UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO” FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS CAMPUS DE BOTUCATU TESTE DE SUBMERSÃO EM ÁGUA PARA AVALIAÇÃO DO VIGOR DE SEMENTES DE MILHO. MÁRCIA MARIA CASTRO Dissertação apresentada à Faculdade de Ciências Agronômicas da UNESP – Câmpus de Botucatu, para obtenção do título de Mestre em Agronomia – Área de Concentração Agricultura. BOTUCATU – SP Fevereiro – 2002 UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO” FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS CAMPUS DE BOTUCATU TESTE DE SUBMERSÃO EM ÁGUA PARA AVALIAÇÃO DO VIGOR DE SEMENTES DE MILHO. MÁRCIA MARIA CASTRO Orientador: Prof. Dr. Cláudio Cavariani Dissertação apresentada à Faculdade de Ciências Agronômicas da UNESP – Câmpus de Botucatu, para obtenção do título de Mestre em Agronomia – Área de Concentração Agricultura. BOTUCATU – SP Fevereiro - 2002 II OFEREÇO A DEUS III DEDICO AOS MEUS PAIS: INDALÉCIO e HELENA Pela vida e pelo os ensinamentos concretos sobre humildade, honestidade e trabalho. AOS MEUS IRMÃOS: ÉDSON e IZABEL CRISTINA Pelo amor e amizade. AOS MEUS SOBRINHOS: VINÍCIUS e NATÁLIA IV AGRADECIMENTOS Ao Prof. Dr. Cláudio Cavariani pela orientação e amizade na execução da dissertação. Ao Prof. Dr. João Nakagawa pela amizade e valiosas sugestões para o desenvolvimento da dissertação. A Dra. Cibele Chalita Martins pela amizade e dedicação. A Claudemir Zucareli e Cristina Gonçalves de Mendonça pela amizade companheirismo e valiosas colaborações no desenvolvimento do trabalho. A amiga Valéria Giandoni por tanta dedicação, amizade e colaboração. Aos professores e funcionários do Departamento de Produção Vegetal pela ajuda, amizade e convivência durante o trabalho. A empresa Dow AgroSciense, Cravinhos/SP, pelo fornecimento da semente. Às minhas amigas Eloísa Schincariol, Graziella Brum, Renata Pascoli e Silvana Santos pela grande amizade, carinho e compreensão. A Rodrigo Bertoccelli pelo incentivo, apoio e carinho. Aos amigos de curso Adriana Seneme e Rosa Honorato pelos grandes ensinamentos. Às funcionárias Vera Lúcia e Lana pela dedicação e paciência a todos os alunos. Às funcionárias da Seção de Pós-Graduação pela dedicação e paciência durante o curso. V Ao CNPq pela concessão de bolsa de estudo para execução deste trabalho de pesquisa. A todos que direta ou indiretamente contribuíram para a execução desta dissertação. VI SUMÁRIO Página 1 RESUMO………………………………………………………………………. 1 2 SUMMARY.......................................................................................................... 2 3 INTRODUÇÃO…………………………………..…………………………...... 4 4 REVISÃO DE LITERATURA........................................................................... 6 4.1. Análise de sementes....................................................................................... 6 4.2.Vigor e deterioração....................................................................................... 8 4.3.Testes para avaliação do vigor de sementes................................................... 11 4.4.Teste de submersão......................................................................................... 17 5 MATERIAL E MÉTODOS................................................................................ 20 5.1 Avaliação da qualidade dos lotes em laboratório........................................... 21 5.1.1 Determinação do teor de água................................................................ 21 5.1.2 Teste de germinação............................................................................... 21 5.1.3 Teste de frio em rolo de papel sem solo................................................. 22 5.1.4 Teste de envelhecimento artificial.......................................................... 22 5.1.5 Teste de condutividade elétrica.............................................................. 23 5.2 Avaliação da qualidade dos lotes em campo.................................................. 23 5.2.1 Emergência de plântulas......................................................................... 23 5.2.2 Velocidade de emergência das plântulas................................................ 24 5.2.3 Peso de matéria seca de plântulas........................................................... 24 5.3 Teste de submersão......................................................................................... 24 VII 5.4 Análise estatística........................................................................................... 25 6 RESULTADOS E DISCUSSÃO......................................................................... 26 6.1.Avaliação inicial dos lotes.............................................................................. 26 6.2. Avaliação após armazenamento em ambiente............................................... 33 6.3. Avaliação após armazenamento em câmara seca.......................................... 37 6.4. Considerações gerais..................................................................................... 42 7 CONCLUSÕES.................................................................................................... 45 8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS............................................................... 46 VIII LISTA DE QUADROS Quadro Página 1 Dados médios do teor de água (%), e de plântulas normais na primeira contagem (%), no teste de germinação (%), no teste de envelhecimento artificial (%) e no teste de frio(%) dos lotes de sementes de milho híbrido CO-32 no início do período experimental. Botucatu – 2001........................................................... 28 2 Dados médios de condutividade elétrica (µS.cm-1.g-1), de emergência de plântulas no campo (%), de matéria seca de plântulas (g/plântula) e de índice de velocidade de emergência dos lotes de sementes de milho híbrido CO-32 no início do período experimental. Botucatu – 2001........................................................... 28 3 Porcentagens de plântulas normais do teste de germinação no início do período experimental após submersão das sementes sob diferentes temperaturas. Botucatu – 2001.......................................... 31 4 Correlação simples (r) entre parâmetros avaliados nos nove lotes de sementes de milho na caracterização com a porcentagem de plântulas normais na primeira contagem de germinação no início do período experimental após a submersão sob diferentes temperaturas........................................................................................ 32 IX 5 Dados médios do teor de água (%), e de plântulas normais na primeira contagem (%), no teste de germinação (%), no teste de envelhecimento artificial (%) e no teste de frio (%) dos lotes de sementes de milho híbrido CO-32 após seis meses de armazenamento em condições de ambiente de laboratório . Botucatu – 2001.................................................................................. 33 6 Dados médios de condutividade elétrica (µS.cm-1.g-1), de emergência de plântulas no campo (%), de matéria seca de plântulas (g/plântula) e de índice de velocidade de emergência dos lotes de sementes de milho híbrido CO-32 após seis meses de armazenamento em condições de de ambiente de laboratório. Botucatu – 2001.................................................................................. 34 7 Porcentagens de plântulas normais na primeira contagem do teste de germinação aos seis meses de armazenamento sob condições de ambiente de laboratório após a submersão das sementes do milho híbrido CO-32 sob diferentes temperaturas em avaliações realizadas após. Botucatu – 2001....................................................... 35 8 Correlação linear simples (r) entre parâmetros avaliados nos nove lotes de sementes de milho na caracterização com a porcentagem de plântulas normais na primeira contagem de germinação aos seis meses de armazenamento sob condições de ambiente de laboratório após a submersão sob diferentes temperaturas................................... 37 X 9 Dados médios do teor de água (%), e de plântulas normais na primeira contagem (%), no teste de germinação (%), no teste de envelhecimento artificial (%) e no teste de frio(%) dos lotes de sementes de milho híbrido CO-32 após seis meses de armazenamento em condições de câmara seca. Botucatu – 2001...... 38 10 Dados médios de condutividade elétrica (µS.cm-1.g-1), de emergência de plântulas no campo (%), de matéria seca de plântulas (g/plântula) e de índice de velocidade de emergência dos lotes de sementes de milho híbrido CO-32 após seis meses de armazenamento em condições de câmara seca. Botucatu – 2001...... 39 11 Porcentagens de plântulas normais na primeira contagem do teste de germinação aos seis meses de armazenamento em condições de câmara seca após submersão das sementes sob diferentes temperaturas. Botucatu – 2001........................................................... 40 12 Correlação simples (r) entre parâmetros avaliados nos nove lotes de sementes de milho na caracterização com a porcentagem de plântulas normais na primeira contagem de germinação aos seis meses de armazenamento em condições de câmara seca após a submersão sob diferentes temperaturas. Botucatu - 2001.................. 