INTRODUÇÃO Qualidade de sementes: conjunto de características que determinam o valor para a semeadura ou o potencial de desempenho de um lote de sementes JULIO MARCOS FILHO TECNOLOGIA DE SEMENTES DEPTO. DE PRODUÇÃO VEGETAL USP/ESALQ Atributos: genético, físico, fisiológico e sanidade INTRODUÇÃO Componente Fisiológico da Qualidade: atenção especial da pesquisa produtor rural primeiro impacto ocorre no estabelecimento do estande POTENCIAL FISIOLÓGICO Conjunto de aptidões que permite estimar a capacidade teórica (ou probabilidade de sucesso) da semente manifestar suas funções vitais Germinação (viabilidade) + Vigor de sementes Sementes: Avaliação da capacidade de germinação e identificação de amostras com maior probabilidade de apresentar desempenho eficiente em campo, durante o transporte e o armazenamento POTENCIAL FISIOLÓGICO POTENCIAL FISIOLÓGICO Informações obtidas em laboratório permitem comparar o potencial fisiológico das amostras examinadas Comportamento das sementes em campo ou durante o armazenamento permite constatar até que ponto se manifestou o potencial comparativo identificado em laboratório e a eficiência dos procedimentos utilizados para avaliá-lo lo DÚVIDA Por que lotes com germinação alta apresentam desempenhos inferiores em campo e durante o armazenamento? 1
N 70 Ú M 60 E R 50 O 40 A M 30 O S 20 T R 10 A S 0 GERMINAÇÃO EMERGÊNCIA > 90 89-80 79-70 69-60 59-50 49-40 <40 DÚVIDA POTENCIAL FISIOLÓGICO Por que lotes com germinação semelhante apresentam desempenhos diferentes em campo e durante o armazenamento? GERMINAÇÃO Germinação e emergência das plântulas em campo de 94 amostras provenientes de lotes submetidos a fiscalização do comércio de sementes de soja no estado do Mississippi, USA. (Adaptado de Delouche, 1974) 100 G E R M I N A Ç Ã O % 80 60 40 20 0 9 10 2 11 8 3 12 INICIAL ARMAZ Lote Germinação Emergência de Plântulas Área 1 Área 2 Área 3 1 90 88 80 58 2 90 87 70 62 LOTES/SOJA Germinação inicial e após armazenamento de 07 lotes de sementes de soja, em condições normais de ambiente (Adaptado de Delouche e Baskin, 1973) Exemplo hipotético da germinação e emergência de plântulas, sob diferentes condições de ambiente Pe ercentagem 100 0 X Y X germinação vigor Y Deterioração Relação hipotética entre a germinação e o vigor durante a deterioração de sementes (Delouche & Caldwell, 1960) VIGOR DE SEMENTES Primeira referência Nobbe (1876): força motriz ou energia de crescimento Hiltner & Ihssen (1911) teste do tijolo moído Anos 1940 teste de tetrazólio Até 1950, pouco foi feito: teste de frio (Alberts, 1927) e algumas incursões esporádicas para avaliar a velocidade de germinação 2
Conseqüências VIGOR DE SEMENTES Marco histórico: a proposta de Franck (1950) Abordagem européia x norte-americana Estabelecimento t de Comitê Especial Tentativas para Conceituar Avanço da Pesquisa e Criação de Testes Interesse de tecnologistas e produtores Conseqüências VIGOR DE SEMENTES Entusiasmo e resposta para dúvidas quanto ao desempenho das sementes Profecia e supervalorização do parâmetro Idéia predominante de 1950 a + 1975: Estabelecimento do estande sob condições desfavoráveis de ambiente VIGOR DE SEMENTES A partir do início da década de 1980: Vigor não responde a todas as perguntas Não é possível profetizar : vigor expressa um potencial Deve ser considerada a interação potencial fisiológico x ambiente Classificação dos níveis de vigor depende do teste Lotes vigorosos x sucesso em diferentes ambientes CONCEITOS DE VIGOR DE SEMENTES Termo vigor não surgiu para identificar um processo fisiológico definido, mas para interpretar manifestações do comportamento das sementes Característica mais abstrata ou menos palpável, adotada graças à deficiência de parâmetros