TEMPERATURE AND INCUBATION PERIOD IN RICE SEED PRIMING
Demócrito Amorim Chiesa Freitas
1; Maria da Graça Burgo Valério
2; Maria Ângela André Tillmann
3; Geri Eduardo Meneghello
1RESUMO
O sistema de cultivo pré-germinado é adotado em 90% da área de arroz na Europa, 30% nos Estados Unidos e em 20% da área cultivada com arroz irrigado do Brasil. Este sistema propicia eficiente controle do arroz vermelho em áreas infestadas, maximiza a utilização das áreas de várzea nas pequenas propriedades, diminui a dependência do clima, características que o torna uma alternativa viável para os produtores de arroz irrigado. O objetivo do trabalho foi avaliar o poder germinativo de sementes de arroz irrigado, expostas a diferentes temperaturas e tempos de incubação no processo pré-germinado. Foram utilizados dois cultivares com recomendação para plantio prioritário no Rio Grande do Sul, BR IRGA 410 e IRGA 417 e um cultivar com preferência de cultivo no estado de Santa Catarina, o EPAGRI-109. As sementes foram acondicionadas inicialmente em sacos de polipropileno trançado e colocadas em água para embebição, por 24 horas, após foram expostas a diferentes temperaturas (25, 30, 35, 40, 45 e 50ºC) em distintos tempos de incubação (6, 12, 18 e 24 horas), simulando o período que as sementes ficam incubando na lavoura num telado ou sob uma lona. Após estes períodos, as sementes foram colocadas para germinar em germinador a 25ºC. Os resultados mostraram que os cultivares apresentam comportamento diferenciado quando submetidos a altas temperaturas de incubação. A temperatura média das sementes,
1
Eng. Agr., Dr. Programa de Pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Sementes. DFT/FAEM/UFPel. Caixa Postal 354. CEP 96010-900. Pelotas – RS. E-mail: demochiesa@yahoo.com.br
2
Eng
a. Agr
a., Dra. Chefe do Laboratório de Análise de Sementes. Instituto Riograndense do Arroz (IRGA).
Pelotas - RS. E-mail: valeriomgb@yahoo.com.br
3
Eng
a. Agr
a., Dra. Professora do Programa de Pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Sementes.
DFT/FAEM/UFPel. Caixa Postal 354. CEP 96010-900. Pelotas – RS. E-mail: matilman@ufpel.edu.br
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durante a incubação, não deve ultrapassar 30ºC por 24 horas, ou 35ºC por 18 horas, na massa de sementes. Temperaturas superiores a 35ºC podem afetar a qualidade fisiológica das sementes. O cultivar EPAGRI 109 apresentou maior redução na germinação quando submetido as temperaturas analisadas.
Palavras-chave: Oryza sativa, arroz pré-germinado, germinação, temperatura da massa de sementes.
ABSTRACT
Rice seed priming has been widely adopted worlwide, 90% in Europe, 30% in the USA and 20% of the irrigated rice area in Brazil. Among the advantages of this technology are efficient control of weedy rice, optimization of the use of small areas with flood-prone soils and reduction on the consequences of climatic hazards, all of which make it a feasible alternative for irrigated rice growers. The objective of this work was to assess the germination value of irrigated rice seeds exposed to different temperatures and periods of incubation during the priming process. Seeds from two cultivars recommended for the growing areas of the state of Rio Grande do Sul, BR IRGA 410 e IRGA 417, plus cultivar EPAGRI-109, recommended for the state of Santa Catarina were placed into propylene mesh bags and submersed in water to achieve imbibition, for a period of 24 h. After this the seeds were exposed to a range of temperatures (25, 30, 35, 40, 45 and 50ºC) for different time periods (6, 12, 18 and 24 h), to mimic the period during which seeds are primed in the crop field, whether under or on a covering canvas. After each priming period all seeds were placed in germination chambers at 25°C. The results indicated a differential response between rice cultivars to high temperature incubation; mean seed mass temperature during incubation should not go beyond 30°C/24 h or 35°C/18 h since it could severely affect seed physiological quality. Cultivar EPAGRI 109 showed a higher germination value reduction, when exposed to the range of temperatures tested in this experiment.
Key words: Oryza sativa, primed rice, germination, seed mass temperature.
INTRODUÇÃO
O arroz é a principal fonte alimentar de um terço da população mundial (Trento et al., 2003). É a base alimentar de habitantes dos países asiáticos (Peske et al., 2004) e faz parte da dieta diária de dois terços da humanidade (Anselmi, 1987).
