AVALIAÇÃO DA PRODUTIVIDADE AGRÍCOLA E DE ETANOL DE DUAS CULTIVARES DE BATATA-DOCE QUANDO SUBMETIDAS A DOIS SISTEMAS DE PRODUÇÃO DE MUDAS EM PALMAS-TO

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1 AVALIAÇÃO DA PRODUTIVIDADE AGRÍCOLA E DE ETANOL DE DUAS CULTIVARES DE BATATA-DOCE QUANDO SUBMETIDAS A DOIS SISTEMAS DE PRODUÇÃO DE MUDAS EM PALMAS-TO Amanda Souza e Silva¹, Julianne Cutrim Nazareno², Márcio Antônio da Silveira³ ¹Programa de Pós-Graduação em Agroenergia, Universidade Federal do Tocantins Brasil, amandasouza13@hotmail.com ² Programa de Pós-Graduação em Agroenergia, Universidade Federal do Tocantins Brasil, juliannenazareno@gmail.com ³Professor Doutor da Universidade Federal do Tocantins Campus Palmas Brasil, marcio@uft.edu.br RESUMO Entre as culturas amiláceas a batata-doce se destaca por sua rusticidade e alta conversão energética na produção de energia por unidade de área e tempo. O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial de produtividade de duas cultivares de batata-doce quando propagadas por meio de mudas, no sistema tradicional, e através de mudas retiradas das raízes, por meio de brotações das mesmas. O experimento foi conduzido em canteiro e campo, utilizando blocos casualizados representados por quatro tratamentos e quatro repetições. Os tratamentos foram dispostos em um esquema fatorial 2x2, representado por 2 cultivares (Bárbara e Marcela) e 2 tipos de mudas (Tradicional e Brotação de raiz). As cultivares Bárbara e Marcela são decorrentes do programa de melhoramento genético da Universidade Federal do Tocantins no campus de Palmas, voltadas exclusivamente para a indústria de etanol, adaptadas as condições do Tocantins. A colheita realizou-se seis meses após o plantio gerando dados de produtividade de raízes e parte aérea, matéria seca da raiz e parte aérea, amido e produtividade de etanol. Correlacionando os sistemas de plantio com os tipos de mudas obteve-se diferença significativa a 5% pelo Teste F apenas na produtividade de raiz onde as cultivares Bárbara (43,45 t/ha) e Marcela (40,8 t/ha) demonstraram maior produtividade no plantio de Brotação de raiz, 31% superior, sendo que no plantio tradicional a cultivar Bárbara (40,74 t/ha) se destacou com maior produtividade de raiz em relação a cultivar Marcela (17,42 t/ha) e no rendimento de etanol onde apresentou diferença significativa nos dois tipos de muda e nos dois tipos de plantio, com a cultivar bárbara superando a marcela com 36,2%, e o plantio por brotação de raiz superando o método tradicional com 25,2%. A produtividade da parte aérea, matéria seca da parte aérea, e amido não apresentaram diferença significativa a 5% pelo Teste F. Palavras-Chave: Ipomoea batatas, produtividade, etanol. 1.INTRODUÇÃO A batata-doce [Ipomoea batatas (L) Lam] é uma planta de ciclo curto de produção (4-5 meses), rústica e com elevada capacidade de produção de biomassa. Tem ampla adaptação a diferentes tipos de solos e de climas, podendo ser utilizada na alimentação humana e animal, bem como nas indústrias de alimentos, papel, cosméticos e álcool carburante (Andrade Júnior et. al. 2012). Segundo Silveira et. al. (2008), a batata-doce é uma hortaliça tropical, cultivada

