Rede Interinstitucional para

o Desenvolvimento do

Setor Sucroalcooleiro

Ecofisiologia da

cana-de-açúcar no

estado de Alagoas

Prof. Dr. Laurício Endres

CECA - UFALCECA

São Paulo, 19 de março de 2009

PMGCA

POTENCIAL DO SOLO PARA PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR

Alto

Médio

Bom

Impróprio

5

POTENCIAL DE PRODUÇÃO SOLO E CLIMA SEM IRRIGAÇÃO

Alto

Médio

Bom

Impróprio

Características climáticas:

Balanço hídrico negativo;

Precipitações médias anuais

inferiores a 800 mm;

Insolação média de 2800 h/ano;

Temperaturas médias anuais de

23º a 27º C;

Evaporação de 2.000 mm/ano;

Umidade relativa do ar média em

torno de 50%.

Trópico Semi-Árido

Cana-de-açúcar

Planta C4

Déficit hídrico

(seca)

Seleção de genótipos

mais resistentes ao estresse

hídrico

Competição de variedades

Como as variedade RB se comportam quando submetidas ao déficit hídrico?

Cana com três meses de idade.

Irrigado Déficit hídrico

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

Nú

me

ro d

e f

olh

as

ex

pa

nd

ida

s

10

15

20

25

30

35

40

Alt

ura

(cm

)

0,00

0,25

0,50

0,75

1,00

1,25

1,50

LA

I

Irrigado Sequeiro

0,72

0,74

0,76

0,78

0,80

0,82

Fv/F

m

0,60

0,64

0,68

0,72

0,76

0,80

Fv/F

m

Irrigado Sequeiro

5:00

12:00

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

0,50P

SII

Yie

ld

Irrigado Sequeiro0

2

4

6

8

10

12

14

16

A(m

mo

lC

O2

m-2

s-1

)

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30g

s (

mo

l H

2O

m-2

s-1

)

0

1

2

3

4

5

6

E(m

mo

lH

2O

m-2

s-1

)

Irrigado Sequeiro

0

2

4

6

8

10

12

14

16

A(m

mo

lC

O2

m-2

s-1

)0

20

40

60

80

100

120

140

160

A/g

s

30

32

34

36

38

40

42

SP

AD

1,0

1,3

1,5

1,8

2,0

2,3

2,5

2,8

Clo

rofi

la T

ota

l(m

g g

-1M

F)

Irrigado Sequeiro

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

Pro

lin

a (mm

ol g

-1M

S)

Irrigado Sequeiro

Material e Métodos

• Diferente regiões do Estado de Alagoas

• Sob diferentes condições de déficit hídrico

• 308 observações

28

genótipos

Resultados

Relação entre

Cond. Estomática

X

Transpiração Y=-6,06+13,35/(1+EXP(-(X-0,005)/0,0801))R2=0,89

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

Condutância estomática (mol m-2

s-1

)

Tra

ns

pir

aç

ão

(m

mo

l m

-2 s

-1)

A

Todos os dados

Déficit hídrico

Resultados

Relação entre

Cond. Estomática

X

Fotossíntese

Y=-3,934+58,98 . X0,5

R2=0,940

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

Fo

tos

sín

tes

e (m

mo

l m

-2s

-1)

Condutância estomática (mol m-2 s-1)

Y=-3,934+58,98 . X0,5

R2=0,94

D

Déficit hídrico

Deve-se privilegiar genótipos com alta condutância estomática para aumentar a fotossíntese independente da transpiração

Sugestão

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

Condutância estomática (mol m-2

s-1

)

Tra

ns

pir

aç

ão

(m

mo

l m

-2 s

-1)

A

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

Condutância estomática (mol m-2

s-1

)

Fo

tos

sín

tes

e (m

mo

l m

-2 s

-1)

Y=-3,934+58,98 . X0,5

R2=0,94

D

Resultados

Relações hídricasTranspiração

Fotossíntese

Eficiência instantânea do uso da

água

92 g H2O para 1g CO2 fixado. Real: 250 g H2O para 1g CO2

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0

Transpiração (mmol m-2

s-1

)

