fisiologia do algodão

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ENCARTE TCNICO

ECOFISIOLOGIA E MANEJO DA CULTURA DO ALGODOEIROCiro A. Rosolem1

INTRODUOurante a maior parte do ciclo da planta de algodo h diversos eventos ocorrendo ao mesmo tempo, como crescimento vegetativo, aparecimento de gemas reprodutivas, florescimento, crescimento e maturao de frutos (Figura 1).

D

Cada um destes eventos importante para a produo final, mas necessrio que eles ocorram de modo balanceado. Durante boa parte do ciclo da planta ocorre uma forte competio interna pelos carboidratos da fotossntese. Assim, se houver uma queda excessiva de estruturas reprodutivas, haver crescimento vegetativo exagerado, aumentando o auto-sombreamento que, por sua vez, causar maior queda de estruturas reprodutivas. A temperatura influencia fortemente o crescimento da planta, tendo sido determinada a exigncia em temperatura para cada fase do crescimento do algodoeiro (OOSTERHUIS, 1992). Na Tabela 1 encontram-se essas temperaturas, determinadas para variedades cultivadas nos Estados Unidos e no Brasil. Apesar de alguns eventos ocorrerem concomitantemente, no presente trabalho dividiu-se o ciclo do algodoeiro em fases de crescimento, analisando-se os principais processos que ocorrem em cada um deles. Assim, sero analisadas as seguintes fases:

Semeadura emergncia; Emergncia ao aparecimento do primeiro boto floral; Aparecimento do primeiro boto floral ao aparecimento daprimeira flor;

Aparecimento da primeira flor ao primeiro capulho;Figura 1. Esquema mostrando o ciclo de crescimento do algodoeiro.

Abertura do primeiro capulho colheita.

Tabela 1. Nmero mdio de dias e unidades de calor (UC) que o algodo necessita durante seu crescimento, em vrios estdios. Dados obtidos na safra 98/99 na regio de Rondonpolis, mdia das variedades ITA 90 e Antares. Estdio de crescimento Semeadura emergncia Emergncia ao primeiro boto Primeiro boto primeira flor Emergncia primeira flor Primeira flor ao primeiro capulho Emergncia ao primeiro capulho Entrens Na haste principal Nos ramos1

Nmero de dias MT Literatura 4-9 27-38 20-25 47-63 45-66 125-161 2-3 5-6 MT

Unidades de calor(1) Literatura 50-60 425-475 300-350 725-825 850 1.575-1.675 40-60 80-120

33 21 54 54 109

358 271 629 658 1.287

UC - Unidades de Calor acumuladas, calculada por: UC = [(T + t)/2 - 15], onde: T = temperatura mxima diria; t = temperatura mnima diria; 15 = temperatura base (oC).

1

Departamento de Produo Vegetal, Faculdade de Cincias Agronmicas, UNESP. Caixa Postal 237, CEP 18603-970, Botucatu-SP. Telefone: (14) 6802-7100. E-mail: [email protected]

INFORMAES AGRONMICAS N 95 SETEMBRO/2001

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SEMEADURA EMERGNCIAObjetivo: O bom estabelecimento da cultura a chave para o sucesso da lavoura. Em termos de manejo, nesta fase o objetivo ser estabelecer um estande adequado no mnimo tempo possvel. A velocidade de emergncia depende fundamentalmente da temperatura (WANJURA & BUXTON, 1972a, 1972b). Em condies normais, ela deve ocorrer entre 5 e 10 dias. Nesta fase possvel analisar a reao da planta ao ambiente separando-se o processo em diferentes eventos. O primeiro evento, assim que a semente colocada no solo, o da embebio. Ao contrrio do que se pode pensar primeira vista, se o solo no estiver muito seco, a temperatura tem maior efeito na velocidade de embebio da semente do que a prpria gua, como pode ser observado na Figura 2, onde, a 37,8 oC, a semente chegaria a 60% de umidade em aproximadamente 8 horas, enquanto a 15,5 oC a mesma umidade somente seria atingida em aproximadamente 28 horas. Considerando-se que sempre haver sementes com menor vigor no lote, as sementes mais vigorosas conseguiro superar este estresse com maior facilidade que as sementes com menor vigor. Assim, no campo, o sintoma de problemas com baixas temperaturas ser a desuniformidade do estande, no desejvel.

Figura 3. Emisso da radcula de algodoeiro em funo da temperatura e da umidade do solo.

Depois ocorre o crescimento do hipoctilo. Como pode ser visto na Figura 4, o crescimento do hipoctilo tambm dependente da temperatura, mas sofre influncia muito grande da umidade do solo. Assim, se o solo estiver com umidade de - 10,0 bar, que no foi suficiente para inibir completamente os eventos anteriores, e se a semeadura tiver sido realizada a 5 cm de profundidade, no haver emergncia. Da mesma forma, independentemente da umidade do solo, se a temperatura mdia for menor que 21 oC ou maior que 34 oC no haver emergncia da planta. Novamente neste caso, sementes mais vigorosas conseguiro se sobrepor ao estresse (dependendo do rigor do estresse), e o estande ser muito desuniforme.

Figura 2. Embebio de sementes de algodo em funo do tempo de semeadura e temperatura.

Em seguida ocorre a emisso da radcula, que por sua vez tambm bastante dependente da temperatura (Figura 3). Independentemente da umidade do solo, o tempo para emisso da radcula diminui significativamente com o aumento da temperatura, com o tempo mnimo ocorrendo a temperaturas mdias da ordem de 32 oC. importante notar que, mesmo com umidade do solo da ordem de - 10,0 bar, bem seco, h emisso de radcula. Por outro lado, temperaturas menores que 20 oC elevam o tempo para emisso da radcula em mais de 40 horas, que somadas s 28 horas necessrias para a embebio totalizam 68 horas, ou quase trs dias. A temperaturas timas, os mesmos eventos ocorreriam em aproximadamente 24 horas, ou apenas um dia.

Figura 4. Comprimento do hipoctilo do algodoeiro em funo da umidade do solo e da temperatura.

Providncias: Utilizar sementes de boa qualidade, semear na poca adequada, com temperatura e umidade adequadas, com as sementes colocadas em profundidade uniforme por mquinas bem reguladas.

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EMERGNCIA AO PRIMEIRO BOTO FLORALObjetivo: Estabelecer um bom sistema radicular e plantas vigorosas. Dependendo da temperatura, esta fase pode demorar de 27 a 38 dias (BAKER & LANDIVAR, 1991). Nesta fase, o crescimento da parte area relativamente lento, mas h vigoroso crescimento do sistema radicular. O crescimento de plntulas de algodo durante as duas primeiras semanas aps a emergncia no muito sensvel mudana na temperatura. Entretanto, a partir da 3a semana a planta fica muito sensvel a variaes de temperatura, com crescimento timo em temperaturas diurnas de 30 oC e noturnas de 22 oC (REDDY et al., 1992a). A raiz pivotante penetra o solo rapidamente, podendo atingir profundidade de 25 cm ou mais por ocasio da abertura dos cotildones. Durante esta fase, a raiz deve crescer de 1,2 a 5 cm por dia, se no houver impedimento. Quando a parte area tiver aproximadamente 35 cm de altura, a raiz dever estar a 90 cm de profundidade (McMICHAEL, 1990). Numerosas razes laterais aparecem, formando um tapete que se encontra no meio das linhas, mas so relativamente superficiais. O comprimento total das razes continua a aumentar at que a planta atinja a sua mxima altura e os frutos comecem a se formar. A partir deste ponto, o comprimento total do sistema radicular entra em declnio. A relao parte area/raiz, que de 0,35 aos 12 dias aps a semeadura, cai para 0,15 aos 80 dias (McMICHAEL, 1990). Nesta fase desenvolvem-se ns e interns, podendo haver incio de crescimento de um ou mais ramos vegetativos. O algodoeiro possui dois tipos de ramos: reprodutivos e vegetativos. Em cada n se desenvolve um ramo reprodutivo. Por outro lado, no desejvel o desenvolvimento de muitos ramos vegetativos. Os primeiros 4 a 5 ns da haste principal so vegetativos e suas folhas tm durao curta. O primeiro boto floral deve aparecer entre o quinto e o sexto n. Providncias: Semeadura na poca correta, uniformidade na profundidade de semeadura, bom programa de correo e fertilizao do solo e ausncia de camadas compactadas.

cotiledonar. Embora haja alguma variao em funo da posio na planta, alm da temperatura, pode-se estimar que a cada trs dias deva aparecer um boto floral em ramos sucessivos, e a cada seis dias deva aparecer um boto floral no mesmo ramo (KERBY & KEELEY, 1987). Nesta fase, o crescimento vegetativo fundamental para gerar um grande nmero de posies frutferas. Por ocasio do aparecimento da primeira flor (branca), uma planta com bom potencial de produo deve ter 9-10 ns acima desta flor (KERBY & HAKE, 1993). Com relao exigncia em gua, nesta fase ela passa de menos de 1 mm por dia para quase 4 mm por dia. A falta de gua neste perodo far com que a planta fique menor do que deveria, com menos posies para o desenvolvimento de flores e mas. Uma seca nesta fase faz com a planta estacione seu crescimento. Se a seca no for muito severa, poder haver recuperao do crescimento. Providncias: As mesmas das fases anteriores, alm de bom acompanhamento do crescimento e bom controle de pragas iniciais.