2 entre as latitudes de 42º N até 35º S, podendo ser observada desde o nível do mar até 3000 m de altitude. A batata-doce é cultivada em mais de 100 países, sendo que em mais de 50 deles a hortaliça se encontra entre as cinco principais culturas produzidas, e entre esses países o Brasil se destaca como o principal produtor da América do Sul. Mesmo com o título de principal produtor o investimento na cultura é baixo, pois a sua lucratividade também é baixa, e isso decorre do pequeno volume individual produzido, pois a batata-doce ainda tende a ser cultivada como cultura marginal (Silveira et. al. 2008). No Brasil a batata-doce é a quarta hortaliça mais consumida pela população, superada apenas pela batatinha, tomate e abóbora, tendo como seu maior produtor a região sul do país com cerca de t/ano (Cardoso et. al. 2005). O seu potencial de produção é grande, por ser uma das plantas com maior capacidade de produzir energia por unidade de área e tempo (kcal/ha/dia) (EMBRAPA, 2006). Conforme Silveira et. al. (2008) a baixa lucratividade da batata-doce acabou por evidenciar a necessidade da busca de outros caminhos mais atrativos para exploração da cultura. Apesar de apresentar um excelente potencial, com multiplicidade de uso, muito pouco estudo foi efetivamente realizado. Dentre as várias possibilidades de uso da cultura, podemos destacar a produção de etanol. No Brasil a produção de etanol de batata-doce não é tão nova. Na década de 70 pesquisadores deram início à busca para se extrair combustível dessa cultura, mas sempre se deparavam com baixa produtividade, o que na maioria das vezes inviabilizou os projetos (VITAL, 2008). Com a observação desses entraves na utilização da cultura, foi estabelecido um programa de melhoramento genético voltado para o aumento da biomassa de raízes tuberosas e de teores de amido da batata-doce visando a produção de etanol (Silveira et. al. 2008). Em decorrência desses estudos, foram lançados cultivares com produtividades entre 32 e 65,5 t ha-1 de raízes tuberosas nas condições do estado do Tocantins, com rendimentos de etanol que variaram de 124 a 199 L t-1, podendo-se obter rendimentos de a litros de etanol por hectare no seu ciclo. O processo de obtenção do etanol ainda resulta em um coproduto rico em proteína, que pode ser usada diretamente na alimentação animal (Silveira et al. 2008). Dado o status de estudos realizados por pesquisadores da UFT por mais de 12 anos, mostrando o elevado potencial da batata-doce para produção de etanol, ainda existem estudos que merecem a atenção de forma a contribuir para a inserção da batata-doce industrial na matriz bioenergética do país. Um dos problemas importantes é procurar verificar se o sistema de propagação vegetativa de mudas tradicional utilizadas pelo produtor pode ser substituída pelo sistema de propagação a partir de brotos, e não de ramas. Há relatos que a produtividade da batata-doce a partir da brotação de ramas decorrente das raízes diretamente são mais saudáveis do ponto de vista fitossanitário e o vigor é muito maior que a propagação realizada somente pela rama. Por essa razão o presente estudo tem por objetivo avaliar o potencial de produção de duas cultivares de batata-doce quando propagadas por meio de mudas, no sistema tradicional, e através de mudas retiradas das raízes, por meio de brotações das mesmas. Assim o que se pretende verificar in loco, é se o sistema de mudas retiradas de brotações apresenta uma melhora significativa na produtividade das cultivares em detrimento ao sistema tradicional.

3 2.MATERIAL E MÉTODOS 2.1 LOCAIS DE REALIZAÇÃO DOS EXPERIMENTOS O plantio foi conduzido no período compreendido entre 18 de outubro de 2013 a 30 de junho de 2014 na Estação Experimental da Universidade Federal do Tocantins-UFT, Campus Universitário de Palmas (220 m de altitude, S e O) em um Latossolo Vermelho Amarelo-distrófico com o acompanhamento do colaborador Wesley Santana do LASPER/UFT e mão de obra de três funcionários da Universidade. O estado do Tocantins encontra-se sob domínio climático tropical semi-úmido, tendo por característica uma estação de quatro a cinco meses com estiagem, normalmente entre os meses de maio a outubro. A temperatura média anual é de 26 C e a precipitação tem mm de média anual. O clima recebe a classificação de AW Tropical de verão úmido e período de estiagem no inverno, de acordo com a classificação de Koppen. O mês de janeiro se caracteriza por ser o mais chuvoso e agosto o mais seco. Apresentando dessa forma condições climáticas favoráveis ao plantio. As análises laboratoriais foram realizadas no Laboratório de Sistema de Produção de Energia a partir de Fontes Renováveis (LASPER) localizado na área experimental da UFT, campus de Palmas. 2.2 DESCRIÇÕES DOS GENÓTIPOS UTILIZADOS Foram avaliados dois genótipos de batata-doce industrial, provenientes do programa de melhoramento genético do LASPER/UFT, sob a coordenação do Prof. D.sc Marcio Antônio da Silveira (Tabela 1). Tabela 1- Relação e origem dos genótipos de Batata-doce utilizados no experimento. Palmas - TO, 2014 Cultivar Genótipo Origem Registro 1 Bárbara UFT Marcela UFT Sendo que os cultivares de batata-doce selecionados são voltados especificamente para indústria de etanol, adaptadas as condições do Tocantins. De acordo com Silveira et al. (2008) suas características são: Bárbara: Possui uma película externa roxa, polpa creme, com formato variável. É uma cultivar de ciclo tardio, pois a colheita deverá ocorrer 180 dias após o plantio. Apresenta teor médio de amido de 33,23%, com produtividade de 37,70 t/há, rendimento de 153,12 litros de

