TAMANHO DE AMOSTRA DE CARACTERES DE TRIGO: EFEITO DO ENDOSPERMA EM ESTUDO PARA TOXIDEZ DE ALUMÍNIO 1

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1 TAMANHO DE AMOSTRA DE CARACTERES DE TRIGO: EFEITO DO ENDOSPERMA EM ESTUDO PARA TOXIDEZ DE ALUMÍNIO 1 GARLET, L. C. 2 ; SCHAICH, G. 3 ; HILGERT, M. N. 2 ; NUNES, P. A. A. 2 ; SORIANI, H. H. 5 ; ULIANA, S. C. 4 ; CARGNELUTTI FILHO, A. 6 ; NICOLOSO, F. T. 7 1 Trabalho de Pesquisa _UFSM 2 Curso de Agronomia da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Santa Maria, RS, Brasil 3 Curso de Pós-Graduação em Agronomia (Mestrado UFSM), Santa Maria, RS, Brasil. 4 Curso de Pós-Graduação em Agrobiologia (Mestrado UFSM), Santa Maria, RS, Brasil. 5 Curso de Pós-Graduação em Agronomia (Pós-Doutorado UFSM), Santa Maria, RS, Brasil. 6 Eng. Agr., Dr., Prof. do Departamento de Fitotecnia (CCR, UFSM), Santa Maria, RS, Brasil. 7 Eng. Agr., Dr., Prof. do Departamento de Biologia (CCNE, UFSM), Santa Maria, RS, Brasil. gabrielschaich@yahoo.com.br RESUMO O objetivo do trabalho foi avaliar a influencia do endosperma e do alumínio sobre a variabilidade do tamanho de amostra dos caracteres altura e comprimento radicular de trigo (Triticum aestivum L.) cultivado em sistema hidropônico fechado. O cultivar Cristalino foi avaliado nas doses de 0 e 4 mg L -1 de solução nutritiva, com e sem a presença do endosperma na semente. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado com 3 repetições, sendo cada parcela constituída por 10 plantas. Há variabilidade do tamanho de amostra em ambos os caracteres tanto pela presença do endosperma na semente como a de alumínio na solução nutritiva. A fim de contemplar o erro máximo de 5% na estimativa das variáveis, deve-se utilizar no mínimo 17 e 51 plantas possuindo endosperma na semente objetivando as avaliações de altura e comprimento radicular, respectivamente. Palavras-chave: Triticum aestivum L.; Tamanho de amostra; Endosperma; Alumínio. 1.INTRODUÇÃO O trigo (Triticum aestivum L.) consiste em importante opção no sistema de rotação de culturas, sendo utilizada no Rio Grande do Sul principalmente em sucessão ao milho (Zea mays L.) e a soja (Glycine max L.) como cultura de inverno, a fim de otimizar o uso do solo neste período, viabilizando o sistema de plantio direto e o melhor aproveitamento de insumos agrícolas das demais culturas do sistema (EMBRAPA, 2009). Em função do material de origem intemperizado para a formação dos solos do Estado, boa parte da produção de trigo se da em solos ácidos (KAMINSKI et al., 2007), assim chamados em função de seu baixo ph em água (ph<5,5), composto por uma complexa mistura de substâncias de reação ácida no solo, como grupos COOH e OH da matéria orgânica, grupos funcionais de óxidos e hidróxidos, bem como íons de alumínio trivalente (Al 3+ ), adsorvidos as cargas negativas dos argilominerais (COLEMAN e THOMAS, 1967).

