Produção de minitubérculos de batata semente básica em hidroponia em função de doses de nitrogênio

Basic seed potato yield in hydroponic systems as a function of N rates

ARTIGO CIENTÍFICO

Produção de minitubérculos de batata semente básica em hidroponia em função de doses de nitrogênio¹

Basic seed potato yield in hydroponic systems as a function of N rates

Carla de Bem Santos Souza^I; Paulo Cezar Rezende Fontes^I; Marialva Alvarenga MoreiraII,^*; Paulo Roberto Cecon^I; Mario Puiatti^I

^IDepartamento de Fitotecnia, Universidade Federal de Viçosa, Av. P.H. Rolfs, Centro, Viçosa-MG, Brasil, 36.571-000, [e-mail], [e-mail], [e-mail], [e-mail]

^IIDepartamento de Fitotecnia, Universidade Federal de Viçosa, Av. P.H. Rolfs, Centro, Viçosa-MG, Brasil 36.571-000, [e-mail]

RESUMO

A dose ótima de nitrogênio (N) na cultura da batata depende do sistema de produção. O objetivo do trabalho foi determinar a dose ótima de N para a produção de minitubérculos de batata-semente básica em hidroponia e verificar o desenvolvimento da planta no sistema hidropônico em plataforma de telha amianto. O experimento foi realizado em ambiente protegido, no Departamento de Fitotecnia da Universidade Federal de Viçosa, utilizando o plantio de broto da cultivar Asterix. Os tratamentos foram constituídos por quatro doses de N (45; 90; 180 e 270 mg L^-1), sendo 10% de cada dose de N aplicadas na forma de nitrato de amônio (N-NH₄⁺) e o restante de N na forma de nitrato de cálcio e nitrato de potássio. O maior número (14,1 tubérculos/planta) e a máxima massa de tubérculos (68,4 g/planta) foram obtidos com 188,9 e 270 mg L^-1 de N, respectivamente. Portanto, número e massa de tubérculos não foram otimizados pela mesma dose de N. O índice crítico SPAD na quarta folha é variável com a idade da planta sendo de 38,4 o maior valor atingido aos 58 DAT.

Palavras-chave: Batata. Hidroponia. Clorofilômetro. Plantas-efeito do nitrogênio.

ABSTRACT

The optimal nitrogen (N) rate for potato crops depends on the production system. The objective of this study was to determine the optimal rate of N for the production of minitubers of the basic seed potato grown hydroponically, and to verify the development of the plant in a hydroponic system using a platform of asbestos tiles. The experiment was conducted in a greenhouse at the Department of Plant Science of the Federal University of Viçosa, using shoots of the Asterix cultivar. The treatments consisted of four levels of N (45, 90, 180 and 270 mg L^-1), with 10% of each dose of N being applied as ammonium nitrate (N_-NH₄⁺) and the remainder in the form of calcium nitrate and potassium nitrate. The largest number (14.1 tubers per plant) and the maximum weight of tubers (68.4 g per plant) were obtained with 188.9 and 270 mg L^-1 N respectively. Therefore, the number and weight of tubers were not optimized by the same rate of N. The critical SPAD index in the fourth leaf varies with the age of the plan,t with 38.4 being the largest value reached at 58 DAT.

Key words: Potato. Hydroponic systems. Chlorophyll meter. Plant nutrition of nitrogen.

INTRODUÇÃO

A batata-semente básica utilizada no Brasil pode ser obtida de duas formas, importada de vários países como Holanda, Canadá, Argentina e Alemanha ou produzida internamente via cultura de tecidos. Uma forma de reduzir a importação é a utilização de brotos destacados de batata-semente.

O uso do broto como material de propagação foi pioneiramente proposto e tem sido defendido no Brasil por Souza-Dias (2004; 2006a, 2006b), pois reduz a importação e propicia aumento de até 200% na produção de minitubérculos da categoria básica (SOUZA-DIAS, 2006b), sem a utilização de mão-de-obra especializada, como a propagação in vitro que precisa de laboratório, ambiente e procedimento de aclimatação de plântulas ou muda em telados e de repicagens constantes (SILVA; GIUSTO; SOUZA-DIAS, 2006).

A hidroponia é um método em que se cultiva sem a presença de solo, permitindo a colheita dos tubérculos de forma única ou escalonada, além de possibilitar a redução da contaminação da semente por patógenos de solo. Também, com a hidroponia é possível maior controle da aplicação de nutrientes (CORRÊA et al., 2008).