41 1 1 RESUMO Este trabalho foi conduzido no Laboratório de Análise de sementes do Departamento de Produção Vegetal da Faculdade de Ciências Agronômicas da Universidade Estadual Paulista (UNESP), Botucatu-SP, com o objetivo de avaliar o efeito de temperaturas no teste de submersão para avaliação do vigor de sementes de milho. Foram utilizados 9 lotes de sementes do híbrido CO-32, caracterizados pelas seguintes determinações: teor de água, germinação, primeira contagem de germinação, teste frio, envelhecimento acelerado, condutividade elétrica, matéria seca das plântulas, índice de velocidade de emergência e emergência de plântulas no campo. As sementes foram submetidas a tratamentos de submersão por períodos de 48 horas a 20oC, 25oC, 30oC e35oC. Após os tratamentos foi realizado o teste de germinação e as plântulas normais foram computadas após quatro dias. Constatou-se que o teste de submersão em água pode ser uma alternativa viável para avaliação do vigor em sementes de milho. As temperaturas de 20ºC e de 25oC mostraram-se mais promissoras para avaliação do vigor de sementes de milho. A tolerância das sementes a submersão em água reduziu com o aumento da temperatura de embebição. Palavras-chave: Sementes, Zea mays, submersão, vigor 2 FLOODING TEST TO EVALUATE THE VIGOUR OF CORN SEEDS. Botucatu, 2002 43 p. Dissertação (Mestrado em Agronomia/Agricultura) – Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista. Author: MÁRCIA MARIA CASTRO Adviser: CLÁUDIO CAVARIANI 2 SUMMARY This work was carried out at the Seed Analysis Laboratory at the plant Production Department of the São Paulo State University (UNESP), Botucatu – SP, aiming to evaluate the effects caused by flooding shortage and temperature on maize seed germination and physiological quality. The seeds were subjected to flooding for 48 hours at 20oC, 25oC, 30oC e 35oC for two days. After that were evaluated germination, first counting and drift water. Other tests for lot characterization were conducted before the flooding (germination, first counting, cold test, accelerated ageing, electrolytic leakage, dry matter of seedling, velocity of seedling emergence and field emergence. The flooding test could be a feasible 3 alternative to evaluate the vigor on the corn seeds. The temperatures 20oC and 25oC were more adequate to evaluate the vigor on the corn seeds. The seeds tolerance to the test was reduced with the increase of soaking temperature ___________________________________ Keywords: seed, corn, flooding, physiological quality. 4 3 INTRODUÇÃO A avaliação da qualidade fisiológica de sementes é um procedimento indispensável nos processos de produção agrícola, pois a germinação e o vigor são os principais requisitos para garantir um estande adequado de plantas e, conseqüentemente, a produtividade da cultura. O teste de germinação, rotineiramente empregado para avaliar a qualidade fisiológica das sementes, determina a proporção de sementes capazes de produzir plântulas normais, sob condições de ambiente que garantam a expressão máxima do potencial fisiológico. Entretanto, este teste tem mostrado várias limitações, como a não correspondência com a emergência no campo, principalmente sob condições ambientais desfavoráveis. Desse modo, tem sido desenvolvidos vários testes de vigor para melhor retratar o comportamento das sementes, no armazenamento e no campo, complementando as informações do teste de germinação. Testes de vigor são baseados na germinação e nas características de crescimento das plântulas, sobrevivência e germinação em condições de estresse, parâmetros 5 físicos, características bioquímicas e níveis de danos mecânicos (Steiner et al.,1989). Os principais testes utilizados para avaliar a qualidade de sementes de milho são os de tetrazólio, de frio, de condutividade elétrica, de envelhecimento acelerado e de crescimento de plântulas. Apesar da escassez de informações, a avaliação do vigor de sementes de milho por meio do teste de submersão pode ser uma alternativa, justificando a realização de estudos para padronizá-lo para essa espécie. Para ativação do processo germinativo, além da temperatura favorável, há necessidade de um suprimento adequado de água e oxigênio. No entanto, a disponibilidade de oxigênio é reduzida para o embrião, quando há um excesso de água, diminuindo ou retardando a germinação de várias espécies, situação agravada quando a uma temperatura que não é adequada para espécie. A tolerância da semente de milho a submersão em água pode variar de acordo com a cultivar e com a temperatura durante o período de estresse. Desse modo, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da temperatura no teste de submersão para avaliação do vigor de sementes de milho. 6 4 REVISÃO DE LITERATURA 4.1. Análise de sementes A análise de sementes tem como objetivo dar suporte ao agricultor quanto ao valor destas para semeadura. Com a comercialização das sementes surgiu a necessidade de avaliar a qualidade fisiológica, rotineiramente avaliada em laboratório. O teste de germinação se mostrou, ao longo do tempo, confiável para regular o comércio de sementes. Este teste propicia condições mais adequadas à germinação; no entanto, essas condições nem sempre são encontradas no campo. De acordo com as Regras para Análise de Sementes (Brasil, 1992), é considerada germinada toda semente que, pela emergência e desenvolvimento das estruturas essenciais do seu embrião, mostra aptidão para produzir planta normal sob condições favoráveis de campo. Segundo Popinigis (1985), o teste de germinação é conduzido sob condições ótimas, criando oportunidade para que plântulas menos vigorosas possam desenvolver-se a ponto de serem consideradas normais. No entanto, quando as 7 condições de campo são favoráveis, os resultados do teste de germinação apresentam alta correlação com a emergência no campo (Carvalho & Nakagawa, 2000). As condições ambientais após a semeadura no campo influenciam diretamente a manifestação do potencial fisiológico das sementes. Quando as condições não são adequadas, espera-se que a emergência das plântulas seja inferior à germinação determinada em laboratório (Popinigis, 1985). Assim, segundo Ferguson & McDonald (1993), as informações prestadas pelo teste de germinação nem sempre são precisas para predizer o comportamento das sementes em campo, principalmente sob condições adversas. O teste de germinação não distingue amostras que germinam rapidamente daquelas em que o processo é lento, e não considera o fato de que plântulas com certas deficiências apresentam potencial fisiológico inferior ao das perfeitamente normais. Esses fatos possibilitam que, lotes com menor desempenho para armazenamento e a campo, sejam considerados como de boa qualidade por apresentarem germinação elevada. Para Delouche (1963) e Vaughan (1971), uma alta porcentagem de germinação não significa, necessariamente, que o lote tenha uma emergência satisfatória sob condições de campo. Esta observação levou o desenvolvimento de conceitos de vigor, e de testes para sua avaliação, oferecendo informações adicionais sobre a qualidade de um lote de sementes. Quando as condições de campo são desfavoráveis há necessidade de usar testes de vigor para estimar o ordenamento dos lotes na emergência em campo (Bekendam et al., 1987). Desse modo, tecnologistas de sementes têm direcionado suas pesquisas para o desenvolvimento de métodos que permitam avaliação mais completa da qualidade fisiológica das sementes (Marcos Filho et al.,1987). 8 A redução da resistência às condições adversas do ambiente, pode não ser detectada durante o teste de germinação que é um indicativo da perda de vigor , sendo a última conseqüência (Heydecker, 1972; Delouche & Baskin, 1973). De acordo com Carvalho & Nakagawa (2000) e Arthur & Tonkin, (1991), os principais fatores que influenciam o vigor são: a constituição genética, as condições ambientais e o nível de nutrição da planta mãe, o estádio de maturação no momento da colheita, o tamanho da semente, a integridade mecânica, a presença de patógenos e a deterioração. Os testes de vigor têm como objetivo detectar diferenças na qualidade fisiológica de sementes com germinação semelhante, distinguir, com segurança, lotes de alto e baixo vigor, diferenciar o potencial genético das sementes e classificar lotes em diferentes níveis de vigor, de maneira proporcional ao comportamento quanto à resistência ao transporte, potencial de armazenamento e emergência a campo (Vieira & Carvalho, 1994; Marcos-Filho 1999). 