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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