PRIMEIRA FLOR AO PRIMEIRO CAPULHOObjetivo: Fixao do maior nmero possvel de mas. Nesta fase esto ocorrendo diversos eventos, com grande intensidade, na planta. A competio entre crescimento vegetativo e reprodutivo se acentua, exigindo maior ateno. As plantas continuam a crescer linearmente. atingida a altura mxima, assim como a mxima interseo de luz (fechamento da copa). A vida mdia de uma folha de 65 dias, mas o pico de fotossntese ocorre aproximadamente 20 dias aps a abertura da folha. A mxima fotossntese da folha ocorre quando o fruto est no incio de seu desenvolvimento, o que pode limitar o fluxo de carboidratos para o fruto, principalmente quando existe mais de um fruto por ramo. Isso explica porque sempre os frutos de primeira posio no ramo so mais desenvolvidos que os demais. A exigncia em gua passa de 4 a mais de 8 mm por dia, acompanhando o desenvolvimento da rea foliar. Embora o algodoeiro seja conhecido por ter certa resistncia seca, maior que a dos cereais, por exemplo, isso no significa que no necessite de gua. Para a obteno de altas produtividades necessria uma quantidade de gua da ordem de 700 mm durante o ciclo da cultura (GRIMES & EL-ZIK, 1990). O problema que, em boa parte do Brasil onde se cultiva algodo, quanto mais gua disponvel, mais nuvens, e portanto menos luz disponvel. Assim, em algumas regies, a presena de chuvas fornecendo quantidade adequada de gua no permite que a cultura receba a insolao necessria para altas produtividades. Neste caso, a falta de luz mais limitante que a prpria disponibilidade de gua.

PRIMEIRO BOTO PRIMEIRA FLORObjetivo: Obter uma planta com maior nmero possvel de ns, providenciando espao para que haja florescimento e produo. Nesta fase acentuam-se o crescimento em altura e a acumulao de matria seca pela planta, que entra na fase linear de crescimento. A durao desta fase tambm regulada pela temperatura, durando usualmente de 25 a 35 dias (BAKER & LANDIVAR, 1991). Em temperaturas mdias de 22 a 25 oC, as plantas iniciam a produo de um novo ramo simpodial (frutfero) na haste principal a cada 3 dias (BAKER & LANDIVAR, 1991; HODGES et al., 1993). Por ocasio do aparecimento da primeira flor, as plantas devem ter desenvolvido entre 14 e 16 ns, na haste principal, acima do n

Queda de estruturas reprodutivasA queda ou abciso de botes florais e de mas jovens um fenmeno natural no algodo, que acentuado pela ocorrncia de condies adversas como tempo nublado, temperaturas muito altas ou baixas, deficincia de nutrientes e crescimento vegetativo muito intenso. A queda de at 60% das estruturas considerada

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normal (OOSTERHUIS, 1992). No Brasil, a variedade Coodetec 401 apresenta uma mdia de queda de estruturas de 57% (GONDIN, 1998, comunicao particular). A queda regulada pelo balano entre acares no tecido e teor de etileno. Desta forma, qualquer fator que determine uma queda na fotossntese, ou um aumento no gasto metablico, resultar em queda de estruturas reprodutivas, como, por exemplo, autosombreamento por crescimento excessivo, muitos dias nublados, temperaturas altas, etc. Tendo em vista que o algodo uma planta tipo C3, com elevada taxa de fotorrespirao (cerca de 38% da fotossntese) e alto ponto de compensao de CO2, a planta particularmente sensvel falta de luminosidade. Na Tabela 2 pode-se ver que o sombreamento causa redues importantes na fotossntese das folhas, individualmente.Figura 5. Efeito da temperatura na fixao de frutos do algodoeiro. Tabela 2. Taxas de fotossntese lquida de folhas de algodo herbceo pr-condicionadas a vrios regimes de luz (MURAMOTO et al., 1967). Condio da folha antes da medio* Sombreada Pouco sombreada, recebendo rstias de luz Densamente sombreada** Completamente iluminada s 9:00 horas da manh Fotossntese mg CO2.dm-2.h 27 37 13 46

quanto a fotorrespirao continua a aumentar, tendo como conseqncia uma importante diminuio na fotossntese lquida, ou seja, nos carboidratos disponveis para o crescimento. Nesta fase, da primeira flor abertura do primeiro capulho, algumas mas j esto em fase de maturao. Portanto, na segunda metade desta fase, a ocorrncia de qualquer estresse que diminua a fotossntese, como temperaturas muito altas ou baixas, muitos dias nublados, seca, etc., alm do prejuzo pela queda de estruturas, causar um prejuzo em funo da ocorrncia de maior porcentagem de fibras imaturas. Providncias: Maximizar o controle de pragas e doenas, com acompanhamento da queda de estruturas reprodutivas e do crescimento da planta em altura.

* Todas as folhas foram expostas diretamente ao sol no momento das medies. ** Folhas submetidas a forte sombreamento artificial.

Por outro lado, o crescimento excessivo da planta causa maior auto-sombreamento, dificultando a penetrao da luz na copa da planta, tambm com prejuzos na produtividade. Normalmente se aceita que a altura mxima da planta no deve ultrapassar 1,5 vezes o espaamento da cultura, para que o auto-sombreamento no seja excessivo. A resposta do algodo a altas temperaturas, em relao reteno de frutos, encontra-se na Figura 5. Nota-se que a resposta da planta em termos de produo de pontos florferos, ou ns, linear com o aumento da temperatura at 40/32 oC. Entretanto, em temperaturas acima de 35/27 oC, a porcentagem de abciso aumenta muito, chegando a 100% das flores produzidas. Assim, altas temperaturas tendem a desbalancear o equilbrio entre crescimento reprodutivo e crescimento vegetativo da planta, em favor do desenvolvimento vegetativo. Plantas muito vigorosas, com rpido crescimento, podem significar plantas com pouca produo. No caso da Figura 5, as plantas permaneceram 12 horas nas temperaturas indicadas, o que no corresponde realidade de campo. Assim, REDDY et al. (1992b) testaram o efeito de temperaturas de 40 oC em plantas de algodo expostas por 2, 4, 6 e 12 horas. O autores notaram que as plantas toleraram 40 oC por at 6 horas, com pequena influncia no pegamento das flores, quando tinham menos que 10 mas. Plantas com mais de 10 mas apresentaram menores taxas de reteno com menos tempo de exposio a altas temperaturas. Isso ocorre em funo do fornecimento de carboidratos s estruturas em formao, que varia conforme a temperatura. Em temperaturas acima de 30 oC a fotossntese comea a diminuir, en-

PRIMEIRO CAPULHO COLHEITAObjetivo: consolidar a produo, preparar uma colheita rpida e limpa. A fase final da cultura comea com a abertura do primeiro capulho e termina com a aplicao de desfolhantes e/ou maturadores. Neste caso, essa fase dura de 4 a 6 semanas, dependendo da produtividade, do suprimento de gua e de nutrientes, assim como da temperatura. A maturao das mas depende fundamentalmente da temperatura, como pode ser visto na Figura 6. A maior taxa de crescimento, ou seja, a temperatura em que as mas atingem a maturidade em menor tempo, encontra-se entre 21 e 26 oC. Para temperaturas mdias de 30, 26 e 23 oC, o tempo para se obter mas maduras ser, respectivamente, de 40, 50 e 60 dias. Por outro lado, temperaturas mais baixas favorecem a formao de mas mais pesadas (Figura 7). Nesta fase, a carga pendente deve ser suficientemente alta para inibir o crescimento vegetativo, em funo da competio que o grande nmero de mas em desenvolvimento deve oferecer. A atividade do sistema radicular est em declnio, assim como diminuda a fotossntese da copa da planta. Assim, nesta fase, o principal processo que ocorre na planta a translocao.

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ESTRUTURA PRODUTIVA DO ALGODOEIRO E PRODUTIVIDADENos ltimos anos, a produtividade mdia de algodo no Brasil tem crescido, em funo da utilizao de cultivares mais produtivos e com maior rendimento de beneficiamento, mais o emprego de tecnologias avanadas. Entretanto, ainda h espao para que se obtenha, nas condies brasileiras, produtividades mdias acima das que se vem obtendo. Na Figura 8 so comparadas as produtividades em algumas situaes. At 1995 as mdias brasileiras eram da ordem de 1.200 a 1.300 kg.ha-1. A partir de 1995, com o desenvolvimento da cultura em novas reas, com nova tecnologia, a produtividade mdia brasileira aumentou significativamente, at em torno de 2.800 kg.ha-1 na safra 2000/2001, segundo estimativa do IBGE. Bons agricultores, em regies mais favorveis do pas, tm conseguido produtividades da ordem de 5.300 kg.ha-1. Na Austrlia, em locais mais adequados obteno de alta produtividade, a mdia encontra-se em torno de 4.000 kg.ha-1. No campo, h notcias de se ter conseguido produtividade da ordem de 9.000 kg.ha-1.

Figura 6. Taxa de crescimento da ma de algodo em funo da temperatura.

Figura 8. Produtividades de algodo obtidas em diversas situaes. Figura 7. Peso final da ma em funo da temperatura mdia.

A ocorrncia de um estresse nesta fase causar prejuzo na qualidade da fibra e no tanto na produtividade, a no ser que ocorra excesso de chuvas. Assim, baixas temperaturas podero resultar em muitas fibras imaturas e m abertura dos capulhos. Neste ponto do desenvolvimento da cultura a exigncia em gua cai rapidamente. Na verdade, quando da abertura dos capulhos seria desejvel que no chovesse, para que fosse preservada a qualidade das fibras. Evidentemente, gua em excesso nesta fase resultar em grandes prejuzos, principalmente se a cultura estiver muito enfolhada, pois o microclima muito mido favorecer o apodrecimento de capulhos e de mas da parte inferior da planta, justamente as mais desenvolvidas. Providncias: Acompanhamento da maturao das mas, aplicao de maturadores e/ou desfolhantes.

Em vista das diferentes produtividades obtidas e do recente desenvolvimento da cultura em novas regies no Brasil, algumas questes se colocam:

O que limita a produtividade em cada situao? At onde possvel chegar com as variedades e tecnologiaatuais?

Dentro de cada regio brasileira, qual seria o potencial?O algodoeiro uma planta tida como relativamente ineficiente na converso da energia incidente em produtividade (BELTRO & AZEVEDO, 1993), e aspectos fundamentais da fisiologia da planta so difceis de serem modificados. Assim, h necessidade de um entendimento profundo do funcionamento da planta e, em funo disso, desenvolver uma tecnologia de produo que permita o melhor aproveitamento possvel da energia incidente e, ao mesmo tempo, reduza as perdas de produtividade.

