EFICIÊNCIA DE USO DA RADIAÇÃO FOTOSSINTETICAMENTE ATIVA PELA CULTURA DO AMENDOIM

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1 EFICIÊNCIA DE USO DA RADIAÇÃO FOTOSSINTETICAMENTE ATIVA PELA CULTURA DO AMENDOIM (Arachis hypogaea L) Hildeu Ferreira da Assunção 1 Idelina Cabral de Assis Assunção 2 Dinival Martins 3 João Francisco Escobedo³ José Otávio Brito 4 Um ensaio, com amendoim (Arachis hypogaea L.), cv. IAC-TATU-ST, foi conduzido, na área experimental do Setor de Ciências Ambientais (21,85 S; 48,43 W; 786 m), FCA/UNESP, em Botucatu, SP, em parcela única sob tratamento úmido durante o período de 11/02/2001 a 06/06/2001. Durante todas as fases de crescimento das plantas foram monitoradas as radiações fotossinteticamente ativa incidente, refletida e transmitida, bem como a produção semanal da biomassa produzida e sua energia química, incluindo raízes, hastes, folhas, flores, frutos e sementes, com o objetivo de determinar a eficiência de uso da radiação (EUR) e a eficiência da radiação interceptada (ERI) pelas plantas cultivadas. Os resultados mostraram que a EUR média foi de 1,44 g MJ -1 e a ERI foi de 2,7%, cujos valores estão coerentes com aqueles encontrados em literatura. Palavras-chave: eficiência de uso da radiação; taxa de crescimento absoluto; biomassa 1 INTRODUÇÃO O amendoim (Arachis hypogaea L) é uma velha cultura do Novo Mundo que foi amplamente cultivado no México, América Central e América do Sul, na Era Pré-Colombiana, cujo ciclo do amendoim varia de 90 a 115 dias para variedades precoces e de 120 a 140 dias para variedades tardias. A temperatura média diária ótima está entre 22 e 28 C e a redução sensível de produção é observada para temperaturas superiores a 33 C. A planta não é sensível ao fotoperiodismo. Dependendo do clima, as necessidades hídricas para o ciclo completo variam de 500 a 700 mm (DOORENBOS E KASSAM, 1979). A luz e a temperatura são parâmetros críticos que influenciam o desenvolvimento das culturas. O conhecimento dos seus efeitos é requerido em processos de simulação de crescimento de plantas (BERNINGER, 1994). O crescimento das plantas depende do saldo de matéria seca acumulada pela fotossíntese e da perda por respiração. A partir disto, uma aproximação quantitativa pode ser usada para determinar a relação entre produção de biomassa e radiação interceptada. Um modelo simples, 1 Prof. Dr. Campus Avançado de Jataí/UFG, Jataí-GO. hildeu@yahoo.com.br 2 Pós-graduanda em Energia na Agricultura, FCA/UNESP. idelina@fca.unesp.br 3 Prof. Dr. DCA/FCA/UNESP, Botucatu-SP, dinival@fca.unesp.br, escobedo@fca.unesp.br 4 Prof. Dr. DRF/ESALQ/USP, Piracicaba-SP, jotbrito@esalq.usp.br