para elucidar dúvidas sobre o desempenho das sementes (Carvalho, 1986). ISTA (2011): o vigor não é uma característica facilmente mensurável, mas um conceito que associa um conjunto de características associadas a aspectos do desempenho das sementes CONCEITOS DE VIGOR DE SEMENTES Vigor éo resultado da ação conjunta de todos os atributos da semente, que permitem a obtenção de estande, sob condições favoráveis de campo (Isely, 1957). Otermo vigor deve ser definido em conexão com a capacidade de germinação: uma semente é considerada mais ou menos vigorosa, na dependência da sua habilidade para originar plântulas normais, sob certas condições sub-ótimas (Schoorel, 1960). Vigor éasoma de todos os atributos da semente que favorecem um rápido e uniforme estabelecimento das plantas em campo (Delouche & Caldwell, 1960). CONCEITOS DE VIGOR DE SEMENTES Vigor éum estado de boa saúde e robustez natural da semente, que permite a germinação rápida e completa, sob ampla faixa de condições de ambiente (Woodstock, 1965). Um conceito sobre vigor não deve ser emitido apenas em termos de germinação: uma definição completa precisa incluir o comportamento durante o armazenamento e sobre a produção (Grabe, 1966). Vigor tem sido definido com a utilização de termos como integridade, adaptabilidade, resistência, etc mas nenhum deles é cientificamente respeitável (Heydecker, 1972). 3
CONCEITOS DE VIGOR DE SEMENTES MANIFESTAÇÕES DO VIGOR Característica Alto vigor Baixo vigor Vigor de sementes compreende conjunto de propriedades que determinam o potencial de lotes, com germinação aceitável, para a emergência rápida e uniforme de plântulas, l sob ampla variação de condições de ambiente (TeKrony, 2003) Veloc. média de germinação Sincronia da germinação Tamanho médio de plântulas Potencial de emerg. plântulas Alta Alta Grande, uniforme Alto, sob várias condições Baixa Baixa Pequeno, variável Baixo, sob condições sub-ótimas É o conceito aceito pela ISTA Potencial de armazenamento Alto Baixo baixo vigor ALTO VIGOR alto vigor MANIFESTAÇÕES POSITIVAS DO VIGOR Emergência rápida e uniforme de plântulas normais Desempenho diferenciado de plântulas, tanto sob condições ideais como sub-ótimas MANIFESTAÇÕES DO BAIXO VIGOR São as mesmas que identificam o progresso da deterioração O uso de sementes vigorosas assegura estabelecimento de uma população adequada plantas, mesmo sob condições estressantes o de 4
Grande desafio da pesquisa sobre o potencial fisiológico de sementes, AINDA NÃO COMPLETAMENTE VENCIDO é esclarecer asua real influência sobre ocomportamento das sementes após a semeadura eo desenvolvimento das plantas, inclusive a produção final IMPORTANTE IDENTIFICAR, COM SEGURANÇA, ATÉ QUE PONTO POSSÍVEIS DIFERENÇAS NO DESEMPENHO DE PLANTAS REALMENTE SÃO CAUSADAS POR DIFERENÇAS NO NÍVEL DE VIGOR DE SEMENTES MENOR VIGOR DE SEMENTES? Osvaldo P. Pereira DIFERENÇAS DE VIGOR? Osvaldo P. Pereira PLANTAS DOMINADAS DESPENDOAMENTO MAL CONDUZIDO Burris (1976): vários procedimentos podem ser utilizados para detectar diferenças de vigor entre amostras de sementes, em laboratório, mas a verificação desses efeitos em campo não é tarefa simples. Principal dificuldade se associa à diversidade do ambiente TeKrony &Egli (1991): o potencial fisiológico das sementes pode afetar indiretamente a produção da cultura, ao afetar a emergência das plântulas eo estabelecimento do estande, ou diretamente, mediante sua influência no vigor da planta Hampton (2002): ovigor exerce profunda influência sobre a produção de várias culturas, mas esses efeitos se manifestam principalmente devido a possíveis diferenças na porcentagem de emergência das plântulas Há efeito direto do vigor da semente sobre a habilidade dos tecidos das plantas converterem radiação solar em matéria seca? INDIVÍDUOS X POPULAÇÕES 5
