ÍNDICE SPAD E PARTIÇÃO DE BIOMASSA EM PLANTAS DE FEIJÃO-CAUPI SUBMETIDAS AO ESTRESSE SALINO

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1 Revista Educação Agrícola Superior Associação Brasileira de Educação Agrícola Superior - ABEAS - v.27, n.2, p , ISSN X - DOI: ÍNDICE SPAD E PARTIÇÃO DE BIOMASSA EM PLANTAS DE FEIJÃO-CAUPI SUBMETIDAS AO ESTRESSE SALINO Ronaldo do Nascimento 1, Diego A. M. do Nascimento 2, Dilma A. da Silva 3 & Anderson G. Alves 4 RESUMO Na região semi-árida do nordeste do Brasil o uso da irrigação se faz necessário devido à pequena quantidade e à má distribuição das chuvas, porém tem causado problemas de salinidade em função dos elevados teores de sais nas fontes de água, associados ao manejo inadequado e falta ou deficiência de drenagem. Nessa região a cultura do feijão-caupi é de fundamental importância como fonte de proteína para sua população. O objetivo do trabalho foi avaliar o índice relativo de clorofila e a produção e distribuição de biomassa em diferentes genótipos de feijão-caupi cultivados sob condições de estresse salino severo. O experimento foi realizado em condições de ambiente protegido de casa de vegetação da Universidade Federal de Campina Grande. Utilizou-se o delineamento inteiramente ao acaso, num fatorial 5x4 (cinco genótipos e quatro níveis de salinidade) com 4 repetições. Os tratamentos foram constituídos de diferentes níveis de salinidade da água de irrigação (1,5; 3,0; 4,5 e 6,0 ds m -1 ). Aos 40 dias após a emergência, determinou-se o índice relativo de clorofila com a utilização de um clorofilômetro SPAD-502, na segunda folha completamente expandida do ápice para a base planta, e as fitomassas secas da parte aérea, das raízes e total. Os genótipos foram igualmente afetados pelos tratamentos, não ocorrendo diferença entre eles. A salinidade causou redução na produção de biomassa seca, sendo o efeito maior nos níveis salinos mais elevados. A redução foi mais acentuada na parte aérea. PALAVRAS-CHAVE: feijão-caupi, salinidade, clorofila SPAD INDEX AND BIOMASS PARTITION IN PLANTS COWPEA SUBMITTED TO SALT STRESS ABSTRACT In the semi-arid region northeastern Brazil the use of irrigation is necessary due to the small amount and poor distribution of rainfall, but has been causing salinity problems due to high levels of salts in water sources, associated with inadequate management and lack or deficiency of drainage. In this region the culture of cowpea is of fundamental importance as a source of protein for the population. The objective of this study was to evaluate the relative chlorophyll index and the production and distribution of biomass in different cowpea genotypes grown under salt stress severe. The experiment was conducted in a greenhouse at the Federal University of Campina Grande. We used a completely randomized in a 5x4 factorial (five genotypes and four salinity levels) with 4 replications. The treatments consisted of different salinity levels of irrigation water (1.5, 3.0, 4.5 and 6.0 ds m -1 ). At 40 days after emergence, we determined the relative chlorophyll index using a chlorophyll meter SPAD-502 in the second fully expanded leaf from the apex to the base plant, and dry biomass of shoots, roots and total. Genotypes were equally affected by treatments with no difference between them. Salinity caused a reduction in the production of dry biomass, the effect being greater in the higher salinity levels. The reduction was more pronounced in the shoot. KEY WORDS: cowpea, salinity, chlorophyll 1 Professor Associado da Unidade Acadêmica de Engenharia Agrícola/CTRN/UFCG/ronaldo@deag.ufcg.edu.br 2 Aluno do curso de graduação em Agronomia/CCA/UFPB 3 Professora da Universidade Estadual do Mato Grosso (UNEMAT) 4 Aluno do curso de graduação em Medicina Veterinária/CCA/UFPB

