Trocas gasosas na cultura da cana-de-açúcar irrigada em diferentes profundidades de instalação da fita gotejadora via irrigação subsuperficial

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1 Trocas gasosas na cultura da cana-de-açúcar irrigada em diferentes profundidades de instalação da fita gotejadora via irrigação subsuperficial I. Z. Gonçalves 1, L. N. S. Santos 1, N. F. Tuta 1, E. A. A. Barbosa 1, D. R. C. Feitosa 1 e E. E. Matsura 1 1 Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola, Av. Cândido Rondon, Barão Geraldo, CEP: Campinas,SP - Brasil: ivo.zution@gmail.com, nazarioss@yahoo.com.br, natalia1_t@yahoo.es, Eduardo.agnellos@gmail.com, Daniel.feitosa@yahoo.com.br, eematsura@gmail.com Resumo A água é um fator importante na produção agrícola, uma vez que o estresse hídrico resulta em baixa assimilação de CO 2 pelas plantas comprometendo o rendimento das culturas. Com o objetivo de avaliar as trocas gasosas na cultura da cana-de-açúcar (Saccharum officinarum L.) irrigada via gotejamento subsuperficial em duas profundidades de instalação da fita gotejadora, foi realizado um estudo na área experimental da Faculdade de Engenharia Agrícola da Universidade Estadual de Campinas (FEAGRI-UNICAMP), Campinas SP, Brasil, em um Latossolo vermelho distroférrico num delineamento em parcelas subdivididas, sendo nas parcelas o tempo (antes e após a irrigação) e nas subparcelas a profundidade de instalação da fita gotejadora (0,20 m; 0,40 m e sem irrigação) em 4 repetições. O clima foi classificado como subtropical/tropical de altitude, com temperatura média anual de 22,3 ºC, umidade relativa 62% e pluviometria de 1425 mm. As avaliações foram efetuadas na fase de intenso crescimento vegetativo da cana soca, variedade RB , coletando-se os dados das 12:00 horas às 14:00 horas, na folha +2 completamente exposta ao sol, com um analisador de gás a infravermelho com radiação ajustada em 2000 µmol m 2 s -1, monitorando os parâmetros: fotossíntese líquida, condutância estomática, transpiração, carbono intracelular e eficiência no uso da água. A umidade do solo foi monitorada até 1 m no perfil do solo utilizando a técnica da TDR. Em seguida, os dados foram submetidos ao Teste F da análise de variância e, quando significativo, comparados com o teste de Tukey a 5% de probabilidade. Em relação ao período antes e após a irrigação, a condutância estomática e a transpiração foram significativamente maiores após a irrigação apenas para 0,20 m, já a fotossíntese foi maior para ambos os tratamentos irrigados. O carbono intracelular foi menor após a irrigação para 0,40 m. A eficiência no uso da água não foi significativa. Em relação à profundidade de instalação da fita gotejadora, os tratamentos não diferiram significativamente, entretanto, em relação ao não irrigado, os tratamentos irrigados apresentaram médias sempre maiores para transpiração, fotossíntese e condutância estomática. Dessa forma, conclui-se que as trocas gasosas são maiores após a irrigação, sendo a profundidade de instalação do tubo gotejador a 0,20 ou 0,4 m pouco se diferiu sobre os atributos avaliados. Palavras chave: Fotossíntese; analisador de gases infravermelho; Saccharum officinarum L. Gas exchange in sugarcane crop irrigated in different depths of drip tape installation under subsurface drip irrigation stract Water is an important factor in agricultural production, once the water stress results in low CO 2 assimilation by plants affecting crop yields. With the objective of evaluating the gas exchanges in the sugarcane crop (Saccharum officinarum L.) irrigated via subsurface drip irrigated at two depths installation of drip tape, a study was conducted in the experimental area of the Faculty of Agricultural Engineering, State University of Campinas (FEAGRI-UNICAMP), Campinas - SP, Brazil, in a Oxisol in a split plot design, being the plots the time (before and after irrigation) and subplots the depth of installation of the drip tape (0.20m; 0.40 m and non-irrigated) infour replications. The climate was classified as subtropical/tropical of altitude, with an average annual temperature of 22.3 ºC, relative humidity of 62% and rainfall annual total of 1425 mm. The evaluations were performed