Modelo agrometeorológico regional para estimativa da severidade da mancha de Phaeosphaeria em milho safrinha no Estado de São Paulo, Brasil

Regional agrometeorological model to estimate Phaeosphaeria leaf spot severity on off-season maize crop in the State of São Paulo, Brazil

AGROMETEOROLOGIA

Modelo agrometeorológico regional para estimativa da severidade da mancha de Phaeosphaeria em milho safrinha no Estado de São Paulo, Brasil

Regional agrometeorological model to estimate Phaeosphaeria leaf spot severity on off-season maize crop in the State of São Paulo, Brazil

Glauco de Souza RolimI, ^*; Mario José Pedro Júnior^{I, IV}; Gisèle Maria Fantin^II; Orivaldo Brunini^{I, IV}; Aildson Pereira Duarte^III; Christina Dudienas^I

^IInstituto Agronômico, Caixa Postal 28, 13012-970 Campinas (SP), Brasil. E-mail: [e-mail]

^IIInstituto Biológico, Caixa Postal 70, 13001-970 Campinas (SP), Brasil

^IIIApta Regional Médio Paranapanema, Caixa Postal 263, 19800-000 Assis (SP)

^IVCom Bolsa de Produtividade Científica do CNPq

RESUMO

O milho safrinha, cultivado no outono-inverno, no Estado de São Paulo, tem apresentado com freqüência significativas reduções de produtividade devidas à mancha foliar de Phaeosphaeria. Como estratégia para minimizar esses danos, os modelos agrometeorológicos de previsão de doenças podem auxiliar no planejamento e na tomada de decisões para o controle da doença na cultura. Dessa forma, este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento e teste de modelos agrometeorológicos para previsão da porcentagem da área foliar afetada pela doença (%AFA) em função do acúmulo diário de temperatura média e de chuva, em escala regional. Para tanto, foram utilizadas informações sobre a severidade da mancha de Phaeosphaeria em 158 cultivares de milho com diferentes níveis de resistência, durante a safrinha, em 14 diferentes localidades do Estado de São Paulo. Modelos foram desenvolvidos para cultivares suscetíveis, moderadamente resistentes e resistentes e os resultados indicaram haver boa performance na estimativa da %AFA, com altos valores de coeficiente de determinação (0,92; 0,81 e 0,83 respectivamente) e índice de concordância de Willmott (0,98; 0,87; 0,94 respectivamente), além de teste F significativo a 1% de probabilidade para todos os casos. Os resultados também permitiram sugerir que a chuva e a temperatura são os fatores preponderantes para a ocorrência da mancha de Phaeosphaeria no Estado de São Paulo. Esses modelos têm a vantagem de utilizar variáveis usualmente obtidas em estações meteorológicas e poderão ser empregados em sistemas de alerta fitossanitários para monitoramento da doença no Estado.

Palavras-chave: doença, Phaeosphaeria maydis, Zea mays, clima, chuva, temperatura.

ABSTRACT

The off-season maize crop (named as "Safrinha") has been frequently suffering significant yield losses due to Phaeosphaeria leaf spot in state of São Paulo, Brazil. As a strategy for minimizing these losses, agrometeorological disease forecasting models can help in the planning and decision-making for disease control. Therefore, this work has as objective to develop and validate agrometeorological models for forecasting the percentage of the leaf area affected by the disease (% AFA) in function of the daily accumulation of average temperature and rainfall, in a regional scale. For that, information of Phaeosphaeria leaf spot severity in 136 maize cultivars with different resistance levels, during the "safrinha", in 14 different places of the State of São Paulo were used. Models were developed for susceptible, moderately resistant and resistant cultivars and the results showed good performance with high values of determination coefficient (0.92, 0.81 and 0.83 respectively) and index of agreement of Willmott (0.98, 0.87, 0.94 respectively). Besides, test F was significant at 1% of probability for all cases. The results also allowed to suggest that rainfall and air temperature are the preponderant factors controlling Phaeosphaeria leaf spot occurance in the State of São Paulo, Brazil. These models present the advantage of using parameters usually obtained in weather stations and they can be used in early disease warning systems in the State.

Key words: disease, Phaeosphaeria maydis, Zea mays, climate, rainfall, temperature.

