UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS
ESCOLA DE AGRONOMIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GENÉTICA E
MELHORAMENTO DE PLANTAS
AVALIAÇÃO DA EFICIÊNCIA DA REDE EXPERIMENTAL
DA EMBRAPA EM DEZ ANOS DO PROGRAMA DE
MELHORAMENTO DO FEIJOEIRO-COMUM
VILMAR DE ARAÚJO PONTES JÚNIOR
Orientadora:
Profª Drª Patrícia Guimarães Santos Melo
VILMAR DE ARAÚJO PONTES JÚNIOR
AVALIAÇÃO DA EFICIÊNCIA DA REDE EXPERIMENTAL
DA EMBRAPA EM DEZ ANOS DO PROGRAMA DE
MELHORAMENTO DO FEIJOEIRO-COMUM
Tese apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Genética e Melhoramento de Plantas, da Universidade Federal de Goiás, como requisito parcial à obtenção do título de Doutor em Genética e Melhoramento de Plantas.
Orientadora:
Profª Drª Patrícia Guimarães Santos Melo
Co-orientadores:
Dr Leonardo Cunha Melo Dr Helton Santos Pereira
Goiânia, GO – Brasil 2016
Ficha catalográfica elaborada automaticamente
com os dados fornecidos pelo(a) autor(a), sob orientação do Sibi/UFG
Pontes Júnior, Vilmar de Araújo.
Avaliação da eficiência da rede experimental da Embrapa em dez anos do programa de melhoramento do feijoeiro-comum [manuscrito] / Vilmar de Araújo Pontes Júnior. - 2016.
xiii, 253 f.
Orientadora: Profª Drª Patrícia Guimarães Santos Melo; Co-orientador: Dr Leonardo Cunha Melo, Dr Helton Santos Pereira
Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Goiás, Escola de Agronomia (EA), Programa de Pós-Graduação em Genética e Melhoramento de Plantas, Goiânia, 2016.
Bibliografia. Apêndice.
1. Melhoramento Genético Vegetal. 2. Phaseolus vulgares L.. 3. Interação genótipos x ambientes. 4. Recomendação de Cultivares I. Guimarães Santos Melo, Patrícia, orient. II. Cunha Melo, Leonardo, co orient. III. Título.
DEDICATÓRIA
Ao meu irmão Tiago Melo, pelo incentivo e apoio.
Aos meus queridos sobrinhos João Paulo e Maria Clara;
Ao meu amor, Sheila Izabel, por me apoiar e compreender em todos os
momentos da nossa vida.
Dedico
Aos meus Pais, Vilmar e Luzimary, pelo exemplo
de vida, honestidade, dedicação, amor, aporte emocional e
financeiro em boa parte da minha vida. E pela maior herança que
puderam me oferecer, a Educação, a qual sou extremamente grato.
Ofereço
“O gênio consiste em um por cento de inspiração e noventa por cento de transpiração.”
AGRADECIMENTOS
A DEUS, pois sem Ele nada seria possível.
À Escola de Agronomia – EA, da Universidade Federal de Goiás, especialmente, ao Programa de Pós-Graduação em Genética e Melhoramento de Plantas –
PPGGMP e a Embrapa Arroz e Feijão, pela oportunidade de concretizar a minha formação profissional.
À professora, orientadora, Patrícia G. S. Melo, pela paciência, confiança e dedicação, desde a graduação até a finalização do Doutorado, bem com por estar sempre solícita, sem medir esforços.
Ao Leonardo C. Melo pela paciência, conselhos e apoio durante toda a minha vida acadêmica. Além da grande contribuição e valiosas sugestões para a finalização deste manuscrito.
Aos Professores do Curso de Pós-graduação em Genética e Melhoramento de Plantas, pelos ensinamentos.
Aos membros da banca examinadora pelas valiosas sugestões.
Aos amigos que conquistei ao logo desta caminhada, em especial, aos que fiz na UFG, Luiz Antônio C. Júnior, Cláudio Roberto C. de Godoi, Odilon P. de Morais Júnior, Rodrigo G. Branquinho, Arthur Tavares de O. Melo, entre outros. A Jéssica e ao Welinton pela amizade, paciência e boa vontade em lidar com todos os alunos da pós-graduação.
À Nidera Sementes Ltda., em nome do diretor de pesquisa PhD. José F. F. de Toledo e do gestor Dr. Cláudio Roberto C. de Godoi, pela confiança e
compreensão, em permitir conciliar o trabalho com a finalização da Tese. Aos meus familiares, pela paciência em tolerar a minha ausência em momentos especiais, por torcerem e me acompanharem nesta caminhada.
SUMÁRIO
RESUMO GERAL... 10
GENERAL ABSTRACT... 12
1 INTRODUÇÃO GERAL... 14
2 REFERENCIAL TEÓRICO... 17
2.1 CARACTERIZAÇÃO DAS REGIÕES DE RECOMENDAÇÃO DE CULTIVARES E ÉPOCAS DE PLANTIO DE FEIJÃO NO BRASIL... 17
2.2 MELHORAMENTO DO FEIJOEIRO-COMUM... 23
2.3 INTERAÇÃO DE GENÓTIPOS COM AMBIENTES (GxA)... 25
2.3.1 Estratificação ambiental... 27
2.3.2 Decomposição da interação... 34
2.4 REFERÊNCIAS... 38
3 ESTRATIFICAÇÃO DA REDE EXPERIMENTAL DE FEIJOEIRO-COMUM DA EMBRAPA EM DEZ ANOS DE AVALIAÇÃO DE LINHAGENS ELITE NO BRASIL... 46 RESUMO... 46 ABSTRACT... 47 3.1 INTRODUÇÃO... 48 3.2 MATERIAL E MÉTODOS... 51 3.2.1 Ánalises estatísticas... 54 3.2.2 Estratificação de ambientes... 54 3.2.2.1 Análise de fatores... 54 3.2.2.2 Ecovalência... 56
3.2.3 Critérios utilizados para estratificação... 56
3.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO... 58 3.3.1 Região 1 (Centro-Sul)... 58 3.3.1.1 Águas... 58 3.3.1.2 Seca... 72 3.3.2 Região 2 (Central)... 80 3.3.2.1 Águas... 81 3.3.2.2 Inverno... 91 3.3.3 Região 3 (Nordeste)... 99 3.4 CONCLUSÕES... 105 3.5 REFERÊNCIAS... 106
4 EFEITO DOS FATORES AMBIENTAIS NA INTERAÇÃO COM GENÓTIPOS NO MELHORAMENTO GENÉTICO DO FEIJOEIRO-COMUM DA EMBRAPA... 112
RESUMO... 112
ABSTRACT... 113
4.2 MATERIAL E MÉTODOS... 115 4.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO... 117 4.3.1 Região 1 (Centro-Sul)... 117 4.3.2 Região 2 (Central)... 124 4.3.3 Região 3 (Nordeste)... 133 4.4 CONCLUSÕES... 139 4.5 REFERÊNCIAS... 139 5 CONCLUSÕES GERAIS... 143 APÊNDICES... 144
RESUMO GERAL
PONTES JÚNIOR, V. A. Avaliação da eficiência da rede experimental da Embrapa
em dez anos do programa de melhoramento do feijoeiro-comum. 2016. 253 f. Tese
(Doutorado em Genética e Melhoramento de Plantas). Escola de Agronomia, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2016.1
Os ensaios de VCU (Valor de Cultivo e Uso), denominados de ensaios finais, são conduzidos em rede e estão sistematizados de forma organizada que inclui os Estados responsáveis por mais de 90% da produção nacional de feijoeiro-comum. Os ensaios finais são realizados em diferentes locais, épocas e anos, visando a seleção de linhagens superiores: produtivas, estáveis, adaptadas e com atributos agronômicos desejáveis. A interação de genótipos com ambientes (GxA) tem inúmeras implicações no programa de melhoramento de plantas, principalmente, na fase de avaliação final das linhagens. Em virtude disso, alternativas para minimizar o efeito da interação GxA devem ser procuradas. Entre elas destacam-se: a identificação de cultivares de comportamentos previsíveis, a estratificação das regiões de recomendação em sub-regiões homogêneas e a decomposição da interação GxA, visando a identificação dos fatores cuja interação é mais expressiva. O objetivo do presente trabalho foi realizar a estratificação ambiental da rede de ensaios finais e decompor as interações de genótipos com os fatores ambientais (locais, épocas e anos), durante dez anos do programa de melhoramento do feijoeiro-comum da Embrapa de grãos carioca e preto, nas três principais regiões produtoras no Brasil (R1-Centro-Sul, R2-Central, R3-Nordeste). No estudo de estratificação ambiental também foi avaliada a representatividade dos locais base desse programa. Foram utilizados dados de produtividade de grãos, provenientes dos ensaios conduzidos em blocos casualizados, com três repetições, no período de 2001 a 2012, totalizando 670 ensaios (292 na R1, 250 na R2 e 128 na R3). Durante todo período foram avaliados 88 genótipos do grupo carioca (76 linhagens e 12 testemunhas) e 71 genótipos avaliados no grupo preto (58 linhagens e 13 testemunhas). Em todas as regiões os efeito de local foi considerado como aleatório e o de genótipo como fixo. A estratificação ambiental foi realizada separadamente nas principais épocas de cultivo de cada região, utilizando-se as metodologias da