at the stage of intense vegetative growth of ratoon cane, variety RB , collecting data from 12:00 hours to 14:00 hours, in the leaf +2 completely exposed to the sun, with an infrared gas analyzer with radiation adjusted in 2000micromol m 2 s -1 monitoring parameters: liquid photosynthesis,stomatal conductance, transpiration, intracellular carbon and efficiency water use. Soil moisture was monitored up to 1 m in the soil profile using the TDR technique. Then, the data were submitted to Test F analysis of variance, and when significant, compared with the Tukey test at 5% probability. Regarding the time before and after irrigation, stomatal conductance and transpiration were significantly higher after irrigation to only 0.20 m, however,

2 photosynthesis was higher for both irrigated treatments. The intracellular carbon was lower after irrigation to 0.40 m. The efficiency of water use was not significant. Regarding the depth of burial of drip tape, the treatments did not differed significantly, however, compared to non-irrigated, irrigated treatments had averages always greater for transpiration, photosynthesis and stomatal conductance. Thus, it was concluded that gas exchange are higher after the irrigation, and the depth of installation of the drip tape to 0.20 or 0.4 m little among themselves about the attributes evaluated. Keywords: Photosynthesis; infrared gas analyzer; Saccharumofficinarum L. Introdução e Justificativa O Brasil é o maior produtor mundial de cana-de-açúcar, sendo o Estado de São Paulo responsável por mais da metade da área plantada no país segundo estimativas de 2012/2013 (CONAB, 2012). Entretanto, a produtividade da cultura canavieira no país é considerada baixa, influenciadas principalmente por precipitações insuficientes ou mal distribuídas ao longo dos ciclos de cultivo. O estresse hídrico reduz a área foliar, causa a abscisão das folhas reduzindo significativamente a condutância estomática, transpiração, fotossíntese líquida e a eficiência no uso da água, comprometendo o pleno desenvolvimento da cultura da cana-de-açúcar e reduzindo a produtividade (Taiz e Zeiger, 2009). Com isso, a técnica da irrigação faz-se necessário, visto que a cana-de-açúcar quando irrigada comparada aos cultivos sem irrigação apresentam maiores rendimentos (Barbosa et al., 2012). Todavia, a agricultura irrigada atualmente no Brasil é o setor de maior demanda por água, responsável por 54% do uso consuntivo (ANA, 2012), dessa forma, é importante que sejam utilizados métodos de irrigação mais eficientes, visto que os recursos hídricos para tal pratica muitas vezes são escassos e ainda outorgados por lei. O sistema de irrigação por gotejamento subsuperficial (IGS) em relação aos sistemas superficiais apresenta algumas vantagens por ter as fitas gotejadoras instaladas abaixo da superfície do solo, reduzindo as perdas da evaporação da agua minimizando as perdas hídricas (Parkes et al., 2010), enquanto uma porção superficial do solo é mantida relativamente seca minimizando o desenvolvimento de plantas daninhas, além disso, como a água é aplicada diretamente na zona radicular, a eficiência no uso da água e nutrientes via fertirrigação é maior. Entretanto, a profundidade de instalação da fita gotejadora pode influenciar nas trocas gasosas na cultura da cana-de-açúcar, pois a distribuição de seu sistema radicular não é uniforme no perfil do solo, segundo Segato et al. (2006) afirmam que o sistema radicular da cana-de-açúcar é altamente ramificado do tipo fasciculado, onde 60% se encontra a 0,20-0,30 m de profundidade e 85% se concentra a 0,50 m. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar as trocas gasosas na cultura da cana-de-açúcar antes e após a irrigação via gotejamento subsuperficial com as fitas gotejadoras instaladas em diferentes profundidades no perfil do solo. Material e Métodos O estudo foi realizado no campo experimental da Faculdade de Engenharia Agrícola da Universidade Estadual de Campinas, FEAGRI/UNICAMP, Campinas, SP, Brasil, localizado nas coordenadas geográficas: Latitude S e Longitude W a uma altitude de 620 m. Segundo a classificação climática de Köppen o clima da cidade de Campinas é Cwa/Cfa, ou seja, clima subtropical/tropical de altitude, com temperatura média anual de 22,3 ºC, umidade relativa media anual de 62% e pluviometria total anual de 1425 mm. O solo da área experimental foi classificado como Latossolo Vermelho distroférrico (EMBRAPA, 2006). A variedade adotada da cana-de-açúcar foi a RB plantada em maio de 2011 a 0,30 m de profundidade distribuídas de 15 a 18 gemas por metro linear em linhas duplas espaçadas entre si 0,40

