plantio foi aplicado Glifosate (Roundup – 360 g L-1) na dose de 4,0 L ha-1. Durante a condução da cultura foram realizadas capinas manuais para manter a lavoura no limpo. 5.2.5.2 Adubação em cobertura Foram realizadas três adubações em cobertura. A primeira foi feita aos 14 DAE com 30 kg ha-1 de N na forma de sulfato de amônio. A segunda foi realizada aos 39 DAE com 30 kg ha-1 de N na forma de uréia. No ponto de algodão, aos 62 DAE, foi realizada outra adubação nitrogenada em cobertura com 30 kg ha-1 de N na forma de uréia. 5.2.5.3 Controle de Doenças Realizaram-se seis pulverizações semanais, uma vez por semana, com Benomyl (Benlate – 500 g kg-1) na dose de 1,0 kg ha-1 para controlar a incidência de brusone (Pyricularia oryzae) e Chlorothalonil (Daconil – 500 g L-1) na dose de 2,5 L ha-1 para controlar a incidência de mancha-parda ou helminthosporiose (Helminthosporium oryzae), com exceção da segunda aplicação que foi feita somente com Daconil, iniciando-se aos 61 DAE e estendendo-se até 98 DAE. 5.2.5.4 Controle de Pragas No início do ciclo da cultura foi aplicado Sulfluramida (Mirex-S – 0,3% p/p) para controle de formigas. Foram realizadas duas pulverizações, aos 85 e 90 DAE, com Deltamethrine (Decis – 25 g L-1), a primeira na dose de 100 ml ha-1 e a segunda na dose de 200 ml ha-1 para o controle da lagarta da folha (Spodoptera frugiperda). 34 5.2.6 Variáveis avaliadas Foi realizada análise química do solo e análise química do tecido vegetal, determinação dos componentes da produção (já descrito no ítem 5.1.6.2), avaliação de incidência de manchas foliares, avaliação da produtividade de grãos, análise quantitativa de crescimento da planta e medições de trocas gasosas. 5.2.6.1 Análise química do solo Após 48 dias da incorporação dos materiais, foi realizada uma amostragem de solo, para fins de análise química, sendo a extração de fósforo, cálcio, magnésio e potássio com resina trocadora de íons, a determinação do pH em solução centimolar de cloreto de cálcio, determinação da matéria orgânica pelo método Walkley-Black e determinação da acidez potencial através da solução tampão SMP, conforme técnicas descritas por Raij e Quaggio (1983). As determinações de zinco, cobre, ferro e manganês foram realizadas por DTPA-TEA (CAMARGO et al., 1986). O boro foi determinado pelo método do cloreto da bário-microondas (ABREU et al., 1994). O silício solúvel no solo foi determinado colorimetricamente seguindo técnica descrita por Korndörfer et al. (1999a), porém com mudança no extrator de ácido acético 0,5 mol L-1 para cloreto de cálcio 0,01 mol L-1. Segundo Camargo et al. (2003), em solos argilosos que receberam calcário recentemente o ácido acético 0,5 mol L-1 superestima a quantidade de silício disponível, sendo necessário utilizar o extrator cloreto de cálcio 0,01 mol L-1 que apresenta valores reduzidos de silício disponível, pois os altos valores de matéria orgânica nestes solos que, pelo efeito da calagem, podem mineralizar parte dela e liberar ácidos orgânicos que podem complexar as formas de silício. Portanto a técnica consistiu em 100 ml de cloreto de cálcio 0,01 mol L-1 adicionados em um frasco de plástico que continha 10 g de solo e agitado por uma hora. Após 15 minutos de decantação a suspensão foi filtrada e deixada em repouso por 12 hs. A determinação do Si no extrato foi feita misturando-se 10 ml do extrato com 1 ml de solução sulfo-molibdíca 7,5% (7,5 g de molibdato de amônio + 10 ml de ác. sulfúrico 9 mol L-1 em 100 ml). Após 10 minutos foram acrescentados 2 ml de solução ácido tartárico 20% e, após 5 minutos, 35 adicionaram-se 10 ml de solução de ácido ascórbico 0,3%. Depois de uma hora, foi feita a leitura do Si em espectofotômetro e no comprimento de onda de 660 nm. 5.2.6.2 Análise química de tecido vegetal Foi realizada a análise química para diagnose foliar e silício. A coleta foi feita no início do florescimento quando 50% das panículas estavam visíveis, coletando-se no mínimo 50 folhas bandeiras, conforme Raij et al. (1996). A determinação dos macro e micronutrientes seguiu técnica descrita por Bataglia et al. (1983). No estádio da maturação, próximo à colheita, foi realizada outra determinação do silício, na palhada. Devido à incidência de manchas foliares foi realizada determinações de silício nas folhas bandeiras e nas panículas da última coleta da análise de crescimento. A determinação do silício seguiu técnica descrita por Elliott e Snyder (1991) adaptada por Korndörfer et al. (1999a), sendo descrita no ítem 5.1.6.1. 5.2.6.3 Incidência de manchas foliares Devido a ocorrência de brusone (Pyricularia oryzae) e mancha-parda ou helminthosporiose (Helminthosporium oryzae) foram realizadas avaliações para verificar o efeito do silício na resistência da planta de arroz às doenças fúngicas. No início a intensidade das manchas era pequena, sendo que aos 44 DAE foi feita a primeira avaliação de brusone, sendo sua quantificação realizada através de escala diagramática que avalia a severidade da doença em % da área de tecido lesionada, conforme Azevedo e Leite (1996). Foram avaliadas 35 folhas da mesma idade de cada parcela. A princípio optou-se por não pulverizar a cultura com fungicidas para verificar se a aplicação foliar de silício apresentaria efeito no controle destas doenças, porém a severidade da doen