2 Índice SPAD e partição de biomassa em plantas de feijão-caupi submetidas ao estresse salino INTRODUÇÃO O feijão-caupi, também conhecido como feijão-decorda ou feijão-macassar, constitui-se na principal cultura de subsistência das regiões Norte e Nordeste do Brasil, especialmente no Sertão Nordestino. Essa cultura apresenta grande importância na alimentação das populações que vivem nessas regiões, principalmente as mais carentes, pois fornece um alimento de alto valor nutritivo, sendo um dos principais componentes da dieta alimentar, gerando também emprego e renda, tanto na zona rural quanto na zona urbana. Por ser uma cultura tipicamente de subsistência, a maioria dos produtores são considerados pequenos ou médios, com produção destinada primeiramente para consumo doméstico, e venda da produção excedente. Como os pequenos produtores não possuem infraestrutura para uma produção mais tecnificada, grande parte desses produtores cultiva o feijão-caupi na estação das chuvas. A crescente necessidade de se aumentar à produção de alimentos, tem aumentado significativamente a expansão das áreas cultivadas, porém essa busca não leva em conta apenas à expansão das áreas agrícolas, mas também, do uso de águas consideradas de qualidade inferior, bem como a reutilização de água de drenagem com elevados teores de sais e a utilização de espécies capazes de apresentar elevada rentabilidade quando irrigadas com esses tipos de água (RHOADES et al., 2000). O uso da irrigação no semiárido brasileiro é necessário devido à pequena quantidade e à má distribuição das chuvas, porém tem causado problemas de salinidade em função dos elevados teores de sais nas fontes de água, associados ao manejo inadequado da irrigação e à falta e/ou à deficiência de drenagem. Isso tem ocasionado redução no crescimento e na produtividade das culturas, além do abandono de lotes de terras nos perímetros irrigados da região (DANTAS et al., 2002; GHEYI, 2000). A tolerância à salinidade é a capacidade das plantas em manterem um crescimento continuo e o metabolismo inalterado, como a fotossíntese que depende do conteúdo de clorofila, em condições de estresse, de forma que o cultivo de espécies tolerantes apresenta-se como uma escolha viável para o reaproveitamento de áreas salinizadas. Conforme dados apresentados nos estudos FAO N o. 29, o feijão-caupi tolera a irrigação com água salina com condutividade elétrica de até 3,3 ds m -1 (AYERS & WESTCOT, 1999). A utilização de águas salinas tem sido um problema, visto que promove o acúmulo de sais na zona radicular e reduz a produtividade da maioria das culturas (GHEYI, 2000). De maneira geral, a redução no crescimento e na produtividade pode ser conseqüência de efeitos da diminuição do potencial osmótico, provocando redução na disponibilidade de água, ou de efeitos específicos de íons que podem acarretar toxidez ou desequilíbrio nutricional nas plantas. Apesar de muitos trabalhos terem demonstrado os efeitos da salinidade na nutrição mineral das plantas, verifica-se que as respostas são bastante variáveis e complexas (LACERDA, 2005). A salinidade é um dos principias estresses que afetam o crescimento das plantas. Entre os vários processos afetados pela salinidade, a redução da fotossíntese pode acarretar em 129 comprometimento na produção e partição de biomassa na planta. OBJETIVO O objetivo do trabalho foi avaliar o índice relativo de clorofila, a produção e distribuição de biomassa em diferentes genótipos de feijão-caupi