LONGEVIDADE DE SEMENTES DE ARROZ E DE BIOTIPOS VERMELHO E PRETO NO SOLO
Eng. Agr. M.Sc. ANA LAURA PEREIRA AMATO
PELOTAS Rio Grande do Sul
Abril 2011
Tese apresentada à Universidade Federal de Pelotas, sob orientação do Prof. Manoel de Souza Maia, como parte das exigências do Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Sementes, para obtenção do título de Doutor em Ciências.
MINISTERIO DA EDUCAÇÃO
UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SEMENTES
COMITÊ DE ORIENTAÇÃO
Orientador:
Manoel de Souza Maia
Eng. Agr. Dr. Prof. Associado do Departamento de Fitotecnia Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel – FAEM
Universidade de Pelotas - UFPel
COMISSÃO EXAMINADORA
____________________________________________ Francisco Amaral Vilela
Eng. Agrícola, Dr. Prof. Associado do Departamento de Fitotecnia – FAEM – UFPel
____________________________________________ Orlando Antonio Lucca Filho
Eng. Agr., Dr. Prof. Associado do Departamento de Fitotecnia – FAEM –UFPel
_____________________________________________ Nilson Lemos de Menezes
Eng. Agr. Dr. Prof. Associado, CCA-UFSM
____________________________________________ Luis Osmar Braga Schuch
AGRADECIMENTOS
A todos aqueles que de alguma maneira colaboraram para a realização deste trabalho.
Ao Programa de Pós-Graduaçao em Ciência e Tecnologia de Sementes pela possibilidade de realização do doutorado.
Ao Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria (INIA) pelo apoio e por brindar-me o tempo necessário para a culminação do doutorado e especialmente aos pesquisadores Carlos Rossi, Álvaro Roel e Walter Ayala.
Ao Professor Manoel de Souza Maia pela sua orientação, compreensão, apoio, confiança e amizade durante o transcurso de toda a minha pós-graduação.
Ao Eng. Agr. Gonzalo Zorrilla de San Martín por compartilhar os resultados do projeto de pesquisa desenvolvido sob sua coordenação durante sua função como pesquisador principal do INIA.
Ao pessoal da Unidad de Semillas de INIA Treinta y Tres, Antonio Acevedo, Miguel Duplat e Juan Duplat pela realização do trabalho de campo.
A Mabel Oxley, laboratorista do Servicio de Semillas que levou a cabo todos os testes de laboratório e por seu fundamental apoio para a minha compreensão dos registros e metodologia utilizada no desenvolvimento do trabalho.
A toda minha família que sempre me apoiou e incentivou para continuar melhorando.
E especialmente a Mario e meus filhos Marcos e Diego por todo o carinho e apoio que me deram sempre e pela compreensão do tempo que deixei de compartilhar com eles para dedicar a este trabalho.
SUMÁRIO AGRADECIMENTOS ...iii SUMÁRIO...iv LISTA DE FIGURAS...v LISTA DE TABELAS...vi RESUMO ...vii ABSTRACT...viii 1 INTRODUÇÃO ... 1 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 3
2.1 A CULTURA E A PRODUÇÃO DE SEMENTES DE ARROZ NO URUGUAI 3 2.1.2 Situação atual ... 5
2.2 ARROZ VERMELHO ... 7
2.3 BANCO DE SEMENTES DO SOLO ... 12
2.4 DORMÊNCIA ... 16
3 MATERIAL E MÉTODOS ... 21
3.1 LOCALIZAÇÃO E CONDIÇÕES EDAFOCLIMÁTICAS ... 21
3.2 MATERIAL EXPERIMENTAL ... 23
3.3 TRATAMENTOS E DELINEAMENTO EXPERIMENTAL ... 25
3.4 TESTES DE LABORATÓRIO ... 29
3.5 ANÁLISE ESTATÍSTICA ... 30
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO... 31
4.1 CULTIVARES DE ARROZ ... 31
4.2 ARROZ VERMELHO E PRETO ... 34
5 CONCLUSÕES ... 45
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Precipitações pluviais acumuladas (mm) ocorridas entre períodos de
exumação das sementes (setembro a agosto) desde 1993 até 2005. ... 22
Figura 2 - Vista geral do experimento e enterrío dos cilindros de PVC. ... 26
Figura 3 - Disposição das sementes das cultivares de arroz e dos biótipos de arroz vermelho e preto nos cilindros de PVC. ... 27
Figura 4 - Extração dos cilindros do solo contendo os tratamentos. ... 28
Figura 5 – Exumação de plântulas e sementes do cilindro com os respectivos
tratamentos... 29
Figura 6. Dinâmica da viabilidade das cultivares El Paso 144, EEA 404 e INIA Tacuari enterradas no solo a 5 e 15 cm de profundidade no período de junho de 1993 a setembro de 1996. ... 31
Figura 7. Dinâmica da composição percentual das amostras de sementes dos biótipos de arroz vermelho e preto enterradas no solo a 5 e 15 cm no período de 1993 até 2005. ... 35
Figura 8. Dinâmica da viabilidade (%) de sementes de biotipos de arroz vermelho e preto enterrados a 5 e 15 cm. ... 36
Figura 9. Dinâmica da viabilidade das sementes de arroz vermelho e preto a profundidades de 5 e 15 cm de enterrío em porcentagem de sementes dormentes e quiescentes. ... 39
LISTA DE TABELAS
Tabela 1. Características do solo da área experimental localizada na Estação Experimental de Paso de la Laguna, do Instituto Nacional de Investigación
Agropecuaria, no Departamento de Treinta y Tres, Uruguai. ... 22
Tabela 2. Valores de germinação e massa de mil sementes das cultivares de arroz EEA 404, El Paso 144 e INIA Tacuari utilizadas no experimento 1. ... 24
Tabela 3. Valores de peso da amostra, número total de sementes, massa de mil
sementes, teores de umidade inicial e de umidade final dos biótipos de arroz vermelho e preto utilizados no experimento 2. ... 25
Tabela 4. Porcentagem média de sementes viáveis, dormentes e quiescentes para os biótipos de arroz vermelho e preto enterradas no solo. ... 37
Tabela 5. Porcentagem média de sementes de biótipos preto e vermelho para sementes viáveis, dormentes e quiescentes a 5 e 15 cm de enterrio. ... 38
Tabela 6. Sementes viáveis, dormentes e quiescentes em porcentagem média para os anos de 1993 até 2005. ... 41
Longevidade de sementes de arroz e de biótipos vermelho e preto no solo. Autora:
Eng. Agr. (M.Sc.) Ana Laura Pereira Amato. Orientador: Prof. Dr. Manoel de Souza Maia (UFPel).
RESUMO. O estudo teve por objetivo avaliar a longevidade de sementes de cultivares de arroz e de biótipos de arroz vermelho (AV) e preto (AP), no banco de sementes do solo na principal região produtora de arroz no Uruguai. A longevidade de sementes enterradas em junho de 1993 foi avaliada em dois experimentos: experimento 1 (EXP1) com sementes das cultivares de arroz El Paso 144, INIA Tacuarí e EEA 404; experimento 2 (EXP2) com sementes de AV e AP. O delineamento utilizado foi o de parcelas divididas com três repetições em ambos experimentos, onde a parcela principal constitui-se da profundidade de enterrio das sementes a 5 e 15 cm. No EXP1 as subparcelas foram diferentes anos de enterrío (10 para El Paso 144, 5 para as outras variedades) e as sub-subparcelas às cultivares de arroz. No EXP2 as subparcelas foram os dois biótipos enterrados por 20 anos. Cada tratamento consistiu de 200 sementes enterradas em cilindros abertos de PVC. Três meses depois de enterradas, as semente foram exumadas e posteriormente realizavam-se extrações anuais nos meses de setembro-outubro. As sementes removidas foram classificadas quanto a sua viabilidade e dormência através dos testes de germinação e tetrazólio obtendo-se porcentagens de sementes viáveis (SV), dormentes (SD) e quiescentes (SQ). Para as cultivares de arroz registrou-se uma sobrevivência máxima de três anos para EP 144. Observaram-se diferenças na perda de viabilidade das sementes quanto á origem das cultivares, apresentando para todas as japônicas uma perda maior a 80% de viabilidade aos três meses de enterrio e para a cultivar índica, menos de 50% em média das duas profundidades. A uma profundidade de 15 cm o AV e o AP apresentaram maior quantidade de SV do que a 5 cm. Sementes de AV e AP apresentavam-se 100% dormentes no enterrio, observando-se aos três meses 9% de SD para AV e 35% para AP. Posteriormente, SD e SQ oscilam entre anos evidenciando ciclos de dormência. Estes biótipos apresentaram uma longa sobrevivência de até doze anos para AV e de 11 anos para AP, observando-se uma viabilidade superior nas sementes de arroz vermelho que nas de arroz preto em ambas profundidades no decorrer do período.
