BIOLOGIA E ECOLOGIA DE PLANTAS DANINHAS

Decio Karam∗

∗Embrapa Milho e Sorgo, Sete Lagoas, MG, Brasil

Email: decio.karam@embrapa.br

Abstract— The weed presence has cause yield loss for all planted crops. This loss has been estimated in13% of the grain world crop production. Brazil with dimension and climate conditions is since 2008 the worldmain consumer of the pesticides. To reduce the use of pesticide it is necessary to integrate all weed controlmethods. The knowledge of biology and ecology of the weeds is essential to manage these plants. In this paperwe will emphasize the biology, ecology and dynamic of the weed population using a spatial distribution mapsand phytosociology studies to demonstrate weed species relationship.

Keywords— Population dynamics, modeling, interference, phytosociology.

Resumo— A presenca de plantas daninhas tem ocasionado reducoes importantes na produtividade das cultu-ras, sendo esta estimada ao redor de 13% na producao mundial de graos. O Brasil, com suas dimensoes territoriaise condicoes climaticas, ocupa mundialmente desde 2008, o primeiro lugar no uso de agrotoxicos. Para que hajauma reducao no uso destes produtos torna-se de extrema importancia a utilizacao da integracao de metodosde controle. O entendimento da biologia e ecologia das plantas daninhas baseado em estudos fitossociologicose fundamental para o manejo adequado destas plantas. Nesta trabalho iremos abordar a biologia, ecologia e adinamica de populacoes de plantas daninhas atraves de mapas de distribuicao espacial e estudos fitossociologicospara demonstrar a relacao entre especies presentes em uma area.

Palavras-chave— Dinamica de populacoes, modelo matematico, interferencia, fitossociologia.

1 Introducao

Os termos“plantas invasoras”, “plantas daninhas”,“plantas infestantes” e “ervas daninhas” tem sidoempregados indistintamente na literatura brasi-leira. Entretanto, todos esses conceitos baseiam-sena sua indesejabilidade em relacao a uma atitudehumana (Oliveira Junior and Constantin, 2001).Desde o inıcio da agricultura e da pecuaria, asplantas que infestavam as areas de ocupacao hu-mana e que nao eram utilizadas como alimentos,fibras ou forragem, eram consideradas indesejaveise recebiam o conceito de “daninhas” (Pitelli andPitelli, 2004). O conceito de“planta daninha” e re-lativo. Nenhuma planta e intrinsecamente nociva.As circunstancias de local e momento determinamas que sao desejadas, indiferentes ou indesejadas(Kissmann, 2004).

Um conceito mais voltado as atividades agro-pecuarias e verificado na definicao proposta porBlanco (1972), que define as plantas daninhascomo “toda e qualquer planta que germine es-pontaneamente em areas de interesse humano eque, de alguma forma, interfere prejudicialmentenas suas atividades agropecuarias”. Essas especiespodem ser descritas como organismos com carac-terısticas biologicas particulares que nascem emum lugar indesejavel, colonizam habitats pertur-bados, interferem nas atividades agrıcolas e saoeconomicamente caro de controlar (Radosevichet al., 1996).

As plantas daninhas apresentam caracterısti-cas de rapido crescimento, alta capacidade de flo-rescimento e producao de sementes, habilidade dedispersao e plasticidade fenotıpica que lhes per-mite melhor adaptacao aos diferentes ambientes

produtivos tornando-as competitivas com as cul-turas. Atualmente e relatada a existencia de maisde 350 mil especies de plantas dentre as quaisaproximadamente mil sao cultivadas e 250 podemser consideradas daninhas sendo que destas 40%pertencem a famılia das Poaceae (gramıneas) eAsteraceae (compostas) (Karam and Cruz, 2004).