No Brasil, resultados encontrados até o momento com hidroponia revelam importantes avanços no processo produtivo de batata-semente no que diz respeito à taxa de multiplicação (CORRÊA et al., 2009; FACTOR et al., 2007; MEDEIROS et al., 2002). São raros os estudos relacionando hidroponia, nitrogênio e batata. Qualquer que seja o sistema utilizado na produção de sementes básicas de batata, quase sempre, é necessária a adição de N.

O N é importante para otimização da produção e qualidade dos tubérculos (WU et al., 2007). Dose elevada de N pode propiciar menor número de tubérculo por planta (MEDEIROS; CUNHA, 2003). Entretanto, as variações climáticas entre localidades modificam o crescimento, desenvolvimento e partição de assimilados na batateira, além da possibilidade de ocorrer interação genótipo e ambiente que podem modificar a resposta às doses de N.

O monitoramento do estado nitrogenado de plantas é realizado por vários índices, o mais tradicional é a análise do teor de N na matéria-seca de folhas, sendo oneroso e demorado, podendo ser substituído por testes rápidos em tempo real (FONTES, 2011). Os índices mais comuns de N na planta, possíveis de serem realizados em tempo real, são as variáveis biométricas da planta: comprimento, largura, massa fresca e área foliar da quarta folha. Adicionalmente, há a possibilidade de medir o valor de intensidade do verde da folha por medidor portátil, que proporciona leitura instantânea, de maneira não destrutiva de folhas (FONTES, 2011).

Apesar de existirem trabalhos que procuram estabelecer índices para avaliar o estado de N da batateira (BUSATO et al., 2010; BRAUN et al., 2010; COELHO et al., 2010; FONTES et al., 2010; SILVA et al., 2011; SILVA; FONTES; MIRANDA, 2009) e no manejo do N na produção de minitubérculos em vaso contendo substrato (MOREIRA et al., 2011; SAMPAIO JÚNIOR et al., 2008), são raros ou inexistentes trabalhos que procuram determinar o valor crítico destes índices no sistema de produção de batata-semente básica multiplicada por broto em sistema hidropônico. Neste sentido, avaliar o efeito de N em hidroponia e multiplicação por broto torna-se uma necessidade.

Assim, o objetivo deste trabalho foi determinar a dose ótima de N para a produção de minitubérculos e verificar o desenvolvimento da batateira em sistema hidropônico, em plataforma de telha amianto utilizando o broto como material de propagação.

MATERIAL E MÉTODOS

O experimento com batata-semente (Solanum tuberosum L.) em sistema hidropônico foi conduzido em ambiente protegido do Departamento de Fitotecnia da Universidade Federal de Viçosa. A estrutura de proteção seguiu o modelo capela, com largura de 9,0 m, comprimento de 40,0 m, altura dos esteios laterais de 3,0 m, altura do vão central de 3,8 m, com as partes superiores, frontais e laterais fechadas com filme de polietileno de baixa densidade transparente de 0,1 mm de espessura.

Os tratamentos foram constituídos pelas doses de N (45; 90; 180 e 270 mg L^-1), sendo que 10% de cada dose de N foi fornecida na forma de nitrato de amônio (N-NH₄⁺) e o restante de N na forma de nitrato de cálcio e nitrato de potássio. O delineamento experimental utilizado foi de blocos ao acaso, com seis repetições. Cada parcela experimental foi constituída de quatro plantas úteis.

O broto, cultivar Asterix foi destacado de batata-semente básica e desinfetado seguindo a metodologia descrita por Bryan, Meléndez e Jackson (1981). Posteriormente, os brotos foram plantados em bandejas de poliestireno de 128 células, contendo areia lavada como substrato, onde permaneceram por 20 dias. As mudas foram transplantadas para o sistema hidropônico de telhas de fibrocimento preenchidas com brita conforme descrito por Medeiros et al. (2000). O espaçamento foi de 10 cm entre plantas e 18 cm entre fileiras.

A solução nutritiva utilizada foi descrita por Andriolo (2006) com modificação para a concentração de N. A circulação da solução para cada tratamento foi realizada por um conjunto moto-bomba de 0,5 HP e controlada por um temporizador, o qual manteve a circulação por 30 minutos a intervalos de 15 minutos durante o dia e, durante a noite 15 minutos ligados a intervalos de 30 minutos. O pH da solução foi ajustado diariamente, mantendo-o entre 5 e 5,5 utilizando-se HCl ou NaOH 1N. A troca da solução nutritiva ocorreu quando houve redução da condutividade elétrica, admitiu-se até 30% de depleção da solução usada em pelo menos um dos tratamentos.