3 m e entre as fileiras duplas 1,80 m, sendo o primeiro corte feito em setembro de 2012 dando origem a primeira soca, alvo do presente estudo. O delineamento experimental adotado foi em parcelas subdivididas no tempo, sendo nas parcelas o tempo (antes e após a irrigação) e nas subparcelas a profundidade de instalação da fita gotejadora do sistema de irrigação (0,20 ou 0,40 m) com 4 repetições. O sistema de irrigação adotado foi do tipo gotejamento subsuperficial, aplicando-se agua de reservatório superficial no centro das linhas duplas nas profundidades (h) de 0,20 ou 0,40 m (Figura 1). Figura 1. Instalação das fitas gotejadoras nas profundidades de 0,20 ou 0,40 m O tubo gotejador utilizado foi autocompensante, com espaçamento entre emissores de 0,55 m com vazão de 1,0 L h -1. O manejo da irrigação foi realizado através do balanço da água no solo através do monitoramento do seu teor utilizando-se a técnica TDR (reflectometria no domínio do tempo) com as sondas calibradas com as características do solo (Souza et al., 2001), sendo instaladas até 1 m no perfil do solo a cada 0,20 m de profundidade. As irrigações eram realizadas até elevar a umidade do solo até a capacidade de campo duas vezes na semana, salve quando ocorriam altas precipitações. A medição de trocas gasosas foram realizadas no quarto mês de cultivo da cana-de-açúcar após a rebrota do corte da cana planta, realizadas com analisador de gases infravermelho portátil (IRGA), modelo LCPro SD Analyser (ADC BioScientific Limted, UK), com área de câmera de m 2. Os parâmetros de trocas gasosas analisados foram fotossíntese liquida (A, µmol m -2 s -1 ), condutância estomática (Gs, mol m -2 s -1 ), transpiração foliar (E, mmol H 2 O m -2 s -1 ), concentração intracelular de CO 2 (Ci, µmol CO 2 mol -1 ), e também foi calculada a eficiência no uso da água (EUA = A E -1 ). As medições foram realizadas no terço médio do limbo foliar, em folhas não sombreadas e fisiologicamente maduras (+2), das 12:00 ás 14:00 horas, com radiação ajustada em 2000 µmol m -2 s -1 utilizando-se um simulador de radiação acoplado ao IRGA. A medida foi feita um dia antes e um dia após a irrigação, sendo as plantas identificadas para serem analisadas as mesmas folhas durante as medidas para todos os tratamentos. Os dados foram submetidos ao teste F da análise de variância, e quando a interação entre os fatores tempo (antes e depois da irrigação) e profundidade de instalação da fita gotejadora (0,20 e 0,40 m) foram significativos, foi efetuado o desdobramento dos mesmos e aplicado o teste de Tukey a 5% de probabilidade.

4 A (µmol m -2 s -1 ) Ci (µmol CO 2 mol -1 ) E (mmol H 2 O m -2 s -1 ) Resultados e Discussão Segundo o teste F da análise de variância, a condutância estomática (Gs), fotossíntese líquida (A), transpiração (E) e carbono intracelular (Ci) apresentaram interação significativa (Figura 2), já a eficiencia no uso da água não foi significativa. Antes Depois Antes Depois 0,64 8 0,48 6 0,32 4 Gs (mol m -2 s -1 0, Ba SI 0,20 m 0,40 m Profundidade fita gotejadora Figura 2. Condutância estomática (Gs), fotossíntese líquida (A), transpiração (E) e carbono intracelular (Ci) antes e após a irrigação nas diferentes profundidades de instalação da fita gotejadora. Médias seguidas por mesma letra maiúscula na profundidade de instalação da fita gotejadora e minúscula no tempo não diferem entre si ao nível de 5% de probabilidade pelo teste de Tukey Em relação ao tempo antes e após a irrigação dentro de cada profundidade de instalação da fita gotejadora, foi observado que, para ambas as profundidades de instalação, a fotossíntese líquida foi maior após a irrigação em relação ao tempo anterior estatisticamente, com exceção do tratamento sem irrigação. Este resultado se deve a maior disponibilidade de água no solo após a irrigação principalmente nas camadas mais superficiais (Tabela 1), proporcionando a abertura estomática devido à turgência das células guardas nos estômatos e, dessa forma, aumentando a entrada de CO 2 atmosférico, resultando em aumento na fotossíntese líquida. 