2 Interferencia

A presenca das plantas daninhas em qualquer am-biente pode assumir aspectos positivos ou negati-vos, dependendo do grau de interferencia destasno meio. A protecao do solo contra erosao e re-ducao do aquecimento da superfıcie do solo pelaradiacao solar auxiliando na retencao da umidadesao aspectos positivos das especies daninhas. En-tretanto, estas especies interferem nas atividadesagrıcolas ocasionando reducao no rendimento econsequentemente aumentando os custos de pro-ducao. Dentre os aspectos negativos, a interfe-rencias causadas pela presenca de plantas dani-nhas pode afetar a producao economica de plantascultivadas, em funcao, principalmente, dos efeitosdiretos como a competicao por agua, nutrientese luz, como tambem dos efeitos indiretos, comohospedeiras de pragas, agentes causadores de do-encas e propagadoras de nematoides, dificultar acolheita ou mesmo depreciar a qualidade final doproduto. Sua presenca na cultura ocasiona prejuı-zos inquestionaveis e o seu controle ainda acarreta,na maioria das vezes, um aumento significativo nocusto de producao (Cristoffoleti, 1988), alem dediminuir o valor comercial do local, podendo atemesmo inviabilizar a producao agrıcola (Karam

and Cruz, 2004).Baseado em varias base de dados sobre perdas

de rendimento, Oerke (2005) estima que as perdasmundiais devido a interferencia de plantas dani-nhas esta na ordem de 13%. Alem destes aspectosas plantas daninhas podem ainda prejudicar a pro-pria vida do homem do campo, seja por intoxica-cao alimentar ou alergias. Em algumas regioes, ostrabalhadores bracais negam-se a colher cana-de-acucar em areas infestadas de Mucuna pruriens,pois um leve contato com a planta e suficiente paraocorrer o rompimento dos tricomas presentes nasfolhas e caules, liberando substancias bastante ir-ritantes para a pele e que pode causar serias infla-macoes (Pitelli and Pitelli, 2004). A interferenciae funcao da acao de fatores associados a cultura,plantas daninhas e ambiente (Figura 1).

Em revisao de literatura realizada por Adatiet al. (2006) os autores apresentam uma analisedos modelos matematicos utilizados para estimaras perdas de rendimento que as plantas daninhasacarretam a cultura, considerando o ajuste mate-matico as observacoes e a descricao biologica docomportamento dessas perdas. Os autores con-cluem que os modelos mais adequados para estu-dos de perdas de rendimento sao o sigmoide e hi-perbolico, pois refletem situacoes que podem ocor-rer biologicamente, sendo o ultimo mais abran-gente. Enquanto que, para os autores, o modelo li-near e restrito, o modelo quadratico e inadequado,o modelo cubico representa perdas de rendimentoquase linearmente no inıcio da competicao entreplantas e nao ocorre a estabilizacao em altas den-sidades de plantas.

3 Alelopatia

As plantas daninhas podem ter seu desenvolvi-mento suprimido ou estimulado por meio de plan-tas vivas ou de seus resıduos, os quais liberamsubstancias quımicas no ambiente. O uso de ale-loquımicos obtidos a partir de plantas pode serutilizado como herbicidas, uma vez que sao pro-dutos naturais biodegradaveis e nao persistem nosolo como poluentes. A adicao da parte aerea daleucena (Leucaena leucocephala (Lam.) De Wit)ao solo proporciona menor desenvolvimento dasplantas daninhas, devido aos efeitos fısicos da co-bertura e alelopaticos, atraves da liberacao parao solo de substancia com acao alelopatica. Assimcomo a leucena, ha efeito alelopatico das culturasde aveia, sorgo, centeio, nabo-forrageiro e colzacapaz de reduzir a densidade de plantas daninhas.Estudos realizados por apontaram uma grande va-riacao na quantidade de sorgoleone obtida entre 50acessos de sorgo analisados, sendo que a maioriados acessos (34; 68 %), apresentou producao entre1,0 e 2,0 mg.g-1 MFR, enquanto que para a menorproducao registrada estao seis acessos (12%) comuma variacao entre 0,5 e 1,0 mg.g-1 e apenas tres

acessos (6 %) na faixa de maior producao de 3,0a 3,5 mg.g-1 MFR (Figura 2).

4 Banco de Sementes

O banco de sementes e a representacao da diversi-dade de especies presentes nas diferentes camadasdo solo. Esta diversidade e dependente de fatoresligados a dinamica do banco de sementes (Figura3) que ditam o tamanho e a proporcao da vari-edade existente. Sementes podem ser introduzi-das no banco atraves da germinacao, emergenciae termino do ciclo de vida de plantas oriundas desementes do solo bem como da introducao de se-mentes provenientes da disseminacao que pode seratraves de mecanismos como o vento ou mesmo otransporte por animais, maquinarios entre outros.