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O aproveitamento do maior nmero de flores, com uma boa distribuio dos frutos na planta, tem sido fundamental na obteno de alta produtividade. No presente trabalho feita uma anlise da distribuio da produo dentro da planta de algodo, inferindo-se possveis tcnicas de manejo que possam aumentar a produtividade, com as variedades atuais e dentro das condies de clima prevalecentes no Brasil.

Com relao ao peso individual do capulho, a Figura 10 mostra que no houve desvio do que seria esperado, ou seja, os frutos tiveram desenvolvimento normal.

DISTRIBUIO DA PRODUO NA PLANTACom base em resultados de um experimento conduzido na safra 1999/2000, no municpio de Pederneiras, SP, com a variedade ITA 90, no espaamento de 0,90 m entre linhas e 88.000 plantas.ha-1, foram feitos clculos e estimativas dos componentes da produo, apresentados nas figuras a seguir. A produtividade mdia do experimento foi de 5.405 kg.ha-1, ou prximo de 360 @.ha-1. Com relao reteno de frutos, os resultados no se distanciam dos observados em geral na literatura, mostrando 65% dos capulhos na posio 1, 28% na posio 2 e 7% na posio 3 ou maior. Entretanto, fica claro na Figura 9 que a distribuio dos frutos em relao altura da planta foi diferente da que seria esperada, representada pela linha tracejada. Esperava-se maior produo nas posies mais baixas da planta. Assim, fica claro que, provavelmente, eventos climticos, ou mesmo ataque de pragas e/ou doenas, no permitiram o desenvolvimento adequado da planta, diminuindo seu potencial produtivo.

Figura 10. Peso mdio de um capulho por posio na planta.

Considerando-se os resultados obtidos de amostragens feitas no tero mdio e no tero superior das plantas, combinados com parmetros obtidos na literatura, foi estimada a produo por posio na planta. Os parmetros utilizados nos clculos encontram-se na Tabela 3. De modo geral, quanto mais alta a posio do capulho na planta e mais afastado da haste principal ele estiver, menor o peso mdio e menor o rendimento no beneficiamento. Alm disso, diminui a qualidade da fibra, que no foi considerada neste trabalho. Pode-se afirmar que os problemas observados na fixao dos frutos acabaram por se refletir na produo de algodo em caroo, e mais acentuadamente na produo de fibra (Figura 11).

Figura 9. Nmero de capulhos por ramo da planta (linha tracejada = nmero esperado).

Foram particularmente prejudicadas as posies dos ns 8, 9, 10 e 13, que apresentaram menor nmero de capulhos na posio 1. Houve, sim, recuperao da planta, produzindo maior quantidade de algodo no ponteiro, mas este algodo ser de menor rendimento no beneficiamento e de pior qualidade, alm do aumento no ciclo da planta, que se observa nesta situao. O alongamento do ciclo, em paralelo ao aumento no custo de produo, faz com que parte da produo se desenvolva em poca menos favorvel, contribuindo para a obteno de menor produtividade e pior qualidade do produto colhido. 6

Figura 11. Produo de pluma de algodo em funo da posio do fruto na planta.

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Tabela 3. Componentes da produo considerados na estimativa da produo de algodo (valores obtidos em experimento conduzido em 99/00 em So Paulo, adaptados de acordo com valores obtidos na literatura). N no 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Peso do capulho (g) 1 posio 5,7 6,8 6,8 6,2 6,2 5,7 5,5 5,5 4,8 4,1 3,6a

Rendimento (%) 3 posio 4,7 4,4 4,4 4,4 4,4a

2 posio 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,1 5,1 3,5 3,5

a

1 posio 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,42 0,42 0,42

a

2a posio 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,42 0,42 0,42

3a posio 0,42 0,42 0,42 0,42 0,42

KERBY et al. (1987) observaram, em algodo com produtividade de 3.630 kg.ha-1, que 66% da produo estavam na 1a posio, 28% na segunda e 6% na terceira posio, a partir da haste principal. No Brasil, para a variedade Coodetec 401, produzindo 3.580 kg.ha-1, 73% da produo encontravam-se na 1a posio, 24% na 2a e apenas 3% na terceira posio. No caso presente, 67% da produo, e do valor da produo, encontravam-se na primeira posio, 28% na segunda e 5% na terceira ou maior, mesmo com produtividade bem superior (5.405 kg.ha-1) s dos casos anteriores (Tabela 4). Assim, infere-se que esta estrutura de produo se mantm relativamente constante, mantendo certa independncia da produtividade. Ela seria muito modificada em funo da populao de plantas (KERBY & HAKE, 1993), que no est sendo considerada neste trabalho. Na Tabela 4 nota-se ainda que os valores relativos ao primeiro e ao ltimo ramo reprodutivo so menores em relao aos

demais. Isso ocorre nos ponteiros em funo do menor tamanho dos capulhos e do menor rendimento de benefcio em funo do menor grau de maturidade da fibra nestas posies.

QUANTO SERIA POSSVEL PRODUZIR?Considerando-se que a distribuio da produo no foi adequada no exemplo discutido, possvel se fazer algumas simulaes, admitindo-se que tais desvios no tivessem ocorrido. Tomando-se os resultados do experimento (Figura 12), com 11 ns reprodutivos, com produtividade de 360 @.ha-1, e admitindo-se melhor distribuio dos capulhos na planta, tem-se as seguintes situaes:

Planta com capulhos apenas na primeira posio, com11 ns reprodutivos (Figura 13): a produtividade seria de 5.124 kg.ha-1 (342 @.ha-1).

Tabela 4. Produo de fibra e valor da produo de algodo estratificados na planta, variedade ITA 90, em Pederneiras, SP, com produtividade de 360 @.ha-1, em espaamento de 0,90 m e populao de 88.000 plantas.ha-1 (Preo de US$ 0,50.lb-1). N 1 posio 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Total % 111 263 131 128 120 220 213 53 133 76 132 1.582 67 654 28 128 5a

Produo de fibra 2 posioa

Valor da produo 1 posio % 6 122 290 145 141 132 242 234 59 147 83 146 1.739 67 718 28 138 5a

3 posio 41

a

2 posio-1

a

3a posio % 6 45

- - - - - - - - - - - - - - - kg.ha-1 - - - - - - - - - - - -

- - - - - - - - - - - - - - US$.ha - - - - - - - - - - - - -

162 41 108 54 215 50 64 6 2.359 100 44 88

178 45 118 59 237 55 71 6 2.594 100 48 88

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Figura 12. Produo de algodo em caroo, por posio na planta, obtida em Pederneiras, SP.

Figura 14. Produo estimada de algodo em 12 ns, primeira posio.

Figura13. Produo de algodo estimada, considerando-se a produo de 11 ns, primeira posio.

Figura 15. Produo estimada de algodo, em 12 ns, da primeira terceira posies.

Planta com capulhos apenas na primeira posio, com12 ns reprodutivos (Figura 14): a produtividade seria de 5.583 kg.ha-1 (372 @.ha-1).

Para produtividades desta ordem fundamental a participao da posio 2, e mesmo da 3, uma vez que, para que toda a produo viesse da posio 1, seria necessrio uma planta muito alta.

Planta com capulhos na primeira posio, como as anteriores, mais os capulhos de segunda e terceira posies observados no experimento (Figura 15): a produtividade seria de 7.365 kg.ha-1 (491 @.ha-1). Deste exerccio algumas inferncias podem ser feitas:

CONSIDERAES FINAISAinda resta a grande questo: Como fazer? muito claro, na literatura e no exerccio feito, que a produtividade uma funo direta do nmero de capulhos produzidos. O aumento no tamanho do capulho produziria aumento marginal na produtividade. Como aumentar o nmero de capulhos por hectare?

Com a tecnologia e variedades atuais, possvel se obter produtividades da ordem de 7.500 kg.ha-1 (500 @.ha-1) desde que condies de clima e/ou pragas e doenas no provoquem vazios na planta, com posies sem produo.8

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Existe uma relao direta entre o nmero de capulhos produzidos por rea e a densidade populacional, at populaes da ordem de 140.000 plantas.ha-1 (KERBY & HAKE, 1993), no Estado da California. Entretanto, necessrio observar que naquelas condies no h chuvas e a umidade relativa do ar muito baixa. No Brasil, principalmente em reas mais midas, esta no seria uma soluo, uma vez que maiores populaes implicariam em menor circulao de ar e maior umidade dentro da cultura, provocando maiores perdas por podrido de mas. Plantas mais altas poderiam produzir mais mas, mas o autosombreamento seria um problema, uma vez que foi demonstrado que a altura da planta no deve ultrapassar em muito 1,5 vez o espaamento (LAMAS, 1997). Assim, na maioria das regies produtoras de algodo no Brasil, alta produtividade implica em se produzir capulhos no s na primeira posio, mas tambm na segunda e talvez terceira posies. Considerando-se as limitaes fisiolgicas da planta (BELTRO & AZEVEDO, 1993), algumas hipteses/recomendaes podem ser sugeridas para a obteno de produtividade da ordem de 7.500 kg.ha-1:

LITERATURA CITADABAKER, D.N.; LANDIVAR, J.A. Simulation of plant development in GOSSYPIUM. In: HODGES, H.F. (ed.). Cotton Physiology. Memphis: The Cotton Foundation, 1991. p.245-257. BELTRO, N.E.M.; AZEVEDO, D.M.P. Defasagem entre as produtividades real e potencial do algodoeiro herbceo: limitaes morfolgicas, fisiolgicas e ambientais. Campina Grande: EMBRAPA, 1993. 108p. GRIMES, D.W.; EL-ZIK, K.M. Cotton. In: STEWART, B.A.; NIELSEN, D.R. Irrigation of Agricultural Crops. Madison: American Society of Agronomy, 1990. p.741-773. HODGES, H.F.; REDDY, K.R.; MCKINION, J.M.; REDDY, V.R. Temperature effects on cotton. Memphis: Mississippi State University, 1993. (Bull. 990, Mississippi Agric. Exp. Sta.) KERBY, T.A.; HAKE, K. Monitoring cottons growth. In: KERBY, T.A.; HAKE, K; HAKE, S. (eds.). Cotton Production. Oakland: ANR Publications, 1993. KERBY, T.A.; KEELEY, M. Growth and development of acala cotton. Berkeley: University of California. 1987. (Bull. 1921, Agric. Exp. Sta., University of California) LAMAS, F.M. Cloreto de Mepiquat, Thidiazuron e Ethephon aplicados no algodoeiro. Jaboticabal, 1997. 192p. Tese (Doutorado) - UNESP. McMICHAEL, B.L. Root-shoot relationships in cotton. In: BOX JR., J.D.; HAMMOND, L.C. (ed.). Rhizosphere Dynamics. Boulder: Westview Press, 1990. p.232-249. MURAMOTO, H.; HESKETH, J.D.; ELMORE, C.D. Leaf growth, leaf aging and leaf photossynthetic rates of cotton plants. In: BELTWIDE COTTON PRODUCTION RESEARCH CONFERENCE, Dallas, 1967. Proceedings... Memphis: National Cotton Council, 1967. p.161-165. OOSTERHUIS, D.M. Growth and development of a cotton plant. Faytteville: University of Arkansas, Arkansas Cooperative Extension Service, 1992. 24p. (MP332-4M-9-92R) REDDY, K.R.; HODGES, H.F.; REDDY, V.R. Temperature effects on cotton fruit retention. Agronomy Journal, v.84, p.26-30, 1992a. REDDY, K.R.; HODGES, H.F.; MCKINION, J.M.; WALL, G.W. Temperature effects on Pima cotton growth and development. Agronomy Journal, Madison, v.84, p.237-243, 1992b. WANJURA, D.F.; BUXTON, D.R. Hypocotyl and radicle elongation of cotton as affected by soil environment. Agronomy Journal, Madison, v.64, p.431-434, 1972a. WANJURA, D.F.; BUXTON, D.R. Water uptake and radicle emergence of cottonseed as affected by soil moisture and temperature. Agronomy Journal, Madison, v.64, p.427-430, 1972b.

Eliminao de limitaes do ponto de vista qumico efsico do solo e de controle fitossanitrio;

Semeadura na poca correta, procurando adequar as pocas de maior exigncia da planta em gua ao regime hdrico da regio;

Emprego de sementes de alta qualidade e vigor, com bomtratamento contra insetos e fungos, distribudas por mquinas de boa qualidade;

Irrigao, em regies com histrico de veranico e regiesmais secas;

Espaamento e populao. Com menores populaes diminuda a participao da primeira posio na produo, e se consegue melhores condies de trocas do ambiente na cultura com o ambiente exterior. Assim, a populao dever ser ajustada s condies de pluviosidade e umidade relativa da regio, procurando-se diminuir as perdas por podrido de mas. Conseqentemente, cada regio ter um potencial de produtividade diferente;

Altura da planta. Plantas com maior nmero de ns poderia ser uma soluo, mas, com as variedades atuais, isso significaria maior altura, o que no desejvel. O regulador, alm de diminuir a altura das plantas, diminui tambm o nmero de ns;

Uniformidade da cultura. Tem sido muito comum a distribuio irregular de sementes e/ou sementes colocadas a profundidades diferentes, o que implica em plantas de diferentes tamanhos na mesma linha, causando competio e perda de produtividade. Alm disso, tem ocorrido desuniformidade na aplicao de corretivos e, principalmente, na aplicao de N, estabelecendo-se regies com falta e regies com excesso do nutriente, no mesmo talho.

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PROBLEMAS EM NUTRIO MINERAL, CALAGEM E ADUBAO DO ALGODOEIROCiro A. Rosolem1

INTRODUOmbora o assunto comporte talvez um livro especfico, no presente captulo sero tratados apenas alguns aspectos da nutrio mineral, calagem e adubao do algodoeiro. A implantao da cultura em reas com solos de fertilidade marginal traz problemas antes no contemplados, principalmente na literatura nacional. Alguns problemas atuais mais ligados explorao da cultura algodoeira nas reas de cerrado brasileiras sero tratados no presente texto, com nfase nos trabalhos desenvolvidos no Brasil.

E

mostrado que as variedades mais modernas, com gentipos importados, tm-se mostrado mais sensveis deficincia de K, talvez por serem menos eficientes na absoro do nutriente do solo. As quantidades absorvidas do uma idia dos nveis de adubao que possivelmente devero ser utilizados, mas a marcha de acumulao dos nutrientes fornece informaes mais precisas de quando o nutriente estar realmente sendo utilizado pela planta. A marcha de acumulao de nutrientes das cultivares IAC 22 e ITA 90 esto representadas nas Figuras 1 e 2, respectivamente.

NUTRIO MINERALConsiderando-se que a prtica de arrancar e queimar as soqueiras de algodoeiro, embora recomendvel do ponto de vista do controle de pragas, no vem sendo adotada pela maioria dos cotonicultores, a cultura no mais se enquadra entre as mais esgotantes do solo. Entretanto, altas produtividades de algodo extrairo do solo quantidades apreciveis de nutrientes, o que dever ser considerado no programa de adubao. Encontram-se na Tabela 1 as exigncias em nitrognio, fsforo e potssio para a produo de 1.000 kg.ha-1, ou aproximadamente 67 @.ha-1. Para produes mais altas, a exigncia crescer proporcionalmente.Tabela 1. Acmulo de nutrientes em variedades de algodo (parte area), em condies de campo, obtido por diversos autores, nos Estados de So Paulo, Mato Grosso do Sul e Mato Grosso. Valores calculados para uma produo de 1.000 kg.ha-1. Variedade/Autor/Estado IAC 22/FURLANI Jr. et al. (2000)/MS ITA 90/FUNDAO MT (1997)/MT ITA 90/STAUT (1996)/MS Mdia de exportao (%) N 69 48 85 43 P 2O 5 25 22 13 50 K 2O 60 43 47 35 Figura 1. Acmulo de N, P2O5 e K2O pelo algodoeiro, cv. IAC 22, em funo do tempo, considerando-se uma produtividade de 3.000 kg.ha-1, ou 200 @.ha-1. Resultados adaptados de FURLANI Jr. et al. (2000).

- - - - - - - kg/ha - - - - - - - -

A exigncia mineral um pouco diferente quando se consideram diferentes variedades, locais e condies de conduo da cultura, variando a acumulao de N de 48 a 85, a de P2O5 de 13 a 25 e a de K2O de 43 a 60 kg.ha-1.t, o que dificulta um pouco o planejamento da adubao com base no esgotamento do solo pela cultura do algodo. Embora ROSOLEM et al. (1997) tenham concludo que ITA 90 seria mais exigente que as IAC em potssio, os resultados da Tabela 1 mostram que ITA 90 um pouco menos exigente que IAC 22, tanto em potssio como em fsforo. Entretanto, a experincia tem1

Departamento de Produo Vegetal, Faculdade de Cincias Agronmicas, UNESP. Telefone: (14) 6802-7100. E-mail: [email protected]

Figura 2. Acmulo de N, P2O5 e K2O pelo algodoeiro, cv. ITA 90, em funo do tempo, considerando-se uma produtividade de 3.000 kg.ha-1, ou 200 @.ha-1. Resultados adaptados de FUNDAO MT (1997).

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Nas Figuras 3 e 4 so apresentadas as velocidades de absoro de N, P e K pelo algodoeiro, em funo da idade da planta. Nestas figuras fica claro que o algodoeiro apresenta uma grande demanda por nutrientes durante boa parte do seu ciclo, diferente das variedades antigas, como no trabalho de MENDES (1960).

No caso da ITA 90, os picos de absoro so mais definidos (Figura 4), talvez refletindo as condies locais do experimento, com chuvas melhor distribudas. Mesmo assim, as exigncias so altas desde os 50-60 dias at os 100 dias. A fase de maior exigncia ocorre mais tardiamente em relao da IAC, provavelmente refletindo o estdio fisiolgico das plantas, pois quanto mais baixa a temperatura mdia do local, mais vagaroso o crescimento do algodoeiro. So vlidas para esta cultivar as mesmas consideraes a respeito da adubao em cobertura e foliar feitas para IAC 22. importante notar que, a partir dos 90-95 dias, a velocidade de absoro de K diminui rapidamente, chegando a zero. Nesta fase a planta est em processo importante de enchimento dos frutos e maturao de fibras, que exigem quantidades apreciveis de K, que, no caso, deve ser suprido aos frutos por translocao. Da a importncia das plantas acumularem quantidades apreciveis de K antes dos 90 dias da emergncia.

CALAGEM muito conhecido o efeito da calagem na melhoria da disponibilidade dos macronutrientes e do Mo, bem como na diminuio da disponibilidade dos micronutrientes Zn, Mn, B, Fe e Cu.Figura 3. Frao dos nutrientes N, P e K acumulados por dia. Cultivar IAC 22. Dados adaptados de FURLANI Jr. et al. (2000).

Em estudos conduzidos no Estado de So Paulo foi mostrado claramente que so obtidas altas produes de algodo quando o solo mostra, na camada arvel, pelo menos uma saturao por bases da ordem de 60% (SILVA et al., 1995a). Os mesmos autores monstraram que h forte interao da calagem com a adubao potssica, sendo as maiores produtividades obtidas com a aplicao de calcrio e potssio. Na Figura 5 mostrada a produo relativa de algodo em funo das saturaes por bases do solo, nas profundidades de 0-20, 20-40 e 40-60 cm. Na figura evidencia-se que as maiores produes dependem no s de uma saturao por bases de 60% na camada arvel, mas tambm necessria uma saturao mnima de 45 a 50% nas camadas subsuperficiais. luz destes resultados possvel inferir que o sistema radicular do algodoeiro somente encontra condies para um bom crescimento se no houver Al txico presente. Em saturaes por bases da ordem de 45-50% no se espera a presena de Al txico. Por outro lado, fica claro que isso no suficiente para que a produtividade seja mxima, pois na camada arvel h necessidade de maiores saturaes. Assim, alm da neutralizao do Al txico, na camada superficial h necessidade de neutralizao do Mn txico, que embora no prejudique o crescimento radicular, prejudica a produtividade do algodoeiro.