análise de fatores e de ecovalência. Para utilização das metodologias simultaneamente foram estimados os índices de redundância conjunta: porcentagem de redundância (PR), fração de redundância (FR) e porcentagem de redundância na safra (PRS). A eliminação de um local foi estabelecida com base no critério observando os valores dos três índices de redundância (PR ≥ 15%, FR ≥ 1/2 e PRS ≥ 50%), em que o local para ser eliminado precisava atingir pelo menos dois destes valores. Para a R1, Candoi-PR, Palma-SC, Catanduvas-PR, Campos Novos-SC, Laranjeiras do Sul-PR, Roncador-PR e Dois Vizinhos-PR nas águas e Passo Fundo-RS, Prudentópolis-PR e Dourados-MS na seca foram redundantes, podendo ser eliminados da rede de ensaios. A nova rede de avaliação seria formada por 29 municípios nas águas e doze na seca, considerados informativos para a rede de ensaios finais. Na R2, Morrinhos-GO, Inhumas-Morrinhos-GO, Urutaí-Morrinhos-GO, Santo Antônio de Goiás-Morrinhos-GO, Cristalina-GO e Planaltina-GO e Sinop-MT nas águas e Porangatu-Planaltina-GO, Goiatuba-Planaltina-GO, Urutaí-Planaltina-GO, Senador Canedo-GO, Cáceres-MT, Primavera do Leste-MT e Brasília-DF no inverno foram redundantes e podem ser eliminados da rede. Essa região ficou com dez municípios para realização de
1Orientadora: Profa Dra Patrícia Guimarães Santos Melo. EA-UFG. Co-orientadores: Dr Leonardo Cunha Melo. Embrapa Arroz e Feijão.
ensaios nas águas e nove no inverno. Para a R3, Coronel João Sá-BA, Poço Redondo-SE, Nossa Senhora das Dores-SE, Simão Dias-SE podem ser eliminados da rede, pois, não agregaram informação à rede de avaliação de linhagens, sendo pouco informativos. Para essa região restaram 14 municípios para a composição da rede. Pode-se concluir que a rede de avaliação da Embrapa representa de forma eficiente as variações de cultivo do feijoeiro-comum no Brasil e que os ambientes que são bases de melhoramento nas regiões Centro-Sul e Central, encontram-se consistentes e informativos, exceto Santo Antônio de Goiás-GO na época das águas não é obrigatória a sua presença na rede de ensaios finais. Com destaque para aos municípios de Ponta Grossa-PR e Santo Antônio de Goiás-GO, que são pontos estratégicos para a avaliação das populações segregantes e de linhagens iniciais do programa de melhoramento genético de feijoeiro-comum no Brasil. Para verificar com qual dos fatores ambientais (locais, épocas ou anos) a interação de genótipos de feijoeiro-comum foi a mais expressiva, a interação GxA foi decomposta em genótipos x anos, genótipos x épocas e genótipos x locais. Foram utilizados dados de produtividade de grãos de 501 ensaios, sendo 207 na R1, 202 na R2 e 92 na R3. Para as duas primeiras regiões as análises foram parcialmente balanceadas, isto é, utilizando apenas os dados dos ensaios realizados nos locais com avaliação em pelo menos uma época em dois anos distintos de cada ciclo. Na R3 as análises conjuntas foram balanceadas, utilizando apenas os dados dos ensaios nos locais com avaliação nos dois anos de cada ciclo. Em todas as regiões os efeitos de genótipo, local, época e ano foram considerados fixos. Para a identificação da importância de cada fonte de variação da análise conjunta estimou-se a contribuição de cada uma em relação a variação total, utilizando-se a estimativa do coeficiente de determinação (R2). A média das contribuições ao longo dos anos para o efeito de genótipos em todas as regiões, para os grupos carioca e preto foi a de menor importância, seguida de ano e de época. Porém, a interação com local foi mais pronunciada em todas as regiões. A interação GxL foi a mais importante nas três regiões para ambos os grupos, comparada com as interações GxE e GxA. Assim, nas R1, R2 e R3, deve-se priorizar o aumento do número de locais de avaliação, em detrimento de épocas e anos, visando a recomendação mais eficiente e segura de novas cultivares para as principais regiões produtoras de feijão do Brasil.
Palavras-chave: Phaseolus vulgaris L., estratificação ambiental, decomposição da interação GxA.
GENERAL ABSTRACT
PONTES JÚNIOR, V. A. Experimental network efficiency evaluation at Embrapa in
ten years of common bean breeding program. 2016. 253 f. Thesis (Doctorate in
Genetics and Plant Breeding). Escola de Agronomia, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2016.2
The assay of VCU (Value of Cutivation and Use), called of final trials, are in network conducted and are systematized in an organized manner which includes the states responsible for over 90% of national production of common bean. The final trials are realized in different locations, seasons and years, aiming of superiors line selection: productive, stable, adapted and with disered agronomic attributes. The genotypes environments interaction (GE) in plant breeding program has implications numberless, mainly in phase of lines final evaluation. In this case, alternatives to minimize the effect of the GE interaction should search. Among them stand out: identification of predictable behaviors of the cultivars, stratification of recommendation regions in homogeneous sub-regions and decomposition of GE interaction, aiming at identifying of the factors whose interaction is more expressive. The aim of this study was realize environmental stratification of network final trials and decompose the genotypes interactions with environment factors (locations, seasons and years), during ten years of common bean program at Embrapa of grains "carioca" and black, in main three producing regions in brazilian (R1-South-Central, R2-Central, R3-Northeast). In study of environmental stratification also was evaluated representativeness of base locations of this program. Data for grain yield of the conducted trials in random blocks, with three replications, during 2001 until 2012, 670 trials total (292 in R1, 250 R2 and 128 R3). During all period were evaluated 88 genotypes of “carioca” group (76 lines and 12 checks) and evaluated 71 genotypes in black group (58 lines and 13 checks). In all regions the local effect were considered as random and genotypes fixed. Environmental stratification was separately realized in the main crop seasons of each region, utilized factors analysis methodology and ecovalence. For simultaneously utilization were estimated redundance index joint: redundance percentage (RP), redundance fraction (RF) and redundance percentage in season (RPS). The elimination local was established based observing the three index redundancy values (RP ≥ 15%, RF ≥ ½ e RPS ≥ 50%). To R1, Candoi-PR, Palma-SC, Catanduvas-PR, Campos Novos-SC, Laranjeiras do Sul-PR, Roncador-PR e Dois Vizinhos-PR in rainy seasons and Passo Fundo-RS, Prudentópolis-PR e Dourados-MS in dry seasons were considered redundant, should be eliminated of the trials network. The new evaluation network would be formed by 29 municipalities in rainy and twelve municipalities in dry, considered informative at final trials network. In R2, Morrinhos-GO, Inhumas-GO, Urutaí-GO, Santo Antônio de Goiás-GO, Cristalina-GO e Planaltina-GO e Sinop-MT in rainy and Porangatu-GO, Goiatuba-GO, Urutaí-GO, Senador Canedo-GO, Cáceres-MT, Primavera do Leste-MT e Brasília-DF in dry were redundantes and should be eliminated of the network. This region stayed with 12 municipalities available for realization of the rainy season assays and ten in winter season. To R3, should be eliminated of the network Coronel João Sá-BA, Poço Redondo-SE, Nossa Senhora das Dores-SE, Simão Dias-SE, because, no aggregate in informations to evaluation of the lines, it was
2Adviser: Profa Dra Patrícia Guimarães Santos Melo. EA-UFG. Co-adviser: Dr Leonardo Cunha Melo. Embrapa Arroz e Feijão.
