DIAGNOSE NUTRICIONAL DA CANA-DE-AÇÚCAR UTILIZANDO O MÉTODO CND

Transcrição

1 UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MATO GROSSO DO SUL UNIDADE UNIVERSITÁRIA DE AQUIDAUANA PÓS-GRADUAÇÃO EM AGRONOMIA DIAGNOSE NUTRICIONAL DA CANA-DE-AÇÚCAR UTILIZANDO O MÉTODO CND James Gordin Bertalli Engenheiro Agrônomo Aquidauana Mato Grosso do Sul Brasil Março de 2011

2 UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MATO GROSSO DO SUL UNIDADE UNIVERSITÁRIA DE AQUIDAUANA PÓS-GRADUAÇÃO EM AGRONOMIA DIAGNOSE NUTRICIONAL DA CANA-DE-AÇÚCAR UTILIZANDO O MÉTODO CND Mestrando: Eng. Agrônomo James Gordin Bertalli Orientador: Prof. Dr. Marcos Antonio Camacho da Silva Dissertação apresentada ao programa de pós-graduação em Agronomia, área de concentração Produção Vegetal, da Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul, como parte das exigências para a obtenção do título em Mestre em Agronomia (Produção Vegetal). Aquidauana Mato Grosso do Sul Brasil Março de 2011

3

4 B457d Bertalli, James Gordin Diagnose nutricional da cana-de-açúcar utilizando o método CND/ James Gordin Bertalli. Aquidauana, MS: UEMS, p. ; 18cm Dissertação (Mestrado) Agronomia Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul, Orientador: Prof. Dr Marcos Antonio Camacho da Silva. 1. Saccharum officinarum 2. Diagnode foliar 3. Nutrição de plantas. I.Título. CDD 20.ed

5 EPÍGRAFE "Se tiver que amar, ame hoje. Se tiver que sorrir, sorria hoje. Se tiver que chorar, chore hoje. Pois o importante é viver hoje. O ontem já foi e o amanhã talvez não venha. André Luiz Por Chico Xavier

6 A Deus, fonte de toda existência, sabedoria, e conhecimento. Ofereço!!! A minha filha Pietra, minha pequena luz, símbolo de esperança e amor incondicional. A minha esposa Tânia, pela paciência, amor e compreensão. Aos meus pais, Joari e Jussânia pelo exemplo de dignidade e honradez. Ao amigo Marcos Camacho por mais uma vez estar ao meu lado em mais um desafio. Dedico.

7 AGRADECIMENTOS Ao programa de pós-graduação em Agronomia Produção Vegetal, pela oportunidade de ingressar no curso de mestrado. Ao Prof. Dr. Marcos Antonio Camacho da Silva, pela orientação, amizade e paciência. Aos professores que ministraram aulas durante o curso de mestrado (Adriano da Silva Lopes; Hamilton Kikuti; Sérgio Roberto Rodrigues; Alfredo Raúl Abot; Edilson Costa, Laércio Alves de Carvalho; Etenaldo Felipe Santiago; Willian Natale (FCAV/Unesp Jabotiicabal/SP); Léon-Etiene Parent (Universidade de Laval Quebec Canadá); Manuel Evaristo Ferreira (FCAV/Unesp Jabotiicabal/SP); Bernardo Van Raij (IAC); Maria Elizabeth Fernandes Correia (Embrapa Agrobiologia); Gustavo Ribeiro Xavier (Embrapa Agrobiologia); Carlos Laraso de Melo (Embrapa Centro Oeste); Gecci Ceccon (Embrapa Centro Oeste). Aos membros da banca examinadora Mateus Gustavo da Silva e Manuel Claudio Motta Macedo pela contribuição que neste trabalho fizeram. Aos amigos e colegas do Programa de Mestrado UEMS, Marion, Cristiane, Cassia, Maira, Antonino, Érica, Fádhua, Ellen, Gilmar, Laura, Wanderléia, Léia, que pela amizade e incentivo, de alguma forma contribuíram para esta conquista;

8 SUMÁRIO página CAPÍTULO 1 - CONSIDERAÇÕES GERAIS...1 INTRODUÇÃO...1 REVISÃO DE LITERATURA...2 A cultura da cana-de-açúcar...2 Panorama atual...3 Adubação e nutrição da cana-de-açúcar...3 Avaliação do estado nutricional das plantas...4 Diagnose visual...5 Diagnose foliar...5 Objetivo...9 REFERÊNCIAS...10 CAPÍTULO 2 - DIAGNOSE NUTRICIONAL DA CANA-DE-AÇÚCAR UTILIZANDO O MÉTODO CND...12 RESUMO...12 INTRODUÇÃO...13 MATERIAL E MÉTODOS...14 RESULTADOS E DISCUSSÃO...18 CONCLUSÃO...22 REFERÊNCIAS...23

