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Revista Brasileira de Ciência do Solo

On-line version ISSN 1806-9657

Rev. Bras. Ciênc. Solo vol.37 no.4 Viçosa July/Aug. 2013

http://dx.doi.org/10.1590/S0100-06832013000400012 

DIVISÃO 2 - PROCESSOS E PROPRIEDADES DO SOLO
COMISSÃO 2.4 - QUÍMICA DO SOLO

 

Desenvolvimento de mudas de pinhão-manso irrigadas com água salina

 

Development of jatropha seedlings under saline irrigation

 

 

Fábio Santos MatosI; Ednaldo Cândido RochaI; Clair Kássio Lamberty CruvinelII; Rodney Alves RibeiroII; Ricardo Pires RibeiroII; Camila Faleiro TinocoII

IDocente de Nível Superior,Universidade Estadual de Goiás - UEG. Rodovia: GO 330, km 241, Anel Viário, s/n. CEP 75780-000 Ipameri (GO). E-mail: fabio.agronomia@hotmail.com; ednaldorocha@yahoo.com.br
IIGraduando em Engenharia Agronômica, UEG. E-mail: kassiolamberty@gmail.com; rodney_710@hotmail.com; ricardopribeiro0@hotmail.com; milafaleiro@gmail.com

 

 


RESUMO

O uso de água salina na irrigação torna-se importante alternativa diante daescassez de água de boa qualidade em todo o mundo. O pinhão-manso (Jatropha curcas L.) possui baixa exigência hídrica, sobrevive e apresenta produção satisfatória em solos de baixa fertilidade. No entanto, a sua produção é maior em cultivos irrigados, o que reforça a necessidade de desenvolvimento de pesquisas para uso de água salina. Este trabalho objetivou avaliar o efeito de diferentes níveis de salinidade da água de irrigação nas características morfofisiológicas de mudas de pinhão-manso. Para isso, foi conduzido experimento em casa de vegetação com interceptação de 50 % da radiação solar, localizada na Universidade Estadual de Goiás, Ipameri, Goiás. O experimento foi conduzido em vasos com capacidade de 4 L de solo, utilizando-se o delineamento inteiramente casualizado, com quatro tratamentos e cinco repetições. As plantas foram irrigadas diariamente com 150 mL de água não salina, durante os 30 primeiros dias após a germinação das sementes. Do 31º ao 50º dia, as plantas foram submetidas a quatro tratamentos: plantas diariamente irrigadas com água de condutividade elétrica igual a 0,5; 8; 16 e 24 dS m-1. Aos 50 dias após a germinação, analisaram-se as seguintes características nas mudas de pinhão-manso: número de folhas; altura de planta; diâmetro de ramo; teor relativo de água; área foliar; clorofila total; razões de massa radicular, massa caulinar, massa foliar e parte aérea/sistema radicular; e biomassa total. Os resultados evidenciaram que as mudas de pinhão-manso irrigadas com água de condutividade elétrica 8 dS m-1 não apresentaram redução do crescimento vegetativo. Todavia, a água de irrigação com condutividade elétrica 16 dS m-1 causou redução no crescimento vegetativo e elevou a senescência e abscisão foliar. Água com condutividade elétrica elétrica de pinhão-manso na fase de mudas.

Termos de indexação: condutividade elétrica, tolerância à salinidade, irrigação, Jatropha curcas L.