2 Nestas condições ocorre redução de produtividade de trigo, uma vez que ph baixo prejudica o crescimento da planta pela própria ação da acidez (H + ), além de diminuir a disponibilidade de nutrientes e aumentar a fitotoxicidade do Al (CASTRO, 1983). A seleção de materiais tolerantes ao Al consiste em uma opção sustentável para lidar com este problema, visto que ao explorar a variabilidade genética existente nas culturas pode-se reduzir a aplicação de corretivos, e consequentemente o risco de contaminação ambiental por lixiviação ou escorrimento superficial de produtos (ISHERWOOD, 2000), tornando o sistema produtivo mais rentável ao reduzir o custo de produção. Em virtude da dificuldade de se isolar o efeito do Al e avaliá-lo no sistema radicular, a seleção de materiais tolerantes é realizada predominantemente em sistemas hidropônicos fechados (MARTINS et al., 1999; SÁNCHEZ-CHACÓN et al., 2000; CAMARGO et al., 2006), que possibilitam um elevado controle local, bem como a avaliação de um grande número de plantas em uma pequena área experimental. Tal fato torna-se interessante ao levar em consideração que o erro experimental tende a diminuir à medida que o tamanho da amostra analisada aumenta (BARBIN, 2003), entretanto, devido a limitações no tempo, recursos humanos e financeiros, avaliar individualmente todas as plantas de um pode torna-se inviável, sendo necessário fazer uso de amostragens. Estudos com tamanho de parcela ou amostra são comumente efetuados em grandes culturas como milho (MARTIN, et al, 2005a, STORCK, et al, 2007), soja (MARTIN, et al, 2005b), feijão (CARGNELUTTI FILHO, et al, 2008) e trigo (ANDRIJANA, 2009) com experimentos a nível de campo, sendo que em experimento hidropônicos, devido a falta de trabalhos que determinem tamanho ótimo de amostra, o número de plantas avaliadas é normalmente o máximo possível dentro das condições de cada grupo de pesquisa, sem seguir necessariamente parâmetros como variabilidade dos dados populacionais, grau de confiança e erro permitido. Assim, o presente trabalho busca estimar o tamanho de amostra mais adequado para a avaliação de altura de planta e comprimento radicular de trigo (Triticum aestivum L. cv. Cristalino) em estudo de toxidez de Al sob sistema hidropônico fechado, bem como a influencia do endosperma no tamanho amostral de tais caracteres, visto que devido a curta duração de experimentos com Al, a classificação como tolerante, intermediariamente tolerante e sensível é obtida a partir de plântulas, cujo desenvolvimento está intimamente ligado ao vigor de suas sementes (LIMA, 2005). 2. METODOLOGIA

3 O experimento foi conduzido em casa de vegetação climatizada (25 ± 3 C) pertencente ao Departamento de Biologia da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), RS. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado com 3 repetições, sendo cada parcela constituída por 10 plantas. Sementes de trigo Triticum aestivum L. cv. Cristalino oriundas da Fundação Centro de Experimentação e Pesquisa (Fundacep) foram desinfestadas em solução de hipoclorito de sódio (2%) e dispostas sobre papel absorvente umedecido com água destilada para germinação no escuro a 25 ± 2 C. Após três dias do início da germinação, 120 plântulas de tamanho semelhante foram selecionadas para aclimatação em sistema hidropônico fechado, sendo que metade destas teve seu endosperma removido. A aclimatação ocorreu durante dois dias, nela as plântulas foram alocadas com o auxílio de uma pinça sobre telas de náilon sustentadas por poliestireno, adaptadas à vasilhas plásticas com dois litros de capacidade, de modo que as plântulas tocassem as soluções, permitindo um pronto suprimento de água e nutrientes. Foi utilizada a solução nutritiva de Hoagland (1950) modificada, mantida com ph 4,0 por meio de soluções de HCl e NaOH 1M, aerada constantemente e desprovida de fósforo a fim de evitar a possível precipitação do alumínio. Duas plântulas de cada repetição foram então retiradas para a obtenção da média da altura e comprimento radicular inicial (Cri), havendo em seguida a adição de 0 e 4 mg L -1 Al na forma de AlCl 3.6H 2 O a solução. As plântulas foram mantidas nas soluções tratamento durante cinco dias, sendo que a cada dois dias tais soluções eram completamente substituídas. Foram avaliadas altura e comprimento radicular total, sendo a média dos valores considerado seu comprimento radicular final (CRf), e usado para calcular a elongação radicular (ER) segundo a fórmula:. O tamanho da amostra foi calculado para cada caractere avaliado ao fim da aclimatação (2 caracteres) e para cada caractere e dose (2 caracteres 2 doses) avaliado ao término do experimento, tomando-se por base as 24 plantas, foi calculado o tamanho de amostra ( ) para as semi-amplitudes do intervalo de confiança (erro de estimação) iguais a 1, 5, 10, 20, 30 e 40% da estimativa da média (m), com grau de confiança (1-α) de 95%, por meio da expressão 2 2 t / 2 s (FONSECA e MARTINS 1995; BARBETTA et al., erro de estimação ; BUSSAB e MORETTIN, 2004; SPIEGEL et al., 2004), na qual t α/2 é o valor crítico da distribuição t de Student, cuja área à direita é igual a α/2, isto é, o valor de t, tal que P(t>t α/2 )=α/2, com (n-1) graus de liberdade, com α=5% de probabilidade de erro, e s 2 é a estimativa de variância. Em seguida, fixando-se η igual a 24 plantas, que foi o tamanho de amostra utilizado na amostragem, foi calculado o erro de estimação em percentagem da estimativa da média