9 CAPÍTULO 1 - CONSIDERAÇÕES GERAIS INTRODUÇÃO O cultivo da cana-de-açúcar no Brasil compõe um dos mais antigos setores agroindustriais que se desta na economia. Sua produção é destinada principalmente a indústria de açúcar e álcool, sendo hoje a segunda maior cultura cultivada no país, perdendo apenas para o cultivo de soja, no entanto, nos próximos anos é forte candidato a se tornar a cultura mais produtiva do país. Possuidora de grande importância no cenário sócio-econômico brasileiro é responsável por uma fatia expressiva do produto interno bruto, possibilitando o uso de energia renovável, gerando divisas com as exportações de açúcar e álcool, além de ser uma atividade de criação intensa de empregos. Com o desenvolvimento do sistema produtivo da cultura, principalmente com melhoramento genético de suas variedades, permite sua implantação em diversas regiões. Porém, o trabalho de melhoramento, geralmente visa aperfeiçoar sua adaptabilidade as condições climáticas e resistência a pragas e doenças, deixando em segundo plano a questão nutricional, assim, mesmo as usinas possuindo variedades com alto potencialmente produtivo, estas não expressem produtividade alta rendimento. O Mato Grosso do Sul, ainda é muito carente em pesquisas sobre canade-açúcar, principalmente na área da fertilidade do solo e nutrição de plantas necessitando que os produtores de utilizem recomendações de outras regiões do país, em especial São Paulo. Assim, com a necessidade de se realizarem pesquisas que possam fornecer informações sobre o melhor manejo dos solos, melhorando o ambiente radicular, e também o manejo nutricional, esse trabalho assume grande relevância perante ao setor sucroalcooleiro e entidades de pesquisa, tendo em vista que o objetivo deste é estabelecer e validar normas para diagnose foliar desta cultura utilizando o método CND. 1

10 REVISÃO DE LITERATURA A cultura da cana-de-açúcar A cana-de-açúcar (Saccharum officinarum) é uma gramínea perene pertencente a família das Poaceae, originária do Sudeste Asiático na grande região centrada em Nova Guiné e Indonésia (Daniels & Roach, 1987), porém, a menção mais antiga da cana-de-açúcar foram encontrados em arquivos indianos, datados de a.c. (Irvine, 1993). Cultivada em ampla faixa de latitude, que se estende desde 35 N a 30 S e altitudes que variam desde o nível do mar até 1000 metros, atualmente está presente em todas as regiões do planeta (Magalhães, 1987). É uma planta caracterizada pela alta produtividade, decorrente da grande eficiência e capacidade na utilização de luz solar no processo fotossintético, cresce e produz em diferentes condições ecológicas, colocandose entre as culturas de maior capacidade de aproveitamento de energia (Alexandre, 1973). Considerada uma planta de metabolismo C4, com altas taxas fotossintéticas, entretanto, esta alta atividade fotossintética, não se correlaciona diretamente com a elevada produtividade de biomassa. Chegou ao Brasil através dos Portugueses com Martim Afonso de Souza em 1533, o que fundou o primeiro engenho na capitania de São Vicente. Entre a chegada dos primeiros colonizadores portugueses e consolidação da agroindústria canavieira, decorreram aproximadamente 70 anos (Arbex, 2001). Ao final do século XX, o Brasil se tornou o maior produtor mundial de cana-de-açúcar, de açúcar e de álcool do mundo (Balsadi et al., 1996). Essa liderança foi atingida em função da criação do Proálcool, em 1975, um programa governamental de incentivo à produção de álcool combustível, programa este pioneiro no mundo em termos de um combustível renovável de biomassa (Leite, 1987). Segundo Arbex (2001), com aumento da demanda de veículos movidos a álcool houve um aumento significativo das áreas agrícolas destinadas à produção de cana-de-açúcar, substituindo culturas tradicionais como: café, milho, algodão, laranja, entre outras. 2

11 Atualmente a cultura tem obtido avanço bastante significativo no setor agrícola mundial, quer no aumento de sua produção por área cultivada ou em seus índices de qualidade agroindustriais. Isso graças aos avanços tecnológicos que o setor vem desenvolvendo tais como: manejo do solo, irrigação, adubação, nutrição, novas variedades que contribuíram para que o país se tornasse independente do domínio de tecnologia externa. Outro fato determinante para o aumento da produção foi a forte política mundial sobre preservação do meio ambiente, exigindo produções sustentáveis e a crescente procura por combustíveis renováveis, não poluentes em substituição aos combustíveis fósseis. A partir de então houve crescente procura e comercialização de veículos movidos a álcool e, sendo o Brasil pioneiro nesta tecnologia, se tornou o primeiro país a lançar o carro conhecido como flex, ou seja, carros que funcionam tanto com gasolina a quanto com álcool. Panorama atual Estima-se que a cultura da cana-de-açúcar ocupa no Brasil uma área estimada de 8,0 milhões de hectares na safra 2010/11, área 8,4% maior que na safra anterior. O crescimento da área é conseqüência da boa rentabilidade apresentada pelo setor nos últimos anos, o que estimulou a expansão dos canaviais das usinas existente e a implantação de novas unidades, em especial em Mato Grosso do Sul, com isso impulsionado pela forte expansão de demanda devido ao aumento das vendas de veículos bicombustível. (Conab, 2011) Em relação a área total, o Estado de São Paulo representa 54,23% (4357,01 mil hectares), seguido por Minas Gerais com 8,1% (649,94 mil hectares), Goiás com 7,46% (599,31 mil hectares), Paraná com 7,25% (582,32 mil hectares), Alagoas com 5,46% (438,57 mil hectares), Mato Grosso do Sul com 4,93% (396,16 mil hectares) e Pernambuco com 4,32% (346,82 mil hectares) (Conab, 2011). Adubação e nutrição da cana-de-açúcar 3

