Índices fisiológicos e nitrogenados para a avaliação do estado de nitrogênio em tempo real de cultivares de batata.

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1 BRAUN H; FONTES PCR; COELHO FS; SILVA MCC; CECON PR; FINGER, FL; LEÃO, AB; MARTINS, AD. Índices fisiológicos e nitrogenados para a avaliação do estado de nitrogênio Horticultura Brasileira 28: S3637-S3644. em tempo real de cultivares de batata. Heder Braun 1, Paulo Cezar Rezende Fontes 1, Fabrício Silva Coelho 1, Marcelo Cleón de Castro Silva 1, Paulo Roberto Cecon 2, Fernando Luiz Finger 1, Armindo Bezerra Leão 1, Adalvan Daniel Martins 1,3 1 UFV, Departamento de Fitotecnia, Cep: , Viçosa MG; 2 UFV, Departamento de Informática, Cep: , Viçosa MG; 3 Bolsita PIBIC/CNPq. hederbraun@hotmail.com, pacerefo@ufv.br. Apoio CNPq e FAPEMIG. RESUMO Na agricultura de precisão, a diagnose nutricional nitrogenada necessita ser realizada em tempo real. Neste trabalho objetivou-se determinar a influência das doses de nitrogênio (N) sobre índices fisiológicos e nitrogenados de cultivares de batata e selecionar aqueles significativamente influenciados pelas doses de N aos 21 dias após a emergência (DAE), quando é decidida a aplicação de N em cobertura. Foram instalados dois experimentos, simultaneamente, no campo, no período de julho/setembro de 2009, na Horta Nova de Pesquisa da Universidade Federal de Viçosa. Cada experimento consistiu de uma cultivar (Asterix e Atlantic) e cinco doses de N (0, 50, 100, 200 e 300 kg ha -1 ), na forma de sulfato de amônio, aplicadas no sulco em pré-plantio. Os experimentos foram instalados no delineamento em blocos casualizados, com quatro repetições. As variáveis fisiológicas determinadas foram: matéria seca (MS) do caule (C), das folhas (F), da quarta folha (QF) e da parte aérea (PA); área foliar (AF) da quarta folha (QF), da planta (P), específica da quarta folha (EQF), da planta (EP) e razão de área foliar (RAF). As variáveis nitrogenadas determinadas na quarta folha foram: teor de N (TN), índice SPAD e relação hº (L*C) -1. Em ambas cultivares, TN e hº (L*C) - 1 foram influenciados positivamente por doses de N. As doses de N também influenciaram positivamente todos os índices fisiológicos (MSC, MSF, MSQF, MSPA, AFEQF, AFQF, AFP, RAF) o índice SPAD bem como a produtividade comercial. A AFEP não foi influenciada por doses de N. Palavras-chave: Solanum tuberosum L., adubação nitrogenada, diagnostico. ABSTRACT In precision agriculture, nitrogen (N) nutritional diagnosis need to be made in real time. This work aimed to determine the influence of N rates on nitrogen and physiological indices of potato cultivars, to select those significantly affected by N rates and to determine the critical values at 21 days after emergence (DAE), when is decided to apply nitrogen. Two experiments were established simultaneously in the field during July-September 2009 in Horta Nova de Pesquisa da Universidade Federal de Viçosa. Each experiment consisted of one cultivar (Asterix and Atlantic) and five N rates (0, 50, 100, 200 and 300 kg ha -1 ) as ammonium sulfate, applied in furrow at planting. The experiments were conducted in a randomized block design with four replications. The physiological variables were: dry matter (DM) of stems (C), leaves (F), the fourth leaf (QF) and shoot (AP); fourth leaf (QF) and plant (P), leaf area (LA); specific leaf area of the fourth Hortic. bras., v. 28, n. 2 (Suplemento - CD Rom), julho 2010 S3637

