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Bragantia

Print version ISSN 0006-8705On-line version ISSN 1678-4499

Bragantia vol.67 no.2 Campinas  2008

https://doi.org/10.1590/S0006-87052008000200018 

IRRIGAÇÃO

 

Variação sazonal do potencial da água nas folhas de cafeeiro em Mococa, SP1

 

Seasonal changes in coffee leaf water potential in Mococa, São Paulo State, Brazil

 

 

Emilio Seigui KobayashiI; Emilio SakaiII, *; Emerson Alves da SilvaIII; Flavio Bushmeyer ArrudaII; Jane Maria de Carvalho SilveiraIV; Paulo Sergio de SouzaIV; Regina Célia de Matos PiresII

IMestre em Agricultura Tropical e Subtropical, Instituto Agronômico (IAC). E-mail: seiguik@yahoo.com.br
IICentro de Ecofisiologia e Biofísica, IAC, Caixa Postal 28, 13001-970 Campinas (SP). E-mail: emilio@iac.sp.gov.br
IIIInstituto de Botânica (IBt), Caixa Postal 3005, 01061-970 São Paulo (SP)
IVPólo Regional de Desenvolvimento Tecnológico do Agronegócio do Nordeste Paulista, Caixa Postal 58, 13730-970 Mococa (SP)

 

 


RESUMO

Para avaliar o potencial da água nas plantas de Coffea arabica L., foi desenvolvido um experimento em Mococa (SP), de agosto de 2005 a julho de 2006, com as cultivares Mundo Novo (MN), Obatã (OB) e Ouro-Verde (OV). As cultivares OB e OV tinham oito anos de idade, e as plantas do MN haviam sido recepadas há cinco anos. Os espaçamentos entre as plantas de MN, OB e OV foram de 3,6 x 1,0 m; 2,5 x 1,0 m e 3,5 x 0,74 m respectivamente. As avaliações dos potenciais da água das plantas na antemanhã (ψam) foram realizadas a cada duas semanas. O potencial da água na folha durante o período diurno (ψa) foi medido no final de abril. Os dados de ψam na folha variaram em função da quantidade de água no solo, com as oscilações decorrentes da precipitação pluvial sazonal. Os valores de ψam foram de -1,29; -1,60 e -1,68 MPa nos meses de estiagem e -0,06; -0,07 e -0,07 MPa nos meses de maiores precipitações para MN, OB e OV respectivamente. Esses valores são importantes para caracterizar o estado hídrico das folhas do cafeeiro ao longo do ano agrícola, visto que o período de estresse hídrico coincidiu com a fase de indução (fevereiro a junho) e maturação das gemas florais, bem como o período de maiores volumes de precipitação pluvial com a granação e maturação dos frutos.

Palavras-chave: café, déficit hídrico, umidade do solo, potencial da água na planta.


ABSTRACT

In order to assess the xylem water potential in Coffea arabica L. plants, a field experiment was carried out in Mococa, São Paulo State, Brazil, from August 2005 to July 2006 with the following cultivars: Mundo Novo (MN), Obatã (OB) and Ouro-Verde (OV). The OB and OV cultivars were eight years old, and MN plants had been topped five years ago. Spacing among the plants were 3.6 x 1.0 m, 2.5 x 1.0 m and 3.5 x 0.75 m, respectively. Predawn leaf water potential (ψam) was measured each 15 days. Xylem water potential along the day (ψa) was measured at the end of April. Data concerning leaf ψam varied according to the soil water profile as affect by seasonal rainfall. ψam values were -1.29, -1.60 and -1.68 MPa during dry months and -0.06, -0.07 and -0.07 MPa during months of greater precipitations for MN, OB and OV, respectively. These values were important and relevant to Arabic coffee cultivars in order to characterize plant water status along the year, because the period of water stress was coincident with the phase of induction (February at June) and maturation of flowering buds; and the period of greater rainfall with the phase of grain filling and fruit maturation.

Key words: coffee, water stress, soil moisture, plant water potential.