Nesta dinamica, algumas plantas poderao sedesenvolver mais em funcao de fatores adversose acabarao nao produzindo sementes nao contri-buindo assim para o aumento do numero de se-mentes depositadas no bando de sementes do solo.Nem todas as sementes irao germinar para a for-macao de plantas devido a fatores que estao as-sociados a degradacao que podem ser atraves dapredacao ou mesmo deterioracao das sementes naqual irao influenciar na diversidade e quantidadedo banco de sementes do solo. O aumento da di-versidade do banco de sementes esta associado aintroducao de novas especies atraves da dissemi-nacao visto que dentro do banco de sementes exis-tentes no solo as especies presentes ja estao defi-nidas.

5 Fitossociologia

O estudo fitossociologico faz referencia a um con-junto de dados que caracteriza as proporcoes einter-relacoes de indivıduos de uma ou mais es-pecies ((Cardoso et al., 2002). Este estudo for-nece informacoes sobre a estrutura da comunidadee as possıveis afinidades entre especies ou gru-pos de especies atraves de dados quantitativos ouqualitativos a respeito da estrutura da vegetacao(Silva, 2002).

Os metodos fitossociologicos mais comumenteempregados podem ser divididos em dois grupos:os metodos de parcelas ou com areas e os metodossem parcelas ou de distancias. O metodo de par-celas foi o primeiro metodo quantitativo aplicadoem florestas brasileiras (Martins, 1979). Em umamata de araucaria do primeiro planalto, inten-samente explorada ha algumas decadas, em Co-lombo, PR foi empregado o metodo de parcelasretangulares com area de 400 m2 e coletados to-dos os indivıduos nelas encontrados para o estudofitossociologico. Na area de mata primaria pro-fundamente explorada, apresentando indıcios demata secundaria foram classificadas e identificadas

Figura 1: Fatores que afetam o grau de interferencia entre plantas daninhas e culturas.

MeanMean- SEMean- SD OutliersExtremes

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50

Acesso

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

Sorg

ole

on

e

Figura 2: Quantidade de sorgoleone obtida em mg por g de massa fresca de raiz de 50 acessos de sorgoanalisados.

SEMENTES MORRE ANTES OU APÓS GERMINAÇÃO

PLANTA MORRE ANTES DE PRODUZIR SEMENTE

PLANTA SOBREVIVE E PRODUZ SEMENTES

BANCO DE SEMENTES

NÃO DORMENTES

DORMENTES

GERMINAÇÃO

MORTE DE SEMENTES

PREDAÇÃO POR AÇÃO DE AGENTES EXTERNOS COMO ANIMAIS, MICROORGANISMOS, ETC

Figura 3: Dinamica do banco de sementes de plantas daninhas.

103 especies de um total de 145 especies encontra-das (61 sem a determinacao do nıvel de especie e23 somente ate o nıvel de genero), abrangendo 34famılias e 53 generos (Oliveira and Rotta, 1982).

Comparando quatro metodos de amostragemfitossociologica, Cottam e Curtis (1956) compro-varam a simplicidade de execucao em campo dosquatro metodos estudados destacando entre eles ometodo de quadrantes como o de resultados menos

variaveis e que fornecia mais dados sobre as espe-cies e melhor conducao dos trabalhos no campo.Os dados obtidos por meio de metodos quantitati-vos, cujos dados numericos sao significativos, saoalcancados pela contagem das plantas em areasdeterminadas, segundo criterios previamente esta-belecidos, que permitam comparacoes com outrosestudos. Esses estudos referem-se aos dados ana-lıticos (cobertura, sociabilidade, periodicidade ou

estacionalidade) e aos dados sinteticos (frequen-cia, densidade, area basal e ındice de valor de im-portancia - parametros fitossociologicos).

5.1 Parametros Fitossociologicos

Dos parametros fitossociologicos, a abundancia(densidade e frequencia relativa e absoluta) e quedefine a estrutura fitossociologica de uma comu-nidade. A densidade pode ser descrita como: nu-mero de indivıduos de uma dada especie em rela-cao a unidade de area amostrada (densidade ab-soluta) ou como a proporcao entre o numero deindivıduos de uma especie em relacao a todas asespecies amostradas, sendo estimada em porcen-tagem (densidade relativa) (Martins, 1993).