Figura 4. Frao dos nutrientes N, P e K acumulados por dia. Cultivar ITA 90. Dados adaptados de FUNDAO MT (1997).

No caso da IAC 22 (Figura 3), nota-se que a velocidade de absoro aumenta drasticamente a partir dos 40 dias, permanecendo alta at os 90 dias, para os trs nutrientes considerados. Isso significa que, estritamente do ponto de vista da marcha de absoro, ser possvel obter resposta ao N e ao K em cobertura, ou foliar, por um perodo longo do ciclo. Significa tambm que esses nutrientes devero estar disponveis pelo menos at os 90 dias aps a emergncia das plantas, nas condies de Selvria (MS), onde o experimento foi conduzido. Os diversos picos que se observa na figura provavelmente se devem s condies meteorolgicas, proporcionando fluxos de crescimento.

Assim, fica muito claro que, nas condies do Estado de So Paulo, com variedades paulistas, h necessidade absoluta de correo do solo at que seja atingida as saturaes por bases de 60% na superfcie e, pelo menos, 40-45% em subsuperfcie. Estes dados foram obtidos principalmente com a cultivar IAC 20. Mas, outras cultivares, em outros locais, reagiriam da mesma forma? ROSOLEM et al. (1997) e ROSOLEM & FERELLI (1999) estudaram este problema. Na Figura 6 encontram-se os comprimentos de razes das cultivares IAC 20, IAC 22 e ITA 90, em funo da saturao por bases do solo. Nota-se que quando a saturao por bases do solo era da ordem de 50% todas as cultivares atingiram o mximo comprimento radicular. Isso demonstra que o sistema radicular do algodoeiro muito sensvel ao Al txico, uma vez que a saturao em

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que o crescimento foi mximo corresponde aproximadamente saturao em que no mais se observa Al em concentraes txicas. No foram observadas diferenas entre as cultivares nesse ponto.

Por outro lado, na Figura 7 encontram-se as respostas comparativas das cultivares IAC 20, IAC 22 e ITA 90 calagem, em termos de produo de matria seca. Pode-se observar que, neste caso, enquanto a produo das IAC mxima em saturaes prximas de 70%, a produo de ITA 90 j comea a diminuir a partir da saturao por bases do solo de 50%.

Figura 7. Produo de matria seca de plantas de algodo das cultivares IAC 20, IAC 22 e ITA 90 em funo da saturao por bases do solo. Adaptada de ROSOLEM et al. (1997).

Figura 5. Produtividade de algodo em funo da saturao por bases do solo nas profundidades de 0 -20 cm (A), 20-40 cm (B) e 40-60 cm (C). Mdia de cinco anos (adaptada de SILVA et al., 1995a).

possvel inferir desses resultados que o Al afeta o crescimento radicular das trs cultivares do mesmo modo. Quanto ao Mn, como tem pouco efeito no sistema radicular mas grande efeito no crescimento da parte area, as IAC se mostraram mais sensveis toxidez de Mn, como demonstrado na Figura 7, pois somente apresentaram a mxima produo em saturao suficiente para neutralizar o Mn txico, ao passo que ITA 90 parece ser mais sensvel deficincia do nutriente. interessante notar como esses resultados obtidos em casa de vegetao so completamente compatveis com os resultados de cinco anos de campo obtidos por SILVA et al. (1995a) e apresentados na Figura 5. Na Figura 8 confirma-se essa hiptese, pois com os menores teores de Mn na soluo nutritiva o aumento em altura das cultivares Coodetec 401 e ITA 90 so mais pronunciados que o da IAC 22. Por outro lado, com os maiores teores de Mn na soluo nutritiva a altura da IAC 22 diminuiu, ao contrrio das alturas das cultivares Coodetec 401 e ITA 90. Deste modo, ao passo que as IAC necessitam correo do solo a 60-70%, ITA 90 e Coodetec 401 no suportam saturaes to altas, pois podem apresentar deficincia de Mn. Assim, se estes ltimos materiais forem cultivados em solos com saturao por bases acima de 50%, certamente haveria necessidade de se fazer adubao com Mn. Embora estes resultados tenham sido obtidos em vasos, h fortes indicaes de que no h necessidade de se efetuar calagem para elevar a saturao por bases do solo a 70% nos casos em que no se utiliza cultivares IAC.

Figura 6. Comprimento radicular de variedades de algodo em funo da cultivar e da saturao por bases do solo. Adaptada de ROSOLEM et al. (1997).

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A intensidade de absoro muito baixa nos primeiros 4045 dias, at o aparecimento dos botes florais (Figura 4). A partir deste ponto a intensidade de absoro aumenta muito, at atingir valores da ordem de 5,5 kg.ha-1.dia, por volta dos 75-80 dias aps a emergncia, declinando a seguir. Assim, de pouca valia ser a aplicao tardia de N, por exemplo, aps os 80 dias da emergncia das plantas. ROSOLEM & MIKKELSEN (1989) concluram que enquanto houver um nmero significativo de mas se desenvolvendo pode existir potencial para resposta ao nitrognio; entretanto, o N absorvido aps os 90 dias da emergncia acumulado principalmente nas folhas da parte mediana e do ponteiro da planta. Em plantas bem nutridas, menos de 30% do N absorvido nesta poca ser destinado aos frutos. Por outro lado, no possvel se pensar em adubao nitrogenada sem levar em considerao o desenvolvimento vegetativo da planta. Sempre que houver aumento na disponibilidade de N haver crescimento vegetativo, muitas vezes em detrimento do crescimento reprodutivo. Foi demonstrado que at os 70 dias aps a emergncia existe uma correlao positiva entre aumento da altura do algodoeiro e produtividade, ao passo que aps os 70 dias essa correlao torna-se negativa. Assim, no interessante induzir crescimento vegetativo aps os 70 dias, a no ser em condies especiais. Portanto, no se justifica o parcelamento tardio da cobertura nitrogenada. Muitos agricultores tm realizado trs ou mesmo quatro coberturas nitrogenadas at 90-110 dias aps a emergncia, embora a experimentao em regies mais tradicionais no recomendassem essa prtica (SILVA, 1999). Recentemente foram divulgados resultados que comprovam no ser aconselhvel a realizao de mais que duas coberturas na cultura do algodo (FUNDAO MT, 2001), sendo at contraproducente a aplicao de N aos 80 ou 100 dias aps a emergncia da cultura (Figura 10). Por outro lado, h muito foi demonstrado que a deficincia de N antes do aparecimento do primeiro boto floral tem como efeito um atraso significativo no ciclo da cultura (MALIK et al., 1978), o que aumenta o custo de produo.

Figura 8. Altura de plantas de algodo em funo da concentrao de Mn na soluo nutritiva em diferentes cultivares. Adaptada de ROSOLEM & FERELLI (1999).

ADUBAO NITROGENADACom relao adubao nitrogenada, h que se chamar ateno para, principalmente, trs aspectos: dose, poca de aplicao e interao com regulador de crescimento. Na maioria dos trabalhos consultados, mesmo quando existe resposta a doses de N acima de 100 ou 120 kg.ha1, em cobertura, estas doses no so econmicas. Na Figura 9, somente houve respostas a doses maiores de N quando no foi aplicado regulador, pois a altura da planta estava limitando a produtividade. No caso, sem regulador, as plantas tinham de 1,10 a 1,30 m de altura; com 16,5 g.ha-1 de regulador a altura variou de 0,80 a 0,90 cm, e com 33 g.ha-1 a altura variou de 0,60 a 0,70 m. Assim, a adubao nitrogenada e a aplicao de regulador de crescimento devem ser tratadas como prticas independentes, calculando-se a dose de N para mxima economicidade e a dose de regulador em funo do desenvolvimento da planta para cada situao em particular.

Figura 9. Resposta do algodoeiro Coodetec 401 ao nitrognio e ao regulador de crescimento.

Figura 10. Produo de algodo em funo de doses e do parcelamento da adubao nitrogenada. Dados adaptados de FUNDAO MT (2001).

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Assim, de acordo com a marcha de absoro de nitrognio, e tambm de acordo com demonstrao experimental, a adubao nitrogenada em cobertura deve ser realizada at os 55-60 dias aps a emergncia das plantas, divididas em, no mximo, duas aplicaes. Aplicaes mais tardias, alm de no resultarem em maior produtividade, podem induzir maior crescimento vegetativo e alongar o ciclo da planta (ROSOLEM, 1999), tendo como conseqncia maior custo, maior queda de estruturas reprodutivas, havendo ento maior porcentagem de carims ou capulhos apodrecidos na parte mais baixa da planta. Com relao s respostas a doses de N, ROSOLEM (2000) relatou que dificilmente doses acima de 100-120 kg.ha-1 seriam econmicas, com base principalmente em resultados obtidos em regies tradicionais de cultivo no Brasil. SILVA et al. (1993), concluiu que doses acima de 70 kg.ha-1 no seriam econmicas no Estado de So Paulo. Por outro lado, um excesso de adubao nitrogenada faz com que seja aumentado o tamanho dos frutos na parte superior da planta, com um aparente aumento na produtividade. No entanto, ao mesmo tempo que os frutos da parte superior da planta so aumentados, o excesso do nutriente faz com que o tamanho dos frutos da parte de baixo e da parte mediana da planta seja diminudos, sem efeito significativo na produo (BOQUET et al., 1994). Um experimento conduzido no Estado de Mato Grosso levou aos resultados apresentados na Figura 11. Tanto Pedra Preta como Itiquira so regies de alto potencial produtivo; entretanto, a resposta a N foi diferente nos dois locais. Em Itiquira a resposta foi pequena (da ordem de 300-400 kg.ha-1, ou pouco mais que 10%) at 100 kg.ha-1. Considerando-se a uria a US$ 220,00.t-1 e o algodo a US$ 0,50.lb-1, esta resposta seria econmica nos nveis de produtividade obtidos. Em Pedra Preta o algodo respondeu a 170 kg.ha-1 de N, passando de 3.100 kg.ha-1 a aproximadamente 5.000 kg.ha-1. Por que teria ocorrido essa diferena de resposta? A resposta encontra-se na Figura 12. Em Itiquira o solo encontra-se em melhores condies fsicas, permitindo melhor explorao das reservas pelas razes. evidente, neste caso, o efeito vaso, ou seja, com as chuvas o nitrognio aplicado pode ter sido lixiviado para uma regio do solo pobre

