AVALIAÇÃO DOS TEORES FOLIARES DA CLOROFILA NA CULTURA DO GIRASSOL (Helianthus annuus L.), EM RELAÇÃO ÀS CONCENTRAÇÕES DE NITROGÊNIO.

Transcrição

1 FACULDADE DE TECNOLOGIA DE POMPÉIA CURSO TECNOLOGIA EM MECANIZAÇÃO EM AGRICULTURA DE PRECISÃO CLÓVIS APARECIDO SILVA ELIZIANA PAIVA MOURA AVALIAÇÃO DOS TEORES FOLIARES DA CLOROFILA NA CULTURA DO GIRASSOL (Helianthus annuus L.), EM RELAÇÃO ÀS CONCENTRAÇÕES DE NITROGÊNIO. Pompéia - SP 2013

2 FACULDADE DE TECNOLOGIA DE POMPÉIA CURSO TECNOLOGIA EM MECANIZAÇÃO EM AGRICULTURA DE PRECISÃO CLÓVIS APARECIDO SILVA ELIZIANA PAIVA MOURA AVALIAÇÃO DOS TEORES FOLIARES DA CLOROFILA NA CULTURA DO GIRASSOL (Helianthus annuus L.), EM RELAÇÃO ÀS CONCENTRAÇÕES DE NITROGÊNIO. Trabalho de Graduação apresentado à Faculdade de Tecnologia Shunji Nishimura - FATEC, como requisito parcial para conclusão do Curso de Tecnologia em Mecanização em Agricultura de Precisão. Linha de pesquisa: Trabalho de Iniciação Científica Orientador: Prof Dr Marcio Christian Serpa Domingues Pompéia SP 2013

3 Trabalho de Graduação de autoria de Clóvis Aparecido Silva e Eliziana Paiva Moura, intitulada AVALIAÇÃO DOS TEORES FOLIARES DA CLOROFILA NA CULTURA DO GIRASSOL (Helianthus annuus L.), EM RELAÇÃO ÀS CONCENTRAÇÕES DE NITROGÊNIO., apresentada como requisito parcial para a obtenção do grau de Tecnólogo em Mecanização em Agricultura de Precisão da Faculdade de Tecnologia de Pompéia Shunji Nishimura em: 10 de junho de 2013, defendida, e aprovada pela banca examinadora abaixo assinada: Professor Dr. Marcio Christian Serpa Domingues (Orientador) Professora Dra. Marisa Silveira Almeida Renaud Faulin Presidente da Comissão de Pesquisa Professor Me. Carlos Eduardo Martini da Silveira Bueno Pompéia Junho de 2013

4 DEDICATÓRIA Aos nossos amados pais, amigos e professores pelo amor, incentivo e compreensão de forma incondicional.

5 AGRADECIMENTOS Primeiramente agradecemos a Deus. A FATEC de Pompéia, pela oportunidade que nos foi dada. Ao nosso orientador, Prof Dr Marcio Christian Serpa Domingues, pela paciência e conhecimento demonstrado, durante esse tempo. A nossa querida professora Mirian Maya Sakuno, pela sincera amizade. E finalmente a todos que contribuíram direta e indiretamente para a realização deste trabalho.

6 EPÍGRAFE Porque todo o que é nascido de Deus vence o mundo; e esta é a vitória que vence o mundo: a nossa fé. 1 João 5:4

7 Sumário Resumo Introdução Caracterização Botânica Sensoriamento Direto Objetivo Justificativa Materiais e Métodos Etapa à campo Semeadura 3.2.Parâmetros avaliados à campo Parâmetros agronômicos Parâmetros com os sensores 3.3. Parâmetros avaliados em laboratório 3.4. Resultados e discussão 3.5. Conclusão 4. Referências bibliográficas

8 LISTA DE FIGURAS Figura 1 Vista parcial das parcelas experimentais, instaladas em área experimental da FATEC Figura 2 Vista parcial das parcelas experimentais, instaladas em área experimental da FATEC Figura 3 Vista parcial das parcelas experimentais, instaladas em área experimental da FATEC Figura 4 Equipamento de sensoriamento direto em área experimental da FATEC Figura 5 Etapas para determinação do teor de clorofila em laboratório...26

