Fitossociologia de comunidades de plantas daninhas em agroecossistema cana-crua

Phytosociology of weed community in no-burn sugar cane agroecosystems

ARTIGOS

Fitossociologia de comunidades de plantas daninhas em agroecossistema cana-crua

Phytosociology of weed community in no-burn sugar cane agroecosystems

Kuva, M.A.^I; Pitelli, R.A.^II; Salgado, T.P.^I; Alves, P.L.C.A.^II

^IHerbae Consultoria e Projetos Agrícolas Ltda. Rua José Antonio Fernandes Sobrinho, 118, B. Aparecida, Jaboticabal-SP, 14882-046

^IIProfessor, Doutor, Dep. de Biologia Aplicada à Agropecuária da FCAV/UNESP. Via de acesso prof. Paulo Donato Castellane, km 5, s/n, Jaboticabal-SP, 14870-000

RESUMO

Objetivou-se neste trabalho estudar a fitossociologia de comunidades de plantas daninhas de canaviais colhidos no sistema mecanizado, sem queima prévia da palha, e a similaridade entre talhões quanto à composição de espécies. Os levantamentos foram realizados em 28 talhões comerciais na região de Ribeirão Preto-SP. Em cada talhão foram demarcadas áreas de coleta e avaliação, na proporção de duas por hectare, mantidas sem controle, e que serviram de local para as amostragens de plantas daninhas. As amostragens foram feitas com quadrados vazados (0,5 x 0,5 m), lançados aleatoriamente duas vezes em cada uma das áreas. Essas amostragens foram realizadas determinando-se a densidade e a biomassa específica aos 120 dias após o corte da cana. Cyperus rotundus foi a principal espécie, destacando-se quanto aos valores de importância relativa (IR). As plantas dicotiledôneas anuais de propagação por sementes também se destacaram, dentre as quais diversas espécies das famílias Euphorbiaceae e Convolvulaceae. Em contrapartida, as gramíneas tradicionais de áreas de cana colhida queimada tiveram pouco destaque. O índice de Shannon (H) de diversidade de espécies das comunidades variou de 0 a 1,61, e o índice de similaridade entre os talhões (S) foi muito variável. A maioria das espécies ou grupo de espécies apresentou padrão agregado (V/m > 1,00), com valores relativamente altos de índice de agregação (V/m). Entretanto, na maioria dos casos, Cyperus rotundus e as Convolvulaceas apresentaram os maiores índices.

Palavras-chave:Cyperus rotundus, Ipomoea spp., índice de agregação, índice de similaridade.

ABSTRACT

A study was carried out in northeastern São Paulo, Brazil to evaluate the similarity between species composition and phytosociological index in weed communities of no-burn sugar cane crop harvest at different times and number of cut-cycles. Assessments were carried out in twenty-eight sugar cane plots in the Ribeirao Preto-SP region. In each plot, collection and evaluation areas were established, two per hectare, kept without control and used as weed sampling sites. The samplings were made using squares (0.5 x 0.5 m), randomly cast twice in each area. Weed density and biomass were evaluated per species 120 days after sugar cane harvesting. The phytosociological studies showed that Cyperus rotundus presented the highest values of relative density, dominance, frequency and relative importance index. The seed-propagated dycot plants also presented high values for phytosociological index, mainly the species belonging to the families Euphorbiaceae and Convolvulaceae. On the other hand, the grass weeds, traditionally found in burned sugar cane areas, had very little relevance under the no-burn system. The diversity index (Shannon - H) varied from 0 to 1.61 and the similarity index(S) was low, except when groups of weeds were compared. The majority of the weed populations showed geographic distribution in match pattern. Areas with high infestation of C. rotundus and/or Convolvulaceae species showed the highest aggregation index.

Keywords:Cyperus rotundus, Ipomoea spp., aggregation index, similarity index.

INTRODUÇÃO

O grau de interferência das plantas daninhas nas culturas agrícolas pode ser definido como a redução percentual da produção econômica provocada pela convivência com a comunidade infestante. Esse grau de interferência depende de fatores ligados à própria cultura (espécie ou variedade, espaçamento e densidade de plantio), à comunidade infestante (composição específica, densidade e distribuição) e à época e extensão do período de convivência, podendo, ainda, ser influenciado pelas condições edáficas, climáticas e pelos tratos culturais (Pitelli, 1985).

