Uni-ANHANGUERA – CENTRO UNIVERSITÁRIO DE GOIÁS CURSO DE AGRONOMIA
CONDUTIVIDADE DE ELÉTRONS EM SEMENTE DE MILHO (Zea mays)
ELIABESOARESDACOSTA
GOIÂNIA Junho/2012
ELIABE SOARES DA COSTA
CONDUTIVIDADE DE ELÉTRONS EM SEMENTE DE MILHO (Zea mays)
Trabalho de conclusão de curso apresentado ao curso de Agronomia do Centro Universitário de Goiás, Uni- ANHANGUERA, sob orientação da Profª. Drª. Luciana Domingues Bittencourt Ferreira, como requisito parcial para obtenção do título de Bacharel em Agronomia.
GOIÂNIA Junho/2012
TERMO DE APROVAÇÃO
ELIABE SOARES DA COSTA
CONDUTIVIDADE DE ELÉTRONS EM SEMENTE DE MILHO (Zea mays)
Trabalho de conclusão de curso apresentado à banca examinadora como requisito parcial para obtenção do Título de Bacharel em Agronomia do Centro Universitário de Goiás - Uni- ANHANGUERA, defendido e aprovado em 06 de Junho de 2012 pela banca examinadora constituída por:
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Profª. Drª. Luciana Domingues Bittencourt Ferreira Orientadora
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Profª. Drª. Cristiane Regina Bueno Aguirre Ramos Membro
__________________________________
Profª. Msª. Leandra Regina Semensato Membro
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus pela saúde e ao cuidado que me deu durante os quatro anos de estudo. À minha querida esposa Kátia Alessandra da Silva Costa meus sinceros agradecimentos pelo zelo, tempo e confiança dispostos a mim. Aos meus queridos filhos Davi Lucas Silva Costa e Emanuela Silva Costa. Agradeço ao Uni-ANHANGUERA, Centro Universitário de Goiás pela oportunidade de conferir-me o título de Bacharel em Agronomia.
Agradeço também aos meus queridos e inesquecíveis professores e a todos aqueles que me ajudaram ao longo destes anos.
RESUMO
Sementes de milho são colhidas com altos teores de água para reduzir a deterioração no campo, mas estão sujeitas a danos quando submetidas à mecanização e à secagem artificial.
Em face de evidências de que danos em sementes podem ocorrer em decorrência do beneficiamento, sendo o teste de condutividade elétrica diretamente relacionado a esse tipo de dano, este teste foi utilizado para verificar sua eficácia em detectar perda de elétrons, durante o período de embebição das sementes. Amostras de sementes de milho híbrido Agroceres 1051 safra 2011 foram submetidas a três períodos de embebição, resultando em diferentes níveis de condutividade. As sementes de cada nível de condutividade foram submetidas a cinco tratamentos de pós embebição e imersão em água destilada e as leituras de condutividade foram realizadas após 6, 10 e 24 horas de imersão. Após estes períodos foi realizada a leitura em condutivímetro digital, sendo o resultado expresso em μmhocm-1 g-1. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado, constituídos de três períodos de embebição, temperatura ambiente de 25ºC, com cinco repetições. Os resultados mostraram que existem danos em sistemas de membranas de sementes, associados ao processo de beneficiamento detectáveis pelo teste de condutividade elétrica e mostrou eficiente para diferenciar lotes com diferentes tratamentos. Quando as sementes foram pós- embebidas houve correlações entre as leituras de condutividade elétrica e resultados de avaliação da qualidade das sementes. Verificou-se ainda que, as mais altas correlações, foram observadas para os valores de condutividade com 24 horas de embebição. Os resultados mostraram que quanto maior o nível de dano causado às sementes pelo beneficiamento, e quanto maior o tempo de leitura, maior a quantidade de solutos lixiviados nas primeiras horas de embebição das sementes e maiores são os valores de condutividade.
PALAVRAS-CHAVE: Milho, Condutividade elétrica, Vigor de semente
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO 06
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 08
2.1 Importância Sócio Econômica da cultura do milho 08
2.2 Importância da qualidade da semente 09
2.3 Vigor de semente 10
2.4 Características fisiológicas da integridade das sementes 10
2.5 Danos mecânicos 12
2.5.1 Causas e conseqüências dos danos mecânicos 12
2.6 Importância dos testes de análise de sementes 15
2.7 Testes de vigor 15
2.7.1 Testes diretos 15
2.7.2 Testes indiretos 16
2.7.3 Teste de condutividade elétrica 17
2.7.4 Teste de condutividade elétrica nas culturas 18
2.8 Perda de elétrons na secagem das sementes 21
3 MATERIAL E MÉTODOS 23
4 RESULTADO E DISCUSSÃO 24
5 CONCLUSÃO 27
REFERÊNCIAS 28
1 INTRODUÇÃO
O Brasil é um país que apresenta grande variabilidade do meio físico, em virtude de sua localização e de sua extensão, formando ambientes contrastantes. Em cada um desses ambientes, ao longo dos anos, dado o contexto social, econômico e geográfico, o homem tem, de alguma forma, adaptado suas atividades, especialmente aquelas voltadas para o setor agrícola. Dentro deste contexto, um bom exemplo é o do cultivo do milho (Zea mayz) que é produzido nas mais diferentes regiões do país, em diferentes condições ambientais e socioeconômicas e, nos mais diferentes sistemas de produção.
A cultura do milho, tradicionalmente era cultivado em consórcio com o feijão, sempre esteve relacionado à noção de subsistência, no presente, a produção desse cereal é mais facilmente associada a cultivos comerciais, baseados na utilização de tecnologias modernas, nos quais a relação mais importante é com a soja, que o sucede na rotação de culturas, ou com ele disputa espaço como opção de plantio. Assim, baseando-se em tecnologias avançadas, com mecanização e uso intensivo de insumos no processo produtivo, realizado em propriedades maiores e, por isso, aproveitando-se os ganhos de escala, o milho conseguiu se destacar entre as demais culturas, revelando uma importância econômica e social inquestionável (VIEIRA, 1993).