9 LISTA DE TABELAS Tabela 1 Altura média de plantas Tabela 2 Quantidade média de folhas Tabela 3 Leituras do sensor falker Tabela 4 Leituras em laboratório com espectrofotômetro... 30

10 10 AVALIAÇÃO DOS TEORES FOLIARES DA CLOROFILA NA CULTURA DO GIRASSOL (Helianthus annuus L.), EM RELAÇÃO ÀS CONCENTRAÇÕES DE NITROGÊNIO. RESUMO O desenvolvimento do medidor portátil de clorofila, que faz leituras instantâneas sem necessidade de destruição da folha, surge como nova ferramenta para avaliar o nível de N na planta. As leituras efetuadas por este equipamento indicam valores proporcionais de clorofila na folha e são calculadas com base na quantidade de luz transmitida pela folha em dois comprimentos de ondas, esse método torna o processo mais rápido na diagnose dos teores de nitrogênio, o objetivo foi avaliar os teores de clorofila a e b comparando como parâmetros em laboratório e analisando seus pontos críticos, em diversas doses de nitrogênio na cultura do girassol, foram evidenciadas essas correlações entre a leitura e diferentes doses de nitrogênio, com isso correlacionando e determinando os níveis adequados de N, na cultura do girassol para a área de plantio. Avaliou-se o uso do equipamento como parâmetro para estimar o teor relativo de clorofila na folha e com isso correlacionar com teores de Nitrogênio nas folhas. Os experimentos foram instalados em área experimental da FATEC Shunji Nishimura, município de Pompéia - SP, situado a 22º de latitude Sul, 50º de longitude Oeste e 607 m de altitude em relação ao nível do mar. O solo, Latossolo Amarelo, foi preparado para o plantio convencional. A espécie utilizada foi girassol a variedade catissol 01. Foram realizados seis tratamentos com diferentes doses de nitrogênio. As leituras realizadas com sensoriamento direto e a extração de clorofila das folhas em laboratório foram realizadas nos estádios V2, V4, V6, V8, R1, R3, R5. Nos tratamentos T1 a T6, as quantidades de clorofila total e das clorofilas a e b extraíveis, foram relacionadas às leituras do clorofilômetro, nos estádios de desenvolvimento a serem avaliados nesse estádio (V6, V8, R1, R3, R5) A leitura foi realizada com clorofilômetro ClorofiLog Falker estimou o teor relativo de clorofila na folha do girassol, esse tipo de equipamento apresenta algumas vantagens, como a rapidez na coleta (leitura) do teor de clorofila, menor custo em relação as análises feitas em laboratório, com isso se pode fazer aplicação de nitrogênio localizada em quantidades adequadas.

11 11 Palavras-chaves: clorofilômetro, Helianthus annuus L, clorofila, nitrogênio, sensoriamento direto. Abstract The development of portable chlorophyll meter, which allows instantaneous without leaf destruction, emerges as a new tool to assess the level of Nitrogen in the plant. The reading in this unit indicates a relationship with chlorophyll and are calculated based on the amount of light transmitted by the leaf in two wavelengths, this method makes the process faster in the diagnosis of nitrogen contents, the aim was to evaluate the concentration of chlorophyll a and b as parameters in the laboratory comparing and analyzing their critical points, in various levels of nitrogen in sunflower cultivation, these will be highlighted correlations between reading and different nitrogen levels, thus correlating and determining appropriate levels of N, sunflower crop to the planting area. Evaluated the use of the equipment as a parameter to estimate the relative chlorophyll content on the sheet, thus correlate with levels of nitrogen in the leaves. The experiments will be installed in the experimental area FATEC Pompéia, installed in Shunji Nishimura Technology Foundation, the city of Pompéia - SP, located at 22º 06'39'' south latitude, 50º11'45'' west longitude and 607 m altitude. The soil, was prepared for conventional tillage. The species is used sunflower variety is Catissol 01. Will be performed six treatments. Readings taken with direct and remote sensors and extraction of chlorophyll from leaves in the laboratory will be performed at the V2, V4, V6, V8, R1, R3, R5. In T1 to T6, the amounts of total chlorophyll and chlorophyll a and b extractable, these readings are related to chlorophyll reading in the development stages to be evaluated at this stage (V6, V8, R1, R3, R5) The reading to be performed with chlorophyll ClorofiLogFalker cherish the relative chlorophyll content in sunflower leaf, this equipment has some advantages, such as speed of collection (reading) of chlorophyll content, lower cost compared analyzes made in the laboratory, it can be Application to Nitrogen located in suitable amounts. Keywords: chlorophyll, Helianthus annuus L, chlorophyll, nitrogen, direct sensing.