4.2.Vigor e deterioração O vigor das sementes está diretamente relacionado à deterioração, que é definida por Abdul-Baki e Anderson (1972) como sendo toda e qualquer transformação degenerativa irreversível, após a semente ter atingido seu nível máximo de qualidade. Para Delouche (1963), a deterioração é inexorável, irreversível, mínima na maturação e com 9 progressão variável entre espécies, entre lotes de sementes da mesma espécie e entre sementes do mesmo lote. Na semente, como em qualquer organismo vivo, o envelhecimento é o resultado da soma dos processos deteriorativos que compreendem uma série de eventos subseqüentes, a partir da maturidade fisiológica, que é considerada como o ponto de máximo peso de matéria seca, germinação e vigor (Caliari,1999). Nesse momento a deterioração é mínima e, a partir daí, começa o processo de senescência progressivo, inexorável que depende da espécie vegetal e das condições de ambiente onde a semente se encontra (Popinigis, 1985; Carvalho & Nakagawa, 2000 e Piana, 1994). De acordo com Delouche & Baskin (1973) a partir da maturidade, começam a ocorrer alterações degenerativas, de modo que a qualidade fisiológica pode ser mantida ou decrescer, dependendo das condições do ambiente no período que antecede a colheita, a secagem e o beneficiamento, e das condições de armazenamento. Portanto, o manejo adequado das sementes, de forma a minimizar a deterioração requer o entendimento dos mecanismos complexos que a governam. A desestruturação do sistema de membranas constitui o primeiro efeito causado pelo processo de envelhecimento das sementes (Dias & Marcos Filho, 1995). De acordo com Carvalho (1994), a causa básica deste processo ainda não é bem conhecida; entretanto, a desestruturação das membranas pode ser atribuída à ação de radicais livres, que são substâncias de alta reatividade. Os radicais livres são formados pelo efeito de radiações ionizantes, pela quebra de oxigênio molecular através da ação de enzimas, de metais de transição e por meio de processos metabólicos normais (Harman, 1956). De acordo com Priestley et al. (1985) e Wilson & McDonald Jr. (1986), as reações oxidativas são pelo menos em parte responsáveis pela deterioração das 10 sementes. A oxidação de ácidos graxos insaturados é citada como a primeira reação do processo de envelhecimento, produzindo radicais livres que, subseqüentemente, atacam lipídeos, proteínas e ácidos nucléicos, numa reação em cadeia (Harrington, 1973). Os radicais livres agem sobre os constituintes químicos das membranas causando a desestruturação das mesmas. Esta desestruturação afeta, sobretudo, a capacidade da célula de regular o fluxo de solutos tanto de dentro para fora como no sentido contrário. Carvalho (1994) descreve um radical livre como sendo um átomo, ou grupos de átomos, com um elétron não pareado e que tem a capacidade de doar ou remover elétron de uma molécula vizinha. Em um lote de sementes as principais características afetadas pelo envelhecimento são o potencial de armazenamento, a velocidade e a uniformidade de emergência. Porém quando se considera uma única semente, a redução na velocidade de germinação é a primeira conseqüência da deterioração. A progressão da deterioração nos tecidos de uma semente depende estritamente da causa da deterioração. Carvalho (1994), relata que quando esta causa for dano mecânico ou dano por inseto, o ponto inicial da deterioração será onde o dano ocorreu. Para outras causas, como retardamento na colheita, secagem mal conduzida e armazenamento inadequado, que não provocam danos pontuais, é provável que a deterioração se inicie nas extremidades do eixo embrionário (plúmula e radícula) caminhando em direção a porção mediana (Banerjee, 1978 e Chauam, 1985). A dificuldade para caracterizar o grau de deterioração das sementes faz com que os resultados do teste de germinação sejam ineficientes para identificar o potencial de armazenamento de diferentes lotes. Desse modo, lotes com mesmo poder germinativo podem apresentar comportamentos diferentes durante o armazenamento.Assim o uso de testes de 11 vigor torna-se útil no monitoramento e armazenamento, pois a perda de vigor precede a perda da viabilidade (Woodstock, 1973; McDonald, 1975). De acordo com Matthews (1981), em uma população de sementes, a curva de viabilidade se dá seguindo um padrão sigmóide; observa-se, inicialmente, um período no qual poucas sementes morrem e a germinação permanece alta; em seguida ocorre um rápido declínio na germinação da maioria das sementes e, finalmente, poucas delas retém a capacidade de germinar. Dos lotes comercializados a maioria encontra-se na fase inicial da curva de viabilidade, mas, mesmo dentro desta faixa, a localização na curva de sobrevivência dependerá do estádio individual de deterioração e vigor (Custódio & Marcos Filho, 1997). 4.3.Testes para avaliação do vigor de sementes A utilização rotineira de um teste de vigor depende da possibilidade de sua padronização para que os resultados obtidos sejam reproduzíveis em diferentes laboratórios e ocasiões (Delouche, 1976). A eficiência do teste de vigor depende, basicamente, do princípio da metodologia e de outras características como simplicidade, rapidez, baixo custo, objetivo, ser reproduzível e apresentar resultados relacionados com a emergência das plântulas em campo (Krzyzanowski et al., 1999). Alguns autores classificaram os testes de vigor como testes diretos e indiretos (Isely, 1957), testes bioquímicos e fisiológicos (Woodstock,1973), testes fisiológicos, físicos, bioquímicos e de resistência (McDonald, 1975), testes rápidos e de estresse (Pollock & Roos, 1972) e testes de crescimento das plântulas, bioquímicos e de estresse ( AOSA, 1983). 12 A existência de diferentes definições evidencia as dificuldades encontradas, nas concepções, devidas à complexidade, à diversidade de propriedades que o termo abrange e à inexistência de grandeza referencial (Caliari, 1999). O teste de vigor tem como objetivo a detecção de diferenças não perceptíveis no teste de germinação, justificando-se, assim, o desenvolvimento de vários testes de vigor, como tentativa de retratação do comportamento das sementes sob uma ampla faixa de condições ambientais (Caliari, 1999). Segundo Marcos Filho et al. (1984), o uso de vários testes para avaliação do vigor de sementes ganha importância à medida que, dependendo do método utilizado, as informações obtidas podem ser distintas entre si. Para se realizar esse tipo de pesquisa devem ser adotados alguns critérios como a utilização de lotes com a mesma porcentagem de germinação e, preferencialmente seguindo o padrão mínimo exigido para comercialização; devem ser buscados métodos que, além de rápidos e baratos, forneçam indicações do potencial de emergência das plântulas em campo (Matthews, 1981). Vários métodos foram desenvolvidos para determinar o vigor de lotes de sementes, procurando simular situações desfavoráveis às quais as sementes podem estar sujeitas em condições de campo (Caliari, 1999); outros estão relacionados ao comportamento fisiológico das sem entes. Atualmente, reconhece-se que o vigor de sementes, é um conjunto de características que determinam o potencial fisiológico das sementes que é influenciado pelas condições ambientais e manejo durante pré e pós-colheita. Portanto, o objetivo básico dos testes de vigor é tentar identificar possíveis diferenças na qualidade fisiológica de lotes que apresentam poder germinativo semelhante. Os testes de vigor têm sido empregados como uma complementação ao teste de germinação, fornecendo informações adicionais sobre a qualidade dos lotes avaliados. 13 Os principais testes de vigor utilizados para avaliar a qualidade fisiológica das sementes de milho são os de frio, de envelhecimento acelerado, de condutividade elétrica, de tetrazólio e o de crescimento de plântulas (Krzyzanowski, 1999). O teste de frio tem como princípio básico a exposição das sementes a fatores adversos de baixa temperatura, alta umidade do substrato, sendo maiores as chances de sobrevivência das sementes mais vigorosas. Em lotes de alta qualidade os resultados são próximos ao do teste de germinação (Dias & Barros, 1995). Quando se opta pelo uso de solo, tem-se a adição da ação deletéria da flora microbiana como fonte adicional de estresse. Nesse caso, a padronização da metodologia é muito difícil, devido a características físicas e químicas inerentes do solo, além da presença de microrganismos (Krzyzanowski et al., 1999). Assim, Burris & Navratil (1979), em um estudo envolvendo variações na metodologia do teste de frio em diferentes laboratórios, concluíram que o teste não é padronizável tendo o solo como substrato. O teste de frio sem solo é muito utilizado pelos laboratórios por ter menor variação de resultados, em função da metodologia mais simples, por demandar menor espaço e pela facilidade de execução do teste. Este teste de vigor é rotineiramente utilizado por empresas produtoras de sementes de milho, no qual condições adversas de campo, como estresse fisiológico, são simuladas em laboratório (Tekrony, 1983; Nijenstein, 1988). De acordo com Cícero & Viera (1994), o teste de frio tem como objetivo selecionar lotes de sementes de boa qualidade, as quais apresentem boa capacidade de germinação em uma faixa ampla de temperatura e umidade do solo, sob condições controladas em laboratório. Entretanto Cícero et al.