Crescimento e desenvolvimento de rubim (Leonurus sibiricus) com base em dias ou unidades térmicas

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1 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO SUL DE MINAS GERAIS CÂMPUS MACHADO Alan Pratezi Penha da Silva Crescimento e desenvolvimento de rubim (Leonurus sibiricus) com base em dias ou unidades térmicas MACHADO 2014

2 Alan Pratezi Penha da Silva Crescimento e desenvolvimento de rubim (Leonurus sibiricus) com base em dias ou unidades térmicas Monografia apresentada ao IFSULDEMINAS, como parte das exigências do Curso de Agronomia para a obtenção do título de Bacharel em Agronomia. Orientador: Prof. Dr. Saul Jorge Pinto de Carvalho MACHADO 2014

3 Alan Pratezi Penha da Silva Crescimento e desenvolvimento de rubim (Leonurus sibiricus) com base em dias ou unidades térmicas Monografia apresentada ao IFSULDEMINAS, como parte das exigências do Curso de Agronomia para o obtenção do título de Bacharel em Agronomia. Orientador: Saul Jorge Pinto de Carvalho Membros: MACHADO 2014

4 DEDICATÓRIA Dedico aos meus pais, que sempre estiveram presentes em minha carreira acadêmica me dando todo apoio e incentivo, lutando pelo meu sucesso.

5 AGRADECIMENTOS Ao meu orientador Saul Jorge Pinto de Carvalho que sempre esteve presente no desenvolvimento deste trabalho. Aos demais integrantes do GAPE Matologia do IFSULDEMINAS campus Machado, pelo constante companheirismo em nossas pesquisas. A Fapemig pela concessão da bolsa. Ao IFSULDEMINAS por ceder a estrutura para desenvolvimento dos experimentos e pela concessão de bolsa.

6 RESUMO As plantas daninhas são um importante fator biótico presente nas áreas agrícolas, incluindo as lavouras de café. Neste ambiente, competem por água, luz e nutrientes; interferem na quantidade e na qualidade do produto colhido; além de comprometer os procedimentos de colheita. Assim, o manejo de plantas daninhas é considerado prática imperativa, contudo, há carência de informações básicas sobre a biologia, crescimento e desenvolvimento de diversas espécies, dentre estas o rubim (Leonurus sibiricus), de modo que o sistema de manejo fica prejudicado. Portanto, este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de avaliar o crescimento e o desenvolvimento do rubim com base em dias ou unidades térmicas (graus dia). Para tanto, dois experimentos independentes foram desenvolvidos quantificando o desenvolvimento fenológico e o acúmulo de massa seca total, em condição de fotoperíodo crescente e decrescente. Considerando-se apenas uma estação de crescimento, obteve-se adequado ajuste do desenvolvimento fenológico do rubim às escalas em dias ou unidades térmicas acumuladas, porém sem equivalência entre as estações. As plantas se desenvolveram mais rapidamente em fotoperíodo crescente, com florescimento 100 dias após semeadura. Tanto a contagem do tempo em dias, bem como as unidades térmicas, não foram adequados estimadores da fenologia geral do rubim durante as diferentes estações do ano. Em qualquer condição de crescimento, as plantas de rubim acumularam massa seca total superior a 50 g planta -1. O acúmulo de massa foi ajustado às unidades térmicas, com destaque para temperatura basal de 10ºC. Desta forma, ressalta-se maior influência ambiental sobre a fenologia da espécie e menor sobre o crescimento (massa seca), em que outras variáveis podem, potencialmente, complementar os modelos matemáticos, incluindo o fotoperíodo. Palavras-chave: graus-dia, fenologia, massa seca, biologia.

7 ABSTRACT Weeds are an important biotic factor present in agricultural areas, including coffee plantations. In this environment, they compete for water, light and nutrients; interfere on the quantity and quality of the final product; beyond of compromising harvest procedures. Weed management is considered an imperative practice; however there is shortage of basic information about biology, growth and development of several species, among them Leonurus sibiricus,so that the management system is impaired. This work was carried out with the objective of evaluating growth and development of honeyweed (Leonurus sibiricus) based on days and thermal units (growing degree days). For that, two independent trials were developed quantifying phenological development and total dry mass accumulation in condition of increasing or decreasing photoperiod. Considering only one growing season, honeyweed phenological development was perfectly fit to day scale or growing degree days, however with no equivalence between seasons. Plants developed faster at increasing photoperiod, flowering 100 days after seeding. Even day-time scale or thermal units were not able to estimate general honeyweed phenology during the different seasons of the year. Under any growing condition, honeyweed plants were able to accumulate total dry mass over than 50 g plant-1. Dry mass accumulation was adequately fit to growing degree days, with highlights to base temperature of 10ºC. Therefore, it was observed higher environmental influence on species phenology and lower environmental influence on the growth (dry mass), so that, potentially, other variables may complete mathematical models, such as photoperiod. Key-words: growing degree days, phenology, dry mass, biology.

