Análise de repetibilidade de caracteres forrageiros de genótipos de Panicum maximum, avaliados com e sem restrição solar

Repeatability analysis of forage traits of Panicum maximum genotypes evaluated under natural and attenuated solar radiation

ARTIGOS CIENTÍFICOS

FITOTECNIA

Análise de repetibilidade de caracteres forrageiros de genótipos de Panicum maximum, avaliados com e sem restrição solar

Repeatability analysis of forage traits of Panicum maximum genotypes evaluated under natural and attenuated solar radiation

Alberto Cargnelutti Filho^I; Zélia Maria de Souza Castilhos^II; Lindolfo Storck^III,1; José Flores Savian^IV

^IEngenheiro Agrônomo, Doutor, Pesquisador em Estatística/Experimentação Agropecuária , Fundação Estadual de Pesquisa Agropecuária (FEPAGRO), Rua Gonçalves Dias, 570, Bairro Menino Deus, 90130-060, Porto Alegre, RS. E-mail: [e-mail]

^IIEngenheiro Agrônomo, Doutor, Pesquisador, FEPAGRO. E-mail: [e-mail]

^IIIEngenheiro Agrônomo, Doutor, Professor Titular, Departamento de Fitotecnia, Universidade Federal de Santa Maria, 97105-900, Santa Maria, RS. E-mail: [e-mail]. Bolsista do CNPq

^IVZootecnista, FEPAGRO

RESUMO

O objetivo do trabalho foi determinar o número de medições necessárias à predição do desempenho de cinco genótipos de Panicum maximum Jacq. Os genótipos (Gatton, Vencedor, Mombaça, Tanzânia e Tobiatã) foram avaliados sob os sistemas de cultivo com e sem restrição solar, na Fundação Estadual de Pesquisa Agropecuária, situada em Tupanciret㠖 Rio Grande do Sul. No sistema de cultivo com restrição solar, os genótipos foram avaliados sob um bosque de eucalipto. Em cada uma das oito medições (cortes), foram avaliadas a matéria seca total, matéria seca de folhas, matéria seca de colmo, matéria seca folha + colmo, altura de planta e relação matéria seca folha/colmo. As estimativas dos coeficientes de repetibilidade foram obtidas por três métodos – análise da variância, componentes principais e análise estrutural. Concluiu-se que os oito cortes possibilitaram selecionar genótipos superiores em relação a todas as características, com 80% de exatidão no prognóstico de seu valor real.

Palavras-chave: sombreamento, pastagem, forrageira, seleção

ABSTRACT

The objective of this study was to determine how many evaluations were necessary to predict the performance of Panicum maximum Jacq. genotypes. The genotypes Gatton, Vencedor, Mombaça, Tanzânia, and Tobiatã were evaluated under natural and attenuated solar radiation at the Fundação Estadual de Pesquisa Agropecuária, Tupanciretã, RS. Attenuated solar radiation was obtained when plants were grown in Eucalyptus woods. Genotypes in both crop systems were evaluated eight times. Total dry matter production, leaf, stem, and leaf plus stem dry matter, plant height and index of leaf and stem dry matter were recorded each evaluation time. Repeatability estimations were obtained through variance, structural, and principal component analysis. In conclusion, eight evaluations permit to select superior Panicum maximum genotypes, considering all characteristics, with 80% accuracy of the real value.

Key words: shade, pasture, selection.

INTRODUÇÃO

A forrageira Panicum maximum tem despertado interesse por apresentar alta adaptabilidade e grande potencial em produzir matéria seca por unidade de área (JANK, 1995). Além disso, em sua região de origem, África tropical, é encontrada vegetando em margens florestais e em pastagens sob sombra de árvores (JANK, 1995). Devido a isso, pode ser utilizada em sistemas silvipastoris, que consistem na associação entre árvore, pastagem e animal. Para a identificação de progênies de Panicum maximum, mais adaptadas a um determinado ambiente, são necessárias avaliações periódicas, por meio de cortes, de modo a mensurar o comportamento das principais características fenotípicas, podendo-se estimar a variabilidade genotípica e a repetibilidade do desempenho de cada genótipo. Porém, uma das dificuldades encontradas com a seleção de genótipos de forrageiras geneticamente superiores diz respeito à determinação do número de avaliações (cortes) necessárias para a estimativa das diferenças entre os materiais genotípicos.