SUMMARY

The use of saline irrigation water is an important alternative in view of the lack of good water quality throughout the world. The water requirement of jatropha (Jatropha curcas L.) is low, and the species survives and produces satisfactory yields in low-fertility soils. However, yields are higher in irrigated crops, indicating the need of studying the possibility of using saline irrigation water. This study aimed to evaluate the effect of different salinity levels of irrigation water on the morphological and physiological characteristics of jatropha seedlings. The greenhouse experiment was conducted with an interception of 50 % of solar radiation, at the State University of Goiás, Ipameri, Goiás. The experiment was conducted in 4 L pots filled with soil in a completely randomized design, with four treatments and five replications. The plants were irrigated daily with 150 mL of sweet water for the first 30 days after germination. From the 31st to the 50th day plants were subjected to four treatments: daily irrigation with water of electrical conductivity of 0.5, 8, 16, and 24 dS m-1. Fifty days after germination, the following characteristics of the jatropha seedlings were analyzed: number of leaves, plant height, branch diameter, relative water content, leaf area, total chlorophyll ratio, root mass, stem mass ratio, leaf mass ratio, shoot/root ratio, and total biomass. The results showed no reduction in vegetative growth in jatropha seedlings irrigated with water with electrical conductivity 8 dS m-1. However, irrigation water with electrical conductivity 16 dS m-1 caused a reduction in vegetative growth and increased senescence and leaf abscission. Water with electrical conductivity can be used to irrigate Jatropha plants in the seedling stage.

Index terms: electrical conductivity, salinity tolerance, irrigation, Jatropha curcas L.


 

 

INTRODUÇÃO

O incremento dos níveis dos gases de efeito estufa, notadamente dióxido de carbono (CO2) na atmosfera terrestre, tem intensificado a busca por combustíveis renováveis, como o biodiesel, visando reduzir o consumo de combustíveis fósseis (Matos et al., 2009). A busca por uma alternativa energética aos combustíveis fósseis requer a avaliação de fontes renováveis e de baixo impacto sobre o meio ambiente.

Os biocombustíveis são derivados de biomassa renovável que podem substituir, parcial ou totalmente, combustíveis derivados do petróleo e gás natural em motores de combustão ou em outro tipo de geração de energia (ANP, 2010). Os biocombustíveis poluem menos por emitirem menos poluentes que os combustíveis fósseis no processo de combustão dos motores e também porque seu processo de produção tende a ser mais limpo. As principais matérias-primas utilizadas para a produção de biodiesel no Brasil são soja, sebo bovino e algodão, com contribuições de 83,8, 14,4 e 0,32 %, respectivamente, sendo os outros materiais graxos responsáveis por apenas 2,48 % da produção (ANP, 2012). Portanto, existe a necessidade de diversificar a produção de matéria-prima para produção de biodiesel por meio da introdução de espécies promissoras, como o pinhão-manso.

O pinhão-manso é uma oleaginosa originária da América Central, considerada planta rústica e adaptada às diversas condições edafoclimáticas (Dias et al., 2007; Tominaga et al., 2007). Trata-se de uma espécie de grande potencial econômico, sobretudo por suas sementes constituírem matéria-prima para a produção de óleo para biodiesel. Essa característica tem contribuído para o aumento da exploração comercial dessa cultura. O pinhão-manso é uma espécie decídua que apresenta queda das folhas na estação seca e, ou, sob baixas temperaturas, as quais ressurgem logo após as primeiras chuvas e temperaturas superiores a 10 oC, sendo considerada uma espécie xerófila, com forte resistência à seca (Saturnino, 2005; Matos et al., 2012). Essa espécie apresenta baixa exigência hídrica, sobrevive em condições de baixa precipitação pluvial e adapta-se bem a diversas condições de calor, luminosidade e aridez. Contudo, o máximo potencial produtivo será alcançado com uso de irrigação, precisando ser pesquisada a possibilidade de seu cultivo em condições de salinidade.

Dessa forma, o uso de água salina na irrigação do pinhão-manso pode ser importante alternativa diante da escassez de água de boa qualidade. A qualidade de muitas fontes hídricas é baixa, principalmente as águas de poços e reservatórios superficiais. Por conter sais solúveis, a água utilizada em irrigações periódicas acarreta incorporação de sais ao perfil do solo. Na ausência de lixiviação, o sal se deposita na zona do sistema radicular e na superfície do solo, decorrente da evaporação da água (Veras et al., 2011). A salinidade em solos de regiões áridas e semiáridas expressa preocupação social, econômica e ambiental, uma vez que 932 milhões de hectares no mundo (Rengasamy, 2006) e 4 milhões de hectares no Brasil (Oliveira, 1997) são influenciados por sais.

