DISTRIBUIÇÃO ESPAÇO-TEMPORAL DE DIATRAEA SACCHARALIS SOBRE CANA- DE-AÇÚCAR EM SÃO VICENTE DO SUL - RS Santos, E. A. 1, Stacke, R. F. 2, Machado, M. R. R. 3, Magano, D. A. 4, Guedes, J.V.C. 5 1 Graduando em Agronomia, UFSM/Departamento de Defesa Fitossanitária, Santa Maria - RS ericmar_santos@hotmail.com 2 Mestrando em Agronomia, UFSM/Departamento de Defesa Fitossanitária, Santa Maria - RS, regis_felip@hotmail.com 3 Graduando em Agronomia, UFSM/Departamento de Defesa Fitossanitária, Santa Maria - RS, maiconmachado30@hotmail.com 4 Doutorando em Engenharia Agrícola, UFSM/Departamento de Defesa Fitossanitária, maganodeivid@gmail.com 5 Professor Dr., UFSM/Departamento de Defesa Fitossanitária e PPGA/PPGEA-UFSM, Santa Maria - RS, jerson.guedes@smail.ufsm.br Resumo A geoestatística aplicada a ambientes agrícolas possibilita o monitoramento e tratamento das áreas em zonas de manejo ou em sítio-específico. Método muito utilizado na agricultura de precisão ainda pouco difundido no manejo de pragas. Para que seja possível esse tipo de abordagem o conhecimento da dinâmica e distribuição das populações é fundamental. Entretanto, ainda são escassos os estudos sobre esses fenômenos na lavoura de cana-de-açúcar, apesar da grande importância dessa cultura na economia nacional. Dessa maneira, esse trabalho buscou determinar a forma de distribuição espacial da Diatraea saccharalis sobre cana-de-açúcar em São Vicente RS. Em uma área localizada nesse município foram conduzidas amostragens da população, procedendo-se então a análise geoestatística dos dados para demonstrar o grau de dependência espacial entre os pontos amostrados. Posteriormente, foi realizada a confecção dos mapas por krigagem ordinária demonstrando a distribuição espacial e temporal na área. Os dados obtidos indicaram fraca dependência espacial entre os dados e pouca representatividade da variabilidade populacional na escala amostrada. Portanto pode-se concluir que a distribuição de D. saccharalis ocorre de forma fracamente agregada na cultura da cana, indicando que variabilidade da população é mais bem descrita em escalas menores. Palavras-chave: broca-da-cana; agricultura de precisão; geoestatística. SPATIO-TEMPORAL DISTRIBUTION OF DIATRAEA SACCHARALIS ON SUGARCANE, IN SÃO VICENTE DO SUL - RS Abstract - The geostatistics applied to agricultural environments enables the monitoring and management of management zones or site-specific. Method widely used in precision agriculture still little spread in pest management. To allow this kind of approach, the knowledge of population dynamics and distribution is fundamental. However, there are still few studies on these phenomena in sugarcane crop, despite the great importance of this culture in the national economy. In this way, this study aimed to determine the spatial distribution form of Diatraea saccharalis on sugarcane in São Vicente - RS. In a field located in this county population samples were taken, and then proceeding to the geostatistical analysis of the data to demonstrate the spatial dependence between the sampled points. Subsequently, the confection of maps by ordinary kriging was performed demonstrating the spatial and temporal distribution in the area. The data indicated a weak spatial dependence between data and little representation of population variability in sampled scale. Therefore it can be concluded that the distribution of D. saccharalis occurs in weakly aggregated form on sugarcane, indicating that population variability is best described at smaller scales. Key words: Sugar cane borer; precision agriculture; geostatistics. Introdução Introduzida no Brasil em 1532, a cana-de-açúcar (Saccharum spp.) ainda hoje é uma das culturas mais importantes no país, com aproximadamente 642 milhões de toneladas de cana moída produzida na safra 2014/15, mantendo o Brasil como o maior produtor mundial de cana e de dois de seus principais derivados, o açúcar e o etanol. Embora a cultura possa ser encontrada espalhada por todo o território brasileiro, a produção se concentra nas regiões Centro-Oeste e Sudeste, principalmente no estado de São Paulo, com 52% de toda área plantada no país, que no total representa IV Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias SGeA ISSN: 2236-2118 1