4 etanol por tonelada de raiz e 5772,62 litros de etanol por hectare. Marcela: Possui película externa rosada, polpa creme, com formato irregular. Ciclo médio, podendo ser colhida com 180 dias. Apresenta teor de amido de 40,8%, com produtividade de 36,80 t/há, rendimento de 165,66 litros de etanol por tonelada de raiz e 5391,93 litros de etanol por hectare. Figura 1 - Cultivar Bárbara Figura 2 - Cultivar Marcela

5 2.3 DELINEAMENTO EXPERIMENTAL E PARCELA O delineamento experimental utilizado foi de blocos casualizados representados por quatro tratamentos e quatro repetições. Os tratamentos foram dispostos em um esquema fatorial 2x2, representado por 2 cultivares (Bárbara e Marcela) e 2 tipos de mudas (Tradicional e Brotação de raiz). A parcela experimental foi representada por 40 plantas com espaçamento de 35 cm entre planta e 90 cm entre leiras. Na colheita foram utilizadas apenas as duas leiras centrais. Tabela 2 - Delineamento Experimental Repetição Parcela Cultivar Tratamento 1 1 Bárbara Marcela Bárbara Marcela Marcela Marcela Bárbara Bárbara Marcela Bárbara Bárbara Marcela Marcela Bárbara Marcela Bárbara 1

6 2.4. PLANTIO PLANTIO NOS VASOS O plantio nos vasos começou no dia 18/10/2013 com o preparo do solo e do espaço físico. Nos vasos foram plantadas raízes das plantas provenientes do programa de melhoramento genético da UFT. Estas raízes receberam uma cobertura de solo adubado e irrigação manual. Após dois meses as plantas estavam prontas para serem transplantadas pro campo PLANTIO NO CAMPO O preparo da área experimental foi feito com uma aração e uma gradagem de forma a preparar o terreno, planificá-lo e torná-lo apto ao recebimento das culturas que foi realizado no dia 18/12/2013. As leiras foram construídas com espaçamentos de 90 cm e com aproximadamente 30 cm de altura. As recomendações de adubação para a cultura da batata-doce específica para solos do estado do Tocantins foram realizadas de acordo com os parâmetros estabelecidos pelo boletim técnico a cultura da batata-doce como fonte de matéria prima para produção de etanol produzido por Silveira et al. (2008). No plantio para as mudas tradicionais e as de brotamento de raiz foram utilizadas partes do caule (ramas) da batata-doce. As tradicionais foram retiradas de plantas matrizes provenientes do programa de melhoramento genético da UFT e as de brotamento de raiz foram retiradas das plantas obtidas nos vasos, com a utilização de tesoura de poda. Foi transplantada uma rama por cova, sendo que cada rama possuía cerca de 30 cm, contendo de seis a oito entrenós, retiradas das partes mais novas do caule, até cerca de 60 cm da extremidade, enterrando-a manualmente a uma profundidade aproximada de 10 cm. Foram realizadas capinas manuais em todo período do experimento.