A frequencia, valor que expressa o numerode ocorrencias de uma dada especie nas diversasparcelas ou pontos alocados em uma determinadaarea (Pizatto, 1999), pode ser definida como ab-soluta (valor relacionada a presenca ou ausenciadas especies em cada parcela expresso em porcen-tagem) e a relativa de cada especie que e obtidapela divisao de sua frequencia absoluta pela soma-toria de todas as frequencias absolutas das espe-cies amostradas.

Quando se emprega o metodo de parcelas, adominancia pode ser expressa tanto pela area ba-sal transversal do tronco, como pela area de co-bertura da copa (ou seu diametro), ou ainda, pelonumero de indivıduos amostrados, sendo expressaem porcentagem (Martins, 1993). Dominancia ab-soluta (DoA) e calculada a partir da somatoria daarea basal dos indivıduos de cada especie e a Do-minancia relativa (DoR) corresponde a participa-cao, em percentagem, de cada especie em relacaoa area basal total (Corino, 2006).

Com a finalidade de dar um valor para as espe-cies dentro da comunidade vegetal a que pertence,o Indice de Valor de Importancia (IVI) e determi-nado por meio da soma dos valores relativos dedensidade, dominancia e frequencia. Somando-se os valores relativos de densidade e dominan-cia tem-se o Indice de Valor de Cobertura (IVC),que e utilizado para expressar a importancia dasdiferentes especies na biocenose florestal (Sallesand Schiavini, 2007). Em estudos fitossociologico,(Jesus et al., 2008) caracterizou uma comunidadede plantas daninhas em sistema de plantio direto(Figura 4).

O ındice de similaridade de Sorence (Sorense,1972) e um ındice qualitativo que expressa a por-centagem de especies comuns a duas ou mais areasem relacao ao numero total de especies. Esteındice baseia-se na presenca e ausencia de espe-cies, nao envolvendo a quantidade de indivıduosem cada uma destas. As especies comuns entreduas amostras quando comparadas, recebem umpeso maior do que aquelas especies que sao ex-clusivas a uma ou outra amostra. Quando o valor

deste ındice e superior a 0,5 ou 50% pode-se referirque existe elevada similaridade entre as comuni-dades (Felfilia and Venturoli, 2000; Matteucci andColma, 1982). O ındice de diversidade de Shannon(H) calcula os valores do numero total de indivı-duos e especies amostradas, numero de indivıduosamostrados da i-esima especie associados ao lo-garitmo de base neperiana. Quanto maior for ovalor obtido, maior sera a diversidade florıstica dapopulacao em estudo.

6 Distribuicao Espacial

Nas areas agrıcolas a distribuicao espacial de taisespecies e heterogenea, com manchas de infesta-cao, ou reboleiras, de composicao especıfica, den-sidades e estadios de crescimento variados (Clayet al., 1999; Lamb and Brown, 2001). Essas rebo-leiras ocorrem em funcao de diversos fatores comomecanismos de longevidade, emergencia, dormen-cia e dispersao de sementes, como tambem aquelesrelacionados ao sistema reprodutivo adotado, pro-priedades do solo, sistema de manejo de plantasdaninhas entre outros; podendo em funcao destesfatores sofrer alteracoes significativas ao longo dosanos. Portanto, da mesma forma que os estudosfitossociologicos, estudos relacionados a distribui-cao espacial e temporal das plantas daninhas saode fundamental importancia no contexto agrono-mico e ambiental, pois com os resultados pode-sepossibilitar a combinacao de tecnicas de manejoque visem reduzir as populacoes de plantas da-ninhas em nıveis que nao ocasionem prejuızos acultura de interesse (Pitelli and Alves, 2001).

Diversos metodos geoestatısticos podem serempregados no monitoramento de plantas dani-nhas em uma determinada area, dentre eles aamostragem em grade, “grid”. Tal tecnica con-siste na divisao da area agrıcola em quadrıculas oupequenas celulas formando uma grade predetermi-nada com pontos georreferenciados onde sao feitasamostragens sistematicas sobre a comunidade in-festante, que geram desta maneira uma amostraque represente aquela sub-area. Estas informa-coes coletadas em cada sub-area sao convertidasem um mapa de infestacao (Lutmann, 1999; Shi-ratsushi, 2001; Shiratsuchi et al., 2005).