8 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO REFERENCIAL TEÓRICO Biologia de plantas daninhas O Rubim (Leonurus sibiricus) Problemática e importância Análise de crescimento Graus dia MATERIAL E MÉTODOS RESULTADOS E DISCUSSÃO CONCLUSÕES REFERÊNCIAS... 27

9 8 1. INTRODUÇÃO As plantas daninhas são um dos principais componentes bióticos do agroecossistema com capacidade de interferir negativamente nas culturas. Os efeitos negativos causados pelas plantas daninhas se manifestam sobre a quantidade e a qualidade da produção agrícola, consequência da competição pelos recursos de crescimento oferecidos pelo ambiente, da alelopatia ou por serem agentes que hospedam pragas e doenças, permitindo a multiplicação destas. Lorenzi (2006) estima que, no Brasil, as perdas ocasionadas às culturas agrícolas pela interferência das plantas daninhas estejam em torno de 20 30%. A aplicação de herbicidas para o controle das plantas daninhas proporciona agilidade e eficiência ao sistema de produção, sendo que a aplicação destes defensivos popularizou-se principalmente após a viabilização dos custos. As vantagens da aplicação de herbicidas nas lavouras agrícolas são diversas, contudo também existem pontos negativos, pois o manejo de herbicidas exige do agricultor a plena conscientização da necessidade de equilibrar os possíveis danos à cultura e ao ambiente com o controle satisfatório das plantas daninhas. A eficácia de um herbicida depende de diversos fatores como as características físicoquímicas e dose do produto, a espécie a ser controlada (características estruturais próprias), o estádio de desenvolvimento e a biologia da planta daninha, o estádio de desenvolvimento da cultura, as técnicas de aplicação, os fatores ambientais no momento e após a aplicação dos herbicidas, além das características físico-químicas do solo para os herbicidas aplicados em pré-emergência (CHRISTOFFOLETI e LÓPEZ-OVEJERO, 2005). Deste modo, o conhecimento das características biológicas das plantas daninhas favorece a escolha da forma e momento da intervenção química a ser utilizada. As plantas daninhas têm seu desenvolvimento ligado a diversos estádios fenológicos que caracterizam maior ou menor sensibilidade das plantas às aplicações de herbicidas (CHRISTOFFOLETI et al., 2005a; MOREIRA et al., 2010). Depois de emersas, estas plantas dominam rapidamente o ambiente, seja por meio do desenvolvimento de vigoroso sistema radicular, seja por meio do domínio do espaço com maior interceptação da luminosidade disponível (HORAK e LOUGHIN, 2000; CARVALHO et al., 2005a; CARVALHO; LÓPEZ-OVEJERO e CHRISTOFFOLETI, 2008). Quanto mais estabelecidas no ambiente, quanto mais bem formado o sistema radicular, ou mesmo quanto maior o número de folhas presentes nos indivíduos, mais difícil se torna o controle pós-emergente e maiores serão os danos por competição.

10 9 Dentre as plantas daninhas comumente encontradas infestando lavouras cafeeiras, pode-se destacar o rubim (Leonurus sibiricus) (FERREIRA et al., 2011). Trata-se de planta originária da Sibéria e da China, hoje com vasta distribuição no mundo. No Brasil, é encontrada em quase todas as regiões (KISSMANN e GROTH, 2000). Trata-se de uma planta da família Lamiaceae, anual ou bianual, ereta, aromática, ramificada, herbácea ou subarbustiva, de cm de altura, com propagação via sementes (LORENZI, 2000). Mesmo após sequenciais relatos sobre a importância da infestação de rubim em lavouras cafeeiras (RONCHI et al., 2003; RONCHI e SILVA, 2006; RONCHI; TERRA e SILVA, 2007), não foram encontrados artigos científicos com estudos sobre a biologia de crescimento e desenvolvimento da espécie. Por outro lado, na literatura podem ser encontrados alguns artigos, relatando, inclusive aspectos medicinais do rubim (NAGASAWA et al., 1992; WADT et al., 1996; ISLAM et al., 2005), o que retrata a importância multidisciplinar da espécie. Desta forma, este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de avaliar o crescimento e o desenvolvimento do rubim (Leonurus sibiricus) com base em dias ou unidades térmicas (graus dia), por meio de equações logísticas.