Figura 11. Resposta do algodoeiro a nitrognio em dois locais do Mato Grosso. Dados modificados de FUNDAO MT.

em razes, prejudicando o aproveitamento do fertilizante aplicado. ROSOLEM et al. (1998) demonstraram que o algodoeiro muito sensvel compactao do solo. Um aumento da resistncia do solo penetrao de at 20 kgf.cm-2 reduz o crescimento radicular do algodoeiro a menos de 5% do crescimento que ocorreria se no houvesse limitao. importante ressaltar ainda que, neste caso, o N lixiviado, no sendo aproveitado pela planta, pode ser levado para zonas mais profundas do perfil, aumentando o problema de acidificao do perfil pela perda de nitrato. Outro problema que tem ocorrido com freqncia a desuniformidade de aplicao do fertilizante em cobertura. A utilizao de mquinas para distribuio a lano deve ser cercada de cuidados para que a deposio seja uniforme, de modo a evitar falta de adubo em algumas faixas e excesso em outras. H que se considerar ainda que a uria aplicada a lano, dependendo das condies, pode levar a perdas considerveis do N aplicado, por volatilizao.

kgf/cm2< 13 13-20 > 20

Figura 12. Resistncia do solo penetrao em diversos pontos amostrados em culturas de algodo em Pedra Preta e Itiquira, MT, em funo da profundidade. Dados originais da FUNDAO MT.

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ADUBAO FOSFATADAROSOLEM et al. (1999) demonstraram que a baixa mobilidade de P no solo limita a absoro do nutriente pelo algodoeiro. Portanto, fundamental que haja disponibilidade de P em quantidade suficiente perto das razes. Considerando ainda sua grande adsoro s partculas do solo, tem sido recomendada sua aplicao no sulco de semeadura, abaixo e ao lado das sementes. A menos que se trate de solo corrigido, a aplicao localizada dar melhores resultados. Da mesma forma, a substituio de fontes solveis em gua por outras fontes de P deve ser feita com muito cuidado, considerando-se sempre o teor inicial do nutriente no solo. Em solos pobres, fundamental a aplicao de fontes de P solveis em gua.

do que h um significativo declnio na absoro de potssio pelo algodoeiro a partir de 80-90 dias aps a emergncia (Figuras 3 e 4).

ADUBAO POTSSICANo se espera resposta significativa do algodoeiro ao K quando o solo tem acima de 2,5 mmolc.dm-3 de K trocvel e quando a relao (Ca + Mg)/K for menor que 20 (SILVA et al., 1984). Embora ROSOLEM et al. (1999) tenham mostrado que a variedade ITA 90 tem maiores teores que K na parte area que as variedades IAC 20 e IAC 22, outros trabalhos em que se estudou o assunto no confirmaram tal tendncia (STAUT, 1996; FURLANI Jr. et al., 2000). Fica assim esta questo em aberto, pois a experincia mostra que cultivares com gentipo importado parecem responder melhor ao K. Sabe-se que altas doses de K aplicadas junto semente causam problemas na emergncia das plantas. SILVA et al. (1984) demonstraram que em solos mais deficientes a aplicao parcelada do K oferece melhores respostas (Figura 13). Isso ocorre porque medida que aumenta a disponibilidade de K no solo, aumentam a proporo de razes finas e tambm a proporo do nutriente que entra em contacto com a raiz por fluxo de massa, facilitando o contato on-raiz e proporcionando maior absoro do nutriente (SANTOS et al., 1999). A Figura 13 mostra que quando no h deficincia de K indiferente o modo de aplicao, mas em solos deficientes, as melhores respostas foram conseguidas quando se aplicou 1/3 ou 1/2 da dose por ocasio da semeadura e o restante por ocasio da adubao de cobertura, juntamente com o N. importante ressaltar que esta cobertura com K dever ser efetuada antes do aparecimento da primeira flor, quando aumenta a velocidade de absoro de K (Figuras 3 e 4). Se esta aplicao for atrasada, corre-se o risco da planta no aproveitar todo o fertilizante que for aplicado. Por outro lado, SILVA et al. (1995b) demonstraram que quando a quantidade de potssio requerida for alta, em solo pobre no nutriente, a adubao corretiva com K, efetuada a lano, antes mesmo da semeadura (potassagem), pode elevar de forma significativa o teor de potssio no solo e a produtividade do algodoeiro, j no primeiro ano. Em solo com 0,8 mmolc.dm-3 de K, a maior produtividade foi obtida com a aplicao de 200 kg.ha-1 de K2O, ao passo que em um solo com 2,5 mmolc.dm-3 no houve resposta ao fertilizante aplicado. Em algumas situaes tem ocorrido deficincia tardia de potssio durante o perodo de maior enchimento das mas. Essa sndrome tem sido atribuda ao fato das variedades modernas serem mais precoces, mais produtivas e terem florescimento mais concentrado, alm de mostrarem menor capacidade de estocar potssio durante o crescimento vegetativo (OOSTERHUIS, 1997), almFigura 13. Resposta do algodoeiro aplicao parcelada de K, na semeadura e em cobertura, em solos com deficincias variadas do nutriente (adaptado de SILVA et al., 1984).

Nessas condies, tem sido obtido, em alguns casos, resposta aplicao de KNO3 via foliar, conseguindo-se melhoria na qualidade da fibra, inclusive com altos teores de K no solo (Tabela 2).Tabela 2. Efeito da aplicao foliar de fontes de potssio na produo de algodo e peso das mas. Fonte de potssio Produo kg.ha-1 Sulfato Nitrato Tiossulfato Cloreto Carbonato Testemunha 2.838 bc* 3.117 a 2.939 b 2.702 bc 2.717 c 2.886 b Peso da ma g.ma-1 4,20 ab 4,33 a 4,28 ab 4,27 ab 4,12 b 4,24 ab

* Nmeros seguidos da mesma letra na coluna no so significativamente diferentes.

Os resultados mostrados na Tabela 2 foram obtidos com aplicaes de 4,5 kg.ha-1 de K, em cada aplicao, seis, sete e oito semanas aps o incio do florescimento.

ADUBAO COM ENXOFREEm solos cidos, a decomposio da matria orgnica lenta. Alm disso, o on SO4, forma pela qual o enxofre absorvido pelas plantas, pode ser adsorvido aos xidos de ferro e alumnio presentes nos solos caulinticos. Devido tendncia de se utilizar menos calagem em sistemas de semeadura direta nos cerrados do Centro-Oeste, e ao uso uria como principal fonte de N, a ocorrncia de deficincia no rara. Assim, a resposta do algodoeiro ao enxofre torna-se muito provvel. Embora no se disponham de resultados especficos, a aplicao anual de 25 a 30 kg.ha-1 de S deve prevenir o aparecimento de deficincia.

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MICRONUTRIENTESO algodoeiro tem respondido aplicao de boro principalmente em solos arenosos, com pouca matria orgnica, com pH corrigido e bem adubado com nitrognio, fsforo e potssio. importante notar que doses pouco acima das ideais podem ser fitotxicas ao algodoeiro. Desta forma, o uso indiscriminado de frmulas boratadas pode prejudicar mais que auxiliar na produtividade da cultura. No Brasil, problemas evidentes com excesso de adubo boratado tm sido constatados quando se aplicam doses acima de 2,0 kg.ha-1 de boro (SILVA et al., 1979; 1982). Embora o adubo boratado possa ser aplicado de diversas maneiras, ou seja, no sulco de semeadura, em cobertura, em pulverizao do solo ou da planta (HEATHCOTE & SMITHSON, 1974), h diferenas na dose ideal e na resposta da planta. Os resultados mostrados na Figura 14, adaptada de CARVALHO et al. (1996a), indicam que as aplicaes foliares de B, embora muito efetivas em aumentar o teor do nutriente nas folhas, resultam em menor produtividade que a aplicao em cobertura, junto com a adubao nitrogenada.Figura 15. Teores de B nas folhas e resposta do algodoeiro ao boro aplicado no sulco de semeadura (S), em cobertura (C) e em pulverizao (P). Adaptada de CARVALHO et al. (1996b).

So escassos os dados relativos a efeitos da adubao com zinco na cultura algodoeira. Em solo cido, corrigido por calagem e adubao mineral, a omisso do micronutriente chegou a deprimir em 28% a produo (McLUNG et al., 1961). No exterior, LI et al. (1991) relataram que a aplicao de Zn a um solo com 0,6 mg.kg-1 de Zn (extrado com acetato de amnio) aumentou o crescimento e a produtividade do algodo, melhorando a absoro dos outros nutrientes e tornando a colheita mais precoce, por aumentar o florescimento e a frutificao inicial. A despeito da pouca experimentao, admite-se que quantidades entre 10 e 20 kg.ha-1 de Zn, aplicadas ao solo, podem satisfazer a necessidade das plantas. Caso isso no seja feito, trs a quatro pulverizaes foliares com 1,0 kg.ha-1 de sulfato de zinco devem ser efetuadas (HINKLE & BROWN, 1968). SILVA & RAIJ (1996) recomendam, na fase de correo de solos de cerrado, aplicar 3 kg.ha-1 de Zn se o teor no solo for inferior a 0,6 mg.dm-3, visando evitar o aparecimento de eventuais sintomas de deficincia.Figura 14. Teores de B nas folhas e resposta do algodoeiro ao boro aplicado em cobertura (C) e em pulverizao (P). Adaptada de CARVALHO et al. (1996b).