Em vista do aumento da demanda por sementes de alta qualidade, as empresas do setor agrícola tem procurado aprimoramento técnico de suas atividades, visando, basicamente, o aumento de produtividade associado a um incremento da qualidade do produto, a semente.
Para atender essa demanda, a tecnologia de sementes, dentro do contexto da produção agrícola, tem procurado aprimorar os testes de vigor e de germinação, com o objetivo de que os resultados das análises expressem um comportamento mais real das sementes, quando semeadas em campo. Para isso, destacam-se os estudos relativos aos testes para avaliação do vigor das sementes (KRZYZANOWSKI et al. , 1999).
Para avaliar o desempenho das sementes de milho, faz-se necessário avaliar critérios de qualidade como as perdas de elétrons causadas pela interação genótipo x ambiente em pontos distintos da espiga e por injúrias causadas pela mecanização na colheita, armazenagem e beneficiamento (KIKUTI et al. , 2003).
Este trabalho foi realizado para avaliar e quantificar a condutividade elétrica de sementes de milho, o efeito do tempo de embebição em sementes que passaram e que não passaram por beneficiamento as quais foram debulhadas a mão.
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Importância sócio econômica da cultura do milho
O milho é matéria-prima para produção de uma centena de produtos e é comercializado mundialmente, sendo abastecido basicamente por três países: Estados Unidos, Argentina e Brasil. O milho para o mercado é tanto para o consumo humano quanto animal e necessita de algumas transformações, sendo industrializado. A maior demanda de milho é para alimentação de aves e suínos. Foram consumidas em 2006 (AGRIANUAL, 2012), cerca de 28 milhões de toneladas de milho para produção de ração animal, e estima-se que, para atender a demanda primordialmente de ração animal, a produção brasileira de milho terá que ser de aproximadamente 55 milhões de toneladas (VIEIRA, 1993).
O milho é cultura plantada em todo território brasileiro. Sua importância reside ainda em sua capacidade de empregar mão-de-obra, visto que, em virtude de suas características de produção, a cultura do milho tem grande participação na geração de emprego no setor agrícola. Além disso, no Brasil o milho se destaca entre os grãos, como o segundo produto de maior volume produzido chegando a 15 milhões de toneladas, respondendo pelo segundo maior valor da produção, sendo superado apenas pela soja 25 milhões de toneladas (GALVÃO; MIRANDA, 2004). O milho é ainda o principal insumo para a produção de rações utilizadas na criação de animais, quase 80% de todo milho produzido no país é consumido na forma de ração. O emprego do milho na alimentação humana é reduzido se comparado ao volume destinado à produção de rações (VIEIRA, 1993).
Conforme (AGRIANUAL, 2012), o Brasil é o terceiro maior produtor mundial de milho, se for considerada a União Européia, o Brasil passa para a quarta posição com participação média de 6% na oferta mundial. Sua produção é superada pela produção dos Estados Unidos, primeiro produtor mundial, cuja participação é de quase 40%, e pela China, cuja produção equivale a 20% da oferta mundial de milho.
2.2 Importância da qualidade da semente
Os estudos desenvolvidos têm mostrado que, características fisiológicas e bioquímicas da semente podem influenciar decisivamente não só no estabelecimento da população inicial no campo, como também sobre todo o ciclo da planta e sobre a produtividade. A soma dessas características fisiológicas e bioquímicas mais sutis é atualmente denominada vigor da semente (POPINIGIS, 1997).
A forma e o comportamento das sementes localizadas em pontos distintos da espiga de milho (base, meio e ápice) influenciam na germinação e emergência da semente. Em relação a outras partes da espiga de milho, por questões fisiológicas, na base é onde se encontra o maior acúmulo de água, provocando o aumento no teor de água das sementes, reduzindo seu desempenho. As sementes situadas no terço médio da espiga e no ápice são mais protegidas e apresentam melhor desempenho que as da base devido à perda de eletricidade das sementes, sendo influenciado por diversos fatores como: ambiente, genótipo e a interação genótipo x ambiente (BEWLEY, 1986).
Estudos da estrutura morfológica do tegumento da semente de soja indicaram que existe uma variação na absorção de água conforme a cultivar e, que esta diferença de troca de umidade pode ser consequência da forma, tamanho e funcionalidade dos poros como também da quantidade de material ceroso que constitui a epiderme do tegumento (CALERO et al. , 1982).
Sementes com danos internos e ruptura de pequena proporção no tegumento são difíceis de ser detectados e tornam as sementes susceptíveis a fungos e insetos, o que diminuirá sua qualidade fisiológica (BEWLEY, 1986).
Em vista do uso generalizado do teste de germinação, outros parâmetros de qualidade da semente por muito tempo não despertaram maior interesse. Todavia, com o crescente avanço da tecnologia na agricultura, em que a emergência, o crescimento e a maturação devem ser uniformes, para permitir a mecanização da colheita e dos tratos culturais, outros parâmetros da qualidade fisiológica da semente e da plântula passaram a ser investigados (POPINIGIS, 1997).
2.3 Vigor de semente
Vigor é a soma total de todos os atributos da semente que favorecem o estabelecimento de uma população inicial sob condições de campo desfavorável (ISELY, 1973). Marcos Filho (1999), define como sendo vigor, a soma de todos os atributos da semente, que favorecem o estabelecimento rápido e uniforme de uma população inicial no campo. Esse atributo é analisado por meio de vários métodos: teste de frio, teste de germinação, teste de tetrazólio, teste de condutividade elétrica, envelhecimento acelerado, etc.
Vários autores (MCKERSIE; STINSON, 1980; BEWLEY; BLACK, 1985;
HAMPTON; TEKRONY,1995) têm comparado testes de vigor, para verificar sua eficiência na separação de lotes de sementes de milho, com diferentes níveis de redução da qualidade fisiológica e sua relação com emergência das plântulas em campo. Da análise desses trabalhos, o teste de condutividade elétrica (de massa ou individual) é uma alternativa viável para a diferenciação de amostras de sementes, quanto ao grau de deterioração.
