“O Papel do Sistema Radical das Culturas na Sustentabilidade da Agricultura”
Maria do Rosário OliveiraDepartamento de Fitotecnia
Universidade de Évora
Porquê estudar raízes?
Papel ecológico
Papel agronómico
Papel das raízes na sustentatibilidade da agricultura
�Densidade aparente
IMPEDÂNCIA MECÂNICA• PARÂMETROS E VALORES CRÍTICOS
1,46 - textura argilosa1,75 - textura arenosa
Viehmeyer e Hendriksen (1948)
1,55 - textura franco-argilosa1,65 - textura franco-limosa1,80 - textura franco-arenosa1,85 - textura arenosa-franca
Bowen (1981)
� Compactação relativa
IMPEDÂNCIA MECÂNICA• PARÂMETROS E VALORES CRÍTICOS
CR =( ρρρρ s –ρρρρ min )
( ρρρρ max –ρρρρ min )CR = Compactação relativaρρρρ s = Densidade aparenteρρρρ min = Densidade aparente mínima (massa de solo seco
que ocupa um volume de 200 cm 3)ρρρρ max = Densidade aparente máxima (ASTM “Proctor”)
Bennie (1991)
< 0,5 baixa; 0,5-0,6 média0,6-0,7 alta; >0,7 muito alta
� Resistência à penetração
IMPEDÂNCIA MECÂNICA• PARÂMETROS E VALORES CRÍTICOS
0,02 - 0,05 MPa ⇒⇒⇒⇒ 50- 80% redução no crescimentoradical na cevada
Russell e Goss (1974)
0,7-1,4 MPa ⇒⇒⇒⇒ 50- 80%2 MPa ⇒⇒⇒⇒ 100%
>2 MPa ⇒⇒⇒⇒100% redução no crescimento radical (geral)
Unger e Kaspar (1994)
redução no crecimentoradical do algodão
Efeito da subsolagem na intensidade radical do milho observado aolongo do perfil do solo. a) Sub. a 40 cm
Sem Subsolagem. Matos L. et al. (1998)
a) Subsolado b) Não Subsolado
∅ < 1 mm∅ 1-2 mm∅ 2-3 mm∅ > 3 mm
Níveis de água no solo, críticos parao enraizamento
Potencial
(KPa)
Crescimento
radical
Culturas
Autor
< - 800 muito lento Ehlers (1980)
- 50
- 1500
início de redução
paragem
aveia, milho, forragens, tomate, soja, etc.
Glinski e Lipiec (1990)
- 4000
observado
tomate, milho
Portas e Taylor (1976)
Perfil de enraizamento de plantas de algodão sobdiferentes condições hídricas do solo. Klepper et al. (1973)
regado não regado
Pro
fund
idad
e(c
m)
Curvas de infiltração obtidas em três modalidades de mobilização do solo: T - Mob. tradicional;
SL - Sub. ligeira (40 cm); SP - Sub.profunda (75 cm)(Matos et al. 1998).
05
10
15
20
2530
35
0 5 10 15 20 25 30 35 40 50 55 60Tempo (m)
Infil
traç
ão(m
m)
TSPSL
Indicadores do estado de arejamento do solo
Valores críticos Glinski e StepniewsKi
(1985, 1990)
� Porosidade preenchida por ar � Composição da atmosfera
- Oxigénio (0,1 - 0,2 m3 m-3) - Dióxido de carbono (0,001 - 0,05 m3 m-3) - Etileno (0,01 - 20 cm3 m-3) - Outros (Óxido nitroso, Metano, etc.)