12 Vitti e Mazza (2002) afirmam que o planejamento das atividades envolvidas com cana-de-açúcar, desde o plantio até sua colheita é extremamente importante para sua exploração econômica, analisando todos componentes de produção (insumos, época de plantio, variedades, máquinas e implementos, entre outros), e assim decidir quais técnicas deverão ser adotadas. Considerando a adubação e nutrição da cultura, dentro deste contexto, os autores afirmam que sua eficiência no incremento da produtividade será maior quanto melhor for o seu ajuste em relação aos fatores de produção. Atualmente, a produtividade média nacional dos canaviais tem oscilado em torno de 100 t ha -1, entretanto adotando um manejo adequado de variedade, calagem, tratos culturais e adubação, podem alcançar produtividades superiores. Avaliação do estado nutricional das plantas Segundo Filho (2008), anos de estudo envolvendo observações de sintomas de carência e morte das plantas, bem como a identificação química dos compostos existentes nelas e correlação entre as quantidades de nutrientes existentes no solo, planta e sua produtividade, foram dedicados até que chegassem ao resultado dos princípios e práticas da análise de plantas. Malavolta (1997) descrevendo a avaliação do estado nutricional das plantas relatou que avaliar o estado nutricional consiste em fazer comparação entre amostra (uma planta ou um conjunto de plantas, sendo esta inteira ou parte da mesma) e amostra padrão (uma planta ou conjunto de plantas tidas como normal do ponto de vista nutricional), sendo esta, geralmente cultivada em condições controladas de nutrição. O mesmo autor ainda relata que existem diversas técnicas de avaliação do estado nutricional das plantas, entre elas destacam-s a diagnose visual e diagnose foliar. Malavolta (2006) ressalta que para saber se o sintoma é nutricional tem que verificar os seguintes aspectos: O sintoma deve ser generalizado em áreas relativamente grandes; Presença de um gradiente; Localização do sintoma em relação ao período de crescimento; Toxidez (folhas mais velhas); Sintomas simétricos. 4

13 Havendo dúvida para identificar o sintoma, recomenda-se fazer analise das folhas com e sem sintomas, estas com a mesma idade fisiológica, distinguir sintomas e finalmente analisar folhas normais e com diferentes graus de severidade dos sintomas (Malavolta, 2006). Diagnose visual A carência de cada elemento considerado essencial para o crescimento e desenvolvimento das plantas, desencadeia determinados fenômenos bioquímicos dentro das plantas, os quais são externados por sintomas típicos (Epstein, 1972). Assim, considerando-se que as deficiências de minerais promovem alterações no metabolismo da planta, modificando seus aspectos morfológicos e anatômicos, o diagnóstico visual de problemas nutricionais possui uma importância relevante, pois após os sintomas externados não há mais nada o que se possa fazer para corrigir tal deficiência (Malavolta, 2006). Apesar disso, atualmente, a diagnose visual, juntamente com a diagnose foliar é a responsável por grande parte dos estudos referente a tecnologia de difusão da nutrição de plantas (Silva, 2006). Diagnose foliar Para pesquisadores da área de fertilidade do solo e nutrição de plantas, a avaliação do estado nutricional das plantas sempre foi um desafio. Com isso estudos na área, em especial em diagnose foliar, foram desenvolvidos e este se tornou uma ferramenta, isto é, metodologia de interpretação de análise foliar importante para diagnosticar possíveis desequilíbrios nutricionais das culturas. A diagnose foliar é um caso particular de análise de planta, onde a folha substitui a planta, isso por ser considerado o órgão que reflete melhor o estado nutricional da cultura e, quando se realiza a análise foliar, considera-se a planta como solução extratora universal dos elementos contidos no solo (Malavolta, 2006). 5

14 A diagnose foliar tem papel ímpar para informar o estado nutricional, por ser a própria planta o extrator do nutriente do solo e permitir uma avaliação direta de seu estado nutricional (Orlando Filho e Zambelo Jr, 1983). Apesar de algumas limitações, a diagnose foliar convencional consiste uma importante ferramenta na avaliação nutricional das plantas, se considerarmos a planta como extrator das formas disponíveis dos nutrientes no solo, e por ser a folha o centro das atividades fisiológicas para onde são transportados os nutrientes absorvidos pelas raízes (Beaufils, 1971). Dentre as metodologias existentes, atualmente se encontram em evidência: a Faixa de Suficiência (FS), Nível Crítico (NC), Sistema Integrado de Diagnose e Recomendação (DRIS) e Composition Diagnoses Nutrition (CND). Escano et al. (1981), definiu NC como sendo a concentração do nutriente no tecido vegetal, onde acima do qual, pequenos ou nenhum acréscimo na produção é esperado, baseando-se na premissa de que existe uma relação direta entre os teores dos nutrientes no tecido das plantas e a sua produção, tendo em vista que existe uma relação direta entre o nutriente existente no solo, o nutriente disponibilizado pelo adubo e a concentração de nutriente encontrada nas folhas. Segundo Silva (2006), o NC nada mais é que o ponto onde a planta passa a responder pouco ou não responder à adição de nutriente, isto é, existe antes do NC uma faixa chamada de zona de deficiência, onde se adicionando adubo a planta responderá significativamente a este, aumentando sua produção. Este aumento de produção tem um limite, o que implicaria em teores de nutrientes altos sem a devida resposta na produção, ponto conhecido de zona de transição. Esta zona de transição seria a faixa onde ao se aplicar o adubo a planta pouco responderá ao mesmo significativamente, podendo assim causar perdas econômicas. Logo após a zona de transição, chegará ao denominado de consumo de luxo, onde o excesso de nutriente causará distúrbios fisiológicos na planta. Outro método bastante utilizado na agricultura moderna citado por Silva (2006) é a Faixa de Suficiência. Este, a exemplo do NC, é um método univariado onde na maioria das vezes são estabelecidos através de experimentos de calibração, onde todos os fatores são controlados. 6

