cana-de-açúcar no estado de alagoas - fapesp · ecofisiologia da cana-de-açúcar no estado de...
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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
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olh
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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
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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
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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
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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
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