� Coeficiente de difusão do oxigénio (0,02 - 0,5) � Taxa de difusão do oxigénio (0 - 200 µg m-2 s-1) � Potencial Redox (+800 a -400 mV) � Taxa de respiração do solo (0,1 - 28,4 dm3 de CO2 m
-2 d-1 ; 1800 - 4700 kg CO2 ha-1 ano-1) � Outros : Aspectos morfológicos das plantas Composição química das plantas
5 - 20 %
Variável
0,02 (activ. mic. alta) 0,005 (activ. mic. baixa)
< 35 µg m -2 s-1
35 -70 µg m -2 s-1
+ 300 mV "t 300"
Resposta das raízes a condições de deficientearejamento do solo
� Total ausência de O2- Paragem do crescimento radical ao fim de 2-3 min- Até 30 min ∴∴∴∴ recuperação da taxa de crescimento normal
� Condições de encharcamento do solo
- Redução do crescimento (tempo variável)- Decréscimo da massa radical ∴∴∴∴ > Pa/Pr- Aparecimento de manchas necróticas (toxicidade do Al)
� Deficiência de O2
- Raízes curtas, grossas e menos ramificadas- Menor nº de nódulos (leguminosas)- Formação de aerênquima- Alteração do modelo de enraizamento
SOLO
Inverno Verão Temp. média do solo a 20 cm
(3º C) (13º C) Franco- arenoso Argiloso
15 6 10 5
Número de dias necessários para reduzir para 2% o oxigénio contido na água de um solo saturado
Cannell (1979)
Níveis de resistência à penetração (MPa) e porosidade prenchida por ar (%), em relação à densidade aparente e ao potencial mátrico de água. (KPa) num solo
franco-limoso Adaptado de Lipiec et al.(1991)
Resistência àpenetração
Porosidade c/ ar
Densidade aparente
Pot
enci
alm
átric
o(K
Pa)
Condições de stress múltiplo
� Químicas• pH• Concentração e distribuição de iões no solo • Fitoremediação – Remediação biológica de problemas
ambientais (poluentes) através das plantas.
� Físicas• Estrutura e estabilidade dos agregados
MO libertada pelas raízes ≈ 50 a 100 mg por grama de raiz
� Biológicas• Os compostos orgânicos libertados pelas raízes constituem um substrato usado por numerosos microrganismos do solo (bactérias e fungos), os quais contribuem para a fertilidade do solo e para ocontrolo de microrganismos patogénicos do solo.
Estes mecanismos são particularmente importantes em sistemas de agricultura com baixos níveis de incorporação de energia
Alterações das Condições do Solo Pelas Raízes
O Papel das Raízes em AGRICULTURA SUSTENTÁVEL
Maximizaçãoda produção
Protecção ambiental
�Planeamento do uso da água�Conservação e melhoramento do solo�Técnicas culturais adequadas
Informação sobre a dinâmica de enraizamento das culturasé essencial para o desenvolvimento e implementação de um
conjunto integrado de medidas:
Saber ONDE e QUANDO as raízes activas se encontram no perfil do solo
Sincronismo entre o crescimento e desenvolvimento radicais e as
disponibilidades de água e nutrientes no
solo
�Os parâmetros radicais, são componentesimportantes na modelação de vários processos
O fornecimento racional de águae nutrientes às culturas
Objectivo Produção* Ambiente**
Azoto 0,1 - 1 0,3
Fósforo 1 - 10 5
Potássio - 1
Água 0,3 - 1 -
Densidade radical mínima (cm cm-3)
* Van Noordwijk (1983)
** Van Noordwijk e Willigen (1991)
� Métodos Destrutivos (baseados na separação e lavagem de raízes do solo)
observação de paredesde perfis
Amostragemcom sonda
Pinboard(mesa de
varões)
MÉTODOS
� Métodos não destrutivosRhizotrãoMinirizotrão
MÉTODOS
Minirizotrão com endoscópio e câmara fotográfica
Minirizotrão com câmara vídeo digital
�OutrosTomografia axial computorizadaRessonância Magnética
BTC Minirhizotron CameraSystems
+Software RooTracker
Digital image
Permite diferenciar raízes vivas de raízes mortas através de um emissor de UV
� Comprimento (m)� Massa (g)� Volume (ml)� Número� Relação raiz/parte aérea (adimensional)� Densidade radical (cm cm-3)� Comprimento específico (m g-1)� Taxa de crescimento radical (mm day-1)
- Profundidade de enraizamento (distribuição vertical)- Largura (diâmetro) do sistema radical (distribuição horizontal)
- raízes grossas ∅∅∅∅ > 800µµµµm)
- raízes finas ∅∅∅∅ <<<< 800µµµµm
- pêlos radicais ∅∅∅∅ ≈≈≈≈10 µµµµm
Diâmetro das raízes
Parâmetros radicais (aspectos morfológicos)