Em uma comunidade de plantas daninhas, nem todas as espécies exercem a mesma intensidade na interferência imposta ao desenvolvimento e à produtividade da cultura. Existem espécies dominantes, que são as que originam a maior parte da interferência, as espécies secundárias, presentes numa menor densidade e cobertura, e as acompanhantes, cuja presença é ocasional e que dificilmente resultam em problemas econômicos aos cultivos (Fernández-Quintanilla et al., 1991).

Do ponto de vista agronômico, o conhecimento da estrutura de uma comunidade de plantas daninhas é muito importante. Antes de determinar um programa de controle, é necessário estabelecer uma ordem de prioridades entre as espécies presentes. As espécies predominantes, pela sua abundância e nocividade, deverão receber uma atenção especial, concentrando quase todos os esforços de controle. Embora as espécies secundárias não requeiram atenção individualizada, não se deve ignorar sua presença (Fernández-Quintanilla et al., 1991). Há exemplos de inversão das importâncias relativas das espécies devido à adoção de métodos de controle (Monquero & Christoffoleti, 2003) e à alteração no sistema de cultivo (Voll et al., 2001) ou no esquema de rotação de culturas (Buhler et al., 1997).

A cultura da cana-de-açúcar vem passando por um grande processo de mudança no seu sistema produtivo, em razão da adoção de colheita mecanizada sem queima prévia da palha. Qualquer mudança no sistema de produção agrícola acarreta alterações ambientais, que, com freqüência, resultam em grande impacto no tamanho da população de plantas daninhas, pois atuam como fator ecológico não-periódico (Pitelli & Kuva, 1998). Com a repetição sistemática, passam a atuar como fator ecológico periódico, e a tendência é de que a comunidade se restabeleça até a capacidade suporte do meio, porém com uma composição específica que poderá ser diferente. A manutenção da palha e a eliminação da queimada alteraram a composição de plantas daninhas em áreas antigas de cana-crua e vêm alterando em áreas mais recentes nesse sistema.

A escolha de herbicida e da época de sua aplicação, bem como a sua distribuição, tem sido realizada com critério definido, mas sem incluir todas as variáveis necessárias para maximizar o efeito de controle e de redução da interferência das plantas daninhas sobre a cana-de-açúcar. Dentre essas variáveis não consideradas, o melhor conhecimento da comunidade infestante poderá ser útil para sustentar decisões e torná-las mais criteriosas.

Diante do exposto, este trabalho teve o propósito de avaliar a composição e distribuição da flora de plantas daninhas emergidas em agroecossistemas de cana-de-açúcar, assim como verificar a similaridade entre talhões colhidos no sistema de cana-crua, em diferentes épocas da safra.

MATERIAL E MÉTODOS

O presente trabalho foi conduzido durante a safra de 2004, na região de Ribeirão Preto, SP, em talhões de cana-soca destinados à produção comercial, com diferentes históricos de colheita mecanizada. Esses talhões foram separados em três grupos, de acordo com a época de corte. O primeiro grupo foi composto por talhões colhidos no início de safra (época 1 - julho); o segundo, por talhões colhidos no meio da safra (época 2 - agosto e setembro); e o terceiro, por aqueles colhidos no final de safra (época 3 - outubro e novembro). As localizações dos talhões monitorados, bem como as datas de corte, são mostradas na Tabela 1. Os dados de precipitações pluviométricas e de temperaturas mínimas, máximas e médias registradas na região durante a fase de coleta de dados foram obtidos na estação agrometeorológica da FCAV-UNESP e são apresentados na Figura 1.