Seed longevity of rice cultivars, strawhull and blackhull biotypes into the soil.
Author: Eng. Agr. Ana Laura Pereira Amato. Major professor: Prof. Dr. Manoel de Souza Maia (UFPel).
ABSTRACT. The objective was to evaluate seed longevity of rice cultivars, strawhull (SH) and blackhull (BH) biotypes in soil seed bank of the main rice production area of Uruguay. Longevity of seeds buried in June 1993 was evaluated in two experiments: - experiment 1 (EXP1) with seeds of the rice cultivars El Paso 144, INIA Tacuarí and EEA 404; - experiment 2 (EXP2) with seeds of SH and BH. A split-plot experimental design was used with three replications in both experiments, were burial depths of 5 or 15 cm treatments were located in the big plots. In EXP1, burial time treatments of 10years for El Paso 144 and 5 years for INIA Tacuarí and EEA 404 were located in the subplots, where cultivars were considered as subsubplots. In EXP2, biotypes treatments were located in the subplots and buried for 20 years. Each treatment consisted of 200 seeds buried in PVC open cylinders. Seeds were exhumed for the first time in September 1993, after three months of burial. After that, seeds were exhumed on the same date each year until no viable seeds were found. Exhumed seeds were classified for viability and dormancy by germination and tetrazolium tests. SH and BH biotypes seed samples were classified for percentage of viable seeds, dead seeds, glumes and non identified loses. Data were analyzed using the SAS general linear model (GLM) procedures. Means were compared using the Tukey test (p<0.05). Maximum viability for rice cultivar seeds was registered as three years for El Paso 144. Differences were observed in seed viability according to cultivar. At three months of burial, Japonica cultivars had lost more than 80% of seed viability, while Indica cultivars had lost less than 50% of seed viability, as an average of both depths. SH and BH biotypes showed long viability, up to 12yr for SH and 11yr for BH; showing higher seed viability at 15 cm of burial depth than at 5 cm. SH showed longer viability than BH for both burial depths.
1 INTRODUÇÃO
A cultura do arroz no Uruguai ocupa uma superfície de aproximadamente 170 mil hectares com médias de produtividade entre 7 a 8 t/ha. Da produção anual menos de 5 % se destinam ao consumo interno, sendo, portanto uma atividade basicamente exportadora e fundamental para a economia do país. Nos últimos anos estes rendimentos foram obtidos com a utilização de três cultivares principais que compõem a maioria da área semeada, onde 58% é ocupada pela cultivar El Paso 144, 15% pela cultivar INIA Tacuari e 20% por INIA Olimar. Outras cultivares ocupam áreas menores para responder a demanda de mercados específicos como é o caso da cultivar EEA 404.
Produtividades máximas de 12 t/ha similares ao potencial alcançado em pesquisas nesta região, têm sido alcançadas apenas por poucos produtores devido a problemas de manejo do cultivo, que restringem que a maioria dos produtores não atinja este potencial. Como um dos limitantes aos máximos rendimentos destaca-se a presença de plantas concorrentes de difícil controle, como é o caso do arroz vermelho, considerada pelos produtores como a terceira em importância nas lavouras no Uruguai pela sua presença e interferência na cultura do arroz e como a primeira, pela dificuldade de controle.
O arroz vermelho caracteriza-se pela grande rusticidade, onde a maioria dos tipos é do mesmo ciclo ou mais precoce que as cultivares mais representativas de cada região produtora. A grande dormência, que pode manter viáveis as sementes por vários anos no solo associada a alta debulha são características de sobrevivência desta planta que permitem acumular densos bancos de sementes no solo, o que contribui decisivamente para a infestação crescente em cultivos subseqüentes na mesma área e a dificuldade de controle.
O conhecimento das características do banco de sementes do solo é essencial na escolha dos métodos de controle, tanto no caso de espécies concorrentes como o arroz vermelho, como de mistura varietal, no caso de outras cultivares da mesma espécie.
O objetivo deste trabalho foi avaliar a longevidade de sementes de cultivares de arroz e de biótipos de arroz vermelho e preto, no banco de sementes do solo na principal região produtora de arroz no Uruguai.
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 A CULTURA E A PRODUÇÃO DE SEMENTES DE ARROZ NO URUGUAI
2.1.1 Evolução histórica
As primeiras referências sobre a cultura do arroz no Uruguai datam de 1869, estabelecendo-se a primeira lavoura comercial no ano de 1926. Poucos anos depois, entre 1930 e 1935, organizaram-se as primeiras empresas arrozeiras na Bacia da Lagoa Mirim, quando se obtinham produtividades de aproximadamente 3.000 kg/ha. Uma década depois de estabelecida a primeira lavoura eram cultivados no país uma área total de 4.735 ha, cuja produção era suficiente para abastecer o consumo interno, além de concretizar-se a primeira exportação (Posadas, 1992).
No final da década de 1960 e durante a década de 1970 ocorreu significativo aumento na área e na produtividade do arroz pela incorporação massiva da cultivar Bluebelle e pelas primeiras contribuições da pesquisa nacional (Posadas, 1992).
A cultivar Bluebele foi introduzida em 1965 desde os Estados Unidos da América por produtores de sementes envolvidos na exportação do arroz. Esta variedade de alta qualidade culinária adaptou-se bem as condições locais e representou um marco no aumento das exportações. Nas décadas de 1970 e 1980 mais de 80% da produção nacional de arroz era desta variedade permitindo aos produtores uruguaios entrar nos mercados internacionais com um produto de qualidade.
Por outro lado, foi fundamental nesta época para o crescimento do setor arrozeiro e o desenvolvimento da cultura, a criação do programa de certificação de sementes de arroz, que iniciou a qualificação da semente utilizada e o combate ao arroz vermelho, que já representava um problema importante (FAO, 2007).
Em 1972, foram cultivadas cerca de 26.800 ha de arroz, mas ainda sem um programa de sementes organizado. Apenas 70% da semente utilizada pelos produtores
era submetida a algum grau de processamento ou limpeza. O resto da semente era destinada a utilização pelos próprios produtores (FAO, 2007).
Em pesquisa realizada em 1972 foram coletadas e analisadas amostras das variedades utilizadas pelos produtores revelando que 38% dos lotes de sementes estavam contaminados com sementes de arroz vermelho. Destes lotes contaminados 90% provinham de pequenos produtores e 15% de grandes empresas arrozeiras que foram os que iniciaram o desenvolvimento do programa de sementes. Os resultados indicavam que o arroz vermelho estava presente em quase toda a área de cultivo do arroz (Jorge, 1972).
A falta de pureza varietal e a contaminação com arroz vermelho foi afetando não somente a produção de arroz, mas também a qualidade do produto. Isto fez com que o desenvolvimento de um sistema que assegurasse o fornecimento de sementes de qualidade e pureza varietal se tornasse prioridade (FAO, 2007).
Com a criação da Estação Experimental del Este (EEE) pelo “Ministerio de Ganaderia, Agricultura y Pesca” (MGAP) em 1970, no Departamento de Treinta y Tres, iniciou-se a certificação de sementes de arroz (FAO, 2007). No ano de 1989 esta estação experimental passa a formar parte do Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria (INIA), onde dentre seus objetivos era a produção de semente básica de arroz.