2.4 Características fisiológicas da integridade das sementes
A organização das membranas celulares sofre alterações em função do desenvolvimento das sementes até atingir a maturidade fisiológica, da dessecação antes da colheita e da embebição de água que antecedem a germinação das sementes. Assim, após a maturidade fisiológica, a semente atinge uma condição de baixo teor de água, a qual é variável em função das condições ambientais, principalmente da umidade relativa do ar.
Logo, com a secagem da semente, as membranas celulares sofrem um processo de desorganização estrutural, estando tanto mais desorganizadas quanto menor for o teor de água na semente (BEWLEY, 1986), perdendo assim, temporariamente, a sua integridade organizacional (SIMON; RAJA HARUN, 1972).
Membranas mal estruturadas, desorganizadas e danificadas por insetos, mecanicamente e/ou por ação de armazenamento prolongado estão, geralmente, associados ao processo de deterioração da semente e, portanto, reduzindo o vigor da semente (ASSOCIATION OF OFFICIAL SEED ANALYSTS - AOSA, 1983). Desse modo, a integridade das membranas celulares, variável em função do grau de alterações bioquímicas deteriorativas
e/ou danos físicos, pode ser considerada como fundamental causa de alterações do nível de vigor de uma semente, o qual pode ser indiretamente avaliado usando-se métodos de determinações do vigor das sementes (POWELL, 1986, citado por HAMPTON; TEKRONY, 1995).
Quando a semente encontra-se na fase inicial do processo de embebição, a sua capacidade de reorganização das membranas, bem como de reparos de certos danos, físicos e /ou biológicos, que podem ter ocorridos durante o processo de produção, irá influenciar de modo significativo a quantidade de lixiviados que serão liberados a partir da semente (SIMON; RAJA HARUN, 1972). Assim quanto maior a velocidade com a qual a semente é capaz de restabelecer a integridade das membranas celulares, menor será a quantidade de lixiviados liberados para o meio externo. Segundo WOODSTOCK (1988), são perdidas substâncias (lixiviados), tais como compostos orgânicos (sais, açúcares, aminoácidos, ácidos orgânicos, proteínas, polipeptídeos e polinucleotídeos) e inorgânicos (íons fosfatos, Ca++,K+, Mg++ e Na).
A capacidade de reorganização das membranas celulares e de reparar certo nível de dano é maior para sementes de mais alto vigor, em comparação àquelas de menor nível de vigor (BEWLEY, 1986).
A degeneração de organelas celulares, acompanhada de alterações funcionais está intimamente relacionada à deterioração de membranas, uma vez que a maioria das atividades celulares envolve a participação ativa do sistema de membranas, reduções na síntese de macromoléculas e na atividade enzimática e respiratória (ROSA et al. , 2000).
A causa imediata da desestruturação do sistema de membranas seria a ação de grupos químicos altamente reativos denominados de radicais livres, os quais são formados pela oxidação de ácidos graxos insaturados. Esta desestruturação teria reflexos principalmente na capacidade da membrana em regular o fluxo de entrada e saída de água e de solutos.
Conforme Rosa (2000), a extensão da desorganização das membranas celulares pode usualmente ser estimada pela magnitude dos solutos lixiviados de sementes embebidas em água. Embora sementes não deterioradas também lixiviem solutos (sais e açúcares) através das membranas celulares, estes são constituídos de pequenas moléculas. Algumas concentrações médias e baixas de lixiviados não implicam em alterações na integridade das membranas, mas quantidades maiores de lixiviados e liberação de moléculas maiores (polipeptídeos e polinucleotídeos) podem implicar em ruptura das membranas.
Sabendo-se que a liberação inicial de eletrólitos é intensa, tanto pelas sementes intactas e vigorosas como pelas danificadas, torna-se difícil a identificação de possíveis
diferenças de qualidade entre os lotes logo no início do teste e da embebição da semente.
Entretanto com o decorrer deste processo, a quantidade de exsudatos liberados pelas sementes vigorosas vai se estabilizando, devido, principalmente, à reorganização das membranas, favorecendo a ordenação dos lotes em níveis de qualidade (BARROS; DIAS, 1995).
2.5 Danos mecânicos
A qualidade fisiológica das sementes pode ser afetada por diversos fatores, e um dos mais comprometedores é a lesão mecânica. Praticamente é inevitável a ocorrência dos danos mecânicos nas sementes devido ao uso de colheitadeiras, debulhadoras e máquinas de beneficiamento. Apesar da perfeita regulagem, as colheitadeiras e debulhadoras batem severamente nas espigas e sementes, causando danos em menor ou maior intensidade. Os danos podem também ocorrer durante o transporte, secagem e beneficiamento, em que as sementes passam por elevadores, transportadores e máquinas, sofrendo quedas, impactos e abrasões que causam lesões ou danos no tegumento, endosperma e embrião (POPINIGIS, 1997).
Uma das operações que causam danos mecânicos às sementes na operação de beneficiamento é a secagem das sementes. Secagem é a retirada de líquido de um sólido por meios térmicos que utilizam sistemas de secagem contínua, secagem intermitente e secagem estacionária (CARVALHO; NAKAGAWA, 1988)
2.5.1 Causas e consequências dos danos mecânicos
O atraso na época de colheita, a alta temperatura de secagem e os danos mecânicos são, dentre outros fatores, os principais responsáveis pela baixa qualidade da semente (VIEIRAet al., 1993). Segundo Carvalho e Nakagawa (1988), a injúria mecânica, juntamente com a mistura varietal são apontadas pelos tecnologistas como um dos mais sérios problemas da produção de sementes.
A injúria mecânica é consequência, na sua maior parte, da mecanização das atividades agrícolas, constituindo-se em um problema praticamente inevitável, pois as principais fontes
desta injúria se encontram em todas as etapas do processo produtivo: na colheita, no beneficiamento, no armazenamento e no transporte. Vários fatores, como temperatura de secagem, tensão aplicada na debulha das espigas, umidade, dureza e características genotípicas do produto, influenciam a susceptibilidade à quebra, a qual se refere ao potencial de fragmentação do produto quando este é submetido a uma força de impacto durante o beneficiamento ou transporte (VIEIRA, 1994). Em geral, recomenda-se iniciar a colheita tão logo as sementes atinjam um teor de umidade ideal para a colheita variando de 15 a 20%
(COSTA et al., 1984).