aproximadamente 9 milhões de hectares. Com base nas estimativas, existe uma forte tendência de crescimento na produção dessa cultura, devido ao aumento da demanda de biocombustíveis prevista para os próximos anos (CONAB, 2014). Durante todo o ciclo produtivo da cana-de-açúcar diversos insetos interferem no seu desenvolvimento e plena expressão de seu potencial produtivo, dentre estes, a broca-da-cana (Diatraea saccharalis Fabricius, 1794) destaca-se como uma das mais importantes. Essa espécie está presente em todas as regiões canavieiras do Brasil e em todo o seu desenvolvimento, com densidade populacional variada dependendo da época do ano, variações climáticas e variedade da cana (MACEDO e BOTELHO, 1988; DINARDO-MIRANDA et al., 2008;). Os prejuízos causados pela D. saccharalis na cultura pode se dar de forma direta, pelo consumo da massa do colmo das plantas, morte da gema apical e tombamento, ou de forma indireta, através da entrada de microrganismos fitopatogênicos pelas perfurações deixadas pelo inseto-praga, causando a redução da pureza do caldo (BOTELHO e MACEDO, 2002; GALLO et al., 2002). Apesar da grande importância econômico-social da cana de açúcar, são escassos os trabalhos relacionados à distribuição espacial e temporal de insetos nessa cultura. Segundo Liebhold et al. (1993) a geoestatística é a ferramenta mais adequada para realizar estudos de distribuição de variáveis localizadas no espaço, contanto que estas demonstrem maior similaridade com a redução da distância entre si. Inicialmente procede-se o estabelecimento do grid amostral para então ser realizada amostragem em cada ponto. Após a obtenção dos dados, são calculadas as semivariáveis expostas em um semivariograma, cuja função central é a demonstração quali e quantitativa da dependência espacial entre os pontos, demonstrando o padrão de agregação. Este padrão indica a forma como a espécie ocorre na área, que segundo Ricklefs (2003) se divide em aleatório, uniforme ou agregado, sendo o ultimo o mais comum na natureza. Segundo Jesus et al. (2002), o padrão de agregação é influenciado por diversos fatores ecológicos (e.g., oviposição, presença de inimigos naturais, qualidade do substrato). Nesse sentido o presente trabalho teve como objetivo estudar a distribuição espaço-temporal da população de Diatraea saccharalis na cultura da cana-de-açúcar. Material e Métodos O experimento foi conduzido em uma área com cana-de-açúcar no Município de São Vicente do Sul - RS. A área avaliada foi de 1,96 ha, sendo que o plantio da cana foi realizado em agosto de 2010, utilizando-se a variedade CTC 18 (Copersucar), com espaçamento entre linhas de 1,20 m. Após o plantio foi realizado apenas a aplicação de herbicida para o controle de plantas daninhas e a adubação recomendada para a cultura, não sendo utilizado nenhum outro tipo de controle químico na área. Para a realização das amostragens, o perímetro da área foi demarcado com o auxílio de um equipamento de posicionamento global (GPS) com interconexão para pocket PC. O grid de amostragem foi gerado com o auxilio do software CR-Campeiro (GIOTTO, 2013) e adaptado ao tamanho da área do experimento, com número pré-estabelecido de 32 pontos. Assim, cada ponto correspondeu a 590,5 m² (24,3 m x 24,3 m). O levantamento de população de D. saccharalis foi realizado em três amostragens, nos dias 13/09, 18/10, 14/11 de 2011. Em cada ponto foram amostrados 20 colmos, contabilizando o número total de entrenós de cada colmo e o número de entrenós atacados pela broca em cada colmo, o qual era identificado pela presença de um orifício de entrada da broca no entrenó. Para facilitar a visualização do dano, foram retiradas as folhas na região dos colmos. Após a obtenção dos dados, esses foram submetidos à análise geoestatística, utilizando o programa ArcGIS 9.3 (ESRI, 2004), determinando a dependência espacial através de semivariogramas. As semivariâncias foram calculadas conforme a formula (1) (VIEIRA, 2000). N h 2 * h 2N h i i Z Xi Z Xi h 2 (1) Onde: γ*(h) é a semivariância estimada para cada distância entre pares de pontos; 2N(h) é o número de pares de variáveis obtidas Z(Xi), Z(Xi + h); Z(Xi) e Z(Xi + h) correspondem as variáveis observadas nos pontos Xi e Xi + h (i=1, 2, 3..., n) separados pela distância h. Os ajuste das semivariâncias para os modelos Esférico (2), Exponencial (3) e Gaussiano (4) foram realizados com as fórmulas apresentadas por Mello (2004): 3 3 h 1 h (h) C0 C1 ;0 h a 2 a 2 a (2) IV Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias SGeA ISSN: 2236-2118 2