cultivados sob condições de estresse salino severo. METODOLOGIA O experimento foi realizado em condições de ambiente protegido de casa de vegetação da Universidade Federal de Campina Grande (UFCG), nas dependências da UFCG, Centro de Tecnologia e Recursos Naturais (CTRN), Unidade Acadêmica de Engenharia Agrícola (UAEA). A UFCG está localizada na zona centro oriental do Estado da Paraíba, no Planalto da Borborema, cujas coordenadas geográficas são latitude sul 7º13 11, longitude oeste 35º53 31 e altitude de 547,56 m. Conforme o Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), o município apresenta precipitação total anual de 802,7 mm, temperatura máxima de 27,5 C, mínima de 19,2 C e umidade relativa do ar de 83%. Utilizou-se o delineamento inteiramente ao acaso, num fatorial 5x4 (cinco genótipos e quatro níveis de salinidade) com 4 repetições. Os genótipos utilizados neste experimento foram: G1 (MNC01-649F-1-3), G2 (BRS-juruá), G3 (MNC02-675F-4-9), G4 (MNC03-736F-7) e G5 (MNC02-684F-5-6), cedidos pela Embrapa Meio Norte, Centro de referência em pesquisa com o melhoramento do feijão-caupi, e produção de novas cultivares, localizada na cidade de Teresina, Estado do Piauí, e desenvolvidos especialmente para cultivo nas condições climáticas preponderantes na região semi-árida do Nordeste brasileiro. Os diferentes níveis de salinidade da água de irrigação foram: 1,5; 3,0; 4,5 e 6,0 ds m -1, sendo cada unidade experimental representada por uma planta/vaso, com capacidade de 1,5 Kg de solo adubado de acordo com NOVAIS et al. (1991). Foram semeadas em cada vaso, três sementes, permanecendo apenas uma planta por vaso após o desbaste, que ocorreu cinco dias após a emergência, deixando-se a planta mais vigorosa. Foi feita adubação de fundação de acordo com a tabela de adubação para ambiente protegido (Novais et al., 1991), conforme análise do solo (Tabela 1). As irrigações foram realizadas diariamente com água proveniente da rede de abastecimento do campus da UFCG, até ser efetuado o desbaste, quando a partir deste, a água utilizada na irrigação apresentav, de acordo com os tratamentos estudados. Os níveis de salinidade avaliados foram obtidos pela mistura dos sais Ca, Na e Mg. As plantas foram coletadas aos 40 dias após a semeadura e levadas para o Laboratório de Irrigação e Salinidade (LIS) da Unidade Acadêmica de Engenharia Agrícola da UFCG, onde foram separadas em caule, folhas e raizes. Aos 40 dias após a emergência, determinou-se o índice relativo de clorofila com a utilização de um clorofilômetro SPAD-502, na segunda folha completamente expandida do ápice para a base planta, e as fitomassas secas da parte aérea

3 130 Tabela 1. Atributos químicos do solo utilizado no experimento Ronaldo do Nascimento et al. Tabela 2. Resumo da análise de variância para índice SPAD, fitomassa seca da parte aérea (MSPA), da raiz (MSR) e total (MST) de genótipos de feijão-caupi irrigados com água de diferentes salinidades **Significativo a 0,01 de probabilidade Figura 1. Fitomassa seca da parte aérea de feijoeiro caupi submetido (FSPA), das raízes (FSR) e total (FST). Para determinação da matéria seca da parte aérea e do sistema radicular, as plantas foram acondicionadas em sacos de papel e postas para secar em estufa de ventilação forçada, à temperatura de 60 C, até atingir peso constante, em seguida foram pesadas em balança analítica de precisão 0,0001g. Os resultados obtidos foram submetidos às análises de variância, sendo que os tratamentos com variáveis quantitativas foram submetidos à análise de regressão e os tratamentos com variáveis qualitativas foram submetidos ao teste de Tukey a 1 