12 12 1. INTRODUÇÃO O girassol (Helianthus annuus L.) está entre as três culturas anuais produtoras de óleo do mundo, sendo de grande importância na economia mundial. As perspectivas do crescimento da área cultivada com esta espécie são bastante favoráveis e vem aumentando em diversas regiões do Brasil (Barros, 2009), visando atender o mercado de óleos comestíveis nobres, produção de silagem e de mel, sendo também importante no ramo de flores ornamentais (Embrapa, 2008). Além disso, desponta como uma nova opção para a produção de bio-combustíveis, devido ao alto teor de óleo no grão (Balbinot Jr., 2009). No Brasil, é notável o crescimento do cultivo de girassol. Dados da Companhia Nacional de Abastecimento CONAB mostram que no ano de 2001 havia 52,6 mil hectares de área cultivada com girassol no Brasil. Já no ano de 2005, essa área era de 100 mil hectares, segundo a Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária EMBRAPA, distribuídos nos Estados de Goiás (37%), Mato Grosso do Sul (18%), São Paulo (16%), Mato Grosso (11%), Rio Grande do Sul (9%) e Paraná (6%). No período de 1999 a A região Centro-Oeste apresentou um aumento de área cultivada com girassol de 3,1% ao ano, sendo semeado em janelas de cultivo, principalmente na safrinha (fevereiro). Além do Centro Oeste, o girassol é semeado em fevereiro no norte do Paraná, Minas Gerais e São Paulo. Já no Rio Grande do Sul, a semeadura ocorre de julho a setembro. No Paraná e São Paulo, a semeadura pode ocorrer também nos meses de agosto a outubro (Castro et al., 1996 a). Em média, além de 400 kg de óleo de excelente qualidade, para cada tonelada de grão, a cultura do girassol produz 250 kg de casca e 350 kg de torta, com 45% a 50% de proteína bruta. Além dos usos anteriormente citados, como: consumo humano, apicultura, biodiesel e ração animal, o óleo de girassol pode também ser utilizado nas indústrias farmacêuticas de cosméticos, de tintas e de limpeza. Suas sementes podem ser torradas e usadas como aperitivo, na composição de barras de cereais, biscoitos, papas de bebês, alimento de pássaros e ração para cães e gatos. O girassol também pode servir de adubação verde, além de que suas cascas podem ser prensadas na forma de aglomerado para a indústria de móveis, e o caule pode ser utilizado na construção civil como isolante térmico e