11 10 2. REFERENCIAL TEÓRICO 2.1 Biologia de plantas daninhas A interferência das plantas daninhas sobre as culturas agrícolas é responsável, em média, por reduções de produtividade próximas de 30 a 40% na região tropical do mundo (LORENZI, 2000). Por interferência, considera-se o conjunto dos diferentes efeitos negativos das plantas daninhas sobre as culturas, podendo ser dividida em interferências diretas (alelopatia, competição, problemas na colheita e redução de produtividade) ou indiretas (hospedando pragas, doenças e nematóides, aumento dos custos de produção, redução da qualidade do produto colhido e aumentos no teor de umidade dos grãos) (PITELLI, 1985; LORENZI, 2000). A competição, como já foi citada anteriormente, caracteriza-se como uma das formas da interferência direta das plantas daninhas sobre os interesses humanos. Ocorre quando existe um excesso de indivíduos recrutando os recursos finitos do meio ou quando um indivíduo, ou um grupo de indivíduos, impede o acesso dos demais até os recursos abióticos passíveis de competição, geralmente, nutrientes minerais, luz ou água; no entanto, em certos ambientes e condições específicas (comunidades muitos densas com intensa atividade metabólica) a competição pode se estabelecer pela ocupação do espaço e até mesmo pelo gás carbônico (CO 2 ) disponível (PITELLI, 1985). A interferência provocada pelas plantas daninhas varia em função de características próprias da comunidade infestante (composição específica, densidade e distribuição espacial), da cultura (espécie ou variedade, espaçamento e densidade de semeadura/população), e da época e extensão dos períodos de convivência (PITELLI, 1985). Neste sentido, Fernández (1982) observa que uma das maiores limitações que existem para a implantação de programas de manejo integrado de plantas daninhas é a carência de conhecimentos básicos sobre a biologia e a ecologia destas plantas. A Weed Science Society of America (WSSA), durante encontro nos Estados Unidos, ressaltou que o efetivo manejo das plantas daninhas através de um sistema de manejo integrado deve estar baseado em conhecimentos sólidos sobre a biologia destas plantas (OLIVER, 1997).

12 O Rubim (Leonurus sibiricus) Trata-se de uma planta da família Lamiaceae, anual ou bianual, ereta, aromática, ramificada, herbácea ou subarbustiva, de cm de altura, com propagação via sementes (LORENZI, 2000). A família Lamiaceae é originária, principalmente, de países do Mediterrâneo e Oriente Próximo e consiste de cerca de 200 gêneros e 3200 espécies. Dentre os gêneros, destaca-se Leonurus, que inclui diversos representantes de utilização na terapêutica (DUARTE e LOPES, 2005). Alguns medicamentos são produzidos a partir de espécies vegetais, como por exemplo, xaropes, que são processados a partir de rubim (BRIGHENTI e OLIVEIRA, 2011). Seu caule possui secção quadrangular e filotaxia oposta cruzada, com folhas simples, profundamente divididas, membranáceas, discolores e pecioladas (DUARTE e LOPES, 2005). Possui folhas com acentuado heteromorfismo, sendo lobadas com lobos arredondados em plantas novas e profundamente lobadas com lobos lanceolados e ápice agudo em plantas maiores, bem como limbo flácido e nervuras proeminentes na face dorsal (KISSMANN, 1999). De acordo com Procópio et al. (2003), essa espécie daninha possui lâmina foliar com espessura média de 143,06 µm, epiderme simples, face adaxial mais espessa em relação à abaxial, mesófilo dorsiventral, parênquima paliçádico com uma camada de células de espessura média de 63,91 µm e espessura média do parênquima lacunoso de 57,41 µm. Suas folhas são hipoestomáticas, ou seja, com presença de estômatos apenas na face abaxial da folha, estando os estômatos paracíticos dispostos no mesmo nível das demais células da epiderme. A espécie também possui tricomas glandulares multicelulares não-ramificados, e a cutícula é mais espessa na face adaxial das folhas. Possui, também, taxa de vascularização foliar média de três feixes a cada 590 µm de largura da lâmina foliar. Segundo Almeida et al. (2011), quanto à germinação das sementes de rubim, foi identificado alto poder germinativo em condições de luz, em temperatura constante de 20 C (93%), como também em temperaturas alternadas C (88,5%), C (88,5%) e C (88,5%). No mesmo estudo, as velocidades de germinação nas temperaturas de 20 a 35ºC foram superiores às encontradas à 15ºC, embora a porcentagem de germinação tenha sido superior às encontradas nas temperaturas de 25 a 35ºC. Sendo assim, temperaturas mais elevadas podem aumentar a velocidade de germinação mas, também, causar desorganização no mecanismo germinativo (CARVALHO e NAKAGAWA, 1988). Já em temperaturas