uninformative. For this region remained 14 municipalities to composition of the network. Can be concluded than evaluation network at Embrapa represented efficient form variation of the cultive with common bean in Brazil and than environments base of the breeding program in regions South-Central and Central, are consistentes and informative, except during in the rainy season in that Santo Antônio de Goiás-GO is not mandatory enter the assays network. Especially, Ponta Grossa and Santo Antonio de Goias-GO, than are evaluation strategic points of the segregation populations and initial lines, of the common bean breeding program genetic at Brazil. To check with which environmental factors (locations, seasons and/or years) of the common bean genotypes interaction was more expressive, the GE interaction was decomposed in genotypes x years, genotypes x seasons and genotypes x locations. Were utilized grain yield of data 501 trials, 207 in R1, 202 in R2 and 92 in R3. For the fisrt two regions the analysis were partially balanced, this is, only utilized trials data of the locations had evaluation at least one season and in two years each cycle. In R3 the joint analyses were balanced, considered just assays data of the locations with evaluation in two years of the each cycle. In all regions genotype effects, local, season and year were considered fixed. To identify importance of the each variation source from joint variance analyse was estimated contribution of each in relation overall variation, used estimated determination coefficient (R2). The contribuition average over years for genotypes effect in all regions, at “carioca” and black group was important less, followed followed year and season. However, local with interaction was more pronounced in all regions. The interaction GxL was more important in the three regions for both groups, compared with intractions GxS and GxY. Thus, in the R1, R2 and R3, priority should be given of locations increment number evaluation, over seasons and years, aiming at more efficient and safe recommendation of new cultivars to the main producer regions common bean of Brazil.
1
INTRODUÇÃO GERAL
O feijoeiro-comum (Phaseolus vulgaris L.) representa para o Brasil, antes de seu caráter econômico, um produto de alto significado social, uma vez que é constituinte básico da alimentação dos brasileiros, principalmente daqueles de baixa renda, como a principal fonte de proteína e fibra. É cultivado em praticamente todos os Estados da Federação e, na maioria desses, em mais de uma época de semeadura por ano, nos mais variados sistemas de cultivo, no sistema solteiro ou consorciado com outras culturas, estando exposto a diferentes condições ambientais.
A diversidade de ambientes aos quais o cultivo do feijoeiro-comum está exposto, faz com que o efeito da interação de genótipos com ambientes (GxA) seja bastante acentuado, principalmente, para o caráter produtividade de grãos, comprovado em vários trabalhos com a cultura no país (Ramalho et al., 1998, 2002; Carbonell et al., 2004; Oliveira et al., 2006; Melo et al., 2007; Gonçalves et al., 2009; Pereira et al., 2009, 2010a, 2011, 2013; Pontes Júnior et al., 2012; Torga et al., 2013a).
A fase de avaliação final de linhagens, conhecida como ensaio de Valor de Cultivo e Uso (VCU) é a mais trabalhosa e onerosa do programa de melhoramento. Os ensaios são constituídos em rede, com estabelecimento de parcerias, em que se procura amostrar as variações espaciais e temporais que ocorrem entre os ambientes de cultivo. Estes ensaios tem o objetivo de avaliar o desempenho das diferentes linhagens, visando à seleção e a recomendação segura de genótipos superiores, aliados a atributos agronômicos desejáveis que atendam às exigências da cadeia produtiva.
As avaliações das linhagens de feijoeiro-comum, desenvolvidas pela Embrapa Arroz e Feijão estão interligadas em uma rede nacional, que inclui os Estados responsáveis por mais de 90% da produção nacional (Torga, 2011; Faria et al., 2013a). Entre eles destacam-se os Estados do Paraná, Minas Gerais, Goiás, Bahia, São Paulo e Mato Grosso, que responderam por cerca de 84,54% da produção de feijão no país, em 2014 (Feijão, 2016). Contudo, o tamanho do programa fica limitado pela capacidade de avaliação
experimental das linhagens. Desta forma, qualquer ganho em eficiência nos ensaios de VCU, representa um ganho em eficiência em todo o processo (Chaves, 2001).
Essa eficiência pode ser alcançada pela recomendação regionalizada de cultivares, pois, anteriormente eram recomendadas por Estados e por época, atualmente, recomendam-se por regiões. Em feijoeiro-comum, não é tarefa fácil a recomendação de cultivares em virtude da baixa taxa de utilização de semente pelos agricultores, que é próximo a 13% (Barros, 2008). Por esse, motivo a recomendação de cultivares com adaptação ampla são mais vantajosas.
Nesse cenário, Pereira et al. (2010b) identificaram quatro regiões, para a recomendação de cultivares, homogêneas e representativas da diversidade dos principais pólos produtores de feijoeiro-comum no Brasil, de maneira que a recomendação fosse dirigida para cada sub-região.
A região 1 (R1-Centro-Sul) composta pelos Estados do Rio Grande do Sul, Santa Catarina, Paraná, São Paulo e Mato Grosso do Sul, representa o ambiente subtropical do sul do país, com 47,9% da produção e 40,5% da área de plantio. A região 2 (R2-Central) composta pelos Estados do Mato Grosso, Goiás/Distrito Federal, Minas Gerais, Rio de Janeiro, Espírito Santo, Bahia, Tocantins e Maranhão, representa o ambiente de cerrado da região central do país, responsável por 44,9% da produção e 42,9% da área de plantio. A região 3 (R3-Nordeste) composta pelos Estados de Sergipe, Alagoas, Pernambuco, Paraíba, Rio Grande do Norte, Ceará e Piauí, que representa o ambiente do agreste e do sertão nordestino, respondendo por 6,1% da produção e 14,7% da área de plantio. Por último, a região 4 (R4-Norte) composta pelos Estados de Rondônia, Acre, Amazonas, Amapá, Roraima e Pará, que representa o ambiente tropical úmido do norte do país, respondendo por 1,1% da produção e 1,9% da área de plantio com feijoeiro-comum.
A preocupação dos melhoristas está em saber se os locais de avaliação representam a diversidade ambiental de cultivo do feijoeiro-comum numa determinada região, detectada qualquer redundância entre os ambientes, este deve ser substituído e/ou eliminado. Nesse caso, a estratificação das regiões de recomendação em sub-regiões mais homogêneas, torna-se bastante apropriada para o programa de melhoramento do feijoeiro-comum, no que tange em recomendar cultivares para regiões polo de produção de feijão.
Com a realização da estratificação, parte da interação ainda permanece, em razão da ocorrência de fatores imprevisíveis, como por exemplo, a quantidade e distribuição de chuvas e outros fatores, contra os quais a estratificação não é eficiente, mas,
minimiza consideravelmente os efeitos da interação (Cruz e Regazzi, 2001). Alguns trabalhos já foram realizados (Duarte e Zimmermann, 1991; Carbonell e Pompeu, 1997; Del Peloso et al., 2005; Melo et al., 2005; Oliveira et al., 2005; Pereira et al., 2010c, 2010d, 2013; Torga, 2011), porém, com poucos ciclos de avaliação de VCU e não abrangendo, na totalidade, as regiões produtoras de feijoeiro-comum no Brasil, apenas algumas regiões específicas. Ainda não foram relatados estudos dessa natureza com amplo intervalo de tempo nem para uma região específica nem para as principais regiões de produção de P. vulgares L. no país e no mundo.
Os estudos de estratificação ambiental trabalham com a interação GxA significativa, visando agregar informações nas avaliações dos ensaios finais, de modo que os locais contemplados na rede representem a diversidade ambiental de cultivo da região. Porém, a interação GxA não significativa com outros ambientes também é importante, uma vez que existem locais no programa de melhoramento em que se desenvolve e conduz as populações segregantes, as linhas de progênies e realizam as avaliações de linhagens iniciais, assim como os ensaios de VCU. Assim, torna-se interessante a presença desses locais no programa de melhoramento, denominados de local base de melhoramento. Eles devem ser representativos das condições principais de cultivo e ter a capacidade de gerar linhagens adaptadas a essas condições, não favorecendo somente a seleção de linhagens em condições muito específicas.
