CRESCIMENTO DA PARTE AÉREA DA CANA-DE-AÇÚCAR

Maximiliano Salles Scarpari IAC/Centro de Cana

1. INTRODUÇÃO 1.1. Fotossíntese

As folhas são responsáveis diretas pela transformação da energia solar em

energia química através da fotossíntese. A fração da radiação interceptada é

determinada pelo índice de área foliar (IAF) dado pela razão entre a área total das

folhas verdes e a área de solo (WATSON, 1947). No processo da fotossíntese, o CO2

do ar é convertido em carboidratos (CH2O) n através da seguinte reação:

CO2 + H2O + ENERGIA SOLAR CH2O + O2

A taxa fotossintética aumenta com a temperatura até 30°C, estabiliza-se entre 30

e 34°C, decrescendo em temperaturas mais elevadas. O decréscimo da taxa verificada

em temperaturas elevadas esta relacionada com o fechamento dos estômatos devido à

perda da turgidez celular. Decréscimo da temperatura do ar de 23°C para 14°C

provoca queda de 84% na taxa de fotossíntese (HARTT; BURR, 1967).

Existem diferenças na eficiência do uso da radiação entre as plantas,

principalmente entre plantas do tipo C3 e C4. Para níveis baixos, a diferença na

eficiência é pequena, mas a taxa de assimilação em condições próximas de saturação

lumínica é muito maior para plantas do tipo C4 como a cana-de-açúcar também pela

ausência da fotorrespiração em folhas jovens (ALEXANDER, 1973). Essas diferenças

se confirmam pela presença nas plantas C4 de uma estrutura de folha especializada

chamada anatomia Kranz, alta eficiência no uso da água, ponto de compensação de

CO2 muito baixo, cloroplasto bifuncional e alta taxa de crescimento com valores de

temperatura e radiação solar elevado (HATCH, 2002).

1.2. Transpiração A água existente no solo chega até as folhas graças à força gerada pela perda de

vapor de água através dos estômatos, causando uma diminuição do potencial hídrico

ao longo da planta, sendo denominada de transpiração estomática. Na presença da

luz, o pH da célula-guarda dos estômatos torna-se alcalino através da transformação

do amido em glicose, causando uma diminuição do potencial da célula-guarda e

conseqüente entrada de água e aumento da pressão, abrindo o estômato. À noite, o pH

da célula-guarda torna-se ácido pelo acúmulo de CO2 saindo água e conseqüente

fechamento estomático. Outra forma de transpiração, a cuticular, representa

aproximadamente entre 5 a 10 % do total e não pode ser regulado pelos vegetais.

Porém, quanto mais espessa for a cutícula, menor é a perda de umidade.

A água é transportada através dos vasos de xilema resultando na formação de

uma coluna coesa de água denominada de teoria da transpiração-coesão-tensão. É

importante destacar que a transpiração também contribui para dissipar o calor e

impedir o superaquecimento das folhas, além de ser fundamental para o transporte de

nutrientes contidos na solução do solo.

Na cana-de-açúcar, em termos proporcionais, a transpiração aumenta

gradativamente nos seis primeiros meses de desenvolvimento, pois em suas fases

iniciais, as plantas formam folhas cada vez mais largas. A partir deste estádio, a

transpiração tende a se manter em níveis praticamente constantes. Obviamente,

quanto maior a superfície de exposição, maior a perda de umidade e

consequentemente maior a reposição. Na cana-de-açúcar são gastos de 135 a 150

litros de água para a produção de 1 kg de matéria seca (HUNSIGI, 1993). Dessa forma,

as plantas regulam sua perda de água, ao mesmo tempo em que permitem absorver o

gás carbônico destinado à fotossíntese. A cana-de-açúcar, assim como outras plantas

C4, geralmente transpira menos água por molécula de gás carbônico fixado, o que as

torna mais eficiente em relação ao metabolismo como um todo.