e 5% de significância. RESULTADOS E DISCUSSÃO A interação dos genótipos com os níveis de salinidade não foi significativo para massa seca da parte aérea, havendo apenas significância (p<0,01) para os níveis de salinidade (Tabela 2). A fitomassa seca da parte aérea (Figura 1) decresceu linearmente com o aumento crescente da salinidade de aproximadamente 1,4 para 0,8 g, do nível de 1,5 para 6,0 ds m -1, respectivamente. Já para a variável fitomassa seca de raiz houve interação entre os genótipos e os níveis de salinidade. O comportamento dos genótipos dentro de cada nível de sal foi decrescente com o aumento dos níveis (Figura 2) sendo que para o último nível (6,0 ds m -1 ) houve um aumento, com exceção do genótipo 4 em que obteve o seu menor número de massa seca de raiz no nível de sal mais baixo (1,5 ds m -1 ). Os níveis de salinidade só foram significativos para o genótipo 1 e 2 (Figura 3), tendo um comportamento linear Figura 2. Massa seca de raiz de feijoeiro caupi submetido decrescente, não havendo significância para os demais genótipos. Onde houve um decréscimo de 1,01 para 0,31 no genótipo 1 e de 0,87 para 0,52 no genótipo 2 do menor nível de salinidade (1,5 ds m -1 ) para o maior nível (6,0 ds m -1 ) respectivamente. Para variável massa seca total a interação entre genótipo e nível de salinidade não foi significativo, havendo significância (p<0,01) apenas para a salinidade, havendo um decréscimo linear com o aumento dos níveis de salinidade de aproximadamente 2,16 para 1,28 g, do nível de 1,5 para 6,0 ds m -1, respectivamente (Figura 4). Resultados semelhantes foram encontrados por LIMA et al (2007), em que a massa seca da parte aérea, da raiz e total decresceram linearmente com o aumento da concentração de sais. LACERDA et al (2006) relatam que a redução na

4 Índice SPAD e partição de biomassa em plantas de feijão-caupi submetidas ao estresse salino 131 Figura 3. Massa seca de raiz de feijoeiro caupi submetido Figura 5. Índice SPAD em genótipos de feijão-caupi irrigado com água salina observadas no teor de clorofila em plantas sob estresse salino parecem estar fortemente relacionadas à menor capacidade das plantas em sintetiza ou na maior degradação de clorofilas. CONCLUSÕES Figura 4. Massa seca total de feijoeiro caupi submetido biomassa está associada aos efeitos osmóticos, tóxicos e nutricionais decorrentes do acúmulo de sais na zona radicular da planta. Na variável índice SPAD a interação entre genótipos e níveis de salinidade não teve efeito significativo, ocorrendo efeito significativo (p<0,01) apenas para o fator salinidade onde houve um decréscimo linear com o aumento da salinidade de aproximadamente 39,41 para 27,16 %, do nível de 1,5 para 6.0 ds m -1 respectivamente (Figura 5), sugerindo que a presença do sal afetou a formação de clorofila. Resultados semelhantes foram encontrados por NETO (2005) e SULTANA et al. (1999) em estudos semelhantes com arroz com irrigação salina, onde o estresse salino demonstrou influencia sobre o acúmulo de clorofila nas folhas. Segundo os mesmos autores, os teores dos constituintes bioquímicos das folhas, como pigmentos fotossintéticos, são reduzidos pela salinidade, sendo esse efeito agravado pela duração e nível de exposição ä condição de estresse. Em resposta a condição de elevada salinidade do solo, as plantas desenvolvem varias alterações fisiológicas e bioquímicas (LIMA et al., 1997). Em plantas submetidas à salinidade os decréscimos na concentração de clorofila podem ser atribuídos ao aumento da atividade da enzima clorofilase que degrada a clorofila (SHARMA & HALL, 1991). CAMARGO et al. (2008) obtiveram resultados que