Análise da adaptabilidade e estabilidade de produção em ensaios regionais de feijoeiro para o Estado de São Paulo

Analysis of adaptability and yield stability in regional trials of common bean for the state of São Paulo, Brazil

MELHORAMENTO VEGETAL

Análise da adaptabilidade e estabilidade de produção em ensaios regionais de feijoeiro para o Estado de São Paulo¹

Analysis of adaptability and yield stability in regional trials of common bean for the state of São Paulo, Brazil

Guilherme Augusto Peres Silva^I; Alisson Fernando Chiorato^II; João Guilherme Ribeiro Gonçalves^III; Eliana Francischinelli Perina^IV; Sérgio Augusto Morais Carbonell^V

^IEngenheiro-Agrônomo, Mestre. Instituto Agronômico, Avenida Barão de Itapura, 1481, Caixa Postal 28, 13012-970, Campinas, São Paulo, Brasil. [e-mail] (autor para correspondência)

^IIEngenheiro-Agrônomo, Doutor. Instituto Agronômico, Avenida Barão de Itapura, 1481, Caixa Postal 28, 13012-970, Campinas, São Paulo, Brasil. [e-mail]

^IIIEngenheiro-Agrônomo, Mestre. Instituto Agronômico, Avenida Barão de Itapura, 1481, Caixa Postal 28, 13012-970, Campinas, São Paulo, Brasil. [e-mail]

^IVEngenheiro-Agrônomo, Mestre. Instituto Agronômico, Avenida Barão de Itapura, 1481, Caixa Postal 28, 13012-970, Campinas, São Paulo, Brasil. [e-mail]

^VEngenheiro-Agrônomo, Doutor. Instituto Agronômico, Avenida Barão de Itapura, 1481, Caixa Postal 28, 13012-970, Campinas, São Paulo, Brasil. [e-mail]

RESUMO

O objetivo deste trabalho foi identificar genótipos, superiores em produtividade, adaptabilidade e estabilidade, na produção de grãos de feijoeiro, por meio da análise Lin & Binns (1988), modificada por Carneiro (1998). Foram avaliados vinte e dois genótipos pertencentes aos principais programas de melhoramento do país. Essas avaliações constaram de dados dos ensaios de VCU 2007/2008/2009 para o Estado de São Paulo, que seguiram as normas estabelecidas pelo MAPA/SNPC, para ensaios de campo. Estes ensaios foram instalados em vinte e quatro ambientes, nas épocas das águas de 2007 e 2008, seca de 2008 e 2009 e inverno de 2008 e 2009. Os resultados obtidos no conjunto dos anos e ambientes de 2007/2008/2009 demonstraram que os genótipos 'Gen C2-1-3', 'CNFC 10408', 'Juriti Claro' e 'LP 04-72' comportaram-se como os mais estáveis e adaptados. O método Lin & Binns (1988), modificado por Carneiro (1998), mostrou-se adequado para análise dos dados, identificando os genótipos mais estáveis, produtivos e adaptados aos ambientes de cultivo.

Palavras-chave: Phaseolus vulgaris L., melhoramento genético, interação genótipo x ambiente.

ABSTRACT

The objective of the present study was to identify superior genotypes for yield, adaptability and stability in common bean yield using the Lin & Binns (1988) analysis modified by Carneiro (1998). Twenty-two genotypes were analyzed from the main Brazilian plant breeding programs. The assessments consisted of data from the VCU 2007/2008/2009 experiments for São Paulo State that followed the norms established by the MAPA/SNPC for field trials. The experiments were set up in twenty-four environments, in the 2007 and 2008 wet growing seasons, the 2008 and 2009 dry growing seasons, and 2008 and 2009 winter growing seasons. The results obtained in the set of years and environments of 2007/2008/2009 showed that the genotypes 'Gen C2-1-3', 'CNFC 10408', 'Juriti Claro' and 'LP 04-72' performed with the greatest stability. The Lin & Binns (1988) analysis modified by Carneiro (1998) was shown to be suitable to analyze the data, identifying the most stable and productive genotypes adapted to the cropping environments.

Key words:Phaseolus vulgaris L., genetic breeding, genotype x environment interaction.