13 13 acústico. Nos países eslavos, as sementes de girassol são torradas, moídas e utilizadas como sucedâneo do café. Na área de floricultura e ornamentação, sua utilização pode ser ampliada com a criação de girassóis coloridos (Vieira, 2005) CARACTERIZAÇÃO BOTÂNICA O girassol é uma das oleaginosas de características agronômicas mais importantes, visto que apresenta maior resistência à seca, ao frio e ao calor do que a maioria das espécies normalmente cultivadas no Brasil. Por possuir um ciclo vegetativo relativamente curto, elevada adaptabilidade às diferentes condições edafoclimáticas e por não ter seu rendimento afetado por parâmetros como latitude, longitude e foto-período, seu cultivo torna-se uma opção nos sistemas de rotação e sucessão de culturas em regiões produtoras de grãos. Disponível em: < Acesso em: 10 Abr A planta de girassol apresenta porte alto, raízes profundas e uma grande diversificação de características fenotípicas. Apresenta caule robusto e ereto, com ou sem pêlos, geralmente sem ramificações e com diâmetros variando entre 15 e 90 mm. Quanto à altura, são observadas variações de 0,5 a 4,0 m (Castiglioni et al.,1994), usualmente oscilando entre 1,0 m e 2,5 m. Suas folhas são alternadas e pecioladas, com comprimentos de 8 a 50 cm e com um número de folhas por caule variando entre 8 e 70, mas geralmente este número fica entre 20 e 40. Além disso, as folhas de girassol podem ter diversos formatos e tamanhos (Frank e Szabo, 1989, appud Castiglioni et al., 1994). A inflorescência é um capítulo, onde se desenvolvem os grãos, denominados aquênios. A inflorescência pode ter formação plana, convexa ou côncava, com flores que se desenvolvem do exterior para o interior do capítulo, dando origem aos frutos (Castro et al., 1996). Os capítulos têm diâmetros de 6 a 50 cm, contendo de 100 a 8000 flores, sendo mais frequente um número de flores variando entre 800 e 1700 por capítulo. O caule e o capítulo são os componentes de maior participação na produção de massa do girassol. As sementes são constituídas pelo pericarpo (casca) e pela semente propriamente dita (amêndoas), de tamanho, cor e teor de óleo variáveis entre 30 a 48% de óleo, dependendo do cultivar (Kakida et al., 1981). Frequentemente, o número de aquênios ficam em torno de 800 a por capítulo (Castro et al., 1996 b), sendo que o peso de mil aquênios pode variar de 30 a 60g.

14 14 A duração do ciclo vegetativo pode variar de 90 a 130 dias, dependendo do cultivar, da data de semeadura e das condições ambientais características de cada região e ano. Características da planta, como altura, tamanho do capítulo e circunferência do caule, variam segundo o genótipo e as condições edafoclimáticas (Castiglioni et al.,1994), além da época de semeadura (Mello et al., 2006). O girassol é uma cultura que se adapta bem a diversos ambientes, podendo tolerar temperaturas baixas e períodos de estresse hídrico. O déficit hídrico é o principal fator limitante para o desenvolvimento das culturas em solos agricultáveis, e constitui-se na maior causa de variabilidade dos rendimentos de grãos de um ano para outro. Ventos fortes, além de provocar grande evaporação e perda de água, podem tombar ou até mesmo quebrar a planta de girassol, em qualquer fase de desenvolvimento. Assim como a ocorrência de granizo também é altamente prejudicial a esta culta, temperaturas baixas acarretam um aumento do ciclo da cultura, atrasando a floração e a maturação, além de que se ocorrerem após o início da floração, podem afetar significativamente o rendimento. Pode suportar temperaturas baixas por curto período, principalmente nos estádios iniciais. De acordo com a Organização das Nações Unidas para a Agricultura e a Alimentação - FAO (2002), a porcentagem total média de água usada nos diferentes períodos de crescimentos da cultura do girassol é de aproximadamente 20% durante o período vegetativo e de 55% durante o florescimento, restando 25% para o período de enchimento de grãos. Suas necessidades hídricas não estão bem definidas, havendo informações desde menos de 200 mm até mais de 900 mm por ciclo. Essa cultura tem uma capacidade aproximada de 92% de extrair a água disponível da camada de solo compreendida da superfície até dois metros de profundidade, contra 64% do sorgo (Bremner et al., 1986). Em solos com aeração e disponibilidade hídricas adequadas, a temperatura é o fator mais limitante á germinação da semente de girassol, sendo que a ideal é entre 6 a 23º C. Por mais que o girassol tenha facilidade de adaptação em vários tipos de solo, o ideal é a utilização de solos corrigidos, com ph entre 5,2 e 6,4, a fim de se evitar sintomas de toxidez. Além disso, solos profundos, de textura média, férteis, planos e bem drenados, favorecem o bom desenvolvimento do sistema radicular.

