O Papel do Sistema Radical das Culturas na Sustentabilidade da Agricultura

Transcrição

1 O Papel do Sistema Radical das Culturas na Sustentabilidade da Agricultura Maria do Rosário Oliveira Departamento de Fitotecnia Universidade de Évora

2 Porquê estudar raízes? Papel ecológico Papel agronómico Papel das raízes na sustentatibilidade da agricultura

3 Acção das condições do solo no crescimento e desenvolvimento radical

4 IMPEDÂNCIA MECÂNICA PARÂMETROS E VALORES CRÍTICOS Densidade aparente 1,46 - textura argilosa 1,75 - textura arenosa Viehmeyer e Hendriksen (1948) 1,55 - textura franco-argilosa 1,65 - textura franco-limosa 1,80 - textura franco-arenosa 1,85 - textura arenosa-franca Bowen (1981)

5 IMPEDÂNCIA MECÂNICA PARÂMETROS E VALORES CRÍTICOS Compactação relativa CR = Compactação relativa ρ s = Densidade aparente CR = ( ρ ρ s min ) ( ρ ρ max min ) ρ min = Densidade aparente mínima (massa de solo seco que ocupa um volume de 200 cm 3 ) ρ max = Densidade aparente máxima (ASTM Proctor ) Bennie (1991) < 0,5 baixa; 0,5-0,6 média 0,6-0,7 alta; >0,7 muito alta

6 IMPEDÂNCIA MECÂNICA PARÂMETROS E VALORES CRÍTICOS Resistência à penetração 0,02-0,05 MPa 50-80% redução no crescimento radical na cevada Russell e Goss (1974) 0,7-1,4 MPa 50-80% 2 MPa 100% redução no crecimento radical do algodão >2 MPa 100% redução no crescimento radical (geral) Unger e Kaspar (1994)

7 Crescimento radical (% do control) Pressão (KPa) Adaptado de Russell e Goss (1974)

8 a) Subsolado b) Não Subsolado < 1 mm 1-2 mm 2-3 mm > 3 mm eito da subsolagem na intensidade radical do milho observado a go do perfil do solo. a) Sub. a 40 cm Sem Subsolagem. Matos L. et al. (1998)

9 Níveis de água no solo, críticos para o enraizamento Potencial Crescimento Culturas Autor (KPa) radical < muito lento Ehlers (1980) início de redução paragem aveia, milho, forragens, tomate, soja, etc observado tomate, milho Glinski e Lipiec (1990) Portas e Taylor (1976)

10 Profundidade (cm) regado não regado Perfil de enraizamento de plantas de algodão sob diferentes condições hídricas do solo. Klepper et al. (1973)

11 Mapa de distribuição radical de tomateiro sujeito a rega gota - a - gota Oliveira et al. (1996)

12 Infiltração (mm) T SP SL Tempo (m) Curvas de infiltração obtidas em três modalidades de mobilização do solo: T - Mob. tradicional; SL - Sub. ligeira (40 cm); SP - Sub.profunda (75 cm) (Matos et al. 1998).

13 Indicadores do estado de arejamento do solo Porosidade preenchida por ar Composição da atmosfera - Oxigénio (0,1-0,2 m 3 m -3 ) - Dióxido de carbono (0,001-0,05 m 3 m -3 ) - Etileno (0,01-20 cm 3 m -3 ) - Outros (Óxido nitroso, Metano, etc.) Coeficiente de difusão do oxigénio (0,02-0,5) Taxa de difusão do oxigénio (0-200 µg m -2 s -1 ) Potencial Redox (+800 a -400 mv) Taxa de respiração do solo (0,1-28,4 dm 3 de CO 2 m -2 d -1 ; kg CO 2 ha -1 ano -1 ) Valores críticos Glinski e StepniewsKi (1985, 1990) 5-20 % Variável 0,02 (activ. mic. alta) 0,005 (activ. mic. baixa) < 35 µg m -2 s µg m -2 s mv "t 300 " Outros : Aspectos morfológicos das plantas Composição química das plantas