Em 1984, de uma área total de 80.700 ha cultivada com arroz, 48% foi cultivada com semente certificada e a semente comercial foi produzida sobre estritas regulamentações de controle de qualidade (Zorrilla e Acevedo, 1985). Os testes de qualidade das sementes mostraram que todos os lotes amostrados estavam livres de contaminação de sementes de arroz vermelho. O incremento no uso de sementes certificada continuou até alcançar a mais de 85% da área nacional cultivada. O progresso feito em estabelecer um sistema de fornecimento de sementes de qualidade e o baixo uso de sementes próprias por parte dos produtores tem sido possível pelo forte apoio da indústria arrozeira e a sua relação e cooperação com os produtores de arroz (FAO, 2007).
A partir do lançamento da cultivar El Paso 144 pelo programa de melhoramento da Estação Experimental del Este, em 1986, o rendimento da cultura cresceu continuamente até 1996/97, estabilizando-se entre 6000 e 6500 kg/ha. É possível associar o aumento dos rendimentos da etapa mencionada com a substituição da cultivar de tipo de grão longo americano Bluebelle pela cultivar de tipo longo não americana El Paso 144 e, posteriormente, pelas variedades INIA Tacuari e Olimar de maiores potenciais de rendimento..
Decorrente do aumento de produtividade, a partir do inicio da década de 1990, verifica-se uma forte expansão arrozeira, inclusive devido a expansão do cultivo em outras zonas não tradicionais (Norte e Centro) além da própria Bacia da Lagoa Mirim ou região Este (MGAP, 2003). Em 1990 mais de 80% da área cultivada com arroz era semeada na Bacia da Lagoa Mirim. Além da expansão da fronteira agrícola, ocorreu também uma intensificação das rotações, com menos anos dedicados a pastagem entre as lavouras de arroz. Isto teve como conseqüência imediata o incremento do banco de sementes de arroz vermelho no solo, especialmente em áreas tradicionais da cultura do arroz (FAO, 2007)
2.1.2 Situação atual
Desde as primeiras lavouras comerciais, a área de arroz foi aumentando até ocupar na atualidade uma superfície de aproximadamente 170 mil hectares com médias de produtividade entre 7 a 8 t/ha desde 2005. A produção anual supera um milhão de toneladas das quais menos de 5 % representam o consumo interno sendo, portanto um setor tipicamente exportador e fundamental para a economia do país (MGAP, 2010). Os principais destinos das exportações de arroz do Uruguai têm sido o Irã, Brasil, Peru e Iraque. No ano 2009 verificou-se a ausência de Irã e o ingresso de Iraque como um dos principais destinos de exportação representando 29%, igualando-se às exportações ao Brasil (Anuario OPYPA 2009).
Do total da área cultivada, 95% utiliza cultivares nacionais e desta, 85% é com semente certificada contribuindo assim para reduzir a contaminação do banco de sementes do solo com arroz vermelho.
A cultura do arroz no Uruguai está baseada em geral, num sistema de rotações com pastagens e culturas alternativas. O sistema se integra com a pecuária de corte, procurando assegurar a sustentabilidade produtiva, econômica e ambiental. O arroz ocupa na rotação um período entre 25-30% da duração e o restante é ocupado por pastagens naturais melhoradas ou pastagens cultivadas (gramíneas consorciadas com leguminosas). A utilização de rotações permite uma serie de vantagens como a baixa utilização em quantidade e freqüência de agroquímicos e fixação simbiótica ao aporte de nitrogênio ao sistema diminuindo as quantidades de fertilizante nitrogenado aplicadas à cultura do arroz na ordem de 45 a 70 kg/ha de nitrogênio (ACA, 2010). As características mencionadas permitem considerar o sistema uruguaio de produção de arroz de baixa intensidade e impacto ambiental.
De acordo a informação da DIEA-MGAP (2010) nos últimos 12 anos, aproximadamente 60% da superfície total da cultura é semeada em áreas que não foram cultivadas com arroz na safra anterior, enquanto somente 11% da área é de arroz semeado sobre resteva em forma contínua durante três ou mais anos. Pelas características do sistema e pelas condições climáticas da região se realiza apenas uma safra por ano.,
Na última safra, o número de estabelecimentos arrozeiros foi de 523 e mais da metade com áreas inferiores a 200 ha, representando 19,4% da superfície total semeada. Os estabelecimentos com lavouras de arroz de mais de 1000 há são apenas 4% do total e foram responsáveis por quase um quarto da produção total (DIEA, 2010).
Uma elevada proporção dos recursos essenciais para a cultura do arroz – solo e água – não pertencem aos orizicultores. Predominam os acordos de arrendamento e parceria; os pecuaristas retêm a propriedade da terra e estes e outros agentes, como as grandes empresas industriais, são proprietários das fontes de água e dos sistemas de irrigação. Na última safra (2009-10), somente 21% dos agricultores eram proprietários da terra e 57,3% compraram a água (DIEA, 2010).
Os produtores estão associados a poucas empresas industriais e comerciais que reúnem a infra-estrutura de irrigação, beneficiamento e comercialização, além de
financiamento dos insumos. Essa estrutura garante verticalização e organização do setor.
2.2 ARROZ VERMELHO
Denomina-se “arroz vermelho” uma serie de arrozes selvagens muito aparentados com o arroz cultivado que apresentam coloração avermelhada do pericarpo dos grãos. A coloração vermelha está dada pelo pigmento proantocianidina, ausente na imensa maioria do arroz cultivado (Gealy e Bryant, 2009) devido a uma deleção em seus dois alelos do gene Rc (cromosoma 7) que anula sua atividade como regulador do metabolismo do pigmento (Furukawa et al., 2006).
Estes tipos de arroz podem surgir de mutações de arroz cultivado ou hibridações entre este e tipos selvagens. A pesar das numerosas denominações que se tem sugerido para os diversos tipos, hoje se aceita que todos eles estão diretamente relacionados com as duas espécies cultivadas Oryza sativa e Oryza glaberrima (Khush, 1997). Estima-se que sua aparição na América teria sido conseqüência de mutações ou da introdução de lotes de sementes contaminados e de variedades tropicais de endosperma vermelho (Zorrilla, 1992). A planta foi identificada pela primeira vez como planta daninha problemática no estado de Carolina nos Estados Unidos, em 1846.
As plantas de arroz vermelho apresentam grande variabilidade de características anatômicas, biológicas e fisiológicas (Tang et al., 1997, Vaughan et al., 2001). Dois biotipos deste arroz encontrados comumente no Uruguai são descritos por Zorrilla (1992) e Gamarra (1996): o “arroz preto”, denominado assim pela coloração de suas glumas, que apresentam arista comprida (4-5 cm) e resistente e o “arroz vermelho” de glumas ocres e de arista curta. Ambos são de grão curto, grosso e pubescente.
Um estudo levado a cabo por Federeci et al. (2001) utilizando marcadores moleculares em 26 amostras de arroz vermelho no Uruguai, também revelou dois grupos principais coincidindo com as descrições anteriores. Um grupo incluiu plantas com glumas pretas, ápice púrpura e arista comprida, mostrando caracteres selvagens
evidentes, enquanto que o outro grupo apresentava glumas e ápices ocres, sem aristas, similar às variedades cultivadas.
A planta em ambos os tipos é alta comparada às variedades modernas e de folhas ásperas de uma coloração verde claro. Perfilhadora e de hábito decumbente, tende a sobressair e inclinar-se sobre o arroz cultivado (Zorrilla,1992). As mesmas descrições para plantas de arroz vermelho foram feitas por Know et al (1992) e Gamarra (1996), Noldin et al. (1999).
A capacidade de hibridação natural do arroz cultivado com o arroz vermelho permite adaptar-se rapidamente a mudanças no sistema da cultura devido à inclusão de novas variedades. No Rio Grande do Sul observa-se a aparição de arroz vermelho tipo “patna” poucos anos após a introdução das variedades de grão “comprido” (Galli et al., 1980).
Como o gene vermelho é dominante, produz-se um avermelhamento progressivo do arroz cultivado em lavouras de alta infestação de arroz vermelho. Este problema agrava-se quanto maior for a porcentagem de cruzamentos, e vai ocorrendo um fenômeno de “mimetização” do arroz vermelho que dificulta sua identificação na lavoura (Gamarra, 1996).