INFLUÊNCIA DA EMERGÊNCIA DAS PLÂNTULAS Rapidez e uniformidade determinam o grau de exposi- ção das sementes e plântulas a fatores adversos Amplitude da influência da emergência das plântulas sobre o desempenho subsequente das plantas depende da importância da campo distribuição espacial da população em hortaliças x milho, algodão x soja, arroz, trigo UTILIZAÇÃO DE SEMENTES VIGOROSAS - Consumo de sementes - Porcentagem elevada de emergência de plântulas, sob ampla variação das condições de ambiente - Obtenção de população adequada de plântulas -Tolerância a estresses: profundidade de semeadura, veranicos, redução da temperatura, microrganismos, assoreamento,... - Velocidade de emergência e estabelecimento do estande: vantagem na competição com plantas invasoras - Uniformidade do estande e do sistema radicular - Desenvolvimento inicial das plântulas Obtenção do estande adequado Base para altas produtividades INFLUÊNCIA DA EMERGÊNCIA DAS PLÂNTULAS Emergência reduzida ou desuniforme: Atraso no desenvolvimento das plantas Controle de plantas invasoras Desuniformidade da cultura, em diferentes estádios Características das plantas associadas à colheita Interferência na qualidade do produto (hortaliças) EFEITOS SE RELACIONAM ÀS CARACTERÍSTICAS DA ESPÉCIE REPOLHO Matthews (2010) 6
Temperatura sub-ótima: atraso no desenvolvimento inicial PLANTAS INVASORAS Emergência a 18 o C / 25 o C MELÃO Emergência a 25 o C DESUNIFORMIDADE NO DESENVOLVIMENTO E QUALIDADE DO PRODUTO PROBLEMAS NO ESTANDE: PERCENTAGEM E VELOCIDADE DE EMERGÊNCIA DE PLÂNTULAS CONSEQUÊNCIAS DA NECESSIDADE DE RE-SEMEADURA acréscimo no gasto de sementes cultivar não ideal acréscimo considerável no custo: sementes e práticas agrícolas época semeadura eficiência dos herbicidas perda de adubo menores produtividades Vigor inicial mais alto das plântulas Vantagens em situações de estresse: Profundidade de semeadura Compactação superficial Assoreamento após chuva pesada Baixas temperaturas Ataque de fungos e insetos Ocorrência de seca após a semeadura Lotes DESENVOLVIMENTO INICIAL DAS PLANTAS Germinação Envelhecimento acelerado Emergência de plântulas Mudas vigorosas % matéria seca (g/planta) 1 80 24 50 35 6,86 2 85 20 37 23 4,50 3 75 32 38 24 417 4,17 4 81 58 74 52 9,88 5 92 64 57 44 8,23 6 91 65 71 46 8,24 Efeitos do vigor de sementes sobre a emergência de plântulas e a produção de mudas vigorosas de cebola (Piana et al., 1995). 7
Altura (cm) Diâmetro colmo (mm) Índice área foliar Lotes CC SC CC SC CC SC 1 1,18 a 1,03 a 23,4 a 22,9 a 1,20 a 1,13 a 2 1,11 ab 1,07 a 23,6 a 22,5 a 1,14 ab 1,14 a 3 0,99 b 0,95 ab 22,2 a 21,9 a 0,99 b 1,05 ab 4 0,92 b 0,78 b 22,1 a 21,7 a 0,98 b 0,86 b Variáveis de crescimento de plantas em populações de plantas de milho com 8 folhas, originadas de lotes de sementes com diferentes níveis de vigor, em áreas com (CC) e sem controle (SC) de plantas daninhas (Dias et al., 2010) VIGOR: INFLUÊNCIA NO DESEMPENHO DAS PLANTAS E PRODUÇÃO Plantas produtoras de grãos Influência sobre a emergência e desenvolvimento inicial das plantas é suficiente para justificar a importância do uso de sementes de alto potencial fisiológico Efeitos sobre o desenvolvimento das plantas e produção são menos evidentes VIGOR: INFLUÊNCIA NO DESEMPENHO DAS PLANTAS E PRODUÇÃO Plântula reservas da semente Planta autotrófica Como reconhecer essa transição? Até que ponto o crescimento da planta depende do uso das reservas da semente, além do impulso inicial? Até que ponto o vigor da semente pode interferir no desenvolvimento da planta e produção final? INFLUÊNCIA SOBRE DESEMPENHO DAS PLANTAS E PRODUÇÃO Plantas produtoras de grãos - Há diferenças na percentagem de emergência (estande)? - Não há diferenças na percentagem de emergência (estande)? Efeito residual : até quando? INFLUÊNCIA SOBRE DESEMPENHO DAS PLANTAS E PRODUÇÃO Plantas produtoras de grãos Vigor da semente x impulso iiil inicial Efeito residual : até quando? Relações genótipo / ambiente Efeito do vigo or da semente Emergência Maturidade 8