Os talhões variaram de três a cinco hectares e, após o corte da cana, tiveram seus perímetros georreferenciados. Em cada talhão foram demarcadas áreas de coleta e avaliação, que ficaram sem aplicação de herbicidas e que serviram de local para realização dos levantamentos e coleta das amostras. Essas áreas foram locadas aleatoriamente, na quantidade de duas a cada hectare, e constituídas de áreas retangulares variáveis em função do espaçamento entre-linhas (4 linhas x 4 metros de comprimento). A flora emergente foi avaliada aos 120 dias após o corte (DAC), utilizando-se de quadrados vazados de 0,5 x 0,5 m lançados ao acaso por duas vezes dentro de cada área de coleta e avaliação. As plantas abrangidas pelo quadrado de amostragem foram identificadas, contadas e recolhidas, para determinação da biomassa acumulada por população, após secagem em estufa com aeração forçada ajustada para 75 ºC e pesagem em balança com precisão de centigramas.

Com os dados obtidos, calcularam-se os índices fitossociológicos: densidade relativa (De.R), freqüência relativa (Fr.R.) e dominância relativa (Do.R), que por sua vez foram usadas no cálculo da Importância Relativa (IR). Além desses índices, foi determinado o Índice de agregação (V/m), utilizando metodologia proposta por Mueller-Dombois & Ellemberg (1974). Também foi calculado o índice de diversidade de espécies de Shannon – (H), utilizando a fórmula H = -SP_i*logP_i, contida em Odum (1985), em que P_i é a probabilidade de importância de cada espécie, calculado pela fórmula P_i = n_i*N^-1 , sendo n_i o valor de importância de cada espécie e N o total dos valores de importância. Os talhões monitorados foram comparados pelo índice de similaridade (S) descrito em Odum (1985), considerando o conjunto de espécies (Tabela 2) por meio da fórmula S = (2C*(A+B)^-1)*100, em que C é o número de conjunto de espécies comuns aos 120 DAC; A, número de conjunto de espécies do talhão A aos 120 DAC; e B, o número de conjunto de espécies do talhão B aos 120 DAC.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os levantamentos de campo detectaram 49 táxons de plantas daninhas; algumas não foram identificadas até o nível de espécie, limitando-se ao gênero, dentre as quais Digitaria spp., Amaranthus spp. e Sida spp. No caso de Cynodon dactylon, não foram medidas sua densidade e biomassa, e sua presença foi detectada visualmente em 10,7% das áreas monitoradas (três áreas).

Quanto à importância relativa (IR) das populações de plantas daninhas nos talhões avaliados (Tabela 3), observou-se que 16 espécies ou gêneros de plantas daninhas apareceram entre as quatro primeiras em pelo menos um dos talhões. A importância relativa (IR) é uma ponderação da distribuição das populações na área, dos seus números de indivíduos e biomassas acumuladas e infere sobre quais são as espécies mais importantes em termos de infestação (Pitelli, 2000). Os índices fitossociológicos são importantes para analisar o impacto dos sistemas de manejo e das práticas agrícolas na dinâmica de crescimento e ocupação de comunidades infestantes em agroecossistemas (Pitelli, 2000).

Cyperus rotundus destacou-se em 20 áreas avaliadas, sendo, em 13 delas, a principal planta daninha. Nestas áreas, quase sempre apresentou elevados índices de importância relativa (IR), superior a 90%. Em trabalho realizado por Silva et al. (2003), camadas de palha de até 8 t ha^-1 não reduziram a emissão de manifestações epígeas de C. rotundus, proporcionando apenas efeito retardatário. Com 16 t ha^-1, houve redução no número de brotações, mas sem afetar a biomassa da parte aérea e o desenvolvimento de novos tubérculos. Em outro trabalho, Durigan et al. (2004) constataram que 10 t ha^-1 de palha reduziram a emissão de manifestações epígeas, porém não impediram a formação de grandes densidades.

As diferentes espécies de corda-de-viola (Ipomoea nil, I. quamoclit, I. hederifolia, I. grandifolia, I. purpurea e Merremia cissoides) destacaram-se em 17 áreas; em cinco delas, uma destas espécies foi a principal planta daninha; em uma área foram detectadas duas espécies; e em duas áreas foram detectadas três espécies. Trabalhando com uma camada de 15 t ha^-1 de palha de cana, Azania et al. (2002) constataram que as sementes de I. quamoclit e M. cissoides ainda conseguiram germinar e emergir sob a palha, embora com redução de 46 e 62%, respectivamente, quando comparado à ausência de palha. Adicionalmente, esses autores concluíram que, entre as diferentes espécies estudadas, I. hederifolia foi a menos suscetível à cobertura de palha, enquanto M. cissoides foi a mais sensível. Quanto a I. grandifolia, constatou-se redução na emergência na presença de 15 t ha^-1 de palha e estímulo quando a camada foi de 2 a 10 t ha^-1 (Martins et al., 1999).