7 Figura 3 - Plantio no campo 2.5 COLHEITA A colheita foi efetuada no dia 30/06/14, com uma média de 6 meses após o plantio. Foram coletadas todas as raízes e ramas produzidas na parcela para análises da produtividade das raízes e parte aérea, teor de matéria seca da raiz e parte aérea, amido e etanol PRODUTIVIDADE AGRÍCOLA DAS RAÍZES Após seis meses do plantio as raízes tuberosas foram colhidas para se calcular a produtividade a partir da pesagem de cada cultivar e do tamanho das parcelas experimentais. Conhecido o peso das raízes e a área em que foram produzidas, calculou-se a produção por área e por regra de três simples os dados foram expressos em tonelada por hectare (t/ha) PRODUTIVIDADE AGRÍCOLA DA PARTE AÉREA A partir da pesagem da parte aérea de cada cultivar e do tamanho das parcelas experimentais, foram calculadas as produtividades das mesmas. Conhecendo o peso da parte aérea e a área que foi produzida, calculou-se a produtividade e por regra de três simples os dados foram expressos em tonelada por hectare (t/ha).

8 2.8. PRODUÇÃO DE FARINHA DE BATATA-DOCE Foi utilizada a metodologia de Savelli et. al., (1995), onde as raízes depois de lavadas foram descascadas e fatiadas em raladores manuais. O material resultante foi disposto em bandejas para a secagem em estufa com circulação e renovação a 55ºC, durante 72 horas. A farinha foi obtida mediante a moagem do material desidratado em multiprocessador, e as partículas de menor tamanho foram selecionados numa peneira de malha de 200 mm. Figura 4 - Farinha da batata-doce 2.9. DETERMINAÇÃO DOS TEORES DE AMIDO Após a produção da farinha, foi determinado o teor de amido nas raízes de batata-doce que seguiram aos parâmetros da espectrofotometria, utilizando para tanto o espectrofotômetro de infravermelho próximo, NIR 900 PLS, marca FEMTO. Os espectros correlacionados serão obtidos através de referência interna com placa de teflon, uma fonte de luz de filamento de tungstênio e monocromador com rede de difração contínua. A aquisição dos espectros foi dada no modo de refletância difusa (log 1/R) na faixa de nm com varreduras ocorrendo de 5 em 5 nm, através do software FemWin 900. As avaliações experimentais foram realizadas em triplicata. A farinha da batata-doce foi acondicionada na cubeta do aparelho, sendo realizadas suas leituras e lançadas na curva padrão DETERMINAÇÃO DO TEOR DE MATÉRIA SECA DA RAIZ Para a determinação dos teores de matéria seca da raiz, foi utilizado cadinho de

9 alumínio para acondicionamento dos materiais. As placas foram previamente secas em estufa com circulação e renovação de ar à 65ºC, durante 01 hora. Posteriormente à pesagem das placas, estas foram esfriadas em dessecador e pesadas em balança analítica com precisão de 0,001g. Cada cadinho, previamente identificado, recebeu 5g de amostra de batata-doce fresca ralada em ralador manual. Depois, os cadinhos com as amostras foram novamente acondicionadas na estufa de secagem com temperatura de aquecimento de 105 C durante 8 horas. As mesmas foram retiradas após este período e pesadas. Novamente foram colocadas na estufa e deixadas por mais uma hora. A operação foi realizada até que o peso se tornasse constante. A quantificação da matéria seca foi efetuada pela seguinte equação: Figura 5 - Batata doce seca DETERMINAÇÃO DO TEOR DE MATÉRIA SECA DA PARTE AÉREA Dispostos em cadinhos de alumínio previamente secos em estufa com circulação e renovação de ar à 65ºC, durante 01 hora, pesados e identificados, a massa fresca foi pesada e colocada em uma estufa a 105º C durante 48h, observando aleatoriamente a massa do cadinho, até estarem totalmente secos, atingindo peso constante, obtendo resultados expressos em (t/ha). Após esse resultado, o teor de matéria seca foi obtido pela multiplicação da massa seca da parte aérea por 100 e dividido pela massa seca da parte aérea, com a fórmula:

10 Figura 6 - Parte aérea seca ESTIMATIVA DE PRODUÇÃO DE ETANOL Os cálculos foram feitos a partir dos resultados obtidos da produtividade % de matéria seca e do teor de amido analisados em cada genótipo, obtendo o rendimento de etanol conforme metodologia descrita por Cereda (2001) e adaptada por Machado & Abreu (2007) onde uma tonelada de carboidrato pode-se obter 718,9 a 730 litros de etanol ANALISE ESTATÍSTICA Para cada característica foi realizado analise de variância, sendo as medias comparadas pelo Teste de Tuket a 5% de variância. Foi testada a normalidade dos dados, e quando necessário foi realizado a transformação usando a.