Nos ensaios envolvendo progênies, avaliadas em sucessivos cortes, é possível estimar os coeficientes de repetibilidade das variáveis estudadas, ou seja, a probabilidade de aquele resultado se repetir em avaliações futuras e, também, o número de observações fenotípicas necessárias, de um determinado caráter, que devem ser realizadas em cada indivíduo para que a discriminação (ou seleção) entre os genótipos seja feita com certo grau de confiabilidade e com economia de tempo e mão-de-obra (CORNACCHIA et al., 1995; CRUZ & REGAZZI, 1997; PEREIRA et al., 1998; FERREIRA et al., 1999).

O coeficiente de repetibilidade de uma característica pode ser conceituado, estatisticamente, como sendo a correlação entre as medidas em um mesmo indivíduo (ABEYWARDENA, 1972; KEMPTHORNE, 1973; CRUZ & REGAZZI, 1997), cujas avaliações foram repetidas no tempo ou espaço, sendo que a repetibilidade expressa a proporção da variância total, que é devida às variações proporcionadas pelo genótipo e às alterações permanentes atribuídas ao ambiente comum. Além disso, a repetibilidade expressa o valor máximo que a herdabilidade pode atingir, pois representa a proporção da variância fenotípica, que é atribuída às diferenças genéticas, confundidas com os efeitos permanentes que atuam no genótipo. O número de medições necessárias para a previsão do valor real do indivíduo é aquele em que os efeitos temporários do ambiente sobre o caráter tendem a se cancelar.

Valores altos de estimativas de repetibilidade para determinado caráter indicam que é viável predizer o valor real do indivíduo utilizando-se um número relativamente pequeno de medições (CRUZ & REGAZZI, 1997), sendo que ocorre o inverso quando a repetibilidade é baixa.

Métodos para a obtenção de estimativas de coeficiente de repetibilidade, como o da análise de variância, dos componentes principais (ABEYWARDENA, 1972; RUTLEDGE, 1974) e o da análise estrutural (MANSOUR et al., 1981), têm sido usados em culturas perenes, como o coqueiro (SIQUEIRA, 1982), a seringueira (VASCONCELLOS et al., 1985), o pinus (CORNACCHIA et al., 1995), o cupuaçuzeiro (COSTA et al.,1997), a alfafa (PEREIRA et al., 1998; FERREIRA et al., 1999), o cacau (DIAS & KAGEYAMA, 1998; CARVALHO, 1999), o cajueiro-anão precoce (CAVALCANTI et al., 2000), a aceroleira (LOPES et al., 2001), o açaizeiro (OLIVEIRA & FERNANDES, 2001) e o capim-elefante (SHIMOYA et al., 2002).

O objetivo deste trabalho consistiu em determinar o número de medições necessárias à predição do valor real dos genótipos de Panicum maximum, com base em diferentes coeficientes de determinação nos sistemas de cultivo com e sem restrição solar.

MATERIAL E MÉTODOS

Foram avaliados cinco genótipos de Panicum maximum Jacq. (Gatton, Vencedor, Mombaça, Tanzânia e Tobiatã), submetidos a sistemas de cultivo com (CR) e sem (SR) restrição solar, na Estação Experimental da Fundação Estadual de Pesquisa Agropecuária (FEPAGRO) em Tupanciret㠖 Rio Grande do Sul. No sistema de cultivo CR, os genótipos de Panicum maximum foram avaliados sob um bosque de eucalipto com 15 anos de idade, cujas árvores encontravam-se espaçadas de 3 x 3m.

Os dois experimentos foram delineados em blocos ao acaso, com quatro repetições, tendo as parcelas as dimensões de 4 x 3m. O estabelecimento dos genótipos de Panicum maximum, nos dois sistemas de cultivo, foi realizado em janeiro de 1998. As avaliações (cortes) foram realizadas a cada 42 dias, na área útil (1,0m²) de cada parcela, em dois períodos de crescimento (novembro de 2000 a março de 2001 e dezembro de 2001 a abril de 2002), deixando-se um resíduo de 20cm de altura em relação ao nível do solo. Nos períodos de crescimento foram, realizados quatro cortes. Nos meses de agosto, em cada período de crescimento, realizaram-se cortes de limpeza (uniformização) e aplicação de 60kg.ha^-1 de P₂O₅, 60kg.ha^-1 de K₂O e 6kg.ha^-1 de N. Também, após cada corte, fez-se uma adubação nitrogenada de cobertura (50kg.ha^-1 de N).

Avaliaram-se as características matéria seca total (MST), matéria seca de folhas (MSF), matéria seca de colmo (MSC), matéria seca folha + colmo (MSFC), altura de planta (AP) e relação matéria seca folha/colmo (FC) em oito cortes, para cada genótipo, nos dois sistemas de cultivo (CR e SR). A variável MST inclui folha, colmo e material morto.