14 Resposta das raízes a condições de deficiente arejamento do solo Total ausência de O 2 - Paragem do crescimento radical ao fim de 2-3 min - Até 30 min recuperação da taxa de crescimento normal Condições de encharcamento do solo - Redução do crescimento (tempo variável) - Decréscimo da massa radical > Pa/Pr - Aparecimento de manchas necróticas (toxicidade do Al) Deficiência de O 2 - Raízes curtas, grossas e menos ramificadas - Menor nº de nódulos (leguminosas) - Formação de aerênquima - Alteração do modelo de enraizamento

15 úmero de dias necessários para reduzir para 2% o oxigénio contido na água de um solo saturado SOLO Franco- arenoso Argiloso Inverno Verão Temp. média do solo a 20 cm (3º C) (13º C) Cannell (1979)

16 Condições de stress múltiplo Potencial mátrico (KPa) Porosidade c/ ar Resistência à penetração Densidade aparente íveis de resistência à penetração (MPa) e porosidade prenchida por ar (%) relação à densidade aparente e ao potencial mátrico de água. (KPa) num so franco-limoso Adaptado de Lipiec et al.(1991)

17 Aluminio x Arroz 320 µmol Al Sem Al 640 µmol Al Zonta, 2003

18 lterações das Condições do Solo Pelas Raízes Químicas ph Concentração e distribuição de iões no solo Fitoremediação Remediação biológica de problemas ambientais (poluentes) através das plantas. Físicas Estrutura e estabilidade dos agregados MO libertada pelas raízes 50 a 100 mg por grama de raiz Biológicas Os compostos orgânicos libertados pelas raízes constituem um substrato usado por numerosos microrganismos do solo (bactérias e fungos), os quais contribuem para a fertilidade do solo e para o controlo de microrganismos patogénicos do solo. Estes mecanismos são particularmente importantes em sistemas de agricultura com baixos níveis de incorporação de energia

19 FITOREMEDIAÇÃO toextracção rizosecreção Degradação e Imobilização/ estabilização

20 Formação de Agregados macro agregado micro agregado Haynes&Beare,1996

21 Sequestro de Carbono Tuskan et al.

22 O Papel das Raízes em AGRICULTURA SUSTENTÁVEL Maximização da produção Protecção ambiental Informação sobre a dinâmica de enraizamento das culturas é essencial para o desenvolvimento e implementação de um conjunto integrado de medidas: Planeamento do uso da água Conservação e melhoramento do solo Técnicas culturais adequadas

23 O fornecimento racional de água e nutrientes às culturas Saber ONDE e QUANDO as raízes activas se encontram no perfil do solo Sincronismo entre o crescimento e desenvolvimento radicais e as disponibilidades de água e nutrientes no solo Os parâmetros radicais, são componentes importantes na modelação de vários processos

24 Densidade radical mínima (cm cm -3 ) Objectivo Produção * Ambiente ** Azoto 0,1-1 0,3 Fósforo Potássio - 1 Água 0,3-1 - * Van Noordwijk (1983) ** Van Noordwijk e Willigen (1991)

25 COMO ESTUDAR RAÍZES?

26 MÉTODOS Métodos Destrutivos (baseados na separação e lavagem de ízes do solo) mostragem om sonda observação de paredes de perfis Pinboard (mesa de varões)

27 MÉTODOS Métodos não destrutivos Rhizotrão Minirizotrão Minirizotrão com câmara vídeo digital Outros Tomografia axial computorizada Ressonância Magnética Minirizotrão com endoscópio e câmar fotográfica

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29 18 mm

30 BTC Minirhizotron Camera Systems + Software RooTracker Digital image Permite diferenciar raízes vivas de raízes mortas através de um emissor de UV

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32 Parâmetros radicais (aspectos morfológicos) Comprimento (m) Massa (g) Volume (ml) Número Relação raiz/parte aérea (adimensional) Densidade radical (cm cm -3 ) Comprimento específico (m g -1 ) Taxa de crescimento radical (mm day -1 ) - Profundidade de enraizamento (distribuição vertical) - Largura (diâmetro) do sistema radical (distribuição horizontal) Diâmetro das raízes - raízes grossas > 800µm) - raízes finas < 800µm - pêlos radicais 10 µm