A freqüência de cruzamentos naturais de arroz vermelho com as cultivares comerciais de arroz é variável e tem sido quantificadas em diversas condições experimentais, obtendo-se valores desde 0,05% (Cheng et al., 2004), até 36.12% (Jia et al., 2007). Segundo Langevin et al. (1990) as freqüências de cruzamentos são maiores quanto mais se assemelham os ciclos das cultivares e dos biótipos de arroz vermelho.
O arroz vermelho apresenta características que lhe outorgam comportamento de planta daninha e capacidade competitiva, permitindo-lhe crescer voluntariamente em áreas cultivadas e provoca importantes perdas no rendimento da cultura. Sua eficiência na competição por radiação solar e nutrientes está dada por: 1) rápida emergência e crescimento vegetativo; 2) maior altura que as variedades modernas e 3) grande vigor e capacidade de emitir caules secundários (perfilhos) durante todo o ciclo. Esta maior altura e biomassa vegetativa reduz a eficiência da colheita. As características que lhe outorgam comportamento de daninha são o degrane precoz que assegura uma eficiente dispersão de sementes viáveis e a dormência descontinua de estas, que lhes possibilita permanecer latentes até por 14 anos, germinando quando as condições são adequadas (Ávila et al, 2000; Delouche et al., 2007).
Por pertencerem à mesma espécie botânica, as condições edafoclimáticas que favorecem o arroz cultivado também favorecem o arroz vermelho (Agostinetto et al., 2001). Contudo, sua extrema facilidade de degrane faz com que se forme um banco de sementes do solo, aumentando gradativamente sua presença na área, independentemente de ser também colhido juntamente com o arroz comercial.
Diversos estudos quantificam o efeito da presença do arroz vermelho. Segundo Pantone e Baker (1991), a presença de uma planta de arroz vermelho por mˉ2 reduz em média 2,1% o rendimento de grãos do arroz cultivado.
Cerca de 30 panículas de arroz vermelho por m2 podem ocasionar reduções superiores a 40% na produção de grãos de arroz cultivado, devido à competição e principalmente pelos prejuízos oriundos por acamamento de plantas (Amaral e Pinto, 2004).
A maioria dos biotipos de arroz vermelho, hoje presentes, é do mesmo ciclo ou ligeiramente mais precoce que as cultivares mais representativas de cada região produtora. A profunda dormência, que pode manter viáveis as sementes por vários anos no solo, e a debulha, são fatores que contribuem decisivamente para a infestação crescente em cultivos subseqüentes na mesma área (Amaral e Pinto, 2004).
Além das perdas ocasionadas na produção do arroz cultivado, a presença de arroz vermelho afeta também a qualidade industrial do arroz. A deterioração visual ocasionada é muito importante, particularmente em um país como o Uruguai onde a maioria do arroz produzido é destinado à exportação. Outra característica negativa é a alta porcentagem de gessado do grão que aumenta a porcentagem de grão quebrado. Somado a isto, o polimento deve ser mais severo para remover a cobertura vermelha o que reduz a porcentagem de grão inteiro. Estes fatores diminuem a qualidade do produto beneficiado, reduzindo o preço do arroz processado. (Diarra et al, 1985; Gamarra,1996)
Diferentes regulamentações são estabelecidas para controlar o ingresso à indústria de lotes contaminados com arroz vermelho. No Uruguai, a base de recebimento é de 1% de arroz vermelho e pune-se em 0,25% do valor por cada 1% de incremento sobre a base. A tolerância máxima é de 5%, superando este valor o arroz não é aceito.
Medidas de controle
Botanicamente, o arroz vermelho (Oryza sativa L.) pertence à mesma espécie do arroz cultivado. Como conseqüência da semelhança entre ambos, o controle através do uso de herbicidas seletivos torna-se difícil, requerendo a combinação de múltiplas ações para erradicação ou minimizar a interferência. Fischer & Ramirez (1993) recomendam uma serie de práticas de manejo para controlar o arroz vermelho tais como o emprego de sementes isentas de arroz vermelho, mudança no sistema de cultivo, uso da rotação de culturas, manejo adequado da água de irrigação e adoção de técnicas culturais alternativas.
A prevenção é sem dúvida a forma mais importante de controle evitando a contaminação de novas áreas. Portanto, o sucesso de qualquer programa de controle inicia com o uso de sementes de arroz livres de sementes de arroz vermelho (Smith Junior, 1991). Dadas as características desta planta concorrente, reduzido número de sementes em um lote é suficiente para infestar um campo e torná-lo problemático em poucos anos. As normas para comercialização de sementes no Uruguai estabeleceram tolerância zero de sementes de arroz vermelho nos testes de pureza física em laboratório para todas as categorias de sementes do arroz cultivado.
O arranquio manual deve ser considerado como uma ferramenta chave nas aparições esporádicas de arroz vermelho. A detenção, remoção e queima das plantas que estão presentes em áreas restritas na cultura é a única oportunidade de um controle efetivo e duradouro (Zorrilla, 1992).
Uma vez que o campo encontre-se infestado com arroz vermelho existem diversos métodos que podem ser utilizados, mas nem sempre os resultados são os esperados.
Segundo Menezes et al. (1994), dentre as alternativas mencionadas, a rotação de culturas é a mais prática e econômica disponível para redução do banco de sementes de arroz vermelho. Nesta situação o arroz vermelho pode ser combatido com herbicidas.
A semeadura direta com aplicação prévia de herbicida de ação total realizando-se desrealizando-secação da vegetação existente (Souza, 1989; Zorrilla 1992) e a realização da semeadura com sementes pré-germinadas ou através de mudas em solo encharcado com lâmina de água são alguns dos métodos que tem dado melhores resultados para conviver com esta planta concorrente. No entanto, nenhum é capaz de erradicá-la (Zorrilla, 1992).
Entre outras práticas que podem ser utilizadas no controle integral desta planta, a lavração deve ser superficial para não incorporar as sementes em maiores profundidades no solo o que favorece sua dormência. Enterrar a semente profundamente no solo prejudica o futuro controle de arroz vermelho. Manter as sementes perto da superfície reduz a dormência, promove a germinação e permite aplicar estratégias de manejo mais eficientes. Em solos não arados, um adequado controle de plantas competitivas emergidas durante vários anos pode diminuir o banco de sementes na camada superficial do solo. (Swanton et al., 2001).
Pesquisando a distribuição vertical do banco de sementes de arroz vermelho do solo em dois sistemas de semeadura, Ortega e Alvarado (2005) verificaram que em sistema de semeadura direta mais de 66% das sementes que germinaram encontravam-se nos primeiros 5 cm do perfil do solo.
A utilização de herbicidas dessecantes de ação total (glyphosate, glufosinate e paraquat), aplicados na fase de maturação fisiológica do arroz cultivado, suprimem a produção de sementes de arroz vermelho e apressam a redução da umidade dos grãos de arroz, o que permite antecipar a colheita. Para que a utilização desse método seja possível, é necessário haver diferença entre os ciclos do arroz cultivado e do vermelho, o que pode ser obtido pelo emprego de cultivares precoces ou super precoces (Agostinetto, 2000).
O desenvolvimento de plantas geneticamente modificadas, resistentes aos herbicidas de ação total ou a produtos não seletivos, como no caso do grupo químico de herbicidas imidazolinonas, apresenta-se como ferramenta alternativa para o controle seletivo de arroz vermelho na lavoura de arroz (Linscombe et al., 1996). Porém, é necessário considerar as variações de suscetibilidade existentes entre biótipos de arroz vermelho e a possibilidade de ocorrer fluxo de genes da população cultivada resistente para o arroz vermelho suscetível, (Agostinetto et al., 2000).
Apesar de que mais de 90% da semente de arroz utilizada no país é semente certificada, tem aumentado a presença de arroz vermelho nas lavouras. Esta planta concorrente é vista pelos produtores e a indústria como a terceira em importância nas lavouras no Uruguai pela sua presença e como a primeira em importância pela dificuldade de controle. Dentre as outras plantas concorrentes que dificultam a produção de arroz variando sua importância segundo a região e a apreciação das empressas encontram-se a Echinocloa sp., gramas, Digitaria sanguinalis e Cyperus sp.