11 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Tabela 3 - Resumo da análise de variância conjunta da produtividade agrícola das raízes e parte aérea, teor de matéria seca MS (%) das raízes e parte aérea, amido e rendimento de etanol em cultivares de batata-doce. QM FV GL Produtividade da raiz Produtividade da parte aérea Matéria seca raiz Matéria seca parte aérea Amido Etanol Cultivar (C) Muda (M) Int. (C)x(M) 1 674,57 * 52,38 ns 9,06 ns 14,73 ns 16,73 ns 38,78 * 1 681,07 * 89,54 ns 4,95 ns 1,41 ns 14,17 ns 16,42 ns 1 427,35 ns 164,16 ns 9,70 ns 3,21 ns 8,55 ns 12,65 ns Blocos 3 263,85 ns 3,52 * 7,66 ns 5,37 ns 4,37 ns 12,66 ns Resíduos 9 109,30 51,89 11,57 4,2 9,26 4,87 Média 3 431,23 72,298 8,588 5,784 10,616 17,076 CV (%) 29,37 16,19 10,77 9,79 11,12 31,42 * Valor com diferença significativa ns Valor não apresenta diferença significativa A interação entre os fatores C (Cultivar) e M (Muda) não é significativa a 5% pelo Teste F. Neste caso o fator C não é influenciado pelos níveis do fator M, e vice-versa, ou seja, os fatores C e M atuam independentemente um do outro. Existe pelo menos um contraste entre médias de níveis de Cultivar, estatisticamente diferente de zero, ao nível de 5% de significância pelo Teste F para a Produtividade da raiz e Etanol. Para a Produtividade da parte aérea, matéria seca da raiz e parte aérea e amido, todos os contrastes possíveis entre medias de Cultivar, são estatisticamente iguais a zero, ao nível de 5% de significância pelo Teste F. Existe pelo menos um contraste entre médias de níveis de Muda, estatisticamente diferente de zero, ao nível de 5% de significância pelo Teste F para a Produtividade da raiz. Para a Produtividade da parte aérea, matéria seca da raiz e parte aérea, amido e etanol, todos os contrastes possíveis entre medias de Muda, são estatisticamente iguais a zero, ao nível de

12 5% de significância pelo Teste F. Coeficiente de Variação da Matéria seca da parte aérea (9,79%) se enquadrou no parâmetro baixo (0-10%), a produtividade da parte aérea (16,19%), matéria seca da raiz (10,77%) e amido (11,12%) são considerados como médio (10-20%), a produtividade da raiz (29,37%) e etanol (31,42%) são estimados alto (20-30%) e muito alto (>30%) respectivamente. Tabela 4 - Média de interação da produtividade de raiz (t/ha) das cultivares Bárbara e Marcela em diferentes tipos de plantio. Brotação de Raiz Tradicional Média Bárbara 43,45 40,74 42,09 A Marcela 40,8 17,42 29,11 B Média 42,12 a 29,08 b Com relação a produtividade de raiz, houve diferença estatisticamente a 5% de significância no Teste de Tukey. As cultivares Bárbara (43,45 t/ha) e Marcela (40,8 t/ha) demonstraram maior produtividade no plantio de Brotação de raiz, 31% superior, sendo que no plantio tradicional a cultivar Bárbara (40,74 t/ha) se destacou com maior produtividade de raiz em relação a cultivar Marcela (17,42 t/ha). Silveira et al. (2008) em pesquisa pioneira realizada no Estado do Tocantins selecionou cultivares de batata-doce com aptidão para indústria de produção de etanol. Fica evidente nesse trabalho que, quando o objetivo for a produção de etanol, é importante que a produtividade de raízes nos locais de cultivo sejam superiores a 40 t/ha de forma a viabilizar economicamente o empreendimento. Tabela 5 - Média de interação da produtividade da parte aérea (t/há) das cultivares Bárbara e Marcela em diferentes tipos de plantio. Brotação de Raiz Tradicional Média Bárbara 40,72 51,86 46,29 A Marcela 43,51 41,84 42,68 A Média 42,12 a 46,85 a