1. INTRODUÇÃO

A cultura do milho (Zea mays L.) é uma das principais alternativas para os produtores no período de outono-inverno, quando ocorrem temperaturas relativamente baixas e volume de chuva menor que na safra de verão. Na década de 90, houve incrementos sucessivos na área de cultivo deste cereal no outono-inverno, ou seja, na segunda safra ou safrinha; nos últimos anos, o milho safrinha tem ocupado cerca de 300.000 ha, correspondendo a 25% a 30% da área total plantada com milho no Estado de São Paulo (CONAB, 2006).

Um dos problemas enfrentados pelos produtores no cultivo do milho safrinha tem sido a ocorrência da mancha foliar de Phaeosphaeria (MP), também denominada mancha-branca ou pinta-branca. Esta doença é causada pelo fungo Phaeosphaeria maydis (P. Henn.) Rane, Payak & Renfro que, a partir do início da década de 90, tornou-se uma importante doença, tanto na safra de verão como na safrinha. FERNANDES e OLIVEIRA (1997) relatam que a doença pode reduzir a produção de grãos em até 60% e, segundo FANTIN et al. (2004; 2006), tem ocasionado significativos danos à produtividade, mesmo com baixa severidade.

ZOCCOLI et al. (1996) citam que a MP pode afetar a cultura durante todo o período de cultivo do milho. Esses autores também observaram aumento da severidade em semeaduras efetuadas a partir de novembro no Estado de São Paulo, tornando-se, na década de 90 um fator limitante para a cultura.

As principais medidas recomendadas para o controle da doença são a utilização de cultivares mais resistentes associadas ao manejo da cultura, como rotação e semeaduras escalonadas. Tais medidas são, muitas vezes, suficientes, mas em regiões e/ou épocas em que as condições ambientais são favoráveis à doença e há elevado potencial de inóculo, podem ocorrer epidemias da doença. Atualmente, com o advento e registro de fungicidas contendo estrobilurinas para a cultura do milho, princípio ativo eficiente para o controle da MP, tornou-se possível limitar o desenvolvimento da doença mesmo após seu aparecimento na lavoura. Entretanto, há dificuldade em se prever a evolução da doença e, conseqüentemente, a necessidade de aplicação de fungicidas.

Um modelo de previsão de doenças poderia auxiliar grandemente os agricultores na tomada de decisão para utilização do controle químico da MP (REIS et al., 2004 e FANTIN, 2006).

Quanto aos fatores que influenciam o desenvolvimento da MP, SAWAZAKI et al. (1997) e Fantin et al. (2005a) concordam que a intensidade da doença é basicamente afetada pelo clima, sendo bastante favorecida principalmente quando ocorrem longos períodos chuvosos e nublados. FERNANDES ET AL. (1995), estudando as condições climáticas que influenciam a MP consideraram que, para ocorrência da doença, é necessário que os valores da temperatura e da umidade relativa sejam iguais ou superiores a 14 ºC e 70%, respectivamente. GODOY et al. (1999) também observaram que a umidade relativa é um elemento meteorológico importante para a ocorrência da MP. Ainda, SILVA E MENTEN (1997) relatam que localidades com altitudes acima de 700 metros são mais favoráveis à doença devido à maior duração do período de molhamento foliar, causada pelo orvalho.

As observações desses autores corroboram com o trabalho de PEDRO JÚNIOR (1989), que ressalta que a umidade, juntamente com a temperatura do ar, determinam a duração do período de molhamento das folhas, a qual afeta diretamente a fase de inoculação no ciclo das doenças.

O clima, por ter um importante papel na relação entre o patógeno e o hospedeiro, contribui decisivamente na definição do potencial de dano da doença no âmbito regional, permitindo-se utilizar a modelagem agrometeorológica como ferramenta para a quantificação do potencial da ocorrência de doenças e para o entendimento de como e porque ocorre, ou é favorecida em determinada localidade.

Vários autores, como WALLIN (1962), JENSEN e BOYLE (1966), REIS (2004), analisando a previsão de ocorrência de doenças fúngicas foliares em diferentes culturas, verificaram que grande número de modelos agrometeorológicos utilizados são embasados principalmente no efeito da temperatura do ar e na duração do período de molhamento. Porém, pela dificuldade de medição, a duração do período de molhamento tem sido substituída pela chuva em alguns modelos (BLEICHER, 1991; PEZZOPANE et al. 1996; PEDRO JÚNIOR et al., 1999).