1.3. Folhas

As folhas são alternadas, opostas e presas aos nós dos colmos e podem ser

basicamente divididas em duas partes, a parte superior conhecida como lâmina e a

inferior, envolvendo o colmo, chamada de bainha. A lâmina é uma estrutura alongada

de comprimento variável na fase adulta entre 0,5 a 1,5 m, com largura de 2,5 a 10 cm,

sempre dependendo da variedade (Figura 1). É sustentada por uma nervura central

que se estende por todo seu comprimento. Costuma ter bordos serrilhados (corpos

silicosos) e algumas variedades apresentam pêlos finos chamados de joçal, no dorso

das bainhas, dificultando o manuseio (VAN DILLEWIJN, 1952).

Figura 1 - Lâmina foliar da variedade RB 85 5156.

A partir da nervura central, saem em ângulo nervuras paralelas contendo um feixe

vascular em cada uma. Entre elas são encontradas fileiras de estômatos nas duas

faces da folha, mas em maior quantidade no limbo inferior. Estudos realizados no

USDA indicaram que a área total de poros possui uma correlação positiva com a

riqueza em sacarose das variedades, mas essa informação ainda é pouco utilizada nos

programas de melhoramento, pois não esta clara a associação desta característica aos

genes passíveis de manejo.

As folhas podem ser numeradas de acordo com o “Sistema Kuijper” (Figura 2),

que serve para padronizar estudos de crescimento, nutrição e diagnose foliar. Nesse

sistema a folha que apresenta a primeira aurícula visível (TVD - Top Visiable Dewlap)

no topo da planta, recebe a denominação de folha +1. O nó que prende esta folha

recebe a mesma denominação e, portanto, o internódio envolvido na bainha desta folha

também é o internódio +1. Esta folha representa a primeira folha completamente

desenvolvida do ponto de vista fisiológico e totalmente desenrolada anatomicamente.

As folhas mais velhas assim como seus nós, recebem numeração crescente, ou seja,

+2, +3, etc., e as mais novas, em direção ao ponteiro e gema apical, recebem a

numeração 0, -1, -2, etc.

Figura 2 - Porção apical de um colmo e sistema Kuijper de ordenação de folhas. Fonte:

VAN DILLEWIJN (1952).

1.4. Crescimento foliar

Para facilitar o entendimento do crescimento foliar da cana-de-açúcar é

necessário inicialmente definir os ciclos da cultura (Figura 3), função principalmente da

época de plantio. Cana de ano (12 meses) é plantada com início em outubro até

dezembro e cana de ano e meio (18 meses) o plantio geralmente é iniciado em janeiro

indo até maio.

Figura 3 – Desenvolvimento da cana-de-açúcar para a região Centro-sul, mostrando o

acúmulo de matéria verde para cana de ano e ano e meio com o balanço hídrico de

Ribeirão Preto/SP. Fonte: BARBIERI; VILLA NOVA (1977).

O comportamento do crescimento foliar durante o ciclo da cultura pode ser

relacionado com o acúmulo de graus-dia e déficit hídrico (TERUEL, 1995) sendo que

para cada estádio da cultura existem diferentes IAFs (Figura 4) como verificado por

Leme; Maniero e Guidolin (1984). Em condições de estresse hídrico, o

desenvolvimento foliar é condicionado principalmente pela temperatura (ROBERTSON

et al., 1998), porém o principal fator atuando no desenvolvimento foliar é a

disponibilidade hídrica.

0

1

2

3

4

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360

Idade da cultura em dias e meses do ano

Índi

ce d

e Á

rea

Folia

r (I

AF)

SET DEZ NOV OUT JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET

Figura 4 - Relação entre o índice de área foliar e a idade da cultura, durante o ciclo de

cana-soca. Araras – SP.

O conceito equivalente de somas térmicas, unidades de calor, graus-dia, etc., são

frequentemente utilizados na tentativa de definir relações de dependência entre a

temperatura do ar e na variação de tempo de ciclo. Essas somas térmicas se referem

quase sempre às diferenças entre a temperatura média diária e uma temperatura limite

inferior para o crescimento denominada de temperatura base (Tb) (VILLA NOVA et al.,

1972) onde:

Para Tm > Tb

fTbTmTMnGD .2

. ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ +

= (1)

Para Tm ≤ Tb

( )( ) f

TmTMTbTMnGD .