A colheita é uma das mais importantes fontes de injúria mecânica. Na colhedora, a injúria mecânica às sementes ocorre principalmente no momento da debulha, ou seja, no momento em que forças consideráveis são aplicadas sobre a semente, a fim de separá-las da estrutura que as contém. A armazenagem não é uma fonte de injúria mecânica importante e durante ela, a semente ensacada ou a granel está sujeita a esforços de compressão, por causa da coluna que repousa sobre ela (GERAGE et al., 1982).
Os danos no armazenamento são ocasionados principalmente pelas quedas sucessivas, a partir de alturas variadas e por impactos diversos. Desde que chegam do campo até o momento em que são armazenadas, as sementes passam por uma série de máquinas e, destas, para depósitos, mediante elevação em elevadores de caneca e quedas dentro de silos ou depósitos. Os processos de carregamento e descarregamento de sementes ensacadas e a granel, dos caminhões ou dos vagões, quando não são bem supervisionados também podem acarretar danificações mecânicas ao produto (GERAGE et al., 1982).
O teor de umidade é fator de grande influência na percentagem final de danos mecânicos em sementes, pois sementes secas têm maior susceptibilidade a danos mecânicos que sementes úmidas. Pickett (1973), estudando danos mecânicos e perdas durante o processo de colheita do feijão, concluiu que os danos mecânicos durante a colheita dependem, principalmente, do teor de umidade e da velocidade do cilindro da colhedora.
Segundo Costa et al. (1979), os danos mecânicos imediatos (visíveis) são representados por tegumentos rompidos, cotilédones separados e quebrados e podem ser observados pela análise visual; já os danos latentes correspondem àqueles que se manifestarão durante o armazenamento, com a queda da qualidade fisiológica da semente, sendo representados por trincas microscópicas e abrasões.
Quando os danos mecânicos são visíveis (sementes partidas e com rupturas no tegumento) essas sementes podem ser separadas, durante a limpeza, por máquinas apropriadas que as separam de acordo com suas propriedades físicas. Danos internos e ruptura de pequena
proporção no tegumento são difíceis de ser detectados e tornam as sementes susceptíveis a fungos e insetos, o que diminuirá sua qualidade fisiológica (CHAVES et al., 1992).
Radajewski et al. (1992), estudando a secagem de semente de milho, concluíram que a temperatura do ar de secagem e, consequentemente, a taxa de secagem têm grande efeito sobre a qualidade do produto final.
O efeito de danos mecânicos sobre a camada protetora das sementes é prejudicial e a função reguladora do pericarpo é afetada absorvendo água rapidamente em ambiente úmido ou perdendo umidade em ambiente seco e facilita a invasão de microorganismos, causando a deterioração da semente. A intensidade e gravidade dos danos mecânicos causados às sementes na operação de beneficiamento dependem do tipo de operação, da velocidade do equipamento utilizado e como fator importante, o grau de umidade com que as sementes são manuseadas (GERAGE et al., 1982).
Apesar da disponibilidade de inúmeras cultivares de milho com alto potencial produtivo, ainda existem pontos de estrangulamento no processo de produção de sementes com alto padrão de qualidade, em função, principalmente, da ocorrência de danos mecânicos, apontados como um dos problemas mais sérios que ocorrem na produção de sementes
(PAIVA et al. , 2000).
A colheita mecânica e o beneficiamento podem ser as principais fontes de danos causados em sementes; na colheita, a semente fica particularmente susceptível ao dano (PAIVA et al. , 2000).
Silveira (1974), analisando sementes de milho, pode demonstrar que os menores percentuais de danos mecânicos durante a colheita ocorreram quando as sementes apresentavam umidade na faixa de 20 a 25%. Portanto, na prática, quando se usam as colheitadeiras combinadas, a umidade recomendada é de 15 a 20% (FAGUNDES et al. , 1972).
Conforme Paiva (2000), no beneficiamento de semente ocorre danos mecânicos que reduz o vigor. Os danos mecânicos podem destruir estruturas essenciais das sementes, aumentando a suscetibilidade a microorganismos e a sensibilidade a fungicidas, além de reduzir a germinação, vigor, potencial de armazenamento e o desempenho em campo, porém não afeta drasticamente a germinação das sementes colhidas mecanicamente e não causam a inviabilidade dependendo do grau do dano.
2.6 Importância dos testes de análise de sementes
O aumento da demanda por sementes de alta qualidade tem levado as empresas do setor a procurarem aprimoramento técnico de suas atividades, visando, basicamente, ao aumento de produtividade associado a um incremento da qualidade do produto, a semente.
Atendendo a essa demanda, a tecnologia de sementes, dentro do contexto da produção agrícola, tem procurado aprimorar os testes de germinação e vigor, com o objetivo de que os resultados das análises expressem um comportamento mais real das sementes, quando semeadas em campo. Nesse sentido, destacam-se os estudos relativos aos testes para avaliação do vigor de sementes (KRZYZANOWSKI et al. , 1999).
Nos Estados Unidos e no Canadá, tem-se verificado aumento significativo no interesse e no uso dos testes de vigor, dentro dos laboratórios de análise de sementes, sendo que no período de 1976 a 1990, o teste de condutividade elétrica que, no início, não era mencionado, já aparecia a partir de 1982 (TEKRONY, 1983; FERGUSON, 1993). Esse teste, juntamente com os testes de envelhecimento acelerado e de frio, foi objetivo de estudo pelo comitê de vigor da AOSA, período 1983 -1991 como os três testes de vigor mais promissores (McDONALD, 1993).