Além disso, o efeito combinado da temperatura e da chuva no desenvolvimento epidemiológico de doenças pode ser analisado por meio de superfícies de respostas, como utilizadas por Mila et al. (2004) que desenvolveram um modelo regional para estimativa de severidade de Sclerotinia sclerotiorum em soja para a região central dos Estados Unidos, permitindo a previsão da severidade da doença em função de variáveis normalmente obtidas em estações meteorológicas.

Outro aspecto importante no desenvolvimento de modelos agrometeorológicos para previsão de doenças é a determinação do nível de resistência das cultivares, já que os diferentes materiais genéticos condicionam diferentes taxas de desenvolvimento da doença em um mesmo ambiente (CHAVES ET AL., 2004). Assim, a divisão das cultivares em grupos de resistência à doença promove a melhoria da resposta dos modelos.

Dessa forma, buscou-se desenvolver e testar, para o Estado de São Paulo, modelos agrometeorológicos de previsão de porcentagem de área foliar afetada pela MP em milho safrinha, em função do acúmulo simultâneo de dados diários de temperatura média do ar e de chuva, para cultivares suscetíveis, moderadamente resistentes e resistentes.

2. MATERIAL E MÉTODOS

O estudo foi feito em duas etapas distintas: primeiramente a formulação ou desenvolvimento dos modelos com dados de severidade da mancha de Phaeosphaeria (MP) em milho safrinha em 2004; e em seguida, o teste dos modelos com dados independentes de outros anos e outras localidades do Estado de São Paulo. Os dados de MP foram obtidos através do "Programa Milho IAC" desenvolvido por órgãos da Secretaria de Agricultura e Abastecimento do Estado de São Paulo (FANTIN ET AL., 2005b).

Para o desenvolvimento dos modelos, foram utilizados dados de severidade máxima da MP em milho safrinha de 15 experimentos de competição de cultivares, com 48 a 52 híbridos simples e triplos (HST), e de 15 experimentos com 20 híbridos duplos e variedades (HDV), obtidos por FANTIN et al. (2005b), durante a safrinha 2004 quando as condições climáticas foram muito favoráveis à doença. Para a fase de calibração, foram empregados dados de nove localidades, no Estado de São Paulo: Capão Bonito, Cândido Mota, Manduri, Palmital, Tatuí, Guaíra, Votuporanga, Pindorama e Mococa, nas quais todos os ensaios foram semeados entre 20 de fevereiro e 31 de março de 2004, sendo a maioria implantado na primeira quinzena de março.

Os dados de severidade da MP empregados neste trabalho foram obtidos por FANTIN et al. (2005b) em plantas no estádio de grãos leitosos a pastosos (95 a 115 dias após a semeadura), através de notas de 1 a 9, correspondendo a 0; 1; 2,5; 5; 10; 25; 50; 75 e mais de 75% de área foliar afetada, com auxílio da escala diagramática Agroceres (AGROCERES, 1993) e analisados pelo método de análise de cluster de SCOTT E KNOTT (1974), em que os híbridos foram classificados em número variável de grupos de resistência à doença em cada localidade. Buscando-se uma homogeneização das respostas das cultivares para viabilizar a elaboração dos modelos, organizaram-se diferentes grupos de cultivares em três grandes grupos de interesse: suscetíveis, moderadamente resistentes e resistentes à mancha de Phaeosphaeria (Tabela 1).

A partir desta classificação, buscou-se formular modelos para cada um dos grupos de cultivares em função do clima. Os dados meteorológicos diários de temperatura média do ar e chuva das localidades foram obtidos no CIIAGRO - Centro Integrado de Informações Agrometeorológicas do Centro de Ecofisiologia e Biofísica do Instituto Agronômico.

Os valores de severidade da doença de cada cultivar, expressos originalmente em notas, foram transformados em porcentagem de área foliar afetada (%AFA) com uma equação polinomial ajustada de quinta ordem. Com esses dados de %AFA das cultivares, calculou-se uma média única de %AFA para cada grupo de suscetibilidade em cada localidade, permitindo, assim, uma avaliação média regional de %AFA.