Aos 23 dias após o transplante (DAT) das mudas para o sistema hidropônico iniciaram-se as avaliações que, posteriormente, ocorreram a cada sete dias até a colheita final. As determinações feitas foram: intensidade da cor verde da folha, comprimento, largura e número de folíolos da quarta folha (QF) e folha velha (FV), comprimento da haste e número de folhas da batateira. A intensidade do verde da folha foi determinada no folíolo terminal da QF e FV, entre 8 e 11 horas, com o medidor portátil de clorofila denominado SPAD-502 (Soil Plant Analysis Development-502).

A colheita final ocorreu aos 79 DAT. As plantas foram colhidas, separadas em quarta folha, folha velha, folhas, hastes, raízes e tubérculos. Determinou-se a área foliar e as partes foram pesadas para determinação da massa da matéria fresca, e posteriormente após secagem determinou-se a massa da matéria seca. Os tubérculos foram contados e classificados de acordo com maior diâmetro em tipos, V (16 a 23 mm), VI (13 a 16 mm), VII (10 a 13 mm) e VIII (< 10 mm), conforme padrões recomendados pelo Instituto Mineiro de Agropecuária (2003). Após a secagem, as massas secas da quarta folha e folha velha foram moídas em moinho tipo Willy, equipado com peneira de 20 mesh, para a determinação do teor de N, após digestão sulfúrica, utilizando-se o reagente Nessler (JACKSON, 1958). Em outra subamostra, o N-NO₃ foi extraído com água desmineralizada em banho-maria, a 45 ºC por 1 h, determinando-se a concentração de N-NO₃ por colorimetria, em espectrofotômetro a 410 nm (CATALDO et al., 1975).

Os dados foram submetidos às análises de variância e de regressão, utilizando-se o programa SAEG (SISTEMA..., 2007). Para cada época de amostragem foi ajustado um modelo que melhor descrevesse a relação entre os valores da variável avaliada e de doses de nitrogênio. Nesse modelo foi introduzido o valor da dose ótima de N, obtendo-se o valor do nível crítico ou valor ótimo de cada variável em cada época de amostragem (FONTES, 2011). Foi considerada dose ótima de N aquela que propiciou o número máximo de tubérculos.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Houve efeito de doses de N e de épocas de avaliação sobre a intensidade da cor verde da QF e FV determinada pelo índice SPAD (Tabela 1). Ao longo do ciclo da cultura houve uma ascensão e queda no valor do índice SPAD na QF e FV, ocorrendo a ascensão até aos 51 DAT e queda a partir dos 58 DAT. Aumento em SPAD significa aumento na intensidade da cor verde da planta e, segundo Fontes (2011), o índice SPAD mede de forma indireta o teor de clorofila, indicando o estado de nitrogênio da planta. Decréscimo do índice SPAD no decorrer do período de cultivo da batateira também foi verificado por outros autores (CARDOSO et al., 2011; MOREIRA et al., 2011; RODRIGUES, 2004; SAMPAIO JÚNIOR et al., 2008). Rastami et al. (2008) obtiveram ascensão e queda no valor do índice SPAD ao longo do ciclo da cultura do milho e chamaram de "maturidade fotossintética" o ponto de máximo teor de clorofila o qual, não necessariamente, corresponde ao máximo de tamanho da folha.

O modelo da equação relacionando valor do índice SPAD e ciclo da cultura depende da disponibilidade de N no estádio inicial da cultura, determinado pela dose de N aplicada no plantio. Observou-se que dos 23 aos 37 DAT o valor SPAD não foi afetado por doses de N, indicando que mesmo as menores concentrações de N na solução nutritiva forneciam N suficiente às plantas. Dos 44 a 51 DAT a maior dose de N ainda estava propiciando valor linear do índice SPAD na QF e FV, indicando que neste período a dose de N pode ser aumentada de 270 mg L^-1. De 58 até 79 DAT os valores ótimos de SPAD foram declinando (Tabela 1). Assim, com base no índice SPAD, até os 37 DAT poderia utilizar doses baixas de N, por exemplo, 45 mg L^-1, dose maior que 270 mgL^-1 de 44 aos 51 DAT e após aos 51 DAT doses menores.