2.3 BANCO DE SEMENTES DO SOLO
O sucesso da aplicação de medidas de controle depende das condições da cultura e as características ecofisológicas das plantas daninhas. Como fora mencionado anteriormente controlar o banco de sementes do solo é fundamental para evitar as infestações de arroz vermelho. O conhecimento da dormência e a evolução do banco de
sementes do solo são essenciais na escolha da rotação, assim como a profundidade de germinação para estabelecer o tipo de preparo do solo a ser adotado.
O banco de sementes do solo (BSS) refere-se ao estoque de sementes viáveis existentes no solo, desde a superfície até as camadas mais profundas, em uma dada área e em um dado momento (Young et al., 1987).
A principal informação em relação ao número de sementes dormentes vem de trabalhos de pesquisadores interessados no controle de plantas concorrentes em solos cultivados (Cook, 1980).
O papel das sementes enterradas é formar uma reserva de indivíduos capazes de reconstruir a vegetação no caso de distúrbio. Espécies que são submetidas a distúrbios freqüentes tendem a gastar grande parte de seus recursos no desenvolvimento de mecanismos de sobrevivência. Deve-se, portanto, esperar que a densidade de sementes enterradas aumente com a freqüência e intensidade do distúrbio e diminua com a idade de sucessão (Thompson, 1978).
A concentração das sementes que caem em uma área em particular depende de uma variedade de fatores, tais como altura, distância e concentração da fonte de sementes no solo, dispersabilidade das sementes e atividade dos agentes de dispersão (Harper, 1977). Segundo Alexander e Scharag (2003), a sobrevivência da semente e o tamanho do banco de sementes do solo podem depender das condições de enterrio e de habitat, idade da semente, quantidade e predação, além de outros fatores como herbivoria, que afetam o fluxo de entrada de sementes no solo.
O primeiro passo na formação de um banco de sementes é o enterrio. Enquanto uma semente está na superfície do solo, ela provavelmente passará por uma das seguintes situações: germinação ou predação. Uma vez enterrada, ambas as situações tornam-se menos prováveis: predação porque a maioria dos predadores de sementes são forrageadores de superfície, e germinação porque, em muitas sementes, ela é estimulada pela luz ou um requerimento de luz é induzido pelo enterrio (Wesson e Wareing, 1969).
Muitas espécies que acumulam grande número de sementes no solo apresentam-se em estado de dormência ou, pelo menos, em populações parcialmente compostas por
sementes dormentes. O fato de essas espécies apresentarem grande número de sementes de vida longa, aliado ao polimorfismo com respeito à dormência ou ao desenvolvimento de dormência secundária, assegura fluxos de germinação por um longo período de tempo (Bryant, 1989).
Segundo o grau de persistência das sementes no solo, os bancos de sementes no solo são genericamente classificados em “transitórios”, se as sementes permanecem viáveis por apenas um ano, geralmente germinando nesse período de tempo; e “persistentes”, nos quais as sementes mantêm sua viabilidade por períodos mais longos, geralmente apresentando maior grau de dormência (Harper, 1977; Thompson e Grime, 1979; Fenner, 1985).
Tanto o solo como o clima podem influenciar a longevidade das sementes (Bekker et al., 1998a). Entretanto, esta influência não é determinante, pois a persistência é, sobretudo, uma característica da semente, que pode ser ou não modificada pelas condições ambientais (Fenner e Thompson, 2005).
Fatores do ambiente, particularmente temperatura e umidade, promovem grande efeito na viabilidade da semente. Baixas temperatura e umidade favorecem a viabilidade e segundo Roberts (1972), diminuindo a pressão de oxigênio também se aumenta a longevidade.
A profundidade de enterrío é outro fator que afeta a longevidade das sementes no solo. Em geral, a longevidade das sementes é maior se estas se encontram a maiores profundidades no solo (Miller e Nalewaja, 1990). Em pesquisa realizada no sul dos Estados Unidos, onde enterraram-se sementes de diferentes ecotipos de arroz vermelho a 5 cm e a 25 cm de profundidade encontrou-se que ao cabo de 5 meses todos os ecotipos enterrados a 25 cm apresentaram sementes viáveis entre 1 e 21 % de viabilidade enquanto que a 5 cm alguns ecotipos tiveram menos que 1% de sementes viáveis e outros não apresentavam sementes viáveis. Depois de 36 meses de enterradas a 25 cm, todos os ecotipos de arroz vermelho tiveram entre zero e menos de 1% de sementes viáveis (Noldin et al., 2006).
Pode-se esperar que diferenças no conteúdo de água do solo tenham impactos relativamente fortes na sobrevivência das sementes, alterando a composição e o tamanho do banco de sementes (Maia et al., 2004). Também existem evidências de campo que a sobrevivência das sementes de plantas de habitats terrestres é dramaticamente reduzida pelo enterrio em solos saturados (Skoglund e Verwijst, 1989). Todavia existem densos bancos de sementes de espécies oriundas de solos saturados (Van der Valk e Davis, 1976), em que adaptações metabólicas permitem a sobrevivência e até mesmo a germinação na quase que completa ausência de oxigênio (Bekker et al., 1998b).
A longevidade das sementes no solo depende criticamente dos mecanismos de dormência que previnem que sementes completamente embebidas germinem, e pode-se suspeitar que o padrão de mortalidade de sementes no solo esteja relacionado com a superação dos mecanismos de dormência ao invés da distribuição normal da perda da viabilidade das sementes estocadas (Cook, 1980).
Muitas espécies persistem no solo por anos ou décadas em estágio não dormente (Thompson, 2000). Mesmo nas espécies que passam por diversos ciclos de dormência, a persistência é devida não a dormência, mas à ausência de condições apropriadas à germinação durante a parte do ciclo que as sementes não estão dormentes, principalmente luz. O único tipo de dormência que pode ser um grande responsável pela persistência das sementes é a dormência física (sementes duras), conforme Baskin e Baskin (2001).
Analisando a relação entre semente dormente e persistência, Thompson et al. (2003) afirmam que embora as sementes não-dormentes tenham tendência a serem menos persistentes, a dormência não é nem uma necessidade nem uma condição suficiente para a acumulação de um banco de sementes persistente; praticamente todas as combinações de persistência e dormência existem.
Atrasos sazonais na germinação relativamente curtos estão, embora nem sempre, associados com alguma forma de dormência, enquanto que uma alta persistência no solo é muito menos dependente deste fenômeno. O motivo pelo qual as sementes persistem por anos no solo é mais difícil de ser explicado (Thompson, 2000).
A persistência no solo de sementes de plantas competitivas é uma característica comum. Sementes de muitas espécies de plantas competitivas podem permanecer viáveis no solo por mais de dez anos (Conn & Deck, 1995; Burnside et al., 1996) e outras que chegam a sobreviver por até 120 anos (Telewski & Zeevaart, 2002).
Trabalhos sobre a longevidade de sementes de arroz vermelho referem-se a períodos de sobrevivência contrastantes. Goss e Brown (1939) e Diarra et al. (1985) verificaram que algumas sementes de arroz vermelho mantiveram germinação até depois de dez e doze anos, respectivamente. Contrariamente, Noldin et al. (2006) mostraram ocorrência de biótipos de arroz vermelho do sul dos Estados Unidos com um lapso de vida muito curta, ocorrendo perda de quase toda viabilidade depois de três anos de enterrada a semente. De todas formas, segundo a classificaçao de Harper (1977) dos bancos de sementes do solo mencionada anteriormente, o arroz vermelho podería ser classificado como um banco de sementes persistente.
Segundo Pons (1989), os experimentos de enterrio artificial de sementes fornecem uma estimativa da longevidade, mas devem ser considerados com ressalva já que ignoram o papel crucial dos mecanismos de enterrio natural e em muitos casos, tendem a exagerar a longevidade das sementes.
2.4 DORMÊNCIA
A dormência de sementes afeta a longevidade em muitas espécies de plantas competitivas e também em arroz vermelho (Garcia-Quiroga, 1987).