( 1989), relatam que o excesso de água e a baixa temperatura podem reduzir a velocidade de emergência das plântulas favorecendo o desenvolvimento de patógenos como Phytium spp e Giberella zeae. 14 Um outro teste utilizado, na avaliação do vigor de sementes de milho, é o de envelhecimento acelerado que ao contrário do teste de frio, apresenta maiores possibilidades no controle das variáveis e, em decorrência, permite alcançar elevada padronização, tanto na metodologia de execução como na interpretação de resultados (Delouche, 1976; AOSA, 1983; Marcos Filho et al., 1987 e Krzyzanowski & Miranda, 1990). Segundo Popinigis (1985) e Tekrony & Egli (1977), o envelhecimento acelerado é um teste prático e eficiente para avaliar diferenças de vigor entre lotes e é aplicável a uma série de espécies. Sendo muito utilizado nas empresas produtoras de sementes por ser simples e de fácil execução, requer apenas como equipamento adicional uma câmara de envelhecimento; a interpretação dos resultados é feita segundo critérios do teste padrão de germinação, sendo rápido, pois os resultados são obtidos na primeira contagem de germinação (McDonald Jr., 1975). De acordo com Delouche e Baskin (1973), o teste de envelhecimento acelerado tem como princípio o fato da deterioração estar relacionada a fatores adversos como alta temperatura e umidade. A velocidade dos processos deteriorativos é intensificada, com a exposição das sementes a níveis elevados de calor e umidade relativa do ar; para tanto , as sementes são mantidas sob 40-45o C e umidade relativa de , aproximadamente, 100%, por períodos variáveis em função da espécie e posteriormente, submetidas ao teste de germinação. A porcentagem de germinação obtida pode estar relacionada com o desempenho do lote (McDonald, 1975; AOSA, 1983). Lotes com alto vigor, quando expostos durante curtos períodos a essas condições, terão maiores chances de manter a qualidade em níveis satisfatórios (Dias & Barros, 1995); sementes menos vigorosas perdem a capacidade de germinação mais rapidamente após o envelhecimento artificial (McDonald, 1975; AOSA, 15 1983). Segundo Basavarajappa et al. (1991), sementes colocadas em altas temperaturas (40 a 450 C) e alta umidade relativa do ar (100%) por um período de tempo pré-estabelecido, sofreriam rápido declínio na germinação, o qual seria relacionado com a aceleração da deterioração. A germinação de lotes com alto vigor decai aos poucos, enquanto que os lotes com baixo vigor, mostram uma queda acentuada. Fatores importantes que influem na deterioração das sementes são as variáveis tempo de exposição e qualidade do material testado (Delouche, 1976). O tamanho e número de amostras na câmara e o teor de água inicial da semente, afetam significativamente os resultados. O número de caixas por prateleira e o posicionamento destas na câmara de envelhecimento tem influência sobre a temperatura interna das caixas interferindo no resultado final (Tomes et al., 1988). Segundo Dias & Barros (1995), o teste de condutividade elétrica determina a viabilidade e vigor de sementes por meio da condutividade elétrica da solução em que foram embebidas, pois uma das conseqüências da deterioração é a degradação das membranas celulares, fato que se relaciona diretamente com a liberação de lixiviados. O teste de condutividade elétrica fundamenda-se no fato de que sementes de baixo vigor, quando imersas em água, liberam maiores quantidades de eletrólitos do que as com alto vigor, devido a perda da integridade das membranas celulares (Matthews & Powell, 1981; Hampton & Coolbear, 1990). Assim, o valor da condutividade elétrica é função da quantidade de exsudatos na solução (Khan, 1982; Dadlani & Agrawal, 1983; Simon, 1984). A pesquisa tem mostrado, ainda, que existe alguns fatores que podem afetar os resultados do teste como o grau de desenvolvimento da semente no momento da colheita, a deterioração e o dano pela embebição (Powell, 1986), a qualidade da água, o conteúdo de íons da água de solução, a 16 temperatura e a duração do período de embebição e o número de sementes testadas (Hampton et al., 1992). Outro aspecto que tem sido salientado é o fato de que o teste classifica os lotes, em termos de qualidade, usando valores em µS.cm-1.g-1, o que não é pronta e facilmente compreendido pelos agricultores e comerciantes de sementes. Um outro fator importante é que quanto maior o valor da condutividade menor será o vigor do lote de sementes, fato, também, nem sempre claramente entendido. Um outro teste utilizado para avaliar o vigor das sementes é o de crescimento de plântulas que tem por princípio o fato das mais vigorosas originarem plântulas com maior taxa de crescimento (Dias & Barros, 1995). A uniformidade e a rapidez de emergência de plântulas são importantes componentes dentro da conceituação atual de vigor de sementes; em função deste fato alguns laboratórios, conjuntamente com outros testes, o tem empregado para avaliar o vigor de sementes de algodão, de ervilha e de milho (Hampton, 1990). O crescimento de plântulas é determinado pelo comprimento da mesma, ou de parte desta, ou mensurando a massa da matéria seca do eixo embrionário da plântula (Nakagawa, 2000). Alguns fatores são limitantes na utilização deste teste como a temperatura e a umidade do substrato, ou outra condição ambiental. Neste caso, as variações de temperatura são mais críticas do que no teste de germinação; assim, uma diferença de 1oC na temperatura, durante o transcorrer do teste de germinação, provavelmente trará efeito desprezível na porcentagem de germinação. Entretanto, a diferença de 1oC na temperatura por um certo período de tempo trará efeitos consideráveis no crescimento de plântulas, alterando o comprimento e/ou a massa da matéria seca das plântulas. O mesmo raciocínio é válido para pequenas variações no teor de água do substrato ou da umidade relativa do ar (Nakagawa,1999). 17 Apesar dos vários testes específicos da cultura, a maioria deles não é padronizada. Em função disso tem-se buscado o aperfeiçoamento dos existentes e o desenvolvimento de novos testes com o objetivo de avaliar o vigor de sementes de milho. 4.4.Teste de submersão A embebição de água, em sementes maduras viáveis e não dormentes, promove uma reativação dos sistemas metabólicos existentes, ocorrendo a síntese de novos componentes, que conduzem à expansão e divisão celular enquanto a plântula se estabelece (Kermode et al., 1986). Mudanças qualitativas e quantitativas em enzimas catabólicas, nos órgãos de reserva, são eventos também observados (Salgado, 1996). Os principais fatores que afetam a velocidade de embebição são: a permeabilidade do tegumento, a estrutura, a composição química e o teor de água das sementes (Vertucci, 1989), a disponibilidade de água no estado líquido ou gasoso (Obendorf & Hobbs, 197; Vertucci &Leopold, 1983), a pressão osmótica da água ou da solução que umidece o substrato, o tempo de exposição ao ambiente úmido, a temperatura (Copeland, 1976), a área de contato da semente com o substrato (LeDeunff, 1989) e a qualidade fisiológica da semente (Toledo & Marcos Filho, 1977). De acordo com Gulliver & Heydecker (1973), a disponibilidade de água propicia à semente maior velocidade de embebição. Portanto sob condições aeróbicas, em teores de água mais elevados, a emergência da radícula ocorre precocemente. Segundo Nijenstein (1985), condições anaeróbicas por excesso de água, são prejudiciais à semente, com 18 conseqüente carência de oxigênio, ocorrendo o retardamento do crescimento radicular. O mesmo autor, trabalhando com sementes de ervilha (Pisum sativum), encontrou menor média de germinação quando estas foram colocadas para germinar a 100% da capacidade de campo, ou seja, tensão da água a 0 atm. Sementes de diferentes espécies e cultivares tem um comportamento variável no que se refere à temperatura ótima para germinação. Segundo Metiever (1979), a temperatura ótima é aquela em que ocorre a maior porcentagem de germinação em um menor espaço de tempo. A temperatura tem grande influência não só sobre a velocidade do processo germinativo como também na porcentagem de germinação (Ferreira et al., 1990). Em temperaturas elevadas, a quantidade de oxigênio disponível ao embrião é menor, uma vez que o metabolismo respiratório aumenta (Côme & Tissaoui 1973). A inundação do solo provoca vários efeitos prejudiciais a germinação das sementes e de desenvolvimento de plântulas (Kozlowski, 1999). De acordo com Hou & Thseng (1991), o alagamento do solo promove uma embebição rápida da semente, causando injúrias ao seu tegumento com a baixa disponibilidade de oxigênio (Ponnamperuma, 1972). Em sementes de milho, tanto o encharcamento do solo quanto a submersão das sementes em água, em condições de laboratório reduzem ou impedem a germinação (Deboer & Ritter, 1970; Fausey & McDonald Jr, 1985; Van Toai et al., 1988 e Khosravi & Andersen, 1990). Assim, a semente já danificada tem menor quantidade de energia disponível para o processo germinativo, refletindo em menor vigor (Richard et al., 1991). Dantas et al. (2000), ao avaliar os efeitos causados pelo alagamento na qualidade fisiológica de sementes de milho, bem como o efeito da temperatura de alagamento 19 na tolerância das sementes a essa condição, submeteu as sementes a tratamentos de alagamentos por períodos de 0,1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7 dias a 27oC e a 5, 10, 15, 20, 25 e 30oC, durante três dias de alagamento, concluindo que a germinação de sementes de milho sofre maior inibição quanto maior for o período de alagamento e quanto mais distantes forem as temperaturas daquela considerada ideal (27oC). Para selecionar variedades de soja quanto a tolerância das sementes ao alagamento, Hou & Thseng (1991) testaram diferentes períodos de imersão (2, 4, 6, 8, 10 e 12 dias) e temperaturas (10, 15, 20, 25 e 30o C); observaram melhores resultados com 4 dias de alagamento a 25o C. Assim, dentre as 730 variedades testadas nesta condição, oito foram consideradas super tolerantes ao alagamento com germinação superior a 68%. McDonald Jr. (1975) indicou que linhas de milho tolerantes ao alagamento poderiam germinar em menor concentração de oxigênio que as susceptíveis. Lemke-Keyes & Sachs (1989), testando a tolerância de plântulas de milho ao estresse anaeróbico encontraram nove variedades de milho tolerante. As variedades selecionadas sobreviveram de 5 a 6 dias em tratamentos anaeróbicos a 27o C. Os autores observaram também que os genótipos de milho testados sobreviveram duas a três vezes mais a 10o C do que a 27o C, indicando que a temperatura é uma importante variável na determinação das condições de testes para programas específicos de melhoramento. Khosravi & Anderson (1990), testando vinte variedades de milho, obtiveram, em média, 89% de emergência em tratamento com alagamento por 48 horas; constataram emergência de 80 e 72% para 96 e 144 horas de alagamento, respectivamente. 