Nas regiões de recomendação do feijoeiro-comum há variações entre anos, locais e épocas de semeadura, o que torna necessário verificar com quais desses fatores ambientais a interação é mais expressiva, para orientar futuros trabalhos de avaliação de cultivares em determinada região. Essa conferência pode ser realizada por meio da decomposição da interação GxA desses fatores ambientais. Existem alguns trabalhos (Ramalho et al., 1993, 1998, 2002; Pereira et al., 2010a, 2011, 2013; Torga et al., 2013a), porém, com número reduzidos de ciclos (de dois a três) e de ambientes, o que pode gerar resultados pouco consistentes.
O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência da rede ensaios finais de feijoeiro-comum da Embrapa para produtividade de grãos, do grupo carioca e preto, durante 2003 a 2012. Para isso foram utilizados estudos de estratificação ambiental e de decomposição da interação de genótipos com os fatores ambientais (locais, épocas e anos), visando aprimorar e auxiliar no processo de avaliação de linhagens e de indicação de novas cultivares do programa de melhoramento.
2
REFERÊNCIAL TEÓRICO
2.1
CARACTERIZAÇÃO DAS REGIÕES DE RECOMENDAÇÃO DE
CULTIVARES E ÉPOCAS DE PLANTIO DE FEIJÃO NO BRASIL
A definição de regiões homogêneas, com base em fatores edáfoclimáticos, para recomendação e plantio das cultivares de feijoeiro-comum é importante, principalmente, visando minimizar as perdas na produção agrícola, permitindo realizar o posicionamento correto da cultivar recomendada.
Assim como na cultura da soja e do algodão, existe a recomendação de cultivares por regiões edafoclimáticas. Em 2010, Pereira et al. (2010b) propuseram a regionalização das áreas produtoras de feijoeiro-comum no Brasil. Essa porposta surgiu em virtude do elevado número de ensaios obrigatórios e a exigência de indicação por Estado e por época de semeadura que resultavam em elevado custo finaceiro, tempo e pequena eficiência na indicação das cultivares.
As regiões identificadas como homogêneas e representativas da diversidade dos principais pólos produtores de feijoeiro-comum no Brasil são quatro macro-regiões (Pereira et al., 2010b; Feijão, 2016) (Figura 2.1). A R1 (Centro-Sul) é composta pelos Estados do Rio Grande do Sul, Santa Catarina, Paraná, São Paulo e Mato Grosso do Sul. Essa representa o ambiente subtropical do sul do país, sendo responsável por 47,9% da produção e 40,5% da área de plantio dessa espécie. A R2 (Central) composta pelos Estados do Mato Grosso, Goiás/Distrito Federal, Minas Gerais, Rio de Janeiro, Espírito Santo, Bahia, Tocantins e Maranhão, que representa o ambiente de cerrado da região central do país, responsável por 44,9% da produção e 42,9% da área de plantio. A R3 (Nordeste) composta pelos Estados de Sergipe, Alagoas, Pernambuco, Paraíba, Rio Grande do Norte, Ceará e Piauí, que representa o ambiente do agreste nordestino, respondendo por 6,1% da produção e 14,7% da área de plantio. Por último, a R4 composta pelos Estados de Rondônia, Acre, Amazonas, Amapá, Roraima e Pará, que representa o ambiente tropical úmido do norte do país, respondendo por 1,1% da produção e 1,9% da área de plantio com
feijoeiro-comum, visto que o feijoeiro-comum não tem grande importância, sendo predominante o cultivo de feijão-caupi (Vigna unguiculata L.).
Figura 2.1. Regiões brasileiras de recomendação de cultivares de feijoeiro-comum e
porcentagem da produção e da área plantada, em relação ao total no Brasil em 2014. Fonte: Pereira et al. (2010b), atualizado com dados Feijão (2016).
O Brasil produziu aproximadamente 2,7 milhões de toneladas de feijão, provenientes de 1,9 milhões de hectares e podutividade de 1389 kg ha-1, em 2014 (Feijão, 2016). Observando o histórico de cultivo no país entre as safras de 1985/86 a 2014/15 (Figura 2.2), nota-se que houve incremento de 9% na produção, 70% na produtividade e redução de área semeada em 60%, resultado do aprimoramento no cultivo, bem como do desenvolvimento da pesquisa com a cultura.
A produção de feijão apresenta certa sazonalidade que se traduz em três safras não muito bem definidas no tempo. A 1ª safra ou “safra das águas” com semeadura geralmente realizada de agosto a outubro, podendo se estender até novembro e dezembro, colhida a partir de novembro até março, com maior intensidade em dezembro. Observando-se na Figura 2.2, na safra das águas houve incremento de 34% na produtividade e redução de 65% na área plantada e de 18% na produção, no período de 1985 a 2014. A redução na produção pode estar atrelada a fatores ambientais, como por
exemplo, excesso de chuva na colheita, o que pode acarretar no apodrecimento dos grãos e consequente perda na produção.
A 2ª safra ou “safra da seca” é colhida de abril-maio até junho-julho; nesse caso, a semeadura é realizada entre janeiro e abril. No Brasil é mais comum nos Estados do Sul, embora, haja plantio “safrinha” de feijão em outros Estados da região Cetral do país. Na série histórica da safra, no período de 1985 a 2014, nota-se incremento de 8% na produção, 78% na produtividade e redução de 61% na área semeada (Figura 2.2).
A 3ª safra ou “safrinha” também conhecida como “safra de outono-inverno”, a semeadura é feita a partir de maio, com a colheita entre agosto e outubro. Surgiu como alternativa de aproveitamento de áreas propícias à irrigação e, com a produção manter os preços do produto mais estável, sem grandes flutuações de preço devido a entressafra e ter sempre produto de boa qualidade. É uma safra que demanda por elevada tecnologia, restringindo o seu cultivo à agricultores tecnificados. Nota-se pelo histórico de cultivo nessa época, que houve incremento de 83% na produção, 34% na área semeada e 52% na produtividade, saltos ascendentes em produtividade atrelado ao desenvolvimento da pesquisa nessa cultura, saindo, em 1985, de 968 kg ha-1 para 2437 kg ha-1 em 2014 (Figura 2.2).
Com a regionalização proposta para o feijoeiro-comum, cada macro-região tem a sua época predominante para o plantio. Na R1, a produção está concentrada nas épocas de semeadura das águas (52,6%) e da seca que representa 44,2% da produção nacional, o que representou 1,31 milhão de toneladas, ocupando uma área de aproximadamente 0,79 milhão de hectares, com produtividade média de 1655 kg ha-1, em 2014. Nessa região, durante o período de 1985 a 2014, nas águas houve redução de 29% na produção, 69% na área semeada com a cultura e incremento de 30% na produtividade. E no mesmo período na safra da seca, nota-se um aumento de 53% na produção, 28% na produtividade e redução de 33% da área cultivada (Figura 2.3).
Na R2, a produção está concentrada nas épocas das águas com 37,4% e de inverno que representa 35,7% da produção, produzindo 1,23 milhão de toneladas, ocupando uma área de aproximadamente 0,84 milhão de hectares, com produtividade média de 1467 kg ha-1. Ao longo dos anos, nas águas, houve aumento de 50% na produção, 40% na produtividade e redução de 37% na área semeada. No inverno, observa-se incremento vertiginoso na produção (97%), na produtividade (84%) e na área (91%) (Figura 2.3).
Na R3, que apresentou 0,17 milhão de toneladas, ocupando uma área de aproximadamente 0,29 milhão de hectares, com produtividade média de 582 kg ha-1, concentrada na safra das águas. Entre as safras de 1985/86 a 2014/15 (Figura 2.3), nota-se redução da produção (44%), da área (71%) e incremento da produtividade em 92%. Nessa região, o cultivo do feijoeiro-comum perde espaço para o cultivo do feijão-caupi, cuja espécie é bastante rústica, adaptada as condições locais e não acarreta em gastos ao produtor na manutenção da lavoura. Porém, o programa de melhoramento do feijoeiro-comum, nas últimas décadas, vem atuando com mais foco na identificação de genótipos mais adaptados a essa região do país.
A utilização dessas regiões como critério para a condução de ensaios finais do programa de melhoramento do feijoeiro-comum facilitará e ampliará a recomendação de novas cultivares para os Estados produtores no Brasil.
Figura 2.2. Série histórica de dados de conjuntura da produção, área e produtividade de feijoeiro-comum (P. vulgaris L.) no Brasil
(1985-2014). a) Total de feijão considerando a 1ª, 2ª e a 3ª Safras. b) Total de feijão na 1ª Safra. c) Total de feijão na 2ª Safra. d) Total de feijão na 3ª Safra. Fonte: Feijão (2016).