15 A taxa de crescimento de uma planta, de modo genérico, é afetada pelo teor do nutriente no seu tecido como mostra a figura 1. Figura 1. Gráfico geral do crescimento ou produção da planta em função do teor de nutriente no tecido (Ulrich e Hills, 1967). Na faixa de concentração chamada zona de deficiência, um pequeno incremento no teor do nutriente, conseguido por fertilização, acarreta grande crescimento da planta. Acima da concentração crítica, que é aquela suficiente para gerar 90% do crescimento máximo, os aumentos na concentração não afetam apreciavelmente o crescimento. A zona adequada representa um consumo de luxo podendo o elemento ser estocado no vacúolo, como alternativa ao metabolismo. Esta zona (adequada) pode ser ampla para os macronutrientes e tende a ser estreita para os micronutrientes que atingem antes a concentração crítica tóxica, que é aquela suficiente para acarretar redução de 10 % no crescimento (Malavolta, 2006). Quando ocorre deficiência de algum nutriente, isto pode ser visualizado pela formação de "sintomas de deficiência". O quadro sintomatológico depende principalmente de 2 fatores: A função ou as funções do elemento; A mobilidade do nutriente na planta, ou seja, se ele é ou não redistribuído (remobilizado) de partes velhas para partes novas (em formação) da planta. Os nutriente podem ser classificados da seguinte forma: 7

16 - Móveis N, P, K, Mg, Cl, e Mo ( os sintomas destes aparecem nas folhas velhas, pois eles são retirados destas para serem usados nas partes novas); - Pouco móveis S, Cu, Fe, Mn, Ni e Zn; - Imóveis Ca e B. Antes do aparecimento dos sintomas de deficiência, o metabolismo e o crescimento já foram comprometidos de alguma forma, de modo que um monitoramento dos teores de nutrientes foliares ou do solo são alternativas preventivas. A absorção de um nutriente pelas plantas depende da disponibilidade deste na solução do solo e da capacidade de absorção do nutriente pela planta. A disponibilidade é definida como a fração do nutriente que está acessível ao vegetal e depende de inúmeros fatores edáfo-climáticos (temperatura, ph da solução do solo, aeração, umidade, teor de matéria orgânica). Fatores intrínsecos da planta como a potencialidade genética e as condições fisiológicas da plantas, influenciam de modo decisivo a absorção e metabolização dos nutrientes minerais. Há diferenças na capacidade e velocidade de absorção de um determinado nutriente entre espécies e variedades.(bull, 1993) Segundo Malavolta (2006), a disponibilidade dos nutrientes é afetada pela seguintes característica do solo: - O ph afeta a disponibilidade de praticamente todos os nutrientes do solo. - A CTC do solo e da matéria orgânica que são um reservatório de elementos absorvidos, podendo ser trocados com a solução do solo; - Interações entre nutrientes. Várias são conhecidas e pode-se citar uma clássica que é a do fósforo com o zinco, onde a alta disponibilidade do primeiro, geralmente obtida com pesadas adubações fosfatadas, pode reduzir a absorção de Zn pela planta; - Relação C/N do material vegetal depositado no solo. Se for de alta relação (maior que 20-30) o N ficará imobilizado nos microorganismos. As leguminosas normalmente têm relação C/N entre de modo que mais N 8

17 ficaria mais disponível. Os microorganismos podem reter parte dos nutrientes e se alguma coisa causar morte excessiva deles pode ocorrer toxidez de micronutrientes; - Fixação biológica de N que torna disponível o N da atmosfera para o solo quando da morte dos microorganismos de vida livre ou diretamente para os vegetais simbiontes; - Micorrizas, que são associações entre raízes de plantas e fungos, que aumentam a capacidade da planta de absorver nutrientes. Objetivo Objetivo deste trabalho é estabelecer e validar normas para diagnose foliar da cultura da cana-de-açúcar utilizando o método CND. 9