15 15 Disponível em: < Acesso em: 10 Abr Em relação ao girassol, a maioria dos equipamentos semeadores disponíveis no mercado brasileiro ainda não cumpre convenientemente as funções de dosificador, distribuir e acondicionar a semente no solo, transformando-se em grande entrave para o estabelecimento uniforme da população de plantas prédefinidas. A uniformidade de semeadura e de distribuição de plantas são fatores fundamentais para o cultivo de girassol com alta produção. Uma característica importante que deve ser observada no beneficiamento da semente de girassol é a padronização de seu tamanho, o que facilita a escolha de discos adequados para fazer a semeadura. (Kakida et al., 1981). O girassol é uma cultura que melhora a qualidade do solo, porque promove a ciclagem de nutrientes ao longo do perfil do solo e disponibiliza uma grande quantidade de nutrientes pela mineralização dos restos culturais, beneficiando o desenvolvimento e a melhoria do estado nutricional das culturas subsequentes. O nitrogênio (N) é o nutriente que mais limita a produção do girassol. Quando cultivado em sucessão à soja, aplicar apenas 40 kg ha-1. Entretanto, a produção máxima do girassol é alcançada com 80 kg ha-1 de N. Contudo, com a aplicação de 40 a50 kg ha-1 de N obtém-se 90% da produção relativa máxima, correspondendo à quantidade do nutriente economicamente mais eficiente. Para o fósforo (P) e para o potássio (K), as maiores produtividades de girassol cultivado em solos de textura argilosa e com teores médios a altos de P e de K no solo, foram alcançadas com níveis de adubação variando entre 40 e 80 kg ha-1 de P 2 O 5 e 40 e 80 kg ha-1 de K 2 O. (Blackmer & Scheppers, 1995; Gil et al., 2002). A aplicação de fertilizantes nitrogenados no solo deve ser feita de acordo com a necessidade da planta a ser cultivada. A determinação desta necessidade no solo e na planta é importante no sentido de otimizar o uso do nitrogênio pela cultura, minimizar o custo com fertilizante nitrogenado e evitar a poluição ambiental. Tem-se demonstrado com algumas culturas, que a concentração de clorofila ou o enverdecimento das folhas se correlaciona positivamente com a concentração foliar de nitrogênio, uma vez que 70% do N contido nas folhas está nos cloroplastos, participando da síntese e da estrutura das moléculas de clorofila (Wood et al.,1993),

16 16 (Blackmer & Scheppers, 1995; Gil et al., 2002). Entretanto, a metodologia de extração e de determinação da clorofila em laboratório (Arnon, 1940), ainda que fácil, apresenta algumas desvantagens como grande consumo de tempo, coleta destrutiva do material vegetal, extração via maceração com acetona 80% e leitura em espectrofotômetro SENSORIAMENTO DIRETO Os medidores de clorofila são efetivos em avaliar o verde da planta, ou indiretamente a concentração de clorofila e o status de nitrogênio das folhas, oferecendo várias vantagens em relação aos métodos convencionais de análise das concentrações de N na matéria seca das folhas, em laboratório. Entre essas vantagens, está o fato dos medidores serem portáteis, das avaliações serem rápidas, baratas e feitas in situ, e dos tecidos das plantas não serem destruídos (Piekielek & Fox, 1992). Os medidores portáteis de clorofila podem oferecer vantagens em termos ambientais e econômicos, pois podem permitir aos produtores ajustar, de forma dinâmica, as taxas de adição de nitrogênio ao solo, com base no status atual de N das plantas, com risco mínimo de redução na produção um destes medidores é o SPAD-502. O medidor portátil de clorofila SPAD-502, da Minolta Camera Co Ltd., mede a transmissão de luz vermelha a 650 nm, quando ocorre absorção de luz pela molécula de clorofila, e de luz infra-vermelha, a 940 nm, sem absorção. Com base nesses valores, o instrumento calcula o valor ou índice SPAD (Soil Plant Analysis Development), o qual é altamente correlacionado com o teor de clorofila (Wood et al., 1992; Markwellet al., 1995; Silveira et al., 2003). As leituras do medidor de clorofila SPAD-502 apresentam correlação significativa com os teores de clorofila extraível das plantas (Guimarães, 1998; Argenta et al., 2001; Zotarelli et al., 2003). No entanto, os coeficientes de determinação da regressão linear, obtida entre essas duas variáveis, dependem dos espaços intercelulares nas folhas amostradas, uma vez que o teor de clorofila permanece o mesmo, mas a transmissão de luz varia de acordo com esses espaços. Desta forma, os estádios anatômico e morfológico das folhas e o estádio fenológico das plantas são importantes fatores que irão governar a relação entre os teores de