Este cereal é um dos principais alimentos da cesta básica da população brasileira, que atinge um consumo médio de 48 kg/habitante/ano (FAO, 2004), consumo este impulsionado principalmente pelo preço acessível e a questões culturais.
O Brasil é um dos maiores produtores mundiais de arroz e o estado do Rio Grande do Sul responde por aproximadamente 50% da produção nacional (Gomes e Magalhães Jr., 2004). O potencial produtivo das variedades de arroz irrigado lançadas pela pesquisa nas últimas décadas é superior a oito toneladas por hectare, porém o rendimento das lavouras, não está sendo atingido plenamente pelos orizicultores (Magalhães Jr. et al., 2004), estando relacionado a uma série de fatores adversos, entre eles a qualidade fisiológica da semente durante a semeadura.
A cultura do arroz irrigado possui vários sistemas de cultivo, dentre eles, o sistema pré-germinado, que consiste em utilizar sementes pré-germinadas numa
lâmina de água, em terreno previamente nivelado (Gomes et al., 2004). Este sistema de cultivo propicia um eficiente controle do arroz vermelho em áreas infestadas, maximiza a utilização das áreas de várzea nas pequenas propriedades, diminui a dependência do clima, características que o torna uma alternativa viável para os produtores de arroz irrigado (Menezes, 1995; Rieffel Neto et al., 1998).
O sistema de cultivo pré-germinado é adotado em 90% da área de arroz irrigado na Europa, 30% nos Estados Unidos e 20%
no Brasil. No Brasil, destaca-se o estado de Santa Catarina com quase 100% neste sistema de produção, sendo que o Rio Grande do Sul utiliza aproximadamente 12% de sua área de arroz irrigado, com o sistema pré-germinado (Petrini e Franco, 2004).
Quando o agricultor opta pelo sistema pré-germinado, o preparo das sementes é um fator decisivo, pois a imersão das mesmas, por períodos prolongados e exposição a altas temperaturas, ou ainda associação de ambos fatores podem ocasionar diminuição da qualidade fisiológica da semente (Franco e Petrini, 2004).
Nesse sistema as sementes são
submetidas a uma pré-germinação que se
constitui pela hidratação (imersão das
sementes) em água por um período de 24 a
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36 horas, acondicionadas em sacos de juta ou plástico trançado, em unidades de 25 a 30 kg (Tranchoni, 1995). Após este período de absorção rápida de água, as sementes são retiradas e colocadas à sombra durante 24 a 36 horas, período conhecido como incubação. Este período de incubação permitirá a protrusão da raiz ou uma parte do embrião, que deverá atingir de dois a três milímetros, momento considerado o mais indicado para semeadura nesse sistema (Nedel et al., 2004).
Recomenda-se uma densidade de 125 a 150 kg ha
-1de sementes viáveis para a semeadura no sistema pré-germinado, devendo ser estabelecida uma população de 300 plantas por metro quadrado (Petrini e Franco, 2004).
A semente é um organismo vivo, em conseqüência respira e durante a incubação, na presença de água e em condições anaeróbicas, produz gás carbônico e energia (calor) elevando a temperatura na massa de sementes. As sementes apresentam baixa condutividade térmica, portanto o calor se acumula, aumentando a temperatura da massa de semente numa seqüência denominada
“dinâmica metabólica” (Elias et al., 2009), afetando a qualidade fisiológica da semente. Este aquecimento, se não for
controlado, pode inviabilizar a germinação das sementes.
Este trabalho teve por objetivo avaliar o poder germinativo de sementes de arroz irrigado, expostas a diferentes temperaturas e tempos de incubação no sistema pré-germinado.
MATERIAL E MÉTODOS
O trabalho foi realizado nos meses de setembro e outubro de 2008, no Laboratório de Análise de Sementes do Instituto Riograndense do Arroz (IRGA), Pelotas–RS. Foram utilizados dois cultivares com recomendação para plantio prioritário no Rio Grande do Sul, BR IRGA 410 e IRGA 417 e um cultivar com preferência de cultivo no estado de Santa Catarina e litoral norte do Rio Grande do Sul, EPAGRI-109 (Sociedade Sul- Brasileira de Arroz Irrigado, 2007).
Para a avaliação inicial da
qualidade fisiológica, as sementes dos três
cultivares foram colocadas para germinar
em quatro rolos de papel com 100
sementes, em folha tripla de papel
germiteste, umedecido com água destilada
com duas e meia vezes o seu peso seco,
num germinador regulado a temperatura de
25ºC (Brasil, 1992), os genótipos
apresentaram germinação superior a 90%.
