UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JULIO DE MESQUITA FILHO” FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS
CAMPUS DE BOTUCATU
ENXERTIA E IRRIGAÇÃO COM ÁGUA CARBONATADA NO TRANSPORTE DE 15N E NA PRODUÇÃO DO TOMATEIRO (Lycopersicon esculentum Mill.).
ROBERTO BOTELHO FERRAZ BRANCO
Tese apresentada à Faculdade de Ciências Agronômicas da Unesp - Campus de Botucatu, para obtenção do título de Doutor em Agronomia - Área de Concentração em Horticultura.
UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JULIO DE MESQUITA FILHO”
FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS
CAMPUS DE BOTUCATU
ENXERTIA E IRRIGAÇÃO COM ÁGUA CARBONATADA NO
TRANSPORTE DE
15N E NA PRODUÇÃO DO TOMATEIRO
(
Lycopersicon esculentum
Mill.)
.
ROBERTO BOTELHO FERRAZ BRANCO
Orientadora: Profa. Dra. Rumy Goto
Tese apresentada à Faculdade de Ciências Agronômicas da Unesp - Campus de Botucatu, para obtenção do título de Doutor em Agronomia - Área de Concentração em Horticultura.
OFEREÇO
A toda minha família, ao meu pai José
Rodrigues Branco e em especial à minha
mãe Vera Maria Botelho Ferraz pelo
amor e carinho e pelo constante incentivo
aos estudos.
À Faculdade de Ciências Agronômicas - FCA/UNESP e pelos professores desta pelo ensinamento e dedicação que me prestaram durante o curso de doutorado.
À professora e orientadora Dra. Rumy Goto, com a qual tive horas muito prazerosas de vivência e aprendizado.
Aos funcionários da Fazenda Experimental de São Manuel, que me deram grande apoio no desenvolvimento do trabalho de campo e ao pessoal do Centro de Investigacíón y Formación Agrária (CIFA-Almería) pela amizade e horas de trabalho vividas juntos durante o desenvolvimento do meu estágio sanduíche na Espanha, em especial à Dra. Pilar Lorenzo.
Aos funcionários do Departamento de Produção Vegetal – Horticultura e da biblioteca Paulo de Matos da FCA pelo apoio às necessidades do dia-a-dia.
Aos meus inesquecíveis amigos de infância e juventude que até hoje vivenciamos grandes momentos de bate papo e de alegria e aos amigos do curso de pós-graduação pela colaboração ao trabalho e pela amizade conquistada.
Aos funcionários do Centro de Energia na Agricultura (CENA)/USP, em especial ao Prof. Dr. Paulo Trivelin pela generosidade e atenção com que me recebeu em seu laboratório.
Às empresas de sementes Takii e Sakata Seed Sudamérica pelo fornecimento das sementes para o desenvolvimento do trabalho.
À CAPES pela concessão de bolsa de estudos no Brasil e ao CNPQ pela bolsa no exterior para a realização do estágio sanduíche e à FAPESP pelo subsídio financeiro para realização do projeto.
ENXERTIA E IRRIGAÇÃO COM ÁGUA CARBONATADA NO TRANSPORTE DE 15N E NA PRODUÇÃO DO TOMATEIRO (Lycopersicon esculentum Mill.). Botucatu, 2004. 83 p. Tese (Doutorado em Agronomia/Horticultura) - Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista.
Autor: ROBERTO BOTELHO FERRAZ BRANCO Orientador: RUMY GOTO
RESUMO
Foram realizados dois experimentos para verificar o efeito da aplicação de dióxido de carbono (CO2) via água de irrigação na absorção e translocação do nitrogênio
em tomateiro enxertado e pé-franco. O primeiro experimento foi conduzido no verão de 2002 e o segundo no inverno de 2003. A enxertia foi pelo método de “garfagem” do tipo fenda simples, utilizando-se como porta-enxerto o híbrido Anchor-T e como copa o híbrido Débora Max. O pé-franco foi propagado via semente utilizando o híbrido Débora Max. O primeiro experimento foi conduzido com apenas um tratamento contendo CO2 na água de irrigação, na
dose de 12 L min-1 e o outro sem o fornecimento do gás na água de irrigação, resultando num esquema fatorial 2x2, com e sem CO2 na água de irrigação e tomateiro enxertado e pé-franco.
No segundo experimento acrescentou-se uma dose de CO2 na água de irrigação, ficando com
três tratamentos de 5 L mim-1 de CO2, 10 L min-1 de CO2 e sem CO2 na água. A aplicação do
comerciais houve um aumento quando se aplicou CO2 na água, no cultivo de verão. No
segundo experimento, o CO2 prejudicou a absorção e transporte de N para as folhas da planta
enxertada, mas incrementou no pé-franco, isso na primeira época de colheita de plantas. Sem a presença de CO2 na irrigação a planta enxertada foi mais rápida em transportar N para suas
folhas que o pé-franco. Neste ensaio, os tratamentos não promoveram diferença no rendimento de frutos.
________________________
GRAFTING AND IRRIGATION WITH CARBONATED WATER IN THE TRANSPORT OF 15N AND IN THE PRODUCTION OF THE TOMATO (Lycopersicon esculentum
Mill.) Botucatu, 2004. 83 p. Tese (Doutorado em Agronomia/Horticultura) - Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista.
Author: ROBERTO BOTELHO FERRAZ BRANCO Adviser: RUMY GOTO
SUMMARY
Two experiments were accomplished to verify the effect of the carbon dioxide application (CO2) by irrigation water in the absorption and translocation of the nitrogen in grafted tomato
and no grafted. The first experiment was driven in the summer of 2002 and the second in the winter of 2003. The grafting of the tomato that was used in the experiments was the type splits flood, being used as door-graft the hybrid Anchor-T and as cup the hybrid Débora Max. The no grafted was spread usually saw seed using the hybrid Débora Max, being the seedlings produced in trays and transplanted when they reached the transplant point. The first experiment was driven with just a treatment containing CO2 in the irrigation water, being
supplied in the dose of 12 L min-1 and the other without the supply of the gas in the irrigation water, resulting in a factorial outline 2x2, with and without CO2 in the irrigation water and
grafted tomato and no grafted. In the second experiment a dose of CO2 was increased in the
irrigation water, being with three treatments of 5 L min-1 of CO2, 10 L min-1 of CO2 and
without CO2 in the water. The application of the fertilizer sulfate of ammonium with
irrigation water and nor of the grafting of the tomato in the absorption of the nitrogen in none of the two rehearsals, having just differentiates between the organs and parts of the plant. In relation to the production of commercial fruits there was an increase when CO2 was applied in
the water. In the second experiment, CO2 harmed the absorption and transport of N for the
leaves of the grafted plant, but it increased in the no grafted, that in the first time of crop of plants. Without the presence of CO2 in the irrigation the grafted plant was faster than the no
grafted in transporting N for their leaves. It didn't have difference in production of fruits among the treatments.
________________________
RESUMO... i
SUMMARY... ii
1 INTRODUÇÃO... 01
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA... 03
2.1 A cultura do tomateiro... 03
2.2 O gás carbônico (CO2)... 04
2.3 Enriquecimento carbônico atmosférico... 05
2.4 Enriquecimento da rizosfera com CO2 via água de irrigação... 07
2.5 Enxertia em hortaliças... 12
2.6 Aspectos nutricionais em hortaliças enxertadas... 12
2.7 Nitrogênio... 13
2.8 Nitrogênio no solo... 14
2.9 Nitrogênio na planta... 15
2.10 Isótopos de nitrogênio... 15
2.11 O nitrogênio como traçador... 16
3 MATERIAL E MÉTODOS... 17
3.1 Local de condução dos experimentos... 17
3.2 Produção das mudas... 17
3.3 Enxertia das mudas... 18
3.4 Transplante das mudas... 18
3.5 Solo e adubação... 19
3.6 Estrutura do ambiente de cultivo... 19
3.7 Clima... 20
3.8 Sistema de irrigação... 23
3.9 Adubação de cobertura e condução da cultura... 23
3.10 Tratamento fitossanitário... 23
3.13.1 Divisão das plantas em partes vegetativa e reprodutiva... 25
3.14 Características determinadas... 26
3.15 pH e condutividade elétrica da água e do solo... 27
3.16 Produção... 27
3.17 Delineamento experimental... 28
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO Experimento Verão 2002 4.1 Comparação entre os tratamentos com e sem CO2 dissolvido na água de irrigação. 29 4.2 Comparação entre planta enxertada e de pé-franco... 31
4.3 Comparação entre órgãos da planta... 32
4.4 Comparação entre as partes da planta... 34
4.4.1 Parte vegetativa... 34
4.4.2 Parte reprodutiva... 36
4.5 Produção... 37
Experimento Outono 2003 4.1 Comparação das características analisadas entre os tratamentos de doses de CO2 dissolvido na água de irrigação na primeira e segunda época de colheita de plantas... 39
4.2 Comparação das características analisadas entre a planta enxertada e pé-franco de tomateiro na primeira e segunda época de colheita... 44
4.3 Comparação das características analisadas entre órgãos da planta enxertada e pé-franco de tomateiro na primeira e segunda época de colheita... 47
4.4 Comparação entre as épocas de colheitas das partes vegetativas da planta... 49
4.4.1 Folhas da parte basal... 49
4.5.1 Frutos da parte basal ... 54
4.5.2 Frutos da parte apical ... 56
4.6 Comparação entre as partes vegetativas (folhas) da planta na primeira e segunda época de colheita... 57
4.7 Comparação entre as partes reprodutivas (frutos) da planta na primeira e segunda época de colheita... 62
4.8 Análise do pH da água e do solo e condutividade elétrica (EC) da água, nos distintos tratamentos com CO2 dissolvido na água de irrigação... 65
4.9 Produção ... 68
5 CONSIDERAÇÕES GERAIS ... 71
6 CONCLUSÕES... 73
1 INTRODUÇÃO
O cultivo de hortaliças em ambiente protegido tem aumentado progressivamente, pois propicia ao agricultor maior produtividade, melhor qualidade do produto, produção no período de entressafra e conseqüentemente maior lucratividade. Nesse cultivo há ainda uma diversidade de tecnologias que podem ser empregadas com o intuito de se alcançar o máximo rendimento para a cultura. Dentre essas tecnologias podemos citar o manejo climático das estufas com enriquecimento carbônico e a enxertia de plantas.