17 17 clorofila determinados pelos métodos convencionais de laboratório e os valores do medidor SPAD-502 (Paliwal & Karunaichamy, 1995). A determinação de clorofila tornou-se mais fácil e rápida, sendo realizada diretamente no campo. O modelo atual, SPAD-502, tem sido utilizado com sucesso para diagnosticar o estado nitrogenado de culturas como milho (Piekielek & Fox, 1992; Blackmer et al., 1994; Smeal& Zhang, 1994), batata (Minotti et al., 1994), trigo (Fox et al., 1994), entre outras. O clorofilômetro possui diodos que emitem luz na faixa do vermelho e infravermelho. Durante a mensuração, a luz passa pela folha e é recebida por um fotodiodo, onde é convertida primeiramente em sinais analógicos e depois convertida em sinais digitais. As leituras efetuadas pelo medidor portátil de clorofila correspondem ao teor relativo de clorofila presente na folha da planta. Os valores são calculados pelo equipamento com base na quantidade de luz transmitida pela folha, em dois comprimentos de ondas, com diferentes absorbâncias da clorofila (MINOLTA, 1989). As regiões de picos de absorbância da clorofila são o azul e o vermelho, as de baixa absorbância situam-se nas regiões do verde e as de absorbância extremamente baixa na região do infravermelho (HENDRY, 1993). Em função disto, os comprimentos de ondas escolhidos para medição do teor de clorofila, ou do índice de esverdeamento, situam-se na faixa do vermelho, em que a absorbância é alta e não é afetada pelos carotenóides, e do infravermelho, em que a absorbância é extremamente baixa. O medidor de clorofila possui diodos que emitem luz a 650nm (vermelho) e a 940nm (infravermelho). A luz em 650nm situa-se próxima dos dois comprimentos primários de ondas associados à atividade da clorofila (645 e 663nm). O comprimento de onda de 940nm serve como referência interna para compensar diferenças na espessura ou no conteúdo de água da folha ou diferenças que se devem a outros fatores (WASKOM, 1996). Os dados obtidos foram submetidos a um processador para calcular os valores SPAD (Soil Plant Analysis Development), que são mostrados num visor. Os valores obtidos têm relação proporcional ao teor de clorofila presente na folha. Alguns pesquisadores tem demonstrado a existência de relação entre índice de