Com a dose de N que proporcionou o número máximo de tubérculos (188,9 mg L^-1 de N), o índice SPAD na QF, aos 58 DAT atingiu o valor ótimo máximo de 38,4 unidades; após esta época o valor decresceu o que pode ter ocorrido devido à intensa tuberização nesse período, quando as reservas de N das folhas começam a ser translocadas para a produção de tubérculos. Na FV, o valor ótimo máximo do índice SPAD foi de 34,6 unidades, aos 44 DAT (Tabela 2). Isso pode ser explicado pela remobilização do nitrogênio na planta, da folha mais velha para as mais novas, bem como os fotoassimilados estão sendo solicitados pelos drenos como estolão e tubérculos, que estão sendo formados durante o ciclo da batateira.

Em avaliações realizadas aos 23; 30; 37 e 44 DAT, os valores estimados do índice SPAD associados à dose de N que propiciou a máxima produção de tubérculos apresentaram-se inferiores na QF, quando comparados aos valores estimados na FV. Porém, a partir dos 51 DAT, a situação foi inversa, sendo maiores os valores do índice SPAD obtidos na QF (Tabela 2). Isto pode ser explicado pela remobilização do N das folhas mais velhas para as mais novas, o que ocorreu mais acentuadamente nos tratamentos que receberam menores doses de N em pré-plantio. Andriolo et al. (2006) relataram que a maior concentração de N está nas folhas mais jovens e ocorre remobilização deste nutriente no decorrer do ciclo de crescimento e desenvolvimento da planta. O índice SPAD na folha velha também pode ser indicativo da necessidade da aplicação do N, desde que se conheça o nível crítico abaixo do qual a planta estaria deficiente neste elemento, embora existam outros fatores que interferem no índice SPAD, como por exemplo, a cultivar utilizada (BUSATO et al., 2010).

Todas as variáveis relacionadas com as características de desenvolvimento da QF foram influenciadas pela dose de N e as épocas de avaliações (Tabela 3; 4 e 5). À medida que aumentou a dose de N houve um incremento quanto ao comprimento, largura e o número de folíolos da QF, comprovando que o N interfere no desenvolvimento da folha. Houve efeito de doses de N sobre o comprimento e largura da folha velha ao longo do ciclo de cultivo, enquanto que o número de folíolos da folha velha houve efeito da dose de nitrogênio apenas aos 65 DAT (Tabela 3; 4 e 5).

O comprimento da haste aumentou ao longo do ciclo de cultivo da batateira e apresentou, em todas as épocas de avaliações, resposta linear à aplicação de N (Tabela 6). Com a dose de N que proporcionou o número máximo de tubérculos (188,9 mg L^-1 de N) o comprimento da haste atingiu, aos 79 DAT o valor ótimo estimado de 22,4 cm (Tabela 2). Resultado superior ao encontrado por Moreira et al. (2011) que obteve comprimento da haste de 16,7 cm aos 80 dias após o plantio em vaso, demonstrando que a planta de batata se adaptou ao sistema hidropônico, pelo menos no que diz respeito ao comprimento da haste.

O número de folhas apresentou resposta linear à aplicação de N até aos 44 DAT, a partir desta data, o número de folha aumentou, mas não houve resposta à aplicação de N (Tabela 6). Com a dose de N que proporcionou o número máximo de tubérculos (188,9 mg L^-1 de N) o número de folhas atingiu, aos 79 DAT o valor ótimo estimado de 29 folhas/planta (Tabela 2). O número de folhas é influenciado pela disponibilidade de N para a planta, ou seja, dentro de certo limite quanto maior a quantidade de N fornecido à planta maior será o estímulo para a produção de folhas (ZVOMUYA et al., 2003). De acordo com Fontes (2011), deve ser possível estabelecer nível adequado ou crítico para as características agronômicas, sensíveis à aplicação de N. Dentre essas, a característica escolhida pode ser usada como índice indireto para a avaliação do estado nutricional em nitrogênio. Para a interpretação do valor obtido para determinada característica de planta é necessário que haja valor ou índice considerado referencial em determinado estádio fisiológico da planta (FONTES, 2011). A possibilidade de se utilizar um índice da planta como indicador da adequação da dose do fertilizante nitrogenado tem sido pouco explorada (FONTES; ARAÚJO, 2007). Segundo Fontes e Araújo (2007), talvez seja útil e eficiente a utilização conjunta de várias características fitotécnicas ou agronômicas reunidas na forma de índice, considerando que estas podem ser determinadas de forma fácil e não destrutiva.