 

 

1. INTRODUÇÃO

A cafeicultura é uma das mais importantes atividades agrícolas do Brasil, com relevante influência nos aspectos socioeconômicos e no agronegócio do país. O sucesso do agronegócio do café no âmbito nacional e internacional está alicerçado em diversos fatores, tais como a escolha da cultivar, o local adequado, os tratos culturais, a colheita e a pós-colheita e, mais recentemente, o manejo sustentável da cultura. Dentre os principais fatores da sustentabilidade da cafeicultura moderna, a utilização de modo racional dos recursos naturais, principalmente da água, é fundamental, pois esta é um bem limitado. Entretanto, é notório que a irrigação proporciona alta produtividade (FARIA et al., 2001; SOARES, 2001; ANTUNES et al., 2000; SILVA et al., 2002; ARRUDA e GRANDE, 2003) e qualidade do produto final (SILVA et al., 2003a; ROTONDANO, 2004). Tal fato tem levado à constante modernização de sistemas de irrigação e à busca de valores confiáveis de parâmetros relevantes que possam auxiliar no manejo da água na agricultura.

CAMARGO et al. (1977) relata que o cafeeiro arábica tolera bem e pode ser beneficiado por deficiências hídricas de até 150 mm ano-1, principalmente se estas coincidirem com o período de dormência da planta, não se estendendo até a fase de floração e início da frutificação (THOMAZIELLO et al., 2000). Porém, sua ocorrência em certas fases do ciclo fenológico pode comprometer a produtividade da cultura (SILVA et al., 2003 b). Em casos extremos de deficiência hídrica, as raízes não conseguem suprir a parte aérea da planta com quantidade suficiente de água para atender a demanda atmosférica (VIEIRA, 1982). Assim, os estômatos fecham-se, diminuindo o potencial hídrico foliar e provocando a murcha das folhas para reduzir as perdas de água.

Um importante indicador do déficit hídrico do solo é o potencial da água na planta. Este parâmetro, medido antes do nascer do sol, é indicativo do nível de armazenamento de água no solo, uma vez que há uma tendência de equilíbrio entre as condições hídricas da planta e do solo quando a deficiência hídrica não é acentuada (SILVA et al., 2003b). O potencial hídrico de uma planta varia amplamente conforme a espécie, a época do ano e o horário do dia, sendo menor na época seca e em torno do meio-dia, quando a transpiração é mais intensa (TOBIN et al., 1999).

O potencial da água na planta pode ainda ser utilizado como indicativo para o manejo adequado da irrigação, promovendo floradas uniformes e, conseqüentemente, resultando em um produto final de melhor qualidade. Segundo DRINNAN e MENZEL (1994), cafeeiros com potencial hídrico na folha menor que - 2,5 MPa florescem dentro de nove dias após a irrigação, sugerindo que algum sinal hidráulico para o florescimento seria requerido. Portanto, é provável que o florescimento e o desenvolvimento dos frutos estariam associados às variações edafoclimáticas, principalmente no que se refere às alterações no potencial hídrico das plantas de café (SILVA et al., 2001).

O presente trabalho teve como objetivo avaliar o potencial da água na folha em diferentes cultivares de Coffea arabica L. na região de Mococa (SP), com vistas a auxiliar no manejo e uso racional de recursos hídricos em sistemas de irrigação.

 

2. MATERIAL E MÉTODOS

O ensaio foi desenvolvido no período de agosto de 2005 a julho de 2006, utilizando-se plantas de Coffea arabica L. das cultivares Obatã (OB), Mundo Novo (MN) e Ouro-Verde (OV), sob condições de sequeiro na região de Mococa (21º28’S, 47º01’O e altitude de 663 m), no Pólo Regional de Desenvolvimento Tecnológico do Agronegócio do Nordeste Paulista. O solo da área está classificado como Argissolo Vermelho eutrófico de textura média (EMBRAPA, 1999). O clima da região, segundo a classificação de Köppen, é do tipo Cwa, tropical de altitude com inverno seco e verão úmido e quente (RUSSO JÚNIOR, 1980). As áreas e os espaçamentos adotados foram de 0,4 ha e 2,5 x 1,0 m; 1,0 ha e 3,6 x 2,0 m; e 0,3 ha e 3,5 x 1,0 m para as cultivares OB, MN e OV respectivamente.