A dormência é normalmente classificada de acordo com a origem ou com os prováveis mecanismos envolvidos. Quanto à origem, com base na classificação de Harper (1959), são reconhecidas atualmente duas modalidades de dormência: primária ou dormência inata e secundária ou induzida (Cardoso, 2004). Por outro lado, Harper (1959) sugeriu que “algumas sementes tornam-se dormentes, algumas adquirem dormência e outras são forçadas”, estabelecendo assim três categorias de dormência – inata, induzida e forçada – cada qual mais ecologicamente orientada do que a
classificação anterior. Dormência inata descreve a condição da semente enquanto na planta mãe e durante a dispersão que previne germinação no embrião. Praticamente todas as plantas possuem alguma forma de dormência inata.
A ocorrência de dormência nos estádios finais de amadurecimento é vantajosa para a planta, pois representa uma barreira à germinação da semente madura ou quase madura, quando ainda se encontra na planta mãe (Bryant,1989). A dormência pode ocorrer quando o endosperma e as brácteas atuam como barreira mecânica na elongação, impedindo a saída da radícula, ou interferindo na entrada de água e oxigênio e na saída de CO2, ou devido à presença de inibidores contidos na cobertura seminal que impedem o alongamento da radícula (Bewley, 1997). Segundo Takahoshi (1967), a dormência também se deve à imaturidade fisiológica do embrião.
A dormência primária parece ter duas funções básicas: impedir a germinação precoce das sementes durante a fase de maturação na planta e – estendendo-se após a dispersão da semente madura – evitar a germinação sincronizada das sementes, ou seja, evitar que germinem todas ao mesmo tempo (Cardoso, 2004).
Algum tempo após a dispersão, uma semente pode ter a dormência inata substituída por uma dormência induzida, na qual a semente pode apresentar embebição, mas a germinação é impedida por alguns fatores inibidores do ambiente. Este tipo de dormência é capaz de persistir mesmo depois da remoção das condições externas porque uma dormência interna foi induzida. O fracasso das sementes na germinação durante a dormência forçada é devido a algumas limitações diretas do ambiente, as quais, após serem removidas, levam à germinação. É este o tipo de dormência que descreve as condições da maior parte das sementes enterradas no solo (Roberts, 1972).
Parece provável que em uma série de espécies que formam banco de sementes no solo ocorra o fenômeno da dormência secundária, ou seja, as sementes que não foram expostas a condições de germinação apropriadas e tornaram-se dormentes necessitam de um fator específico para induzir a germinação (Bryant, 1989).
A dormência das sementes induzida durante seu desenvolvimento é afetada por luz, temperatura, umidade e pelas condições nutricionais da planta (Takahoshi, 1995).
Várias causas podem interagir para determinar o grau de dormência das sementes, além da predisposição genética (Bewley e Black, 1994). Tem sido comprovado que altas temperaturas durante o processo de maturação reduzem a dormência das sementes de algumas espécies.
Sementes da maioria das espécies de gramíneas podem germinar imediatamente após se desprenderem da planta mãe, e poucas exibem dormência prolongada ou retém viabilidade no solo por longos períodos (Grime et al., 1981; Howe & Chancellor, 1983; Williams, 1984). A dormência das gramíneas está relacionada à presença de inibidores na cariopse e glumelas da semente (Delouche, 1978). A lema, a pálea e o pericarpo dificultam a troca de gases entre o embrião e o ambiente, assim como a difusão de inibidores para fora da semente, quando esta é submetida à embebição. Apesar da restrição à entrada de oxigênio não limitar a respiração embrionária, muitas espécies dessa família respondem à perfuração da semente ou ao aumento da tensão de oxigênio. Provavelmente essa resposta está associada à maior oxidação e inativação dos inibidores da germinação presente nas sementes (Bewley e Black, 1994).
Para a maioria das espécies, o papel da dormência na persistência das sementes é somente o de regular a época do ano na qual a semente pode responder a estímulos da germinação ou impedir a germinação durante o período que se segue imediatamente após a dispersão (Fenner & Thompson, 2005).
Flutuações na dormência das sementes durante o ano são citadas por diversos autores para muitas espécies que formam bancos de sementes no solo. Estes atribuem os ciclos de dormência e germinação a condições do ambiente que induzem às sementes a entrarem em dormência secundária ou a superação da mesma, permitindo a germinação das sementes (Egley, 1986; Bewley e Black, 1994; Peske et al., 1997; Benech-Arnold et al., 2000).
A identificação de ciclos de dormência apresenta importante papel na interpretação do comportamento ecológico da espécie no campo. Além disso, seu conhecimento pode ajudar no desenvolvimento de técnicas visando a acelerar a redução dos bancos de sementes de espécies daninhas.
Quanto aos fatores que controlam a desativação da dormência,Benech-Arnold et al. (2000) mencionam que podem diferenciar-se os que modificam seu nível ou intensidade na população de sementes (temperatura e condições hídricas do solo), dos que terminam ou eliminam as últimas restrições para a germinação da semente, uma vez que o grau de dormência é suficientemente baixo (luz, flutuações de temperatura, concentração de nitratos).
A temperatura é o principal fator ambiental condicionante dos ciclos de dormência e germinação de sementes persistentes no solo (Egley, 1986; Benech-Arnold et al., 2000), sendo as flutuações da mesma importantes na determinação do tempo de germinação das sementes dentro de uma estação. Flutuações diurnas na temperatura do solo predominam em climas temperados (Egley, 1986).
A amplitude da flutuação da temperatura é menor durante períodos de tempo coberto ou sobre restos culturais, modificada também pela umidade do solo no qual a alta capacidade de calor da água no mesmo diminui o índice de trocas de temperatura. A amplitude da flutuação de temperatura é menor durante as estações mais frias.
Baskin e Baskin (1985) encontraram um ciclo estacional na dormência de arroz vermelho. A dormência de sementes em biótipos de arroz vermelho diminuiu significativamente depois de enterrados no solo durante o inverno, mas passaram a ter entre 90 e 98% de dormência no verão. Sementes não dormentes de arroz vermelho condicionadas a um conteúdo de umidade de 18,3 % de umidade e armazenadas por dois meses a 20 para 30 ºC desenvolveram uma dormência secundaria de mais de 85 % (Garcia-Quiroga, 1987).
Resultados similares foram encontrados por Peske et al (1997) constatando que temperaturas decrescentes tendem a superar a dormência, enquanto o período de aumento da temperatura ambiental tende a provocar dormência secundária das sementes de arroz vermelho. Alguns biótipos de arroz vermelho apresentaram alta dormência (acima de 80%) logo após a colheita, mas após quatro meses no solo o percentual de sementes dormentes já estava inferior a 60 % e aos seis meses atingiu seu ponto mais baixo, coincidindo com os meses de julho-agosto. Logo após, o percentual de sementes
dormentes começou a subir rapidamente, atingindo no mês de março do ano seguinte valores superiores a 60% para alguns biótipos.
Em sementes de arroz as glumas impedem a penetração de oxigênio para que se realize o processo germinativo e também consomem oxigênio. À medida que a dormência vai desaparecendo, durante o armazenamento, o consumo de oxigênio pelas glumas diminui; levando a crer de que as glumas impõem dormência, impossibilitando o embrião de absorver oxigênio (Bewley e Black,1985).
3 MATERIAL E MÉTODOS
O trabalho constou de dois experimentos, onde foram avaliados a longevidade de cultivares de arroz (experimento 1) e biótipos de arroz vermelho e preto (experimento 2) no período de abril de 1993 a setembro de 2005.
3.1 LOCALIZAÇÃO E CONDIÇÕES EDAFOCLIMÁTICAS
O trabalho foi conduzido na Estação Experimental de Paso de la Laguna, do Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria, no Departamento de Treinta y Tres, Uruguai, situada na latitude de 33º e altitude de 63 m.