INTRODUÇÃO

No Estado de São Paulo, o feijoeiro é cultivado em três épocas (águas, seca e inverno), com semeaduras efetuadas em agosto-setembro, janeiro-fevereiro e abril-maio, respectivamente, de acordo com zoneamento ecológico, como parte de um sistema quase contínuo de cultivo (Silva, 2010).

A diversidade de condições ambientais em que o feijoeiro é cultivado requer que os ensaios de Valor Cultivo e Uso (VCU) sejam conduzidos em rede, em vários ambientes, para que se tenha uma boa estimativa da interação entre genótipos e ambientes ((GxA)), o que permite que se estime a adaptabilidade e estabilidade de genótipos elites, o que propicia maior segurança na recomendação de novos cultivares.

Segundo Cruz & Carneiro (2003), essa interação de genótipos com ambientes é definida como a resposta diferencial dos genótipos à variação do ambiente, dificultando a seleção de genótipos amplamente adaptados. Além disso, essa interação pode inflacionar as estimativas de variância genética, resultando em superesti-mativas dos ganhos genéticos, esperados com a seleção e, conse-quente-mente, menor êxito, dos programas de melhoramento.

Para diminuir o efeito da interação (GxA), é necessária a condução dos experimentos no maior número possível de locais e anos, para se avaliar a magnitude da interação e seu possível impacto sobre a seleção e recomendação de cultivares. A fim de tornar essa recomendação mais segura possível, faz-se necessário um estudo detalhado acerca da adaptabilidade e estabilidade dos cultivares, assim como de seus caracteres importantes economicamente. Vários métodos estatísticos têm sido propostos e utilizados em aplicações e, a cada dia, novos procedimentos vêm sendo apresentados, com o objetivo de melhor interpretar a interação (GxA). Estudos dessa natureza são importantes para o melhoramento de plantas, uma vez que fornecem informações sobre o comportamento de cada genótipo frente às variações do ambiente (Cruz, 2006). Dessa forma, vários trabalhos que estudam a adaptabilidade e estabilidade já foram conduzidos no Brasil com esta cultura (Carbonell et al., 2004; Oliveira et al., 2006; Melo et al., 2007; Pereira et al., 2009a; Pereira et al., 2009b).

As análises de adaptabilidade e estabilidade são, portanto, procedimentos estatísticos que permitem identificar os cultivares de comportamento mais estável e que respondem previsivelmente às variações ambientais (Silva & Duarte, 2006).

Na escolha do método ou métodos a serem empregados, devem-se considerar aspectos como a facilidade de análise e de interpretação dos resultados. Neste sentido, o método Lin & Binns (1988), modificado por Carneiro (1998), identifica os genótipos mais estáveis, por meio de um único parâmetro de adaptabilidade, estabilidade, e contempla os desvios em relação à produtividade máxima obtida em cada ambiente, além de possibilitar o detalhamento dessa informação para ambientes favoráveis e desfavoráveis, que refletem, de certa forma, ambientes onde há emprego de alta e baixa tecnologia, respectivamente.

Este trabalho teve como objetivo identificar genótipos superiores em produtividade, adaptabilidade e estabilidade na produção de grãos de feijoeiro, por meio da análise Lin & Binns (1988), modificada por Carneiro (1998).

MATERIAL E MÉTODOS

Foram utilizados neste estudo 22 linhagens e cultivares de feijoeiro de tegumento carioca e preto, pertencentes aos ensaios de VCU ("Valor de Cultivo e Uso") de 2007/2008/2009, para o Estado de São Paulo, sendo sete linhagens do Instituto Agronômico (IAC): 'GenC2-1-1', 'IAC-Formoso', 'GenC2-1-5', 'GenC2-1-6', 'GenC2-1-7' e 'GenC8-4-3', de tegumento carioca, e 'Gen99TG9-84-1,' de tegumento preto; quatro da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA): 'CNFC 10408', 'CNFC 10429', 'CNFC 10431' e 'CNFC 10470', de tegumento carioca; quatro do Instituto Agronômico do Paraná (IAPAR): 'Juriti Claro', 'LP 02-02', de tegumento carioca, e 'LP 04-72' e 'LP 04-92', de tegumento preto; uma da Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural de Santa Catarina (EPAGRI), o 'Guará', e duas linhagens da Universidade Federal de Lavras (UFLA): 'MAI-25' e 'Z-22', de tegumento carioca. Os cultivares padrões utilizados para o grupo Carioca foram 'IAC-Alvorada' e 'Pérola' e, para o grupo preto, 'IAC-Diplomata' e 'IAC-Una'.