20 5. MATERIAL E MÉTODOS O trabalho foi desenvolvido no laboratório de Análise de Sementes do Departamento de Produção Vegetal – Agricultura, da Faculdade de Ciências Agronômicas, UNESP, Botucatu – SP, utilizando nove lotes de sementes de milho híbrido CO 32, cedidos pela empresa Dow AgroSciense localizada em Cravinhos/SP. Os lotes foram individualmente homogeneizados e divididos em três partes utilizando divisor cônico de amostras. A primeira parte foi utilizada na primeira etapa do trabalho, enquanto as demais foram individualmente embaladas em sacos de papel e armazenadas por 6 meses (janeiro a julho/2001), uma em câmara seca (25°C e 40% UR) e a outra sob condições ambientais não controladas de laboratório, fazendo estas parte da segunda etapa do trabalho. Tanto no início quanto após o armazenamento, em ambos os ambientes, procedeu-se a avaliação da qualidade das sementes, através de testes realizados em laboratório e no campo para relacioná-los com os testes de submersão realizados sob diferentes temperaturas. 21 5.1 Avaliação da qualidade dos lotes em laboratório 5.1.1 Determinação do teor de água Foi realizada com quatro repetições de 25 sementes para cada lote, colocadas em estufa regulada a temperatura de 105oC ± 3oC, por 24 horas, utilizando-se a metodologia descrita em Brasil (1992). 5.1.2 Teste de germinação Foi realizado com quatro repetições de 50 sementes, instaladas em rolos papel toalha (RP) e colocadas para germinar a temperatura de 30oC. O volume (ml) de água utilizado para umedecer o papel foi equivalente a 2,5 vezes o peso (g) do papel. As avaliações foram realizadas aos 4 e 7 dias após a semeadura, seguindo os critérios estabelecidos em Brasil (1992). 22 5.1.3 Teste de frio em rolo de papel sem solo Foi realizada com quatro repetições de 50 sementes, instaladas em rolos de papel toalha (RP) seguindo os mesmos procedimentos do teste de germinação. Os rolos de papel foram colocados no germinador a temperatura de 10oC, por sete dias, e depois transferidos para germinador a 30oC por 4 dias, realizando-se uma única leitura; os resultados foram expressos em porcentagem. 5.1.4 Teste de envelhecimento artificial Foram utilizadas quatro repetições de 75 sementes as quais foram distribuídas sobre bandeja de tela de alumínio, fixada no interior do gerbox, contendo 40 ml de água e mantida a 42oC por 72 horas (Dias & Barros). Decorrido este período, as sementes foram colocadas para germinar seguindo a metodologia descrita em 5.1.2 (Marcos Filho et al., 1987). Determinou-se o teor de água das sementes após o envelhecimento e a avaliação das plântulas foi realizada quatro dias após a semeadura, computando-se a porcentagem de plântulas normais. 23 5.1.5 Teste de condutividade elétrica Foram utilizadas quatro repetições de 25 sementes, as quais foram pesadas com precisão de 0,001g e em seguida foram colocadas para embeber em recipientes (200 ml) plásticos com 75 ml de água destilada, e mantidas em germinador a 25°C por 24 horas. Após esse tempo foi feita a leitura da condutividade elétrica da solução, usando-se um condutivímetro modelo Digimed DM 31. Os dados obtidos foram calculados em µSg-1cm-1. 5.2 Avaliação da qualidade dos lotes em campo 5.2.1 Emergência de plântulas Foi realizada com quatro repetições de 50 sementes de cada lote, semeada em sulcos de dois metros de comprimento espaçados meio metro entre si, à profundidade uniforme de 3 a 5cm. A irrigação foi realizada diariamente e a contagem das plântulas emergidas foi realizada uma única vez, aos 21 dias após a semeadura. Os resultados do teste foram expressos em porcentagens. 24 5.2.2 Velocidade de emergência das plântulas Concomitantemente à avaliação da emergência de plântulas constatou da realização de contagens diárias, a partir do início da emergência e até os 14 dias após semeadura. O índice de velocidade foi calculado segundo Maguire (1962). 5.2.3 Massa de matéria seca de plântulas As plântulas normais resultantes no teste de emergência foram cortadas ao nível do solo e em seguida colocadas para secar em estufas a 60oC por 3 dias. Após a secagem foram pesadas em balança com precisão de 0,0001g e a massa obtida foi dividida pelo número de plântulas coletadas em cada repetição. 5.3 Teste de submersão Foram empregadas quatro repetições de 150 sementes, submersas em 100 ml de água destilada com temperatura ambiente, contendo micostatina (0,2%) e 50µg de Benzilpenicilina Potássica/ml de água para evitar a proliferação de fungos e bactérias durante o teste . As sementes submersas em água com temperatura ambiente foram mantidas em câmara climatizada a 20oC, 25oC, 30oC e 35oC por 48 horas baseado no trabalho de Dantas et al.(2000). Após esse período as sementes foram retiradas da água e submetidas ao 25 teste de germinação, conforme metodologia descrita em 5.1.2 A contagem, única, foi realizada aos quatro dias, após a implantação do teste; os dados foram expressos em porcentagem. 5.4. Análise estatística O delineamento experimental empregado foi o inteiramente casualizado, constituindo um esquema fatorial 9x4 (lotes x temperatura) Os dados, sem transformação foram submetidos a análise de variância e as médias comparadas pelo teste de Tukey a 5% e 1% de probabilidade. Os valores observados no teste de submersão foram submetidos a estudo de correlação, linear simples, com os testes realizados para caracterização da qualidade inicial dos lotes. Os dados não foram transformados. 26 6 RESULTADOS E DISCUSSÃO 6.1.Avaliação inicial dos lotes A discriminação de lotes com porcentagens de germinação semelhantes, quanto ao desempenho esperado das sementes, constitui a razão principal da adoção de testes de vigor em programas de controle de qualidade na produção de sementes. (Marcos Filho et al., 1984; Carvalho & Nakagawa, 2000). Tendo em vista que as alterações decorrentes da deterioração obedecem a uma seqüência hipotética de manifestação, um único teste pode revelar-se incapaz de detectá-las em sua totalidade;justifica-se, assim, os estudos sobre novos métodos que, aliados a outros, permitem inferir, com maior confiabilidade, a real situação qualitativa de lotes de sementes (Marcos Filho et al., 1998). Conforme assinalado por Caliari (1999), o emprego de lotes com germinação equivalente tornou-se relevante em pesquisas voltadas a métodos que buscam avaliar o potencial fisiológico dos mesmos. De modo geral os lotes empregados neste trabalho 27 apresentaram altas porcentagens de germinação e de emergência no campo, mostrando-se adequados ao estudo de teste para avaliação do vigor (Quadros 1 e 2). Dentre os métodos foram destacados os testes, designados como de submersão, na comparação com outros testes de laboratório e de campo indicados na avaliação do vigor de sementes de milho. De acordo com os dados apresentados nos Quadros 1 e 2, referentes a caracterização da qualidade fisiológica inicial dos lotes de sementes de milho utilizados no trabalho, verificou-se ausência de diferenças nos testes de primeira contagem de germinação, de porcentagem de germinação, de condutividade elétrica, de emergência em campo, de massa seca de plântulas e índice de velocidade de emergência. O teor de água das sementes variou entre os lotes, com menor valor para o lote quatro. Contudo, a maior diferença observada, da ordem de 0,9%, pode ser considerada pouco significativa, quando se considera o efeito do teor de água nos processos biológicos na semente, e, portanto, irrelevante quanto à interferência nos resultados obtidos. Foram observadas diferenças entre os lotes no teste de envelhecimento acelerado, destacando-se o de número nove com maior vigor sem diferir, estatisticamente, porém, do lote cinco; os menores valores foram observados nos lotes 1, 3 e 7, que também não diferiram do lote 4. Todavia, as condições do estresse proporcionado por esse teste causaram severa redução na capacidade das sementes originarem plântulas normais. No teste de frio o lote nove mostrou pior desempenho em relação aos demais, contrariando os resultados observados no teste de envelhecimento acelerado. Segundo Grabe (1976), valores mínimos percentuais de 70 a 85% no teste de frio indicam qualidade satisfatória de lotes de sementes. 