A cultura do tomateiro tem sido muito plantada em condições de ambiente protegido, com objetivo de ofertar produtos de melhor qualidade, agregando maiores valores à produção.
O manejo na cultura do tomateiro no Brasil é bastante estudada com relação à densidade populacional, condução das plantas, nutrição, fitossanidade e outras técnicas culturais, entretanto o manejo da planta utilizando água carbonatada ainda á muito pouco estudada, mas que tem despertado interesse pelos produtores e pesquisadores.
Fazendo-se uma revisão deste assunto observa-se que a técnica em que se utiliza o CO2 via água de irrigação, tem poucos resultados científicos que comprova o
água de irrigação demonstram alguns benefícios na fisiologia da planta, como melhora no balanço hormonal e absorção de nutrientes, resultando em melhores produtividades.
A enxertia é uma técnica de manejo hortícola que confere resistência às plantas a enfermidades do solo como fungos e nematóides, à temperaturas extremas, salinidade e excesso de umidade do solo. No entanto, os porta-enxertos podem influenciar no tamanho dos frutos, na precocidade de frutificação, na formação de frutos, na qualidade da produção e no estado nutricional da parte aérea.
A parte aérea das plantas enxertadas pode apresentar mudanças na concentração e na quantidade de vários nutrientes minerais, em função de um impedimento na conexão vascular do xilema e floema, ocorrido durante o processo de união entre os tecidos do porta-enxerto e enxerto. Por exemplo, a translocação de nitrogênio pode ser restrita ou bloqueada no ponto da enxertia em plantas do gênero Lycopersicon enxertado em Solanum, Helianthus enxertado em Helianthus e Vicia enxertada em Helianthus, combinações em que se observa menor acúmulo de assimilados de nitrogênio (Cañizares & Villas Boas, 2003).
Neste contexto o objetivo do trabalho foi avaliar o efeito da enxertia e do fornecimento de CO2 via água de irrigação no transporte de 15N e na produção do tomate
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 A cultura do tomateiro
O tomateiro (Lycopersicon esculentum Mill.), pertencente à família das solanáceas é a segunda hortaliça cultivada no mundo, sendo sua quantidade produzida superada apenas pela batata. É originário da Cordilheira dos Andes e a planta pode ser tanto de crescimento determinado (variedades anãs) quanto indeterminado, podendo atingir 5 m de altura.
A cultura do tomate ocupa, mundialmente uma área superior a 3,7 milhões de hectares e atingiu produção de 100,26 milhões de toneladas e produtividade de 26,7 t ha-1 (FAO, 2002). Os maiores produtores mundiais são a China, Estados Unidos, Índia, Turquia e Egito. O Brasil ocupa a oitava posição com 3% da produção mundial.
De acordo com o levantamento realizado em 1999, em relação ao cultivo de hortaliças produzidas em ambiente protegido, cerca de 1.390 ha foram cultivados nesse sistema (Vecchia & Koch, 1999). O tomate é uma das principais hortaliças que ocupa essas áreas de cultivo protegido. Nessa modalidade o agricultor tem condições de ofertar produtos de melhor qualidade e em períodos de entressafra.
2.2 O gás carbônico (CO2)
O gás carbônico ou dióxido de carbono (CO2) é um gás incolor,
produto da oxidação completa do carbono. Pesa 1,5 vez mais que o ar atmosférico e, portanto, se separa do oxigênio. A atual concentração da atmosfera é de 365 ppm ou 0,036 % em volume atmosférico.
Em condições normais é um gás, mas pode apresentar-se em três estados físicos: líquido, sólido ou gasoso dependendo da pressão e da temperatura (Tabela 1).
Tabela 1. Propriedades físicas do dióxido de carbono.
Fórmula química CO2
Peso molecular 44,011 g.mol-1
T ºC sublimação -78,4 ºC
T ºC crítica 31,0 ºC
Pressão crítica 7381 kPa
Densidade do gás (20 ºC, 1 atm) 1,815 g.L-1
Densidade líquida (1 atm) 0,713 kg.L-1
Peso específico (ar=1) 1,52
Solubilidade em água (0 ºC, 1 atm) 1,77 cm3 CO
2.cm3 H2O
Fonte: Braker & Mossman, 1980.
O dióxido de carbono foi descoberto por Joseph Black em 1756, quando estudava a possibilidade do bicarbonato de magnésio de neutralizar a acidez estomacal. O autor comprovou que ocorria a liberação de uma substância gasosa quando era posta em contato com o ácido sulfúrico e ficou denominada como “fixador de ar”. Mais tarde foi demonstrado a presença do CO2 nos produtos de fermentação e no ar aspirado. Mas quem
descobriu a água carbônica foi Joseph Priestly quando dissolveu CO2 em água e notou que era
Existem duas formas de obtenção do gás carbônico: a geração natural ou espontânea ou pelo subproduto de processos industriais.
Pela geração natural existem duas fontes a partir das quais se pode obter o CO2. Uma delas são as zonas vulcânicas que desprendem gás carbônico devido à
combustão ou decomposição de carbonatos a grandes profundidades, originados pelo calor dos vulcões. A outra seria as águas carbônicas que se encontram em zonas subterrâneas a grande pressão e que desprendem CO2 ao aflorar na superfície como fontes naturais. Destas fontes
naturais é que se exploram as águas minerais naturais.
No entanto, a principal fonte de CO2 no mundo são os oceanos, rios e
lagos que detêm a maior reserva do gás, só que na forma de carbonato incorporado a esqueletos carbônicos pela atividade biológica do seres aquáticos, o que torna muito difícil sua extração.
O CO2 se pode gerar a partir de processos industriais como subproduto
de combustão específica ou também por aproveitamento da liberação de diferentes processos da indústria química como as de produção de amoníaco, de hidrogênio, de etileno, de fermentação alcoólicas e processos de refinaria de petróleo.
A obtenção de CO2 pelo processo industrial se divide em cinco fases:
geração ou obtenção do gás bruto, purificação, compressão ou liquefação, desidratação e retificação. No final de todo o processo é obtido CO2 com uma pureza superior a 99,95% em
volume (Pulido & Romero, 1999).
2.3 Enriquecimento carbônico atmosférico
O aumento gradativo da concentração de dióxido de carbono (CO2) na
atmosfera terrestre, ao longo dos anos (Gammon et al., 1985) devido à utilização de combustíveis fósseis, manufatura de cimento, desflorestamento e cultivo do solo, juntamente com a adoção do cultivo em ambiente protegido no Brasil nos últimos anos, tem despertado o interesse de pesquisadores para estudos com enriquecimento de CO2, bem como o interesse
dos agricultores pela adoção desta nova tecnologia.
Resultados experimentais indicam que a concentração de CO2 média na
intercelular, o que explica a resposta positiva de maior assimilação e produção, que vem sendo obtida em vários estudos de enriquecimento com CO2 em plantas C3 (Bowes, 1993).
A atual relação CO2/O2 atmosférica, desde que não ocorram outros
fatores limitantes à fotossíntese, reduz de 60-70% o potencial fotossintético da maior parte dos vegetais (Bowes, 1993). Isto se deve à Rubisco (ribulose 1,5-bifosfato carboxilase/oxigenase), enzima que catalisa a redução do CO2 no cloroplasto das células do mesofilo de plantas C3 e
no cloroplasto de células da bainha de plantas C4, requerer maior concentração de substrato
(CO2) que o disponível atualmente na atmosfera para otimizar a fotossíntese (Bravdo, 1986).