Hampton; Tekrony (1995), pesquisando o uso de testes de vigor entre laboratórios membros da ISTA, refere-se ao teste de condutividade elétrica como um teste recomendado para avaliar o vigor de sementes de ervilha na Europa e na Nova Zelândia. O teste de condutividade elétrica e o teste de envelhecimento acelerado aparecem como os dois únicos testes de vigor recomendados pelo comitê de vigor da ISTA.
2.7 Testes de vigor
2.7.1 Testes diretos
Os testes diretos são aqueles que simulam as condições adversas que a semente provavelmente encontrará no campo. Assim, por exemplo, o teste de frio foi originalmente desenvolvido para semente de milho, tendo alcançado grande sucesso nos Estados Unidos,
porque simula as condições de excessiva umidade no solo e baixas temperaturas normalmente existentes naquele país (POPINIGIS, 1997).
A principal vantagem dos testes diretos é que avaliam todos os componentes do vigor da semente. Outra vantagem é o efeito genótipo x ambiente, pois simulando as condições adversas de campo, avaliam com mais precisão o provável desempenho da semente no campo.
A principal desvantagem dos testes diretos está na dificuldade de sua padronização, pois, grande variação nos resultados são observados, não somente entre laboratórios, mas em testes repetidos no mesmo laboratório.
Entre os testes diretos, os mais empregados são o teste de frio; velocidade de emergência no campo; população inicial; peso da matéria verde das plântulas e peso da matéria seca das plântulas (POPINIGIS, 1997).
2.7. 2 Testes indiretos
Os testes indiretos medem determinados atributos fisiológicos que estão ligados diretamente a semente.
As principais vantagens são que as variáveis são controladas, permitindo a reprodução dos resultados; consomem menos tempo; permitem comparações de vigor entre as áreas geográficas oferecendo adversidades diversas à semente. Entre as desvantagens, a principal é que não avaliam todos os fatores que influenciam o vigor, particularmente as injúrias e anormalidades morfológicas. Outra desvantagem é que alguns destes testes podem exigir equipamentos complexos e dispendiosos (GOTARDO et al., 2001).
Os testes indiretos podem ser grupados em três classes: bioquímicos, fisiológicos e de resistência. Os testes bioquímicos medem as modificações bioquímicas associadas com a redução de vigor e de germinação da semente. Os testes fisiológicos medem as modificações nas reações fisiológicas da semente, que ocorrem em consequência da redução no seu vigor.
Os testes de resistência medem a reação das sementes a determinadas condições de adversidade. (POPINIGIS, 1997).
2.7.3 Teste de condutividade elétrica
Conforme Dias e Marcos Filho (1995), o teste de condutividade elétrica, baseado na integridade dos sistemas de membranas, é de grande interesse na determinação do vigor de sementes, sendo um método rápido, prático e específico para detectar danos nos sistemas de membranas da semente e pode ser considerada uma alternativa segura, desde que os fatores que interferem nos seus resultados sejam controlados. Ele permite que o processo de deterioração seja detectado em sua fase inicial, possibilitando que os efeitos na qualidade fisiológica das sementes sejam reduzidos ou minimizados.
O teste de condutividade elétrica tem como princípio o aumento da permeabilidade da membrana à medida que a semente deteriora. Baseia-se na modificação da resistência elétrica, causada pela lixiviação de eletrólitos dos tecidos da semente para a água destilada em que esta ficou imersa (POPINIGIS, 1997).
A metodologia do teste consiste na imersão das sementes em água. As de baixo vigor liberam maior quantidade de eletrólitos na solução, refletindo a perda de integridade das membranas celulares e consequentemente a perda de vigor. Além dos danos de membranas, detectáveis pelo teste de condutividade elétrica, outros danos devem contribuir para causar injúrias durante a secagem e que a condutividade elétrica, pode estimar a qualidade das sementes de maneira mais segura, para os lotes de baixa qualidade, do que para os de alta e média qualidade. Esta afirmação baseia-se no fato de que todas as sementes lixiviam eletrólitos no período inicial de embebição, mas apenas as membranas danificadas permitem a lixiviação de grandes quantidades de solutos (TEKRONY, 1983; FERGUSON, 1993).
A capacidade de reorganização das membranas celulares e de reparar certo nível de dano é maior para sementes de mais alto vigor, em comparação àquelas de menor nível de vigor. Como consequência, tem-se menor valor para a condutividade elétrica da solução de embebição de sementes de maior vigor comparada àquelas de menor vigor (MATTHEWS;
POWELL, 1981; AOSA, 1983; HAMPTON; TEKRONY,1995). O valor da condutividade elétrica da solução de embebição das sementes varia na quantidade e no tipo de lixiviados na solução.
2.7.4 Teste de condutividade elétrica nas culturas
A condutividade elétrica da solução de embebição de sementes tem sido proposta como teste para avaliar o vigor, visto que o valor da condutividade é função da quantidade de lixiviados na solução, a qual está diretamente associada à integridade das membranas celulares; logo, membranas mal estruturadas e células danificadas estão, geralmente, associadas ao processo de deterioração da semente e, portanto, a sementes de baixo vigor (HESLEHURST, 1988).
O método de avaliação da qualidade do grão ou semente, pela condutividade elétrica da solução de lixiviados, pode ter modificada sua metodologia para que se possa avaliar o nível de dano mecânica em grãos, em função do tempo de embebição, com ou sem agitação mecânica da solução contendo as sementes (MATTHEWS; ROGERSON, 1976).
Este método, pela simplicidade de realização, poderia ser utilizado até na propriedade, além de poder avaliar níveis diferentes de danos internos e externos em grãos (COUTO et al., 1998).
A quantidade de exsudado da semente, na água de embebição, pode ser influenciada pelo estádio de desenvolvimento no momento da colheita, pelo grau de deterioração e pela incidência de dano causado pela velocidade de embebição, pela ocorrência de injúrias no tegumento da semente, pela temperatura e tempo de embebição, pelo genótipo, pela idade e cor da semente, dentre outros fatores (VIEIRA; CARVALHO, 1994).