Por fim, foram ajustados modelos de regressão múltipla, com funções exponenciais, lognormais e gaussianas, por meio de superfícies de respostas para cada grupo de cultivares (suscetível, moderadamente resistente e resistente). Nestas equações, a %AFA é dependente conjuntamente do acúmulo diário de temperatura média do ar (ACT, ºC) e de chuva (ACP, mm), integralizados no período 1.º de março a 31 de julho de 2004 para todas as localidades. Na segunda etapa do trabalho, os modelos foram testados com dados independentes de 120 experimentos realizados por FANTIN et al. (2005B) em 15 localidades, em diferentes anos no Estado de São Paulo: 2001 (Capão Bonito, Cândido Mota, Tarumã, Ribeirão Preto, Mococa, Pindorama, Araras, Votuporanga), 2002 (Capão Bonito, Jaboticabal), 2003 (Itararé, Capão Bonito, Manduri, Mococa, Votuporanga), 2005 (Itararé, Florínea, Campos Novos Paulista, Pedrinhas Paulista, Palmital, Manduri).

Nessa fase, foram tomados ao acaso, para cada localidade, em cada ano, dez cultivares (cinco HST e cinco HDV) de cada grupo de resistência (suscetível, moderadamente resistente e resistente), para obtenção da média de %AFA de cada grupo para posterior comparação com os dados simulados pelos modelos. Foram analisadas 126 cultivares (Tabela 2) sendo parte delas comum entre os anos e locais.

Para a avaliação dos ajustes dos dados observados independentes e estimados pelos modelos, foram utilizados o coeficiente de determinação (R²), o índice de concordância (d) de WILLMOTT et al. (1985) e o teste F a 1% de probabilidade. O índice "d" (Equação 1), que varia entre 0 e 1, indica o grau de exatidão entre os valores estimados e observados, enquanto o coeficiente de determinação "R²" indica a precisão dos modelos.

em que: P_i o iésimo valor estimado, O_i o iésimo valor observado e a média dos valores observados.

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

A equação polinomial que permitiu a transformação dos dados de severidade em notas obtidas em campo para %AFA é descrita a seguir (R² = 0,99; Equação 2).

A partir desses valores de %AFA e os valores de acúmulo de temperatura média diária e chuva foram definidas as seguintes equações para diferentes níveis de resistência das cultivares:

A) Para cultivares suscetíveis:

Sendo:

Em que: "%AFA" é a porcentagem da área foliar afetada, "ACT" é o valor de temperatura acumulado entre 1.°/3 e 31/07, "a" representa a amplitude dos valores de "x" (21,0568), "b" é o valor máximo de "x" (2935,317), "c" uma constante de ajuste (193,6423), "ACP" é o valor acumulado de chuva entre 1.°/3 e 31/07, "d" valor máximo de "y" (369,4347), "e" constante de ajuste (0,2147).

B) Para cultivares moderadamente resistentes:

C) Para cultivares resistentes:

Sendo:

Em que: "h" é a amplitude (a = 0,3751, d = 0,8704; g = 4,2595), "k" é o valor máximo (b = 2814,4541, e = 362,7944); "w" é uma constante de ajuste (c = 107,3531, f = 35,3371, h = 1) e "AC" que pode ser referente à temperatura (ACT) ou chuva (ACP), conforme Equação 7.

Na fase de escolha dos modelos e calibração (determinação dos coeficientes), verificou-se que todos os valores estimados de %AFA da mancha de Phaeosphaeria em milho safrinha, nas diferentes regiões do Estado de São Paulo, foram significativos a 1% de probabilidade com elevados valores de R² (Figura 1A, 1B, 1C), em relação aos dados observados em 2004.

Como os modelos só podem ser considerados úteis para previsão se testados com dados independentes, ou seja, dados que não foram utilizados previamente no momento de seu desenvolvimento, foi necessária a fase de teste dos modelos propostos.