Fo

tossín

tese (m

mo

l m

-2 s

-1)

Y=-1,559+4,389 . X

R2=0,83

G

RB72454

SP79-1011

RB92579

Comparação

Material e Métodos

Material e Métodos

Adaptação ao ambiente

Potencial hídrico

X fotossíntese

Condutância estomática

X Transpiração

Condutância estomática

X Fotossíntese

Resultados

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

Condutância estomática (mol m-2

s-1

)

Tra

ns

pir

aç

ão

(m

mo

l m

-2 s

-1)

RB92579

RB72454

SP791011

Y=-0,27+13,1 . X0,466 R2=0,88Y=-0,13+10,8 . X0,465 R2=0,93Y= 0,09+11,8 . X0,525 R2=0,91

Condutância estomática

Transpiração

Resultados

Y=-0,70+64,6 . X0,662 R2=0,96Y=-0,19+64,1 . X0,665 R2=0,98Y=-0,23+55,1 . X0,673 R2=0,95

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

Condutância estomática (mol m-2

s-1

)

Fo

tossín

tese (mm

ol m

-2 s

-1)

RB92579RB72454SP791011

Condutância estomática

Fotossíntese

VariedadesEstômatos Tipo folha

Padrão de enrolamento foliar

1 2 3 4 5

Inferior Superior

RB72454 238 a 129 ab x x xxx xx

RB92579 222 a 140 a x xxx x xx

SP79-1011 205 a 103 b x x xxx xx

Fonte: Prof. Dr. José Vieira Silva, Arapiraca-UFAL, 2007.

Padrão de enrolamento das folhas

Material e Métodos

Comparação entre variedades

• Potencial hídrico folha X condutância estomática

Comparação entre variedades

• Potencial hídrico folha X fotossíntese

Comparação entre variedades

• Potencial hídrico folha X transpiração

Resultados

Y=0,67 + 0,37 . X R2=0,58Y=0,85 + 0,53 . X R2=0,69Y=0,76 + 0,53 . X R2=0,68

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

-2,0 -1,8 -1,6 -1,4 -1,2 -1,0 -0,8 -0,6 -0,4

Potencial hídrico foliar (MPa)

Co

nd

ut.

esto

máti

ca (

mo

l m

-2 s

-1)

RB92579

RB72454

SP791011

Potencial hídrico

Condutância estomática

Capacidade de sucção de água

Déficit hídrico

A variedade RB92579 mantém os estômatos abertos sob déficit hídrico mais intensos

A variedade SP79-1011 fecha seus estômatos sob estresse

Resultados

Y=62,08 + 33,5 . X R2=0,64Y=72,10 + 43,02 . X R2=0,76Y=56,04 + 38,02 . X R2=0,71

0

5

10

15

20

25

30

35

40

-2,0 -1,8 -1,6 -1,4 -1,2 -1,0 -0,8 -0,6 -0,4

Potencial hídrico foliar (MPa)

Fo

tos

sín

tes

e (m

mo

l m

-2 s

-1)

RB92579

RB72454

SP791011

Potencial hídrico

Fotossíntese

Capacidade de sucção de água

Déficit hídrico

A variedade RB92579 tem a capacidade de fazer fotossíntese sob déficit hídrico severo.

Resultados

Y=15,46 + 8,01 . X R2=0,64Y=14,31 + 8,04 . X R2=0,73Y=13,87 + 9,01 . X R2=0,71

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

-2,0 -1,8 -1,6 -1,4 -1,2 -1,0 -0,8 -0,6 -0,4

Potencial hídrico foliar (MPa)

Tra

nsp

iração

(m

mo

l m

-2 s

-1)

RB92579

RB72454

SP791011

Potencial hídrico

Transpiração

Capacidade de sucção de água

Déficit hídrico

A variedade SP79-1011 fecha seus estômatos para se proteger do estresse.