Nos cultivos irrigados, o estresse salino é a principal causa da redução da produtividade agrícola, com prejuízos variando conforme a sensibilidade da cultura ao teor de sais. Os estresses abióticos representam a principal causa das baixas produtividades das culturas em nível mundial, reduzindo em mais de 50 % os rendimentos médios para a maioria das principais plantas cultivadas (Wang et al., 2003). A seca e a salinidade estão se tornando generalizadas em muitas regiões e podem causar a salinização severa de mais de 50 % de todas as terras aráveis até o ano 2050 (Wang et al., 2003), interferindo negativamenteno crescimento das plantas e na produtividade das culturas (Youssef, 2009). Nas regiões semiáridas e áridas do mundo, os solos salinos representam grandes problemas ambientais e socioeconômicos, por reduzir a renda do produtor e intensificar o fluxo dos agricultores para centros urbanos (Guma et al., 2010).

Nos cultivos irrigados do Nordeste brasileiro, a salinidade de extensas áreas é a principal limitação à produtividade das culturas. A qualidade da água de irrigação associada à evaporação, às temperaturas altas e ao sistema de drenagem das áreas irrigadas inadequado proporciona rápida formação de áreas salinizadas ou alcalinas, impedindo o desenvolvimento de alguns cultivos agrícolas sensíveis ao sal como milho e feijoeiro (Gondim et al., 2010).

Atualmente, pouco se conhece sobre a bioquímica e fisiologia do pinhão-manso. Não existem cultivares definidas e alguns aspectos agronômicos ainda carecem de investigação. Existem duas grandes preocupações relacionadas ao cultivo dessa espécie. A primeira é que existem poucas informações sobre os aspectos agronômicos básicos da cultura; e, a segunda, é que o pinhão-manso é uma espécie silvestre com nenhum grau de melhoramento (Maes et al., 2009). Entretanto, com a possibilidade de uso do óleo do pinhão-manso para a produção do biodiesel, novas e amplas perspectivas se abrem para o aumento das áreas de seu plantio. Nesse contexto, este estudo objetivou avaliar o efeito de diferentes níveis de salinidade da água de irrigação sobre as características morfofisiológicas de mudas de pinhão-manso.

 

MATERIAL E MÉTODOS

Delineamento experimental

O trabalho foi conduzido nos meses de setembro e outubro de 2011, em casa de vegetação com interceptação de 50 % da radiação solar, localizada na Universidade Estadual de Goiás, Unidade de Ipameri (Lat. 17o 43' 19'' S, Long. 48o 09' 35'' W, Alt. 773 m), Ipameri, GO. Essa região possui clima Aw, de acordo com a classificação de Köppen.

O experimento foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado, com quatro tratamentos e cinco repetições. Sementes de pinhão-manso foram semeadas em vasos contendo 4 L de substrato composto por Latossolo Vermelho-Amarelo, areia e esterco na proporção de 3:1:0,5, respectivamente. A análise química da mistura revelou os seguintes valores: pH (H2O) 6,1; 37 mg dm-3 de matéria orgânica; 2,4 mg dm-3 de P; 3,6 mmolc dm-3 (Mehlich-1) de K; 53 mmolc dm-3 (Tampão SMP) de H+Al; 41 mmolc dm-3 de Ca; 10 mmolc dm-3 de Mg; 64 mg dm-3 de Mn; 0,8 mg dm-3 de Cu; 53 mg dm-3 de Fe; 2,5 mg dm-3 de Zn; 0,29 mg dm-3; 55 mmolc dm-3 de SB; 108 mmolc dm-3 de CTC; e 51 % de saturação por bases (Embrapa, 1997). Após análise da composição da mistura, realizaram-se a adubação e correção do pH do substrato, de acordo com recomendações agronômicas para a cultura do pinhão-manso (Dias et al., 2007). As plantas foram irrigadas diariamente com 150 mL de água não salina [condutividade elétrica (CEa)=0,5 dS m-1], de modo a manter o solo na capacidade de campo durante os 30 primeiros dias após a germinação. Do 31o ao 50o dia, as plantas foram submetidas a quatro tratamentos: plantas diariamente irrigadas com água de CEa=0,5 dS m-1; plantas diariamente irrigadas com CEa=8 dS m-1; plantas diariamente irrigadas com CEa=16 dS m-1; e plantas diariamente irrigadas com CEa=24 dS m-1. Adicionou-se NaCl à água de abastecimento local, visando à obtenção de águas com as diferentes condutividades elétricas, cuja quantidade de NaCl (Q) foi determinada pela equação Q (mg L-1) = 640 x CEa (dS m-1), conforme Rhoades et al. (2000), em que a CEa representa o valor desejado da condutividade elétrica da água. Posteriormente, a condutividade elétrica foi conferida em condutivímetro.

