Caracterização e análise do sistema radicular

A caracterização do sistema radicular seguiu o método do trado (BÖHM, 1979) que envolve a coleta de amostras por tratos manuais ou mecânicos, com posterior separação das raízes do solo por lavagem. Assim, as amostragens foram realizadas por meio do cilindro de cravação com diâmetro de 10,5 cm e altura de 9,5 m (823 cm³) a cerca de 50 cm de distância da planta de referência de cada ASV. Foram tomadas amostras em camadas de 0,20 m de espessura, sendo o número de camadas amostradas limitada à profundidade do solo. Em ASV1 foram coletadas amostras em quatro camadas 0 – 0,2 m, 0,2 – 0,4 m, 0,4 – 0,6 m e 0,6 – 0,8 m enquanto que em ASV2 e ASV3 foram coletadas amostras em apenas duas camadas 0 – 0,2 m e 0,2 – 0,4 m. Para cada camada de solo foram feitas nove amostras para cada período (seco e úmido). O número de amostras utilizado na análise foi acima do número mínimo de amostras sugerido por Cornelissen et al. (2003). Os autores recomendam cinco amostras. No entanto, o tamanho da amostragem usada neste trabalho é inferior ao número ideal de amostras, que são dez.

A separação das raízes do solo seguiu procedimentos similares aos adotados por Costa et al. (2014); Zaccheo et al. (2012); Souza et al. (2008). Foi feita a lavagem do solo com água corrente sobre duas peneiras com abertura de 2 mm e de 1 mm. As raízes vivas e mortas retidas nas peneiras foram separadas de outros materiais orgânicos com o auxílio de pinças e em seguida postas para secar sobre papel ao ar. Após a secagem, foram novamente separadas as raízes grossas das raízes finas. As raízes grossas compreendem aquelas que ficaram retidas na peneira com malha de 2,0 mm. As raízes grossas foram dispostas sobre uma folha de papel, com escala, de forma a evitar sua a sobreposição sendo, em seguida, fotografadas com câmera digital de 12,3 megapixels (Figura 2). Após a digitalização das raízes tanto as raízes grossas como as finas foram colocadas para secar em estufa a 65°C até peso constante. Em seguida obteve-se a massa seca das raízes grossas, finas e total.

Figura 2 - Imagens das raízes grossas após a separação do solo; (a) imagem original; (b) imagem após procedimento padrão no software Gimp para destaque das raízes

(a) (b)

As imagens das raízes grossas foram pré-processadas pelo software Gimp 2.8 (GNU Image Manipulation Program) para definição de escala e separação das raízes do plano de fundo (Figura 2). Após o pré-processamento, as imagens foram analisadas pelo software GiA Roots (General Image Analysis of Roots) (GALKOVSKYI et al., 2012), que pode fornecer até vinte características do sistema radicular (ver em GALKOVSKYI et al., 2012). No entanto, apenas algumas características foram obtidas (diâmetro, área, comprimento e volume das raízes), pois as demais não se aplicam a este estudo. As amostras das raízes deste estudo são coletadas de várias espécies da Caatinga e não de um sistema radicular único, tal como para o estudo de pequenas culturas em vaso. Assim, as variáveis obtidas pelo software GiA Roots foram usadas para o cálculo das variáveis que envolvem as características das raízes com a área e o volume do solo, conforme apresentado no Quadro 1.

Quadro 1 - Resumo das principais variáveis diretas e indiretas usadas na análise do sistema radicular das plantas de uma área preservada do bioma Caatinga

Variáveis Descrição

D Diâmetro médio das raízes

CRE Comprimento Radicular Específico – razão entre o comprimento das raízes e a _{massa das raízes grossas (d > 2,00 mm); L M}-1 DCR Densidade do Comprimento Radicular – razão entre o comprimento das raízes _{grossas e volume de solo; L L}-3 CRAS Comprimento Radicular por Área de Solo – razão entre o comprimento das raízes

grossas pela área de solo (L L-2)

IAR Índice de Área Radicular – razão entre área da superfície radicular obtida pelo software GiA Roots pela área de solo (L² L-2)

DRT Densidade de Raiz Total – razão entre a massa total das raízes pelo volume de _{solo (M L}-2₎ DRF Densidade de Raiz Fina _{solo (M L}-3₎ – razão entre a massa das raízes finas pelo volume de BRT Biomassa de Raiz Total _{(M L}-2_). – razão entre a massa total das raízes pela área de solo BRF Biomassa de Raiz Fina – razão entre a massa das raízes finas pela área de solo _{(M L}-2_).

Para obtenção das variáveis do sistema radicular pelo software GiA Roots é necessária a escolha do método a ser utilizado como algoritmo de limiarização das raízes, como o Global Image Thresholding (GT), o Adaptive Image Thresholding (AT) e o Double Adaptive Image Thresholding (DAT). Para cada método existem parâmetros de ajustes: para GT são requeridos ajustes no valor limiar e no menor comprimento a ser ignorado; para AT são requeridos o tamanho do bloco, o menor comprimento a ser ignorado e o desvio médio; e para DAT são requeridos o tamanho da vizinhança, o menor comprimento a ser ignorado e o valor de queda vinculado. Maiores informações sobre os métodos do algoritmo de limiarização e de seus parâmetros de ajustes podem ser obtidos no manual do GiA Roots (2010-2011) e Galkovskyi et al. (2012). O software foi usado para estimativas de outras variáveis das raízes grossas da Caatinga como diâmetro médio (cm), a área de superfície das raízes (cm²), o comprimento (cm), o perímetro (cm) e o volume (cm³). A escolha do método e dos parâmetros de ajustes foi realizada por meio da análise de correlação de Pearson entre o volume medido e o estimado pelo software GiA Roots. O volume direto das raízes foi obtido por titulação, como resultado da diferença entre o volume da bureta e da proveta com as raízes dentro. O arranjo apresentado na Tabela 2 foi usado na escolha do método e seus parâmetros, no software GiA Roots, para estimar as variáveis do sistema radicular.

Tabela 2 - Arranjo dos algoritmos e seus parâmetros a serem testados para escolha de qual modelo será usado no software GiA Roots para estimativas das variáveis das raízes

Algoritmo de Limiarização¹ Parâmetros Faixa de Valores

GT Valor limiar 50 / 250

AT Tamanho do bloco 01 / 275

Desvio médio -1,25 / -2,32

DAT Tamanho da vizinhança 15 / 250

Valor de queda vinculado 5

Todos os métodos Menor comprimento a ser ignorado 20

¹ GT – Global Image Thresholding; ² AT – Adaptive Image Thresholding; ³ DAT – Double Adaptive Image

Thresholding.

As variáveis do sistema radicular foram investigadas quanto aos seus efeitos espacial (ASV) e temporal (período seco e úmido), bem como quanto a sua distribuição no perfil do solo.