2 baseado na eficiência da utilização da radiação (EUR), determinado por Monteith (1977), tem sido amplamente utilizado para prever a produtividade dos cultivos, mas poucos estudos têm considerado a variação da EUR durante o desenvolvimento da cultura, considerando a matéria seca total (incluindo as raízes) ou considerando o crescimento em condições hídricas limitantes (CONFALONE e NAVARRO, 1999). De acordo com Collino et al. (2001) a interceptação da radiação pelo amendoim e sua eficiência de conversão em biomassa decrescem com o aumento do déficit de saturação de água no solo. Awal e Ikeda (2003) observaram um aumento da EUR em ambientes sombreados, e também notaram que a EUR varia continuamente com o estágio de crescimento da planta, cujos valores máximos aparecem nos primeiros 60 dias do período de crescimento, seguido por um drástico declínio. Diante do exposto, o presente trabalho tem como objetivo estabelecer correlações entre a energia acumulada e a radiação fotossinteticamente interceptada por um stand de amendoim, baseando-se em parâmetros de crescimento da cultura. 2 MATERIAL E MÉTODOS O ensaio foi conduzido na área experimental do Setor de Ciências Ambientais (21,85 S; 48,43 W; 786 m), Fazenda Lageado, Campus da Faculdade de Ciências Agronômicas, UNESP, Botucatu, SP. O clima local, segundo a classificação de Köppen, é Mesotérmico temperado com chuvas no verão e seca no inverno (Cwa). O amendoim (Arachis hypogaea L.), cv. IAC-TATU-ST, foi cultivado, adotando-se uma densidade de plantio de plantas ha - ¹, em parcela única sob tratamento úmido no período de 11/02/2001 (verão-outono) e colhido em 06/06/2001. Tanto a correção do solo, como as adubações de plantio e de cobertura foram administradas mediante os resultados da análise química do solo, conforme recomendações técnicas específicas para a cultura do amendoim. Os tratos culturais foram feitos ao longo do experimento, conforme a necessidade e sob orientações de assessores técnicos. Durante a condução do experimento, foram amostradas as densidades de fluxo de fótons fotossintéticos (µe m -2 s -1 ) à freqüência de 1 Hz. Sendo que, no intervalo de 5 minutos eram registradas as médias das 300 amostras. Esta aquisição se deu por um sistema Datalogger CR21X da Campbell Sci. Os dados foram armazenados em um módulo de memória portátil (SM192), e

3 posteriormente descarregados e trabalhados no computador, na forma de banco de dados. As radiações fotossinteticamente ativas (400 a 700 nm) foram monitoradas por 3 sensores quânticos (mod. LI-COR 190SB), assim distribuídos: um sensor a 1,5 m acima da superfície, voltado para cima, quantificando a radiação incidente sobre a cultura (G PAR ); um sensor voltado para cultura, quantificando a radiação refletida pela superfície do solo e da cultura (R PAR ); e um sensor embaixo da cultura, quantificando a radiação transmitida pelo dossel (T PAR ). A radiação interceptada (I PAR ) pela cultura foi estimada como: IPAR = GPAR RPAR TPAR (1) Dentro da área experimental foram distribuídos 16 vasos, em grade retangular, com o mesmo tratamento recebido pelo ensaio. A cada semana, um vaso foi retirado aleatoriamente para análise de crescimento das plantas e determinação da energia química acumulada. A primeira amostragem foi feita aos 7 dias após o plantio, quando 50% das plantas haviam germinado, contando-se aí o dia zero após emergência (0 DAE) e a última aos 103 DAE. A cada amostra foram avaliados a matéria seca e o valor energético do caule, das folhas, das raízes, das flores, dos frutos e dos grãos (BENINCASA, 2003). As áreas foliar e radicular foram determinadas pelo método destrutivo, usando a técnica do scanner, conforme Assunção et al. (2001). A análise de crescimento se baseia, fundamentalmente, no fato de que cerca de 90%, em média, da matéria seca acumulada pelas plantas, ao longo do seu crescimento, resultam da atividade fotossintética. O restante, da absorção de nutrientes e minerais (BENINCASA, 2003). As amostras foram pesadas e levadas à estufa de aeração forçada para desidratação, onde permaneceram por 72 horas a 80 C, até atingirem peso constante, conforme recomendam Tsubo et al. (2001) e Benincasa (2003). Após a secagem em estufa, as amostras foram novamente pesadas e acondicionadas para determinação do poder calorífico superior (PCS). A Taxa de crescimento absoluto, ou a variação temporal do acúmulo de matéria seca (dp) pelas plantas, foi calculada como: dp TCA = (2); dt A eficiência de uso da radiação (EUR), expresso em g MJ -1, foi calculada como: TCA EUR = (3) di PAR