18 REFERÊNCIAS BASALDI, O.V.; FARIA, C.A.C.; NOVAES FILHO, R. Considerações sobre a dinâmica recente do complexo sucroalcooleiro no estado de São Paulo. Informações Econômicas, v.26, n4, p.21-29, BEAUFILS, E.R. Diagnosis and recommendation integrated system (DRIS). A general Scheme for experimentation and calibration based on principles developed from research in plant nutrition. Soil Sci. Am., Standford, v. 132, n.1, p.15, BULL, L. T. Nutrição mineral do milho. In: BULL, L.T.; CANTARELLA, H. (Ed.). Cultura do milho: fatores que afetam a produtividade. Piracicaba: POTAFOS, DANIELS, J.; ROACH, B.T. Taxonomy and evolution. In: HEINZ, D.J. (Ed.) Sugarcane improvement through breeding. Amsterdam: Elsevier, p. 7-84, LEITE, R.C.C. Pró-alcool: a única alternativa para o futuro. Campinas: UNICAMP, 86p., EPSTEIN, E. Mineral nutrition of plants: principles and perspectives. New York: John Willey & Sons, p. ESCANO, C.R.; JONES, C.A.; UEHARA, G. Nutrient diagnosis in corn on Hydric Dystrandepts: II. Comparison of two systems of tissue diagnosis. Soil Sci. Soc. Am. J., Madison, v. 41, p , MAGALHÃES, A.C.N. Ecofisiologia da cana-de-açúcar: aspectos do metabolismo do carbono na planta. In: CASTRO, P.R.C. Ecofisiologia da produção agrícola. Piracicaba: POTAFOS, p , MALAVOLTA, E.; VITTI, G.C.; OLIVEIRA, S. A. de. Avaliação do estado nutricional das plantas: princípios e aplicações. Piracicaba: POTAFOS, p. MALAVOLTA, E. Manual de nutrição mineral de plantas. São Paulo: Ed. Agronômica Ceres, p. ORLANDO FILHO, J. e ZAMBELLO JR., E. Diagnose foliar. In: ORLANDO FILHO, J. Nutrição e adubação da cana-de-açúcar no Brasil. Instituto do açúcar e do alcool,.piracicaba: Planalsucar, p ROSSETTO, R.; SPIRONELLO, A.; CANTARELLA, H.; QUAGGIO, J.A. Calagem para a cana-de-açúcar e sua interação com a adubação potássica. Bragantia, Campinas, v.63, n.1, p ,

19 SILVA, M. A. C. Métodos de avaliação do estado nutricional do algodoeiro no Centro-oeste do Brasil. Abr/ p. Tese (Doutorado). UNESP Universidade Estadual Paulista Julio de Mesquita Filho. Jaboticabal, SP ULRICH, A.; HILLS, F. J. Principles and practices of plant analysis. In: HARDY, G.W. (ed) Soil testing and plant analysis. Madison: Soil Sci. Soc. Am. J p (Special Publication, 2). VITTI, G.C.; MAZZA, J.A. Planejamento, estratégias de manejo e nutrição da cultura de cana-de-açúcar. POTAFÓS. Piracicaba, p. (ENCARTE DO INFORMAÇÕES AGRONÔMICAS Nº 97) 11

20 CAPÍTULO 2 - DIAGNOSE NUTRICIONAL DA CANA-DE-AÇÚCAR UTILIZANDO O MÉTODO CND RESUMO Resumo: A avaliação do estado nutricional das plantas utilizando dados de análises químicas de tecidos vegetais permite identificar possíveis desequilíbrios nutricionais que limitam a produção agrícola e adequar manejos e o programa de adubação. Os objetivos deste trabalho foram estabelecer e validar normas para diagnose foliar em cana-de-açúcar, utilizando-se como ferramenta de interpretação o método CND (Compositional Nutrient Diagnosis). Teores foliares de nutrientes de 126 lavouras comerciais de cana-de-açúcar foram analisados durante a safra de para o cálculo de índices CND. Ao final da safra de foram avaliadas as produtividades das parcelas experimentais. As normas CND estabeleceram a produtividade referência para a cultura da cana-de-açúcar em 69 t ha -1. Termos de indexação: Saccharum officinarum, diagnose foliar, nutrição de plantas. SUMMARY: NUTRITIONAL DIAGNOSIS SUGAR CANE USING THE CND METHODS SUMMARY: The nutritional status of plants using data from chemical analysis of plant tissues can identify possible nutritional imbalances that limit agricultural production and appropriate management and fertilization program. This work aimed to establish and validate standards for leaf analysis in sugar cane, using as an interpretation tool the method CND (Compositional Nutrient Diagnosis). Foliar nutrient concentrations of 126 commercial fields of cane sugar were analyzed during the crop for the CND index calculation. At the end of the crop were evaluated the productivity of the experimental plots. The CND norms established productivity reference to the culture of sugar cane at 69 t ha -1. Index terms: Saccharum officinarum, leaf diagnosis, plant nutrition 12

21 INTRODUÇÃO Com a expansão da área cultivada no País impulsionada pelo aumento da demanda de combustíveis renováveis, a cana-de-açúcar (Saccharum officinarum) vem despertando maiores interesses no setor agrícola brasileiro, aumentando sua importância social e econômica. Atualmente a área cultivada com cana-de-açúcar no Brasil é de, aproximadamente, 9 milhões de hectares, com uma estimativa de produtividade média nacional de 79 t ha -1 (IBGE, 2010). A produção agrícola de cana-de-açúcar, a exemplo de outros sistemas de produção agrícola, visam o aumento da produtividade da cultura e da qualidade do produto final, sendo que este aumento é função de vários fatores que interferem no sistema produtivo. Dentre as práticas culturais capazes de elevar a produtividade, a calagem e a adubação são citadas inúmero (Faroni et al., 2009; Kondorfer e Melo, 2009; Franco et al., 2008; dentre outros), fato este que destaca sua importância dentro do cultivo da cana-de-açúcar e a relevância de estudo nesta área, bem como em especialidades de avaliação do estado nutricional de plantas pela diagnose foliar diretamente correlacionadas, como aspectos nutricionais desta cultura, notadamente, a. A diagnose foliar na cana-de-açúcar, atualmente, consiste na interpretação dos resultados pelas faixas de suficiências (Raij et al., 1996; Ribeiro et al., 1999), além da utilização dos índices DRIS para a cultura (Reis e Monnerat, 2002; Reis e Monnerat, 2003a,b), entretanto, não foram publicados ou estudados outros métodos utilizados na diagnose foliar, tais como a chance matemática e o índice CND. O CND (Compositional Nutrient Diagnosis) criado por Parente & Dafir (1992), visa diagnosticar a concentração de nutriente encontrada no tecido vegetal da cultura, incorporando possíveis interações entre os nutrientes, ou seja, relações multivariadas (Parent et a., 2009). Estudos com esta técnica ainda são escassos, sendo que no Brasil são encontrados relatos para o algodão (Serra et al., 2010a,b), soja (Urano et al.,2006), no entanto, ainda há uma lacuna para várias espécies agrícolas, dentre as quais, a cana-de-açúcar. 13