As análises, em cada sistema de cultivo, foram realizadas a partir da média das repetições, utilizando-se o modelo estatístico reduzido com dois fatores de variação (Y_ij = m + G_i + C_j + e_ij) em que Y_ij = média do i-ésimo genótipo no j-ésimo corte; m = média geral; G_i = efeito aleatório do i-ésimo genótipo sob influência do ambiente permanente (corte) (i = 1, 2, ..., 5 genótipo); C_j = efeito fixo do ambiente temporário no j-ésimo corte (j = 1, 2,...,8 corte); e_ij = efeito aleatório que envolve outras causas de variação não incluídas no modelo.

As estimativas dos coeficientes de repetibilidade (r) foram obtidas pelos métodos análise de variância (ANOVA); componentes principais com base nas matrizes de correlações (CPcor) e de variâncias e covariâncias fenotípica (CPcov); e análise estrutural, com base nas matrizes de correlações intraclasse (AEcor) e de variâncias e covariâncias (AEcov). O número mínimo de medições necessárias para predizer o valor real dos indivíduos, com base nos coeficientes de determinação (R2) pré-estabelecidos (0,80, 0,85, 0,90, 0,95 e 0,99), foram obtidos conforme metodologia descrita em CRUZ & REGAZZI (1997). As análises estatísticas foram realizadas, utilizando-se o programa computacional GENES (CRUZ, 2001).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os resultados da análise da variância, utilizando-se o modelo reduzido com dois fatores de variação (genótipos e cortes), provenientes das medidas realizadas em oito cortes de cinco genótipos para as seis variáveis estudadas nos sistemas de cultivo com (CR) e sem restrição (SR) solar, são apresentados na tabela 1. No SR, com exceção da relação folha/colmo (FC), as demais variáveis apresentaram efeito de genótipos significativo, indicando possibilidade de identificação de genótipos superiores devido à heterogeneidade do material genético. Já no CR, apenas a altura de plantas (AP) apresentou efeito de genótipos significativo, o que indica maiores possibilidades de seleção de genótipos superiores apenas para esta característica. A maior competição por luz, devido ao sombreamento das plantas de eucalipto, pode ter contribuído para a expressão do potencial genético quanto a esta característica. Para as demais, em CR, os baixos valores observados podem justificar uma maior sensibilidade a variações entre repetições (erro experimental) e levar a não rejeição das hipóteses sobre os genótipos.

A variável relação matéria seca folha/colmo (FC) apresentou valores elevados do coeficiente de variação no SR (94,06%) e no CR (60,99%) (Tabela 1), indicando baixa precisão experimental. Além disso, o efeito de genótipo, não sendo significativo, indica inexistência de variação entre os genótipos, mostrando que a identificação de genótipos superiores por esta característica não é recomendada. Acrescenta-se o fato de que a FC exige a avaliação de duas características (MSF e MSC), onerando o processo de seleção.

As médias das variáveis matéria seca total (MST), matéria seca de folhas (MSF), matéria seca de colmo (MSC), matéria seca folha + colmo (MSFC), altura de planta (AP) e relação matéria seca folha/colmo (FC) dos oito cortes, para cada genótipo, em cada sistema de cultivo, encontram-se na Tabela 2. Observa-se que, no CR, todas as variáveis apresentaram média geral inferior ao SR (Tabela 1). Esse menor desempenho dos genótipos no CR pode ser atribuído, provavelmente, à maior competição por água, luz e nutrientes. Porém, para o estudo da viabilidade desse sistema, deve ser considerada além da produção de forragem, a produção derivada das plantas de eucalipto. A MST variou de 3491kg ha^-1 (genótipo Mombaça) a 2579kg ha^-1 (genótipo Tanzânia), com média de 3058kg ha^-1 no SR, enquanto que, no CR, a produção foi igual a 23,7% da produção da MST em SR, com valores oscilando entre 673kg ha^-1 (genótipo Vencedor) e 792kg ha^-1 (genótipo Tanzânia) (Tabela 2).

As estimativas dos coeficientes de correlação de pearson entre as características estudadas são apresentadas na tabela 3. A maioria das variáveis correlacionam-se linearmente, indicando possibilidades de seleção de genótipos superiores, de modo indireto, através de características que apresentem maior coeficiente de repetibilidade, e exigindo, conseqüentemente, um menor número de medições para predizer o valor real de uma determinada característica. Observa-se que, para a mesma característica avaliada nos dois sistemas de cultivo (CR e SR), houve correlação positiva em todos os caracteres (Tabela 1), o que indica comportamentos similares do desempenho dos genótipos nos dois sistemas (Tabela 2). Assim, para as variáveis com efeito de genótipos significativos nos dois sistemas de cultivo, pode-se inferir que a seleção de genótipos promissores poderia ser realizada em qualquer um deles.