4 A eficiência da radiação interceptada foi calculada conforme Gallagher e Biscoe (1978), onde é definida como a razão entre a variação temporal da energia química acumulada pela matéria seca e a variação da energia radiante interceptada pelas plantas, ou seja: de ERI = (4) di onde de é a variação da energia química acumulada (MJ m -2 ), na matéria seca, quantificada calorimetricamente ao longo do ciclo. PAR 3 RESULTADOS E DISCUSSÕES A Figura 1A mostra a radiação fotossinteticamente ativa interceptada e acumulada durante o ciclo da cultura do amendoim, bem como a função logística de crescimento ajustado aos dados observados. Nota-se que foram necessários, aproximadamente, 600 MJ m -2 de radiação PAR interceptada em todo o ciclo da cultura, cerca de 110 dias. Estes valores estão próximos daqueles observados por Awal e Ikeda (2003) para o amendoim cultivado em 3 diferentes épocas de plantio, ou seja, 600 a 800 MJ m -2. Lecoeur e Ney (2003) encontraram este valor, para duas cultivares de ervilha, variando de 400 a 600 MJ m -2. A derivada da função que representa a curva de crescimento da PAR interceptada é mostrada na Figura 1B, onde se pode notar que a PAR interceptada diariamente cresce com o desenvolvimento das plantas, até quando o dossel atinja a cobertura máxima do solo, ou seja quando o índice de área foliar é máximo. Nesta fase, a interceptação permanece estável (cerca de 9 MJ m -2 dia -1 ) entre o final da floração (35 DAE) até o final da formação dos frutos (70 DAE). Após a fase de formação dos frutos e enchimento dos grãos, a radiação interceptada diariamente decresce até o final do ciclo da cultura, período em que as plantas reduzem o índice de área foliar. A Figura 1C e 1D mostram a distribuição temporal da produtividade da biomassa acumulada e a taxa de crescimento absoluta. A produção de biomassa acumulada cresceu de forma similar à radiação interceptada, refletindo o efeito do índice de área foliar, até 900 g m -2, enquanto a taxa de crescimento absoluta cresceu com o desenvolvimento da cultura até a fase de enchimento dos grãos, rendimento máximo diário de 17 g m -2 dia - ¹, aos 70 DAE, para posteriormente decrescer até o final do ciclo da cultura. Távora et al. (2002), trabalhando com amendoim, encontraram taxas de rendimentos crescentes com a densidade de plantio. A energia química acumulada na biomassa (Figura 1E) também é representada por uma

5 função logística de crescimento. No final do ciclo da cultura, a energia da biomassa, determinada por calorimetria, atingiu a magnitude de 18 MJ m -2. Tsubo et al. (2001) obtiveram valores calorimétricos na fase final da cultura, na ordem de 16, 8 MJ m -2 para o feijão, num período de 126 dias, e de 60 MJ m -2 para o milho, com igual período. A taxa máxima de ganho energético (Figura 1 F) foi observada aos 70 DAE, cerca de 0,33 MJ m -2 dia -1, valor também coincidente com o período de enchimento dos grãos. À medida que a planta desenvolve estas taxas tendem sofrer redução devido ao aumento do processo respiratório e da translocação da seiva elaborada, das folhas (fontes) para outros órgãos da planta (drenos), principalmente para os frutos. Em todos os casos as tendências são similares. A Figura 2A mostra a correlação entre os valores da biomassa produzida e a PAR interceptada e acumulada, em iguais períodos, o que determina a eficiência de uso da radiação pela planta para produção de matéria seca. Apesar desta correlação ser positiva e não linear, foi possível observar que a eficiência de uso da radiação média de 1,44 g MJ -1, valor compatível com aquele encontrado por Collino et al. (2001) que foi de 1,45 g MJ -1 para um período de crescimento do amendoim de 113 DAE. Confalone e Navarro encontraram valores de EUR para soja, variando de 0,97 a 1,92 g MJ -1, dependendo do estádio de desenvolvimento e do tratamento hídrico. Para o tratamento com irrigação, o valor de EUR médio foi de 1,37 g MJ -1. Lecoeur e Ney (2003) também observaram uma correlação positiva e não-linear entre estas duas variáveis, para ervilha, mesmo assim obtiveram uma eficiência média variando de 1,52 a 2,99 MJ m -2, dependendo do genótipo. Sinclair e Muchow (1999) relatam valores variando de 0,98 a 1,37 g MJ -1. A Figura 2B mostra a eficiência das plantas de amendoim em converterem a energia luminosa interceptada em energia química contida na biomassa. Nota-se, portanto, que a distribuição da energia química da biomassa em função da radiação fotossinteticamente ativa interceptada mostrou correlação positiva e não-linear. No entanto, a eficiência média da radiação interceptada (ERI) foi de aproximadamente 0,027, ou seja, 2,7%. Tsubo et al. (2001) obtiveram valores variando de 2,2 a 2,5% para o feijão, cultivado sozinho, de 4,2 a 4,4% para o feijão consorciado com milho e de 4,6 a 4,7% para milho cultivado sozinho. Estas diferenças são atribuídas à grande eficiência que as plantas C 4 (milho) têm em converter energia.