A massa fresca da QF e FV foi influenciada pela aplicação de N, o mesmo comportamento não ocorreu em relação à massa seca da FV (Tabela 7). O teor e o conteúdo de Norg na QF, na colheita final foram superiores aos valores obtidos na folha velha, e os valores obtidos aumentaram com o incremento da dose de N (Tabela 7). Comportamento semelhante foi verificado por Busato et al. (2010), em campo. Na FV, o teor e o conteúdo de N-NO₃ não foram influenciados pela aplicação de N (Tabela 7).

Na colheita final, realizada aos 79 DAT a massa da matéria fresca das raízes não foi influenciada pela aplicação de N, enquanto que o número de tubérculos, área foliar e a massa da matéria seca de folhas, haste, raízes e tubérculos aumentaram com o incremento da dose de N (Tabela 8). Somente o número de tubérculos obteve resposta quadrática quanto à aplicação de N, alcançando o valor máximo estimado de 14,1 unidades com a dose de 188,9 mg L^-1 de N (Tabela 8). Por outro lado, a massa máxima de tubérculos não foi alcançada com a maior dose de N, apresentando comportando linear e positivo com a aplicação de N. Dose de nitrogênio acima de 188,9 mg L^-1 irá proporcionar maior desenvolvimento do tubérculos e da parte aérea em detrimento ao número de tubérculos. Como relatado anteriormente, a parte aérea respondeu de forma linear e positivamente com o incremento da dose de N, o mesmo ocorreu com as massas da matéria fresca e seca de tubérculos por planta.

O número de tubérculos por planta (14,1 unidades) foi superior ao encontrado por Medeiros et al. (2002) que foi 11,5 tubérculos/planta. Factor et al. (2007) usando o mesmo sistema hidropônico utilizado nesse trabalho alcançaram 5,6 tubérculos/planta, enquanto Muller et al. (2007), obtiveram 3,6 tubérculos/planta no outono, utilizando o minitubérculo como material de propagação.

Com a dose de N que proporcionou o número máximo de tubérculos (188,9 mg L^-1 de N), o valor ótimo estimado da massa da matéria seca de tubérculos foi de 13,81 g/planta. Novella et al. (2008), em plantas propagadas por minitubérculos encontraram a quantidade ótima de N para a produção de massa da matéria seca de tubérculos de 182 mg L^-1. Muller et al. (2007) obtiveram respostas diferentes para produção de minitubérculos utilizando soluções com diferentes concentrações dos nutrientes dentre os quais o N, em função da época de cultivo no sistema hidropônico.

Quanto à classificação dos tubérculos, a maior parte produzida ficou entre a classe V (16 a 23 mm) e VIII (menor que 10 mm), sendo que 33% foram classificados na classe VII (10 a 13 mm). A utilização de espaçamento menor, 10 cm entre plantas determinou maior número de tubérculo por unidade de área e, com isso, pode haver uma tendência de redução do tamanho médio dos tubérculos formados em comparação aos desenvolvidos em espaçamentos maiores (MEDEIROS et al., 2002).

CONCLUSÕES

1. O nitrogênio influencia positivamente o número e a massa de tubérculos produzidos e também os índices fisiológicos, tanto da quarta folha quanto da folha velha;

2. Número e massa fresca de tubérculos por planta não são otimizados pela mesma dose de N. O número máximo de tubérculos por planta (14,1 unidades) é obtido com 188,9 mg L^-1 de N. A maior massa de tubérculos por planta (68,4 g) é obtida com a maior dose de N;

3. O índice crítico SPAD na quarta folha é variável com a idade da planta sendo de 38,4 o maior valor atingido aos 58 DAT.

AGRADECIMENTOS

Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pelas bolsas de mestrado e pós-doutorado e à FAPEMIG pelo recurso financeiro.

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Recebido para publicação em 04/05/2012; aprovado em 07/06/2013

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Autor para correspondência

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Pesquisa realizada com o apoio do CNPq e FAPEMIG

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  30 Set 2013
• Data do Fascículo
  Dez 2013

Histórico

• Recebido
  04 Maio 2012
• Aceito
  07 Jun 2013