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Planta Daninha

Print version ISSN 0100-8358

Planta daninha vol.30 no.1 Viçosa Jan./Mar. 2012

http://dx.doi.org/10.1590/S0100-83582012000100014 

ARTIGO

 

Teores de lignina e celulose em plantas de cana-de-açúcar em função da aplicação de maturadores

 

Lignin and cellulose contents in sugarcane after ripener application

 

 

Meschede, D.K.I; Velini, E.D.II; Carbonari, C.A.III; Moraes, C.PIV

IPesquisadora, Dra. D.Sc., Departamento de Produção Vegetal, Faculdade de Ciências Agronômicas - FCA/UNESP, Caixa postal 237, 18603-970 Botucatu-SP, <meschede@fca.unesp.br>
IIProfessor, D.Sc., Dep. de Produção Vegetal, FCA/UNESP
IIIProfessor auxiliar, D.Sc., Dep. de Produção Vegetal, FCA/UNESP
IVAluna do curso de Engenharia Agronômica, ESALQ/USP

 

 


RESUMO

O objetivo deste trabalho foi avaliar os teores de lignina e celulose em plantas de cana-de-açúcar após a aplicação de dois maturadores para a colheita. O experimento foi conduzido em uma área de cana-soca, cultivar SP 803280, no município de Igaraçu do Tietê/SP. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados, com quatro repetições. Os tratamentos constituíram-se da aplicação de dois maturadores: sulfometuron-methyl (Curavial) e glyphosate (Roundup original). As doses utilizadas foram: glyphosate a 72 g e.a. ha-1; glyphosate a 144 g e.a. ha-1 ; glyphosate a 72 g e.a. ha-1 + sulfometuron methyl a 10 g p.c. ha-1; glyphosate a 108 g e.a. ha-1 + sulfometuron-methyl a 12 g p.c. ha-1; sulfometuron-methyl a 20 g p.c. ha-1; e a testemunha sem aplicação de maturadores. As análises de lignina e celulose foram realizadas pelo método lignina em detergente ácido modificado. O glyphosate e o sulfometuron-methyl alteraram os níveis de lignina no momento da colheita, e esse efeito foi observado também durante o crescimento da cana-de-açúcar (meses após a aplicação desses produtos). O glyphosate a 72 g e.a. ha-1 promoveu reduções nos teores de lignina, na colheita e durante o crescimento da cana-de-açúcar, quando comparados com os da testemunha, enquanto o sulfometuron-methyl isolado na menor dose (10 g ha-1) promoveu aumento nos teores desse biopolímero na soqueira da cana-de-açúcar.

Palavras-chave: biomassa, reguladores vegetais, metabolismo secundário, Saccharum spp.


ABSTRACT

The aim of this study was to evaluate the content of lignin and cellulose in sugarcane after application of ripeners. The experiment was carried out in a sugarcane ratoon area, variety SP803280 in Igaraçu Tietê, São Paulo, Brazil. The experimental design was a randomized complete block with four replications. The treatments consisted of application of two ripeners: sulfometuron methyl (Curavial) and glyphosate (Roundup Original). The doses used were: glyphosate 200 mL pc ha-1; glyphosate at 400 mL p.c. ha-1, glyphosate at 200 mL p.c. ha-1 plus sulfometuron methyl at 10 g p.c. ha-1; glyphosate at 150 mL p.c. ha-1 plus sulfometuron methyl at 12 g p.c. ha-1; sulfometuron methyl at 20 g p.c. ha-1 and the untreated control without ripener application. Lignin and cellulose analyses were made using acid detergent lignin modified. Glyphosate and sulfometuron methyl altered lignin levels at harvest and during sugarcane growth (months after application of the products). In general, glyphosate at 200 mL ha-1 promoted reductions in lignin compared to the control, while sulfometuron methyl isolated at a dose of 10 g ha-1 promoted an increase in the levels of this compound in sugarcane.

Keywords: biomass, growth regulators, secondary metabolism, Saccharum spp.


 

 

INTRODUÇÃO

A agroindústria canavieira está plenamente implantada e em expansão no Brasil. Nas últimas décadas, a indústria canavieira tem demonstrado grande capacidade de agregar valor a coprodutos do álcool e do açúcar, como a vinhaça (como fertilizante), a torta de filtro, o bagaço (matéria-prima industrial, alimentação animal e geração de energia) e a palhada (geração de energia). A tendência para os próximos anos é de que cada unidade industrial destinada à transformação da cana produza, além do açúcar e do álcool, energia, créditos de carbono e um grande número de matérias-primas industriais.