Aos 50 dias após a germinação, quando as mudas de pinhão-manso geralmente estão aptas ao plantio definitivo no campo, foram analisadas as seguintes variáveis: número de folhas, altura de planta, diâmetro de ramo, teor relativo de água (TRA), área foliar, clorofila total, razão de massa radicular (RMR), razão de massa caulinar (RMC), razão de massa foliar (RMF), razão parte aérea/sistema radicular (PA/SR) e biomassa total.

Teor relativo de água na folha (TRA)

Para obtenção do teor relativo de água, foram retirados cinco discos foliares de 12 mm de diâmetro cada, os quais foram pesados e colocados por 4 h para saturar em placas de petri com água destilada. Em seguida, os discos foram novamente pesados e colocados para secar à temperatura de 70 oC por 72 h, sendo posteriormente obtido o peso de matéria seca, em g. Para calcular o teor relativo de água utilizou-se a seguinte fórmula:

Variáveis de crescimento

A área foliar, a altura de planta e o diâmetro do caule foram mensurados utilizando régua graduada e paquímetro. Obteve-se o número de folhas a partir da contagem de todas as folhas da planta. As análises destrutivas foram realizadas em seguida, quando folhas, raízes e caules foram separados e colocados para secar em estufa a 72 oC até atingir massa de matéria seca constante e em seguida pesados. Com os dados de massa de matéria seca, calculou-se a razão de massa da folha (RMF), razão de massa da raiz (RMR), razão de massa do caule (RMC), razão parte aérea/sistema radicular (PA/SR) e biomassa total.

Pigmento fotossintético

Para a determinação da concentração da clorofila total, foram retirados discos foliares de área conhecida (1,2 cm de diâmetro) e colocados em vidros contendo dimetilsulfóxido (DMSO). Posteriormente, foi feita a extração em banho-maria a 65 oC por 1h. Alíquotas foram retiradas para leitura espectrofotométrica a 490, 646 e 663 nm. O conteúdo de clorofila a (Cl a) e clorofila b (Cl b) foram determinados, seguindo a equação proposta por Wellburn (1994).

Análise dos dados

Os dados foram submetidos à análise de variância e, nos casos em que o teste F foi significativo, realizou-se o teste de Tukey para comparação múltipla das médias dos tratamentos (ambos com p<0,05). Adicionalmente, procedeu-se à análise de regressão linear ou quadrática, cujo coeficiente de determinação (R2) foi obtido pela divisão da soma de quadrados da regressãopela soma de quadrados de tratamento. Essas análises estatísticas foram conduzidas utilizando o software SISVAR 5.3 (Ferreira, 2008).

 

RESULTADOS

Teor relativo de água

A análise de variância e o teste de médias para todas as variáveis analisadas encontram-se no quadro 1. Independentemente da condutividade elétrica, o teor de água na folha pouco variou. O teor relativo de água na folha foi, em média, somente 3 % menor em plantas irrigadas com CEa=24 dS m-1, quando comparado com plantas irrigadas com CEa=0,5 dS m-1, variando de 99 a 95,8 %. De maneira geral, o teor relativo de água decresceu suavemente com o aumento da CEa.

