Desenvolvimento de metodologia de uso de um clorofilômetro ... · Microsoft Office Excel 2003 e o...
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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”
Departamento de Engenharia Rural
Grupo de Mecanização e Agricultura de Precisão – GMAP
Desenvolvimento de metodologia de uso de um clorofilômetro comercial nacional para o manejo da
adubação nitrogenada em cana de açúcar
Graduando: Tadeu José dos Santos
Orientador: Prof. Dr. José Paulo Molin
Apoio: Gustavo Portz (pós-graduando)
Piracicaba, agosto de 2009
Desenvolvimento de metodologia de uso de um clorofilômetro
comercial nacional para o manejo da adubação nitrogenada em
cana de açúcar
1. Introdução:
A cana-de-açúcar é uma das culturas mais importantes da economia
agrícola brasileira. Os ganhos de produtividade, aliados a uma atividade
industrial desenvolvida para a utilização de cana de açúcar na produção de
álcool combustível e açúcar, levaram a buscar estratégias de manejo
agroindustrial que permitam reduzir custos, em consonância com as novas leis
de controle de rejeitos e uso eficiente de recursos naturais (International
Organization for Standardization ISO 14.000). Com base neste cenário, são
necessárias pesquisas que busquem alternativas para a redução de insumos,
principalmente os nitrogenados que são justamente os que mais demandam
energia fóssil na sua obtenção (Reis et al., 2007).
A utilização do etanol como combustível tem aumentado sensivelmente
nos últimos anos no Brasil devido à produção dos carros bi-combustível. No
mundo o etanol tem sido visto de forma positiva como melhor opção à gasolina
por diversas razões como a sua menor contribuição para o aquecimento global,
diminuindo a emissão de carbono para a atmosfera.
A grande importância do nitrogênio para a cana de açúcar diz respeito
ao fato de ela ser uma planta de metabolismo de carbono do tipo C4,
caracterizada pela alta taxa de fotossíntese líquida e eficiência na utilização do
nitrogênio e da energia solar, sendo altamente eficiente na produção de
fotoassimilados. O nitrogênio é parte constituinte de todos os aminoácidos,
proteínas e ácidos nucléicos, participando direta ou indiretamente de vários
processos bioquímicos. Sua carência promove a diminuição na síntese de
clorofila e aminoácidos essenciais, também da energia necessária para a
produção de carboidratos e esqueletos carbônicos, o que reflete diretamente
no desenvolvimento e rendimento da cultura. O manejo da adubação
nitrogenada em cana de açúcar é um fator importante de produtividade
especialmente nas soqueiras (Malavolta; Vitti; Oliveira, 1997).
A racionalização dos insumos traz benefícios para o produtor e para o
ambiente. Ao otimizar o uso de fertilizantes nitrogenados é fornecida à planta a
quantia adequada do nutriente e diminui-se a quantidade que poderia ser
perdida para o ambiente por lixiviação e escoamento superficial, podendo
contaminar ecossistemas aquáticos e o lençol freático (Wood et al., 1993). O
medidor portátil de clorofila proporciona leituras instantâneas, de uma maneira
não destrutiva de folhas, sendo uma alternativa de indicação do nível de N na
planta. As leituras efetuadas pelo clorofilômetro correspondem ao teor de
clorofila presente na folha da planta (Takebe & Yoneyama, 1989). O conteúdo
de clorofila correlaciona-se com a concentração de N na planta e também com
o rendimento das culturas (Schepers et al., 1992; Blackmer & Schepers, 1995).
O clorofilômetro é um método rápido e barato da estimativa da concentração de
N nas folhas de plantas (Peng et al.,1993; Chapman & Barreto, 1997) No
Brasil, este valor tem sido denominado como medida indireta de clorofila
(Malavolta et al., 1997) ou índice relativo de clorofila - IRC (Villas Bôas, 2001).
Várias pesquisas têm demonstrado que a medida do clorofilômetro
correlaciona-se bem com o teor de clorofila em várias culturas (Fanizza et al.,
1991; Guimarães et al, 1999; Azia & Stewart, 2001). Como cerca de 50 a 70 %
do N total na folha está associado a enzimas presentes nos cloroplastos
(Chapman & Barreto, 1997), o IRC geralmente correlaciona-se bem também
com o teor de N na folha (Minotti et al., 1994; Shaahan et al., 1999), podendo
indicar a deficiência de N na planta (Wood et al., 1993).