O valor da condutividade elétrica, medido em função da quantidade de lixiviados na solução de embebição das sementes, está, por sua vez, diretamente relacionado à integridade das membranas celulares, tendo, assim, sido proposto como um parâmetro de avaliação do vigor de sementes (MATTHEWS; POWELL, 1981).
Embora o teste de condutividade elétrica seja classificado como um teste bioquímico (WOODSTOCK, 1973; AOSA, 1983), ele, na verdade, envolve dois princípios, um físico e outro biológico. Isso porque, a avaliação do vigor, baseada na determinação da condutividade elétrica da solução de embebição da semente, é um princípio físico, onde se está avaliando a passagem de corrente elétrica através de determinada solução. Por outro lado, para que ocorresse a lixiviação e a consequente medida da condutividade, ocorreram alterações na integridade das membranas celulares, em função do grau de deterioração, ou seja, de alterações bioquímicas, permitindo, assim, a perda de quantidades diferentes de lixiviados, em função do estado de “saúde” da semente. Entretanto, segundo Powell e Matthews (1981), o
processo de lixiviação, em si, do embrião e da semente, é um fenômeno de difusão física, visto que ocorre tanto em tecido vivo como morto.
Medições de condutividade foram realizadas para estimar a perda da viabilidade das sementes de milho e para avaliar danos causados pela secagem, feitos por Herter e Burris (1989) após seis, doze e vinte e quatro horas de embebição, e obtiveram maiores correlações com os resultados de germinação após vinte e quatro horas (ROSA et al., 2000).
No teste de condutividade elétrica a duração do período de embebição das sementes tem também grande efeito sobre a capacidade do teste de distinguir diferenças de qualidade entre os lotes (DIAS; MARCOS FILHO, 1995). O período que se recomenda é de 24 horas de embebição (MARCOS FILHO et al.,1999; HAMPTON; TEKRONY, 1995), porém, a possibilidade da redução deste período é vantajosa para a indústria de sementes. Resultados que avaliem a qualidade fisiológica das sementes rapidamente encurtam o período de tomada de decisão da indústria de sementes (MARCOS FILHO et al., 1999; DIAS; MARCOS FILHO, 1995).
Marcos Filho et al., (1999) e Dias e Marcos Filho (1995) obtiveram distinção entre lotes de sementes de soja, quando a diferença de vigor era grande, com o uso de 4 ou 8 horas de embebição; entretanto, quando a diferença entre os lotes era pequena, o período de embebição por 16 ou 20 horas mostrou-se mais sensível às variações do vigor das sementes de soja. Brandão Jr. et al., (1997), conseguiram detectar as diferenças de qualidade existentes entre os lotes com 18 horas de embebição. Vanzolini e Nakagawa (1999), realizando trabalho com amendoim, observaram que o tempo de embebição de 3 horas foi suficiente para distinguir a qualidade de diferentes lotes de sementes. Dias et al., (1998), conduzindo testes de condutividade elétrica com feijão-de-vagem e quiabo, verificaram para o feijão-de-vagem um aumento progressivo das leituras com o decorrer do período de embebição. Observaram ainda que, somente nas leituras de condutividade elétricas feitas a partir de 20 horas, foi possível a identificação do lote mais vigoroso.
Para o quiabo, com quatro horas de embebição foi possível detectar diferenças entre os lotes e apontar o lote de melhor qualidade fisiológica. Para as espécies estudadas, informações mais precisas sobre o vigor dos lotes foram obtidas com 24 horas de embebição.
Rodo et al., (1998) constataram ser viável reduzir o tempo de embebição para sementes de tomate de 24 para 4 horas, enquanto Sá (1999), trabalhando com outras cultivares de tomate, observou a possibilidade de redução do período para 6 horas.
Ribeiro et al., (1997) verificaram, para milho, que com o período de 12 horas foi possível detectar diferenças na qualidade fisiológica dos lotes de sementes. Vanzolini;
Nakagawa (1999) realizaram o teste de condutividade elétrica para sementes de amendoim com três horas de embebição e observaram que, à temperatura de 40ºC houve a possibilidade de separação dos três lotes quanto à qualidade; e ainda que a elevação da temperatura propícia ou aumentos significativos nos valores de condutividade. Rodo et al., (1998) concluíram que o teste de condutividade elétrica conduzido à temperatura de 25ºC apresentou maior eficiência de separação de lotes de sementes de tomate, para as duas cultivares estudadas, em relação a 20ºC.
Sementes que permitem a saída de grandes quantidades de eletrólitos apresentam maior condutividade, resultando em leitura elevada no aparelho, indicando maior permeabilidade das membranas e, portanto, deterioração mais avançada (menor vigor) (POPINIGIS, 1997).
Conforme Gotardo (2001), a interpretação da leitura da condutividade elétrica dos exudatos liberados pelas sementes, ainda precisa de estudos mais detalhados. Como em outros testes, os resultados dos testes de condutividade elétrica são afetados por vários fatores, como qualidade e volume da água de embebição, tamanho e peso da semente, umidade inicial, danos mecânicos, idade das sementes, genótipo, tempo e temperatura de embebição. A temperatura da água influencia a velocidade de embebição, como também a lixiviação de eletrólitos do interior das células para o meio externo, ocorrendo maiores taxas de embebição quando a viscosidade da água é menor. A temperatura da água durante a embebição, tanto alta quanto baixa, é um dos fatores que mais contribuem para efeito degenerativo das membranas e perda do conteúdo celular quando a água penetra nas sementes (CALERO et al. , 1982).
O tempo de embebição e a temperatura da água de embebição merecem atenção especial, pois a possibilidade de redução do período de condicionamento das sementes e do aumento da temperatura da água no teste de condutividade elétrica poderá oferecer indicações mais rápidas sobre sua qualidade fisiológica. Além do mais, a rapidez na obtenção dos resultados proporciona expressivas vantagens nos diversos segmentos da produção de sementes, especialmente nas etapas de pré-colheita, recepção e processamento, permitindo tomada de decisões mais rápidas.