Injúrias Germin. Emerg. Pl. Altura (cm) 20 ( ) 40 Queda da Produção 11,5 98 87 59,1 164,9 0,0 17,0 95 86 57,7 162,9 3,2 23,0 95 79 52,6 156,7 3,8 40,0 96 78 51,8 155,0 15,5 Em Rio Verde, Go duas lavouras semeadas com ocv. TMG 123 RR, com diferenças de vigor. Sementes Adriana, 2009 ( ) Dias após o início da emergência de plântulas Efeitos da intensidade de injúrias mecânicas em sementes de milho sobre e a germinação, a emergência de plântulas, desenvolvimento das plantas e produção de grãos (Andrews, 1971) INFLUÊNCIA SOBRE DESEMPENHO DAS PLANTAS E PRODUÇÃO Plantas produtoras de grãos Qual é o grau máximo de deterioração que pode ser alcançado pelas sementes sem afetar o desempenho? Reação ao espaço disponível NÍVEL MÍNIMO DE DESENVOLVIMENTO VEGETATIVO Parâmetros Alto Níveis de Vigor Médio Baixo LABORATÓRIO Germinação Primeira Contagem Velocidade de Emergência (índice) Emergência de Plântulas 91 81 5,6 74 66 46 4,0 64 61 48 3,4 43 DESEMPENHO DAS PLANTAS Altura 35 dias (cm) 142 102 88 Área Foliar aos 35 dias (cm 2 ) Matéria Seca 50 dias (g) Área Foliar 70 dias (cm 2 ) Matéria Seca aos 70 dias (g) Vagens na Maturação Produção (g/planta) 1611 12,6 4799 47,8 220 52,5 1156 9,2 3529 25,1 151 37,0 1036 8,1 3104 21,2 130 32,9 Qualidade inicial das sementes e desempenho de plantas de soja, quando livres de competição (Popinigis, 1973) POPULAÇÃO DE PLANTAS Vigor Alto Baixo Alt. 60 d (cm) Alt. 115 d (cm) M. seca 115 d (g) N o pan. N o grãos / pl N o grãos / pan. Prod. (g/pl) 99 a 113 a 92,4 a 61 a 8.693 a 136 a 217 a 94 b 110 b 74,7 7 b 53 b 6.788 b 135 a 170 b Relações entre vigor de sementes de arroz híbrido e o desempenho de plantas isoladas (Mielezrski et al., 2008) SEMEADURA EM COVAS E DESBASTE Produtivida ade (Kg/ha) Efeito do Vigor Sobre a Produtividade 2500 2000 1500 1000 500 0 Paraná Davis Bossier Vigor Baixo Vigor Médio Vigor Alto Fonte: França Neto et al., 1983 Ocorrência de seca? 9
Cultivar Davis Bossier Níveis vigor Emergência Envelh. Acelerado Produção (kg/ha) Alto 91 81 1999 Médio 79 50 1926 Baixo 61 13 1994 Alto 88 76 1747 Médio 83 67 1813 Baixo 74 56 1773 POPULAÇÃO DE PLANTAS RECOMENDAÇÃO DA QUANTIDADE DE SEMENTES É BASEADA NO ESPAÇAMENTO ENTRE SULCOS E NÚMERO DE PLANTAS POR METRO LINEAR, PARA A OBTENÇÃO DA POPULAÇÃO RECOMENDADA DE PLANTAS POR ÁREA REFERÊNCIA DISPONÍVEL: GERMINAÇÃO OBTIDA EM LABORATÓRIO Efeito do nível de vigor da semente sobre o rendimento da soja (França Neto et al. 1984) DESBASTE É PRÁTICA USUAL OU NÃO? Resposta positiva com menores populações de plantas? Até o início dos anos 90: população ideal para a soja era de 300 a 500.000 plantas/ha Recomendam-se, para cultivares modernos de soja, populações de 180 a 230.000 plantas/ha, devido às alterações na arquitetura, hábito de crescimento,... Hipótese: respostas mais evidentes sobre efeitos do vigor sobre a produtividade? Adaptado de INFLUÊNCIA SOBRE DESEMPENHO DAS PLANTAS E PRODUÇÃO Plantas produtoras de órgãos vegetativos Hortaliças: populações mais baixas, produto comercial é parte vegetativa aérea (folhosas), subterrânea ou parte reprodutiva (flores ou frutos) Efeitos do vigor da semente sobre a emergência das plântulas podem ser críticos, quando as plantas são colhidas na fase vegetativa O que ocorre quando não há diferenças no estande? Lotes Germin. Env. Acel. Emerg Vel.Germ. (índice) Compr. Raízes (mm) Matéria Seca de