A medição com o clorofilômetro é feita de forma ótica, utilizando
conhecimentos de freqüência de luz que a clorofila melhor processa na
fotossíntese. O medidor eletrônico de clorofila ClorofiLOG modelo CFL 1030 é
um sensor comercial nacional que analisa três faixas de freqüência de luz na
medição e, através de relações de absorção de diferentes freqüências,
determina um Índice de Clorofila ICF (Índice de clorofila Falker) levando em
consideração a presença de clorofila dos tipos A e B (Falker, 2008)
O objetivo do trabalho foi avaliar a variação entre leituras e estabelecer
um método de amostragem representativo dos teores de clorofila em cana-de-
açúcar utilizando o clorofilômetro clorofiLOG®, determinando-se um número de
medições a serem feitas na planta bem como a folha que melhor representa
seu teor de clorofila.
2. Material e métodos
O trabalho foi realizado em um talhão de cana soca da variedade
RB855156 pertencente à Usina Iracema S/A, em Iracemápolis, SP, nas
coordenadas 22° 33’ 58 “S e 47° 28’ 44” O. Os colmos apresentavam altura de
30 a 40 cm, com diâmetro de colmos primários variando de 2 a 2,5 cm e os
secundários de 1 a 1,5 cm (Figura1). Utilizou-se o clorofilômetro ClorofiLOG®
CFL 1030 e um GPS de navegação modelo Garmin Legend para o
georreferenciamento dos pontos.
Figura1. Diâmetro dos colmos primários e secundários
A metodologia proposta foi composta por seis tratamentos com três
repetições cada. Nesses tratamentos analisaram-se as folhas +1, 0 e +2
conforme o sistema Kuijper, segundo Gallo (1962) dos colmos primários que
são os colmos mais velhos e dos colmos secundários que são os perfilhos mais
jovens (Figura 2). Ao invés das medições serem feitas em linhas de 30 metros
como anteriormente, os tratamentos foram realizados em 3 pontos distintos do
talhão, porém com um metro de raio cada repetição. Com isso a variabilidade
espacial nas medições foi diminuída.
Figura 2 Esquema de numeração de folhas pelo sistema de Kuijper (adaptado
de Dillewijn (1952))
Os tratamentos foram:
T1: folhas +1 nos colmos primários;
T2: folhas +1 nos colmos secundários;
T3: folhas 0 nos colmos primários;
T4: folhas 0 nos colmos secundários;
T5: folhas +2 nos colmos primários;
T6: folhas +2 nos colmos secundários.
Em cada tratamento realizou-se três repetições com 60 clipadas cada,
totalizando 180 clipadas por tratamento (Figura 3). As repetições foram feitas
em três pontos aleatórios dentro do talhão para os 6 tratamentos. Para se
realizar as medições coletou-se o terço médio da folha retirando-se a nervura
central (Figura 4), garantindo a total vedação da câmara de medição. Para a
cana a folha diagnóstico é a primeira folha da haste ou barbela da bainha,
conhecida como folha TVD (Top Visible Dewlap), ou folha +1 (Kuijper) (Figura
5). No Brasil existe um erro de interpretação em relação à folha diagnóstico.
Embora em geral, no exterior, a folha diagnóstico sempre tenha sido a TVD, a
contagem a partir do cartucho levou a uma interpretação errônea, pois a folha
TVD é a terceira folha a partir do cartucho, mas não é a +3 e sim, exatamente a
folha +1, segundo Kuijper.
Figura 3. Localização dos pontos referentes às repetições de leituras dentro
do talhão
Figura 4. Coleta do terço médio da folha e retirada da nervura central
Na análise dos dados coletados foi utilizada a planilha eletrônica
Microsoft Office Excel 2003 e o programa de estatística SAS (versão 6.11 para
PC). Calculou-se o coeficiente de variação (CV) dos tratamentos e suas
repetições que é uma medida de dispersão empregada para estimar a precisão
de experimentos e representa o desvio-padrão expresso como porcentagem da
média. Em igualdade de condições, é mais preciso o experimento com menor
coeficiente de variação (Garcia, 1989). A distribuição do CV possibilita
estabelecer faixas de valores que orientem os pesquisadores sobre a validade
de seus experimentos (Snedecor e Cochran,1980). Nos seis tratamentos
verificou-se o comportamento do CV das repetições com 60, 30, 20, 15 e 10
medições.