revelaram que o aumento do estresse salino reduziu significativamente os teores de clorofila a, b e total, no qual do ponto de vista bioquímico, as reduções Os genótipos foram igualmente afetados pelos tratamentos, não ocorrendo diferença entre eles. A salinidade causou redução na produção de biomassa seca, sendo o efeito maior nos níveis salinos mais elevados. A redução foi mais acentuada na parte aérea. Não houve interação significativa entre os fatores e nem entre os genótipos avaliados para o índice SPAD, entretanto observou-se diminuição nos valores obtidos em resposta ao aumento da salinidade da água de irrigação. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Ayers, R. S.; Wescot, D. W. A qualidade da água na agricultura. Campina Grande: UFPB, p. (Estudos FAO, Irrigação e Drenagem, 29). Camargo, P. M. P.; Costa, R. C.; Barreto, A. G. T.; Neto, C. F. O.; Cruz, F. J. R Mecanismos de tolerância ao estresse salino relacionados com o metabolismo de nitrogênio e ajustamentadores osmótico em plantas de sorgo (Sorghum bicolor (L.) Moench). VI Seminário de Iniciação Cientifica/UFRA e XII Seminário de Iniciação Científica da EMBRAPA. Dantas, J. P.; Marinho, F. J. L.; Ferreira, M. M. M.; Amorim, M. S. N.; Andrade, S. I. O.; Sales, A. L. Avaliação de genótipos de caupi sob salinidade. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Campina Grande, v.6, n.3, p , Gheyi, H. R. Problemas de salinidade na agricultura irrigada. In: Oliveira, T. S.; Assis Júnior, R. N.; Romero, R. E.; Silva, J. R. C. (Eds.). Agricultura, sustentabilidade e o semiárido. Viçosa-MG: Sociedade Brasileira de Ciências do Solo, p Lacerda, C. F. et al. Morpho-physiological responses ofcowpea leaves to salt stress. Brazilian Journal Plant Physiology, v.18, n.4, p , Disponível em: scielo.php?pid=s &script=sci_ arttext. Acesso em: 04 abr

5 132 Lacerda, C. F. Interação salinidade x nutrição mineral. In: NOGUEIRA, R.J.C. et al. (eds.). Estresses ambientais: danos e benefícios em plantas. Recife: UFRPE, p Lima, C. J. G. S.; Oliveira, F. A.; Medeiros J. F.; Oliveira M. K. T.; Almeida JÚNIOR, A. B. Resposta do Feijão Caupi a Salinidade da Água de Irrigação. Revista Verde de Agroecologia e Desenvolvimento Sustentável. Mossoró, RN. v.2, n.2, p Julho/Dezembro de Lima, G. P. P.; Rossi, C.; Hakvoort, D. M. R Atividade de peroxidades (EC ) e teor de prolina no embrião e cotilédones de feijoeiro Phaseolus vulgaris L. cultivado em condições de salinidade. Scientia. Agrícola,v. 54, p Murtaza, G.; Ghafoor. A.; Qadir, M. Irrigation and soil management strategies for using saline-sodic water in a cotton-wheat rotation. Agricultural Water Management, Amsterdam, v.81, n.1, p , Ronaldo do Nascimento et al. Neto, A. D. A. Estresse salino, estresse oxidativo e tolerância cruzada em plantas de milho. In: Estresses ambientais: danos e benefícios em plantas. Nogueira, R. M. C.; Araújo, E. L.; Willadino, L. G. et al. (Eds.) Recife: UFRPE, Imprensa Universitária, p. Novais, R. J.; Neves, J. C. L.; Barros, N. F. Ensaios em ambiente controlado. In: Oliveira, A. J. de; Garrido, W. E.; Araújo, J. D.; Lourenço, L. Métodos de pesquisa em fertilidade do solo. Brasília: Embrapa, p , Rhoades, J. P.; Kandiah, A.; Mashali, A. M. Uso de águas salinas na produção agrícola. Campina Grande: UFPB, p. Sultana, N.; Ikeda, T.; Itoh, R. Effect of NaCl salinity on photosynthesis and dry matter accumulation in developing rice grains. Environmental and Experimental Botany, Amsterdam, v.42, n.3, p , Sharma, P. K.; Hall, D. O Interaction of salt stress and photoinhibition on photosynthesis in barley and sorghun. Journal of Plant Physiology, v.138, n.5, p