13 12 extremas, a germinação de L. sibiricus foi inibida a 5 e 40 C e a 10 e 35 C, sendo que acima dessa faixa pode ter ocorrido desnaturação térmica das proteínas (KOLLER, 1972) ou mudanças estruturais nas membranas celulares (TAIZ e ZEIGER, 2009). Ainda, as sementes de Leonorus sibiricus manifestam comportamento fotoblástico positivo, com temperatura mínima entre 5 e 10ºC, ótima de 20ºC e alternadas 20/25; 25/30 e 20/30 e máxima entre 35 e 40ºC, e quanto a absorção de água, as sementes possuem padrão trifásico, dando início a protrusão radicular com 65 horas (ALMEIDA et al., 2011). 2.3 Problemática e importância Segundo Rice (1984), a alelopatia pode ser definida como o efeito de uma planta no crescimento e estabelecimento de outra, através da liberação de compostos químicos para o ambiente. Segundo Larcher (2000), as plantas da família Lamiaceae produzem terpenóides e substâncias fenólicas com efeitos alelopáticos. De acordo com Almeida et al. (2003), o extrato aquoso das partes foliares de rubim pode inibir até 50% a germinação e sua velocidade na cultura do milho. Compostos fenólicos são encontrados em folhas, sementes e raízes de L. sibiricus, como por exemplo, ácido caféico (ALMEIDA et al., 2002). Na medicina chinesa, as sementes são consideradas afrodisíacas e a planta seca é prescrita como tonificante e usada em disfunções menstruais (BOWN, 1995). Folhas e flores são capazes de combater vômitos e diarréias (HOEHNE, 1939), além de serem eficientes contra resfriado, bronquite e reumatismo (CASTELLUCCI et al., 2000). O extrato metanólico de folhas também demonstra atividade anti-inflamatória (ISLAM et al., 2005) e combate células neoplásicas de glândulas mamárias (NAGASAWA et al., 1992), o que justifica diversos estudos etnofarmacológicos realizados com esta espécie no Brasil (SOUZA et al., 2004). A espécie L. sibiricus tem atividade alelopática na germinação de agrião, milho, sendo maior a inibição quanto maior for a concentração do extrato. Causa maior inibição na germinação de sementes de feijão, utilizando extrato de concentração intermediária. Ainda, ocorreu diminuição de massa seca de plântulas germinadas tratadas com extrato bruto da parte aérea de rubim (BONATTO; WACHOWICS e PAROLIN, 2009). De acordo com Cândido et al. (2010), L. sibiricus possui grandes efeitos inibitórios tanto na porcentagem de germinação como no crescimento da raiz e do hipocótilo de alface (Lactuca sativa L.)

14 13 O rubim possui barreiras foliares potenciais à penetração de herbicidas, devido à alta densidade tricomática e a ausência de estômatos da face adaxial, sendo assim necessário o uso de técnicas de aplicação que facilitem o molhamento da parte abaxial das folhas da espécie, regulando a pressão do pulverizador, escolhendo a ponta de pulverização e usando surfactantes organossiliconados, proporcionando maior penetração do herbicida, pois esta face, nesse tipo de planta, possui menor espessura de cutícula e maior densidade estomática (PROCÓPIO, et al. 2003). Quando em competição, Ronchi et al. (2003) observaram que o rubim e outras espécies de plantas daninhas mesmo em baixas densidades causaram decréscimos no conteúdo de nutrientes de plantas de café. Além de competição interespecífica, ou seja, entre café e rubim, ocorre também competição intraespecífica, entre indivíduos dessa espécie daninha (RONCHI et al., 2003). Ferreira et al. (2011) constataram que no segundo ano de transição para café orgânico, a espécie daninha rubim foi aquela de maior importância na área estudada, com alta densidade relativa e abundância. Segundo Silva et al. (2009), em lavouras de café fertirrigada em Rio Paranaíba MG, o rubim faz parte das principais espécies de plantas daninhas que ocorrem, com base em densidade e massa seca. Já Salvador e Antuniassi (2006) concluíram em seu estudo que, o rubim fez parte das espécies daninhas responsáveis por mais de 90% de cobertura em área de milho em plantio direto. 2.4 Análise de crescimento A análise quantitativa do crescimento é a parte da fisiologia vegetal em que se utilizam modelos e fórmulas matemáticas para a avaliação de índices de crescimento, muitos deles relacionados à atividade fotossintética (REIS e MILLER, 1979). Com essa análise é possível conhecer adaptações ecológicas das plantas a novos ambientes, a competição intraespecífica, os efeitos de sistemas de manejo e capacidade produtiva de diferentes genótipos (RODRIGUES; PITELLI e BELLINGIERI, 1995). Vários estudos sobre o crescimento de plantas têm sido utilizados para o conhecimento da ecologia de diferentes espécies e para análise comparativa entre espécies daninhas e culturas (DUNAN