140 SI 0,20 m 0,40 m Profundidade fita gotejadora Tabela 1. Teor de umidade volumétrica no perfil do solo SEM IRRIGAÇÃO IRRIGAÇÃO A 0,20 m IRRIGAÇÃO A 0,40 m CAMADA Umidade Umidade Umidade Umidade Umidade Umidade (cm) antes (%) depois (%) antes (%) depois (%) antes (%) depois (%) ,73 27,10 26,49 27,64 27,32 29, ,88 29,20 29,60 31,40 29,69 30, ,00 30,66 30,63 33,94 31,89 34, ,22 34,57 35,26 35,60 35,30 35, ,12 35,71 34,29 34,36 33,02 33, ,78 34,75 29,44 29,10 35,63 34,72

5 Ainda em relação à fotossíntese, ao analisar às diferentes profundidades de instalação da fita gotejadora dentro do mesmo tempo, não houve diferença significativa entre os tratamentos irrigados, mas estes,por sua vez, diferiram em relação ao não irrigado, sendo que este ultimo apresentou uma umidade média do solo menor em relação a ambas as parcelas irrigadas após a irrigação. Este resultado demonstra que para a fotossíntese líquida, as aplicações de água nas diferentes profundidades de instalação da fita gotejadora não diferiram entre si significativamente, pois a umidade do solo para ambas as profundidades foram suficientes para atender o metabolismo fotossintético das plantas após a irrigação (Tabela 1). Em relação à transpiração e a condutância estomática, apenas quando a água foi aplicada na profundidade de 0,20 m foram observados maiores valores, estatisticamente, em relação ao período antes da irrigação, provavelmente devido a maior concentração de raízes nesta camada, e assim, tendo uma maior absorção da água pelas plantas. Entretanto, quando a água foi aplicada a 0,40 m apresentou uma transpiração numericamente superior ao período antes da irrigação e, ainda, para ambas as profundidades foram superiores ao não irrigado após a irrigação. Para o carbono intracelular, seus valores foram sempre menores após a irrigação, devido as maiores taxas fotossintéticas observadas nos tratamentos irrigados e, dessa forma, não acumulando carbono entre as células no mesófilo foliar. Entretanto, resultados significativos ocorrem apenas em relação a profundidade a 0,40 m após a irrigação em relação ao tempo anterior. Resultados similares foram encontrados por Gonçalves et al. (2010) e Sales et al. (2012) estudando as trocas gasosas na cultura da cana-de-açúcar, que verificaram que os tratamentos com água disponível no solo, apresentaram maiores valores de fotossíntese, transpiração e condutância estomática em relação aqueles cultivados com restrição hídrica, devido a importância da água para o metabolismo da cultura. Conclusão A fotossíntese é maior quando a cana-de-açúcar é submetida à irrigação, mas não apresenta diferença significativa entre as profundidades de aplicação da água a 0,20 m e 0,40 m. A transpiração e a condutância estomática são maiores após a irrigação apenas quando a água é aplicada na profundidade de0,20 m. A profundidade de instalação da fita gotejadora a 0,20 ou 0,4 m pouco diferiram entre si sobre as trocas gasosas. Agradecimentos A Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) pelo financiamento e bolsa de estudos. Bibliografía Ana, Agência Nacional das Águas. (2012). Conjuntura dos recursos hídricos no Brasil, informe Brasília, DF, 215p. Barbosa, E. A. A., Arruda, F. B., Silva, T. J. A., Pires, R. C. M., Tahiard Neto, N., Sakai, E. (2012). Cana-deaçúcar fertirrigada com vinhaça e adubos minerais via irrigação por gotejamento subsuperficial: ciclo da cana-planta. Rev. bras. eng. agríc. ambient.16 (9). Embrapa, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Centro Nacional de Pesquisa de Solos. (2006). Sistema Brasileiro de classificação de solos. (2thed.). Rio de Janeiro: Embrapa Solos. Gonçalves, E. R., Ferreira, V. M., Silva, J. V., Endres, L., Barbosa, T. P., Duarte, W. G. (2010). Trocas gasosas e fluorescência da clorofila a em variedades de cana-de-açúcar submetidas à deficiência hídrica. R. Bras. Eng. Agríc. Ambiental 14 (4),

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