Figura 2.3. Série histórica de dados de conjuntura da produção, área e produtividade de feijoeiro-comum (P. vulgaris L.) no Brasil
(1985-2014). a) R1 safra das águas. b) R1 safra da seca. c) R2 safra das águas. d) R2 safra do inverno. e) R3 safra das águas. Fonte: Feijão (2016).
2.2
MELHORAMENTO DO FEIJOEIRO-COMUM
O melhoramento genético das plantas está entre as principais contribuições da ciência para o bem-estar da sociedade. Principalmente quanto ao atendimento às necessidades em termos de alimentos e fibras, tanto em quantidade como em qualidade. É estimado que cerca de 50% do aumento da produtividade das principais espécies cultivadas seja atribuído ao melhoramento genético (Vencovsky e Ramalho, 2000).
Em 1930 inciciaram as pesquisas em P. vulgaris L. pela Escola Superior de Agricultura e Veterinária (ESAV), atualmente Universidade Federal de Viçosa (UFV). Até a década de 1950, o melhoramento de feijoeiro-comum, era conduzido principalmente pelos Institutos Agronômicos do Ministério da Agricultura, pelo Instituto Agronômico de Campinas (IAC) e além da UFV. Nesse ano foram realizados os primeiros testes de cultivares e importantes trabalhos de coleta e introdução de cultivares dos Estados Unidos, Costa Rica, México, Venezuela e Guatemala, pela ESAV (Lima, 2013).
Em meados de 1970 foram criados o Centro Nacional de Pesquisa de Arroz e Feijão, Embrapa Arroz e Feijão, as empresas estaduais de pesquisas, a Empresa Pernambucana de Pesquisa (IPA), o Instituto Agronômico do Paraná (IAPAR) e a Empresa de Pesquisa Agropecuária de Minas Gerais (EPAMIG), iniciando-se os trabalhos em melhoramento dessa leguminosa em outras universidades como a Univesidade Federal de Lavras (UFLA) (Vieira et al., 2005; Lima, 2013; Faria et al., 2013a).
Os programas de melhoramento do feijoeiro-comum têm sido conduzidos no Brasil, predominantemente, por instituições públicas de pesquisa, concentrando-se nas regiões Sul, Sudeste e Centro-Oeste. Esses programas vêm conseguindo abastecer o mercado com novas cultivares. Essas associam características desejáveis como resistência a doenças, porte ereto, alto potencial produtivo e destacando-se a boa qualidade comercial e culinária, assim, contribuindo para o aumento da produtividade da cultura de 514 kg ha-1, em 1985, para 1389 kg ha-1 em 2014 (Feijão, 2016). Essa produtividade é considerada baixa, dado o potencial produtivo das cultivares de grãos carioca e preto que estão no mercado, que em média, ultrapassam os 3900 kg ha-1 (Embrapa, 2015).
O estudo do impacto econômico indicou que para cada dólar investido no desenvolvimento de cultivares de feijoeiro-comum, houve o retorno de 10 dólares (Alves et al., 2002), o que comprova a eficiência desse programa de melhoramento.
Segundo Matos (2005), os ganhos em produtividade obtidos, no programa de melhoramento genético de feijoeiro-comum da Universidade Federal de Lavras, nos anos de 1974 a 2004, foram da ordem de 1,6% ao ano. Faria et al. (2013b), em estudo similar ao de Matos (2005), obtiveram ganhos anuais em produtividade de 0,72% para o grupo carioca e 1,1% para o grupo preto durante um período de 22 anos compreendidos entre os anos de 1985 a 2006. Embora ganhos contínuos venham sendo obtidos pelo melhoramento, à medida que se intensifica o nível de produtividade das cultivares, torna-se mais difícil identificar genótipos superiores, já que as diferenças a serem detectadas são cada vez menores, principalmente, pelo estreitamento da base genética dos genótipos elites (Torga, 2011). Desse modo, a avaliação das linhagens desenvolvidas pelos programas de melhoramento deve ser cada vez mais eficiente.
Outro marco importante para o melhoramento do feijoeiro-comum, a partir de 2002 foi o estabelecimento do convênio “Melhoramento do Feijoeiro-comum para o Estado de Minas Gerais”, denominado “VCU de Minas”, com a proposta de obtenção e avaliação de linhagens de feijoeiro-comum no Estado, adaptadas as condições de cultivo. Esse acordo foi firmado com a Embrapa, UFV, UFLA e a EPAMIG, com o objetivo de estabelecer cooperação técnica e financeira entre as instituições, visando à obtenção e o registro de novas cultivares de feijoeiro-comum. Cada instituição é responsável pela condução dos experimentos em suas respectivas regiões.
Como resultado desse acordo foram obtidas cultivares com potencial produtivo maior que as antigas, com resistência as principais doenças e a seca, com porte de planta ereto, precocidade, além de melhor qualidade do grão como: cor, tempo de cocção e qualidade de cozimento. Com isso, em 2002, por meio desse convênio foi recomendada a primeira cultivar de feijão carioca denominada BRSMG Talismã (Abreu et al., 2004), seguida da Ouro Vermelho (Carneiro et al., 2006), BRS Majestoso (Abreu et al., 2007), BRS Madrepérola (Carneiro et al., 2012), essa última mantém a coloração do grão clara por mais de seis meses e a BRS União (Ramalho et al., 2012a) que apresenta grãos tipo jalo. A BRSMG Realce (Melo et al., 2014), de grãos rajados e a BRSMG Tesouro (Feijão, 2015) do grupo roxinho, recomendadas em 2011. Em 2012 foi realizada a extensão da recomendação das cultivares BRS Estilo (Melo et al., 2010), BRS Cometa (Faria et al., 2008) e BRS Esplendor (Costa et al., 2011).
Em 2011 foi aprovado pela CTNBio (Comissão Técnica Nacional de Biossegurança) o primeiro evento transgênico em feijão, desenvolvido pela Embrapa. Esse
evento foi obtido a partir da técnica de silenciamento gênico, por meio da utilização de RNAinterferente, em que foi possível obter feijões trasngênicos resistentes ao vírus do mosaico-dourado (Bean Golden Mosaic Virus). Essa técnica de silenciamento paraliza as funções necessárias ao desenvolvimento do vírus, assim, inativando o gene, o vírus não se replica e com isso a planta se torna resistente. Informações mais detalhadas em Faria e Aragão (2013). A expectativa é que nas próximas safras, cultivares transgênicas de feijoeiro-comum sejam comercializadas, especialmente, as cultivares derivadas da BRS Peróla, denominada “Novo Pérola”, e a BRS Notável, em que foram inseridos o evento.
2.3
INTERAÇÃO DE GENÓTIPOS COM AMBIENTES (GxA)
A diversidade de ambientes aos quais o cultivo do feijoeiro-comum está exposto, faz com que o efeito da interação GxA seja bastante acentuado, principalmente, para o caráter produtividade de grãos comprovado em vários trabalhos (Ramalho et al., 1998, 2002; Carbonell et al., 2004; Oliveira et al., 2006; Melo et al., 2007; Gonçalves et al., 2009; Pereira et al., 2009, 2010a, 2011; Pontes Júnior et al., 2012; Torga et al., 2013a).
Cultivado em todo território nacional, no sistema solteiro ou consorciado, por diversas categorias de agricultores desde o agricultor familiar até os grandes empresários rurais, mostra o quanto o ambiente de cultivo é diversificado para essa cultura. Assim, a influência que o ambiente exerce sobre cada genótipo tem merecido atenção especial por parte dos melhoristas, haja vista, que a interação pode interferir negativamente ou positivamente nos resultados finais (González, 1988).
Dessa maneira, a interação GxA pode ser definida como o efeito diferencial dos ambientes sobre os genótipos (Chaves, 2001). Essa interação pode ser provocada por fatores fisiológicos e adaptativos, entre outros fatores (Cruz e Carneiro, 2003). Por outro lado, Cruz e Regazzi (2001) atribuem que a interação pode ser causada por fatores bioquímicos próprios de cada genótipo cultivado. Para Eberhart e Russel (1966), a interação GxA mostra a diferença na expressão final do potencial dos genótipos.