Durante o experimento, foram monitorados os parâmetros de temperatura do ar, precipitação pluvial, radiação global, umidade relativa e velocidade do vento, os quais foram obtidos diariamente da Estação Meteorológica Automática (EMA), situada a aproximadamente 500 m das áreas experimentais. A EMA pertence ao Centro Integrado de Informações Agrometeorológicas – CIIAGRO do Instituto Agronômico IAC, Campinas (SP). Com os dados obtidos da EMA, foi calculada a evapotranspiração de referência (ET0), segundo o Método Penman- Monteith (ALLEN et al, 1994, 1998), utilizando o programa Excel do pacote Office. Ademais, foi calculado o balanço hídrico climatológico para a região de Mococa segundo método de THORNTHWAITE e MATHER (1955).

O potencial da água nas folhas (ψa) dos cafeeiros foi avaliado uma vez em 28/4/05, no período diurno, e a cada duas semanas entre 4 e 5 h utilizando-se uma bomba de pressão tipo Scholander (SCHOLANDER et al., 1965) da PMS Instrument (modelo 1000 Corvallis). Foram utilizadas para as medidas somente folhas totalmente expandidas e não danificadas, do terceiro ou quarto par a partir do ápice de ramos plagiotrópicos do terço médio superior das plantas. As leituras foram realizadas coletando-se quatro folhas de quatro plantas diferentes, totalizando 16 leituras por cultivar.

 

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Conforme a figura 1, a temperatura do ar oscilou entre a mínima de 18,4 ºC em setembro de 2006 e a máxima de 24,6 ºC em outubro de 2005. A temperatura média para o período compreendido entre agosto de 2005 e julho de 2006 foi de 21,6 ºC, a qual pode ser considerada dentro da faixa adequada para o bom desenvolvimento vegetativo e produtivo do cafeeiro, visto que médias anuais entre 18 ºC e 21 ºC (ALÈGRE, 1959) ou 22 ºC (ALFONSI, 2000; ASSAD et al., 2004; CAMARGO et al., 1977), sem grandes variações sazonais (ALÈGRE, 1959), são os limites mais indicados para Coffea arábica. CAMARGO (1985b) relata que, em regiões com temperatura média anual acima de 23ºC, o desenvolvimento e a maturação dos frutos seaceleram, acarretando perdas freqüentes na qualidade do produto. Já a ocorrência freqüente de temperaturas máximas superiores a 34ºC causa o abortamento de flores e, conseqüentemente, a perda de produtividade (CAMARGO, 1985a; PINTO et al., 2001; SEDIYAMA et al., 2001). A ocorrência de temperaturas máximas dentro da faixa de 28 ºC e 33 ºC, considerada como o intervalo de temperatura que provocaria a redução na produção de folhas e na atividade fotossintética do cafeeiro (DRINNAN e MENZEL, 1995), foram eventos pouco observados no presente experimento.

 

 

De modo geral, as precipitações pluviais mensais foram bem típicas da região, quando comparadas com a série histórica. As menores precipitações acumuladas mensais ocorreram em agosto de 2005 e maio de 2006 (zero e 3,0 mm respectivamente), e as maiores em janeiro e fevereiro de 2006 (272 e 258 mm respectivamente) (Figura 1). A precipitação pluvial acumulada anual (agosto de 2005 a julho de 2006) foi de 1.318 mm, portanto, dentro da faixa de 1.200 e 1.800 mm de chuvas ao ano, considerada por ALÈGRE (1959) como ótima para o desenvolvimento do cafeeiro, embora em inúmeros trabalhos constata-se que o cafeeiro cresce sob ampla faixa de precipitações (DAMATTA e RENA, 2002). CAMARGO (1985a), analisando dados comparativos do balanço hídrico climatológico de várias regiões produtoras no Brasil, sugere que a produção econômica do cafeeiro arábica suporta bem deficiências hídricas de até 150 mm anuais, principalmente quando a estação seca coincide com a maturação e a colheita. Contudo, o mesmo autor afirma que, mesmo com deficiência anual de 100 mm, se esta coincidir com o período de frutificação, pode ser observada quebra na produtividade.