Como a Rubisco é passível de reação de preferência pelo O2 (Rudpoxi), que leva ao aumento
da fotorrespiração, principalmente em plantas C3, um dos caminhos seria a inibição da ação
oxigenase da Rubisco. Atualmente, fora a genética, o enriquecimento de CO2 no ambiente,
apresenta-se como uma das soluções.
Heij & Uffelen (1984) demonstraram que a concentração de CO2 no
interior de ambiente protegido se mantém abaixo da concentração de CO2 fora do mesmo, e
obtiveram aumento de 18% na produção de pepino com a concentração de CO2 a 340 ppm em
relação à produção com concentração de 200 ppm. Alguns autores recomendam, no mínimo, manter a concentração de CO2 dentro do ambiente protegido ao nível exterior, evitando quedas
na produção (Slack & Hand, 1985; Nederhoff, 1988).
Uma das hipóteses apontadas para explicar o fenômeno, é que a maior concentração desse gás aumenta a eficiência das reações enzimáticas e ao mesmo tempo diminui a fotorrespiração da planta. È importante ressaltar que o efeito sobre a fotossíntese vem acompanhado de efeitos secundários, como redução na transpiração, com conseqüente aumento na eficiência no uso de água e da absorção mineral, especialmente o nitrogênio. Devido a essas interações, o enriquecimento em CO2 exige manejo integrado da cultura,
principalmente no tocante ao fornecimento de água e nutrientes (Andriolo, 1999).
Drake et al. (1997) concluíram que aumentos na assimilação de carbono por unidade de água perdida, por unidade de nitrogênio, ou por unidade de radiação luminosa absorvida é, conseqüentemente, verificado em plantas expostas a ambiente com elevada concentração de CO2.
obtiveram aumentos na produção de 37 a 45%, respectivamente, em relação a tratamentos com concentração de CO2 atmosférico (330 ppm). Reinert et al. (1997) obtiveram aumento de 24%
na produtividade do tomateiro, com tratamentos de até 675 mol.mol-1 de CO2, em câmaras de
ambiente controlado.
Mortensen (1987) relatou que o enriquecimento com CO2 aumentou a
fotossíntese líquida das plantas, verificando aumento em massa seca, altura das plantas, número de folhas e brotações laterais. Este autor também relatou que o enriquecimento com CO2 aumentou em torno de 30% a eficiência do uso de água.
2.4 Enriquecimento da rizosfera com CO2 via água de irrigação
Uma forma de fornecimento de CO2 às plantas tem sido via água de
irrigação. A assimilação do CO2 pode ocorrer tanto nas folhas como nas raízes (Baron &
Gorski, 1986; Cramer, 1995; Letard, 1996). Lemon (1983), comenta sobre efeitos do CO2
interferindo a nível radicular, interrompendo a ação do etileno na maturação, abscisão, senescência e estresse das plantas e restabelecendo o crescimento de raízes e aumentando a resistência das plantas ao déficit hídrico.
A técnica de fornecimento de dióxido de carbono dissolvido na água de irrigação para as culturas iniciou a partir da década de 80 com o avanço em tecnologias de irrigação localizada, como é o caso do gotejamento, além do desenvolvimento de métodos que permitiem o fornecimento eficiente de água carbonatada às plantas (Durão & Galvão, 1995). Desde então, vários estudos vêm sendo feitos em diferentes culturas, visando aumentos em produtividade pelo fornecimento de CO2 às plantas, principalmente hortaliças cultivadas em
ambiente protegido.
Experimentos mostram a fixação de carbono inorgânico dissolvido (DIC) nas raízes de culturas como arroz (Ikeda et al., 1992), nódulos de alfafa (Anderson et al., 1987), e tomate (Bialczyk & Lechowski, 1995; Ikeda et al., 1992). O caminho mais provável é a reação do ácido fosfoenolpirúvico (PEP) com HCO3-, catalisada pela enzima
Gao & Lips (1997) afirmam que o carbono inorgânico fixado através da PEPcase em raízes de plantas de tomate, pode fornecer esqueletos carbônicos para a síntese de aminoácidos e acumular, principalmente, malato nas raízes na ausência da demanda de esqueletos de carbono. Este malato acumulado pode ser utilizado em vários processos metabólicos como: respiração (Martinoia & Rentsch, 1994), regulação do pH do citossol (Martinoia & Rentsch, 1994), produção de nicotinamida adenina dinucleotídeo - forma reduzida (NADH) (Neyra & Hagerman, 1976) e regulação da absorção de NO3- (Ben-Zioni et
al., 1971; Touraine et al., 1992).
Estudos com CO2 marcado mostram que o DIC exógeno pode entrar na
raiz como CO2 ou HCO3-. Parece, entretanto, que o CO2 poderia se difundir através da
membrana plasmática mais rapidamente que HCO3-, pois o último entraria ativamente (Lucas,
1983).
Também, outros autores consideram que o CO2 absorvido pelas raízes
não seria mais que uma pequena parte (0,1 a 1%) de CO2 fixados pela planta e que, portanto,
não justificaria o incremento produtivo dos cultivos quando fornecido no sistema radicular (Stolwijk & Thimann, 1957; Skok, et al., 1962;Hartz & Holt, 1991).
Estudos de D’andria et al. (1990), sobre efeitos da água carbonatada e “mulching” em tomateiro mostraram aumento de 7 t ha-1 com a utilização do “mulching” e aplicação do gás.
O fornecimento de CO2 para as raízes, via água de irrigação ou em
cultivo hidropônico aumenta a incorporação de carbono inorgânico pelas raízes em até 10 vezes em plântulas de tomate e também influencia na absorção de NO3- (Cramer & Lips,
1995). Segundo Gao & Lips (1997), três fatores podem estar envolvidos na influência do aumento da fixação de carbono inorgânico pelas raízes, em função do enriquecimento com dióxido de carbono, na absorção e assimilação de NO3-: (1) o malato pode ser oxidado e
transformado em bicarbonato que pode ser trocado por NO3-, promovendo absorção de NO3
-pelas raízes; (2) a oxidação de malato a oxalacetato pode produzir NADH para a redução do NO3-; (3) a fixação de carbono inorgânico pelas raízes pode fornecer esqueletos de carbono
para a assimilação de NH4+, resultante da redução de NO3-, levando, conseqüentemente, ao
O CO2 é solúvel em água, com 99% como gás dissolvido e 1% como
ácido carbônico. Os componentes de carbono inorgânico em água são CO2, H2CO3, HCO3-,
CO32- (Enoch & Olesen, 1993). A produção de íons de hidrogênio através da reação do
dióxido de carbono com água (CO2 + H2O ↔ H2CO3↔ H+ + HCO3-↔ 2H+ + CO32-) interage
com alguns minerais do solo, contribuindo para solubilização de minerais e aumentando a disponibilidade de nutrientes para as plantas (Enoch & Olesen, 1993).
Enoch & Olesen (1993) concluíram que, em condições naturais, 95 a 99% do CO2 contido nas plantas derivam da redução pela fotossíntese, sendo este proveniente
do ar. O restante é derivado do solo e representa principalmente o CO2 reassimilado pela
planta proveniente da respiração das raízes.
A fixação não autotrófica de dióxido de carbono ou bicarbonato pelas raízes das plantas tem sido estudada desde a década de 50 (Vuorinen et al., 1992). Em experimentos usando 14C, os primeiros metabólitos com 14C encontrado nas raízes foram ácidos orgânicos, principalmente malato. Outros compostos identificados nestes estudos foram: ácido cítrico, isocítrico, ácidos aspártico e glutâmico, serina, asparagina, glutamina e tirosina (Vuorinen et al., 1992). Existem evidências claras que, carbono adicionado ao sistema radicular, afeta positivamente a produção de biomassa. Resultados mostram que baixas concentrações de dióxido de carbono (Arteca et al., 1980) e bicarbonato (Vapaavuori & Pelkonen, 1985) adicionados às raízes aumentam a produção de biomassa, porém concentrações acima de 10% claramente inibem o crescimento e causam clorose nas plantas (Andel et al., 1978).
Estudos objetivando elucidar efeitos do enriquecimento de CO2, via
água de irrigação ou atmosférico, na absorção e utilização de nutrientes pelas plantas têm sido freqüentes (Cramer & Lips, 1995; Cramer et al., 1996; Gao & Lips, 1997; Van der Merwe & Cramer, 2000). Van der Merwe & Cramer (2000), trabalhando com plantas de tomate em cultivo hidropônico e enriquecimento com CO2 na rizosfera, verificaram que elevando a
concentração de CO2 para 5000 ppm houve aumento de 30% na absorção de NO3- sem,
contudo, influenciar na absorção do NH4+. Estes autores sugeriram que o enriquecimento de
CO2 na rizosfera influenciou a absorção de NO3- devido ao aumento da concentração de
Cararo (2000) estudando o efeito da aplicação de dióxido de carbono via água de irrigação em tomateiro (híbrido Débora Plus), sob cultivo protegido, concluiu que este tratamento levou a um aumento significativo de 7.6% na produtividade, 11,5% no peso de frutos de tamanho pequeno e 7,8% em matéria seca de frutos. Porém não verificaram diferenças na precocidade de produção, número de frutos, peso de frutos de tamanho médio e eficiência no uso de água. Neste mesmo contexto, porém trabalhando com o meloeiro, Pinto et al. (2001) constataram que a aplicação de CO2 via água de irrigação não modificou o ciclo da
cultura, mas as maiores produtividades foram obtidas nos tratamentos com aplicação de CO2 e
também comentam que a aplicação de CO2 via água de irrigação não alterou a qualidade do
fruto e nem os teores de macro e micronutritentes na folhas do melão.