2 leaf (EQF) and plant (EP) and leaf area ratio (RAF). The N variables determined in the fourth leaf were: N content (TN), SPAD index and hº (L*C) -1. In both cultivars, TN and h (L*C) -1 were positively influenced by N rates. The N rates also positively influenced all physiological indices (MSC, MSF, MSQF, DMAP, AFEQF, AFQF, AFP, RAF), SPAD index and commercial yield. N rates did not affect the AFEP. Keywords: Solanum tuberosum L., nitrogen fertilizer, diagnostic Para ajustar à dose de N de acordo com as necessidades da planta é necessário utilizar algum índice da planta oriundo de procedimento analítico executado em tempo real (Zebarth et al., 2009). Obviamente, tanto para o diagnóstico do estado de nitrogênio (N) quanto para o prognóstico da produção o valor referencial de cada índice necessita posterior calibração em outras áreas de cultivo. Os índices de N na planta mais comumente utilizados para avaliação do estado de N em tempo real são análise do teor de nitrato na seiva do pecíolo por meio de microeletrodo (Ronchi et al., 2001), fita indicadora seletiva para nitrato (Araujo et al., 2003) e medidor portátil de clorofila SPAD-502 (Silva et al., 2009). Adicionalmente, há tentativas de utilizar determinadas características fisiológicas ou biométricas da planta, em condição de adequado suprimento dos demais nutrientes, tanto como índice do estado de N na planta (Coelho & Fontes, 2005) quanto para o controle da dose de N (Fontes & Araújo, 2006). Tais índices estão relacionados com a capacidade do sistema assimilatório da planta em sintetizar carboidratos (fonte, como as folhas) ou de alocar a matéria orgânica produzida para os órgãos (dreno, como os tubérculos), todos dependentes da fotossíntese, respiração e translocação de fotoassimilados dos sítios de fixação aos locais de utilização ou de armazenamento (Fontes et al., 2005), portanto dependentes de características varietais. Assim, com o presente trabalho objetivou-se determinar a influência das doses de nitrogênio (N) sobre índices fisiológicos e nitrogenados de cultivares de batata e selecionar aqueles significativamente influenciados pelas doses de N aos 21 dias após a emergência (DAE), quando é decidida a aplicação de N em cobertura. MATERIAL E MÉTODOS Foram instalados dois experimentos, simultaneamente, no campo. Os experimentos foram conduzidos na Horta Nova de Pesquisas do Departamento da Universidade Federal de Viçosa, a 690 m de altitude, na época de julho/setembro de Cada experimento correspondeu a uma cultivar de batata (Solanum tuberosum L.) (Asterix e Atlantic) e cinco doses de N (0, 50, 100, 200 e 300 kg ha -1 de N) aplicadas no sulco, em pré-plantio como sulfato de amônio. Os experimentos foram instalados no delineamento em blocos casualizados, com quatro repetições. Cada parcela experimental foi constituída de 28 plantas em quatro linhas, espaçadas de 0,75 m entre linhas e 0,25 m entre plantas. As duas linhas laterais e as duas plantas das extremidades das linhas centrais serviram como bordadura, totalizando 10 plantas úteis por parcela. O solo foi preparado com arado de aiveca e duas passagens de grade niveladora. As quantidades de fertilizantes aplicados por hectare, no sulco de plantio, foram 1800 kg de superfosfato simples, 500 kg de cloreto de potássio, 200 kg de sulfato de magnésio, 10 kg de bórax, 5 kg de sulfato de zinco, 5 kg de sulfato de cobre e 0,25 kg de molibdato de sódio. Hortic. bras., v. 28, n. 2 (Suplemento - CD Rom), julho 2010 S3638

3 O plantio dos tubérculos foi realizado em sulcos, no dia 27/07/09. Foram utilizadas batatas-semente certificadas, de tamanho uniforme, com massa média de 70 g, previamente brotadas, com aproximadamente 3 cm. Aos 22 dias após a emergência (DAE) efetuou-se a amontoa. Aos 21 DAE, imediatamente antes da amontoa, foram colhidas duas plantas representativas em cada parcela, na manhã do dia seguinte à irrigação. As plantas foram acondicionadas em sacos plásticos contendo gotas de água, vedados, levadas ao laboratório e separadas em caules, folhas e quarta folha (QF). No laboratório, foi determinada a área foliar da quarta folha (AFQF) e da planta (AFP) com auxilio do integrador de área foliar LI- COR Na QF foi medida o valor da leitura SPAD com o clorofilômetro SPAD-502 (Soil Plant Analysis Development) da Minolta Câmera. Em cada QF efetuaram-se três leituras, utilizando o valor médio. Na mesma QF, colocada sobre a superfície de uma folha de papel branca, para evitar a interferência da superfície nas leituras de refletância, também foi realizada a quantificação dos parâmetros L, C e hº (McGuire, 1992) com o colorímetro CR-400 da Konica Minolta. Com estes