Figura 5. Numeração de folhas pelo sistema de Kuijper
3. Resultados e discussão
Na Tabela 1 são apresentados os dados de estatística descritiva dos
tratamentos e na Tabela 2 os coeficientes de variação dos tratamentos sob
diferentes números de medições
Tabela 1. Estatística descritiva das médias dos tratamentos e suas repetições
de 60 medições por repetição dados em clorofila total
Média Erro
padrão Mediana Desvio padrão
Variância da amostra Intervalo Mínimo Máximo Soma
CV%
Trat 1 R1 535,27
7,85
536,5
60,87
3704,91
292
413
705
32116
11,37
R2 563,78
11,28
545,5
87,42
7641,53
385
402
787
33827
15,51
R3 587,35
8,75
601
67,75
4589,56
267
475
742
35241
11,53
Trat 2 R1 542,02
8,84
550
68,49
4691,10
305
377
682
32521
12,64
R2 536,72
7,20
546,5
55,81
3114,31
335
318
653
32203
10,40
R3 523,45
11,69
518
90,55
8198,39
348
387
735
31407
17,30
Trat 3 R1 484,02
7,11
479,5
55,08
3033,88
264
356
620
29041
11,38
R2 468,71
6,64
484
51,41
2642,65
191
354
545
28122
10,97
R3 430,88
6,63
427,5
51,35
2636,55
178
352
530
25853
11,92
Trat 4 R1 459,18
4,98
458,5
38,61
1490,32
164
377
541
27551
8,41
R2 453,43
7,54
443
58,41
3411,33
203
360
563
27206
12,88
R3 414,32
5,35
421,5
41,49
1721,33
170
301
471
24858
10,01
Trat 5 R1 548,45
11,57
541,5
89,61
8029,67
420
315
735
32904
16,34
R2 582,56
9,39
599,5
72,70
5284,96
296
422
718
34954
12,48
R3 538,25
9,58
540,5
74,22
5508,70
280
395
675
32295
13,79
Trat 6 R1 570,73
8,06
581,5
62,40
3893,79
284
401
685
34244
10,93
R2 540,88
8,76
528,5
67,86
4605,33
363
333
696
32453
12,55
R3 590,01
11,59
590,5
89,76
8056,83
325
455
780
35401
15,21
Tabela 2. Coeficiente de variação CV (%) do índice de clorofila (ICF) dos
tratamentos e suas repetições variando-se o número de medições
CV(%) 60 30 20 15 10
Tratamento Repetição
1 1 11,37 10,58 12,17 9,35 9,87
2 15,51 16,39 14,17 15,57 14,62
3 11,53 11,48 12,66 10,66 12,55
2 1 12,64 13,66 12,62 13,66 13,56
2 10,40 8,38 10,66 7,95 11,34
3 17,30 17,68 18,97 17,59 17,24
3 1 11,38 12,05 10,99 11,63 10,64
2 10,97 11,26 12,31 11,54 12,47
3 11,92 11,73 12,46 12,64 11,81
4 1 8,41 8,79 7,80 9,76 8,36
2 12,88 12,71 12,40 13,48 11,56
3 10,01 9,72 10,68 9,78 11,68
5 1 16,34 16,38 14,90 17,09 12,37
2 12,48 12,19 11,56 13,13 11,16
3 13,79 13,69 15,30 14,48 15,95
6 1 10,93 10,39 11,42 9,69 11,44
2 12,55 13,55 13,19 10,13 15,39
3 15,21 15,12 16,08 15,34 17,48
550,0
555,0
560,0
565,0
570,0
575,0
580,0
10 15 20 30 60
Número de clipadas
Clo
ro
fila
to
tal
(IC
F)
520
525
530
535
540
545
550
10 15 20 30 60
Número de clipadas
Clo
rofi
la t
ota
l (I
CF
)
540
545
550
555
560
565
570
10 15 20 30 60
Número de clipadas
Clo
rofi
la t
ota
l(IC
F)
450
455
460
465
470
475
480
10 15 20 30 60
Número de clipadas
To
tal
de c
loro
fila
(IC
F)
420
425
430
435
440
445
450
10 15 20 30 60
Número de clipadas
Clo
rofi
la t
ota
l(IC
F)
Figura 6. Gráficos das médias de clorofila total dos tratamentos sob
quantidades diferentes de clipadas. Dentro de cada tratamento as médias
seguidas da mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey ( p < 0,05).