Estudando a cultura do tomate submetida ao enriquecimento de 0,025% de CO2 em água, Bialczyk et al. (1996) observaram aumentos de 32,6% na massa fresca dos
frutos, quando comparado à testemunha.
Machado et al. (1999) procuram apresentar algumas hipóteses que possam fornecer subsídios para explicar o ganho em produtividade oriundo do fornecimento de água carbonatada às plantas, enumerando a difusão do gás do solo para o ar, a absorção do gás pelas raízes, aumento da absorção, acúmulo e distribuição de nutrientes na planta, bem como a competição do dióxido de carbono com etileno, como sendo as principais.
Novero et al. (1991) relata sobre o efeito da aplicação do CO2 via água
de irrigação aumentando a quantidade de CO2 no solo, levando assim a uma redução do pH e
conseqüentemente a maior absorção de fósforo, potássio, magnésio, zinco, ferro, manganês, cobre e boro, sendo este efeito citado como provável causa do aumento em produtividade verificado para cultura do tomate em função do fornecimento de dióxido de carbono. Fatos também observados por Basile et al. (1993), onde a redução momentânea do pH do solo levou ao aumento da disponibilidade da maioria dos nutrientes na solução do solo, se destacando o cálcio e magnésio.
Estudando o efeito do CO2 aplicado na água de irrigação na cultura da
alface cultivada em ambiente protegido, Gomes (2001) obteve algumas conclusões, como aumento de 26 % na produtividade de massa seca da alface, aumentos no fluxo de CO2 no solo
em resposta a aumentos na dose de CO2 aplicada, o que proporcionou reduções de valores de
planta, quando comparado à testemunha. Furlan et al. (2001) estudando o efeito da aplicação de dióxido de carbono na água de irrigação na cultura da alface em ambiente protegido, relatam aumentos de 27% na produção de massa seca das plantas em função deste tratamento quando comparado às plantas que não receberam o tratamento com CO2.
Na cultura do pimentão em ambiente protegido a aplicação de CO2 via
água de irrigação, numa dosagem para elevar a concentração atmosférica a 800 µmol mol-1,
possibilitou obtenção de maiores comprimentos, diâmetros e número de frutos por planta, além da massa e rendimento, na ordem de 12,4%, 11,9%, 21,4%, 20% e 51,3%, respectivamente, em relação ao ambiente sem aplicação de CO2 (Furlan et al., 2002).
Cardoso (2002) relatou efeito do CO2 aplicado na água de irrigação na
cultura do melão rendilhado em ambiente protegido. O CO2 proporcionou maior absorção e
redistribuição de nutrientes na planta, aumento no número de frutos comerciais, na produtividade e na qualidade dos frutos.
Enriquecendo a água de irrigação com CO2 na cultura do pepino,
Ibrahim (1992) encontrou maiores concentrações de P, Zn, Mn e Fe na planta e maior produtividade e qualidade dos frutos. Foi detectado aumento na absorção de Zn e Mn em tomateiro quando irrigado com água carbonatada, principalmente quando aumentou a freqüência de irrigação (D’ Andria et al., 1993).
Hartz & Holt (1991) relataram decréscimo de duas unidades no pH da solução nutritiva com a injeção de CO2 na água, mas, no entanto, não houve aumento em
produtividade do tomateiro e do pepineiro e sim um decréscimo em relação ao tratamento testemunha.
Basile et al. (1993) relataram decréscimo de 1,5 no pH da solução do solo depois de uma hora da irrigação com CO2 terminada, o que possibilitou maior mobilidade
de nutrientes causada por fatores químicos e biológicos ligados à acidificação pela água carbonatada.
2.5 Enxertia em hortaliças
A técnica de enxertia é de conhecimento mundial principalmente nas áreas de fruticultura e floricultura. Em hortaliças, os europeus e japoneses já a utilizavam desde 1921, tentando resolver os problemas de adaptação de variedades à época de plantio. Nessa ocasião descobriu-se que poderia ser uma alternativa para solucionar os problemas relacionados com patógenos de solo, pois com a enxertia evita-se o contato de uma planta suscetível com o solo infestado, com a utilização de porta-enxertos resistentes. Dessa forma, viabiliza a produção de cultivares requeridos pelo mercado, mas sem a devida resistência para a área de cultivo disponível (Goto et al., 2003).
No Brasil, acredita-se que a enxertia começou na década de 1980, porém não existem dados estatísticos da evolução dessa prática. Sabe-se que muitos agricultores do Estado de São Paulo, principalmente de origem japonesa, vêm fazendo enxertia ha duas décadas. Nessa região, o objetivo dessa prática está relacionado principalmente com o controle de nematóides e obtenção de pepinos com casca livre de ceras.
Quanto à qualidade, Cañizares & Goto (1997 e 1998) verificaram que os frutos das plantas enxertadas em porta-enxertos específicos perderam cerosidade, ficando com maior brilho na casca.
No do tomateiro, Oliveira Filho (1999) testando quatro porta-enxertos em dois híbridos, Carmen e Momotaro, verificou a existência de combinações favoráveis e incompatíveis, sendo as plantas enxertadas em ‘Joint’, ‘Kagemusha’ e ‘Yoshimatsu’ na maioria das características avaliadas, foram as melhores combinações para os híbridos ‘Carmen’ e ‘Momotaro’.
Lopes & Goto (2003) tiveram maior produção de frutos de tomate em planta do híbrido Momotaro enxertado no híbrido Anchor-T em relação ao enxertado no híbrido Kagemusha.
2.6 Aspectos nutricionais em hortaliças enxertadas
podem influenciar no tamanho dos frutos, estado nutricional da parte aérea, na precocidade da frutificação, na formação de frutos, na qualidade e maturidade dos frutos e na produção. Porém, ainda é desconhecido o mecanismo fisiológico básico para a alteração de todas essas características.
A parte aérea das plantas enxertadas pode apresentar mudanças na concentração e quantidade de vários elementos minerais, em razão de um impedimento na conexão vascular do xilema e do floema, ocorrido durante o processo de conexão entre os tecidos de porta-enxerto e enxerto. Outro aspecto a considerar é a provável diferença de concentração de alguns nutrientes determinados na parte aérea, resultado da diferença de concentração entre porta-enxerto e enxerto. Dessa forma, a maior ou menor concentração de magnésio e potássio em plantas enxertadas tem sido relacionada com a maior ou menor concentração desses nutrientes presentes no porta-enxerto. Por exemplo, tem sido observada maior concentração de N, K, Ca e Mg em uma grande gama de porta-enxertos de cucurbitáceas. Em solanáceas, no híbrido de tomate Momotaro T-93, enxertado nos híbridos Anchor T e Kagemusha, foi constatada maior extração e concentração de potássio nas folhas destacadas da região inferior até a terceira penca (Cañizares & Villas Bôas, 2003).
Brandão Filho (2001) estudou as características das plantas de berinjela enxertadas, assim como observou a absorção de nutrientes por estas e concluiu que não houve diferença entre planta enxertada e pé-franco.
2.7 Nitrogênio
O nitrogênio está presente em muitas formas na biosfera. A atmosfera contém vasta quantidade de N, aproximadamente 78% do seu volume, na forma molecular N2.
Mas, no entanto, essa forma molecular encontrada nesse grande reservatório que é a atmosfera não está disponível para os organismos vivos. A aquisição do N da atmosfera requer a quebra de uma excepcional ligação covalente tripla estável entre dois átomos de N (N≡N) para produzir amônia (NH3) ou nitrato (NO3-). Essa reação, conhecida como fixação do nitrogênio,
pode ser conseguida por processo natural ou industrial.
Sob elevada temperatura (≅ 200 ºC) e alta pressão (≅ 200 atm), N2
ativar energeticamente a reação de fixação. A reação de fixação do nitrogênio é o ponto de partida para manufatura de muitos produtos industriais e agrícolas. Por todo o mundo a produção industrial de fertilizantes nitrogenados atinge uma quantia maior que 80 x 1012 g ano-1 (FAOSTAT, 2001).