22 Embasado neste propósito este trabalho teve como objetivo estabelecer e validar normas para diagnose foliar desta cultura utilizando o método CND. MATERIAL E MÉTODOS Foram utilizados dados provenientes de 126 lavouras comerciais de cana-de-açúcar da região de Campos dos Goytacazes, RJ, amostradas durante o período de , sendo estas obtidas em lavouras de canaplanta e cana-soca e coletadas aos quatro meses de idade das plantas, onde cada amostra foi constituída de 15 folhas coletadas aleatoriamente dento da área, sendo estas coletadas na posição 3+ conforme descreve Malavolta (1997). Para análise química foliar utilizou-se os 20 cm da parte mediana, sendo descartadas as nervuras centrais, posteriormente levadas à estufa de circulação forçada onde foram mantidas à temperatura de 70 C por 72h. Dados de produtividade foram obtidos nos locais amostrados quando a cultura atingiu o ponto de colheita, que, juntamente com seus respectivos teores foliares (Anexo 1) formaram o banco de dados, sendo este parte da Tese de Doutorado de Roberto dos Anjos Reis Júnior (1999). Conforme indicado em Parent (1992), que considera a planta como um elemento 100% fechado, ou seja, possuidora de todos nutrientes, sendo estes mensuráveis (N, P, K,...) e ou não mensuráveis (C,H,O entre outros) estes conhecidos como Resíduo (R d ) (Anexo 2), os resultados das análises foliares foram transformados em porcentagem e em seguida calculadas suas médias geométricas (Equação 1), e todos os dados foram submetidos a logaritmização de ordem natural (Equação 2), para diminuir a variância dos dados. Eq. [1] Onde: d = número de variáveis. Eq. [2] 14

23 O método CND foi calculado utilizando-se o indicado em Parent et al. (2009), utilizando a Distância de Mahalanobis (D 2 ) (Equação 3), após o cálculo multivariado da matriz variancia inversa (VAR -1 ) e a matriz inversa da covariância (COV -1 ), sendo esta uma técnica estatística que explora simultaneamente as relações entre diversas variáveis independentes, utilizada para remover o efeito de quaisquer variáveis independentes métricas não controladas sobre as variáveis dependentes. Eq. [3] Tabela 1. Média, Desvio Padrão, Matriz Inversa e Matriz Inversa da Covariância dos valores de (VN até VZn) dos nutrientes nas subpopulações com alto rendimento (n=45) clr VN VP VK VCa VMg VS VCu VMn VZn Média 2,67 0,59 2,28 1,35 0,85 0,43-5,38-2,59-4,39 Desvio Padrão 0,20 0,16 0,18 0,32 0,21 0,25 0,19 0,38 0,23 Conforme Khiari et al. (2001), após encontrar os rendimentos da variação acumulada para os valores de D 2, estes deverão ser classificados em ordem decrescente e posteriormente aproximados por uma função cúbica e, a segunda derivada deverá ser utilizada para determinar o ponto de inflexão, com a finalidade de separar as sub-populações de baixo e alto rendimento, sendo os dados outliers eliminados, permanecendo no banco de dados somente os que foram interados, ao utilizar o processo de regressão linear, o que obtiveram P < 0,01. O Índice CND (I i ) do componente i-ésimo foi computado como uma variável padrão usando a média (V i ) e o desvio-padrão (SD * i ) de uma subpopulação de alto rendimento (Parent et al., 2009), servindo apenas para 15

24 estabelecer uma ordem de carência potencial do índice mais negativo (carência relativa) ao índice mais positivo (excesso relativo), sendo calculado para cada nutriente, da seguinte maneira: Eq.[5] O valor de CND-r 2 foi calculado em nutrientes do seguinte modo: Eq. [6] Quando V i e V * i são valores de clr do componente de i-ésimo e a norma CND (valor médio de V i s a sub-população de alto rendimento), respectivamente, VAR -1 é a matriz inversa de variação entre o V i s a subpopulação de alto rendimento e T significa que a matriz tem de ser transposta. Supondo que índices de nutrientes de CND (I i s na Eq. 6) são variáveis padrão independente, o valor de CND-r 2 deve ser distribuído como uma variável de Qui-quadrado com X graus de liberdade (Parent et al. 2009). O CND_r 2 é calculado através da soma de quadrados dos índices CND, é uma medida do desequilíbrio nutricional nas culturas que se presume que tem um distribuição x 2. A distância de Mahalanobis (D2) é outra medida de distância multivariada, que tem um x 2 distribuição. Em comparação com CND_r 2, D 2 requer uma matriz covariância inversa, em vez de uma matriz de variância inversa (Khiari et al. 2001a). A relação da variância de D 2 expressa para produtividades elevadas, deverá reduzir quando comparado a variância de D 2 expressa para as produtividades inferiores. Assim, a relação de rendimento dos nutrientes formará um gráfico curvilíneo mostrando o rendimento entre as populações de baixa e alta produtividade, onde o ponto de inflexão determinará as populações de alto e baixo rendimento. Eq.[7] 16