O valor de umidade relativa do ar (UR) média foi da ordem de 69,8%, oscilando entre a máxima de 79,6% em fevereiro de 2006 e a mínima de 53,1% em agosto de 2005 (Tabela 1). Estes valores possuem forte correlação com as variações do volume de precipitações pluviais ocorridas no período, conseqüentemente influenciando nos valores de potencial da água na planta (Figura 2). Segundo DAMATTA e RENA (2002), os estômatos dos cafeeiros são altamente sensíveis à redução da umidade relativa, cujo aumento parece concorrer para a maximização da eficiência do uso de água (taxa de fotossíntese por unidade de água transpirada), via manutenção estomática, permitindo um influxo adequado de CO2 à fotossíntese sem, contudo, haver perda substancial de água via transpiração.

 

 

 

 

A transpiração é determinante primária do balanço de energia e do status hídrico da planta, sendo sua taxa determinada principalmente pela condutância estomática e por duas variáveis físicas: radiação e déficit de saturação atmosférica. A radiação global média, por sua vez, foi da ordem de 18,28 MJ m-2 dia-1 durante o ano de coleta de dados meteorológicos, variando de 15,24 a 21,22 MJ m-2 dia-1 para junho e janeiro de 2006 respectivamente.

O déficit de pressão de vapor do ar (Tabela 1) está intimamente relacionado à evapotranspiração de referência, pois o movimento da água é governado pelo gradiente de potencial da água entre o solo e o ar, e uma vez que os ramos são expostos ao déficit de pressão de vapor do ar, tem início um fluxo de água através da planta. Os valores extremos de déficit de pressão de vapor oscilaram entre 1,24 kPa em agosto de 2005 e 0,65 kPa em maio de 2006, e a média para o período de avaliação foi de 0,81 kPa. A ET0 seguiu a mesma tendência, com valores entre 4,56 mm dia-1 em agosto de 2005 e 2,78 mm dia-1 em maio de 2006, e a média para o período foi de 3,56 mm dia-1. SILVA (2004), em pesquisa realizada em Mococa, constatou valor médio de ET0 de 3,37 mm dia-1, corroborando com o valor obtido neste trabalho.

Os valores de velocidade média mensal do vento (Tabela 1) ao longo de um ano, variaram de 1,15 m.s-1 em maio de 2006 a 2,51 m s-1 em setembro de 2005, sendo 1,78 m s-1 a média para o período de um ano. Segundo pesquisa de CARAMORI et al. (1986) com mudas de café arábica, em cultivares Mundo Novo e Catuaí, submetidas a 3 m.s-1 de velocidade do vento, ocorreram danos mecânicos severos, e a partir de 2 m s-1 notaram-se menores incrementos de altura e comprimento de internódios. Já GUTIERREZ et al. (1994), trabalhando com plantas adultas de café, em condições de campo, diagnosticaram que ventos moderados, ao redor de 2,5 m s-1, provocariam aumentos no déficit de saturação de vapor do ar e fechamento estomático das plantas, resultando na redução da transpiração. Tal fato provavelmente contribuiu, juntamente com a baixa disponibilidade hídrica no solo, para valores baixos de potencial da água na folha (Figura 4) observados no presente trabalho em agosto e setembro de 2005, quando os valores de velocidade do vento foram,respectivamente, de 2,43 e 2,51 m s-1, sendo os mais elevados durante o período estudado.