A umidade das sementes, antes do teste de germinação, era em torno de 13,0%.
Aproximadamente dois
quilogramas de sementes, destes cultivares, foram acondicionados em sacos de plástico de polipropileno trançado e colocados, por 24 horas, em água na temperatura ambiente (± 23ºC), para embebição das sementes.
Após o período de embebição, as sementes foram fracionadas em porções de 100 sementes, acondicionadas em folha tripla de papel germiteste, umedecido com água destilada, com três vezes seu peso seco. Utilizou-se quatro rolos por repetição, quatro repetições por temperatura de incubação e por período de exposição. As repetições foram envelopadas em saco plástico, nas diferentes temperaturas e nos distintos tempos de incubação (períodos de exposição). Os germinadores estavam previamente regulados. Utilizou-se quatro períodos de exposição das sementes hidratadas à seis temperaturas, simulando o período que as sementes ficam incubando na lavoura, em um telado ou sob uma lona:
6, 12, 18 e 24 horas de incubação (período de exposição). As seis temperaturas de incubação (condicionamento) foram: 25, 30, 35, 40, 45 e 50ºC.
Após cada período de exposição as sementes eram transferidas para um germinador à temperatura de 25ºC,
simulando a temperatura média da água nos quadros da lavoura, onde as sementes são semeadas, após o período de incubação. A contagem das plântulas normais foi realizada aos 10 dias após a transferência para o germinador.
O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado, com um arranjo fatorial 4 períodos x 6 temperaturas de incubação, com 4 repetições. Os dados foram submetidos a análise de variância e posteriormente a regressão polinomial, com o auxílio do programa estatístico WINSTAT (Machado et al., 2001)
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Na Figura 1 é demonstrada a percentagem de germinação de sementes de arroz sob influência das diferentes temperaturas testadas em função dos distintos tempos de incubação. Com seis horas de incubação (Figura 1A) verificou- se que a germinação manteve-se acima de 80% quando as sementes foram submetidas a temperaturas de 25, 30 e 35°C, apresentando decréscimos acentuados em temperaturas superiores a este patamar, chegando a zero no cultivar EPAGRI 109 quando utilizou-se temperatura de 50°C.
No tempo 12 horas (Figura 1B) o
comportamento foi muito similar com o
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diferencial de que todos os cultivares avaliados apresentaram germinação igual a zero na temperatura 50°C.
Quando as sementes foram expostas por 18 horas (Figura 1C), o cultivar EPAGRI 109, apresentou germinação inferior a 80% ao ser exposto a 35°C. Por outro lado, ao permanecerem 24 horas (Figura 1D) sob diferentes temperaturas, todos os cultivares já apresentaram redução na germinação, abaixo de 80% quando a temperatura era superior a 30°C.
Esse comportamento indica que a medida que aumenta o tempo de exposição das sementes à temperatura além do aumento da temperatura na massa de sementes, diminui a viabilidade das sementes. Sendo utilizadas temperaturas que provocam redução significativa no poder germinativo, poderá haver formação de um stand desuniforme, ou mesmo com baixa população de plantas, o que segundo Schuch et al. (2000) compromete o rendimento de grãos.
Na Figura 2 é apresentada a percentagem de germinação nos diferentes períodos de exposição avaliados, em função das diferentes temperaturas de incubação. Quando a temperatura utilizada foi 25°C (Figura 2A), conforme esperado, não houve diminuição na germinação, pois a temperatura não representa um fator de
estresse, uma vez que é a mesma utilizada no teste de germinação. Na temperatura 30°C (Figura 2B), apenas o cultivar EPAGRI 109 apresentou uma pequena redução na germinação, mas mantendo-se acima dos 80% em todos os tempos avaliados. Os demais cultivares mantiveram-se acima de 90%.
Comportamento muito similar foi observado quando a temperatura utilizada foi 35°C (Figura 2C), pois apenas o cultivar BR IRGA 417 apresentou germinação inferior a 80% após 24 horas de incubação, em períodos menores este cultivar apresentou germinação acima desse índice.