Variáveis de crescimento

O número de folhas, a altura de planta, o diâmetro do caule e a biomassa total apresentaram decréscimo à medida que a condutividade elétrica da água aumentou (Figura 1). O número de folhas apresentou redução de 63 % quando comparada a média de plantas irrigadas com CEa=0,5 e 8 dS m-1 com a média de plantas irrigadas com CEa=16 e 24 dS m-1, principalmente em razão da elevada taxa de senescência e abscisão foliar em plantas irrigadas com CEa=16 e 24 dS m-1. A altura da planta e o diâmetro do caule foram reduzidos em 40 e 45 %, respectivamente, quando se comparou a média de plantas irrigadas com CEa igual a 0,5 e 8 dS m-1 com plantas irrigadas com CEa=16 e 24 dS m-1. A biomassa total apresentou variação de 73 %, quando se fez igual comparação.

A salinidade da água de irrigação alterou o particionamento de biomassa das plantas tratadas (Figura 2). As plantas dos tratamentos irrigados com CEa=0,5 e 8 dS m-1 alocaram menor percentual de biomassa para o sistema radicular, quando comparadas com as plantas irrigadas com CEa=16 e 24 dS m-1, cuja variação foi de 21 %. No entanto, as plantas irrigadas com CEa=0,5 dS m-1 particionaram em média 50 % mais biomassa para a folhagem, quando comparadas com as plantas irrigadas com CEa=24 dS m-1. O particionamento de biomassa para o caule apresentou pequena variação entre os tratamentos, sendo essa significativa apenas entre as condutividades 0,5 e 24 dS m-1, em razão do aumento de 30 % na razão de massa caulinar com essa variação na CEa. A razão PA/SR apresentou variação de 30 % quando as plantas irrigadas com CEa=0,5 dS m-1 foram comparadas com plantas irrigadas com CEa=24 dS m-1. Essa razão decresceu com o aumento da CEa.

Pigmento fotossintético e área foliar

A concentração de clorofilas e a de área foliar decresceram acentuadamente com o aumento da CEa (Figura 3). A concentração de clorofilas totais apresentou redução de 33 %, quando comparada a média de plantas irrigadas com CEa=0,5 e 8 dS m-1 com a média de plantas irrigadas com CEa=16 e 24 dS m-1. As plantas irrigadas com CEa=16 e 24 dS m-1 apresentaram elevada incidência de senescência e abscisão foliar. A área foliar diferiu entre os tratamentos, ocorrendo variação de 90 %, quando se comparou a média de plantas irrigadas com CEa=0,5 dS m-1 com a média de plantas irrigadas com CEa=24 dS m-1.

 

DISCUSSÃO

Embora o óleo de pinhão-manso seja reconhecido como ideal para a produção de biodiesel, podendo substituir parcialmente o diesel convencional de forma sustentável, a espécie continua carente de informação científica. A avaliação confiável do rendimento requer o conhecimento agroclimático e o fisiológico, que ainda não estão disponíveis para a espécie (Trabucco et al., 2010). Pouco se conhece sobre a bioquímica e a fisiologia do pinhão-manso, não existindo cultivares definidos; alguns aspectos agronômicos ainda carecem de investigaçãocomo tolerância à seca e salinidade (Beltrão, 2006).

Independentemente da CEa, as plantas comportaram-se de forma semelhante quanto ao teor relativo de água. O caule suculento funcionando como tampão hídrico associado ao mecanismo de antecipação ao déficit hídrico, típico de plantas isoídricas, contribui para manutenção do elevado conteúdo de água na folha. O pinhão-manso possui metabolismo fotossintético intermediário C3-CAM (Luttge, 2008). A suculência do caule aliado ao metabolismo C3-CAM existente nessa espécie confere elevada tolerância ao déficit hídrico e, ou, salinidade, por manter as folhas hidratadas em condição de baixa disponibilidade de água no solo.