 

 

 

 

Na figura 2 verificam-se valores de potencial da água na planta durante o período diurno (Øa), em 28 de abril de 2006, referente ao início da maturação dos frutos. Os menores valores obtidos foram de -1,04 MPa, -1,26 MPa e -1,55 MPa para OB, MN e OV respectivamente, corroborando dados de TOBIN et al. (1999), os quais detectaram os menores ψa em torno do meio dia. GOLBERG et al. (1988) verificaram que a fotossíntese foliar é pouco afetada quando o potencial da água foliar atinge valores maiores que -1,5 MPa, sob condições de campo. MAZZAFERA e CARVALHO (1987) complementam, afirmando que mesmo neste nível de potencial não difere muito de solos com 50% de disponibilidade hídrica. Alguns estudos com Coffea canephora demonstram haver uma considerável variação entre cultivares em resposta à disponibilidade hídrica e tolerância à seca (DAMATTA et al., 2003; PINHEIRO et al., 2004). Segundo esses autores, tais respostas podem estar associadas a profundidade do sistema radicular e capacidade de manutenção do status hídrico foliar associado à manutenção da área foliar. De qualquer modo, antes de se atestar uma característica fisiológica, além do próprio potencial da água medido nas plantas, que explique as diferenças observadas entre as três cultivares avaliadas, é importante ressaltar que as leituras do potencial da água na folha realizadas na antemanhã, neste mesmo período, indicaram valores próximos de -0,1 MPa (Figura 4). Esse processo demonstra que em todas as cultivares estudadas houve boa capacidade de recuperação do status hídrico, característica crucial para lavouras não irrigadas sujeitas à restrição hídrica.

De fato, as variações de potencial da água na planta são melhores interpretadas quando realizadas antes do sol nascer, uma vez que, durante a noite, há uma tendência de equilíbrio entre as condições hídricas da planta e do solo quando a deficiência hídrica não é acentuada (SILVA, 2003b). Segundo SILVA (2005), os tecidos das plantas estão hidratados ao máximo pouco antes do amanhecer, quando não há restrição hídrica,ao passo que as medidas feitas ao longo do dia são realizadas sob ocorrências da transpiração, consumindo mais nitrogênio, e são mais suscetíveis às variações no clima, como radiação incidente, temperatura e déficit de pressão de saturação do ar.

Os menores valores observados de ψam ao longo do período experimental ocorreram ao fim de julho de 2006 e foram -1,29; -1,60; e -1,68 MPa para as cultivares MN, OB, e OV respectivamente (Figura 4). Tal fato pode estar relacionado à resposta da planta ao longo período de deficiência hídrica no solo (Figura 3), devido ao baixo volume de precipitações pluviais (Figura 1). Entretanto, estes foram relevantes ao cultivo do cafeeiro Arábica, uma vez que coincidiram com a fase de indução e maturação das gemas florais, importante na uniformidade das floradas (CAMARGO e CAMARGO, 2001). Há, porém, informações controversas na literatura sobre o potencial de água, observando-se valores desde ψam -0,8 MPa (CRISOSTO et al., 1992) até -2,56 MPa (SCHUCH et al., 1992), os quais estimulariam o florescimento do cafeeiro após irrigação.

A partir de setembro de 2005, ocorreu gradativo aumento no volume de precipitações pluviais (Figura 1) e, conseqüentemente, maior disponibilidade de água no sistema solo-planta-atmosfera, o que possibilitou o aumento gradativo do potencial da água na planta, oscilando em função das variações de umidade do solo. Em janeiro de 2006, embora o volume de precipitação acumulado tenha sido maior que nos outros meses, ocorreu um período de veranico em um intervalo de 17 dias (9 a 26 de janeiro). Esse período foi caracterizado pela alta demanda de água (ETo), porém em situação adversa de deficiência hídrica associado à alta temperatura (Figura 3), o que resultou em queda dos valores de Øam. Tais valores, apesar de não serem tão expressivos com relação a períodos com menores potenciais, são indicativos da necessidade de irrigação, visto que o período corresponde à alta demanda de água pela planta para granação dos frutos, quando a deficiência de água pode ocasionar má formação do endosperma e conseqüente perda da qualidade (CAMARGO e CAMARGO, 2001) e de valor do produto final.