De acordo com Duarte e Vencovsky (1999), a interação GxA representa uma das dificuldades enfrentadas pelos melhoristas durante a seleção de linhagens, principalmente na seleção de genótipos amplamente adaptados. Nas etapas preliminares, com avaliações realizadas normalmente em uma localidade, a interação GxA pode inflacionar as estimativas da variância genética, resultando em altas estimativas de ganhos
genéticos esperados com a seleção. Os ensaios finais, via de regra, são conduzidos em rede em vários ambientes (local, anos e/ou épocas), o que possibilita o isolamento do componente da variabilidade (interação GxA), haja vista, que a intensidade de seleção seja baixa, o que já minimizaria seus efeitos quanto ao ganho genético. A presença desse efeito multiplicativo, na maioria das vezes, faz com que os melhores genótipos em determinado local não sejam em outros. De certa forma isto dificulta a recomendação de genótipos de maneira generalizada.
Do contrário, se não existisse interação GxA uma cultivar poderia adaptar-se à maioria dos ambientes de cultivo (locais, anos e épocas), de forma que um local seria suficiente para fornecer resultados satisfatórios e generalistas. Entretanto, cultivares de ampla adaptação, na maioria das vezes, apresentam rendimentos subótimos, o que revela a possibilidade de explorar vantajosamente os efeitos dessa interação. Embora, alguns melhoristas tenham reações negativas a interação GxA, é oportuno ressaltar que interações positivas, associadas com características previsíveis, podem oferecer a oportunidade de rendimentos mais elevados. Isto mostra que o efeito da interação pode também ser aproveitado (Duarte e Vencovsky, 1999).
A interação GxA é um dos fatores de maior importância nos programas de melhoramento de plantas para o desenvolvimento de novas cultivares. A fim de avaliar e quantificar os efeitos da interação nas características agronômicas desejáveis da planta e posterior recomendação de genótipos para cultivo são conduzidos vários ensaios e repetidos em número suficiente de vezes de forma a representarem as condições ambientais da região de cultivo.
Como o efeito da interação genótipos x ambientes é muito pronunciado nas condições de cultivo do feijoeiro-comum, deve-se buscar alternativas de manejo e/ou de aproveitamento favorável do seu efeito, reduzindo possíveis perdas que possam vir a ocorrer ao produtor. Entre essas alternativas, merecem destaque as análises de estratificação ambiental e de decomposição da interação GxA, assim como as análises de adaptabilidade e de estabilidade fenotípica, que fornecem informações detalhadas sobre o comportamento das cultivares, amplamente discutidas na literatura (Vencovsky e Barriga, 1992; Cruz e Regazzi, 2001, 2007; Cruz e Carneiro, 2004, 2006; Ramalho et al., 2012b).
2.3.1 Estratificação ambiental
A estratificação ambiental consiste na subdivisão de regiões heterogêneas em sub-regiões uniformes, em que exclui qualquer interação significativa. De maneira, que possa mapear as áreas mais favoráveis para o estabelecimento das lavouras, subdividindo as regiões em sub-regiões mais uniformes considerando as condições de clima e a distribuição pluviométrica, de maneira a mitigar qualquer interação GxA significativa e utilizando a interação significativa de natureza simples (Garbuglio et al., 2007).
É também conhecida como zoneamento ecológico, sendo uma alternativa para o programa de melhoramento, principalmente, na fase de avaliação dos ensaios de VCU (Valor de Cultivo e Uso). Nessa etapa de avaliação é conveniente verificar, na rede de ensaios finais, se existem padrões de similaridade entre os ambientes, no intuito de avaliar a representatividade dos ensaios em relação à adaptação da cultura e identificar grupos de ambientes em que a interação seja não significativa para o conjunto de genótipos em avaliação, de maneira que possa eliminar ambientes semelhantes dentro de cada grupo, não comprometendo a precisão na seleção das linhagens (Cruz e Carneiro, 2004; Cruz e Regazzi, 2007).
Nesse contexto, a preocupação do melhorista está em saber se os locais de avaliação representam a diversidade ambiental de cultivo do feijoeiro-comum numa determinada região. Assim, deve realizar periodicamente análise crítica sobre a consistência das informações dos genótpos nos locais de teste. Qualquer redundância nos locais utilizados deve ser eliminada, visando aumentar o máximo possível, a diversidade ambiental representada pela rede de avaliação (Del Peloso et al., 2005). Para que o programa de melhoramento explore de maneira eficiente a alocação dos seus recursos, possibilitando maior sucesso na identificação dos genótipos com a utilização de locais mais divergentes, primordiais na etapa de avaliação de ensaios finais (Felipe et al., 2010).
É importante ressaltar que a estratificação tem sido, normalmente, realizada para variações ambientais previsíveis, como por exemplo o efeito de locais. O efeito de anos é imprevisível e, assim, não é possível realizar o zoneamento. No entanto, para o feijoeiro-comum, é possível realizar três safras ao ano. Nesse caso, o efeito de safra é uma variável previsível, pois, tem condições ambientais bem distintas (Lima, 2013).
De todas as fases do programa de melhoramento de plantas, a avaliação dos genótipos em diferentes condições ambientais representa, em geral, a fase mais trabalhosa
e onerosa. O tamanho do programa fica limitado pela capacidade de avaliação experimental dos genótipos. Qualquer ganho em eficiência nesta fase representa ganho em eficiência em todo o processo. Nesse sentido, conhecer a interação GxA pode contribuir para o aproveitamento de seus efeitos benéficos, bem como contornar os seus efeitos indesejáveis nas avaliações e na recomendação de cultivares (Chaves, 2001).
Entre os métodos de estratificação ambiental, existem vários procedimentos de agrupamento de locais baseados na interação GxA: método de Horner e Frey (1957), da ecovalência (Wricke, 1965), Abou-El-Fittouth et al. (1969), tradicional de Lin (1982), Brasil (1990), tradicional de Lin (1982) associado ao método de Cruz e Castoldi (1991), AMMI (Gauch e Zobel, 1997), GGE-biplot (Yan et al., 2000), Murakami e Cruz (2004), entre outros.
A estimativa da ecovalência (Wricke, 1965), utilizada inicialmente para medir a contribuição de cada genótipo para a interação GxA, também pode ser utilizada para avaliar a contribuição de cada ambiente para a interação. Com a decomposição da soma de quadrados da interação, em frações relacionadas a esses ambientes, e identificação de locais pouco informativos. Menores estimativas de ecovalência correspondem aos ambientes pouco informativos na avaliação dos genótipos (Pereira et al., 2010c).
A análise de fatores, proposta por Murakami e Cruz (2004) é uma técnica multivariada utilizada, entre outras formas, nos estudos de estratificação ambiental. Permite reduzir um número elevado de variáveis originais a um pequeno número de variáveis abstratas, também chamadas de fatores. Cada fator irá agrupar um conjunto de ambientes altamente correlacionados entre si e fracamente correlacionados com os ambientes agrupados nos demais fatores. Nesse método o número de estratos será igual ao número de fatores definidos (Cruz e Carneiro, 2006).
A abordagem do método dos efeitos principais aditivos e de interação multiplicativa, conhecido como análise AMMI – Additive Main Effects and Multiplicative Interaction – reúne em uma mesma análise a estratificação de ambientes e a identificação de genótipos de interesse, proposta por Gauch e Zobel (1997). Essa análise traz o conceito de interação GxA, e a definição dos estratos ambientais está ligada à identificação de genótipos de interesse, de forma que esses objetivos possam ser alcançados conjuntamente. Nesse método, denominado de “abordagem dos genótipos vencedores”, os estratos são definidos pelos genótipos de mais alta produtividade em cada ambiente. Esses genótipos, portanto, são os mais produtivos e têm adaptação específica ao estrato que determinam
estabilidade no sentido agronômico para as localidades que compõe esse estrato (Pacheco, 2004).
Outra metodologia, o GGE (genótipos + interação de genótipos com ambientes) biplot, vem ganhando crescente aceitação. Esta técnica aplica a análise de componentes principais (ACP) numa matriz cujos elementos são constituídos pelos somatórios dos efeitos genotípicos com os da interação GxA. Os resultados da ACP são sumarizados em um dispositivo gráfico (biplot). Conforme Yan et al. (2000), a técnica consiste de um conjunto de procedimentos de interpretação gráfica, cujas inferências são obtidas por meio das propriedades do produto interno do biplot. A identificação de estratos ambientais é fundamentada na abordagem dos genótipos vencedores, identificados como aqueles em posições mais extremas do biplot. Um conjunto de retas é traçado unindo, num único polígono, todos esses genótipos. Outro conjunto de retas é traçado no gráfico; cada reta traçada passa pela origem do biplot e intercepta um dos lados do polígono. Como resultado, o biplot é dividido em seções, cada qual encerrando um conjunto de localidades com mesmo genótipo vencedor, e, portanto, pertencentes a um mesmo estrato ambiental.