6 Figura 1. A) radiação PAR interceptada acumulada; B) interceptação diária da radiação PAR; C) produtividade da biomassa; D) taxa de crescimento absoluta; E) energia química retida pela biomassa; F) ganho energético diário.

7 Figura 2. A) eficiência de uso da radiação; B) eficiência da radiação interceptada. A produtividade observada foi equivalente a 4,5 t ha - ¹ de amendoim em casca. Considerando-se um rendimento médio de 70% de grãos, conclui-se que a produtividade estimada para esta área experimental foi equivalente a 3150 kg ha - ¹, proporcionando uma relação plantio/colheita, ou semente/grão, de 1:30. 4 CONCLUSÕES O desenvolvimento do presente trabalho permitiu e extrair as seguintes conclusões: 1. A radiação fotossinteticamente ativa interceptada diariamente e a taxa de crescimento absoluto crescem com o desenvolvimento das plantas até a fase de enchimento dos grãos, e decresce até o final do ciclo da cultura; 2. O valor médio observado da eficiência de uso da radiação fotossinteticamente ativa interceptada pelo dossel do amendoim foi de 1,44 g MJ -1 ; 3. O valor médio observado da eficiência do amendoim em converter a radiação fotossinteticamente ativa interceptada em energia química foi de 2,7%.

8 5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ASSUNÇÃO H.F., ESCOBEDO J.F., ASSIS ASSUNÇÃO I.C., CUNHA A. R., GALVANI E. Uso de imagem digital para determinação de áreas foliares. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE AGROMETEOROLOGIA, 12, 2001, Fortaleza, CE. Anais... Fortaleza: Sociedade Brasileira de Agrometeorologia, 2001, p AWAL, M.A. and IKEDA, T. Effect of elevated soil temperature on radiation-use efficiency in peanut stands. Agricultural and Forest Meteorology, v.118, p.63-74, BERNINGER, F. Simulated irradiance and temperature estimates as a possible source of bias in the simulation of photosynthesis. Agriculture and Forest Meteorology, Amsterdam: Elsevier, n.71, v.1, p , BENINCASA, M.M.P. Análise de crescimento de plantas (noções básicas). Jaboticabal: FCAV-UNESP, 2003, 42p. COLLINO, D.J., DARDANELLI, J.L., SERENO, R. and RACCA, RW. Physiological responses of argentine peanut varieties to water stress. Light interception, radiation use efficiency and partitioning of assimilates. Field Crops Research, v.70, p , CONFALONE, A., NAVARRO, D.M. Influência do "déficit" hídrico sobre a eficiência da radiação solar em soja. Revista Brasileira de Agrociência, v.5 n.3, p , DOORENBOS, J; KASSAM, A. H. Yield response to water. Rome: FAO, (FAO Irrigation and Drainage, paper 33). Tradução: Efeito da água no rendimento das culturas; de GUEYI, H. R.; SOUZA, A. A.; DAMASCENO, F. A. V.; MEDEIROS, J. F. Campina Grande, UFPB, p. GALLAGHER, J.L., BISCOE, P.V. Radiation absorption, growth and yield of cereals. Journal of Agriculture and Sci. Camb. V.91, p.47-60, LECOEUR, J. and NEY, B. Change with time in potential radiation-use efficiency in field pea. European Journal of Agronomy, v.19, p , MONTEITH, J.L. Climate and the efficiency of crop production in Britain. Phil. Trans. Royal Society. London, v.b281, p , SINCLAIR, T.R., MUCHOW, R.C. Radiation use efficiency. Advances in Agronomy, v.65, p , TÁVORA, F.J.F., NETO, D. H., SILVA, F.P., MELO, F.I.O. Peanut response to plant densities and planting patterns: light interception, growth analysis and yield. Revista Ciência Agronômica, v.33, n.2, p.5-12, TSUBO, M., WALKER, S., MUKHALA, E. Comparisons of radiation use efficiency of mono- /inter-cropping systems with different row orientations. Field Crops Research, v.71, p.17-29, 2001.