Em cada tratamento não houve diferença estatística entre o número de
medições feitas na planta, que variaram de 10 a 60 clipadas, constatando-se
que medições entre esses intervalos são estatisticamente iguais.
a a
a
a a a
a a a a
a
a
a
a a
a a a a a
a
a a a a
T1 T2
T3 T4
T5
1
3
5
7
9
11
13
15
T1 T2 T3 T4 T5 T6
Tratamentos
Co
efi
cie
nte
de
va
ria
çã
o (
CV
%)
Figura 7. Coeficiente de variação médio do índice de clorofila (ICF) dos
tratamentos em 60 clipadas. As médias seguidas de mesma letra não diferem
entre si, pelo teste de Tukey (p < 0,05).
Todos os tratamentos se comportaram de maneira semelhante com
resultados do coeficiente de variação da clorofila total muito parecidos. O
tratamento que obteve os menores coeficientes de variação em todas as
quantidades de dados foi o T4 (folha 0, colmos secundários) e o que teve os
maiores coeficientes de variação na média das três repetições foi o T5 (Folha
+2, colmos primários). Isso sugere que o aparelho mede o teor de clorofila de
maneira constante em plantas que estão sob as mesmas condições de solo,
clima e adubação. Devido a esse comportamento do clorofilômetro estudado
pode-se inferir que o número de medições para compor a média de uma leitura
pode ser de 10 clipadas e ainda assim será representativo.
Dificuldades encontradas
O erro nas medições foi um problema que teve que ser contornado para
que não comprometesse os resultados. Esse erro se dá quando se mede
folhas com o limbo foliar muito estreito não vedando totalmente a câmara de
medição. No terço médio das folhas dos colmos secundários, em especial das
folhas mais novas (folha 0) esse problema é comum. Tal medição errônea
a a ab a
ab
b b
resulta em um teor de clorofila ou ICF muito abaixo do real devido ao excesso
de luminosidade que entra na câmara de medição.
Área ativa de recepção: 9 mm²
Área foliar de medição: 50,3 mm²
Figura 8. Detalhe da câmara de vedação coberta pela folha de cana
Nesse trabalho todas as medições foram feitas como mostra a Figura 8,
garantindo que a câmara de medição estivesse totalmente vedada. Para se ter
uma idéia, uma folha seca de cana medida no aparelho dá em torno de 15 a 18
de clorofila total, portanto valores entre 20 e 30 provavelmente são problemas
de vedação do aparelho. Outros problemas que podem acarretar um valor
abaixo do real de clorofila total podem ser as manchas foliares causadas por
patógenos, insetos ou injúrias mecânicas, folhas rasgadas que permitem a
passagem de luz e até folhas com impurezas como partículas de poeira no
limbo foliar.
4. Conclusões
O teor de clorofila medido pelo clorofilômetro se comportou de maneira
semelhante nos 6 tratamentos. O clorofiLOG® pode ser usado nas folhas 0 , +1
e +2 tanto nos colmos primários quanto nos colmos secundários que o teor de
clorofila mensurado será pouco variável. Devido a essa constatação, as folhas
mais largas que estiverem sadias são as mais indicadas para a medição, pois
elas são mais fáceis de medir e diminuem a chance de entrada de luz na
câmara de medição gerando um valor confiável. Ao realizar as medições a
folha analisada deve estar sem nenhum tipo de mancha foliar, injúria mecânica,
rasgada que permita a passagem de luz ou com impurezas como partículas de
poeira no limbo foliar.
Por não haver diferença estatística entre o número de clipadas em todos
os tratamentos, 10 clipadas é o suficiente para se compor a média de uma
leitura.
Agradecimentos: à Falker Automação Agrícola Ltda
5. Referências bibliograficas
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