4 (m) para cada um dos caracteres avaliado aos dois dias (2 caracteres) e para cada caractere e dose (2 caracteres 2 doses) avaliado aos cinco dias, por meio da expressão t / 2 s erro de estimação 100, em que s é a estimativa do desvio padrão. As análises m estatísticas foram realizadas com o auxílio do aplicativo Office Excel. 3. RESULTADOS E DISCUSSÕES Conforme demonstrado na tabela 1, os coeficientes de variação (CV) das avaliações iniciais de altura foram cerca de 60% maiores na ausência do endosperma na semente, entretanto, o CV do comprimento radicular reduziu 9% nesta condição. Tal fato se deve ao aporte nutricional possibilitado pela presença do endosperma na semente, que no primeiro caso aumenta a uniformidade da altura das plantas e no segundo, reduz o número de raízes, e por consequência sua variância. Por sua vez, os valores finais de crescimento apresentaram, na ausência do alumínio, um padrão de CV semelhante aos iniciais, com um menor CV para altura de plantas com endosperma e valores próximos para comprimento radicular. Na presença do metal, houve um aumento no CV referente à altura de plantas com endosperma e a redução deste nas demais situações, resposta explicada pelo papel nutricional desempenhado pelo endosperma citado anteriormente. De maneira geral, os resultados demonstram uma boa precisão experimental, evidenciando o elevado controle local permitido pelo sistema hidropônico. Tabela 1: Coeficientes de variação dos caracteres altura e comprimento radicular para crescimento inicial (dois dias) e final (sete dias) de trigo cultivado em sistema hidropônico. Crescimento inicial Crescimento final Caracteres Com endosperma Sem endosperma Com endo*. Sem endo. 0 mg Al 4 mg Al 0 mg Al 4 mg Al Altura 7,15** 11,52 7,07 9,86 17,62 12,75 Comp. Radicular 14,64 13,45 17,13 15,58 18,11 17,08 * Endosperma. ** Valores de coeficiente de variação. O tamanho da amostra variou tanto com a presença ou não do endosperma na semente como do alumínio na solução nutritiva, reduzindo com o aumento da semiamplitude do intervalo de confiança. Levando em consideração o elevado controle dos fatores experimentais ao se utilizar o cultivo hidropônico, estipulou-se 5% como sendo o erro máximo aceitável na estimativa das variáveis avaliadas, visto que valores maiores de erro poderiam levar a uma redução excessiva da capacidade de interpretar alterações fisiológicas causadas pelo alumínio, em virtude do reduzido número de plantas avaliadas. Assim, como pode ser observado na tabela 2, a uma semi-amplitude de 5% o tamanho

5 médio de amostra na avaliação de crescimento inicial foi de 16 plantas para o caractere altura e 34 para comprimento radicular, demonstrando a maior variação encontrada nesta variável, e assim a necessidade de um maior número de plantas amostradas a fim de se manter a porcentagem do erro em função da média. O tamanho da amostra do caractere altura no crescimento final foi de 32 e 23 plantas, e para comprimento radicular, 54 e 46 plantas para as doses 0 e 4 mg de Al L -1, respectivamente, demonstrando que ao afetar o crescimento das plantas, o Al tende a tornálas mais homogêneas. Por sua vez, o tamanho médio de amostra para avaliar altura de plantas com e sem endosperma na semente foi respectivamente de 13 e 41 plantas, e para avaliar o comprimento radicular, 47 e 54 plantas, demonstrando a maior uniformidade populacional de plantas com o endosperma na semente. Tabela 2: Tamanho de amostra para os caracteres altura e comprimento radicular para crescimento Caracteres Altura Comprimento Radicular inicial (dois dias) e final (sete dias) de trigo cultivado em sistema hidropônico. Crescimento inicial Crescimento final Erro em % da média Com endosperma Sem endosperma Com endo.* Sem endo. 0 mg Al 4 mg Al 0 mg Al 4 mg Al 1% 219** % % % % % % 917** % % % % % * Endosperma. **Tamanho de amostra (, número de plantas). 4. CONCLUSÃO O tamanho de amostra é influenciado pela presença do endosperma na semente, bem como pela de alumínio na solução nutritiva, havendo variabilidade para o caracteres altura e comprimento radicular. Estipula-se 5% como sendo o erro máximo aceitável na estimativa das variáveis, sem o detrimento de suas interpretações fisiológicas para o cultivar de trigo Cristalino em sistema hidropônico. A fim de contemplar a precisão da avaliação proposta, bem como uma maior uniformidade populacional, deve-se utilizar no mínimo 17 e 51 plantas com endosperma na semente, para avaliações de altura e comprimento radicular, respectivamente.