Os maturadores em cana-de-açúcar é atualmente uma ferramenta bastante utilizada, pois facilitam o gerenciamento da colheita e promovem aumento no percentual de sacarose. Os maturadores são definidos como reguladores vegetais, que são compostos químicos capazes de modificar a morfologia e a fisiologia da planta, podendo ocasionar modificações qualitativas e quantitativas na produção (Martins & Castro, 1999; Leite et al., 2009).

A lignina é uma molécula fenólica altamente complexa que só é menos abundante em plantas do que a celulose. A estrutura da lignina ainda não é completamente conhecida, mas sua presença é fundamental para a rigidez das células e tecidos e na resistência a estresses bióticos a abióticos (Raes et al., 2003; Cabané et al., 2004; Taiz & Zeiger, 2009). Juntamente com a celulose e a hemicelulose, a lignina é um dos principais constituintes da planta, sendo responsável pela sua resistência. É um biopolímero aromático amorfo, tridimensional, formado via polimerização oxidativa. Ele ocorre na parede celular de plantas superiores em diferentes composições, como, por exemplo: em madeiras duras, de 25 a 35%; madeiras macias, de 18 a 25%; e gramíneas, de 10 a 30% (Bononi, 1999; Lars, 2000).

No Estado de São Paulo, a massa de palhada de cana que permanece sobre o solo, após o corte da cana, varia de 13 a 20 t ha-1 de matéria seca. O teor de lignina nos resíduos vegetais está diretamente relacionado com a velocidade e a intensidade de sua degradação. A mineralização dessa massa vegetal é dependente de fatores ambientais, como a temperatura, disponibilidade hídrica e de oxigênio, da composição química da palhada, especialmente da relação C/N, os teores de lignina, celulose, hemicelulose e polifenóis (Herman et al., 1977; Ng Kee Kwong et al., 1987; Siqueira & Franco, 1988). As transformações no processo de decomposição ocorrem geralmente na seguinte ordem: biodegradação rápida da maioria dos compostos hidrossolúveis e polissacarídeos, redução lenta de hidrossolúveis, fenólicos e hemiceluloses e aumento relativo do conteúdo de ligninas e proteínas (Correia & Andrade, 1999).

A lignina, além das funções inerentes à fisiologia das plantas, apresenta-se como uma barreira de defesa física e química, dificultando a penetração de microrganismos fitopatogênicos (Davis & Hahlbrock, 1987), consumo por insetos (Cooley, 1988), protegendo as plantas contra os fatores bióticos e abióticos, advindos do ambiente. Essas funções justificam-se por ser encontrada principalmente na parede celular e na lamela média de células xilemáticas e de outras partes de diferentes origens citológicas, como: folha, caule, casca e raízes (Firmino et al., 2006).

Dessa forma, a utilização de maturadores antes da colheita em cana-de-açúcar pode afetar diretamente a composição lignocelulósica das plantas, o que tem reflexo direto na degradação e persistência da palha sobre o solo após a colheita e na resistência das plantas após a brotação a fatores bióticos. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar os teores de lignina e celulose em plantas de cana-deaçúcar após a aplicação de dois maturadores para a colheita.

 

MATERIAL E MÉTODOS

O experimento foi conduzido em uma área de cana-soca de segundo corte, cultivar SP 803280, na Fazenda Jurema, no município de Igaraçu do Tietê, Estado de São Paulo (latitude de 22º 38' 45''S, longitude de 48º 36' 29''W e altitude de 620 m), pertencente ao Grupo Cosan - Unidade Barra.

O delineamento experimental adotado foi o de blocos casualizados, com quatro repetições. Cada parcela foi constituída de 160 m2 (1,6 m entre linhas, em nove linhas, e 10 m de comprimento), totalizando uma área de 960 m2. A área útil foi em cinco linhas centrais (desconsiderando as duas primeiras linhas da direita e da esquerda de cada parcela) por 8 m de comprimento (desconsiderando 1 m do início e final de cada parcela). Os tratamentos constituíram-se da aplicação de dois maturadores: sulfometuron-methyl e glyphosate, que são encontrados comercialmente como Curavial (750 g de i.a. kg-1) e Roundup original (360 g e.a. kg-1). As doses utilizadas foram: glyphosate a 72 g ha-1 (200 mL p.c. ha-1; glyphosate a 144 g ha-1 (400 mL p.c. ha-1; glyphosate a 72 g ha-1 (200 mL p.c. ha-1) + sulfometuron-methyl a 10 g p.c ha-1); glyphosate a 54 g ha-1 (150 mL p.c. ha-1) + sulfometuron-methyl 12 g p.c. ha-1, sulfometuron-methyl a 20 g p.c. ha-1; e a testemunha sem aplicação de maturadores.