Uma vez fixado em amônio ou nitrato, o N entra no ciclo biogeoquímico e passa por várias formas orgânicas e inorgânicas antes de retornar eventualmente para a forma N2 molecular. O amônio e o nitrato (NO3) íons que são gerados
pela fixação ou liberados pela decomposição da matéria orgânica do solo torna-se o objetivo da intensa competição entre plantas e microorganismos. Devido a essa competitividade as plantas desenvolveram mecanismos para absorverem esses íons da solução do solo o mais rápido possível. Sob elevada concentração no solo que ocorre depois da fertilização, a absorção de amônio e nitrato pelas raízes deve exceder a capacidade da planta em absorver esses íons, levando ao acúmulo deles nos tecidos das plantas (Taiz & Zeiger, 2002).
2.8 Nitrogênio no solo
O teor de nitrogênio no total nos solos varia de 0,02% em solos arenosos até 2,5% em solos turfosos. O N presente no solo encontra-se nas formas orgânicas e inorgânicas, sendo que nos horizontes superficiais a forma orgânica (N-org) predomina, representando mais de 90% do N-total. Porém, o N-org é praticamente indisponível para as plantas (Tisdale et al., 1985).
O N contido na matéria orgânica do solo encontra-se primariamente na forma de N-aminoacídico (aminoácidos e proteínas) e, em menor proporção, na forma de compostos nitrogenados heterocíclicos (bases nitrogenadas dos ácidos nucléicos). A liberação do N-aminoacídico é chamada de proteólise ou aminização e a transformação deste em N-NH3
é chamada de amonificação. Estes processos podem ser esquematicamente representados desta forma:
N-org → R-NH2 + CO2 + produtos adicionais + energia
Em ambos os processos, a energia liberada é utilizada pelos microorganismos heterotróficos responsáveis por esta reação (Malavolta, 1976). A amônia pode ser oxidada biologicamente a nitrato, em um conjunto de processos chamado de nitrificação, os quais são realizados por bactérias quimioautotróficas aeróbias obrigatórias, dos gêneros Nitrosomonas e Nitrobacter, conforme se segue:
2 NH4+ + 3 O2→ Nitrosomonas → 2 NO2- + 2 H2O + 4 H+
2 NO2- + O2→ Nitrobacter → 2 NO3
Devido à distribuição das bactérias responsáveis pela nitrificação, o NO3- é a forma de N mineral predominante na maioria dos solos cultivados (Marschner, 1995).
Ao conjunto de processos de aminização, amonificação e nitrificação, cujo resultado final é a transformação do N-org a N-mineral, dá-se o nome de mineralização. A taxa de mineralização depende de muitos fatores, incluindo aeração, pH, temperatura, disponibilidade de água e, composição do N-org do solo e dos resíduos orgânicos que são associados ao solo. Uma vez na forma inorgânica, o N pode ser absorvido pelas plantas, pelos próprios microorganismos do solo (imobilização), ou sair do sistema pelos processos de volatilização, desnitrificação e lixiviação.
2.9 Nitrogênio na planta
O nitrogênio está presente em muitos compostos bioquímicos das células das plantas. Por exemplo, o nitrogênio é encontrado em fosfato nucleosídeos e aminoácidos que formam os ácidos nucléicos e proteínas. Apenas os elementos oxigênio, carbono, hidrogênio e, em alguns casos, o potássio, são mais abundantes na planta que o nitrogênio. Muitos ecossistemas natural e agrícola mostram dramáticos ganhos após a fertilização nitrogenada, provando a importância deste nutriente.
2.10 Isótopos de nitrogênio
produzidos artificialmente, são radioativos e tem diferentes meias vidas. Os outros dois isótopos são estáveis, 14N e 15N, e ocorrem naturalmente. Os isótopos possuem um mesmo
número de prótons e tem em conseqüência o mesmo número atômico, porém diferem na massa atômica que está definida nos diferentes números de nêutrons no núcleo.
As propriedades de 14N e 15N são idênticas. Existem pequenas diferenças no comportamento destes isótopos nos sistemas biológicos que são devidas à sua diferença de massa. Isto faz com que tenham também pequenas diferenças nas suas propriedades físicas. Como as propriedades químicas são determinadas pelos elétrons, entre eles não tem diferenças químicas. Para o uso de N como traçador, essas diferenças não podem ser levadas em consideração, tendo como exceção, quando se trabalha com as variações da abundância natural dos isótopos de nitrogênio (Hauck & Bremner, 1976).
2.11 O nitrogênio como traçador
Urey et al. (1937) usaram gás amônia e solução de sulfato de amônio em uma reação de troca e após um processo de 30 dias conseguiram produzir fertilizante com abundância em átomos de 15N de 2,54%. Após este importante fato foi possível utilizar 15N como traçador em estudos biológicos.
A ocorrência dos isótopos 14N e 15N dá-se quase numa taxa constante. No trabalho de Junk & Svec (1958) usando precisão de 1 parte em 1000, é indicado que o 15N na atmosfera tem abundância média de 0,366 % em átomos ou 3660 µg de 15N / g de N. A
relação existente entre os dois isótopos é de 272,0 ± 0,3 : 1.
3 MATERIAL E MÉTODOS
Foram conduzidos dois experimentos: o primeiro no verão do ano de 2002 e o segundo no outono de 2003. O objetivo não foi comparar as duas épocas de plantio, mas avaliar o efeito do CO2 e enxertia nas distintas épocas.
3.1 Local de condução dos experimentos
Os experimentos foram conduzidos na Fazenda de Ensino, Pesquisa e Produção (FEPP), pertencente à Faculdade de Ciências Agronômicas - UNESP/Campus de Botucatu, localizada no município de São Manuel – SP, com coordenadas cartográficas aproximadas de 22º 44’ S e 48º 34’ W Gr. e altitude média de 750 metros. Segundo Espindola et al. (1973), o clima da região é do tipo mesotérmico, ou seja, subtropical úmido com estiagem no inverno.
3.2 Produção das mudas
porta-enxerto o híbrido Anchor-T (Takii) e como cavaleiro e pé-franco o híbrido Débora Max (Sakata Seed Sudamérica). Todo o cultivo das mudas foi conduzido em viveiro com cobertura plástica localizado na Fazenda Experimental de São Manuel. O substrato para a semeadura foi preparado na proporção de 60 litros de terra de barranco, 60 litros de esterco de bovino curtido e peneirado, 30 litros de casca de arroz carbonizada, 400 gramas de 4 -14 - 8 e 70 gramas de superfosfato simples. Durante a formação das mudas conduziram-se os seguintes tratos culturais: Aplicação de imidacloprid na dosagem de 0,3 g L-1 do produto comercial, visando o
controle dos vetores tripes e pulgões, prevenindo assim a ocorrência de viroses nas plantas. Realizaram-se também adubações foliares com nitrato de cálcio (1g L-1) aos 20 e 30 dias após a semeadura. A irrigação das mudas foi feita manualmente com o chuveirinho, duas a três vezes ao dia. Com 15 dias após a semeadura as mudas foram transplantadas para copos plásticos com volume de 200 ml, para que houvesse melhor desenvolvimento das mudas e facilitar a operação da enxertia.
3.3 Enxertia das mudas
No verão a enxertia do tomateiro foi realizada aos 35 dias após a semeadura (DAS) e no outono aos 39 DAS. A técnica utilizada foi de fenda simples, deixando o porta-enxerto com duas folhas definitivas e o cavaleiro com quatro folhas definitivas (Goto et al. 2004). As mudas enxertadas foram colocadas em ambiente controlado com temperatura aproximada de 25ºC e umidade relativa em torno de 95% para evitar o ressecamento da seiva no ponto de enxertia. As mudas do pé-franco continuaram nas mesmas condições que vinham sendo cultivadas. O pegamento do enxerto das mudas foi de aproximadamente 95%.
3.4 Transplante das mudas
No verão as mudas foram transplantadas para o local definitivo, aos 44 DAS e no outono aos 48 DAS. O transplante foi feito para vasos de polietileno com volume aproximado de 20 litros. Optou-se pelo cultivo em vasos para que não houvesse perda no perfil do solo do fertilizante nitrogenado (sulfato de amônio) com abundância em átomos de
3.5 Solo e adubação
Para o preenchimento dos vasos foi utilizada “terra de barranco” do perfil de um solo tipo podzólico com textura arenosa e características químicas apresentadas na Tabela 2. A calagem foi realizada para elevar a saturação em bases a 80% e a adubação de plantio feita com base nos dados da análise química do solo, conforme (Raij, 1992). Para cada vaso aplicou-se 20 g de calcário dolomítico (2 t/ha), 18 g de super simples, 15 g de termofosfato magnesiano com boro e zinco, 6 g de cloreto de potássio, 0,5 g de ácido bórico e 1 litro de composto orgânico (Biomix), com 30 dias de antecedência ao transplante das mudas. No dia do transplante foi realizada amostragem do solo dos vasos para análise química para orientação da adubação de cobertura e cujos resultados estão apresentados na Tabela 3.