Os ambientes utilizados para a condução dos experimentos, nas respectivas épocas de semeadura, foram: Araras, Avaré, Capão Bonito e Monte Alegre do Sul, na época "das águas"/2007; Capão Bonito, Tatuí, Monte Alegre do Sul, Avaré e Mococa, na época "da seca"/2008; Andradina, Colina, Ribeirão Preto, Votuporanga, na época "de inverno"/2008; Tatuí, Monte Alegre do Sul, Mococa e Capão Bonito, na época "das águas"/2008; Avaré, Mococa e Tatuí, na época "da seca"/2009; Colina, Pindorama, Ribeirão Preto e Votuporanga, na época "de inverno"/2009; que somaram 24 ambientes. Esses ensaios foram semeados e distribuídos em blocos casualizados, conforme as normas do MAPA/SNPC (Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento/Serviço Nacional de Proteção de Cultivares) para ensaios de feijoeiro, em três repetições e parcelas, contendo quatro linhas de quatro metros de comprimento. O espaçamento entre linhas foi o de 0,5 metro, com densidade de semeadura de 10 a 12 plantas viáveis por metro linear, e a área útil da parcela correspondeu às duas linhas centrais (4 m²).

Foram coletados dados de produtividade de grãos (kg.ha^-1), submetidos a análises de variância individual de cada experimento. Em seguida, realizou-se a análise de variância conjunta, aproveitando-se apenas os ensaios com coeficiente de variação (CV) inferior a 25%.

A análise de variância conjunta foi realizada pelo modelo de blocos casualizados, constituído de efeitos fixos para genótipos e para a interação de genótipos com ambientes e aleatório para ambiente. O modelo dessa análise é dado por:

Y_ijl= ∝ + b_l(j)+ g_i+ (ga)_ij+ ε_(il)j

em que:

Y_ijl é o valor observado do genótipo i no bloco l (l = 1, 2, ..., r) e dentro do ambiente j; ∝ é a média geral dos ensaios; g_i é o efeito fixo do genótipo i, com i = 1, 2, 3, ..., p; a_j é o efeito aleatório do ambiente j, com j = 1, 2, 3, ..., q; (ga)_ij é o efeito fixo da interação do genótipo i com o ambiente j; b_l(j), o efeito aleatório do bloco l dentro do ambiente ; ε_(il)j o erro experimental.

Na análise conjunta, avaliou-se a homogeneidade das variâncias residuais dos experimentos (QMR), verificada pela razão entre o maior e menor quadrado médio residual dos ensaios. Segundo Pimentel-Gomes (1990), as variâncias são consideradas homogêneas quando a razão entre o maior e o menor QMR < 7,0.As análises de variância foram realizadas utilizando-se o procedimento ANAVA, do programa SAS (Statistical Analysis System).

A detecção da interação significativa de cultivares com épocas de semeadura possibilitou a discriminação dos cultivares quanto à análise de adaptabilidade e estabilidade fenotípica, utilizando-se o método proposto por Lin & Binns (1988), modificado por Carneiro (1998). Esse método estima o desempenho genotípico (P_i), para que a recomendação atenda aos grupos de ambientes favoráveis e desfavoráveis.

No método de Lin & Binns (1988), define-se, como medida para se estimar a performance genotípica (P_i), o quadrado médio da distância entre a média do cultivar e a resposta média máxima para todos os ambientes. Desde que a resposta máxima esteja no limite superior em cada ambiente, o quadrado médio menor, ou seja, o P_i menor, indicará uma superioridade geral do cultivar em questão. Essa medida de superioridade é dada por:

em que: P_i é a estimativa do parâmetro de estabilidade do cultivar i; Y_ij é a produtividade do i-ésimo cultivar no j-ésimo ambiente; M_j é a resposta máxima observada entre todos os cultivares no ambiente j; a é o número de ambientes.