De modo geral, o comportamento das três cultivares foi bastante semelhante, com a ocorrência de maiores potenciais em fevereiro e março de 2006 (da ordem de -0,07 MPa), coincidentes com os meses de maiores volumes de precipitações pluviais. Por outro lado, os menores valores foram observados em setembro e agosto de 2006, quando os potenciais de água na planta foram de -2,59; -3,06 e -2,35 MPa para MN, OB e OV respectivamente, e coincidentes com os dados obtidos por SILVA (2004), em experimento também realizado em Mococa com a cultura de café.

De acordo com esse autor, os menores potenciais da água na folha na antemanhã, nessa mesma estação do ano, foram para cafeeiros não irrigados (-2,82 MPa), e os maiores para os irrigados (-0,5 MPa), portanto, acompanhando as variações da umidade do solo. Neste mesmo trabalho, a partir do fim de setembro, com o retorno das chuvas, os potenciais de água na antemanhã tiveram tendência de alta, alcançando a igualdade entre todos os tratamentos a partir do final de outubro (cerca de -0,1 MPa). Segundo RENA e MAESTRI (1986), em trabalhos de campo com o cafeeiro Arábica, o ψam sob forte déficit hídrico no solo pode chegar a valores de -2,7 MPa. No entanto, RODRIGUES et al. (2003), em pesquisa realizada com cafeeiros no Distrito Federal, constataram valores de ψam próximos a -4,0 MPa, não diferindo muito dos potencias medidos durante o dia. SILVA (2004) relata que valores baixos de ψam (-2,5 a -2,8 MPa) sem irrigação reduzem significativamente o número de flores quando comparadas às plantas irrigadas, com reflexo na produção final. O mesmo autor obteve valores de ψam de -1,1 a -1,6 MPa, com suspensão da irrigação por 60 dias, os quais foram mais efetivos na sincronização das floradas do cafeeiro, aliando uniformidade com boa produção. Diante deste contexto, os valores de ψam parecem convergir para alta dependência do estado hídrico, da densidade e profundidade do sistema radicular (BERGONCI et al., 2000) e das características edafoclimáticas do local (SILVA et al., 2001).

As diferenças de ψam observadas entre as cultivares, principalmente nos períodos críticos de déficit hídrico no solo, podem ser atribuídas a situações variáveis de taxa evaporativa para atmosfera (DENMEAD e SHAW, 1962), o que pode corresponder à variabilidade das cultivares a uma adaptação aos períodos de seca (MEINZER et al., 1992).

 

4. CONCLUSÕES

1. O potencial da água na folha é altamente variável em função da umidade no solo e, conseqüentemente, das precipitações, sendo um fator indicativo do nível de armazenamento de água no solo.

2. Fatores como velocidade do vento, déficit de pressão de vapor, radiação solar, temperatura e umidade relativa do ar podem ser elementos auxiliares da variação do potencial da água na planta. Atuando isoladamente ou conjuntamente com o déficit hídrico do solo, podem intensificar o estresse hídrico da planta e, conseqüentemente, o fechamento dos estômatos, influenciando sobre seus valores.

3. A irrigação pode ser uma ferramenta fundamental no ciclo de produção do café, visto que é passível de manejo, possibilitando complementar a necessidade hídrica nas fases críticas da cultura, uma vez que as precipitações pluviais seguem um ciclo sazonal muitas vezes definido, porém podem ser aleatórios no tempo e variáveis em volume.

 

REFERÊNCIAS

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Recebido para a publicação em 15 de março de 2007 e aceito em 29 de setembro de 2007.

 

 

* Autor correspondente.
1 Parte da dissertação do primeiro autor submetida ao IAC para obtenção de título de Mestre em Agricultura Tropical e Subtropical, na área de Gestão de Recursos Agroambientais.

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