A diferença entre as metodologias GGE e AMMI é que a primeira analisa diretamente o efeito de G+GE, enquanto que a AMMI separa G da GE e depois as unem para formar o gráfico. Silva e Benin (2012) salientam que essa separação não é capaz de conferir superioridade à análise AMMI.
Com relação aos procedimentos de estratificação ambiental, alguns trabalhos já foram realizados em redes de ensaios de feijoeiro-comum e em outras culturas, em alguns estados brasileiros, eliminando-se ambientes pouco informativos e identificando os locais mais apropriados para a condução dos ensaios.
Duarte e Zimmermann (1991) avaliaram o comportamento de cultivares de feijoeiro-comum em diversas localidades e definiram locais “chave”, com base na avaliação da significância estatística da interação GxA. Elegeram em um conjunto de locais, aqueles mais contrastantes entre si como os que melhor representariam a população de ambientes, para a qual se faria a recomendação.
Carbonell e Pompeu (1997) utilizaram a metodologia de Horner e Frey (1957), quantificando os valores da interação genótipos com ambientes e identificaram os locais onde essa interação se mostrou menos pronunciada e, ao contrário, mais contrastante. Desse modo, observando a significância das interações GxA, identificaram três ambientes
contrastantes causadores de estresse (interação GxA significativa) e cinco ambientes homogêneos (interação GxA não significativa).
A estratificação ambiental utilizando dados da rede de ensaios de VCU de feijoeiro-comum de grãos roxo e rosinha, ciclo 2001/2002, em oito locais na safra das águas foi estudado por Del Peloso et al. (2005), utilizando as metodologias citadas por Cruz e Regazzi (2001). Os autores notaram a presença de locais pouco informativos passíveis de subistituição por outros mais informativos. Melo et al. (2005) realizaram a estratificação ambiental com dados dos ensaios de VCU do ciclo 2001/2002, com grãos do tipo carioca e identificaram como redundantes dois locais na época de semeadura das águas, e outros dois na safra do inverno.
A eficiência de diferentes métodos de estratificação ambiental (tradicional, análise de fatores, correlação e porcentagem simples da interação) foi investigada por Oliveira et al. (2005). Avaliaram-se dois ensaios de VCU de feijoeiro-comum (carioca e preto), conduzidos nas três safras, em seis municípios de Minas Gerais. Concluíram que a análise de fatores foi mais eficiente em apontar a similaridade entre os ambientes do que aquela baseada no princípio de interação GxA não significativa, indicando seu potencial para este tipo de estudo.
Bertoldo et al. (2009) sugeriram a divisão do Estado de Santa Catarina em macro-ambientes, para experimentação e produção de feijoeiro-comum, avaliaram três anos de ensaios, para produtividade de grãos e ciclo da planta, com dez genótipos do grupo carioca, cultivados em nove ambientes. Utilizaram a significância da matriz de distância de Mahalanobis e construíram dendrogramas agrupando os ambientes com base no grau de semelhança da matriz de distância. Os resultados evidenciaram divergências entre as regiões para os dois caracteres, que apresentaram correlação positiva e significativa. Foi possível dividi-lo a partir dos genótipos e ambientes estudados, em dois macro-ambientes e quatro micro-ambientes, podendo o Estado ser generalizado em, no mínimo, dois macro-ambientes para a recomendação de novos cultivares.
Para o Estado de Goiás e do Distrito Federal, Pereira et al. (2010c) realizaram a estratificação ambiental, por safra, para a produtividade de grãos de genótipos de feijoeiro-comum para o grupo carioca. Compararam a eficiência de diferentes métodos de estratificação ambiental. Foram utilizados dados de 25 ensaios com 16 genótipos. Com os resultados obtidos foram considerados redundantes: Anápolis, Santo Antônio de Goiás, Goiatuba e Urutaí, nas safras das águas/2003 e águas/2004, inverno/2003 e inverno/2004,
respectivamente, mas, não foram eliminados da rede de avaliação. Os locais Rio Verde, GO, e Planaltina, DF, não foram identificados como redundantes, portanto, indicados para a avaliação de genótipos de feijoeiro-comum. Os métodos de Lin e da ecovalência foram os mais indicados para identificação de locais pouco informativos.
Pereira et al. (2010d) realizaram trabalho semelhante ao anterior, nos Estados do Paraná e de Santa Catarina, com o mesmo grupo de genótipos. Identificaram como pouco informativos os locais Roncador (águas/2003 e seca/2003) e Laranjeiras do Sul (águas/2004). Concluíram que o local Roncador deve ser eliminado da rede de avaliações, por ter sido identificado como pouco informativo em duas das safras analisadas. Em outro trabalho Pereira et al. (2013), realizaram também estudo de estratificação ambiental no Estado de Pernambuco, na safra das águas, em 2007 e 2008. Os autores concluíram que os locais utilizados para avaliação de feijoeiro-comum, nesse Estado, são informativos.
Outro trabalho semelhante foi o de Torga (2011) em que avaliou a existência de similaridade entre os locais de ensaios finais do programa de melhoramento de feijoeiro-comum com grãos pretos, na Região Central e Centro-Sul do Brasil. Na região Central, os resultados mostraram que Morrinhos deveria ser eliminado da rede de ensaio, enquanto que na região Centro-Sul todos os locais de avaliação foram informativos.
Lima et al. (2014) estimaram a contribuição relativa de variações ambientais previsíveis e imprevisíveis para a interação linhagens x ambientes e verificaram se é possível reduzir o número de ambientes de avaliação dos ensaios de VCU conduzidos em Minas Gerais, em 166 ensaios, no período de 2002 a 2012. Utilizaram a metodologia de ecovalência e efetuaram análises de variância conjunta considerando diferentes números de ambientes, por meio da reamostragem. A fonte de variação que mais contribuiu para a interação foi local e a redução do número de ambientes nos ensaios de VCU não é uma boa estratégia para a recomendação de cultivares em Minas Gerais.
Maranha (2005) avaliou dados de produtividade dos genótipos de algodão, conduzidos por três anos agrícolas em oito cidades do Estado do Mato Grosso. Utilizando a metodologia AMMI foram realizados dois métodos de estratificação. O primeiro baseado na distância entre locais para a interação pelo modelo AMMI. O segundo com a abordagem de genótipos vencedores, usando as estimativas dos modelos AMMI1 e AMMI2. As duas abordagens com a análise AMMI permitiram a formação de estratos ambientais para todos os anos de avaliação. Porém, o segundo método informou de
maneira integrada a recomendação de genótipos de adaptação específica para cada estrato de ambientes.
No Estado de Goiás, Pacheco et al. (2003) trabalharam com soja, visando identificar locais-chave para a condução de programas de melhoramento e zonas agronômicas para recomendação de cultivares. Em sete locais da região produtora foram testadas 28 linhagens. Foi utilizado o modelo AMMI em que possibilitou a identificação de quatro zonas agronômicas. O grupo com menor contribuição para interação, contemplados pelos locais Rio Verde e Anápolis 1, demonstrou ser mais apropriado às fases preliminares dos programas. Os locais Chapadão do Céu, Anápolis 2 e Senador Canedo 1 caracterizaram-se como os mais contrastantes quanto às interações com os genótipos.
Mendonça et al. (2007) realizaram estratificação ambiental para a produtividade de grãos de 21 genótipos de soja, em 15 ambientes, nos Estados do Paraná e de Santa Catarina, para avaliar a eficiência de diferentes métodos de estratificação ambiental e a representatividade dos locais de avaliação. Concluíram que, as localidades de Palotina e Brasilândia do Sul podem ser reduzidas a um único local de ensaio e que a análise de fatores associada ao percentual de parte simples (PS%) da interação GxA é mais seletiva para estratificação ambiental, em relação ao método tradicional de Lin.