15 14 e ZIMDAHL, 1991; CHRISTOFFOLETI; WEDTRA e MOORE III, 1997; CHRISTOFFOLETI, 2001). As taxas de crescimento podem refletir a habilidade e a hierarquia competitiva das espécies na comunidade vegetal (ROUSH e RADOSEVICH, 1985). O estudo do comportamento biológico/ecológico das espécies daninhas é importante, afim de traçar estratégias de manejo para elas. Existem vários fatores que podem influenciar na probabilidade de infestação de uma área, como, por exemplo, a adaptabilidade ecológica e prolificidade de indivíduos, longevidade e dormência das sementes e de outros propágulos, frequência na utilização de herbicidas de único mecanismo de ação e sua persistência, eficácia do herbicida e métodos adicionais empregados no controle das espécies daninhas (GRESSEL e SEGEL, 1990). Existem vários estudos sobre o crescimento e desenvolvimento de plantas daninhas, que fornecem informações sobre os estádios fenológicos e padrões de crescimento vegetal. Os resultados obtidos permitem a análise do comportamento das plantas de acordo com os fatores ecológicos, bem como sua ação sobre o ambiente, principalmente quanto a sua interferência sobre outras plantas, o que pode auxiliar no desenvolvimento de técnicas e sistemas de manejo integrado de plantas daninhas (LUCCHESI, 1984; BIANCO et al., 1995). A utilização de análises de crescimento é uma das maneiras mais fáceis e precisas para inferir a contribuição de diferentes processos fisiológicos para o crescimento vegetal, possibilitando o conhecimento da cinética de produção de biomassa das plantas, sua distribuição e eficiência ao longo da ontogenia (BENINCASA, 2004). A produção de massa seca total é reconhecida como processo básico de crescimento vegetal (RADOSEVICH; HOLT e GHERSA, 1997). A habilidade de predição de estádios fenológicos, como florescimento, dispersão de sementes e desenvolvimento de plantas daninhas, pode auxiliar no desenvolvimento das praticas de manejo (GHERSA e HOLT, 1995). Características de crescimento de determinada espécie oferecem um indicador de sua habilidade competitiva (HOLT e ORKUTT, 1991). Segundo Aguilera, Ferreira e Cecon (2004), a distribuição proporcional de matéria seca nas diferentes partes das plantas se deve ao processo fisiológico da translocação de fotoassimilados ao longo do ciclo de desenvolvimento das espécies. Carvalho, López-Ovejero e Christoffoleti (2008), em estudo sobre crescimento e desenvolvimento de daninhas do gênero Amaranthus, optaram pela utilização da escala fenológica proposta por Hess et al. (1997).

16 Graus dia Em função dos eventos que podem ocorrer ao longo do desenvolvimento vegetal, temse a necessidade de adoção de escalas numéricas que estabeleçam níveis para este período. Tradicionalmente, tem-se utilizado dias como contagem de tempo do ciclo, contudo, trata-se de uma variável muito sujeita a interferências ambientais que, indiretamente, também se expressam na fenologia. Assim sendo, a temperatura tem se apresentado como o elemento climático mais importante para predizer eventos fisiológicos, desde que não haja deficiência hídrica (COSTA, 1994; GADIOLI et al., 2000). O método dos graus-dia baseia-se na premissa de que uma planta necessita de certa quantidade de energia, representada pela soma de graus térmicos necessários para completar determinada fase fenológica ou mesmo o ciclo total. Admite, além disso, uma relação linear entre acréscimo de temperatura e o desenvolvimento vegetal (GADIOLI et al., 2000). Assim sendo, torna-se possível o uso de modelos matemáticos e rotinas de simulação que utilizem o conceito de graus dia acumulados (MEDEIROS et al., 2000). Este conceito não é diferente para as plantas daninhas, contudo, são poucos os estudos que avaliaram o desenvolvimento destas espécies com base em graus-dia acumulados. A predição de diferentes aspectos fenológicos de culturas, plantas daninhas e outras pragas com equações térmicas simples tende a ser uma excelente ferramenta para fornecer soluções práticas para problemas culturais (GHERSA e HOLT, 1995).

17 16 3. MATERIAL E MÉTODOS Foram desenvolvidos dois experimentos independentes em viveiro experimental do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Sul de Minas Gerais, Câmpus Machado MG, (21º 40 S; 45º 55 W; 850 m de altitude). Em cada experimento, avaliou-se o crescimento e o desenvolvimento do rubim (Leonurus sibiricus). O primeiro experimento foi realizado entre agosto e dezembro de 2012 (fotoperíodo crescente), enquanto o segundo foi desenvolvido entre fevereiro e julho de 2013 (fotoperíodo decrescente). Os propágulos de L. sibiricus foram coletados em áreas agrícolas e não-agrícolas do município de Machado. Posteriormente, as sementes foram acondicionadas em sacos de papel, em local seco, à temperatura ambiente até o início da instalação do trabalho. A semeadura foi realizada em vasos plásticos, com capacidade para 4 L, preenchidos com substrato comercial (casca de Pinus + turfa + vermiculita). Posteriormente, em estádio de quatro folhas definitivas, realizou-se transplante das plântulas para as parcelas experimentais, também constituídas por vasos plásticos de 4L, mantendo-se densidade final de uma planta por vaso. Os vasos foram preenchidos com proporção de substrato comercial e vermiculita (3:1; v:v), acrescentando-se fertilizante comercial completo. Adicionalmente, cerca de 30 dias após transplantio, realizou-se fertilização de cobertura com 630 mg de N e 720 mg de S, quando identificaram-se estádios 32 e 25 (HESS et al., 1997), para primeiro e segundo experimentos, respectivamente. Os vasos foram irrigados sempre que necessário, sem a ocorrência de deficiência hídrica. Após emergência das plântulas, em intervalo médio de três dias, realizou-se a avaliação da fenologia de toda a população. Para tanto, utilizou-se escala proposta por Hess et al. (1997). O estádio fenológico foi definido quando determinada característica de desenvolvimento foi constatada para 50% + 1 do total de plantas remanescentes. Em ambos os experimentos, o delineamento experimental adotado foi o de blocos ao acaso, com nove tratamentos (avaliações de crescimento) e três repetições. Em cada avaliação de massa, três parcelas (repetições) foram aleatoriamente amostradas pelo método destrutivo, passaram por lavagem em água corrente, para a retirada do substrato remanescente nas raízes e, em seguida, o material foi secado em estufa a 70ºC por 72h. Após secagem, foi mensurada a massa seca (g planta -1 ) total das plantas. Os experimentos foram analisados independentemente, por meio da aplicação do teste F na análise da variância. Os dados fenológicos do rubim foram ajustados à contagem temporal em dias ou a unidades térmicas acumuladas (Graus Dia GD), por meio do modelo