Porém, para que a recomendação de cultivares atenda ao conceito de grupos de ambientes favoráveis e desfavoráveis, Carneiro (1998) decompôs o estimador P_i, em ambientes favoráveis (P_if) e desfavoráveis (P_id). A classificação desses ambientes foi feita com base nos índices ambientais, definidos como a diferença entre a média dos cultivares avaliados em cada ambiente e a média geral dos experimentos.

Para os ambientes favoráveis, com índices maiores ou iguais a zero, P_if foi estimado conforme descrito a seguir:

em que: f é o número de ambientes favoráveis; Y_ij e M_j, como definidos anteriormente. Da mesma forma, para os ambientes desfavoráveis, cujos índices são negativos, em que d é o número de ambientes desfavoráveis:

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Houve variação nas médias de produção e nos coeficientes de variação dos 24 ambientes avaliados. Todos os CVs foram inferiores a 25%, indicando precisão experimental satisfatória, e a estimativa obtida pela razão entre o maior e o menor quadrado médio dos resíduos foi inferior a sete, indicando que as variâncias residuais são homogêneas.

Na análise conjunta, todos os efeitos foram significativos, o que indica variação entre os genótipos e ambientes. A ocorrência de resposta diferencial dos genótipos aos ambientes de estudo, possibilitou a realização da análise de adaptabilidade e estabilidade (Tabela 1).

Pelos resultados observados nas Tabelas 2 e 3, foi possível notar que os fatores, época "das águas", "da seca" e "de inverno" e anos 2007, 2008 e 2009 influenciaram na classificação dos locais de experimentação em ambientes favoráveis e desfavoráveis. Os locais não se repetiram necessariamente para cada época de semeadura, pois foram selecionados, conforme a necessidade e disponibilidade de novas áreas e,ou, indisponibilidade desses locais, por causa de vários fatores (clima, recursos financeiros e humanos).

Nota-se, na Tabelas 2, que o ambiente Avaré foi favorável ao cultivo do feijoeiro para a época "da seca", sendo esse resultado confirmado por aqueles dos dois anos agrícolas (2008/2009) avaliados nesse local. Os ambientes Capão Bonito e Monte Alegre do Sul apresentaram-se favoráveis para a época "das águas", sendo esse resultado repetido nos anos agrícolas de 2007 e 2008. Mococa e Tatuí apresentaram-se como ambientes desfavoráveis na época "da seca"/2008, mas favorável na época "da seca"/2009; isso pode ter ocorrido por causa do excesso de chuva na fase inicial da cultura e maior incidência de doenças, como mancha angular e antracnose, no ano de 2008, confirmando interação entre anos de semeadura, dentro da mesma época de semeadura. O ambiente de Colina apresentou-se como favorável na época "de inverno"/2008, mas desfavorável na época "de inverno"/2009; isso ocorreu por causa da falta de irrigação no ano de 2009, causando queda na produtividade, de 740 kg.ha^-1, de um ano agrícola para o outro, quando, na safra "de inverno"/2008, a produtividade foi de 3180 kg.ha^-1 e, na " de inverno"/2009, foi de 2440 kg.ha^-1, também ocorrendo interação entre ano de semeadura dentro da mesma época de semeadura. O ambiente Ribeirão Preto foi favorável ao cultivo do feijoeiro para a época "de inverno", sendo esse resultado confirmado por aqueles dos dois anos agrícolas (2008/2009) avaliados nesse local.

Para a classificação dos ambientes de acordo com o conjunto das três épocas de semeadura (Tabela 3), pode-se observar que os valores do índice ambiental foram diferentes daqueles da Tabela 2, o que é normal, por causa de as médias de produtividade por época e conjunta serem diferentes, mas na classificação esses ambientes foram iguais. Alguns ambientes apresentaram-se como favoráveis em uma e desfavoráveis em outra época de semeadura, para o conjunto das três épocas.