Tabela 2. Análise química do solo usado nos vasos do experimento com tomateiro nos cultivos de verão e outono, antes da calagem e adubação, analisada pelo Laboratório do Setor de Ciência do Solo da FCA/UNESP, Campus de Botucatu, 2001.
H+Al K Ca Mg SB CTC V% Épocas
pH CaCl2
M.O. g dm-3
Presina g dm-3
mmolc dm-3
Verão 4,1 8 1 26 0,4 7 1 9 35 25
Outono 4,3 4 1 18 0,3 13 3 16 34 46
Tabela 3. Análise química do solo usado nos vasos do experimento com tomateiro, nos cultivos de verão e outono, após a calagem e adubação, analisada pelo Laboratório do Setor de Ciência do Solo da FCA/UNESP, Campus de Botucatu, 2001.
H+Al K Ca Mg SB CTC V%
Épocas
pH CaCl2
M.O. g dm-3
Presina g dm-3
mmolc dm-3
Verão 6,6 25 74 11 0,8 43 13 57 68 83
Outono 7,1 8 152 14 1,4 60 26 86 100 86
3.6 Estrutura do ambiente de cultivo
altura, coberta com agrofilme plástico de 150 µm e fechada lateralmente com tela de sombreamento de 50%. Para amenizar as temperaturas elevadas no interior do ambiente de cultivo, no verão, utilizou-se malha termo-refletora de 50% de sombreamento sob a cobertura plástica. Para viabilizar operacionalmente o ensaio utilizou-se apenas a metade do ambiente, ou seja, 15 metros iniciais do comprimento da estrutura de cultivo.
Figura 1. Vista, externa (A) e interna (B), do ambiente de cultivo do experimento. FCA/UNESP, São Manuel - SP, 2002.
3.7 Clima
No verão, as leituras de temperaturas máxima e mínima e umidade relativa do ar no local de cultivo foram obtidas diariamente, sendo realizadas as 9:00, 12:00 e 16:00 horas em termômetros de temperaturas máxima e mínima e termohigrógrafo de bulbo úmido para umidade relativa, instalados a 1,5 metro de altura do solo, na parte central do ambiente protegido.
Os valores médios das temperaturas máxima, média e mínima do período de cultivo do tomateiro foram 31,3 °C, 26,0 °C e 20,4 °C respectivamente (Figura 2).
Os valores médios da umidade relativa máxima, média e mínima do período de cultivo do tomateiro foram 84,7%, 67,3% e 49,9%, respectivamente (Figura 3).
Figura 2. Valores de temperaturas máxima, média e mínima do período de cultivo.
Figura 3. Valores de umidade relativa máxima, média e mínima do período de cultivo.
0 5 10 15 20 25 30 35 40
FEV FEV FEVMARMARMARMARMARMARMARABRABRABRABRABRABRABR MAI MAI MAIMAIMAI MAIMAI
Dias do ciclo
Temper
at
ur
a (
°C)
T min T média T max
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
FEV FEV FEV MAR MAR MAR MAR MAR MAR MAR ABR ABR ABR ABR ABR ABR ABR MAI MAI MAI MAI MAI MAI MAI
Dias do ciclo
Umida
de
re
la
tiva
(%)
No outono, as leituras de temperaturas média e média da umidade relativa do ar durante o período de cultivo que foram obtidas diariamente por sensores acoplados a um data logger modelo CR-23X.
Figura 4. Dados da temperatura durante o período de cultivo.
Figura 5. Dados de umidade relativa durante o período de cultivo.
Tem pera tura ( ° C ) U m id ade rela tiv a (% ) 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00
MARMARMAR ABR ABR ABR MA I
MAI MAI JUN JUN JUN JUN JUL JUL JULAGOAGOAGOAGO SET SET
0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00
3.8 Sistema de irrigação
A irrigação da cultura, nos dois experimentos, foi feita vaso a vaso por gotejadores com terminais tipo “lança”, com vazão de 2 L h-1 por vaso a uma pressão de serviço de 1,6 kgf. O monitoramento da irrigação foi realizado por tensiômetro. Quando o valor chegasse a 0,7 bar efetuava-se a irrigação (Marouelli, 1996).
3.9 Adubação de cobertura e condução da cultura
No verão, a adubação de cobertura potássica foi feita com 6 g de cloreto de potássio por vaso parceladas em oito vezes à partir de sete dias após o transplante das mudas, numa freqüência de cinco dias. A adubação de cobertura nitrogenada foi realizada em três aplicações, sendo a primeira aos 21 DAT com 10 g de nitrato de cálcio por planta, a segunda aos 36 DAT com 10 g de sulfato de amônio por planta e a terceira aos 45 DAT com 10 g de sulfato de amônio por planta.
No outono, na adubação de cobertura aplicaram-se 12 g planta-1 de K2O
com cloreto de potássio e 41 g planta-1 de nitrato de cálcio, parcelados em nove aplicações, a partir do dia 10/05/2003 (10 dias após o transplante) até o final da colheita dos frutos (Raij, 1992). Realizou-se adubação via foliar com o fertilizante a base de micronutrientes, semanalmente.
Nos dois experimentos, o tomateiro foi conduzido em haste única, retirando-se toda brotação lateral da planta. A poda apical foi realizada acima de duas folhas localizadas após a sexta penca de frutos.
3.10 Tratamento fitossanitário
3.11 Aplicação de dióxido de carbono (CO2)
A aplicação de CO2 foi realizada na água de irrigação pela rede de
gotejadores, utilizando-se um sistema composto por cilindro de CO2 líquido sob pressão,
válvula reguladora de pressão com manômetro, fluxômetro e injetor Venturi específico para aplicação de gás em água.
No verão, o CO2 foi ministrado, a partir do dia 27/02/2002 aos 34 dias
após transplante das mudas, na quantia de 12 L min-1 (dose recomendada pela empresa fornecedora do gás – White Martins), dose essa regulada por um fluxômetro na saída do cilindro. A aplicação do CO2 foi feita em todas as irrigações, durante 90% do tempo de rega,
sempre no período da manhã.
Ao final do ciclo da cultura calculou-se a dose aplicada de CO2, o que
totalizou 110 g de CO2 por planta ou 0,22 kg m-2 de ambiente protegido.
No outono, a aplicação de CO2 na água de irrigação foi ministrado pelo
fluxômetro nas dosagens de 5 e 10 L min-1, respectivas a duas doses do ensaio, sendo as aplicações realizadas em todas as irrigações durante 90% do tempo de rega, sempre no período da manhã. A aplicação de CO2 inicio-se a partir da emissão do primeiro pendão floral das
plantas, ou seja, aos 35 dias após transplante aplicando-se até o final da colheita dos frutos. Ao final do ciclo da cultura calculou-se a quantia de CO2 aplicada, o que totalizou em 1,845 kg e
4,806 kg de CO2, respectivamente para as dosagens 5 e 10 L min-1. Sendo assim, para a
dosagem de 5 L min-1 foi aplicado aproximadamente 30,0 g de CO2 por planta e para a
dosagem de 10 L min-1 80,0 g de CO2 por planta, durante o ciclo todo da cultura.
3.12 Aplicação do fertilizante nitrogenado com abundância em átomos de 15N
No experimento de verão, por ocasião da terceira adubação de cobertura nitrogenada, aos 45 DAT (08/03/02), aplicou-se 5 g por planta do fertilizante sulfato de amônio com concentração isotópica de 3,13% em átomos 15N em dezesseis plantas, sendo
uma de cada parcela do experimento.
cada parcela, sendo que cada planta recebeu 5 g do fertilizante. Uma planta de cada parcela era para ser colhida sete e a outra, quatorze dias após aplicação do 15N.
A escolha destas datas para a aplicação do 15N foi em função do desenvolvimento fenológico da cultura, onde neste estágio a planta apresentava uma boa quantidade de frutos e estava próxima do início da produção. Desta maneira viabilizou o estudo do transporte de 15N para as folhas e frutos da planta de tomateiro.
3.13 Preparação das plantas para avaliação
3.13.1 Divisão das plantas em partes vegetativa e reprodutiva
Para avaliar o efeito da aplicação do CO2 via água de irrigação na
absorção e distribuição do nitrogênio pelo tomateiro enxertado e não enxertado, adubados com sulfato de amônio com abundância em átomos de 15N a 3,13%, foi colhida uma planta por
parcela experimental. No verão, a colheita de planta para análise de 15N no tecido vegetal foi realizada quatorze dias após a aplicação do fertilizante marcado, aos 58 DAT.
No outono, a primeira planta para análise de 15N foi colhida aos 82 DAT (21/07/2003) e a segunda aos 89 DAT (28/07/2003), totalizando sete e quatorze dias após a aplicação do 15N. Neste experimento foram feitas duas colheitas com a finalidade de
estudar a relação fonte dreno do nitrogênio na planta do tomateiro.