O clima é subtropical úmido, classificado como Cfa (Köppen) apresentando as quatro estações do ano bem definidas. As temperaturas máximas oscilam no entorno de 30 a 35ºC e as mínimas de 0 a 5ºC. Em anexo apresentam-se as médias das temperaturas mensais mínima, máxima e média durante o período experimental obtidos da estação meteorológica de Paso de la Laguna. As precipitações pluviais anuais obtidas da série histórica situam-se cerca de 1200 mm distribuídas ao longo do ano, conforme observado na Figura 4. Os dados de precipitação pluvial mensal para o mesmo período e obtidos de igual fonte são apresentados na Figura 1.
O solo da área experimental é classificado como Solod Melánico L, típico das áreas cultivadas com arroz irrigado no Uruguai, cujas principais características são apresentados na Tabela 1.
Figura 1. Precipitações pluviais acumuladas (mm) ocorridas entre períodos de
exumação das sementes (setembro a agosto) desde 1993 até 2005.
Tabela 1. Características do solo da área experimental localizada na Estação Experimental de Paso de la Laguna, do Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria, no Departamento de Treinta y Tres, Uruguai.
Prof. (cm) Areia (%) Limo (%) Argila (%) MO (%) pH Água pH KCl Na Int. (% sat.) Na total (% Sat) 0-5 39.5 46.5 14.0 2.2 6.9 5.4 14.7 29.5 10-20 21.1 45.8 33.1 1.1 8.6 6.9 28.9 66.7 Fonte: Uria,1996.
MO: matéria orgânica Prof. : profundidade
Na Int. (% Sat.): Sódio int - % de saturação
Na total (% Sat): Sódio total – porcentagem de saturação
0 500 1000 1500 2000 2500 93/94 94/95 95/96 96/97 97/98 98/99 99/00 00/01 01/02 02/03 03/04 04/05 P re ci p it a cð e s (m m )
3.2 MATERIAL EXPERIMENTAL Experimento 1
O material experimental constou de sementes das cultivares El Paso 144, EEA 404 e INIA Tacuari, descritas a seguir, colhidas manualmente em abril de 1993 nos experimentos de cultivares do Programa de Melhoramento Genético de Arroz do INIA, na Estação Experimental em “Paso de La Laguna”. As sementes foram debulhadas manualmente, sendo posteriormente secadas ao sol e limpas no laboratório, sendo armazenadas em sacos de papel, no ambiente do laboratório até a instalação do experimento.
Descrição das cultivares de arroz
El Paso 144 - Esta cultivar foi selecionada em 1978 na “Estación Experimental Del
Este” (EEE)a partir de um material segregante do CIAT e entrou no esquema de certificação a partir de 1986. Na atualidade ocupa 58,5% da área total. É uma cultivar tropical (índica) de ciclo longo, com plantas alto perfilhamento, folhas eretas e pilosas com altura média de 90 cm. Apresenta cariopses compridas, com glumas claras e pilosas e alto rendimento.
INIA Tacuarí - Originária de cruzamento realizado na EEE e incluiu-se no processo de
Certificação em 1992. Atualmente ocupa 15% da área total. Possui um tipo de planta moderno com folhas eretas e não pilosas, altura de 84 cm, cariopses com glumas claras sem pilosidade, de bom rendimento de engenho e qualidade culinária. Apresenta ciclo curto com 87 a 92 dias até a floração e 140 a 145 dias até maturidade. É uma cultivar precoce que se tem destacado pelo alto potencial de rendimento numa ampla faixa de épocas de semeadura e muito boa tolerância a baixas temperaturas na etapa reprodutiva. Não apresenta problemas de degrane e acamamento. Foi a primeira variedade local de qualidade “americana” de alto rendimento, igualando o potencial da variedade El Paso 144.
EEA 404 - Este material foi selecionado no Brasil, no Rio Grande do Sul pelo Instituto
Riograndense do Arroz – IRGA. No Uruguai foi cultivada pela primeira vez em 1968. Apresenta ciclo longo com aproximadamente 110 dias da semeadura até a floração e
160 dias até a maturação. É uma variedade de porte alto (1,30 m) e apresenta suscetibilidade ao acamamento. Suas plantas são vigorosas e com alto potencial de perfilhamento. Possui panículas pesadas. As cariopses são mais compridas e largas que as variedades de tipo americano apresentando glumas brancas e ásperas. Ocupa uma área reduzida para atender mercados muito específicos. Sua produtividade situa-se entre 4.500 e 5.000 kg/ha.
A tabela 2 caracteriza as amostras de sementes utilizadas quanto a sua porcentagem de germinação e a massa de mil sementes em gramos.
Tabela 2. Valores de germinação e massa de mil sementes das cultivares de arroz EEA
404, El Paso 144 e INIA Tacuari utilizadas no experimento 1.
Cultivar Germinação (%) Massa de mil sementes (g)
EEA 404 89 34,6
El Paso 144 96 28,5
INIA Tacuari 95 22,8
Experimento 2
Descrição dos biótipos de arroz vermelho e preto
Sementes de dois biótipos de arroz, um vermelho e o outro preto, foram coletadas em áreas de resteva de arroz do ano anterior (1992) altamente infestada, localizada próximo ao povoado de Vergara, Imediatamente após a coleta, as sementes foram debulhadas manualmente sendo parcialmente secadas ao sol para serem enterradas com umidades semelhantes ao que acontece no processo natural de abscisão das sementes.
Os biótipos de arroz utilizados neste trabalho foram os comumente encontrados no Uruguai, sendo um denominado arroz preto, por apresentar coloração das glumas pretas, além possuir arista resistente e comprida (4-5 cm), e o outro denominado arroz vermelho por apresentar coloração das glumas ocres e possuir arista curta. Ambos os tipos são de cariopses curtas, grossas e pubescentes.
A germinação de todos os materiais utilizados foi superior à exigida pelas normas para a comercialização de sementes com ausência de dormência para as cultivares e 100% de dormência nas sementes dos biótipos de arroz vermelho e preto. Na tabela 3 são apresentados os valores de algumas características da amostra de sementes.
Tabela 3. Valores de peso da amostra, número total de sementes, massa de mil
sementes, teores de umidade inicial e de umidade final dos biótipos de arroz vermelho e preto utilizados no experimento 2.
Peso da amostra (g) Nº total de sementes Massa de mil sementes (g) Umidade inicial (%) Umidade final (%) Arroz preto 1.500 60.000 25 18,4 11,7 Arroz vermelho 1.220 53.000 23 18,7 11,6
3.3 TRATAMENTOS E DELINEAMENTO EXPERIMENTAL
Para ambos os experimentos, os tratamentos constituíram-se da combinação dos seguintes fatores:
Experimento 1
- profundidade de enterrio: 5,0 e 15,0 cm;
- genótipos: EEA-404, El Paso 144, INIA Tacuari
- longevidade:- 5 anos para EEA 404 e INIA Tacuari
- 10 anos para El Paso 144
Experimento 2
- profundidade de enterrio das sementes: 5,0 e 15,0 cm;
Em base a revisão bibliográfica, estabeleceram-se tratamentos nominativos pelo desconhecimento prévio da longevidade das sementes, ou seja, o número de anos que as sementes permaneceriam viáveis no solo. Assim definiu-se um número de 20 anos que assegurassem a continuidade do experimento.
Ambos experimentos constaram de um delineamento experimental fatorial disposto em parcelas divididas, sendo a parcela principal profundidade, a subparcela longevidade e a sub-subparcela genótipos para o experimento 1 e para o experimento 2 a parcela principal profundidade e subparcela o genótipo. Utilizaram-se três repetições.
As sementes foram enterradas no solo em junho de 1993. Para a obtenção das profundidades de enterrio foram retiradas leivas de solo com vegetação, até a profundidade desejada (5 e 15 cm) como pode ser observado na figura 2. Cada tratamento foi conduzido em um tubo de PVC com diâmetro de 10,0 cm e altura de 4,0 cm abertos nas extremidades. Os tubos foram dispostos lado a lado ao acaso mediante sorteio, sendo distanciados aproximadamente 6 cm entre anos e 4 cm entre genótipos.
As amostras foram constituídas por 200 sementes de cada genótipo distribuídas nos cilindros correspondentes numa camada uniforme e sem superposição (Figura 3). Finalmente, o solo foi reposto permanecendo a superfície praticamente inalterada, obedecendo, entretanto, a profundidade dos tratamentos dispostos nas subparcelas (5 e 15 cm de enterrio) nos dois experimentos.