28 Quadro 1 - Dados médios do teor de água (%), e de plântulas normais na primeira contagem (%), no teste de germinação (%), no teste de envelhecimento artificial (%) e no teste de frio(%) dos lotes de sementes de milho híbrido CO-32 no início do período experimental. Botucatu – 2001. Lotes Teor de água (%) 1a contagem (%) Germinação (%) Envelhecimento (%) Teste frio (%) 1 8,0 a 33 a 88 a 13 e 94 a 2 8,0 a 32 a 92 a 27 b 93 a 3 7,3 bc 7 a 84 a 13 e 92 a 4 7,1 c 19 a 93 a 14 cde 90 a 5 7,9 a 26 a 94 a 35 ab 95 a 6 7,7 ab 8 a 88 a 26 bc 93 a 7 8,0 a 14 a 92 a 13 e 97 a 8 8,0 a 25 a 95 a 25 bcd 96 a 9 8,0 a 30 a 92 a 45 a 80 b F 13,68 2,92 1,53 19,33 4,34 CV (%) 4,75 55,75 6,18 22,24 5,17 Dms 0,43 28,19 13,34 12,38 11,31 Médias seguidas de mesma letra, na coluna, não diferem estatisticamente entre si pelo teste de Tukey, a 5 %. Quadro 2 - Dados médios de condutividade elétrica (µS.cm-1.g-1), de emergência de plântulas no campo (%), de matéria seca de plântulas (g/plântula) e de índice de velocidade de emergência dos lotes de sementes de milho híbrido CO-32 no início do período experimental. Botucatu – 2001. Lote Condutividade elétrica (µS.cm-1.g-1) Emergência a campo (%) Matéria seca (g/plântula) IVE 1 21,80 a 85 a 0,1226 a 15,00 a 2 21,35 a 90 a 0,1015 a 16,26 a 3 25,17 a 92 a 0,1041 a 16,55 a 4 24,40 a 90 a 0,1253 a 17,00 a 5 22,02 a 91 a 0,1264 a 17,00 a 6 23,11 a 91 a 0,1400 a 17,00 a 7 23,00 a 92 a 0,1402 a 17,05 a 8 21,31 a 95 a 0,1306 a 17,46 a 9 24,06 a 93 a 0,1347 a 17,00 a F 1,31 1,38 1,63 1,44 CV (%) 10,70 5,32 17,54 6,92 Dms 5,82 23,37 0,05 2,73 Médias seguidas de mesma letra, na coluna, não diferem estatisticamente entre si pelo teste de Tukey, a 5 %. 29 Para ampliar as possibilidades de detecção de diferenças qualitativas entre os lotes de sementes, os testes de submersão foram conduzidos sob diferentes temperaturas. Na definição das temperaturas utilizadas, foram consideradas informações relatadas por Dantas et al. (2000), segundo as quais temperaturas inferiores a 20oC e superiores a 25oC na embebição reduzem o vigor das sementes. Os mesmos autores observaram decréscimo na primeira contagem do teste de germinação após o segundo dia de submersão. No Quadro 3 são apresentados os dados referentes a porcentagem de plântulas normais na primeira contagem do teste de germinação após a submersão da sementes sob diferentes temperaturas. Verificou-se que os lotes não diferiram estatisticamente quando a submersão foi realizada a 20oC; entretanto, os lotes 4, 5, 7 e 8 apresentaram maiores valores e os lotes 1, 2 e 3 os menores valores de germinação respectivamente, concordando parcialmente com os dados da caracterização inicial (Quadros 1 e 2). A 25oC os lotes 4, 2, 1 e 5 e 3, 8, 6 e 7 apresentaram valores superiores e inferiores, respectivamente; a 30oC os lotes 5, 7, 4 e 2 destacaram-se positivamente enquanto os lotes 9, 8, 3 e 1 apresentaram menores valores. Essa interpretação considerou o valor referencial correspondente a 60% de plântulas normais na primeira contagem de germinação, observada por Dantas et al. (2000) após dois dias de hipoxia, utilizando sementes de milho cultivar Al-30. Quando se utilizou a temperatura de 20oC para submersão, apenas o lote 3 não atingiu esse valor considerado referencial. Sob 35oC esse fato foi observado em todos os lotes, indicativo assim, da severidade dessa temperatura. 30 As maiores porcentagens de plântulas normais na primeira contagem do teste de germinação, verificadas quando a embebição foi realizada sob temperatura de 20 oC, provavelmente, estejam associadas as menores velocidades de embebição sob razão da baixa temperatura (Carvalho & Nakagawa, 2000). Em contrapartida, observou-se um decréscimo na porcentagem de plântulas germinadas na primeira contagem, de modo significativo, na maior temperatura estudada. De acordo com Dantas et al. (2000), quanto maior à distância da temperatura ideal (27oC) menor o valor da porcentagem de germinação e velocidade do processo. Considerando o conjunto de testes, a elevação da temperatura, tendeu a reduzir a porcentagem de plântulas normais na primeira contagem (Quadro 3), constatando-se discriminação dos lotes nas temperaturas de 25oC e 30oC e efeito drástico da temperatura de 35oC. Os lotes 3 e 4 apresentaram constantes decréscimos na porcentagem de plântulas germinadas na primeira contagem, com o acréscimo da temperatura. Os lotes 5, 6 e 7 apresentaram reduções nas porcentagens de plântulas germinadas na primeira contagem a 25oC em relação aos demais, mas superiores aos valores das porcentagens a 35oC 31 Quadro 3 - Porcentagens de plântulas normais do teste de germinação no início do período experimental após submersão das sementes sob diferentes temperaturas. Botucatu – 2001. Temperaturas Lotes 20oC 25oC 30oC 35oC 1 61 a A 60 a ABC 42 b C 54 ab A 2 61 a A 65 a AB 62 a AB 47 b AB 3 58 a A 54 a ABC 50 b BC 30 b CD 4 73 a A 70 a A 64 a AB 35 b BCD 5 73 a A 60 a ABC 70 a A 24 b D 6 65 a A 50 b BC 57 ab ABC 19 c D 7 70 a A 45 b C 70 a A 30 c BCD 8 72 a A 54 b ABC 52 b BC 42 b ABC 9 63 a A 55 a ABC 55 a ABC 29 b CD CV (%): 14,03 Médias seguidas de mesma letra m inúscula na linha e maiúscula na coluna, não diferem estatisticamente entre si pelo teste de Tukey, a 5 %. No Quadro 4 são apresentados os coeficientes de correlação linear simples entre a porcentagem de plântulas normais na primeira contagem do teste de germinação após, submersão sob diferentes temperaturas, e as determinações iniciais para sementes de milho. A porcentagem de plântulas germinadas após a submersão a 20oC correlacionou-se significativamente,positivamente ou negativamente a 1%, com todos os testes avaliados. A 25oC, apesar de todos os testes terem apresentados correlação, a primeira contagem, o envelhecimento acelerado, a condutividade elétrica e a matéria seca de plântulas resultaram em coeficientes significativos somente a 5%. Na embebição a 30oC a porcentagem de plântulas na primeira contagem não se correlacionou com o teste de envelhecimento acelerado; a primeira contagem e a germinação correlacionaram somente a 5%, enquanto, os demais testes apresentaram coeficientes significativos a 1%. Todavia, os coeficientes foram em sua totalidade inferiores à 0,50. A primeira contagem após submersão a 35oC não se correlacionou com nenhum teste. 32 Considerando as temperaturas avaliadas e os coeficientes significativos os maiores índices de correlação foram obtidos com as temperaturas de 20oC e de 25 oC para todos os testes. Quadro 4 - Correlação simples (r) entre parâmetros avaliados nos nove lotes de sementes de milho na caracterização com a porcentagem de plântulas normais na primeira contagem de germinação no início do período experimental após a submersão sob diferentes temperaturas. Temperaturas Variáveis 20o C 25o C 30o C 35o C 1a contagem -0,55** -0,41* 0,48* -0,15 Germinação 0,90** 0,73** 0,43* 0,30 Envelhecimento acelerado -0,68** -0,53* 0,05 -0,20 Teste frio 0,93** 0,79** 0,45** -0,06 Condutividade elétrica -0,96** -0,81* -0,42** -0,02 Emergência a campo 0,97** 0,79** 0,49** 0,03 Matéria seca -0,98** -0,81* -0,46** 0,00 IVE 0,98** 0,80** 0,50** -0,02 *, **= significativo a 5 e 1%, respectivamente. IVE: Índice de Velocidade de Emergência. Os testes para caracterização da qualidade inicial dos lotes (Quadros 1 e 2) indicaram certa igualdade entre os mesmos quanto à germinação e ao vigor. Embora os testes de submersão sob as temperaturas de 20oC, 25oC e 30oC terem revelado similaridade estatística entre a maioria dos lotes, confirmando os dados qualitativos iniciais, constatou-se indicações, considerando-se os valores absolutos encontrados, de certa capacidade de discriminação dos lotes; sob esse aspecto, as sementes dos lotes 4 e 5, nas temperaturas de 20oC, 25oC e 30oC, do lote 7 nas temperaturas de 20oC e 30oC e do lote 8, na temperatura de 20 oC, apresentariam melhores condições de sobreviver às condições de estresse imposto pela submersão e, portanto, melhor vigor, como assinalado por Woodstock (1973), McDonald Jr. et al. (1975), VanToai et al. (1985) e Martín et al. (1991). 