2.

2

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

−−

= (2)

sendo:

GD = Graus-dia,

TM = Temperatura máxima diária (ºC),

Tm = Temperatura mínima diária (ºC),

Tb = Temperatura base = 20ºC (BARBIERI; BACCHI; VILLA NOVA, 1979),

( )12Nf = (3)

N = comprimento do dia em horas,

n = número de dias.

Estudando a área foliar com relação à interceptação da PAR - Radiação

Fotossinteticamente Ativa, Inman-Bamber (1994) verificou o fechamento quase

completo das entrelinhas quando o IAF torna-se maior que 4. Este fato determina a

aceleração do amarelecimento e morte das folhas, explicando que superfícies foliares

maiores que 4 praticamente não aumentam a assimilação (BEZUIDENHOUT, 2000).

Trabalhos envolvendo medidas de crescimento têm indicado que a cultura em seu

estágio de máximo desenvolvimento apresenta um IAF entre 5 e 7 dependendo da

variedade. Medidas de campo do IAF obtidas por Scarpari (2006, em desenvolvimento)

das variedades RB 85 5156 e SP 80-3280 relacionadas com o acúmulo dos graus-dia

são mostradas na Figura 5 e nas Figuras 6 e 7 vemos a distribuição espacial em um

Cambissolo.

IAF

02468

0 250 500 750 1000 1250 1500 1750

Graus-dia acumulados

IAF

(m².m

-²)

SP 80-3280 RB 85 5156

Figura 5 - Evolução temporal do IAF em 2003 e 2004.

As avaliações foram feitas de 29/04/2003 a 15/10/2004 na variedade RB 85 5156

e de 02/07/2003 a 15/10/2004 na variedade SP 80-3280 resultado de amostragens com

intervalo de dois meses aproximadamente. Analisando a evolução temporal do IAF

(Figura 5), maiores valores são encontrados na variedade SP 80-3280 em quase todo o

período da amostragem. A vantagem está no fato da área foliar individual ser maior já

que o número de folhas verdes é semelhante nas duas variedades. Observações de

campo também indicam folhas mais eretas principalmente no topo do dossel desta

variedade. Isto explica o fato da SP 80-3280 ter um rápido fechamento da entrelinha

tendo um melhor desenvolvimento do dossel e maior interceptação da radiação solar.

Observações semelhantes foram feitas por Sinclair et al. (2004) estudando algumas

variedades de Canal Point (CP) onde o número de folhas verdes era semelhante,

entretanto a área foliar individual variava. Outra constatação importante é que na área

da variedade SP 80-3280 o acúmulo de água no solo é maior indicando que a

disponibilidade hídrica afeta grandemente o crescimento da parte aérea em cana-de-

açúcar.

Observando as Figuras 6 e 7 na área da variedade RB 85 5156, tem-se

claramente o maior IAF na parte médio-baixa da área onde ocorre maior acúmulo de

água. Pode-se inferir desse modo que na parte alta a cana-de-açúcar sofre um maior

déficit hídrico, tendo um menor rendimento em colmos, maior senescência, entrando

em maturação mais precocemente que na parte baixa (SCARPARI; BEAUCLAIR,

2004a).

Nas Figuras 6 e 7 na área da variedade SP 80-3280, a variabilidade espacial do

IAF é pequena, indicando que em áreas mais planas este fator varia pouco, tendendo o

IAF ser maior nas extremidades onde é mais baixo e há maior acúmulo de água. Fica

evidente a importância da disponibilidade hídrica no crescimento da área foliar da cana-

de-açúcar e conseqüente relação com a produtividade.

Figura 6 - Variabilidade espacial do IAF das variedades RB 85 5156 (área maior) e SP

80-3280 (área menor) avaliada no dia 03/03/2004 com as respectivas legendas ao lado

das áreas.

Figura 7 - Variabilidade espacial do IAF das variedades RB 85 5156 (área maior) e SP

80-3280 (área menor) avaliada no dia 01/06/2004 com as respectivas legendas ao lado

das áreas.