25 Eq.[8] As normas CND foram constituídas da média aritmética e desvio-padrão das variáveis em uma população de alta produtividade. O procedimento de Cate-Nelson é utilizado para separar os dados de rendimento entre dois grupos no banco de dados de validação determinando os valores-limite para os índices de nutrientes e CND_r 2. A função cumulativa relacionada ao rendimento (Y) é representada por uma função cúbica conforme a seguir: Eq.[9] Tabela 2. Teores médios de nutrientes em folhas de cana-de-açúcar com diferentes classes de produtividade. Produtividade N P K Ca Mg S Cu Mn Zn (T ha -1 ) g kg mg kg ,20 14,43 2,67 11,64 3,48 1,58 1,80 5,61 48,66 13,22 97,93 12,44 2,25 10,56 4,52 3,94 2,16 4,89 65,11 14,64 85,47 15,76 1,91 13,24 3,01 2,50 1,73 4,62 80,17 14,66 75,43 16,70 1,89 11,26 3,60 2,58 1,72 5,84 76,67 12,02 70,95 15,32 2,08 9,68 4,87 2,63 1,64 5,32 60,89 13,02 66,25 13,53 2,09 10,26 5,31 3,07 2,16 5,10 65,92 14,84 60,42 16,30 1,74 10,11 4,75 2,70 1,68 4,96 104,15 11,19 56,21 13,37 1,94 9,23 4,41 2,73 1,43 4,81 77,15 15,20 51,41 9,09 1,65 9,15 3,98 2,05 1,38 3,87 52,01 11,88 17

26 46,79 14,92 1,51 8,59 3,59 1,92 1,33 4,70 87,23 11,80 41,66 14,14 1,92 9,17 4,36 2,50 1,66 4,42 90,87 14,10 35,93 13,95 1,33 8,57 2,93 1,63 1,01 3,37 93,71 10,58 O ponto de inflexão corresponde ao ponto onde ocorre no modelo à mudança na concavidade, sendo obtido por duas derivações As amostras originais usadas para o estabelecimento da população de referência deste trabalho foram agrupadas, conforme utilizado em Bataglia et al. (2004), em classes de produtividade, com os respectivos teores médios de nutrientes nas folhas, conforme apresentado na Tabela 2. RESULTADOS E DISCUSSÃO A seleção das populações de alta e baixa produtividade foi definida através da função de proporção da variação que revelou a relação cúbica (y = 0,0002x 3-0,0414x 2 + 0,6792x + 114,28) do rendimento produtivo da cultura da cana-de-açúcar, sendo o ponto de inflexão (-b/3a) (Fig. 1) responsável pela separação destas populações, onde populações com produtividades iguais ou superiores a 69 t ha -1 foram consideradas de alto rendimento e abaixo deste valor foram consideradas populações de baixo rendimento. Figura 1.; Representação gráfica da função para estimar o ponto de inflexão, utilizado para separar as populações de alta e baixa produtividade. 18

27 Portanto entre os 126 talhões amostrados, 45 apresentaram produtividades superiores a 69 t ha -1 e constituíram a sub-população de alta produtividade, os 81 talhões restantes, constituíram a sub-população de baixa produtividade. A produtividade de corte foi inferior a utilizada por Reis & Monnerat (2003) neste mesmo conjunto de dados, que foi de 75 t ha -1. A utilização de produtividades que limitem demais o número de amostras consideradas de alta produtividade pode prejudicar o diagnóstico, uma vez que esta sub-população pode ficar demasiadamente pequena e não representativa, conforme descrito em Beaulfils (1973). Considerando a lavoura de cana-de-açúcar como uma atividade agrícola classificada como semi-permanente, atualmente, após o plantio, a lavoura permite de três a seis colheitas consecutivas, variando conforme alguns fatores edáfo-climáticos, variedade, entre outros, incluindo o estado nutricional da cultura (Borba, 2009). Desta maneira poderíamos inferir que a produtividade poderia ser utilizada como indicativo na tomada de decisão para renovação de canaviais. Uma vez separada as populações de alta e baixa produtividade, procedeu-se ao estabelecimento das normas CND, as quais nortearam o diagnóstico nutricional. Assim como as normas DRIS, a CND possui uma aplicação tecnicamente viável retratando como se encontra e o estado nutricional da lavoura. Para a cultura da cana-de-açúcar, os padrões CND são apresentados na Tabela 3. Tabela 3. Média e Desvio Padrão (S) das variáveis multinutrientes e Média Geométrica (G) em folhas de cana-de-açúcar coletadas na safra de da região de Campos dos Goytacazes, Rio de Janeiro. Variável Média S G 1040,57 70,97 VN 2,70 0,19 VP 0,65 0,17 VK 2,36 0,20 VCa 1,27 0,40 19