parâmetros foi calculada a relação hº (L*C) -1. Cada parte da planta foi pesada, acondicionado em sacos de papel e posteriormente colocado em estufa de ventilação forçada de ar a 70 ºC até atingir massa constante. Em seguida foi determinada a matéria seca (MS) da quarta folha (QF), do caule (C) e das folhas (F). A MS da parte aérea da planta (MSPA) foi obtida pela soma da MSQF, MSF e MSC. Posteriormente, calculou-se a razão de área foliar (RAF) pela relação entre a área foliar e MSPA e área foliar específica pela relação entre a AFP e MSF (AFEP) e AFQF com a MSQF (AFEQF). Para a determinação do ter de N (TN) na quarta folha, a MSQF foi triturada em moinho tipo Wiley, equipado com peneira de 20 mesh e porções de 0,1 g foram pesadas. Após a digestão sulfúrica, o N foi determinado por titulometria, após a destilação de amônia por arraste de vapor pelo método de Kjeldahl (Bremer, 1965). Aos 101 dias após o plantio, 64 dias após a completa emergência, uma semana após a dessecação química da parte aérea, as plantas da área útil foram arrancadas e os tubérculos deixados sobre o solo por duas horas para o secamento da película. Posteriormente os tubérculos foram levados para o galpão e pesados, sendo determinada a produção comercial (tubérculos sem ataques de pragas, doenças, embonecamento, esverdeamento, dano mecânico, rachadura e maiores que 3,3 cm de diâmetro longitudinal). Para cada variável avaliada foi realizada uma análise conjunta envolvendo os dois experimentos (cultivar Asterix e Atlantic). Os modelos ajustados foram escolhidos com base no sentido biológico, na significância dos coeficientes de regressão utilizando o nível de 10% de probabilidade, pelo teste t, e no coeficiente de determinação, sendo calculado pela relação (R 2 = S.Q.Regressão/S.Q.Tratamento). O software estatístico utilizado para as análises foi o Sistema para Análises Estatísticas e Genéticas (SAEG versão 9.1). RESULTADOS E DISCUSSÃO Houve efeito das doses de N sobre todas as variáveis fisiológicas (MSC, MSF, MSQF, MSPA, AFEP, AFEQF, AFQF, AFP e RAF), exceto para a AFEP. Para essa variável, o valor médio foi 225,6 cm 2 g -1. Todos esses índices foram influenciados pela cultivar, exceto MSF, MSPA e AFP. Isto é, essas variáveis foram semelhantes nas duas cultivares. Não houve Hortic. bras., v. 28, n. 2 (Suplemento - CD Rom), julho 2010 S3639

4 interação significativa entre doses de N e cultivar para todos os índices fisiológicos avaliados. As equações ajustadas que representam as variáveis fisiológicas em função das doses de N estão apresentadas na Tabela 1. De modo geral, as características de crescimento da parte aérea das plantas de batata apresentaram resposta de forma quadrática às doses de N (Tabela 1). A produção de MSPA aumentou em função das doses de N até atingir o valor máximo de 21,53 g planta -1. Esse aumento foi decorrente dos acréscimos verificados na MSC e MSF que teve a maior contribuição para a produção de MSPA. Isso indica que para a mesma produção de matéria seca, as folhas exigiram mais N que o caule. Zebarth et al. (2008) relataram que o potencial de acúmulo de matéria seca na batata aumenta com a duração da cor verde do dossel e com a maior disponibilidade de N. A área foliar específica da QF (AFEQF) é obtida através da relação entre a área foliar com a sua massa seca, caracterizando a alocação de biomassa por unidade de área foliar. Como é uma relação entre duas variáveis, há duas possibilidades para explicar o aumento de AFEQF em função das doses de N. A primeira possibilidade é ter havido maior expansão da área foliar sem correspondente aumento da MSQF. A segunda possibilidade do aumento da AFEQF é que tenha havido expansão constante da AFQF com decréscimo na MSQF. Ou seja, aumento na área foliar específica indica redução na espessura da folha. Em ambiente com deficiência de N as folhas da batateira tornaram-se menos espessas do que em ambiente com suficiência de N. O comportamento quadrático para a AFQF e AFP em função das doses de N, corroboram com os resultados obtidos por Coelho et