Depois de colhidas, as plantas foram lavadas em água destilada e sabão neutro e divididas em três partes vegetativas (folhas) e duas partes reprodutivas (frutos), da seguinte maneira:
- parte vegetativa (folhas): terço basal (todas as folhas a partir da primeira folha verdadeira da planta até a 1a folha após o 1º cacho de frutos), terço mediano (todas as folhas a partir da 1a folha após o 1º cacho de frutos até a 1a folha após o 3º cacho de frutos) e terço apical (todas as folhas a partir da 1a folha acima do 3º cacho de frutos até o meristema apical).
- parte reprodutiva (frutos): parte basal (frutos da primeira e segunda penca da planta) e parte apical (frutos da terceira a sexta penca da planta).
amostras levadas ao Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA/USP) para realizar as análises de abundância de átomos de 15N nas amostras do tomateiro pelo equipamento de
espectrofotômetro de massa (Trivelin, 1973).
3.14 Características determinadas
A partir dos resultados de abundância de átomos de 15N, do nitrogênio total no tecido vegetal e da massa seca das amostras que foram enviadas ao laboratório calculo-se: a quantidade do nitrogênio total (N-t), o excesso de 15N na amostra, a quantidade do nitrogênio na planta proveniente do fertilizante (QNPPF) e a porcentagem de recuperação do fertilizante pela planta (%R). Para estes cálculos utilizaram-se as seguintes fórmulas:
- Nitrogênio total no órgão da planta (NT), expresso em g kg-1:
• NT = N-t x MSA / 100 onde:
- N-t = conteúdo de N no órgão (g kg-1); - MSA = massa seca da amostra (g).
- Excesso de átomos de 15N no tecido vegetal (15N), expresso em %: • Exc. 15N = 15N – cn
onde:
- 15N = abundância de átomos de 15N no tecido vegetal; - cn = concentração natural de átomos de 15N.
- Quantidade de nitrogênio no órgão proveniente do fertilizante (QNPPF), em mg g
-1:
• QNPPF = [(c – s) / (f – s)] x N-t onde:
- c = abundância de 15N no órgão da planta; - s = ocorrência natural de 15N na amostra (0,367);
- Porcentagem de recuperação do fertilizante (%EUF), expresso em %:
onde:
- QNPPF = Quantidade de nitrogênio no órgão proveniente do fertilizante; - Dose de N = quantidade de nitrogênio do fertilizante.
Para avaliar as características descritas no total das folhas e frutos somaram-se os valores dos resultados das características analisadas de cada parte da planta, órgão vegetativo (folhas) e reprodutivo (frutos).
3.15 pH e condutividade elétrica da água e do solo
Esses parâmetros foram avaliados somente no experimento de outono, utilizando-se peagâmetro e condutivímetro. As medidas foram tomadas em dois dias do ciclo da cultura, em 25/06/2003 e 29/09/2003. Determinou-se o pH e a condutividade elétrica da água de irrigação do tratamento testemunha (sem aplicação do gás) e dos tratamentos com as diferentes doses de CO2 via água de irrigação. O pH do solo também foi determinado nos
tratamentos.
3.16 Produção
Para determinação da produção do tomateiro foram realizadas colheitas semanais dos frutos que estavam em ponto de colheita comercial. No verão a colheita dos frutos foi iniciada aos 63 DAT (26/03/2002) e finalizada aos 133 DAT (04/06/2002), completando o ciclo da cultura. A produção foi determinada pelo número total de frutos comerciais, massa fresca dos frutos comerciais, a média da massa fresca de fruto comercial e a média da massa fresca de frutos comerciais por planta.
No outono, a colheita dos frutos foi iniciada aos 76 DAT (15/07/2003) e finalizada aos 145 DAT (24/09/2003), completando o ciclo da cultura. A produção foi
determinada pelo número total de frutos por planta, massa total de frutos por planta, número de frutos comerciais por planta e massa de frutos comerciais por planta.
Foram considerados frutos comerciais os que tiveram massa fresca acima de 85 gramas e apresentavam bom aspecto comercial.
3.17 Delineamento experimental
No verão, o experimento foi implantado no delineamento inteiramente casualizado em esquema fatorial 2 x 2, sendo um dos fatores os tratamentos água de irrigação com e sem a presença de CO2 e o outro fator as plantas de tomateiro enxertadas (‘Anchor T’ +
‘Débora Max’) e não enxertadas (‘Débora Max’), com quatro repetições, resultando num total de 16 parcelas com 5 plantas cada uma, num total de 80 plantas úteis no experimento.
No outono, o experimento foi implantado em delineamento inteiramente casualizado em esquema fatorial 3 x 2, sendo duas doses de CO2 via água de
irrigação (5 e 10 L min-1) mais a testemunha e plantas enxertadas (‘Anchor T’ + ‘Débora Max’) e não enxertadas (‘Débora Max’) de tomateiro, com quatro repetições, resultando num total de 24 parcelas, com 6 plantas por parcela, num total de 144 plantas úteis no experimento.
As partes das plantas, vegetativa e reprodutiva, entraram como fator experimental quando analisadas as variáveis entre as distintas partes.
Os dados foram processados no programa estatístico SAS, no esquema de medidas repetidas (split-splot).
Quadro1. Quadro de análise de variância do experimento de verão e outono. Graus de liberdade Graus de liberdade
Causas de variação Verão Outono
Doses 1 2
Enxertia 1 1
Dose x Enxertia 1 2
Tratamento 3 5
Resíduo 12 17
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Experimento Verão 2002
4.1 Comparação entre os tratamentos com e sem CO2 dissolvido na água de irrigação
Para fazer a comparação da absorção e transporte do nitrogênio na parte vegetativa e reprodutiva da planta como um todo, fez-se a somatória das partes vegetativas (basal + mediana + apical) das características analisadas e também a somatória das partes reprodutivas (basal + apical), viabilizando as comparações nas folhas e nos frutos da planta enxertada e pé-franco, com e sem CO2 na água de irrigação.
A dose de CO2 de 12 L min-1 não diferiu da testemunha para as
variáveis analisadas na planta enxertada (Tabela 4). Além disso, a massa seca das folhas e dos frutos não diferiu no tratamento com e sem CO2. O nitrogênio total não diferiu nas folhas e
nem nos frutos do tomateiro enxertado, entre os tratamentos com e sem CO2 na água de
irrigação.
enxertado também não apresentou diferença entre tratamentos com e sem CO2 na água de
irrigação (Tabela 4).
Tabela 4. Comparação dos valores médios de massa seca (MS), do nitrogênio total (N-t), do excesso de
15N (15N), da quantidade de nitrogênio proveniente do fertilizante (QNPPF) e da
porcentagem de recuperação do fertilizante (% R), entre as doses de 0 e 12 L min-1 de CO
2
na água de irrigação, nas folhas e nos frutos do tomateiro enxertado e pé-franco. FCA/UNESP, Botucatu 2004.
MS (g) N-t (g/g) 15N (%) QNPPF (mg/g) % R Doses
L min-1 Folha Fruto Folha Fruto Folha Fruto Folha Fruto Folha Fruto 0 75,0 a 78,0 a 1,88 a 1,71 a 2,52 a 1,71 a 0,41 a 0,38 a 28,32 a 25,71 a Enxertado
12 62,2 a 80,9 a 1,68 a 1,78 a 2,41 a 1,38 a 0,31 a 0,31 a 21,56 a 21,25 a 0 67,5 a 83,9 a 1,74 a 1,86 a 2,54 a 1,64 a 0,35 a 0,42 a 23,79 a 28,93 a Pé-franco
12 74,9 a 75,5 a 2,05 a 2,05 a 2,33 a 1,40 a 0,39 a 0,35 a 26,97 a 23,73 a
CV % 14,0 16,7 7,7 19,9 19,9
* Médias seguidas de mesma letra nas colunas não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.
As mesmas variáveis não diferiram nas folhas e nem nos frutos do tomateiro pé-franco entre os tratamentos com e sem CO2 na água de irrigação (Tabela 4).
A MS, o N-t, o 15N, a QNPPF e a % R das folhas do tomateiro pé-franco foram semelhantes quando irrigados com e sem CO2. Nos frutos, as características
também não diferiram entre os tratamentos com e sem CO2.
Os resultados demonstraram que o CO2 dissolvido na água de irrigação
não favoreceu e nem prejudicou a absorção e transporte de nitrogênio tampouco o acúmulo de massa seca nas folhas e nos frutos tanto na planta enxertada quanto no pé-franco.
Com valores variando de 5,6 a 6,8 % de N nas folhas de pimentão irrigado com e sem CO2 dissolvido na água, Baiget (2002), também não encontrou diferença
entre os tratamentos, concluindo que o gás na água não interferiu na absorção e transporte de N para as folhas da planta.
Storlie & Heckman (1996) demonstraram que o CO2 injetado na água
que o incremento de HCO3- no sistema radicular de plântulas de soja não aumentou a absorção
de NO3- e nem de NH4+.
No meloeiro irrigado com CO2 na dose de 50 kg ha-1, Pinto et al.