6 REFERÊNCIAS ANDRIJANA, E.;DRAŽEN, H.;ZDENKO L. Optimal sample size for statistical analysis of winter wheat quantitative traits. Poljoprivreda (Osijek), v. 15, p , BARBETTA, P. A. et al. Estatística para cursos de engenharia e informática. São Paulo: Atlas, 410 p., BARBIN, D. Planejamento e análise estatística de experimentos agronômicos. Arapongas: Midas, 208p., BUSSAB, W. O. ; MORETTIN, P. A. Estatística básica. 5. Ed. São Paulo: Saraiva, 526 p., CAMARGO, C. E. O. et al. Tolerância de genótipos de trigo comum, trigo duro e triticale à toxicidade de alumínio em soluções nutritivas. Bragantia, v.65, p.43-53, CAMPOS, H. Estatística e experimentação agronômica amostragem I. Piracicaba, ESALQ USP, p.17, CARGNELUTTI FILHO, A. et al. Tamanho de amostra de caracteres de cultivares de feijão. Ciência Rural, v.38, p ,2008. CASTRO, J.D. Acidez e calagem para a batatinha (Solanum tuberosum L.). In: XV REUNIÃO BRASILEIRA DE FERTILIDADE DO SOLO, 1983, Campinas/SP. Anais..., Campinas: Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, 1983, p COLEMAN, N. T.;THOMAS, G. M. The basic chemistry of soil acidity. In: PEARSON, R. W.; ADMANS, F., eds. Soil acidity and liming. Madison, America Society of Agronomy, p. 1-67, EMBRAPA - Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Sistemas de produção: Cultivo de trigo Disponível em:< /Trigo/Cultivode Trigo/index.htm>. Acesso em 10 de maio de FERREIRA, D. F. SISVAR: um programa para análises e ensino de estatística. Revista Symposium, v.6, p.36-41, FONSECA, J. S.; MARTINS, G. A. Curso de estatística. 5. ed. São Paulo: Atlas, 317 p., HOAGLAND, D. R.; ARNON, D. I. The water culture method for growing plants without soil.california Agriculture Expimentation Station Circular. p. 347, 1950.

7 ISHERWOOD, K. F. Fertilizer use and the environment. Paris: IFA, 51p., KAMINSKI, J. et al. Acidez e calagem em solos do sul do Brasil: Aspectos históricos e perspectivas futuras. In: CERETTA, C.A.; SILVA, L.S.; REICHERT, J.M., eds. Tópicos em ciência do solo. Viçosa, MG, Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, v.5. p , LIMA, T. C. Avaliação do potencial fisiológico de sementes de trigo (Triticum aestivum L). Campinas: Instituto Agronômico, MARTIN, T. N. et al. Plano amostral em parcelas de milho para avaliação de atributos de espigas. Ciência Rural, v.35, p , 2005a. MARTIN, T.N. et al. Tamanho ótimo de parcela e número de repetições em soja (Glycine max (L.) Merril). Ciência Rural, v35, p , 2005b. MARTINS, P. R. et al. Eficiência de índices fenotípicos de comprimento de raiz seminal na avaliação de plantas individuais de milho quanto à tolerância ao alumínio. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.34, p , SÁNCHEZ-CHACÓN, C.D.; FEDERIZZI, L.C.; MILACH, S.C.K.; PACHECO, M.T. Variabilidade genética e herança da tolerância à toxicidade do alumínio em aveia. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.35, p , SPIEGEL, R. A.; SCHILLER, J.; SRINIVASAN, R. A. Probabilidade e estatística. 2. ed. Porto Alegre: Bookman, 398 p., STORCK, L. et al. Sample size for single, double and three-way hybrid corn ear traits. Scientia Agricola, v.64, p.30-35, 2007.