Método alternativo para cálculo da temperatura base de gramíneas forrageiras

Alternate method to compute the base temperature of forage grasses

ARTIGOS CIENTÍFICOS

PRODUÇÃO ANIMAL

Método alternativo para cálculo da temperatura base de gramíneas forrageiras

Alternate method to compute the base temperature of forage grasses

Nilson Augusto Villa Nova^I; Felipe Tonato^II; Carlos Guilherme Silveira Pedreira^II,1; Henrique Rocha de Medeiros^III

^IDepartamento de Ciências Exatas, Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, Universidade de São Paulo (ESALQ/USP), Piracicaba, São Paulo, Brasil

^IIDepartamento de Zootecnia, ESALQ/USP, Piracicaba, São Paulo, Brasil. E-mail: [e-mail]

^IIIInstituto Centro de Ensino Tecnológico (CENTEC), Quixeramombim, Ceará, Brasil. E-mail: [e-mail]

RESUMO

O conhecimento da temperatura abaixo da qual o crescimento das plantas cessa, a temperatura base (Tb), é de grande importância na avaliação do potencial produtivo de um recurso vegetal em uma determinada área e na correta inserção de uma cultura em um sistema de produção, em especial no caso de espécies forrageiras perenes. Objetivou-se, no presente trabalho, avaliar um novo método para a determinação dessa temperatura base, usando não apenas a temperatura média do ar, mas também o fotoperíodo na forma de uma variável climática denominada de unidade fototérmica (UF) como variável preditora da Tb. Usando-se dois ciclos de rebrotação e as suas respectivas quantidades de forragem acumulada, pode-se calcular o valor da Tb se as relações entre produção de forragem e acúmulo de UFs em cada período forem as mesmas. Dados de produtividade de duas diferentes espécies forrageiras, capim-elefante (Pennisetum purpureum Schum. cv. Napier) e grama-estrela (Cynodon nlemfuensis Vanderyst var nlemfuensis cv. Florico), provenientes de dois diferentes experimentos, foram usados para avaliar o método de cálculo proposto, obtendo-se valores de Tb de 15 e 12°C para as duas espécies, respectivamente. Esses valores são consistentes com os apresentados na literatura, o que comprova a eficiência do método proposto

Palavras-chave: pastagens, crescimento, unidades de calor, unidade fototérmica, graus-dia.

ABSTRACT

The assessment of the temperature below which plant growth ceases, known as base temperature (Tb) is key in for establishing the potential yield of a plant resource at a given location, and for quantifying the fitness of a given crop for a given production system. Whereas this is widely recognized, it is especially true in the case of perennial crops such as many of the forage species. This present study was aimed at developing, evaluating, and proposing a new methodological approach for the calculation of the Tb of forage crops, using both temperature and daylength, as a climatic variable named photothermal unit (PU). By using two regrowth cycles and their respective amounts of forage accumulated, the value of Tb can be calculated if the proportion between harvested yields and accumulated PUs of both regrowth cycles are the same. Yield data from two forage grass species, elephantgrass (Pennisetum purpureum Schum. cv. Napier) and Florico stargrass (Cynodon nlemfuënsis Vanderyst var. nlemfuënsis), from two field trials were used to test the proposed approach. Calculated Tb values were 15 and 12°C for elephantgrass and stargrass, respectively. These values are consistent with those generated by the classic method and reported in the literature.

Key words: pasture, growth, heat units, photothermal unit, degree-days.

INTRODUÇÃO

É fato reconhecido que o acúmulo de matéria seca pelo dossel de uma cultura é dependente, além do índice de área foliar, da energia solar incidente. Adicionalmente, a resposta produtiva é altamente dependente da temperatura do ar para todas as gramíneas forrageiras (VAN HEEMST, 1986). Por razões fisiológicas, sabe-se que, para cada espécie, existe uma temperatura abaixo da qual o crescimento é desprezível ou nulo, sendo esta denominada de temperatura base (Tb), que assume valores menores para gramíneas de clima temperado e maiores para as tropicais.

O conhecimento da temperatura base de uma espécie vegetal é importante para possibilitar a avaliação do potencial de produção de uma determinada área em diferentes épocas do ano, e é indispensável para a viabilização econômica de projetos agropecuários. No presente trabalho, é sugerido um novo método para estimar a temperatura base (Tb), que leva em conta, além da temperatura média do ar, o fotoperíodo (N), elemento indispensável que comanda a produção estacional de matéria seca ao longo do ano nas médias e altas latitudes.