A variedade RB92579 tem uma maior capacidade de extrair água do solo.

Sistema Radicular

O sistema radicular da cana-de-açúcar pode atingir até 5 m de profundidade.

Fonte: Smith et al. Field Crops Research 92: 169–183, 2005.

Sistema Radicular

Grande parte do sistema radicular está na superfície até 50 cm de profundidade

Fonte: Smith et al. Field Crops Research 92: 169–183, 2005.

0 10 20 30 40 50 60

Pro

fun

did

ad

e (

cm

)

No de Raízes.dm-2

Linha

a 30 cm

0-20

20-40

80-100

40-60

60-80

Distribuição do sistema radicular de quatro

variedades cana-de-açúcar, Usina Santo Antônio, AL

Fonte: Prof. Dr. José Vieira Silva, Arapiraca-UFAL, 2007.

Fonte: Prof. Dr. José Vieira Silva, Arapiraca-UFAL, 2007.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 – 20 20 – 40 40 – 60 60 – 80 80 – 100

Ra

íze

s d

m-2

Profundidade (cm)

RB72454

SP79-1011

RB92579

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 – 20 20 – 40 40 – 60 60 – 80 80 – 100

Ra

íze

s d

m-2

Profundidade (cm)

RB72454

SP79-1011

RB92579

Em cima da linha de plantio A 30 cm da linha de plantio

Fonte: Prof. Dr. José Vieira Silva, Arapiraca-UFAL, 2007.

Distribuição do sistema radicular de quatro

variedades cana-de-açúcar, Usina Santo Antônio, AL

A variedade RB92579 tem um sistema radicular mais desenvolvido que aumenta a capacidade de extrair água do solo.

Fonte: Smith et al. Field Crops Research 92: 169–183, 2005.

Distribuição do sistema radicular varia conforme o

turno de rega

Uma semana Duas semanas Três semanas

A quantidade de água fornecida para os três tratamentos foi igual!

Fonte: Prof. Dr. Mauro Wagner de Oliveira, CECA-UFAL, 2007.

RB867515 RB92579

Kg sacarose por Kg fósforo acumulado

As reservas conhecidas de fósforo podem se esgotar em menos de

100 anos, se for mantido o ritmo atual de crescimento do seu

consumo mundial

Época de plantio sobre florescimento

GenótipoPeríodo de

florescimento

Florescimento médio (%)

Plantio em

julho

Plantio em

agosto

Plantio em

setembro

F150 Precoce 81,25 41,35 16,47

RB72454 Intermediária 85,59 66,06 17,07

RB92579 Super tardia 18,62 5,84 0,82

RB842021 Relutante 0,00 0,00 0,00

Média

Geral47,26 28,78 8,91

Fonte: Eng. Agr. João Messias dos Santos, Dissertação de mestrado, UFAL, 2007.

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Fv/F

m

Dias após a aplicação

RB72454

RB867515

RB971755

RB951541

RB931003

RB92579

RB863129

RB93509

Aplicação de 25g ha-1

hexazinone e 100 g ha-1

clomazone

Perspectivas

Melhor caracterização fisiológica das variedades lançadas;

Melhoramento incluindo variáveis fisiológicas para seleção de genótipos mais resistentes ao estresse hídrico e salino;

Identificar perfis de expressão gênica e protêica que permitam compreender as respostas da cana frente ao déficit hídrico.

Grupo de Ecofisiologia Vegetal

Prof. Dr. Laurício Endres, CECA – UFAL

Prof. Drª Vilma Marques Ferreira, CECA – UFAL

Prof. Dr. José Vieira Silva, Arapiraca – UFAL

Estudantes de Mestrado, Iniciação científica, bolsistas de pós-mestrado e pós-doutorado.

Financiadores

Centro de Ciências Agrária

Universidade Federal de Alagoas

E-mail: endres@pq.cnpq.br

lauricioendres@hotmail.com

Telef.: +55-82-8831-3055

Prof. Lauricio Endres

CECA