Raízes (g) 1 93 99 87 48,5 61,5 8,1 2 93 91 80 48,2 58,1 6,1 3 92 89 76 48,1 58,0 5,5 4 91 86 73 47,1 48,3 53 5,3 (*) distribuição de número fixo de sementes Relações entre o vigor de sementes, avaliado em laboratório e o desenvolvimento de raízes de nabo, em condições de campo (Hanumaiah & Andrews, 1973) Lotes Germin. Env. Acel. Altura de plantas (cm) Matéria seca de plantas(g) 28 ( ) 56 84 28 56 84 Produção de bulbos (kg/ha) 1 79 64 6,6 22,0 56,4 0,005 0,153 2,370 45,9 2 83 79 9,3 29,2 58,7 0,009 0, 315 2,513 48,2 3 82 66 84 8,4 25,5 5 58,4 0,008 008 0,260 2230 2,230 43,6 4 80 57 6,6 23,9 54,5 0,007 0,190 1,996 43,3 5 90 80 9,6 28,7 56,3 0,009 0,338 2,158 46,1 6 80 73 8,6 26,0 55,8 0,008 0,245 2,005 42,5 ( ). Dias após a semeadura Relações entre o vigor de sementes de cebola e o desempenho das plantas em campo (Rodo & Marcos Filho, 2003) 10
Qualidade da semente x produtividade Genótipo Presença de sementes silvestres Sanidade Emergência rápida e uniforme Taxa de crescimento das plantas Uniformidade de desenvolvimento Fatores que dificultam o esclarecimento de dúvidas a) Variação das condições experimentais b) Estudar efeitos em plantas individuais ou em populações de plantas (cultura)? PLANTAS INDIVIDUAIS SCHUCH et al. (2009) SOJA - Soja, cv. Mercedez - Germinação = 90% Plântulas normais no Envelhecimento Acelerado = 69% - Semeadura: 0,50cm entre linhas e entre plantas (plantas isoladas); 6 sementes por cova e desbaste deixando 1, com base na velocidade de germinação Alto Vigor: emergência de plântulas até o 6 o dia Baixo Vigor: emergência de plântulas entre o 9 o e o 10 o dia - Resultados: Sementes com alto vigor originaram plantas com produção individual 25% superior às de baixo vigor Pot. fisiol. N o ramos Altura (cm) Diâmetro Vagens Sementes Sementes 1000 (cm) (N o /pl) (N o /vagem) (N o / pl) sem. (g) Produção (g/pl) Alto 9,8a 71 a 1,8a 282 a 1,76 a 495 a 148 a 73,0a Baixo 9, 5 a 64 b 1, 5 b 232 b 1, 78 a 412 b 140 b 58, 6 b POPULAÇÕES (CULTURA CULTURA) Dados referentes ao desempenho individual de plantas originadas de sementes com diferenças no potencial fisiológico (Schuch et al., 2009) de soja 11
KOLCHINSKI et al. (2005) SOJA Sementes: Alto vigor: Germinação: 95%; Emergência de plântulas : 94% Baixo vigor (envelhecidas): Germinação: 75%; Emergência de plântulas: 70% Semeadura: sementes misturadas nas seguintes proporções: p 100% Baixo Vigor; 75% Baixo Vigor / 25% Alto Vigor; 50% Baixo Vigor / 50% Alto Vigor; 25% Baixo Vigor / 75% Alto Vigor; 100% Alto Vigor Efetuaram semeadura em covas e posterior desbaste (critério? critério?) CONCLUSÃO A população originada apenas por sementes de alto vigor proporcionou acréscimo superiores a 35% no rendimento de grãos, em relação à população originada apenas por sementes de baixo vigor A maior produtividade foi determinada pela maior quantidade de vagens por planta Fatores que dificultam o esclarecimento de dúvidas d) Quais são os valores de referência para caracterizar as diferenças de vigor? Testes diferentes com resultados expressos unidades diferentes (%, velocidade......) em e) Trabalhar com diferenças amplas ou estreitas de vigor? Fatores que dificultam o esclarecimento de dúvidas f) Tentar definir valores de referência: O que seria alto vigor? (G > 90%? EA > 85%? TZ > 90%?) Vigor médio? Vigor baixo? Base em que teste(s)? g) Que fatores determinam as diferenças de vigor? h) Efeitos do ambiente são considerados na pesquisa? Talvez pelas razões aqui expostas (e por várias outras não mencionadas) o grande desafio da pesquisa sobre efeitos do potencial fisiológico de sementes sobre o desempenho de plantas, AINDA NÃO FOI COMPLETAMENTE VENCIDO, embora os avanços do conhecimento não tenham sido modestos. 12