Em outro trabalho, CARVALHO et al. (1996b) demonstraram que aplicaes no sulco de semeadura, ou metade no sulco, metade em cobertura, proporcionam as melhores respostas da planta (Figura 15). A aplicao da mesma dose de adubo somente em cobertura, ou via foliar, proporcionou produtividades um pouco menores, apesar das aplicaes foliares terem elevado bastante os teores de B nas folhas. Embora no Brasil sejam esperados mais problemas com a toxidez que com a deficincia de Mn, em certos casos, doses altas de calcrio, ou m incorporao do corretivo em solos com CTC baixa, podem concorrer para o aparecimento de deficincia do nutriente. SAWAN et al. (1993) observaram resposta do algodoeiro ao Mn aplicado como EDTA, s folhas, no abotoamento e no desenvolvimento das mas, em solo com 3,6 mg.kg-1 de Mn (extrado pelo mtodo de Olsen).

No Brasil, no se tem notcia de resposta do algodoeiro ao cobre. Entretanto, existem informaes experimentais, em outros pases, sobre aumentos de produtividade devidos ao seu uso como sulfato, na adubao bsica (10 a 55 kg.ha-1), ou em pulverizaes foliares, na concentrao de 0,5% (HINKLE & BROWN, 1968). SAWAN et al. (1993) tiveram resposta positiva em produtividade e qualidade da semente de algodo quando aplicaram Cu quelatizado (EDTA) s folhas de algodo, em solo com 0,45 mg.kg-1 de Cu (extrado pelo mtodo de Olsen). No se espera a ocorrncia de deficincia de Fe na cultura do algodo no Brasil. Entretanto, uma eventual deficincia poder ser corrigida atravs da aplicao de pulverizao foliar com sulfato de ferro a 3% (HINKLE & BROWN, 1968). Como a disponibilidade de Mo aumenta com a elevao do pH e o algodoeiro uma planta sensvel acidez do solo, no se espera a ocorrncia de deficincia de Mo em lavouras algodoeiras que receberam calagem. Entretanto, se necessrio, pode ser aplicado molibdato de sdio ou de amnio, no adubo de semeadura, na semente, ou mesmo em pulverizao foliar.

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PHYSIOLOGY AND NUTRITION OF HIGH YIELDING COTTON IN THE USADerrick Oosterhuis1

INTRODUCTIONotton is a major row crop grown primarily for fiber and oil seed. The cotton plant is unique because it is a perennial with an indeterminate growth habit and has perhaps the most complex structure of any major field crop. Associated with this complex growth habit is an extreme sensitivity to adverse environmental conditions which is reflected in excess fruit abscission. A better understanding of cotton (Gossypium hirsutum L.) growth and development in commercial production is important in the continuing efforts of growers to produce lint and seed yield more efficiently and profitably.

C

The overall growth and development of the cotton plant follows a typical sigmoid curve with a relatively slow start during emergence and root growth (Figure 2), followed by an exponential increase in growth rate during canopy formation, flowering and boll development, and finally by a slowing down during the boll maturation phase (Figure 1). The transitions between these successive stages are subtle and not always clearly distinguishable.

GROWTH AND DEVELOPMENT OF THE COTTON PLANTThe growth and development of the cotton plant proceeding through a number of stages, which for productions management, may be divided into four main growth stages (OOSTERHUIS, 1990): (1) germination, emergence and seedling establishment, (2) leaf area-canopy development, (3) flowering and boll development, and (4) maturation (Figure 1).

Figure 2. Cotton germination and seedling development. Emphasis is on early root establishment.

Emergence of hypocotyl Hypocotyl

Terminal bud

Cotyledon unfolded

Cotyledons Seed coat Radicle Lateral roots

Seed Radicle surrounded emerging by seed coat

Cotyledons covered by seed coat

Taproot

Figure 1. Developmental pattern of the cotton plant showing the main stages of development.

1

Professor of Crop Physiology, Department of Crop, Soil, and Environmental Sciences, University of Arkansas, Fayetteville, AR 72701, EUA. E-mail: [email protected]; fone: 1-501-575-3979; fax: 1-501-575-3975.

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Each stage may have different physiological processes operating with specific requirements. If growers are aware of these stage-dependent differences in cotton growth and requirements (e.g. for fertilizer), then many problems in crop management can be avoided resulting in increased yields and profits. Furthermore, management practices should be flexible to cater for changing environmental conditions.

A large portion of the total yield is derived from the central portion of the canopy, between main-stem nodes 6 and 14, which coincides with the distribution of leaf area within the canopy. Fewer bolls are produced above these nodes and they tend to take longer to mature and are smaller in size. Furthermore the value and quality of bolls decreases along the fruiting branches away from the main stem (Figure 3). While managing the cotton crop, attention should be paid to the position in the canopy where harvestable bolls are produced (Figure 4) to the monetary value of these bolls (Figure 5) so as to determine when to apply inputs, and more importantly, when to stop inputs.

YIELD DEVELOPMENTHow is Yield Formed?Yield is essentially controlled by the genetics of the plant and the environment. These in turn are further modified by cultural practices. At a more agronomic level, yield may be considered in terms of its major components: boll number per unit area times the average boll weight. The growth of the plant and development of bolls depends on the production of dry matter by photosynthesis, and therefore the production of dry matter is the fundamental process of yield. The carbohydrate products of photosynthesis need to be translocated to the developing fruits which in turn need to be protected from pests. These processes require sunlight, water and adequate plant nutrition. Maximizing these processes through good cultural practices requires careful attention to the factors that we can control, mainly water and plant nutrition.

Not all Bolls are of Equal ValueThe distribution of the bolls on the plant varies due to shedding from physiological/environmental and insect causes. Plant diagrams and crop monitoring are used to map the position of bolls and are useful management tools to follow square and boll retention, assess the success of production inputs, and detect stress.

Figure 4. Percentage of yield formed at each fruiting position away from the main stem.

Vegetative -Reproductive BalanceSince cotton plants continue to grow vegetatively after fruiting is initiated, the vegetative to fruiting balance of the plant is

Figure 3. Fruiting zones of the cotton plant and their contribution to yield.

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NUTRITION OF THE COTTON CROPPattern of Nutrient UptakeThe pattern of nutrient uptake generally follows that of dry matter increase by the crop (Figure 6) as would be expected. This means that nutrient uptake is low during early season when the cotton seedling is developing, and increases dramatically after flowering during early boll development. Peak uptake rates usually occur a few weeks after flowering and total uptake reaches a maximum as the bolls begin to mature.

Figure 5. Dollar value of individual bolls by position on the plant. (From JENKINS, 1995).

critical. This balance can be influenced by management and environment. Excess vegetative growth from abundant fertility and water, can delay maturity and increase problems with insects and boll rot. Excess fruiting, on the other hand, may cause early cutout with associated fruit shed and lessen yield potential. Plant growth regulators such as mepiquat chloride are widely used to control excessive vegetative growth, but the best control of excess vegetative growth is through the development and retention of a big fruit load. This necessitates adequate attention to soil fertility and subsequent plant growth and tissue nutrient levels.

Figure 6. Pattern of nutrient uptake by the cotton crop in relation to the development of dry matter.

Soil and Tissue Diagnoses for FertilizationAnalyses of soil and plant samples offer a means of determining the nutrient status of a crop. Soil sampling and analytical methods of assessing nutrient availability in the soil are available and well documented and provide the standard method of determining crop fertilizer requirements. Knowledge of the soil being used is important because the mineralogy, organic matter, and level of nutrient depletion for a specific soil can significantly affect the fate and availability of applied fertilizer. Tissue tests complement a sound soil testing program and can help identify opportunities for more efficient nutrient use. Plant tissue analysis is the determination of essential nutrient concentrations in sampled plant tissue. In cotton, tissue tests have become a valuable diagnostic tool for assessing crop nutrient status, for determining fertilizer recommendations during the growing season, and for detecting potential deficiencies. When a nutrient deficiency is detected, this can be corrected by fertilizer applications to the soil during the first half of the season, and later by foliar fertilizer applications. Where soil moisture and rainfall are adequate, many crops can still respond to applications of potassium, sulfur, nitrogen, and micronutrients as late as mid boll-filling in cotton. However, the objective should be to prevent deficiencies before the rapid vegetative growth and reproductive stages. Foliar fertilization is usually only appropriate when a nutrient deficiency is observed or detected by tissue analysis. The petiole is generally considered more indicative of cotton plant N and K status than the leaf blade. For K, this is partly because of the more rapid decline in K concentration in the petiole, compared to the leaf,

Square and Boll Shedding/RetentionCotton square and boll shedding (or retention) has received much attention and generated much controversy during the past 50 years. The attention derives from the concern that lost squares and bolls represent lost yield, such that if shedding were decreased, then productivity would be increased. On the other hand, there is evidence that boll shedding may be an important natural process by which the plant adjusts its fruit load to match the supply of inorganic and organic nutrients, suggesting that a limited amount of shedding is therefore normal and necessary for good yields. A cotton plant commonly sheds about 60% of its squares and young 5- to 8-day-old bolls. The shedding or abscission of squares and young bolls is a natural occurrence in cotton that is accentuated by adverse environmental conditions including extended overcast weather, extreme temperatures, water stress, nutrient deficiencies, and insect damage. Under typical environmental stress, the plant will shed only small bolls and small to medium size squares. Actually, nutritional stresses alter the hormone balance which in turn causes fruit abscission. There are a number of synthetic compounds on the market today which supposedly aid in boll retention including Pix, Cytokin and PGR-lV .

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during the boll development period. Critical or threshold levels for the major nutrients have been studied and documented although some uncertainty exists about sufficiency levels in the leaf or petiole for certain elements, i.e. boron, as these values may be appreciably altered by the environment, plant genetics, and sampling procedure. The patterns of nutrient uptake and use by the cotton plant have been well documented and soil and plant sampling techniques have been established to check if crop nutrient status is adequate for the particular soil, environment and yield level. Nutrient levels in plants vary with stage of maturity, plant part sampled, variety, and environmental conditions. However, there is always an element of uncertainty because of changes in the environment and plant demand, the ability of the soil to meet this demand, declines in root growth during boll development, increases in nematode populations, and other production problems. The results of plant analysis alone should not be used to make fertilizer recommendations. Most diagnosticians prefer to consider plant tissue analysis along with soil test results, a record of lime and nutrient or manure applications, cropping history, crop soil moisture condition, and yield potential. The cost varies from $ 3 to $ 20/sample, depending on the number of nutrients analyzed. Mid-season tissue diagnoses and foliar fertilization provides a mechanism of supplying timely inputs of needed nutrients. Accurate soil analysis coupled with mid-season plant tissue analysis are needed to formulate and manage a suitable fertilizer program.