A aplicação dos produtos foi realizada no mês de outubro de 2006, utilizando equipamento costal pressurizado a CO2 com barra de 6 m de comprimento, em forma de T, contendo seis pontas de pulverização AXI 11002, sendo a pressão de trabalho de 50 PSI para a vazão de 200 L ha-1. A umidade relativa do ar, no momento da aplicação, ficou ao redor de 80%, com velocidade do vento 6 m s-1 e temperatura média de 25 ºC.

As avaliações na área experimental foram realizadas aos 15 e 30 dias após aplicação dos herbicidas e antes da colheita (pré-colheita); após a colheita, a soqueira da cana-de-açúcar foi avaliada aos 30, 60, 90, 120 e 150 dias (DAC).

As folhas de cana foram coletadas aleatoriamente em 10 plantas por parcela e colocadas para secar em estufa de circulação forçada a 60 ºC por 72 horas. Posteriormente, as folhas foram moídas em moinhos de rotor circular com facas (Marconi MA340) e, em seguida, realizaram-se as análises dos teores de lignina e celulose. A técnica utilizada foi baseada no método da lignina em detergente ácido (LDA), em que a amostra foi previamente tratada com solução de detergente ácido, resultando na fibra em detergente ácido (FDA), a qual posteriormente em seguida é submetida à digestão com solução concentrada de ácido sulfúrico a 72% (Van Soest, 1965). Esta técnica foi adaptada com a utilização de saquinhos confeccionados em TNT 100 ("tecido não tecido", porosidade de 100 micra). Após a digestão, os saquinhos foram colocados em autoclave (120 ºC por 30 min) e dispostos no interior de garrafão para solução de capacidade de 20 L, contendo 50 mL de solução em detergente ácido por amostra. Em seguida, receberam pré-lavagem com água fria para retirada do excesso de detergente, sendo submetidos a cinco enxágaes com água destilada quente (5 min), e a seguir escorridos e imersos em acetona (5 min) e secos em estufa (105 ºC) (Lanes et al., 2006).

Os resultados foram submetidos à análise de variância pelo teste F (5% de probabilidade), e as médias, comparadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. A comparação entre os tratamentos e a testemunha foi calculada: 1/ (100 * 2n-2x menor), em que x = valores acima da linha de tendência e y = valores abaixo da linha de tendência.

 

RESULTADOS E DISCUSSÃO

A análise do conteúdo de lignina, determinada aos 15 DAA, revelou que os teores desse composto nas plantas de cana-de-açúcar se encontram dentro dos níveis relatados na literatura e que, em curto período de tempo, os teores de lignina não são influenciados pela aplicação dos maturadores utilizados (Tabela 1).

Aos 30 dias após a aplicação dos maturadores, os valores de ligninas apresentaram reduções expressivas com aplicação de glyphosate na dose de 144 g e.a ha-1 (400 mL p.c. ha-1. Nesta dosagem, houve redução de mais de 43% dos níveis de lignina em relação à testemunha. O glyphosate isolado na dose de 200 mL ha-1 e na dose de 400 mL ha-1 associado ao sulfometuron-methyl na dose de 10 g ha-1 também promoveu reduções nos níveis de lignina nas plantas.

As alterações dos níveis de lignina, antes da colheita da cana-de-açúcar, em função da aplicação do glyphosate como maturador altera diretamente a persistência da palhada que permanecerá sobre o solo após a colheita mecânica e que pode chegar a 25 t ha-1 (Velini & Negrisoli, 2000). Quanto maior o conteúdo de lignina e a relação C/N nos resíduos vegetais, mais lenta será a sua taxa de decomposição (Floss, 2000; Sainju et al., 2007) e maior será a proteção do solo (Ferreira et al., 2010). Com o desenvolvimento e a evolução das tecnologias para produzir álcool a partir da celulose e da hemicelulose, a lignina passa a ter papel importante, pois, em termos industriais, pode dificultar o uso desses biopolímeros.