18 17 de regressão linear y = ax, em que y diz respeito ao desenvolvimento do rubim segundo escala fenológica (HESS et al., 1997), x é referente à escala utilizada e a é parâmetro do modelo. Na prática, o parâmetro a desta equação pode ser entendido como o percentual de unidades calóricas ambientais efetivamente convertidas em unidades de fenologia vegetal, permitindo estimativa da velocidade de desenvolvimento das plantas em determinada época do ano ou data de semeadura. Para cálculo das unidades térmicas diárias, foi utilizada a equação de Gilmore Jr. e Rogers (1958): T max+ T min GD = Tb 2 Em que: Tmax é a temperatura máxima diária; Tmin é a temperatura mínima diária; e Tb diz respeito à temperatura basal, avaliada em 10 ou 15ºC. As temperaturas máximas e mínimas diárias foram obtidas junto à estação meteorológica instalada no câmpus Machado e disponibilizadas pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais INPE (Figura 1). A massa seca total foi analisada por meio de regressões não-lineares do tipo logístico, também com base em dias ou em unidades térmicas (GD). Foi adotado modelo proposto por Streibig (1988): a y = x 1 + b Em que: y é a variável resposta de interesse, x é escala temporal (dias ou GD) e a, b, e c são parâmetros estimados da equação (a é a amplitude existente entre o ponto máximo e o ponto mínimo da variável; b corresponde ao valor da escala temporal necessário para a ocorrência de 50% de resposta da variável e c é a declividade da curva ao redor de b). c

19 Máxima Mínima Temperaturas Diárias (ºC) A Agosto Setembro Outubro Novembro Dezembro Meses / Dias (2012) Máxima Mínima Temperaturas Diárias (ºC) B Fev Março Abril Maio Junho Julho Meses / Dias (2013) Figura 1. Temperaturas máximas e mínimas diárias para o período e local de desenvolvimento do experimento. A Segundo semestre de 2012; B Primeiro semestre de Machado MG, 2012/13.

20 19 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO Neste sentido, obteve-se adequado ajuste do desenvolvimento fenológico do rubim às diferentes escalas utilizadas, em dias ou unidades térmicas acumuladas (GD), por meio da equação linear de primeiro grau, com coeficientes de determinação sempre superiores a 90% (Tabela 1). Para todas as escalas, não foi identificada a sobreposição dos intervalos de confiança do parâmetro a da equação, para os experimentos desenvolvidos em 2012 e 2013, em condições de fotoperíodo crescente e decrescente. Para qualquer escala temporal, o valor de a obtido para a condição de fotoperíodo crescente foi superior àquele obtido para fotoperíodo decrescente. Ou seja, em condição de fotoperíodo crescente, houve maior conversão de temperatura ou radiação fotossinteticamente ativa em etapas de desenvolvimento, alcançando florescimento e senescência mais rapidamente. Esta constatação indica desenvolvimento vegetal diferente (fenologia) nas diferentes épocas do ano, quando ajustado à contagem de dias ou GD, considerando-se Tb = 10 ou 15 C (Figura 2). Tabela 1. Escala adotada, quadrado médio do resíduo do modelo 1 (QMres), teste F, coeficiente de determinação (R²), parâmetro a da equação e intervalo de confiança (I.C.) a 5% de significância, para ajuste da fenologia de Leonurus sibiricus às unidades térmicas acumuladas (graus-dia), em todas as condições experimentais. Machado, 2012/13 Fotoperíodo Ano Escala QMres F R² A I.C. (5%) Mínimo Máximo Dias 100, ,021** 0,9284 0,5597* 0,5182 0,6012 Crescente 2012 Tb 10ºC 50, ,061** 0,9480 0,0538* 0,0510 0,0566 Tb 15ºC 27, ,276** 0,9569 0,1025* 0,0985 0,1064 Dias 13, ,191** 0,9423 0,3630* 0,3435 0,3825 Decrescente 2013 Tb 10ºC 8, ,011** 0,9481 0,0326* 0,0312 0,0339 Tb 15ºC 15, ,581** 0,9403 0,0600* 0,0565 0, Fenologia = a.(graus-dia); Tb = temperatura basal; *Significativo ao teste t a 5% de probabilidade; **Significativo a 1%.