al. (2009). Ademais, é necessário que a AFQF bem como a AFP estejam fotossinteticamente ativa para garantir maior contribuição da partição de fotoassimilados para os tubérculos e consequentemente maior produção comercial. A RAF representa a dimensão do aparelho fotossintético das plantas. Esta razão é estabelecida entre a área foliar da planta (AFP) e a matéria seca da parte aérea (MSPA). Esta razão é a área útil para que a fotossíntese atue em sua máxima atividade. Esses resultados indicam que os fotoassimilados estão sendo inicialmente utilizados para a formação do aparelho fotossintético das plantas e posteriormente serão translocados para os tubérculos. Houve efeito das doses de N sobre todas as variáveis nitrogenadas avaliadas (TNQF, índice SPAD e hº (L*C) -1 ). Houve efeito da cultivar sobre os índices nitrogenados: TN e hº (L*C) -1. Não houve efeito da cultivar sobre o índice SPAD. Houve interação significativa entre doses de N e cultivar para os índices TN e hº (L*C) -1. As equações ajustadas que representam as variáveis nitrogenadas em função das doses de N estão apresentadas na Figura 2. Os resultados referentes ao TN estão dentro da faixa proposta por Rodrigues et al. (2000). Estes autores relataram que a faixa de 4 a 6,5 dag kg -1 de N na MSQF é adequada para o desenvolvimento das plantas de batata. Gil et al. (2002) relataram efeito quadrático do TN em função das doses de N. A relação hº (L*C) -1 aumentou de forma linear em função das doses de N (Figura 1B). Esta relação quer dizer que quanto menor for os valores de hº (L*C) -1 indica que há menor teor de N nas folhas de batata. Hortic. bras., v. 28, n. 2 (Suplemento - CD Rom), julho 2010 S3640

5 O índice SPAD aumentou com o aumento das doses de N até atingir o valor máximo de 241,5 kg ha -1 de N. Recentemente, foi demonstrado a potencialidade do SPAD-502 para avaliar a resposta de diversas espécies à aplicação do N, como na cultura da soja (Fritschi & Ray, 2007), do trigo (Espindula et al., 2009) e da batata (Silva et al., 2009). Índices SPAD obtidos em folhas de diversas espécies apresentaram correlação positiva com a suficiência de N (Guimarães et al., 1999) podendo ser considerado um índice para avaliar o estado de N das plantas. Para a produtividade comercial, não houve interação significativa entre doses de N e cultivar. Não houve efeito das cultivares. A relação entre a produtividade comercial de batata e dose de N está apresentada na Figura 2. A produção comercial máxima foi 38,26 t ha -1, obtida com a dose de 197,12 kg ha -1 de N. Os valores de produtividade obtidos no presente experimento foram superiores ao da média brasileira de 25,18 t ha -1 (Agrianual, 2009). As doses de N que proporcionaram a máxima produtividade comercial de tubérculos estão dentro da faixa de variação possível de ser encontrada para a cultura da batata no Brasil, 60 a 250 kg ha -1 de N (Fontes, 2002) e próximas da dose de 190 kg ha -1 de N recomendada para Minas Gerais (Fontes, 1999). Doses de N: a) Tem efeito positivo sobre o TN bem como a relação hº (L*C) -1 das cultivares Asterix e Atlantic. b) As doses de N influenciaram positivamente todos os índices fisiológicos (MSC, MSF, MSQF, MSPA, AFEQF, AFQF, AFP, RAF), o índice SPAD bem como a produtividade comercial. c) A AFEP não foi influenciada por doses de N. AGRADECIMENTOS Ao CNPq, pela bolsa de Doutorado e de Produtividade concedida ao primeiro e segundo autor, respectivamente. Ao CNPq e a FAPEMIG, pelos recursos financeiros para execução do projeto. REFERÊNCIAS AGRIANUAL. Anuário estatístico da agricultura brasileira. São Paulo: FNP, ARAUJO C; FONTES PCR; SILVA GH Relação entre teor de nitrato na folha e seiva do tomateiro. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE OLERICULTURA, 21. Anais... Recife: CBO. p BREMER JM Total nitrogen In: BLACK, C.A. ed., Methods of soil analysis. Madison: American Society of Agronomy, Parte 2, p COELHO FS; FONTES PCR; PUIATTI M; NEVES JCL; MARTINS AD; SILVA MCC; BRAUN H Índices do estado de nitrogênio de cultivares de batata em função da adubação nitrogenada. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE OLERICULTURA, 49. Anais Águas de Lindóia: CBO. p Hortic. bras., v. 28, n. 2 (Suplemento - CD Rom), julho 2010 S3641