Outras espécies que se destacaram como a principal em alguma das áreas foram: Chamaecyce hyssopifolia (duas áreas), Amaranthus spp. (três áreas), Solanum americanum (uma área), Conyza bonariensis (uma área), Vernonia polyanthes (uma área) e Croton glandulosus (uma área). Fato interessante e que caracteriza a mudança de flora é a presença de V. polyanthes em cana-crua – planta daninha até então restrita às pastagens.

Dentre as gramíneas tradicionais, Brachiaria plantaginea e Digitaria spp. destacaram-se em apenas duas áreas cada, ao passo que Panicum maximum foi destaque em uma das áreas.

Segundo Gravena et al. (2004), a camada de palha reduziu as densidades das populações de B. plantaginea, D. horizontalis, P. maximum, Sida glaziovii e Amaranthus hibridus a níveis de infestação considerados baixos. Por outro lado, para Senna obtusifolia, I. nil, I. hederifolia e I. grandifolia, a população foi reduzida, mas para níveis de controle ainda insatisfatórios. No trabalho de Correia & Durigan (2004), camadas de palha com 5, 10 e 15 t ha^-1 inibiram a emergência de plântulas das espécies B. decumbens e Sida spinosa. Quanto a D. horizontalis, a inibição somente ocorreu com camada igual ou superior a 10 t ha^-1.

Além de V. polyanthes e Mikania cordifolia, vale mencionar a presença de plantas de propagação vegetativa, como Talinum paniculatum (uma área) e Cissampelos glaberrima (duas áreas), duas espécies ainda pouco disseminadas, mas que acumulam grande quantidade de massa seca por planta. Segundo Mattos et al. (2001), C. glaberrima é uma planta de difícil controle, apresentando vasto sistema subterrâneo e parte aérea com hábito trepador, que se entrelaça na cana.

Considerando a importância relativa acumulada (SIR) apresentada na Tabela 4, C. rotundus foi a espécie com maior destaque, seguida de várias espécies anuais propagadas por semente, sendo a maioria dicotiledôneas, com destaque para I. hederifolia, I. nil, C. hissopifolia, Amaranthus spp., C. glandulosus, I. quamoclit e S. americanum. Das gramíneas tradicionalmente encontradas em áreas de cana colhida manualmente após queima da palha, somente B. plantaginea e Digitaria spp. estiveram presentes, mas somente na 12ª e 14ª posições em termos de importância relativa acumulada. Além de C. rotundus, V. polyanthes e M. cordifolia foram outras plantas perenes em destaque entre as amostras.

Pelos resultados obtidos, pode-se inferir que os herbicidas ou métodos de controle para uso em cana-crua deverão apresentar, além de capacidade de passagem pela palha, eficiência de controle sobre C. rotundus e as diversas espécies de corda-de-viola (M. cissoides e Ipomoea spp.).