Pacheco et al. (2009) avaliaram os dados de produtividade de genótipos de soja de três ciclos de maturação dos ensaios regionais conduzidos por três anos, em 18 localidades, na Região Central do Brasil. Por meio da metodologia AMMI os autores definiram o local-chave para a condução das fases preliminares do programa. A localidade que melhor classificou os genótipos vencedores na região foram Mineiros, Placas e Rio Verde. Os locais-chave para as fases finais foram definidos como aqueles que melhor representaram cada estrato ambiental identificado, em termos da adaptabilidade do respectivo genótipo vencedor. Para esta fase os locais foram recomendados 11 locais retirando sete que não agregavam em informação a rede de ensaios regionais.
Branquinho et al. (2014) avaliaram os dados de produtividade de grãos de três grupos de maturação e dois grupos comerciais de soja, provenientes de ensaios de VCU durante sete safas (2002/03 a 2008/09), totalizando 559 ensaios. Foram realizadas análises conjuntas de variância, pelo modelo AMMI, e, de estratificação ambiental, pela abordagem correlata de “genótipos vencedores”. Observaram redundância em 20% dos locais, o que indica a possibilidade de otimização da rede de ensaios, via eliminação ou substituição dessas localidades. A região-alvo deve receber estratificações distintas, congêneres a cada
grupo de maturação, e pode ser dividida em 22 (ciclo precoce), 23 (ciclo médio) e 21 (ciclo tardio) estratos ambientais.
Na cultura do milho, Garbuglio et al. (2007) realizaram a estratificação ambiental para a produtividade em 27 genótipos em 22 ambientes no Estado do Paraná. As estratificações ambientais foram feitas por meio do método tradicional e pela análise de fatores, aliada ao percentual da porção simples da interação GxA (PS%). Concluíram que a análise de fatores mostrou-se eficiente no processo de estratificação ambiental.
Em outro trabalho Garbuglio e Ferreira (2015) propuseram metodologia utilizando a análise de fatores associada aos efeitos genotípicos e de interação genótipos x ambientes (FGGA) buscando contemplar, simultaneamente, análises de estratificação ambiental e de adaptabilidade de cultivares de milho no Estado do Paraná e comparou com as respostas obtidas pelos métodos AMMI e SREG-GGE biplot. Avaliaram os dados de produtividade de grãos em cinco localidades do Estado, durante dois anos, totalizando dez ambientes. Os resultados encontrados para estratificação ambiental tanto para o método GGE quanto para o FGGA apresentaram respostas similares, enquanto que para o método AMMI, não houve garantia de agrupamento de ambientes.
Fritsche-Neto et al. (2010) avaliaram a metodologia SREG (site regression model – modelo de regressão local) GGE biplot e a análise de fatores, na estratificação da interação genótipos x ambientes em milho. Foram avaliados 49 híbridos comerciais de ciclo precoce, em nove ambientes. Os resultados indicaram a existência de dois mega-ambientes no Estado de Minas Gerais pelo método GGE biplot. A estratificação de ambientes pela análise de fatores mostrou-se mais seletiva em reunir ambientes pela similaridade de desempenho dos cultivares, mas não evidenciou as interações genótipos x ambientes específicas, o que foi possível pela análise SREG GGE biplot.
Chatwachirawong et al. (2011) utilizaram o método GGE biplot para identificar locais representativos, reduzir o número de ambientes avaliados e classificar os genótipos de cana-de-açúcar baseados nas suas adaptações em vários grupos de ambientes. Avaliaram em 22 locais de 11 províncias da região ocidental e central da Tailândia, utilizando-se 12 genótipos em três ciclos de cultivo (cana recém plantada, primeira e segunda rebrota). Concluíram que independente da produção de cana-de-açúcar foi possível identificar quatro grupos de locais representativos nessa região, sem a perda substancial de informações sobre os genótipos avaliados.
Munaro et al. (2014) também utilizaram as metodologias GGE-biplot e a análise AMMI para identificar mega-ambientes para o cultivo de trigo no Brasil. Foram avaliadas 36 linhagens e 27 testemunhas em três anos (2008-2010) em 12 locais. Identificaram dois mega-ambientes. Dos seis ambientes utilizados no mega-ambiente 1, conseguiram reduzir para três, assim como no mega-ambiente 2. Esse método foi capaz de discriminar os locais de avaliação dentro de cada mega-ambiente, possibilitando a eliminação de locais altamente correlacionadas e proporcionando a maior divesidade ambiental possível dentro de cada estrato.
2.3.2 Decomposição da interação GxA
Os melhoristas tem procurado refinar os seus conhecimentos e entender esse complexo fenômeno da interação GxA e percebe-se que dentre as suas aspirações está a busca por materiais genéticos mais estáveis, que ao serem avaliados em vários ambientes, não mostre alterações significativas, conferindo, assim, maior segurança na recomendação. Para isso, torna-se necessário elevado número de ensaios finais conduzidos em rede em vários ambientes.
É importante avaliar as magnitudes das interações do tipo genótipos x locais, genótipos x anos ou mesmo outras. Esse conhecimento orienta no planejamento e estratégias de melhoramento, na recomendação de cultivares além de ser determinante na questão da estabilidade fenotípica dos cultivares, para uma dada região (Vencovsky e Barriga, 1992). Esses autores relatam que não basta apenas detectar a presença de interações, deve-se também saber a sua natureza (simples ou complexa).
Cruz e Castoldi (1991) apresentaram adequabilidade da decomposição proposta por Robertson (1959), assim como alternativas de decomposição (de natureza simples e complexa) mais apropriadas para o melhoramento genético de plantas. Os autores ressaltaram o fato da decomposição tradicional ser bastante influenciada pela diferença de variação de genótipos com ambientes, superestimando a contribuição da parte complexa. Eles sugeriram ponderar de maneira mais eficiente a contribuição da correlação e da diferença de variabilidade genotípica em vários locais de avaliação, mostrando-se mais adequada essa decomposição na análise e na interpretação dos dados experimentais.
Nesse contexto, considerando que nas condições de cultivo de feijoeiro-comum há variações entre anos, locais e épocas de semeadura, é necessário verificar com qual
desses fatores ambientais a interação com os genótipos é mais expressiva, para orientar futuros trabalhos de avaliação de cultivares de feijoeiro-comum em determinada região (Ramalho et al., 1998).
Em soja, Toledo et al. (2006), no Estado do Mato Grosso, durante 1994 a 2000, verificaram a importância relativa de locais, anos, épocas de semeadura e cultivares. Observaram que locais foram mais importantes que anos na produtividade da soja. Em outro trabalho, Lima et al. (2008) avaliaram a importância dos efeitos de locais, anos, cultivar e suas respectivas interações, no Estado do Paraná, entre 2001 a 2005. Concluíram que o efeito de local foi também o mais importante que o efeito de ano, na composição dos ambientes na cultura da soja. Em milho, Buzinaro (2014), no Estado de São Paulo e de Goiás, verificaram a importância de locais, épocas e anos, em 2009 e 2010. Identificou que o programa deve priorizar avaliações em anos e locais distintos, em detrimento de épocas de semeadura.
Em feijoeiro-comum, Ramalho et al. (1993, 1998), nas regiões Sul e Alto Parnaíba, observaram que as interações mais expressivas foram cultivares x safras e cultivares x anos, em detrimento da interação cultivares x locais. Esses trabalhos evidenciam que a avaliação das cultivares em alguns anos e em diferentes safras é mais importante do que em vários locais do Estado de Minas Gerais.
Ramalho et al. (2002) estudaram a contribuição das diferentes safras para a interação e verificaram, no Estado de Minas Gerais, a possibilidade de não se realizar a avaliação de cultivares em uma delas. Concluíram que a interação cultivares x safras é expressiva e que seria indispensável que as avaliações fossem conduzidas nas três safras para se ter uma indicação segura.
Matos et al. (2007) realizaram estudo com intuito de proceder à análise crítica do programa de melhoramento genético do feijoeiro-comum em Minas Gerais, durante período de 32 anos. Os autores encontraram a interação linhagens x safras com maior magnitude que linhagens x anos, contudo, as interações linhagens x locais foram quase sempre superiores àquelas envolvendo safras e anos. Desta forma, concluíram que o programa deve dar ênfase em avaliar as linhagens no maior número de locais possível para melhorar a sua eficácia.
Estes últimos trabalhos são do mesmo programa, porém, os resultados foram contrastantes. Uma das explicações é que a cada dois anos as linhagens eram substituídas parcialmente até 1993 e, nos anos seguintes, foram substituídas totalmente. Outra