Apesar de o conceito de Tb ser amplamente aceito com valores já determinados para diversas culturas, para as plantas forrageiras, marcadamente para as gramíneas tropicais, os valores exatos da Tb são controversos. Autores como ALCÂNTARA et al. (1989) e RODRIGUES et al. (1989) citam que, para gramíneas, em função da interação existente entre genótipo e ambiente (clima) da região da qual ela se origina, cada espécie ou cultivar dentro de espécie apresentaria um diferente valor de Tb. Os dados existentes são em sua maioria citações “generalistas”, que indicam faixas como 10 a 15°C (COOPER & TAINTON, 1968) ou valores pontuais como 10°C (RIO GRANDE DO SUL, 1975), 15°C (MC WILLIAM, 1978) ou 17°C (COSTA, 1984) para todas as espécies, assumindo que a resposta fisiológica seria semelhante a todas elas. E dados como 10°C (JACQUES, 1994) ou 13°C (MEDEIROS et al., 2002) para capim-elefante (Pennisetum purpureum Schum.), 10°C para Panicum virgatum (L.) (SANDERSON & WOLF, 1995) e 13°C (MEDEIROS et al., 2001) para plantas do gênero Cynodon, são raros na literatura e, mesmo assim, não consideram as diferenças existentes entre cultivares.

Na prática, os métodos utilizados são geralmente aqueles nos quais procura-se estabelecer uma relação linear de dependência entre produção de massa seca (P) por unidade de área e de tempo, ou seja, P/A dt e a temperatura média do ar (Ta) no período correspondente, com P/A dt = a + (b Ta). Assim, a lógica indica que a temperatura na qual P/A dt se torna nula será a temperatura base. Dessa maneira, procede, entre outros, o método sugerido por PEDRO Jr. et al. (1990).

Embora esse método possa proporcionar aproximações razoáveis das estimativas da Tb, ocorre que, na maioria das vezes, a relação linear de dependência é baixa pelo fato de não se levar em conta a ação do fotoperíodo (N), como fator não apenas de modificação dos efeitos da temperatura, mas também indutor do desenvolvimento reprodutivo. Assim é que, na prática, pode-se observar que, nas épocas de fotoperíodo decrescente (geralmente no inverno), o desenvolvimento vegetativo na maioria das gramíneas é retardado significativamente, mesmo que as temperaturas sejam mais elevadas (no caso de inverno atípico). Isso sugere que o uso de relações temperatura H produção para o estabelecimento do valor de Tb pode não ser inequívoco.

Para avaliar o efeito do fotoperíodo sobre a produção (acúmulo de fitomassa seca), VILLA NOVA et al. (1983) propuseram a unidade fototérmica (UF), utilizando-a com sucesso para modelar o crescimento estacional de cana-de-açúcar (Saccharum officinarum L.). Mais recentemente, VILLA NOVA et al. (1999) verificaram que a variação estacional de produtividade (kg ha^-1) de capim-elefante cv. “Napier” é altamente relacionada com a unidade fototérmica (UF). O objetivo do presente estudo é propor uma alternativa de cálculo para a Tb com base na premissa de que o fotoperíodo interage com a temperatura na determinação da temperatura base. Um método interativo é demonstrado utilizando-se dados publicados na literatura.

MATERIAL E MÉTODOS

Método proposto

O método baseia-se na aplicação das equações (1), (2) e (3) (VILLA NOVA et al., 1999).

Nessas equações, P se refere à produtividade de matéria seca do período (kg ha^-1); UF ao número de unidades fototérmicas acumuladas no período; GD ao número de graus-dia acumulados no período (°C dia); n ao número de dias no período; () à média das temperaturas médias do período;Tb à temperatura base para determinada cultivar; max à média das temperaturas máximas do período; min à média das temperaturas mínimas do período; Nf ao valor do fotoperíodo (horas e décimos de horas) no final do período de crescimento; Ni ao valor do fotoperíodo (horas e décimos) no início do período de crescimento; e d ao valor da declinação solar para aquela latitude. A ultima variável pode ser calculada aplicando-se as equações (4) e (5).

Depreende-se das equações (1) a (5) que a produtividade é resultado não só da ação da e da Tb, mas também é afetada pelo fotoperíodo, que é variável em função da latitude do local (j) e da época (estação) do ano (d), sendo, portanto, dependente da unidade fototérmica (UF). A equação (1) representa o modelo logístico de crescimento, já demonstrado por OVERMAN et al. (1988) como função do tempo cronológico, válida apenas para o local do experimento, diferentemente da equação (2), que, como função de d e j, é valida para diferentes latitudes e épocas do ano.