Uma maneira de analisar a distribuição espacial das comunidades e populações de plantas daninhas emergidas dentro do talhão é por meio do índice de agregação (V/m), apresentado na Tabela 5. Segundo Dessaint et al. (1991), esse índice mede o desvio da unidade, e valores maiores indicam um padrão de agregação espacial. A distribuição das espécies nos agroecossistemas pode apresentar três diferentes padrões: agregado, aleatório e regular (Radosevich & Holt, 1984). Analisando os dados obtidos para as principais espécies ou grupo de interesse, nas diferentes áreas monitoradas, observou-se que as plantas daninhas apresentam distribuição agregada, com diferentes graus de contagiosidade. Os valores obtidos para as comunidades infestantes indicaram padrão agregado de distribuição (V/m > 1,00) com valores relativamente altos de índice de agregacão em média, V/m = 125,88. Entretanto, constatou-se que, na maioria dos casos em que a agregação foi alta, C. rotundus e as convolvuláceas, as quais apresentaram índices médios de 172,9 e 20,45, foram as responsáveis pelo elevado valor. Quando o índice de agregação (V/m) das comunidades ou populações é elevado, a distribuição horizontal dos indivíduos forma manchas bastante definidas. Nesses casos, existe a possibilidade de geração, com bastante segurança e confiabilidade, de mapas de infestação, conforme trabalhos de Benoit et al. (1992) e Cardina et al. (1997). Esses mapas, por sua vez, podem suportar a aplicação localizada ou diferencial de herbicidas, que certamente resultará em redução do custo de produção, menor impacto ambiental e uso de herbicidas, conforme demonstrado por Lindquist et al. (1998) em soja e milho e Shiratsuchi et al. (2002) na cultura da soja. No caso dos talhões de cana monitorados, a aplicação localizada é pouco viável, considerando-se a comunidade infestante integralmente. Contudo, a aplicação diferencial com acréscimo de produto específico para C. rotundus em determinadas regiões de alguns dos talhões poderia implicar economia de herbicidas e redução de custos de controle de plantas daninhas.

A flora emergente das áreas monitoradas apresentou índices de diversidade (H) de espécies variando entre o mínimo de zero, observado na área USB-10, onde apenas uma espécie foi observada aos 120 DAC, até um máximo de 1,61, obtido na área FSO-26 (Tabela 6). De modo geral, as comunidades mais diversificadas tendem a requerer mais complementações de controle ou mais combinações de diferentes herbicidas, devido à sensibilidade diferencial das diferentes espécies aos herbicidas.

Os índices de similaridade (S) calculados em função de C. rotundus, C. dactylon e das demais espécies agrupadas em quatro conjuntos (cordas-de-viola, outras folhas largas propagadas por sementes, gramíneas e perenes oriundas de rebrotas) variaram entre 25 e 100% (Tabela 7), indicando que pode haver condição para o estabelecimento de agrupamentos de talhões com certo nível de semelhança quanto à composição específica. No entanto, é importante destacar que esse índice de similaridade (S) considera somente a ausência ou presença da espécie ou conjunto de plantas, deixando de considerar informações de densidade, biomassa e padrão de distribuição. Também deve ser ressaltado que o índice de similaridade (S) normalmente é calculado em função das espécies individuais presentes. Contudo, como nesse caso ele foi utilizado somente para obter um indicativo da existência ou não de agrupamentos-padrões, foi adaptado para comparar talhões considerando as espécies mais importantes e os conjuntos de espécies estabelecidos por critérios agronômicos.

Tendo em vista os resultados obtidos, concluiu-se que C. rotundus foi a principal espécie, com os maiores valores de importância relativa (IR), seguida das espécies de corda-de-viola, principalmente I. hederifolia e I. quamoclit, e outras plantas de folha larga de propagação por sementes. O conjunto de cordas-de-viola e, principalmente, a população de C. rotundus apresentaram distribuição com elevados índices de agregação (V/m) - o bastante para despertar a possibilidade de geração de mapas para aplicação localizada de herbicidas. A variabilidade dos coeficientes de similaridade (S) obtida nas comparações entre talhões mostrou que existe tendência de os talhões formarem agrupamentos-padrões, em razão da maior ou menor semelhança quanto à composição específica.

AGRADECIMENTOS

À profª Drª Maria do Carmo Morelli Damasceno Pavani, pelo auxílio na identificação das plantas daninhas.

À Dow Agrosciences Ltda., Milenia Agro Ciências Ltda. e aos agrônomos e técnicos das usinas e fazendas envolvidas (U. Bonfim, U. da Pedra, U. Andrade, São Martinho, F. Santa Isabel, F. Santa Cecília e F. Santo Antonio), pelas diversas formas de apoio.

LITERATURA CITADA

Recebido para publicação em 2.8.2006 e na forma revisada em 21.3.2007.

Parte da tese do primeiro autor apresentada à FCAV/UNESP para obtenção do título de Doutor em Agronomia.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  03 Mar 2011
• Data do Fascículo
  Set 2007

Histórico

• Revisado
  21 Mar 2007
• Recebido
  02 Ago 2006