O tempo de embebição pode ser afetado também por características morfológicas do tegumento da semente. Estudos da estrutura morfológica do tegumento da semente de soja indicaram que existe uma variação na absorção de água conforme a cultivar e, que esta diferença de troca de umidade pode ser consequência da forma, tamanho e funcionalidade dos poros como também da quantidade de material ceroso que constitui a epiderme do tegumento (CALERO et al., 1982).
No teste de condutividade elétrica, a taxa de liberação de eletrólitos é muito elevada durante o início do processo de embebição, declinando, posteriormente, a medida que ocorre a reorganização dos sistemas de membranas. Dias, concluiu que há possibilidade de redução no período de embebição das sementes de soja, ressaltando-se que os períodos mais curtos (8 e 12 horas) não permitiram a identificação de diferenças acentuadas entre os lotes, enquanto leituras realizadas a partir de 16 horas de embebição mostraram ser mais sensíveis a variações de vigor das sementes (DIAS, 1994).
2.8 Perda de elétrons na secagem das sementes
Segundo Rosa (2000), existem danos em sistemas de membranas de sementes associados à secagem artificial, detectáveis pelo teste de condutividade elétrica. O teste de condutividade elétrica de massa é eficiente para classificar lotes com diferentes danos causados pela secagem, principalmente se as sementes são pré-embebidas lentamente antes da instalação do teste e o processo de embebição pode causar danos às sementes, interferindo nos resultados do teste de condutividade, sendo este dano, tanto maior, quanto maior for o dano inicial nas sementes.
Quanto maior for o dano causado pela secagem, maior é a quantidade de solutos lixiviados nas primeiras horas de embebição das sementes, durante o teste de condutividade elétrica (ROSA et al., 2000).
Frequentemente as sementes de milho são colhidas com conteúdos de água, ou seja, com umidade acima dos níveis seguros e compatíveis ao seu manuseio ou armazenamento.
Após a colheita, as sementes devem então, ser submetidas ao processo artificial de secagem, uma etapa crítica na produção de sementes e uma frequente causa de danos.
Alguns estudos, frequentemente dão ênfase à redução final da capacidade germinativa e do vigor das sementes, sem centrar suas discussões nas verdadeiras causas destas reduções, ou seja, os danos durante a secagem. Uma teoria largamente aceita para explicar os danos causadas às sementes por altas temperaturas é a desnaturação de enzimas. No entanto, há desorganização do tonoplasto, plasmalema e membrana do cloroplasto na célula morta por altas temperaturas e a desintegração das membranas celulares (ROSA et al., 2000).
Um aumento significativo das quantidades de eletrólitos e açúcares lixiviados de sementes secas a altas temperaturas, em comparação com sementes secas a baixas
temperaturas, sugere que ocorrem danos às membranas. No entanto, os danos às membranas são o principal fator causador de danos durante a secagem.
Sementes secas frequentemente sofrem uma extensiva lixiviação de solutos, quando embebidas rapidamente, devido à transição de fase gel para líquido-cristalino dos fosfolipídios da membrana, durante hidratação. Se as sementes secas são aquecidas acima da temperatura de transição de fase ou são hidratadas em vapor, antes da imersão em água, elas não continuam na mesma fase e consequentemente não sofrem danos de embebição (CROWE et al., 1989).
À medida que as sementes perdem água, naturalmente ou através do processo de secagem artificial, ocorre desorganização das membranas celulares, com as camadas lipídicas exibindo configuração hexagonal. Quando as sementes são colocadas em contato com substrato úmido, ocorre rápida e intensa liberação de eletrólitos, normalmente seguida por uma fase em que a quantidade de solutos vai decrescendo à medida que os tecidos são reidratados, até atingir um estado de equilíbrio (ROSA et al., 2000).
Assim como nos danos causados por secagem, as membranas são tidas como o local onde ocorrem os danos por embebição à baixa temperatura (“imbibition al chilling”) e esta é a base do teste de frio. Além disto, a secagem a altas temperaturas pode alterar as membranas e, em consequência, reduzir a tolerância ao frio indicando uma estreita relação entre danos por secagem e teste de frio (ROSA et al., 2000).
3 MATERIAL E MÉTODOS
O experimento foi realizado no Laboratório de Análise de Sementes do Centro Universitário de Goiás Uni-Anhanguera na cidade de Goiânia-GO, durante o período de fevereiro a junho de 2012.
As sementes de milho utilizadas no experimento foram obtidas da fração sementes puras do híbrido Agroceres 1051 safra 2011, sem tratamento com fungicida, que passaram por beneficiamento (tratamento 1), e sementes puras da mesma cultivar debulhadas à mão sem passar por beneficiamento (tratamento 2). Após a recepção em laboratório, as amostras das sementes foram pesadas com umidade de 13,3% para o (T1), e 11,3% para (T2).
No laboratório foram realizados os seguintes testes:
- Teor de água das sementes: determinado com cinco repetições de 50 sementes. As sementes foram pesadas antes da embebição e posteriormente mergulhadas na solução de embebição na qual permaneceram durante 24 horas. Depois foram pesadas novamente, sendo os resultados expressos em porcentagem, base úmida.
- Condutividade elétrica: o experimento foi realizado com cinco repetições de 50 sementes, oriundas da porção de sementes puras, pesadas e colocadas em copos plásticos (200ml), contendo 75ml de água destilada com condutividade ≤ 3-5μmho cm-1 g-1, por períodos de 6, 10 e 24 horas e mantidas a temperatura ambiente de aproximadamente 25 ºC.
Após estes períodos foram realizadas as leituras em condutivímetro digital, sendo o resultado expresso em μmho cm-1 g-1. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado, constituídos de três períodos de embebição, temperatura ambiente de 25ºC, com cinco repetições.
Para as análises estatísticas e comparações de médias, foi utilizado o teste de Tukey, ao nível de 5% de probabilidade.
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
A importância do sistema de membranas, em danos causados pelo beneficiamento de sementes e a utilização do teste de condutividade elétrica, para estimar a perda do vigor das sementes de milho, foram estudadas e alguns resultados detectados.