21 20 Figura 2. Ajuste do desenvolvimento fenológico do rubim (Leonurus sibiricus), considerando-se dias acumulados e também graus dia acumulados, calculados com temperaturas basais de 10 C e 15 C. Machado, 2012/13.

22 21 A temperatura basal Tb é a temperatura mínima para o crescimento de determinada espécie, abaixo da qual o crescimento cessa ou é drasticamente reduzido. Na literatura, são considerados valores de Tb = 0ºC para plantas daninhas e culturas de clima temperado, tais como cevada (Hordeum vulgare) e trigo (Triticum aestivum) (CAO e MOSS, 1989; KIRKBY, 1995). Já no caso do girassol (Helianthus annuus), Granier e Tardieu (1998) encontraram temperaturas basais da ordem de 4,8 ºC. Para o caruru-gigante (Amaranthus retroflexus), espécie com ciclo fotossintético do tipo C4, Gramig e Stoltenberg (2007) registraram Tb = 8,5. Temperaturas basais da ordem de 10ºC têm sido registradas para o feijoeiro (KISH e OGLE, 1980; MEDEIROS et al., 2000), para a cultura do milho (GADIOLI et al., 2000) e para a forrageira Panicum virgatum (SANDERSON e WOLF, 1995). Villa Nova et al. (1999) utilizaram Tb = 15 para o capimelefante cv. Napier (Pennisetum purpureum), notadamente, uma planta da família Poaceae, de clima tropical. Vasconcelos et al. (2012) também relataram temperatura basal de 15ºC para o capimamargoso, em experimento desenvolvido com fotoperíodo decrescente (Janeiro Julho / 2011). Assim sendo, considerando-se comportamento das escalas propostas e consistência dos dados (Tabela 1), o porte do rubim, tratar-se de espécie dicotiledônea de ciclo fotossintético do tipo C3 e classificação como planta daninha anual ou bianual, sugere-se como adequada, para futuros estudos, a atribuição de Tb = 10ºC. A habilidade de predição de estádios fenológicos, tais como florescimento, desenvolvimento e dispersão de sementes de plantas daninhas podem auxiliar no desenvolvimento das práticas de manejo (GHERSA e HOLT, 1995). Ainda, as características de crescimento de determinada espécie oferecem um indicador de sua habilidade competitiva (HOLT e ORKUTT, 1991). Em condição de fotoperíodo crescente, o florescimento da espécie ocorreu 100 dias após semeadura, com 1079 ou 569 GD, para Tb = 10 ou 15ºC, respectivamente. Para fotoperíodo decrescente, foi alcançado apenas pré-florescimento aos 139 dias após semeadura, com 1401 ou 691 GD, para Tb = 10 ou 15ºC, respectivamente. Registra-se, portanto, adequado tempo entre a emergência e o florescimento para que medidas de manejo sejam realizadas antes da ocorrência da dispersão de sementes. Novamente, fica caracterizado desenvolvimento fenológico diferencial da espécie nas diferentes condições de desenvolvimento, cujo florescimento foi alcançado mais rapidamente em condição de fotoperíodo crescente. Coincidentemente, a indução ao florescimento das plantas semeadas em 2013 ocorreu após solstício de inverno (junho), que determina o início do aumento das horas de insolação diária. No momento do solstício, a fenologia identificada

23 22 foi 37, dias após, em 03/07/2013, registrou-se pré-florescimento. Mesmo após poucos dias, este pode ser um forte indício de estímulo ao florescimento das plantas quando da ocorrência de dias sucessivos com período crescente de insolação. Para tanto, vale ressaltar que, dentre os fatores ecológicos, o efeito da temperatura é proeminente e pode influenciar o crescimento e a produtividade das diferentes espécies de plantas (MCLANCHLAN et al., 1993; GUO e Al-KHATIB, 2003); contudo, o efeito do fotoperíodo pode ser determinante para estimular ou retardar o florescimento das plantas. Os valores de florescimento registrados para L. sibiricus são superiores aqueles registrados para espécies de Amaranthus, Rottboelia exaltata, Murdannia nudiflora e Siegesbeckia orientalis, da ordem de 40, 49, 54 e 60 dias após semeadura (DAS), respectivamente (CARVALHO; LÓPEZ-OVEJERO e CHRISTOFFOLETI, 2008; ERASMO et al., 2003; CARVALHO et al., 2005a; AGUILERA; FERREIRA e CECON, 2004); e próximos aos observados para Chloris polydactyla, que ocorreu aos 112 DAS (CARVALHO et al., 2005b). Pacheco e De Marinis (1984), estudando Cenchrus echinatus, observaram intervalos de florescimento da espécie variáveis entre 60 e 150 DAS. Os dados de massa seca total foram adequadamente ajustados ao modelo logístico, sempre com coeficientes de determinação superiores a 98% (Tabela 2). Foi identificado crescimento inicial lento para a espécie, com posterior acúmulo exponencial de massa seca, após 45 DAS, com valores máximos superiores a 50 g planta -1 (Figuras 3, 4 e 5). Dentre as escalas temporais utilizadas, maior sobreposição das curvas foi observada quando se utilizou Tb = 10ºC (Figura 3), neste caso, foi recalculado o ajuste, utilizando-se, simultaneamente, as duas condições de crescimento (Tabela 2; Figura 3). Assim sendo, destaca-se, novamente, adequada atribuição de Tb = 10 C para Leonurus sibiricus, considerando-se a consistência dos ajustes obtidos (Tabelas 1 e 2; Figura 3), bem como características relacionadas com a biologia da espécie. Para a variável massa seca, em análise conjunta dos experimentos, com Tb = 10 C, destaca-se a capacidade da espécie em acumular massa, superior a 50 g planta -1 ; ocorrência de fase exponencial de crescimento após 700 GD e florescimento próximo a 1400 GD (Figura 3).