33 6.2. Avaliação após armazenamento em ambiente Nos Quadros 5 e 6 são apresentados os dados referentes a caracterização qualitativa dos lotes de sementes de milho híbrido CO 32 após o armazenamento em condições de ambiente de laboratório por seis meses. Quadro 5 - Dados médios do teor de água (%), e de plântulas normais na primeira contagem (%), no teste de germinação (%), no teste de envelhecimento artificial (%) e no teste de frio (%) dos lotes de sementes de milho híbrido CO-32 após seis meses de armazenamento em condições de ambiente de laboratório . Botucatu – 2001. Lote Teor de água (%) 1a contagem (%) Germinação (%) Envelhecimento (%) Teste frio (%) 1 11,7 a 58 a 94 a 9 b 91 a 2 11,0 b 72 a 93 a 8 b 92 a 3 11,0 b 70 a 93 a 11 ab 94 a 4 11,1 b 46 a 92 a 21 a 55 b 5 11,0 b 65 a 93 a 21 a 98 a 6 11,1 b 53 a 89 a 14 ab 92 a 7 10,9 b 77 a 92 a 10 b 84 a 8 10,9 b 77 a 95 a 6 b 93 a 9 10,7 b 55 a 88 a 16 ab 96 a F 7,30 2,78 0,64 5,83 13,95 CV (%) 4,75 20,75 6,01 36,84 8,04 Dms 0,46 31,39 13,12 11,05 16,86 Médias seguidas de mesma letra, na coluna, não diferem estatisticamente entre si pelo teste de Tukey, a 5 %. O teor de água variou entre os lotes com maior valor para o lote 1; no entanto, a maior diferença observada foi de 1%, semelhantemente ao constatado no início do período experimental, valor pouco expressivo em relação aos processos biológicos desencadeados pelo teor de água. Os lotes não diferiram entre si considerando-se os testes de 34 primeira contagem, de germinação, de emergência em campo e de condutividade elétrica da solução de embebição. No teste de envelhecimento acelerado os lotes 3, 4, 5 e 9 apresentaram maior porcentagem de germinação, mas os seus resultados foram extremamente baixos; no teste de frio o lote 4 apresentou menor germinação, sem causa aparente, tendo em vista os resultados dos demais testes para este lote. Quanto à matéria seca de plântulas o lote 9 apresentou o melhor desempenho, porém não diferiu estatisticamente dos lotes 7 e 8. Em relação ao índice de velocidade de emergência os maiores valores foram verificados nos lotes 6 e 7 e o menor no lote 5. Pela análise conjunta dos testes, após seis meses de armazenamento em ambiente de laboratório, não foi possível classificar os lotes quanto ao potencial fisiológico, visto que, apesar das diferenças estatísticas em alguns testes, o comportamento dos lotes nos mesmos não seguiu a mesma tendência, apresentando, portanto, vigor semelhante. Quadro 6 - Dados médios de condutividade elétrica (µS.cm-1.g-1), de emergência de plântulas no campo (%), de matéria seca de plântulas (g/plântula) e de índice de velocidade de emergência dos lotes de sementes de milho híbrido CO-32 após seis meses de armazenamento em condições de de ambiente de laboratório. Botucatu – 2001. . Lote Condutividade elétrica (µS.cm-1.g-1) Emergência a campo (%) Matéria seca (g/ plântula) IVE 1 22,83 a 85 a 0,0320 b 7,90 ab 2 29,12 a 86 a 0,0336 b 8,06 ab 3 25,20 a 88 a 0,0342 b 8,36 ab 4 22,15 a 84 a 0,0329 b 7,70 ab 5 24,40 a 82 a 0,0322 b 7,14 b 6 24,33 a 88 a 0,0331 b 8,64 a 7 24,52 a 88 a 0,0393 ab 8,74 a 8 26,46 a 85 a 0,0366 ab 8,05 ab 9 25,06 a 85 a 0,0448 a 8,09 ab F 1,05 0,95 4,77 3,43 CV (%) 10,95 4,66 10,93 6,50 Dms 7,96 9,49 0,009 Médias seguidas de mesma letra, na coluna, não diferem estatisticamente entre si pelo teste de Tukey, a 5 %. 35 No Quadro 7 estão apresentados os dados referentes a porcentagens de plântulas normais na primeira contagem do teste de germinação após a submersão das sementes sob diferentes temperaturas. Considerando a temperatura de 20oC, o desempenho inferior foi apresentado pelos lotes 2 e 6, os demais não diferindo entre si e apresentando porcentagens entre 72% a 62%. Empregando-se a temperatura de 25oC quando da submersão das sementes, a análise estatística não acusou comportamento diferencial entre os lotes, destacando-se, entretanto, os lotes 4, 1, 8, 3, 5, 7 e 6 com valores superiores a 60%. Sob temperatura de 30oC o lote 9 apresentou menor germinação não diferindo estatisticamente do lote 8; os lotes 6, 1 e 7 apresentaram resultados superiores a 60%. Quando a submersão foi realizada a 35oC os lotes 2 e 6 apresentaram os menores valores de germinação e o lote 7 o maior, mas a totalidade dos lotes com valores percentuais muito baixos, a corroborar o efeito negativo dessa temperatura verificado quando dos testes realizados no início do período experimental. Quadro 7 - Porcentagens de plântulas normais na primeira contagem do teste de germinação aos seis meses de armazenamento sob condições de ambiente de laboratório após a submersão das sementes do milho híbrido CO-32 sob diferentes temperaturas em avaliações realizadas após. Botucatu – 2001. Temperaturas Lotes 20oC 25oC 30oC 35oC 1 62 a AB 70 a A 64 a A 23 b AB 2 36 b C 59 a A 57 a A 11 c B 3 66 a AB 65 a A 55 a A 15 b AB 4 66 ab AB 71 a A 56 b A 23 c AB 5 65 a AB 63 a A 58 a A 15 b AB 6 52 b B 60 ab A 66 a A 14 c B 7 70 a A 61 a A 61 a A 30b A 8 72 a A 69 a A 53 b AB 23 c AB 9 63 a AB 57 a A 38 b B 18 cAB CV (%): 14,22 Médias seguidas de mesma letra minúscula na linha e maiúscula na coluna, não diferem estatisticamente entre si pelo teste de Tukey, a 5 %. 36 De modo geral, os maiores valores de germinação foram obtidos após submersão das sementes sob temperatura de 25oC, enquanto os menores valores foram constatados na maior temperatura de submersão, concordando com os relatos de Dantas et al. (2000), que quanto mais distantes forem as temperaturas daquela considerada ideal (27oC), maior a inibição da germinação. Igualmente ao verificado no início do período experimental, a elevação da temperatura de submersão tende, considerando o conjunto dos lotes, a reduzir a porcentagens de plântulas normais na primeira contagem (Quadro 7), particularmente de 35oC. Assim, as temperaturas de submersão de 20oC, 35oC e 30oC possibilitaram certa discriminação dos lotes. Os coeficientes de correlação linear entre as determinações iniciais para avaliação da qualidade das sementes após seis meses de armazenamento sob condições de laboratório e a porcentagem de plântulas normais na primeira contagem do teste de germinação após submersão sob diferentes temperaturas são apresentados no Quadro 8. Apesar dos coeficientes significativos a 1% constatados entre todos os testes com a primeira contagem de germinação, em todas as temperaturas de submersão avaliadas, valores mais expressivos foram verificados quando da submersão sob a temperatura de 20oC seguida pela de 30oC. Aos seis meses de armazenamento sob condições de ambiente de laboratório a maioria dos testes revelou semelhanças qualitativas entre os lotes. A primeira contagem de germinação após a submersão das sementes revelou igualdade estatística, para atodos os lotes à temperatura de 25oC e para todos os lotes com exceção do nove à 30oC. A temperatura de 20oC foi a que melhor discriminou os lotes. Se considerados os valores 37 absolutos, e tendo como referência o valor de 60% assinalado em trabalho de Dantas et al. (2000), as sementes dos lotes 5 e 7 nas temperaturas de 20oC, 25oC e 30oC, do lote 8, nas temperaturas de 20oC e 25oC e do lote 1, nas temperaturas de 25oC e 30oC poderiam ser considerados como de vigor superior aos demais. Quadro 8 - Correlação linear simples (r) entre parâmetros avaliados nos nove lotes de sementes de milho na caracterização com a porcentagem de plântulas normais na primeira contagem de germinação aos seis meses de armazenamento sob condições de ambiente de laboratório após a submersão sob diferentes temperaturas. 20o C 25o C 30o C 35o C 1a contagem 0,83** 0,60** 0,54** -0,58** Germinação 0,63** 0,46** 0,53** -0.67** Envelhecimento acelerado -0,96** -0,66** -0,78** 0,74** Teste frio 0,93** 0,68** 0,79** -0,70** Condutividade elétrica -0,58** -0,45** -0,44** 0,47** Emergência a campo 0,97** 0,74** 0,81** -0.75** Matéria seca -0,98** -0,73** -0,81** 0,75** IVE 0,97** 0,73** 0,83** -0,76** *, **= significativo a 5 e 1%, respectivamente. IVE: Índice de Velocidade de Emergência. 6.3. Avaliação após armazenamento em câmara seca Nos Quadros 9 e 10 são apresentados os dados referentes a caracterização dos lotes de semente de milho após o armazenamento em câmara seca por um período de 6 meses. Os testes de germinação, de frio e de condutividade elétrica nâo indicaram diferença~s de qualidade entre os lotes. O teor de água oscilou entre os lotes com variação 38 máxima de 0,7%, não comprometendo, assim, os resultados das determinações realizadas visto a proporção da diferença observada. Na primeira contagem do teste de germinação os lotes 7 e 1 foram classificados como de maior e menor vigor, respectivamente. Entretanto, o teste de envelhecimento acelerado identificou como de maior e menor vigor, os lotes 3 e os lotes 5 e 7, respectivamente, ressalvando-se, todavia, a severidade do estresse proporcionado pelo teste às sementes. Em relação à emergência no campo os lotes 2 e 3 apresentaram as maiores porcentagens diferindo significativamente do lote 8. A matéria seca de plântula classificou como de maior vigor os lotes 2, 3 e 5 e como de menor vigor os lotes 8 e 9. O lote 3 apresentou maior vigor quando avaliado pelo índice de velocidade de emergência, que identificou os lotes 6 e 9 com potencial fisiológico inferior. Quadro 9 - Dados médios do teor de água (%), e de plântulas normais na primeira contagem (%), no teste de germinação (%), no teste de envelhecimento artificial (%) e no teste de frio(%) dos lotes de sementes de milho híbrido CO-32 após seis meses de armazenamento em condições de câmara seca. Botucatu – 2001. Lote Teor de água 1a contagem (%) Germinação (%) Envelhecimento (%) Teste frio (%) 1 6,2 b 70c 91a 26abc 90a 2 6,2 b 88abc 95a 20bc 95a 3 6,3 b 94ab 94a 35a 92a 4 6,3 b 73bc 93a 19bc 89a 5 6,7 ab 76abc 92a 16c 89a 6 6,4 b 93ab 96a 24abc 92a 7 6,7 ab 97a 98a 16c 91a 8 6,3 b 79abc 94a 30ab 78a 9 6,9 a 73bc 91a 20bc 94a F 5,79 5,56 1,75 5,32 1,71 CV (%) 4,75 10,71 3,45 25,19 8,61 Dms 0,49 21,00 7,67 13,62 18,40 Médias seguidas de mesma letra, na coluna, não diferem estatisticamente entre si pelo teste de Tukey, a 5 %. 