O método proposto no presente trabalho baseia-se no conceito da UF, assumindo que as produções de massa seca medidas serão sempre proporcionais às UF acumuladas no período, conforme equação (6):

Assim sendo, conhecendo-se para dois períodos consecutivos de N₁ e N₂ dias com temperatura média ₁ e₂, os valores dos fotoperíodos inicial e final (Nf₁, Nf₂, Ni₁ e Ni₂ ) de cada período e as produções correspondentes (P₁ e P₂), pode-se determinar a temperatura base Tb como o valor que satisfaz a condição da igualdade (6).

Essa metodologia deve sempre ser aplicada em períodos subseqüentes, que representem uma condição estrutural e fisiológica aproximada e em que às plantas estejam na mesma fase fenológica. Caso contrário, a temperatura base será diferente e, por conseqüência, também serão diferentes as relações entre o acúmulo de graus-dia e o acúmulo de massa.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Aplicação do método Capim elefante

Dos resultados obtidos por GHELFI FILHO (1972) em Piracicaba-SP, relativos a produtividades de capim-elefante cv. “Napier” irrigado, cortado a cada 61 dias (com adubação de 20 kg de N após cada corte), foram obtidos os resultados descriminados abaixo, aos quais foram ajustados valores de fotoperíodos inicial e final (Ni e Nf), temperatura média ( ) e duração do período de dias (N), conforme pode-se ver na tabela 1.

Aplicando-se, de acordo com o método proposto, a relação (6) entre o 1° e 4° períodos, pode-se escrever:

O valor de Tb é, assim, aquele que satisfaz a igualdade acima. No presente exemplo, Tb @ 15°C. Repetindo-se a operação com os períodos 5 e 6, obtém-se igualmente o valor Tb @ 15°C. Esse valor parece coerente e é igual aos 15°C citados por Mc WILLIAM (1978), além de estar dentro da faixa citada por COOPER & TAINTON (1968), de 10 a 15°C como referência para plantas tropicais, embora um pouco acima do valor relatado por JACQUES (1994), de 10°C, e do valor relatado por MEDEIROS et al. (2002), de 13°C para as mesmas espécies. Apesar de também estarem dentro da faixa proposta por COOPER & TAINTON (1968), parecem muito baixos para a planta em questão, principalmente considerando-se que os valores propostos por esses autores são muito próximos ou idênticos ao relatado por MEDEIROS et al. (2001) para plantas do gênero Cynodon, consideradas muito menos estacionais e tolerantes a baixas temperaturas (PEDREIRA & MATTOS, 1981), características não atribuídas ao gênero Pennisetum (PEDREIRA et al., 2005). Grama-estrela

Para esta avaliação, ajustaram-se os dados do experimento conduzido por CASTRO (1997), em Piracicaba-SP, relatados no quadro abaixo (tabela 2). Novamente, aplicando-se a equação (6) tem-se: A) para os períodos (3) e (4),

B) para os períodos (4) e (5),

O valor de Tb = 11,5°C satisfaz com boa aproximação as igualdades acima, e é condizente com o reportado por MISLEVY & PATE (1996), que relataram, para essa gramínea, temperaturas adequadas para acúmulo de forragem entre 12 e 34°C. Adicionalmente, está muito próximo dos 13°C citados por MEDEIROS et al. (2001) e dentro da faixa de 10 a 15°C citada por COOPER & TAINTON (1968). O método “tradicional” não poderia ser utilizado nas condições presentes, posto que, para os mesmos valores de temperatura, as produtividades são muito diferentes.

CONCLUSÕES

A unidade fototérmica, por ser uma variável climática que combina a ação da temperatura e do fotoperíodo sobre o desempenho produtivo das culturas, confere ao método um caráter racional e permite estimar com boa aproximação o valor da temperatura base. As simulações sugerem que o método convencional, que se baseia numa relação linear entre a temperatura e o acúmulo de fitomassa, pode apresentar imprecisões na estimativa de produção, uma vez que o modelo baseado exclusivamente em soma calórica não contempla o efeito do fotoperíodo, o que pode limitar a sua eficácia de predição da resposta produtiva.

Recebido para publicação 13.07.05

Aprovado em 08.03.06

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1

Autor para correspondência.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  25 Jun 2007
• Data do Fascículo
  Abr 2007

Histórico

• Aceito
  08 Mar 2006
• Recebido
  13 Jul 2005