(1999) não encontraram diferença na concentração de nitrogênio nas folhas da planta, concordando com o resultado deste experimento.
Bialczyk & Lechowski (1995) enriquecendo o ambiente da rizosfera do tomateiro com 5,68 mM KHCO3 por dm3 de solução nutritiva, observaram maior
concentração de NO3- na seiva do xilema, em 34,6%. No entanto, os resultados deste trabalho
demonstram que o incremento de CO2 na rizosfera não aumentou a absorção e transporte de N
para as folhas e frutos. O ganho que esses autores conseguiram na concentração de NO3- na
seiva do xilema sob enriquecimento da rizosfera do tomateiro com CO2 pode ter sido devido à
fonte e dose utilizada no experimento.
4.2 Comparação entre planta enxertada e de pé-franco
Quando irrigada sem o CO2, a planta enxertada e pé-franco não
diferiram na MS de folhas e nem de frutos. O N-t acumulado nas folhas e frutos até o momento da colheita para análise também não diferiu entre a planta enxertada e pé-franco (Tabela 5).
A eficiência da planta enxertada e pé-franco foi semelhante em absorver e transportar o nitrogênio traçador (15N) do fertilizante para as folhas e frutos, não havendo, deste modo, diferença na QNPPF e % R no órgão vegetativo e reprodutivo entre a planta enxertada e pé-franco.
O acúmulo de massa seca de folhas e frutos também não teve diferença entre planta enxertada e de pé-franco inclusive quando irrigadas com o CO2 na dose de 12 L
min-1. O mesmo aconteceu com a concentração de N-t nas folhas e nos frutos, não havendo diferença, para essa variável entre a planta enxertada e pé-franco sob o fornecimento de CO2
na rizosfera (Tabela 5).
Tabela 5. Valores médios de massa seca (MS), do nitrogênio total (N-t), do excesso de 15N (15N), da
quantidade de nitrogênio proveniente do fertilizante (QNPPF) e da porcentagem de recuperação do fertilizante (% R) entre a planta enxertada e pé-franco, em suas folhas e
frutos e nas doses de 0 e 12 L min-1 de CO2 na água de irrigação. FCA/UNESP, Botucatu
2004.
MS (g) N-t (g/g) 15N (%) QNPPF (mg/g) % R Doses
L min-1 Planta Folha Fruto Folha Fruto Folha Fruto Folha Fruto Folha Fruto Enxertado 75,0 a 78,0 a 1,88 a 1,71 a 2,52 a 1,71 a 0,41 a 0,38 a 28,32 a 25,71 a 0
Pé-franco 67,5 a 83,9 a 1,74 a 1,86 a 2,54 a 1,64 a 0,35 a 0,42 a 23,79 a 28,93 a Enxertado 62,2 a 80,9 a 1,68 a 1,78 a 2,41 a 1,38 a 0,31 a 0,31 a 21,56 a 21,25 a 12
Pé-franco 74,9 a 75,5 a 2,05 a 2,05 a 2,33 a 1,40 a 0,39 a 0,35 a 26,97 a 23,73 a
CV % 14,0 16,7 7,7 19,9 19,9
* Médias seguidas de mesma letra nas colunas não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.
Portanto, a enxertia em tomate não causou prejuízo e nem aumento em relação à eficiência em absorver e transportar N para os órgãos da planta, podendo ser utilizada como técnica cultural no manejo de controle de enfermidades do solo sem problemas nutricionais relacionados com o nitrogênio.
Brandão Filho et al. (2003) não detectaram diferença na taxa fotossintética entre planta enxertada e não enxertada de berinjela o que provavelmente também pode ter acontecido com a absorção de N, pois se a planta enxertada tivesse incremento na assimilação de carbono na fotossíntese, provavelmente teria tido uma demanda em N para suprir a necessidade para a fotossíntese. Esses resultados corroboram com o deste trabalho de que a planta enxertada e de pé-franco de tomate têm a mesma eficiência em absorver e assimilar o nitrogênio.
4.3 Comparação entre órgãos da planta
A distribuição de MS entre folhas e frutos na planta enxertada irrigada sem CO2 foi semelhante, havendo um acúmulo equilibrado de MS nos órgãos da planta, aos
58 DAT (Tabela 6).
Os valores de 15N, a QNPPF e a % R não diferiram entre a parte vegetativa e reprodutiva, demonstrando que após 14 dias após a aplicação do 15N, as folhas do
tomateiro enxertado continuam exercendo função de órgão dreno de nutrientes, inclusive, houve uma tendência de o 15N ser transportado mais para as folhas, porém sem atingir valores que os diferisse estatisticamente dos frutos.
O pé-franco, quando irrigado sem CO2, não teve diferença de MS entre
os órgãos da planta. A concentração do N-t também não diferiu entre as folhas e os frutos do tomateiro pé-franco.
No entanto, o excesso de 15N foi maior nas folhas que nos frutos do tomateiro pé-franco, o que significa um transporte mais intenso do 15N para as folhas da planta, comprovando a atividade das folhas nesse estádio fenológico (58 DAT).
Tabela 6. Valores da massa seca (MS), do nitrogênio total (N-t), do excesso de 15N (15N), da quantidade
de nitrogênio proveniente do fertilizante (QNPPF) e da porcentagem de recuperação do fertilizante (% R) entre as folhas e frutos da planta de tomateiro enxertado e pé-franco,
irrigadas com a dose 0 e 12 L min-1 de CO
2. FCA/UNESP, Botucatu 2004.
MS (g) N-t (g/g) 15N (%) QNPPF (mg/g) % R Doses
L min-1 Órgão Enxert Pé-fran Enxert Pé-fran Enxert Pé-fran Enxert Pé-fran Enxert Pé-fran Folha 75,0 a 67,5 a 1,88 a 1,74 a 2,52 a 2,54 a 0,41 a 0,35 a 28,32 a 23,79 a 0
Fruto 78,0 a 83,9 a 1,71 a 1,86 a 1,71 a 1,64 a 0,38 a 0,42 a 25,71 a 28,93 a Folha 62,2 a 74,9 a 1,68 a 2,05 a 2,41 a 2,33 a 0,31 a 0,39 a 21,56 a 26,97 a 12
Fruto 80,9 a 75,5 a 1,78 a 2,05 a 1,38 b 1,40 b 0,31 a 0,35 a 21,25 a 23,73 a
CV % 14,0 16,7 7,7 19,9 19,9
* Médias seguidas de mesma letra nas colunas não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.
A QNPPF e a % R não diferiram entre folhas e frutos do tomateiro pé-franco irrigado sem CO2, devido ao fato dessas variáveis serem dependentes do 15N e da MS,
sendo que a mesma nos frutos teve maior valor, porém sem diferir estatisticamente. Quando irrigada com a dose de 12 L min-1, a planta enxertada não teve diferença de MS entre folhas e frutos. O N-t acumulado nas folhas e frutos também não teve diferença (Tabela 6).
O 15N absorvido pelo tomateiro enxertado irrigado com a dose de 12 L
folhas do que para os frutos.
A QNPPF e a % R foi semelhante entre os órgãos do tomateiro enxertado e irrigado com água carbonatada.
O tomateiro pé-franco teve resultados semelhantes ao enxertado, para as características estudadas, quando irrigado com CO2 dissolvido na água. No entanto, não
houve diferença entre as folhas e frutos no acúmulo de MS, N-t, QNPPF e % R, sendo que apenas o 15N diferiu, apresentando maiores valores nas folhas que nos frutos (Tabela 6).
Com esses resultados observou-se que as folhas da planta enxertada e pé-franco, tanto irrigado com ou sem CO2, seguem funcionando como órgãos dreno de N,
sintetizando aminoácidos e proteínas para o metabolismo fisiológico da planta.
Também o acúmulo de MS e N-t nas folhas e frutos, foi bem dividido entre os órgãos da planta enxertada e pé-franco nos três tratamentos de CO2 na água de
irrigação, o que significa que os tratamentos não influenciaram na absorção e assimilação de carbono. Equilíbrio na massa seca de órgãos entre planta enxertada e pé-franco de pepineiro também foi encontrado por Cañizares, 1997.
4.4 Comparação entre as partes da planta 4.4.1 Parte vegetativa
O acúmulo demassa seca (MS) de folhas não diferiu entre as partes vegetativas da planta enxertada, o mesmo acontecendo com o nitrogênio total (Tabela 7). Entretanto o 15N foi maior nos tecidos das folhas da parte apical da planta enxertada irrigada sem CO2. Também foi encontrada maior QNPPF nas folhas da parte
apical do tomateiro enxertado, com um valor de 0,25 mg g-1 de N e a % R, com 13,47% do N recuperado do fertilizante.
Para o pé-franco irrigado sem CO2 o teste F da análise de variância
indicou diferença entre as partes vegetativas para todas as características analisadas.
No pé-franco irrigado sem CO2 o maior acúmulo de MS e N-t foi nas