A iniciação e o desenvolvimento do primórdio foliar são dependentes do estado hídrico da planta. O excesso de solutos reduz a energia livre da água, resultando em menor disponibilidade desse solvente para o metabolismo vegetal, como formação e desenvolvimento de novas folhas. A redução do número de folhas e da área foliar é importante estratégia de tolerância ao estresse salino, por diminuir a superfície transpiratória. A redução da área foliar e, ou, da perda de folhas por abscisão, além de mudanças na expressão gênica, são mecanismos de tolerância ao estresse salino (Vale et al., 2006). A deficiência hídrica induzida pelo efeito osmótico, que caracteriza a seca fisiológica, provoca alterações morfológicas e anatômicas nas plantas a ponto de desbalancear a absorção de água e a taxa transpiratória. Dentre as mudanças morfológicas, as reduções do número e tamanho das folhas são as mais expressivas (Carneiro et al., 2002; Santana et al., 2011). As plantas irrigadas com as duas maiores CEa apresentaram elevado índice de senescência e abscisão foliar. A elevada taxa de degradação de clorofilas, característica típica de folhas senescendo, contribuiu para redução da concentração de clorofilas totais nas folhas de plantas submetidas a elevadas CEa. A degradação de clorofilas é provavelmente resultado da seca fisiológica e, principalmente, do efeito tóxico do sal em elevadas concentrações no tecido vegetal.

A redução da biomassa total em condição de estresse salino é evento comum em diversas espécies (Severino, 2006; Nobre et al., 2011). O menor número de folhas, a menor área foliar, a degradação de clorofilas e a senescência foliar influenciam a taxa de assimilação líquida de carbono em plantas submetidas a elevados níveis de CEa, resultando em menor taxa de assimilação cumulativa de carbono em nível de dossel e, consequentemente, menor acúmulo de biomassa. O menor acúmulo de biomassa contribui para o desenvolvimento de mudas menos vigorosas com folhas, sistema radicular e condutor pouco eficiente em suas funções e, por fim, origina plantas com baixo potencial de adaptação às condições de campo. Reduções na biomassa, na altura de planta e no diâmetro do caule são comuns em plantas de pinhão-manso irrigadas com diferentes CEa (Severino, 2006).

A seca fisiológica proveniente da diminuição do potencial osmótico é efeito imediato do estresse salino. Nessas condições, as plantas submetidas a elevadas condutividades elétricas alocam a pouca biomassa existente para o desenvolvimento do sistema radicular, pois raízes vigorosas e profundas possuem maior potencial de extração de água e nutrientes do solo. O maior particionamento de biomassa para o sistema radicular em condição de reduzidos potenciais osmóticos e hídricos é resposta comum a diversas espécies (Cavalcanti et al., 2005; Góes et al., 2009). As plantas irrigadas com água de baixa CEa (0,5 e 8 dS m-1) apresentaram elevado acúmulo de biomassa, originando plantas vigorosas com sistema radicular robusto, capaz de absorver água e nutrientes suficientes para atender a demanda da parte aérea, principalmente da folhagem mais numerosa.

Os resultados demonstraram que a produção de mudas de pinhão-manso pode ocorrer com água salina, especialmente com CEa inferior a 8 dS m-1. Essa capacidade de aclimatação, conforme discutido, amplia a possibilidade de exploração da espécie em regiões com água de elevada condutividade elétrica.

 

CONCLUSÕES

1. As plantas de pinhão-manso irrigadas com CEa igual ou inferior a 8 dS m-1 não apresentam redução do crescimento vegetativo na fase final de produção de mudas, nos 30-50 dias após a germinação.

2. As plantas de pinhão-manso irrigadas com CEa igual ou superior a 16 dS m-1 apresentam redução no crescimento vegetativo e elevados índices de senescência e abscisão foliar.

 

LITERATURA CITADA

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Recebido para publicação em 15 de fevereiro de 2012
Aprovado em 17 de abril de 2013.

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