39 No Quadro 11 são apresentados os dados de porcentagens de plântulas normais na primeira contagem do teste de germinação após submersão de sementes de milho armazenadas por seis meses em câmara seca sob diferentes temperaturas. Na temperatura de 20oC, os lotes 4, 7 e 8 mostraram-se como de maior vigor, diferindo, estatisticamente, do lote 9 que apresentou menor porcentagem de plântulas normais. Quando da submersão a 25oC o lote 3 apresentou resultados inferiores aos demais, contrariando os resultados inicialmente determinados, enquanto os lotes 4 e 7 apresentaram valores superiores. Os lotes não diferiram após a submersão das sementes sob temperatura de 30oC. Após a submersão a 35oC os lotes 3, 5 e 7 apresentaram valores percentuais na primeira contagem de germinação estatisticamente superiores aos lotes 6 e 8, ressalvando-se, entretanto,a drasticidade dessa temperatura. Quadro 10 - Dados médios de condutividade elétrica (µS.cm-1.g-1), de emergência de plântulas no campo (%), de matéria seca de plântulas (g/plântula) e de índice de velocidade de emergência dos lotes de sementes de milho híbrido CO-32 após seis meses de armazenamento em condições de câmara seca. Botucatu – 2001. Lote Condutividade elétrica (µS.cm-1.g-1) Emergência a campo (%) Matéria seca (g/plântula) IVE 1 27,06a 85ab 0,0465abc 8,16ab 2 22,84a 90a 0,0498a 8,70ab 3 28,43a 90a 0,0499a 9,11a 4 23,24a 87ab 0.0469ab 8,59ab 5 25,93a 84ab 0,0518a 8,29ab 6 30,61a 79ab 0,0337bcd 7,36b 7 26,53a 80ab 0,0403abcd 7,90ab 8 24,70a 75b 0,0325d 7,44ab 9 26,90a 79,50ab 0,0328cd 7,01b F 2,04 3,73 7,51 7,51 CV (%) 13,05 6,41 13,59 8,90 Dms 8,15 12,70 0,0138 1,70 * significativo no nível de 5 % de probabilidade Médias seguidas de mesma letra minúscula na linha e maiúscula na coluna, não diferem estatisticamente entre si pelo teste de Tukey, a 5 %. 40 A porcentagem de plântulas normais na primeira contagem do teste de germinação não diferiu entre as temperaturas de 20oC e 25oC e decresceu, gradativamente, de forma significativa, com o aumento da temperatura para 30oC e 35oC. De acordo com Martin et al. (1991), a tolerância das sementes à submersão varia com a temperatura. A quantidade excessiva de água pode provocar rápida embebição (Hou & Thseng, 1991), causando ruptura das membranas celulares e, conseqüentemente, redução do vigor, fato agravado com o aumento da temperatura de embebição Quadro 11 - Porcentagens de plântulas normais na primeira contagem do teste de germinação aos seis meses de armazenamento em condições de câmara seca após submersão das sementes sob diferentes temperaturas. Botucatu – 2001. Temperaturas Lotes 20oC 25oC 30oC 35oC 1 65 ab AB 73 a AB 54 b A 20 c AB 2 67 ab AB 79 a AB 63 b A 20 c AB 3 67 a AB 64 a B 49 b A 27 c A 4 73 a A 80 a A 60 b A 17 c AB 5 66 a AB 67 a AB 51 b A 30 c A 6 62 a AB 72 a AB 60 a A 10 b B 7 72 a A 79 a A 56 b A 30 c A 8 74 abA 77 a AB 63 b A 12 c B 9 56 a B 68 a AB 57 a A 19 b AB CV (%): 12,35 Médias seguidas de mesma letra minúscula na linha e maiúscula na coluna, não diferem estatisticamente entre si pelo teste de Tukey, a 5 %. Os coeficientes de correlação linear entre as determinações da avaliação qualitativa após seis meses de armazenamento em câmara seca e as porcentagens de plântulas normais na primeira contagem do teste de germinação após submersão sob diferentes temperaturas são apresentados no Quadro 12. 41 Nas temperaturas de 20oC, 25oC e 30oC não se constatou correlação significativa com o teste de germinação. Os demais testes correlacionaram-se de forma significativa a 1% com a porcentagem de plântulas normais na primeira contagem do teste de germinação para todas as temperaturas de submersão. À exceção da correlação com o teste de germinação, os coeficientes, apesar de significativos decresceram com o aumento da temperatura, constatando-se os maiores valores nas temperaturas de 20oC e de 25oC. Trabalho de Martin et al (1988), revelou correlação significativa deste teste com a emergência de plântulas no campo utilizando a temperatura de 27oC, temperatura próxima a ideal para germinação de sementes de milho. Quadro 12 - Correlação simples (r) entre parâmetros avaliados nos nove lotes de sementes de milho na caracterização com a porcentagem de plântulas normais na primeira contagem de germinação aos seis meses de armazenamento em condições de câmara seca após a submersão sob diferentes temperaturas. Botucatu - 2001. 20o C 25o C 30o C 35o C 1a contagem 0,95** 0,91** 0,83** -0,80** Germinação 0,30 0,27 0,22 -0,33* Envelhecimento acelerado -0,92** -0,89** 0,87** 0,71** Teste frio 0,95** 0,92** 0,88** -0,76** Condutividade elétrica -0,95** -0,90** -0,84** 0,77** Emergência a campo 0,97** 0,95** 0,86** -0,77** Matéria seca -0,97** -0,94** -0,85** 0,81** IVE 0,97** 0,94** 0,85** 0,78** *, **= significativo a 5 e 1%, respectivamente. IVE: Índice de Velocidade de Emergência. 42 6.4. Considerações gerais Em regiões temperadas e úmidas, precipitações pluviais excessivas no verão podem determinar redução na produção, por afetar o estabelecimento e o desenvolvimento inicial de plantas de milho, decorrentes do excesso de água no solo (Wenkert et al., 1981 e Fausey et al., 1985). Conforme Duke & Kakefuda (1981), o excesso de água durante a germinação causa deterioração das sementes e conseqüente redução da emergência no campo. Em soja, Chang & Lai (1981) verificaram inibição completa da emergência de plântulas pelo elevado teor de água no solo. O excesso de água pode provocar danos às membranas celulares, pela absorção rápida, e elevação da lixiviação de eletrólitos (Powel & Mattews, 1978; Egley et al., 1983 e Pereira & Andrews, 1985). Fausey et al. (1985) e Takeda & Fukyama (1987) relataram a existência de diferença varietal quanto à tolerância a submersão em milho e cevada, respectivamente; assim, a seleção de variedades tolerantes a submersão, especialmente durante a germinação, se justificaria. Supõe-se que esse procedimento poderia ser interessante para também discriminar lotes que apresentem capacidade germinativa semelhante e, assim estimar a emergência de plântulas no campo. Os lotes utilizados neste trabalho revelaram no início e ao final dos seis meses de armazenamento, independente do ambiente, no conjunto dos testes, elevada qualidade. Corrobora essa constatação, por exemplo, o teste de condutividade elétrica ao não detectar diferenças entre os lotes, o que era esperado pois, nas condições do teste imaginava-se 43 aumento da lixiviação de eletrólitos, conforme assinalado por Powel & Mattews (1978); Egley et al. (1983) e Pereira & Andrews(1985),e também os testes de frio e de emergência em campo. Quando da caracterização dos lotes no início e após seis meses de armazenamento, em ambos os ambientes, constatou-se valores reduzidos e elevados de plântulas normais nos testes de envelhecimento artificial e de frio, respectivamente. Os resultados do teste de envelhecimento artificial talvez sejam decorrentes de maior sensibilidade das sementes do híbrido utilizado, como consequência de algum possível material ascendente de origem temperada utilizado na sua obtenção, e, por essa razão, expliquem as correlações negativas com as porcentagens de plântulas normais após a submersão das sementes sob as temperaturas de 20o C e 25o C. No teste de frio foram observadas correlações positivas. Nas temperaturas de 20o C e 25o C o teste de submersão em água correlacionou-se positivamente com a emergência de plântulas no campo, indicando, como assinalado por Fausey et al (1985), a viabilidade de sua utilização para estimar o desempenho futuro das sementes de milho no campo. Van Toai et al. (1985) ressaltaram a importância da temperatura, quando da submersão, afetando a capacidade das sementes germinarem em seguida. Temperaturas de 25oC e 30oC reduzem, segundo Hou & Thseng (1991), a capacidade germinativa de sementes de soja após a submersão, atribuindo o efeito ao rápido acesso de água nas sementes, observando-se, para variedades sensíveis, redução da germinação após dois dias de submersão. 44 Observou-se que a temperatura de submersão de 35oC foi drástica, reduzindo acentuadamente a primeira contagem de germinação das sementes de milho, cultivar CO-32, em todas as etapas da pesquisa. A temperatura de 30oC apresentou possibilidade de utilização, embora com valores de r baixos com os testes de avaliação no início do período experimental; esta temperatura e as de 20oC e 25oC correlacionaram-se positivamente com a emergência no campo. Em soja, Hou & Thseng (1991) concluíram que quatro dias a 25oC são condições satisfatórias para seleção de variedades quanto à tolerância com grande influência da cor do tegumento. Todavia, DeBoer & Ritter (1970) referiram-se à soja como mais sensível à submersão que o milho, fato corroborado por por Drew (1979) que consideraram esta uma das espécies mais tolerantes à submersão. Entretanto, Dantas et al. (2000), trabalhando com o cultivar Al-30, observaram redução significativa da germinação e da massa seca de plântulas após 48 horas da submersão sob temperatura de 27oC. 45 7 CONCLUSÕES - O teste de submersão pode ser uma alternativa viável para avaliação do vigor em sementes de milho. - O teste de submersão realizado sob temperaturas de 20ºC e 25ºC mostrou-se mais adequado para avaliação do vigor de sementes de milho. - A tolerância das sementes a submersão em água reduziu com o aumento da temperatura de embebição. 46 8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABDUL – BAKI, A. A, ANDERSON J.V. 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