18 18 esverdeamento e teor de clorofila na folha em cereais (DWYER et al., 1995; MARQUARD & TIPTON, 1987). Após a leitura o próprio aparelho utiliza equações matemáticas que convertem os valores de absorbância em um índice que é relacionado com os teores de pigmentos fotossintéticos. Com o índice obtido no clorofilômetro pode-se estimar a concentração de clorofila em uma amostra, utilizando modelos matemáticos que expressem a relação entre o conteúdo de pigmentos extraídos pelo método tradicional e a leitura feita no clorofilômetro portátil. Entretanto, para estimar adequadamente os teores de pigmentos fotossintéticos nas folhas os modelos matemáticos devem ser gerados para cada espécie de planta e modelo de clorofilômtero portátil. Nesse sentido, para a cultura da soja não há relatos de calibração do clorofilômetro portátil Clorofilog 1030 (FALKER AUTOMAÇÃO AGRÍCOLA LTD.,2008). Segundo Kramer & Kozlowski (1979) As clorofilas são pigmentos responsáveis pela captura de luz usada na fotossíntese, sendo elas essenciais na conversão da radiação luminosa em energia química, na forma de ATP e NADPH. Assim, as clorofilas estão relacionadas com a eficiência fotossintética das plantas, e consequentemente com seu crescimento e adaptabilidade aos diferentes ambientes. Um dos fatores ligados à eficiência fotossintética de plantas, ao seu crescimento e adaptabilidade a diversos ambientes é a clorofila, presente em todos os vegetais verdes. Segundo Kramer & Kozlowski (1979) a clorofila é constantemente sintetizada e destruída (foto-oxidação) em presença de luz, mas sob intensidades luminosas muito altas a velocidade de decomposição é maior, sendo o equilíbrio estabelecido a uma concentração mais baixa. Assim como, Boardman. (1977) salienta que as folhas de sombra apresentam maior concentração de clorofila (mg/g) do que folhas de sol. porém se o conteúdo for expresso por unidade de área foliar a concentração é menor nas folhas de sombra. A análise do teor de clorofila é utilizada para avaliar o efeito das condições nutricionais do solo, encontrada correlação positiva entre teor de nutrientes e aumento da concentração dos pigmentos (SOFIATTI et al., 2009). A redução na

19 19 quantidade de clorofila pode estar relacionada ao efeito negativo da deficiência de nitrogênio sobre a taxa fotossintética (CRUZ et al., 2007). Os teores de clorofila e carotenóides nas folhas são utilizados para estimar o potencial fotossintético das plantas, pela sua ligação direta à absorção e transferência de energia luminosa e ao crescimento e adaptação a diversos ambientes (REGO; POSSAMAI, 2006). Os pigmentos foliares podem ser utilizados como parâmetros indicativos de estresse nas plantas, entre os quais, o cultivo em condições de elevada acidez provocada pelo alumínio, que prejudica, dependendo da espécie, cultivar, tempo de exposição e concentração desse elemento na solução, a absorção de outros nutrientes constituintes da molécula de clorofila, a formação de outros pigmentos fotossintéticos e, consequentemente, o processo de fotossíntese (CODOGNOTTO et al., 2002). Já em plantas submetidas ao estresse salino, os decréscimos na concentração de clorofila podem ser atribuídos ao aumento da atividade da enzima clorofilase que degrada a clorofila (SHARMA et al., 1991 apud CAVALCANTE et al., 2009). O teor de clorofila foliar tem sido utilizado também como um indicativo do estado nutricional e da necessidade ou não da aplicação de nitrogênio (N) em culturas de interesse agrícola, baseado no fato de ser o N um dos principais elementos da estrutura molecular da clorofila. As clorofilas proporcionam a cor verde às plantas devido à baixa absorção de luz na região do espectro eletro magnético correspondente a esta cor, enquanto apresentam forte absorbância na região espectral do vermelho (BROGE; LEBLANC, 2001). A clorofila a apresenta picos máximos de absorção aos 665 e 465 nm, com uma absortividade molar superior a10 5 M -1 cm 1, uma das mais altas em compostos orgânicos (BERG et al., 2002). A determinação do conteúdo de clorofila é um procedimento comumente utilizado na pesquisa com plantas. Técnicas destrutivas são tradicionalmente utilizadas para a determinação do teor de clorofila em folhas de plantas. Em geral, os métodos destrutivos utilizam vários protocolos de laboratório