6 COELHO EL; FONTES PCR Índices agronômicos do meloeiro associados à dose adequada de nitrogênio, em ambiente protegido e no campo. Ciência e Agrotecnologia 29: ESPINDULA MC; ROCHA VS; FONTES PCR; SILVA RCC da; SOUZA LT de Effect of Nitrogen and Trinexapac-Ethyl Rates on the SPAD Index of Wheat Leaves. Journal Plant Nutrition 32: FONTES PCR; ARAÚJO C de Use of a chlorophyll meter and plant visual aspect for nitrogen management in tomato fertigation. Journal of Applied Horticulture 8: FONTES PCR. Sugestões de adubação para hortaliças. In: RIBEIRO AC; GUIMARÃES PTG; ALVAREZ V; VH. Recomendações para o uso de corretivos e fertilizantes em Minas Gerais. 5ª Aproximação p FONTES PCR. Preparo do solo, nutrição mineral e adubação da batateira. Viçosa: Universidade Federal de Viçosa, 1ª reimpressão, p. FONTES PCR; DIAS EN; SILVA DJH Dinâmica do crescimento, distribuição de matéria seca na planta e produção de pimentão em ambiente protegido. Horticultura Brasileira 23: FRITSCHI FB; RAY JD Soybean leaf nitrogen, chlorophyll content, and chlorophyll a/ b ratio. Photosynthetica 45: GIL PT; FONTES PCR; CECON PR; FERREIRA FA Índice SPAD para o diagnóstico do estado de nitrogênio e para o prognóstico da produtividade da batata. Horticultura Brasileira 20: , GUIMARÃES TG; FONTES PCR; PEREIRA PRG; ALVAREZ V VH; MONNERAT PH Teores de clorofila determinados por medidor portátil e sua relação com formas de nitrogênio em folhas de tomateiro cultivado em dois tipos de solo. Bragantia 58: McGUIRE RG Reporting of objective color measurements. HortScience 27: RODRIGUES FA; FONTES PCR; PEREIRA PRG; MARTINEZ HEP Crescimento e teor crítico de N-NO na seiva da batateira cultivada em solução nutritiva. Horticultura Brasileira 3 18: RONCHI CP; FONTES PCR; PEREIRA PRG; NUNES JC; MARTINEZ HEP Índices de nitrogênio e de crescimento do tomateiro em solo e em solução nutritiva. Revista Ceres 48: SAEG Sistema para Análises Estatísticas, Versão 9.1: Fundação Arthur Bernardes - UFV - Viçosa, SILVA MCC; FONTES PCR; MIRANDA GV Índice SPAD e produção de batata, em duas épocas de plantio, em função de doses de nitrogênio. Horticultura Brasileira 27: ZEBARTH BJ; DRURY CF; TREMBLAY N; CAMBOURIS AN Opportunities for improved fertilizer nitrogen management in production of arable crops in eastern Canada: A review. Canadian Journal of Soil Science 89: ZEBARTH BJ; TARN TR; JONG H; MURPHY A Nitrogen Use Efficiency Characteristics of Andígena and Diploid Potato Selections. American Journal of Potato Research 85: Hortic. bras., v. 28, n. 2 (Suplemento - CD Rom), julho 2010 S3642

7 Tabela 1. Equações ajustadas para as massas secas do caule (MSC), das folhas (MSF), da quarta folha (MSQF), da parte aérea da planta (MSPA), área foliar específica da planta (AFEP) e da quarta folha (AFEQF), área foliar da quarta folha (AFQF), da planta (AFP), razão de área foliar (RAF) e SPAD na quarta folha (índice SPAD) em função das doses de N Variável Unidade Equação ajustada R 2 MSC g planta -1 ^ Y = 4, , *N - 0, *N 2 0,84 MSF g planta -1 ^ Y = 10, , *N - 0, *N 2 0,94 MSQF g planta -1 ^ Y = 0, , *N - 0, *N 2 0,89 MSPA g planta -1 ^ Y = 16, , *N - 0, *N 2 0,90 AFEP cm 2 g -1 ^ Y = 255,64 - AFEQF cm 2 g -1 ^ Y = 353, ,326109*N-0, *N 2 0,53 AFQF cm 2 planta -1 ^ Y = 173, ,957939**N - 0, **N 2 0,99 AFP cm 2 planta -1 ^ Y = 3557, ,6088*N - 0, *N 2 0,88 RAF cm 2 g -1 ^ Y = 222, ,461218**N - 0, *N 2 0,97 Índice SPAD unidade SPADY ^ Y =36, , **N - 0, **N 2 0,94, *, ** : significativo a 10, 5 e 1 % de probabilidade, respectivamente. Figura 1. Teor de N na QF (TNQF) e a relação hº/(l*c) das cultivares Asterix (A) e Atlantic (B) em função das doses de N. Hortic. bras., v. 28, n. 2 (Suplemento - CD Rom), julho 2010 S3643

8 Figura 2. Produtividade comercial de tubérculos de batata em função de doses de nitrogênio (N). Hortic. bras., v. 28, n. 2 (Suplemento - CD Rom), julho 2010 S3644