28 VMg 0,89 0,20 VS 0,49 0,17 VCu -5,30 0,17 VMn -2,75 0,33 VZn -4,41 0,26 De acordo com a interpretação pelo índice CND, a maior limitação existente na população estudada foram em função da falta dos seguintes nutrientes: Cu, K, Ca e P. Embora o método possa identificar os nutrientes limitantes na produção agrícola, a causa para esta limitação deve ser detectada pelas práticas culturais ou pela exploração de outras variáveis, como práticas de adubação, calagem, gessagem, teores de nutrientes do solo, ph, matéria orgânica do solo, dentre outros fatores. O resultado da interpretação do CND-r 2 está representado na Figura 3. Quanto maior a produtividade, maior foi o índice CND-r 2 utilizando as classes de produtividade, o que contradiz o esperado. Este comportamento é contrário aos resultados apresentados para estudos com CND-r 2 apresentados em Khiari et al. (2001a,b). Figura 2. Relação entre o índice CND-r2 e a produtividade da cana-de-açúcar. Embora a correlação entre produtividade e o índice CND tenha sido o inverso do apresentado na literatura, os índices calculados para cada nutriente 20

29 apresentaram correlação positiva com os teores originais de nutrientes (Fig. 3), o que é uma premissa do método CND. Figura 3. Relação entre os índices CND e os teores de nutrientes na folha da cultura da cana-de-açúcar. As correlações positivas entre os teores foliares de nutrientes e os índices CND indicam que o método CND consegue revelar o princípio do diagnóstico nutricional, o qual demonstra quando teores foliares de nutrientes estão baixos, e podem causar danos por deficiência, e quando estão altos, pode provocar distúrbios fisiológicos por excesso. 21

30 CONCLUSÃO O método CND reproduz nos índices dos nutrientes o diagnóstico nutricional dos teores foliares dos mesmos. O índice CND-r 2 apresentou correlação positiva com a produtividade da cultura da cana-de-açúcar na população estudada. O valor de 69 t ha -1 produtividade. definiu as subpopulações de alta e baixa 22

31 REFERÊNCIAS ARBEX, M. A. Avaliação dos efeitos do material particulado proveniente de queima da plantação de cana-de-açúcar sobre a morbidade respiratória na população de Araraquara-SP f. (Tese de Doutorado) Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo, São Paulo, SP, BORBA, M. M. Z.; BAZZO, A. L. BAZZO. Estudo econômico do ciclo produtivo da cana-de-açúcar para reforma de canavial, em área de fornecedor do estado de São Paulo. In: 47 Congresso Brasileiro da Sociedade Econômica, Administração e Sociologia Rural. Porto Alegre RS, Brasil. CONAB Companhia Nacional de Abastecimento. Acompanhamento da Safra Brasileira: Cana-de-Açúcar, terceiro levantamento, janeiro/2011 Companhia Nacional de Abastecimento Brasília: CONAB FARONI, C E. et al. Estado nutricional da cultura de cana-de-açúcar (canaplanta) em experimentos com 15N. R. Bras. Ci. Solo, vol.33, n.6, p , FRANCO, A; MARQUES, M. O.; MELO, W. J. Sugarcane grown in an oxisol amended with sewage sludge and vinasse: nitrogen contents in soil and plant. Sci. agric. (Piracicaba, Braz.), vol.65, n.4, p , JR, J. F. H.; BLACK, W. C.; BABIN, B. J.; ANDERSON, R. E.; TATHAM, R. L. Análise Multivariada de Dados. 6.ed. Porto Alegre, RS. Editora Bookman, p. KHIARI, L.; PARENT, L. & TREMBLAY, N. Critical Compositional Nutrient Indexes dor Sweet Corn at Early Growth Stage. Agron. J., 93: , 2001a. KHIARI, L.; PARENT, L. & TREMBLAY, N. Selecting the High-Yield Subpopulation for Diagnosing Nutrient Imbalance in Crops. Agron. J., 93: , 2001b. KORNDORFER, G. H. & MELO, S. P. de. Fontes de fósforo (fluida ou sólida) na produtividade agrícola e industrial da cana-de-açúcar. Ciênc. agrotec, vol.33, n.1 p , MALAVOLTA, E.; VITTI, G.C.; OLIVEIRA, S.A. Avaliação do estado nutricional das plantas: princípios e aplicações. 2.ed. Piracicaba, SP, p. PARENT, L.E., NATALE, W. & ZIADI, N. Compositional nutrient diagnosis of corn using the Mahalanobis distance as nutrient imbalance index. Can. J. Soil Sci. 89: , PARENT, L.E.; DAFIR, M. A. Theoretical concept of Compositional Nutrient Diagnosis. J. Amer. Soc. Hort. Sci., v.117, p ,

32 RAIJ, B.; CANATRELLA, H.; QUAGGIO, J.A.; FURLANI, A.M.C. Recomendações de adubação e calagem para o estado de São Paulo. Campinas, Instituto Agronômico - Fundação IAC, Boletim Técnico 100, 285p, 1996 REIS JR., R. A. Diagnose nutricional da cana-de-açúcar com o uso do Sistema Integrado de Diagnose e Recomendação (DRIS) f. (Tese de Doutorado) Universidade Estadual do Norte Fluminense, Rio de Janeiro, RJ, REIS JUNIOR, R. A. & MONNERAT, P. H. DRIS norms validation for sugarcane crop. Pesq. agropec. bras. vol.38, n.3, p , REIS JUNIOR, R. A. & MONNERAT, P. H. Norms establishment of the Diagnosis and Recommendation Integrated System (DRIS) for nutritional diagnosis of sugarcane. Pesq. agropec. bras. vol.38, n.2, p , URANO, E. O. M.; KURIHARA, C.H.; MAEDA, S.; VITORINO, A. C. T.; GONÇALVES, M. C. & MARCHETTI, M. E. Avaliação do estado nutricional da soja. Pesq. agropec. bras. vol.41, n.9, p ,