Figura 3 - Disposição das sementes das cultivares de arroz e dos biótipos de arroz
vermelho e preto nos cilindros de PVC.
A primeira exumação de sementes foi realizada em setembro de 1993, três meses após serem enterradas. Nos anos seguintes, nos meses de setembro-outubro foram realizadas as exumações, com remoção dos cilindros correspondentes a cada genótipo (Figura 4).
Os cilindros foram levados ao laboratório e as sementes removidas cuidadosamente do solo (Figura 5). As sementes que não se apresentavam visualmente deterioradas foram submetidas ao teste de germinação. As plântulas normais foram contadas e registradas como sementes viáveis quiescentes (não dormentes). A este resultado, acrescentou-se o número determinado de plântulas que haviam germinado no solo (cilindro). Sementes que não estavam deterioradas ao final do teste de germinação
foram analisadas pelo teste de tetrazólio. As sementes viáveis detectadas pelo teste de tetrazólio foram registradas como sementes viáveis dormentes. O total de viabilidade foi obtido pela soma do número de sementes quiescentes e de sementes dormentes e os resultados foram expressos como porcentagem do total de sementes viáveis enterradas no solo. Para efeito de avaliação dos dados, todos os tratamentos foram considerados com 100% de viabilidade, sendo abatido desse valor as perdas ao longo do tempo.
Figura 5 – Exumação de plântulas e sementes do cilindro com os respectivos
tratamentos.
3.4 TESTES DE LABORATÓRIO
3.4.1 Germinação - O teste de germinação foi conduzido com o número de sementes
recuperadas das amostras contidas em cada cilindro que não se encontravam visualmente deterioradas. As sementes foram colocadas em rolos de papel toalha como substrato e levadas à câmara de germinação a uma temperatura de 25 ºC. A primeira contagem realizou-se aos cinco dias e a contagem final aos catorze dias da instalação do teste segundo as Regras Internacionais para Análise de Sementes (ISTA 2003). Os resultados foram expressos em percentagem.
3.4.2 Tetrazólio - As sementes que não germinaram no final do teste de germinação
foram submetidas ao teste de tetrazólio para verificar sua viabilidade. Estas foram cortadas longitudinalmente para expor o embrião à ação direta do tetrazólio. Posteriormente a esta preparação, as sementes foram submersas em uma solução de sal de tetrazólio a 0,5% e levadas à estufa por um período de 3 h a temperatura de 30 ºC (ISTA, 2003). Após este período, procedeu-se a classificação das sementes em viáveis e não viáveis, através da observação do embrião com auxílio de uma lupa. Os resultados foram expressos em porcentagem.
3.5 ANÁLISE ESTATÍSTICA
As variáveis avaliadas em cada experimento foram analisadas através do PROC GLM (SAS, 2003), sendo realizada a análise da variância e a comparação das médias utilizando-se o teste de Tukey (α =0,05).
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 CULTIVARES DE ARROZ
A dinâmica da viabilidade das cultivares de arroz comercial desde o enterrío em junho de 1993, até a data que em foram encontradas as últimas sementes viáveis, em setembro de 1996, para as profundidades de 5 e 15 cm pode ser observada na Figura 6.
Figura 6. Dinâmica da viabilidade das cultivares El Paso 144, EEA 404 e INIA Tacuari
enterradas no solo a 5 e 15 cm de profundidade no período de junho de 1993 a setembro de 1996.
*J 93: junho de 1993; S 93: setembro de 1993; S 94: setembro de 1994
As cultivares japônicas EEA 404 e Tacuari apresentaram, em ambas as profundidades, uma importante redução na viabilidade das sementes três meses depois de enterradas, não se encontrando mais sementes viáveis na exumação realizada aos 15 meses. A cultivar Tacuarí obteve porcentagens de sementes viáveis de 5 e 20 (5 e 15 cm respectivamente), sendo significativamente superior às porcentagens observadas para a cultivar EEA 404 (1 e 2%).
A cultivar índica El Paso 144 também apresentou redução da viabilidade de suas sementes, sendo, entretanto bem menos pronunciada que para as outras, mantendo porcentagens de sementes viáveis de 47 e 62 para as profundidades de 5 e 15 cm, respectivamente, em setembro de 1993. Verificou-se portanto, uma resposta diferencial das sementes quanto à origem visto que a cultivar índica manteve uma viabilidade superior às cultivares japônicas ao longo de todo o período.
Resultados similares aos obtidos neste trabalho, em referência a curta longevidade de sementes de cultivares de tipo japônico no solo, foram encontrados por Noldin (2006), estudando a longevidade de sementes das cultivares Lemont e Mars, enterradas a 5 e 25 cm de profundidade, no estado do Texas, onde não encontrou sementes viáveis, independentemente da profundidade no solo após cinco meses enterradas.
Em setembro de 1993, após três meses enterradas, a porcentagem de sementes viáveis média para as duas profundidades e para todas as variedades foi de 23%, sendo significativamente superior ao valor de 6 % de viabilidade encontrada na primavera seguinte, aos 15 meses enterradas. Em extrações posteriores, a viabilidade das sementes foi menor que 0,1%. A cultivar El Paso 144 foi a única que apresentou sementes viáveis até 28 meses (setembro de 1995), observándo-se no ano seguinte, aos 40 meses enterradas, 0,2% de sementes viáveis a 5 cm de profundidade.
Em estudo realizado por Peske et al. (1997) no sul do Brasil, observou-se que sementes de arroz das variedades BR-IRGA 410 com 18 meses de armazenamento no solo, a 30 cm de profundidade, apresentaram cerca de 40% de sementes viáveis e após dois anos a maioria encontrava-se inviável, germinando apenas um percentual inferior a 5%. A cultivar EMBRAPA-6-Chuí apresentou comportamento semelhante, sendo a
porcentagem de sementes mortas maior que 90% no mesmo período de enterrío. Estas variedades são de tipo índica e os resultados de viabilidade encontrados concordam com os encontrados para El Paso 144 neste trabalho.
Os trabalhos mencionados confirmam a variabilidade existente na longevidade das sementes de arroz conforme o genótipo. Outros fatores como o solo e clima podem influenciar a longevidade das sementes (Bekker et al., 1998a). Entretanto, segundo Fenner e Thompson (2005), esta influência não é determinante pois a persistência é sobretudo uma característica da semente, que pode ser ou não modificada pelas condições ambientais.
Considerando-se a profundidade de enterrio, observou-se uma tendência (Pr>0,1) a maior viabilidade na profundidade de 15 cm para todas as cultivares, em todas as datas de extração, em comparação à profundidade de 5 cm (Figura 6). El Paso 144 apresentou a uma profundidade de 5 cm, aos três meses depois de enterradas, 47 % de viabilidade, não se encontrando mais sementes viáveis até a última exumaçao (0,2%) aos 40 meses enterrada. Por outro lado, a 15 cm de enterrio apresentou, respectivamente, 62%, 40% e 0,9% de sementes viáveis nas sucessivas extrações. Este quase 1 % de viabilidade encontrado no segundo ano, apesar de que não ocasionaria níveis importantes de contaminação, implicam a presença de plantas, o que deveria ser tomado em consideração com o uso posterior desta área.
Os valores de viabilidade encontrados para a cultivar El Paso 144 indicam que se um grande número de sementes desta variedade cairem ao solo após a colheita, estas poderiam vir a germinar na lavoura seguinte. A utilização dessa área para semeadura de outras variedades comerciais poderia implicar na presença de plantas não desejadas. No caso de produtores de sementes pode-se evitar a multiplicação das sementes do banco de sementes do solo utilizando manejos adequados. O tempo mínimo de pousio requerido para retornar à mesma área de produção de sementes, segundo a legislação vigente para Uruguai, é de quatro anos para a categoria de semente comercial e certificada II e de seis anos para as categorias de sementes certificada I e básica. Pelos resultados obtidos neste trabalho parece ser este um período suficiente para assegurar a ausência de plantas de outras cultivares na lavoura.