Os resultados apresentados na Tabela 1 da análise do teste de condutividade elétrica, obtidos após tratamento de pós embebição no tempo de leitura de 6 horas, mostraram que não há diferença significativa entre os tratamentos a 5% de probabilidade. Sabe-se que durante as primeiras horas de embebição, todas as sementes lixiviam solutos, mesmo aquelas cujos sistemas de membranas apresentam-se intactos, mas a quantidade de solutos decresce com o tempo de embebição, até atingir um estado de equilíbrio (SIMON; RAJA-HARUN, 1972).
Tabela 1 Resultado dos testes de avaliação de condutividade elétrica (μmho cm-1 g-1), das sementes de milho híbrido Agroceres 1051, sementes debulhadas manualmente e manualmente.
Tratamento MECANIZADO MANUAL
6h 134a 111,8a
10h 185,6ac 153,6b
24h 302,8bc 232c
Media 210,3 165,8
F 48,36 157,34
CV% 5,80 3,78
Médias seguidas por letras distintas na mesma coluna diferem entre si a 5% de probabilidade pelo teste de Tukey
Os resultados da análise do teste de condutividade elétrica, obtidos após tratamento de pós embebição no tempo de leitura de 10 horas (Tabela 1) mostraram diferença significativa entre os tratamentos a 5% de probabilidade.A absorção de água pelas sementes com umidade inicial de 13,3% tem uma velocidade favorecida pelos altos gradientes de potencial hídrico entre o seu interior e a água circundante, não permitindo tempo suficiente para que os sistemas de membranas recuperem sua característica semi-permeável; ocorre então, uma grande perda de solutos, principalmente pelas sementes com sistemas de membranas mais
danificados. As sementes beneficiadas mecanicamente apresentam maior dano e maior quantidade de lixiviados com períodos maiores de embebição.
Para as sementes com período de embebição de 24 horas (Tabela 2), os resultados da análise conjunta do teste de condutividade elétrica, obtidos após tratamento de pós embebição, mostraram que existe diferença significativa entre os tratamentos a 5% de probabilidade. Conforme Calero et al. (1982), estudos da estrutura morfológica do tegumento das sementes, indicaram que existe uma variação na absorção de água pela semente conforme a cultivar e, que esta diferença de troca de umidade pode ser consequência da forma, tamanho e funcionalidade dos poros como também da quantidade de material ceroso que constitui a epiderme do tegumento. Dessa forma, as leituras de condutividade aumentaram à medida que aumentou- se o tempo de leitura, de seis até 24 horas, para todos os tratamentos de pós embebição.
Tabela 2 Resultado da análise de variância conjunta para o teste de condutividade elétrica (μmho cm-1 g-1), das sementes de milho híbrido Agroceres 1051, sementes debulhadas manualmente e sementes com danos causados pelo beneficiamento mecanizado.
*As médias diferiram significativamente entre si ao nível de 5% de probabilidade pelo teste de Tukey
Analisando os dados de correlações entre as leituras de condutividade elétrica e resultados do tempo de embebição das sementes, as mais altas correlações foram observadas para os valores de condutividade com 24 horas de embebição. Herter e Burris (1989) trabalhando com o teste de condutividade das sementes, concluíram que valores deste teste após 24 horas de imersão, correlacionaram melhor com os resultados de 10 horas de embebição do que com seis horas.
Estes resultados mostraram, que quanto maior o nível de dano causado às sementes pelo beneficiamento, e quanto maior o tempo de leitura, maiores são os valores de condutividade. As sementes que passaram pelo beneficiamento, apresentaram valores
Tratamento 6h 10h 24h*
MANUAL 111,8a 153,6b 232c*
MECANIZADO 134a 185,6ac 302,8bc*
Media 127,4 139,5 267,4
F 4,70 15,12 22,66
CV% 11,88 5,34 3,11
significativos de condutividade em comparação às sementes que foram debulhadas à mão ao nível de 5% de probabilidade.
No experimento realizado por Rosa (2000), correlações entre as leituras de condutividade elétrica e resultados dos testes de avaliação da qualidade das sementes, mostrou que as mais altas correlações entre as leituras de condutividade elétrica e resultados dos testes de avaliação da qualidade das sementes, foram observadas para os valores de condutividade com oito horas de embebição, para a maioria dos tratamentos. Herter & Burris (1989b) trabalhando com o teste de condutividade sem pré embebição das sementes, concluíram que valores deste teste após 24 horas de imersão, correlacionaram melhor com os resultados de germinação do que após seis e 12 horas.
Gaspar; Nakagawa (2002) estudando o teste de condutividade elétrica em função do período e da temperatura de embebição para sementes de milheto, mostrou que é possível reduzir o período de embebição das sementes para duas horas e que nesse período a temperatura teve pouca influência. Assim, a temperatura de 25ºC, durante a embebição, parece a mais conveniente para a condução do teste de condutividade elétrica.
5 CONCLUSÃO
O resultado das análises de condutividade elétrica em semente de milho e o efeito de tempo de embebição das sementes que passaram por beneficiamento, obteve diferença significativa em relação às sementes que não passaram por beneficiamento, as quais foram debulhadas à mão. A temperatura de 25ºC, com período de embebição de 24 horas, mostrou maior diferença significativa para o teste de condutividade de sementes de milho.
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DECLARAÇÃO E AUTORIZAÇÃO
Eu, Eliabe Soares da Costa, endereço eletrônico eliabe_costa@hotmail.com, declaro para os devidos fins e sob pena da lei, que o Trabalho de Conclusão de Curso: CONDUTIVIDADE DE ELÉTRONS EM SEMENTE DE MILHO (Zea mays) é de minha exclusiva autoria.
Autorizo o Centro Universitário de Goiás, Uni – ANHANGUERA a disponibilização do texto integral deste trabalho na biblioteca, consulta e divulgação pela internet, estando vedadas apenas a reprodução parcial ou total, sob pena de ressarcimento dos direitos autorais e penas cominadas na lei.
____________________________________________
Eliabe Soares da Costa
Goiânia (GO), 06 de Junho de 2012.