24 23 Tabela 2. Escala adotada, da, momento com registro do florescimento, coeficiente de determinação (R²) do modelo 1, e parâmetros a, b e c da equação logística utilizada para ajuste da massa seca total do rubim (Leonurus sibiricus), em todas as condições experimentais. Machado, 2012/13 Ano Fotoperíodo Escala QM res F Parâmetros do Modelo a b c 2012 Crescente Dias Tb 10ºC Tb 15ºC 0,923 1,101 1, ,77** 1879,70** 1596,96** 54,396 53,383 52, , , ,088-10,551-9,268-8,444 0,998 0,998 0, Decrescente Dias Tb 10ºC Tb 15ºC 6,723 6,020 5, ,784** 351,963** 375,364** 91,316 83,623 78, , , ,849-4,622-7,025-11,492 0,989 0,990 0,991 Geral Tb 10ºC 8, ,781** 56, ,041-9,593 0,984 1 y=a/(1+(x/b) c ); Tb = temperatura basal; **Significativo a 1% de probabilidade. R² Figura 3. Acúmulo de massa seca total por plantas de rubim (Leonurus sibiricus), em duas condições distintas de crescimento, ajustado a graus dia acumulados, com temperatura basal de 10 C. Machado, 2012/13.

25 24 Figura 4. Acúmulo de massa seca total por plantas de rubim (Leonurus sibiricus), em duas condições distintas de crescimento, ajustado a graus dia acumulados, com temperatura basal de 15 C. Machado, 2012/13. Figura 5. Acúmulo de massa seca total por plantas de rubim (Leonurus sibiricus), em duas condições distintas de crescimento, ajustado a dias após semeadura. Machado, 2012/13.

26 25 O fluxo e duração da radiação fotossinteticamente ativa, a disponibilidade de nutrientes e água, a perda de tecido fotossintético e, sem dúvida, o fotoperíodo também podem afetar o crescimento e desenvolvimento vegetal (RUSSELLE et al., 1984; GRAMIG e STOLTENBERG, 2007). A análise global dos dados permite assumir que tanto a contagem do tempo em dias, bem como com unidades térmicas, por meio dos GD, não foram adequados estimadores da fenologia geral do rubim durante as diferentes estações do ano (Figura 2). O desenvolvimento mais rápido da espécie ocorreu em fotoperíodo crescente, com florescimento 100 dias após semeadura. Por outro lado, o acúmulo de massa pôde ser ajustado às unidades térmicas, com destaque para Tb = 10ºC (Figura 6). Desta forma, destaca-se maior influência ambiental sobre a fenologia da espécie e menor sobre o crescimento (acúmulo de massa), em que outras variáveis podem, potencialmente, complementar os modelos matemáticos. Figura 6. Acúmulo de massa seca total por plantas de rubim (Leonurus sibiricus), simultaneamente em duas condições distintas de crescimento, ajustado a graus dia acumulados, calculados com temperatura basal de 10 C. Machado MG, 2012/13.

27 26 5. CONCLUSÕES Considerando-se apenas uma estação de crescimento, obteve-se adequado ajuste do desenvolvimento fenológico do rubim às escalas em dias ou unidades térmicas acumuladas, porém sem equivalência entre as estações. A contagem do tempo em dias, bem como com unidades térmicas (GD) não foram adequados estimadores da fenologia geral do rubim durante as diferentes estações do ano. O desenvolvimento mais rápido da espécie ocorreu em fotoperíodo crescente, com florescimento 100 dias após semeadura. Em qualquer condição de crescimento, as plantas de rubim acumularam massa seca total superior a 50 g planta -1. O acúmulo de massa foi ajustado às unidades térmicas, com destaque para temperatura basal de 10ºC. Desta forma, ressalta-se maior influência ambiental sobre a fenologia da espécie e menor sobre o crescimento (massa seca), em que outras variáveis podem, potencialmente, complementar os modelos matemáticos, incluindo o fotoperíodo.

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