h ( h) C0 C1 1 exp 3 ;a h d a (3) 2 h (h) C0 C1 1 exp 3 ; a h d (4) a em que: C 0 é o efeito pepita; C 0 + C 1 é o patamar; a é o alcance e h é a distância. Para a classificação da dependência espacial, foi utilizada a metodologia proposta por Cambardella et al. (1999), que considera forte a dependência espacial quando o valor do efeito pepita for menor que 25% do patamar, moderada quando esse valor se situar entre 25 e 75% e fraca quando for maior que 75% do patamar. Os modelos são escolhidos pelo ArcGIS 9.3 conforme a metodologia dos mínimos quadrados, que utiliza a somo dos quadrados dos resíduos e o coeficiente de determinação como critério. Em seguida, com a utilização do mesmo software, os mapas populacionais foram gerados através da Krigagem ordinária da contagem total dos indivíduos encontrados em cada ponto amostrado, gerando um mapa dividido em classes, que variaram conforme o número de insetos de cada avaliação. Resultados e Discussão Com os dados de cada amostragem foram construídos os semivariogramas, procedendo-se o ajuste dos modelos para cada uma das três avaliações. Os modelos de distribuição espacial que melhor se ajustaram para as variáveis em estudo foram o gaussiano e o exponencial. A partir dos semivariogramas ajustados foram obtidos os parâmetros variográficos (efeito pepita, patamar e alcance), como demonstrado na tabela 1. Tabela 1: Parâmetros variográficos do número de individuos de Diatraea saccharalis Data Efeito Pepita Alcance Patamar Dependência Modelo (C0) (C+C0) Espacial 13/09 0,44 42,34 0,48 Fraca Gaussiano 18/10 0,28 42,34 0,34 Fraca Gaussiano 14/11 1,05 48,78 2,10 Moderada Exponencial A análise do grau de dependência espacial foi realizada segundo Cambardella et al. (1999), dessa forma, as avaliações realizadas nas datas 13/09 e 18/10 indicaram fraca dependência espacial, pois os valores do efeito pepita são maiores que 75% do patamar. A amostragem realizada no dia 14/11 indicou moderada dependência espacial, pois seu efeito pepita se enquadrou entre 25 e 75% do patamar. Os semivariogramas (figura 1) demonstram que os valores da semivariância em função do vetor h ocorreram de forma dispersa, indicando baixa dependência. IV Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias SGeA ISSN: 2236-2118 3
Figura 1. Semivariogramas das amostragens 13/09, 18/10 e 14/11 (A, B e C) ajustados pelos modelos Gaussiano (A,B) e Exponencial C. Analisando as informações fornecidas pela tabela 1 com a figura 1, pode-se inferir a ocorrência de descontinuidade localizada, devido aos altos valores de efeito pepita. O que segundo Liebhold et al. (1993) indica que a escala amostral utilizada não foi pequena o bastante para captar toda a variabilidade populacional. Neste sentido, o alcance observado varia de 42,34 a 48,78, sendo inferiores ao grid amostral utilizado (50,4 x 50,4 m), indicando que este não foi adequado para representar a toda a variação populacional da praga. O alcance, segundo Vieira (2000) é a distância máxima a partir da qual não ocorre dependência espacial entre os pontos, i.e., semivariância não varia com o aumento da distância, como ilustrado na figura 1. Dessa forma, para que a distribuição espacial da população seja representada com fidelidade, a distância máxima entre os pontos amostrais deve ser igual ou menor que o alcance obtido. Resultados semelhantes foram obtidos por Dinardo-Miranda et al. (2011), realizando um estudo sobre variabilidade espacial de Diatraea saccharalis na cultura da cana-de-açúcar em seis áreas localizadas em três municípios no estado de São Paulo. Onde foram utilizadas diferentes cultivares, em diferentes ciclos e malhas amostrais. Nesse estudo, os autores concluíram que as populações da fase imatura do inseto ocorreram de forma agregada e sugeriram um grid amostral de 40 x 40 m, baseados no alcance médio dos semivariogramas gerados. Os parâmetros estimados nos semivariogramas foram empregados na interpolação por Krigagem ordinária no programa computacional ArcGIS 9.3, para a geração dos mapas da densidade populacional de D. saccharalis (Figura 2). IV Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias SGeA ISSN: 2236-2118 4