6.1 Mapas de distribuicao

Em diversos estudos tem sido observado que mui-tas especies de plantas daninhas estao agrega-das em “reboleiras” de variadas densidades. Emmapeamento da distribuicao espacial de plantasdaninhas em um sistema de integracao lavoura-pecuaria envolvendo as culturas do milho e da sojacom o capim Tanzania (Panicum maximum Jacq)foi observada a agregacao em reboleiras de Cype-rus rotundus e Brachiaria plantaginea presentesnos dois cultivos avaliados (Gama et al., 2008).

Figura 4: Apresentacao do IVI (ındice de Valor de Importancia) das especies mais representativas nosanos de 2005 e 2007. (s H: parcela sem herbicida; c H: parcela com herbicida)

Figura 5: Distribuicao espacial da densidade de Brachiaria plantaginea em parcelas tratadas (A) ou nao(B) com nicosulfuron associado com atrazine.

O mapeamento de plantas daninhas destaca-se como alternativa para identificar a variabili-dade espacial e temporal de lavouras infestadaspor estas especies, orientando praticas de manejo(Molin, 1997; Salvador, 2002; Milani et al., 2006;Monquero et al., 2008; Souza et al., 2008), au-xiliando na tomada de decisao sobre o melhorsistema de controle destas avaliando a aplicacaoinadequada dos metodos de controle. (Gamaet al., 2008; Jesus et al., 2008). Mapas de distri-buicao foram gerados por Jesus et al. (2008) veri-ficando o efeito de atrazine em associacao com ni-cosulfuron sobre a distribuicao de Brachiaria plan-taginea (Figura 5). No Rio Grande do Sul, nas re-gioes de Cruz Alta, Passo Fundo e Vacaria foramrealizados monitoramento da presenca de plantasdaninhas na cultura do milho, em diferentes esta-dios de desenvolvimento, apos a aplicacao de me-todos de controle. Este monitoramento baseou-se

em pontos amostrais de 0,25m2, perfazendo umtotal de 124 amostras. Neste levantamento fo-ram identificadas 31 especies classificadas em 17famılias. Na famılia das Poaceas foram encontra-dos 1536 indivıduos dentre as quais a Brachiariaplantaginea e a Digitaria sanguinalis (Figura 6)enquanto que na famılia Asteraceae apenas 209indivıduos em toda amostragem aonde se encon-travam Bidens pilosa, Amaranthus spp, Euphor-bia heterophylla e Sida spp (Figura 7). Em estudoavaliando o efeito da aplicacao de herbicidas

7 Conclusao

Embora trabalhos estejam sendo conduzidos so-bre biologia e ecologia de plantas daninhas poucose conhece sobre a dinamica de populacoes tantoa nıvel do banco de sementes do solo bem comodas plantas emergidas, a distribuicao espacial, a

Figura 6: Densidade de Brachiaria plantaginea e Digitaria sanguinalis presentes na cultura do milho aposa aplicacao de herbicidas encontradas no norte do Estado do Rio Grande do Sul, Brasil. Sete Lagoas,2012.

Figura 7: Densidade de Bidens pilosa, Amaranthus spp, Euphorbia heterophylla e Sida spp presentes nacultura do milho apos a aplicacao de herbicidas encontradas no norte do Estado do Rio Grande do Sul -Brasil. Sete Lagoas, 2011.

frequencia destas especies no ambiente e a habili-dade competitiva destas e das populacoes nas cul-turas. Estas informacoes aliadas a geracao de co-nhecimento utilizando ferramentas como os estu-dos fitossociologicos e a confeccao de mapas geore-fernciados proporcionam um melhor entendimentoda dinamica de populacoes contribuindo para oplanejamento e tomadas de decisoes sobre o ma-nejo integrado de plantas daninhas na propriedadeagrıcola.. Nesse contexto, ressalta-se que a corretaidentificacao e caracterizacao das especies dani-nhas presentes nas areas agrıcolas apresentam-secomo chaves do sucesso do manejo integrado a serutilizado pelos produtores.

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