Os resultados obtidos no conjunto dos anos e ambientes de 2007/2008/2009 (Tabela 4) demonstraram que os genótipos 'IAC-Formoso', 'CNFC 10408', 'Juriti Claro' e 'LP 04-72' comportaram-se como os mais estáveis, ou seja, apresentaram menores estimativas de P_i, e maior produtividade, sendo mais adaptados, superando as testemunhas no teste de Dunnett a 5% de probabilidade. Esses quatro genótipos são todos passíveis de recomendação, apresentando capacidade de assimilar vantajosamente os estímulos ambientais, comportamentos estáveis e previsíveis às variações ambientais e produtividade satisfa-tórias, quando comparados com os melhores cultivares padrões, ou seja, o cultivar 'Pérola' para o grupo comercial carioca, e 'IAC-Una' para o grupo comercial preto. De acordo com Pereira et al. (2009b), uma vantagem do método Lin & Binns (1988), modificado por Carneiro (1998), é a possibilidade de recomendação imediata de genótipos mais estáveis, em razão da unicidade do parâmetro P_i, e uma avaliação do comportamento do genótipo em função da variação do ambiente.

Além disso, os genótipos mais adaptados e estáveis estão entre os mais produtivos, de acordo com Pereira et al. (2009a), cujos resultados mostraram alta correlação com as médias de produtividade, indicando que os genótipos mais estáveis e adaptados apresentaram-se entre os mais produtivos. Essa é uma grande vantagem desse método, pois consegue identificar os genótipos mais estáveis sempre entre os mais produtivos, como observado por Carbonell et al. (2001). Sendo assim, o método de Lin & Binns (1988), modificado por Carneiro (1998), pode ser utilizado em conjunto com outros métodos, como AMMI e EBERHART & RUSSEL, já que não apresentam correlação entre si, como relatado por Melo et al. (2007), Silva & Duarte (2006) e Pereira et al. (2009a). Borges et al. (2000); Silva & Duarte (2006) reforçam a ideia de que métodos baseados em diferentes princípios devem ser utilizados em conjunto.

Os genótipos que apresentaram desempenho inferior entre os avaliados foram 'Gen 99TG9-84-1' e 'IAC-Diplomata', ambos de tegumento preto. Analisando-se os ambientes favoráveis, 'IAC-Formoso' e 'CNFC 10408' tiveram os menores valores de P_if, enquanto, nos ambientes desfavoráveis, 'LP 04-72', 'Juriti Claro' e 'GenC2-1-1' destacaram-se como os mais adaptados. Dessa forma, os genótipos com os menores valores de P_if são passíveis de recomendação para ambientes favoráveis e os genótipos com os menores valores de P_id são passíveis de recomendação para ambientes desfavoráveis. Desempenho inferior aos demais foi observado na linhagem 'Gen99TG9-84-1', para os ambientes favoráveis e também para ambientes desfavoráveis.

Na Tabela 4, verifica-se que ocorreu interação, entre os genótipos, do tipo complexa, ao se analisarem as estimativas dos parâmetros de adaptabilidade e estabilidade, para produtividade média de grãos (P_i), e as estimativas da adaptabilidade e estabilidade dos cultivares, considerando-se os ambientes favoráveis (P_if) e desfavoráveis (P_id), em que a ordem dos genótipos mais estáveis, com menor valor da estimativa da adaptabilidade e estabilidade, variou entre os ambientes favoráveis, desfavoráveis e a média entre esses ambientes.

CONCLUSÕES

Existe predominância da interação genótipos com ambientes, do tipo complexa, na avaliação de genótipos de feijoeiro em diferentes épocas, anos e locais.

O método de Lin & Binns (1988), modificado por Carneiro (1998), mostra-se adequado para análise dos dados, fornecendo resultados claros e de fácil interpretação para a identificação de genótipos estáveis e adaptados aos ambientes em estudo.

Os genótipos mais estáveis e produtivos para o conjunto das épocas de semeadura, para o grupo comercial carioca, são 'IAC-Formoso', 'CNFC 10408' e 'Juriti Claro' e, para o grupo comercial preto, o genótipo 'LP 04-72'.

AGRADECIMENTOS

Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), pelo apoio financeiro.

Recebido para publicação em 29/09/2011

Aprovado em 05/11/2012

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1

Extraído da Dissertação de Mestrado do primeiro autor. Instituição de Fomento: CNPq.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  06 Mar 2013
• Data do Fascículo
  Fev 2013

Histórico

• Recebido
  29 Set 2011
• Aceito
  05 Nov 2012