Com os dados independentes de %AFA das cultivares nos anos de 2001, 2002, 2003 e 2005, utilizados para o teste dos modelos (Figura 2), constataram-se que os valores de %AFA do grupo suscetível (S) atingiram 16%, enquanto nos grupos moderadamente resistente (MR) e resistente (R) a %AFA variou de 0 a 4%. Os valores médios de %AFA foram 5,55%, 2,40% e 1,03%, respectivamente, para os grupos S, MR e R.

Apesar da grande variabilidade, principalmente do grupo S, verificou-se que os valores estimados pelos modelos não foram significativamente diferentes dos dados observados nos três grupos de suscetibilidade (Figura 3). Os altos valores de R², valores de d próximo a 1 e equações de regressão significativas a 1% de probabilidade, permitiram inferir que os modelos explicaram as variações de %AFA de forma exata e precisa. Esse fato demonstra a robustez dos modelos na simulação de %AFA média regional diante de diferentes condições meteorológicas e que os efeitos do acúmulo de temperatura e de chuva são interdependentes na estimativa de %AFA, sinalizando que existe uma faixa de valores em que a ocorrência da doença é favorecida.

Os resultados permitiram observar que a MP foi favorecida quando o acúmulo de temperatura foi por volta de 2900 ºC, concomitantemente a um acúmulo de chuva ao redor de 350 mm, contabilizados desde a data de semeadura, independentemente do grau de resistência da cultivar.

Quanto aos demais fatores que também favorecem a doença, além da resistência genética, chuva e temperatura, FANTIN (2005A) já havia citado que, apesar do fungo sobreviver em restos de cultura, não se conhece a importância dos restos culturais como fonte de inóculo para a disseminação dos esporos. Os resultados deste trabalho sugerem que a proximidade de fontes de inóculo não parece ser um fator preponderante no favorecimento da ocorrência e severidade da doença, pois os fatores estudados (temperatura do ar e chuva) explicaram em grande parte da variação de %AFA.

Já sob o ponto de vista regional, observou-se que no Vale do Paranapanema, na Região Sudoeste do Estado, as condições são mais favoráveis à ocorrência de epidemias da MP nas localidades de Capão Bonito, Manduri e Tatuí; nesses locais, as condições de acúmulo de temperatura e chuva estão dentro da faixa ótima. Entretanto, nessa mesma região, foram verificadas localidades com muita precipitação pluvial como em Cândido Mota e Palmital, onde não houve alta incidência da doença. Neste caso, as chuvas constantes e/ou de maior intensidade provavelmente proporcionaram a lavagem dos propágulos do patógeno da superfície das folhas, dificultando sua disseminação e infecção. Por isso, pelos modelos nota-se redução da severidade da doença quando a chuva acumulada supera 450 mm.

Nas regiões Norte e Nordeste, nas localidades de Guaíra, Votuporanga e Pindorama foram verificados altos valores de acúmulo de temperatura e baixos valores acumulados de chuva. Nessas regiões mais secas, a falta de água juntamente com temperaturas médias diárias elevadas, provavelmente fez com que não houvesse condições muito favoráveis para que a proliferação da MP.

Esses resultados significativos demonstram também a importância da separação das cultivares em grupos de suscetibilidade para a MP para a posterior utilização prática dos modelos. Os modelos poderão ser empregados em sistemas de alerta fitossanitários para monitoramento da doença no Estado.

4. CONCLUSÕES

1. Os modelos propostos, por não haver diferenças significativas em relação aos dados independentes, podem ser usados para a estimativa da porcentagem média de área foliar afetada pela mancha de Phaeosphaeria em função do acúmulo diário de temperatura do ar e chuva no milho safrinha, em escala regional, no Estado de São Paulo, em semeaduras efetuadas de 20 de fevereiro a 31 de março.

2. Os resultados permitiram observar também que a MP foi favorecida quando o acúmulo de temperatura foi por volta de 2900 ºC, concomitantemente a um acúmulo de chuva ao redor de 350 mm, contabilizados desde a data de semeadura, para todos os grupos de resistência à doença (suscetível, moderadamente resistente, resistente).

Recebido para publicação em 20 de outubro de 2006 e aceito em 24 de maio de 2007.

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Autor correspondente.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  21 Jan 2008
• Data do Fascículo
  2007

Histórico

• Aceito
  24 Maio 2007
• Recebido
  20 Out 2006