20 20 com elevado consumo de reagentes químicos, tornando-os caros além de extremamente trabalhosos (TUCKER,1977). Esses métodos utilizam solventes orgânicos que incluem acetona, DMSO (HISCOX; ISRAELSTAM, 1979), metanol, N, N-dimetilformamida e éter de petróleo (INSKEEP; BLOOM, 1985; LICHTENTHALER; WELLBURN, 1983; MORAN; PORATH, 1980). Durante a extração e diluição, podem ocorrer significativas perdas de pigmentos, ocasionando elevada variabilidade nos dados (Shoaf e Lium 1976) utilizaram DMSO para modificar a metodologia de extração e eliminar o estágio de centrifugação. Esse método permitiu aumentar o período de armazenamento dos pigmentos extraídos, assim a análise em espectrofotômetro não precisa ser feita imediatamente após a extração. Para redução de tempo e custos, vários modelos empíricos para predizer a quantidade da clorofila através da refletância espectral foram desenvolvidos e são baseados, em sua maioria, na região do vermelho do espectro eletromagnético (BANNARI et al., 1995; BROGE; LEBLANC, 2001). Utilizando as características de refletância da clorofila, foram desenvolvidos na década de 90, equipamentos portáteis baseados em sensores ópticos para estimar o conteúdo de clorofila foliar. Esses dispositivos, também chamados de clorofilômetros, determinam com rapidez o conteúdo de clorofila nas folhas e permitem estimar o estado nutricional de uma cultura para aplicações eficientes de fertilizantes nitrogenados (MALAVOLTA et al., 2004). Nos cloroplastos ocorre a reação da mais fundamental importância para a vida das plantas e, indiretamente, para a vida dos animais: a fotossíntese. Os cloroplastos são geralmente discoidais. Sua cor é verde devido a presença de um pigmento denominado clorofila. No seu interior existe um conjunto bem organizado de membranas, as quais formam pilhas unidas entre si, que são chamadas de grana. Cada elemento da pilha, que tem o formato de uma moeda, é chamado de tilacóide. Todo esse conjunto de membranas encontra-se mergulhado em um fluído gelatinoso que preenche o cloroplasto, chamado de estroma, onde há enzimas, DNA, pequenos ribossomos e amido. As moléculas de clorofila se localizam nos tilacóides, reunidas em grupos (Blackburn, 1998).

21 21 A fotossíntese é dividida em duas fases: a e b. A fase a, também chamada de fotoquímica, consiste na incidência da luz solar sob a clorofila A. Elétrons são liberados e recebidos pela plastoquinona (aceptor primário de elétrons). Estes elétrons passam por uma cadeia transportadora liberando energia utilizada na produção de ATP (adenosina tri-fosfato). Os elétrons com menos energia entram na molécula de clorofila A repondo os liberados pela ação da luz. (Blackburn, 1998). A molécula de clorofila absorve energia luminosa. Esta energia é acumulada em elétrons que, por este fato, escapam da molécula sendo recolhidos por substâncias transportadoras de elétrons. A partir daí, estes irão realizar a fotofosforilação, que, dependendo da substância transportadora, poderá ser cíclica ou acíclica. Em todos os dois processos, os elétrons cedem energia, que é utilizada para a síntese de ATP através de fosforilação - processo em que adiciona um fosfato rico em energia no ADP (adenosina di-fosfato ( Blackburn, 1998). A fotofosforilação acíclica está relacionada basicamente com a fotólise da água. Na fotofosforilação cíclica o elétron sai da clorofila A, é captado pela ferrodoxina e passa por transportadores de elétrons, havendo os cloroplastos liberação de energia, que será utilizada na síntese de ATP. Estes processos acontecem simultaneamente nos cloropastos. A fase escura ocorre no estroma dos cloroplastos e é nesta fase que se forma a glicose, pela reação inicial entre o gás carbônico atmosférico e um composto de 5 carbonos, a ribulose difosfato (RDP), que funciona como suporte para a incorporação do CO2.( Blackburn, 1998). A molécula de CO2 se liga ao suporte de RDP desencadeando um ciclo de reações no qual se formam vários compostos de carbono. Para formação de uma molécula de glicose é necessário que ocorram 6 ciclos destes. Os átomos 13 de Hidrogênio da água são adicionados a compostos de carbonos, obtidos a partir de CO2, havendo uma redução de gás, com produção de glicose.( Blackburn, 1998). Os pigmentos fotossintéticos (clorofilas a e b, carotenoides e xantofilas) são essenciais para o desenvolvimento de uma planta, pois são responsáveis pela captura da energia solar incidente usada na fotossíntese. Com o desenvolvimento do sensoriamento remoto hiperespectral, tem-se aberto a possibilidade de quantificar pigmentos fotossintéticos individuais contidos na vegetação. Estas