13 Tabela 6 - Média de interação de matéria seca da raiz (%) das cultivares Bárbara e Marcela em diferentes tipos de plantio. Brotação de Raiz Tradicional Média Bárbara 32,57 32,13 32,35 A Marcela 29,51 32,18 30,84 A Média 31,04 a 32,15 a Tabela 7 - Média de interação da matéria seca da parte aérea (%) das cultivares Bárbara e Marcela em diferentes tipos de plantio. Brotação de Raiz Tradicional Média Bárbara 21,74 22,04 21,89 A Marcela 20,71 19,22 19,97 A Média 21,22 a 20,63 a Tabela 8 - Média de interação de amido (%) das cultivares Bárbara e Marcela em diferentes tipos de plantio. Brotação de Raiz Tradicional Média Bárbara 28,17 28,59 28,38 A Marcela 24, ,33 A Média 26,41 a 28,30 a Médias seguidas de uma mesma letra não se diferem estatisticamente a 5% de significância pelo Teste de Tukey. O que pode ser observado nas Tabela 5,Tabela 6,Tabela 7 etabela 8. Tabela 9 - Média de interação de rendimento de etanol (m³/ha) das cultivares Bárbara e Marcela em diferentes tipos de plantio.

14 Brotação de Raiz Tradicional Média Bárbara 8,7 8,46 8,58 A Marcela 7,37 3,56 5,47 B Média 8,04 a 6,01 a Com relação ao rendimento de etanol, houve diferença estatisticamente a 5% de significância no Teste de Tukey. As cultivares Bárbara e Marcela demonstraram maior produtividade no plantio de Brotação de raiz, sendo que no plantio tradicional a cultivar Bárbara se destacou com maior rendimento de etanol em relação a cultivar Marcela. Silveira et al. (2008) através de melhoramento genético para obtenção de cultivares de batata-doce industrial na Universidade Federal do Tocantins, obteve cultivares com rendimento superior a 10 m³/ha de etanol combustível. Jim et al. (2012) selecionaram variedades de batata-doce na China com rendimento de etanol anidro de 4,17 t/ha. Ziska et al. (2009) relataram sobre as fontes potenciais de carboidratos para produção de etanol nos EUA, ficando evidente neste estudo que a cultura da batata-doce é promissora para produção de etanol, alcançando em experimento 8,839 m³/ha, contra 6,195 m³/ha da cana-de-açúcar. 4. CONCLUSÃO Conforme as avaliações feitas, é possível afirmar que nas condições em que o trabalho foi realizado o sistema de produção de mudas utilizando a brotação de raiz, se mostrou mais promissora com produtividade mais elevada tanto para cultivar bárbara (42,12 t/ha) quanto para cultivar marcela (29,08 t/ha). Os sistemas de produção de mudas parecem não interferir na produtividade da parte aérea, matéria seca da raiz e da parte aérea e rendimento de amido, em razão das características das referentes CV. As duas cultivares tiveram elevado percentual de matéria seca e raiz, podendo resultar em elevados rendimentos para a indústria de etanol. O rendimento de etanol apresentou diferença significativa nos dois tipos de muda e nos dois tipos de plantio, com a cultivar bárbara superando a marcela com 36,2%, e o plantio por brotação de raiz superando o método tradicional com 25,2%. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANDRADE JÚNIOR V. C.; VIANA D. J. S.; PINTO N. A. V. D.; RIBEIRO K. G.; PEREIRA R. C.; NEIVA I. P.; AZEVEDO A. M.; ANDRADE P. C. R Características produtivas e qualitativas de ramas e raízes de batata-doce. Horticultura Brasileira. p CARDOSO, A.D.; VIANA, A.E.S.; RAMOS, P.A.S.; MATSUMOTO, S.N.; AMARAL, C.L.F.; SEDIYAMA, T.; MORAIS, O.M. Avaliação de clones de batata-doce em Vitória da Conquista Horticultura Brasileira, Brasília, v.23, n.4, p , out-dez 2005.

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