Figura 2. Mapas temáticos demonstrando a distribuição espacial da população de D. saccharalis nas amostragens dos dias 13/09 (A), 18/10 (B), 14/11 (C). Através da análise dos mapas, pode-se visualizar a forma de distribuição espacial de D. saccharalis no espaço, em manchas de infestação e sua evolução no tempo. A densidade populacional desses insetos nas amostragens realizadas foi baixa se mantendo dessa forma durante todo o período avaliado, ocorrendo pequenos focos de infestação com 5 a 6 indivíduos na última amostragem realizada. Isso pode ser explicado por fatores ambientais como, a estiagem que afetou o desenvolvimento da cana-de-açúcar, o que também pode ter prejudicado a manutenção dessa praga na área em estudo. Conclusão Os resultados indicaram que a população de D. saccharalis apresenta um padrão fracamente agregado de distribuição na cana-de-açúcar no grid amostral utilizado, e além disso, demonstra que a variabilidade populacional da espécie deve ser representa em menores escalas. Referências BOTELHO, P. S. M; MACEDO, N. Descrição e bioecologia de D. saccharalis. In: PARRA, J. R. P.; BOTELHO, P. S. M.; FERREIRA, B. S. C.; BENTO, J. M. S. Controle Biológico no Brasil: parasitoides e predadores. São Paulo: Manole, 2002. p. 411-426. CAMBARDELLA, C. A.; KARLEN, D. L. Spatial analysis of soil fertility parameters. Precision Agriculture, v. 1, n. 1, p. 5-14, 1999. CONAB Companhia Nacional de Abastecimento. 3º levantamento da safra de cana-de-açúcar 2014/15, Brasília, p. 1-98. Disponível em: <http://www.conab.gov.br/olalacms/uploads/arquivos/14_12_19_09_02_49_boletim_cana_portugues_-_3o_lev_- _2014-15.pdf>. Acesso em: 05 jan. 2014. IV Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias SGeA ISSN: 2236-2118 5
DINARDO-MIRANDA, L. L. Pragas. In: DINARDO-MIRANDA, L.L.; VASCONCELOS, A.C.M.;LANDELL, M.G.A. (Ed.). Cana-de-açúcar. Campinas: Instituto Agronômico, 2008. p.349-404. DINARDO-MIRANDA, L. L.; FRACASSO, J. V.; PERECIN, D. Variabilidade espacial de populações de diatraea saccharalis em canaviais e sugestão de método de amostragem. Bragantia, v. 70, p. 577 585, 2011. Disponível em:< http://www.scielo.br/pdf/brag/v70n3/aop1311> Acesso em: 20 dez. 2014 ESRI. Redlands: Environmental Systems Research Institute. ArcGIS, 2004. GALLO, D.; NAKANO, O.; SILVEIRA, N. S.; CARVALHO, R. P. L.; BATISTA, G. C.; FILHO, E. B.; PARRA, J. R. P.; ZUCCHI, R. A.; ALVES, S. B.; VENDRAMIN, J. D.; MARCHINI, L. C.; LOPES, J. R. S.; OMOTO, C. Entomologia agrícola. Piracicaba: FEALQ, 2002. p. 450 453. GIOTTO, E.; CARDOSO, C. D. V.; SEBEM, E. Agricultura de Precisão com o Sistema CR Campeiro 7 - Volume I / organizadores: Enio Giotto, Claire Delfini Viana Cardoso, Elódio Sebem. Santa Maria: UFSM Laboratório de Geomática, 2013. JESUS, C. R; REDAELLI, L. R; ROMANOWSKI, H. P. Population Dynamics and Spatial Distribution of Spartocera dentiventris (Berg) (Hemiptera: Coreidae) Adults on Nicotiana tabacum L. (Solanaceae). Neotropical Entomology, v. 31, n. 4, p. 541 549, 2002. Disponível em: <http://www.scielo.br/pdf/ne/v31n4/a06.pdf> Acesso em: 20 out. 2014. LIEBHOLD, A. M.; ROSSI, R. E.; KEMP, W. P. Geostatistic and geographic information system in applied insect ecology. Annual Review of Entomology, v.38, p.303-327, 1993 MACEDO, N.; BOTELHO, P. S. M. Controle integrado da broca cana-de-açúcar Diatraea saccharalis (Fabr. 1794) (Lepidoptera: Pyralidae). Brasil Açucareiro, v.106, p.2-12, 1988. MELLO, J. M. Geoestatística aplicada ao inventário florestal. 2004. 111f. Tese (Doutorado em Recursos Florestais) - Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, Piracicaba-SP, 2004. 111p. (Tese de Doutorado). Disponível em: <http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11150/tde-06122004-100612/pt-br.php> Acesso em: 15 out. 2014. RICKLEFS, R. E. A economia da natureza. 5ª ed. Rio de Janeiro, Guanabara/Koogan, 2003. 470 p. VIEIRA, S. R. Geoestatística em estudos de variabilidade espacial do solo. In: Novais, R. F. de; Alvarez, V. V. H.; SCHAEFER, G. R. (ed.). Tópicos em Ciência do Solo. Viçosa: Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, 2000. v.1, p.1-54. IV Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias SGeA ISSN: 2236-2118 6