Houve uma tendência de o método dos componentes principais, baseado na matriz de covariância (CPcov), apresentar maiores valores de coeficientes de repetibilidade para todas as características, nos dois sistemas de cultivo (CR e SR), com exceção da MST, no SR, e da FC, no CR, cujos valores observados no método dos componentes principais, com base na matriz de correlações, foram maiores (CPcor). Por outro lado, as estimativas dos coeficientes de repetibilidade, obtidos pelos métodos da análise de variância (ANOVA) e análise estrutural, com base na matriz de correlações intraclasse (AEcor) e matriz de variâncias e covariâncias (AEcov), apresentaram valores baixos e/ou negativos para todas as variáveis, com exceção da AP no CR (Tabela 4). Estimativas negativas de coeficientes de repetibilidade e, por conseqüência, do coeficiente de determinação, em duas variáveis no CR, são devidas a não significância do efeito de genótipos e estimativas negativas da variância genética. Deve-se, então, interpretá-los como nulos, sem repetibilidade. Por outro lado, esses resultados concordam com ABEYWARDENA (1972) ao relatar que a estimativa mais adequada do coeficiente de repetibilidade, quando os genótipos apresentam comportamento cíclico ao longo das avaliações em relação ao caráter estudado, é aquela obtida pelo método baseado nos componentes principais. Em muitas espécies, a produção ocorre de forma oscilante, havendo grande variabilidade de produção entre cortes. Como este efeito pode variar de maneira e intensidade diferentes entre os genótipos, a análise de variância, utilizada para estimar o coeficiente de repetibilidade, pode não eliminar este componente adicional do erro experimental, e, conseqüentemente, o estimador de repetibilidade estaria subestimado (CRUZ & REGAZZI, 1997).

Os baixos valores do coeficiente de repetibilidade (em todos os métodos) para MST, no SR (Tabela 4), indicam irregularidade da superioridade dos genótipos de um corte para outro. Pelo método dos CPcov, as características (MSF, MSC, MSFC e AP) apresentam valores altos de repetibilidade, indicando a necessidade de menor número de cortes para realizar a seleção. Considerando que essas características estão correlacionadas linearmente, ao nível de 1%, com a MST (Tabela 3), a seleção indireta de genótipos superiores por elas realizadas seria uma alternativa adequada.

Observa-se que, na média das seis características, o coeficiente de repetibilidade obtido pelo método dos CPcov, foi 0,73 no CR e 0,61 no SR, demonstrando a necessidade de um menor número de cortes no CR para a identificação de genótipos superiores. Porém, deve-se considerar que apenas a variável AP, de avaliação mais fácil, apresentou diferença significativa entre os genótipos (Tabela 1). Sendo assim, pode-se inferir que, apesar do menor número de cortes necessários no CR (maior repetibilidade das características), a identificação de genótipos promissores neste sistema de cultivo fica prejudicada pela não-manifestação de diferenças significativas, ou seja, existe pouca variabilidade genética das características neste sistema. Isso pode talvez ser explicado pelo microclima mais estável, além da competição exercida pelas plantas de eucalipto sobre os genótipos que podem ter impedido a manifestação do potencial genético dos mesmos.

Na tabela 5, são apresentados, para todas as características estudadas, o número de medições associado a coeficientes de determinação (R2) de 80, 85, 90, 95 e 99%, considerando os coeficientes de repetibilidade obtidos por três métodos. Apesar da menor média da AP no CR em relação ao SR (Tabela 1), houve maior variabilidade entre os genótipos quanto a esta característica, podendo ter sido influenciado pela maior competição (principalmente por luz) neste ambiente, indicando possibilidades de identificação de genótipos superiores com menor número de cortes (Tabela 5). Utilizando-se o método CPcov, para estimar o coeficiente de repetibilidade, pode-se a partir deste, selecionar genótipos superiores no SR, com precisão de 80%, para as características MSF, MSC, AP e FC com até três cortes, necessitando-se seis e oito cortes, respectivamente, para escolher genótipos quanto às variáveis MSFC e MST (Tabela 5).

CONCLUSÕES

Os oito cortes realizados, em ambiente, com e sem restrição de luz, possibilitaram selecionar genótipos superiores em relação a todas as características, com 80% de exatidão no prognóstico de seu valor real.

Recebido para publicação 29.07.03

Aprovado em 24.09.03

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1

Autor para correspondência.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  02 Jul 2004
• Data do Fascículo
  Jun 2004

Histórico

• Aceito
  24 Set 2003
• Recebido
  29 Jul 2003