Na Tabela 2, são apresentados os teores de celulose das plantas de cana-de-açúcar em diferentes períodos após a colheita. Esses teores se mantiveram praticamente inalterados durante o crescimento da cana-de-açúcar. Resultados contrários foram verificados por Jung & Vogel (1992), em que a maturidade fisiológica resultou em decréscimo na degradação da hemicelulose e da celulose de caule e folha das plantas estudadas. Durante o período de avaliação de crescimento da cana não se observou efeito a aplicação de glyphosate nos teores de celulose na planta; já a aplicação de sulfometuron-methyl nos períodos de 90, 120 e 150 dias após a colheita promoveu aumentos nos níveis de celulose nas plantas.

Os teores de lignina analisados durante o crescimento da cana-de-açúcar submetida àq aplicação de glyphosate e sulfumeturonmethyl são apresentados na Tabela 3. No início do desenvolvimento da cana (30 DAC), não se observou diferença significativa entre os tratamentos testados. Aos 60 dias após a colheita, foram observados menores teores de lignina, em relação à testemunha, nos tratamentos com glyphosate na dose de 200 mL ha-1 e glyphosate a 150 mL ha-1 associado ao sulfometuron-methyl a 10 g ha-1. Aos 90 e 120 DAC, foram observadas reduções nos teores de lignina na aplicação do glyphosate a 200 mL ha-1. A lignina é um composto essencial para as plantas e confere rigidez ao caule e ao tecido vascular, permitindo o crescimento em altura e a absorção de água e minerais pelo xilema sob pressão negativa, sem rompimento dos tecidos (Taiz & Zeiger, 2009).

O glyphosate é um herbicida que afeta diretamente a síntese de compostos secundários (Devine et al., 1993); esse herbicida não seletivo bloqueia a rota do ácido chiquímico pela inibição da enzima 5-enolpiruvilchiquimato 3-fosfato sintase (EPSPs). A inibição da EPSPs reduz a disponibilidade de aminoácidos aromáticos (triptofano, fenilalanina e tirosina) e ocasiona formação de ácido cinâmico e seus derivados, inibindo, desse modo, a produção de ácidos hidroxifenólicos, de flavonoides e de compostos fenólicos mais complexos, como a lignina (Weaver & Herrmann, 1997).

A infecção com patógenos induz mudanças bioquímicas na planta hospedeira, incluindo ativação de respostas de defesa (Hammond-Kosack & Jones, 2000), as quais interferem na severidade da doença causada pelo patógeno. Muitas dessas respostas requerem ativação transcricional de genes por enzimas que produzem uma forma de barreira físicofisiológica, como a lignina (Rizzard et al., 2003). Dessa forma, o efeito de subdoses de glyphosate na severidade do patógeno pode ocorrer por seu efeito na redução do acúmulo de lignina (Lévesque & Rahe, 1992; Weaver & Herrmann, 1997).

No tratamento com sulfometuron-methyl a 20 g ha-1 foram observados incrementos nos teores de lignina aos 60, 90 e 120 DAC. Aos 150 DAC, não foram observados efeitos dos tratamentos nos teores de lignina das plantas. Os aumentos crescentes nos teores de lignina podem influenciar no desempenho de crescimento da cana, e na defesa contra estresse biótico e abiótico (Tabela 3).

Analisando os efeitos do glyphosate nas doses de 144 e 72 g ha-1 e do sulfometuronmethyl a 20 g ha-1 na concentração de lignina na folha da cana-de-açúcar em relação à testemunha, verificou-se que esse herbicida promove reduções nos teores de lignina, sendo mais intensa a redução na dose de 72 g ha-1. Por outro lado, o sulfometuron-methyl o efeito foi de estímulo na produção deste composto (Figura 1).

 

 

Esses resultados revelam que a aplicação, tanto de glyphosate como de sulfometuronmethyl, altera os níveis de lignina desde o momento da colheita até o crescimento da cana (meses após a aplicação desses produtos) rebrote. De maneira geral, a dose de 72 g ha-1 de glyphosate pode promover reduções nos teores de lignina na planta de cana, enquanto o sulfometuron-methyl isolado na dose de 10 g ha-1 promove aumento nos teores deste biopolímero na soqueira da cana-de-açúcar.

 

LITERATURA CITADA

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Recebido para publicação em 1º.3.2011 e aprovado em 23.10.2011.