Quando a temperatura foi elevada para 40°C (Figura 2D), somente o cultivar IRGA 410 manteve a percentagem de germinação acima de 80%, sendo que o cultivar EPAGRI 109, apresentou germinação abaixo desse patamar com apenas 12 horas de exposição a esta temperatura, e o cultivar BR IRGA 417 reduziu a germinação quando exposto a 24 horas. Ao elevar a temperatura para 45ºC (Figura 2E) todos os cultivares apresentram germinação abaixo de 50%
com 12 horas de exposição. Elevando a
temperatura para 50ºC (Figura 2F) a
germinação fica abaixo de 20% com 12
horas de exposição e não há germinação
nos tempos subseqüentes.
y = -0.21x2 + 11.83x - 74.95 R² = 0.90
y = -0.12x2 + 7.52x - 26.43 R² = 0.93 y = -0.21x2 + 12.95x - 108.9 R² = 0.97
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
25 30 35 40 45 50
Temperatura de Incubação (°C)
Germinação (%)
Epagri 109 IRGA 417 BR IRGA 410
y = -0.16x2 + 8.22x - 12.00 R2 = 0.90 y = -0.25x2 + 15.37x - 135.9 R2 = 0.95 y = -0.26x2 + 16.41x - 156.09 R2 = 0.98 0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
25 30 35 40 45 50
Temperatura de Incubação (°C)
Germinação (%)
Epagri 109 IRGA 417 BR IRGA 410
y = -0.15x2 + 7.07x +8.19 R² = 0.8977 y = -0.18x2 + 9.70x - 35.76 R² = 0.973
y = -0.21x2 + 11.67x - 68.62 R² = 0.9134 0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
25 30 35 40 45 50
Temperatura de Incubação (°C)
Germinação (%)
Epagri 109 IRGA 417 BR IRGA 410
y = -0.11x2 + 4.72x + 50.71 R² = 0.95 y = -0.15x2 + 4.49x + 51.33 R² = 0.91
y = -0.19x2 + 9.87x - 37.81 R² = 0.88
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
25 30 35 40 45 50
Temperatura de Incubação (°C)
Germinação (%)
Epagri 109 IRGA 417 BR IRGA 410
FIGURA 1 – Germinação (%) das sementes dos três cultivares de arroz irrigado, submetidos a diferentes temperaturas de incubação em função do período de exposição, A – 6 horas, B – 12 horas, C – 18 horas, D – 24 horas.
Os resultados mostram que os cultivares apresentaram comportamento diferenciado quando submetidos a altas temperaturas de incubação, embora com tendência similar. Resultado semelhante também foi observado por Oliveira et al.
(1998) que consideraram diversos genótipos de arroz adequados ao sistema pré-germinado, porém com diferenças significativas entre si em todas as variáveis estudadas.
A temperatura a ser atingida na massa de sementes deve estar entre 30 à 35ºC, não devendo ultrapassar os 40ºC, temperatura cardinal máxima para e espécie. Portanto as sementes durante a incubação devem ser colocadas na sombra, e equalizadas (movimentar os sacos para homogeneizar a temperatura) constantemente, evitando desta forma o aumento da temperatura pela “dinâmica
A B
C D
metabólica” o que pode tornar a semente inviável (Elias et al., 2009).
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
6 12 18 24
Período de Incubação (horas) Germinação (%) Epagri 109
IRGA 417 BR IRGA 410
y = 0.039x² - 1.79x + 102.42 R² = 0.92 y = 0.009x² - 0.51x + 91.16 R² = 0.90 y = -0.009x² + 0.09x + 94.17 R² = 0.99
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
6 12 18 24
Período de Incubação (horas)
Germinação (%)
Epagri 109 IRGA 417 BR IRGA 410
y = 0.014x² - 0.88x + 91.67 R² = 0.99 y = -0.063x² + 0.93x + 87.92 R² = 0.98 y = -0.028x² + 0.10x + 93.17 R² = 0.99
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
6 12 18 24
Período de Incubação (horas)
Germinação (%)
Epagri 109 IRGA 417 BR IRGA 410
y = 0.039x² - 2.54x + 93.92 R² = 0.95 y = -0.028x² - 1.02x + 97.67 R² = 0.93 y = 0.028x² - 1.50x + 96.17 R² = 0.94
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
6 12 18 24
Período de Incubação (horas)
Germinação (%)
Epagri 109 IRGA 417 BR IRGA 410
y = 0.090x² - 3.56x + 34.75 R² = 0.98 y = 0.20x² - 9.37x + 117.67 R² = 0.96 y = 0.25x² - 12.13x + 149.16 R² = 0.99
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
6 12 18 24
Período de Incubação (horas)
Germinação(%)
Epagri 109 IRGA 417 BR IRGA 410
y = 0.05x² - 1.92x + 18.00 R² = 0.94 y = 0.20x² - 7.32x + 64.75 R² = 0.93 y = 0.38x² - 14.33x + 126.50 R² = 0.94
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
6 12 18 24
Período de Incubação (horas)
Germinação(%)
Epagri 109 IRGA 417 BR IRGA 410