1.5. Efeito do estresse hídrico no crescimento foliar e na produtividade da cana-de-açúcar

Os danos causados pelo estresse hídrico no crescimento foliar e produtividade da

cana-de-açúcar dependem da intensidade e da duração do período de deficiência, da

fase de desenvolvimento da cultura em que ocorre e da variedade cultivada (SOARES

et al., 2004). Para obter rendimentos máximos em colmos, a cultura deve contar com

uma umidade adequada durante todo o período vegetativo, sendo o crescimento da

cana diretamente proporcional a água transpirada. Dependendo do clima, as

necessidades hídricas são de 1.500 a 2.500 mm distribuídos de maneira uniforme

durante o período de desenvolvimento (DOORENBOS; KASSAM, 1979).

Os períodos de estresse hídrico podem ocorrer durante todo o ciclo da cultura,

mas seu efeito sobre a produtividade de colmos varia muito em função da interação

entre a época do ano em que ocorre e a fase fenológica da cultura. Doorenbos e

Kassam (1979) propuseram um coeficiente de sensibilidade (ky), indicando que o

estresse hídrico tem maior influencia na produtividade de colmos quando ocorre nas

primeiras fases da cultura, pois pode prejudicar ou atrasar a brotação e o

perfilhamento. Quando o estresse hídrico ocorre próximo à maturação, a produtividade

de colmos é pouco afetada.

O estresse hídrico na planta influencia a fotossíntese ocasionando uma severa

redução na síntese de carboidratos e expansão foliar, porém no momento em que é

fornecida água, ela retoma imediatamente o crescimento em ritmo constante

(ALEXANDER, 1973).

No IAC recentemente implantamos o projeto PREVCANA IAC para análise das

curvas de crescimento das variedades. Avaliando a biomassa através da amostragem

ao longo dos meses após o plantio, obtemos as curvas de crescimento para cada

variedade estudada e o ambiente de produção comparando com a produtividade na

colheita de todo o talhão. A metodologia consiste da escolha das variedades separadas

por hábitos de crescimento (rápido ou lento) e avaliações para cana planta e cana soca

de início e fim de safra. Na Figura 8 temos o comportamento ao longo do ciclo das

curvas de crescimento de algumas variedades analisadas para cana planta.

Curvas de crescimento

020406080

100120140

0 2 4 6 8 10 12 14

meses

TC

H

IAC87 3396

NA85 1602

PAV94 09

RB83 5486

RB85 5113

RB85 5453

RB86 7515

SP79 1011

Figura 8 - Comportamento das curvas de crescimento de algumas variedades.

Analisando o comportamento varietal temos a IAC 87 3396, a RB 86 7515 e a

PAV 94 09 atingindo seu ponto de máximo crescimento aos 10 meses de plantio para

cana planta sendo variedades de crescimento muito rápido comparado às outras

variedades e com excelente produtividade no ambiente estudado. Ainda, algumas

variedades não atingem seu ponto de máximo crescimento antes dos 12 meses como é

o caso da SP 79-1011 e RB 85 5113 indicando que são variedades de crescimento

mais lento e atingem seu ponto de máximo após 12 meses de plantio. Outra

observação analisada é o ponto de inflexão das curvas de crescimento definido na

mudança da concavidade da curva, quando há a fase linear. Variedades que atingem

rapidamente este ponto tendem a fechar mais rápido a entrelinha como é o caso da RB

86 7515 e da IAC 87 3396.

Variedades que possuem crescimento rápido atingem obviamente sua máxima

produtividade mais cedo que as variedades de crescimento lento e dificilmente as

variedades de crescimento lento conseguem ultrapassar esta vantagem, somente após

um determinado período no campo. Por isso, modelos de crescimento utilizam estas

observações para definir o comportamento das curvas de crescimento e desta forma

relacionar com parâmetros fisiológicos, sendo importantes na construção de cenários

para o momento ótimo do corte dessas variedades (SCARPARI; BEAUCLAIR, 2004b).

2. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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