Importance of Nitrogen and Nitrogen DeficiencyNitrogen (N) is the element needed in the greatest amount and is often limiting. N is involved in numerous fundamental processes such as protein synthesis, photosynthesis, carbon partitioning, as well as enzyme and hormonal activity. Nitrogen deficiencies result in short, stunted plants, with pale green leaves which may hang vertically or fold inward. Lower leaves may develop a red coloration. Leaf symptoms generally appear first on older leaves because N is highly mobile in the plant. With progression of the deficiency, the older leaves turn very pale and begin to show necrosis and leaf death, and premature senescence.

Cotton N RequirementsTotal seasonal N requirement ranges from 50-300 kg N/ha (Table 1) depending on the growing season and yield potential. N removed in the lint and seed accounts for 43-60% of total plant N. During fruit development the fruit becomes the dominant sink for N in the plant and redistribution within the plant occurs. Peak daily uptake rates 0.6-5.7 kg N/ha/day (dryland) and 1.5-4.6 kg N/ha/day (irrigated).Table 1. Cotton nutrient requirements for high yields. Extracted from the literature, particularly Mulliuns and Burmester, 1998. N Seasonal needs (kg/ha) Amount removed (lint + seed) as % Peak daily uptake (kg/day) 300 50 5.0 P 70 35 0.5 K 200 40 4.0 B 66-200 (g/100 kg) 9 (g/100 kg) 3 (g/day)

Advantages and Disadvantages of Foliar FertilizationThe advantages of using foliar feeding include low cost, a quick plant response (i.e. increased tissue K concentration and fewer new deficiency symptoms), use of only a small quantity of the nutrient, quick grower response to plant conditions, no soil fixation problems, independence of root uptake problems, increased yields and possible improved fiber quality. On the other hand, the disadvantages are that only a limited amount of nutrient can be applied in the case of severe deficiencies, and the cost of multiple applications can be prohibitive unless incorporated with other foliar applications such as pesticides. Other disadvantages when using high concentrations of a nutrient include the possibility of foliar burn, compatibility problems with certain pesticides, and low solubility of certain fertilizers (e.g. KNO3), especially in cold water. Another restraint is the lack of a full understanding of this technology, specifically the optimum rate and timing, tissue threshold levels to predict the need for foliar fertilizer, the exact mechanism of absorption, and the effect of plant condition and environmental factors on absorption.

* Dryland requirements are about half.

N Fertilization of CottonThe timing and method of N fertilization in the US Cotton Belt differs greatly among regions. Nitrogen fertilizer was typically applied in a split application with about half the total amount applied before planting and the remainder applied before flowering. However, less than 10% of the US cotton acreage presently receives N at planting and less than 5% of the acreage receives N as a foliar treatment. The total soil applied N varies across the US Cottonbelt and ranges from about 90-140 kg N/ha for irrigated cotton and about half that for dryland cotton.

NITROGEN NUTRITIONThe growth and yield of cotton depend strongly upon the availability of N and water during the season, and management of these two inputs has received much attention. Nitrogen fertilization is a critical practice in cotton production because soils on which cotton is grown are more often deficient in N than any other plant nutrient, and N fertilization represents a significant cost in cotton production.

Foliar Fertilization with NThe practice of applying mid-season N to cotton as a foliar application varies widely in the US Cottonbelt from single applications to multiple applications, and is usually applied in combination with other foliar applications of agrochemicals. A recent e-mail survey indicated that the use of foliar fertilization with N varies from as much as 50% in certain counties in California, 45% in Arkansas, 15% in Georgia, 10% in Arizona, Louisiana and North Carolina, and 5% or less in Alabama and Tennessee. Foliar-applied

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N is used mainly on irrigated cotton. In west Texas, foliar fertilization with N only occurs on dryland cotton when adequate rainfall occurs. The practice of foliar fertilization with N is not used much in other cotton growing countries, except for Greece where about 15% of the cotton area receives foliar-applied N. In Australia, foliar N fertilization has proved beneficial when applied before waterlogging. In some regions, such as Arizona and Greece, N is often applied with the irrigation water, i.e. fertigation, which for overhead irrigation is a form of foliar fertilizer. Although foliar feeding with N is widely used, the effectiveness of foliar N fertilization in cotton has been questioned due to inconsistencies in yield response. Studies in Arkansas have demonstrated the absorption of foliar-applied 15N-urea by the leaves and its translocation to the developing bolls, with 30% of the N absorbed in the first hour, and a total of 60-70% within 48 hours (Figure 7). The majority of the absorbed N from foliar-applied 15N moved directly to the closest boll. Furthermore, absorption of foliarapplied 15N by the cotton canopy was highest at flowering (60% uptake) and then declined markedly to 40% during the first three weeks after flowering, and then further still thereafter to less than 30% with progression of the season. The decline was associated with the increase in average leaf age in the canopy and the increasing waxiness of the older leaves. This partly explains the lower response to foliar feeding three weeks after flowering. Recent research has demonstrated that the size of the developing boll load had a major affect on petiole N and plant response to foliar-applied N.

low soil K status, soil K fixation, and inadequate root growth are also involved.

Importance of K to Cotton GrowthPotassium is integrally involved in metabolism and plant water relations, although it is not a constituent of any known plant components. Its primary role is as an enzyme activator. It has been implicated in over 60 enzymatic reactions, which are involved in many processes in the plant such as photosynthesis, respiration, carbohydrate metabolism, translocation and protein synthesis. Potassium balances charges of anions and influences their uptake and transport. Another important function is the maintenance of osmotic potential and water uptake. These two functions of K are manifest in its role in stomatal opening when stomatal conductance and turgor are coupled. Another major role of K is in photosynthesis by directly increasing leaf growth and leaf area index, and therefore, CO2 assimilation. Potassium increases the outward translocation of photosynthate from the leaf. In cotton, K plays a particularly important role in fiber development and a shortage will result in poorer fiber quality and lowered yields.

K Deficiency in CottonPotassium deficiency occurs more frequently and with greater intensity on cotton than for most other agronomic crops. Typical K deficiency symptoms consist of yellowish-white mottling of the leaves that changes to numerous brown specks at the leaf tips, around margins and between veins. The leaf tip and margin curl downwards as the tissue breakdown continues. Finally the whole leaf becomes rust colored, brittle and drops prematurely, stopping boll development which results in dwarfed and immature fruit, some of which may not open. These small bolls are a typical symptom of severe K deficiency in cotton. Many of these symptoms are related to the disturbance of tissue water balance resulting in tip drying, leaf edge curling, and early senescence. Potassium deficiency

POTASSIUM NUTRITIONPotassium (K) deficiency has occurred widely but sporadically across the US Cotton Belt in recent years. This has prompted a large number of agronomic and physiological research to explain this phenomenon. These studies have shown that the onset of K deficiency is related to the use of higher-yielding, quickermaturing, varieties with less K being stored in prior to flowering, and decreased root activity during boll development. Obviously

Figure 7. Uptake of foliar-applied 15N by cotton leaves and movement to the bolls (From Miley and Oosterhuis, 1990).

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symptoms in cotton are quite distinctive and, due to the characteristic bronzing that occurs, were once termed cotton rust before the true cause was known. The symptoms of K deficiency have been mistaken for Verticillium wilt symptoms as they seem to occur under similar environmental conditions. Furthermore, the growth and yield of cotton varieties less susceptible to Verticillium wilt are often less affected by late-season K deficiency. Potassium deficiency has occurred widely across the US Cotton Belt in recent years. The occurrence of these outbreaks of K deficiency have been somewhat unpredictable and the explanations not clear. The K-deficiency syndrome appears to be a complex anomaly related to low soil K status, K fixation in the soil, a greater demand for K by modern cultivars, less storage of K prior to flowering by modern cultivars, the inability of the root system to supply the needed K during boll development, and possible relationships with diseases such as Verticillium wilt.

same nutrient. The petiole threshold level of K will decrease from about 5.0% at first flower to about 2.0% near open boll. Three to four foliar applications of K should be made during the first five weeks of boll development at 7 to 10 day intervals starting at the commencement of flowering. A minimum rate of approximately 4.5 kg/ha of K should be used at each application. The recommended source of K for foliar fertilization is KNO3, although K2SO4 or K2S2O4 appear to work almost as well. Attention should be given to possible solubility problems in cold water. The use of an adjuvant with the foliar spray will increase leaf K uptake but may not necessary result in increased yields, although it may permit the use of a lower rate of K per application. A three-year Beltwide study from 1991 to 1993 at twelve sites from North Carolina to California evaluated the effect of foliarapplied KNO3 compared to soil-applied KCl on cotton yield and fiber quality, and showed significant yield increases from foliar K recorded about 40% of the time. It has been shown, using 42KNO3 applied to cotton leaves that foliar-applied K moved into the leaf and to the boll within 20 hours. Other studies in Arkansas using Rubidium, indicated that K first entered the leaf within 6 hours and then in greater quantities between 6-48 hours after application and was translocated to the developing bolls with little delay during the same period. Foliar K has been shown to increase the K content and dry weight of the fibers.

Cotton K RequirementsTotal seasonal K requirement ranges from 52-112 kg N/ha for dryland cotton, and 53-393 kg K/ha for irrigated cotton. K removed in the lint and seed accounts for 7.5-46% of total plant K. Peak daily uptake rates 2.1-4.6 kg K/ha/day (dryland) and 1.5-4.6 kg N/ha/day irrigated. Most goes into developing fruit the boll wall (55-60% at maturity) in particular (40%).

K Fertilization of CottonMost fertilizer applications of K are surface applied or shallowly incorporated into the topsoil. Applications are usually made in Fall of immediately prior to planting. Quantities vary from zero to about 90 kg K/ha. Research in California has shown that cotton root systems fail to exploit available K in the topsoil adequately. Work in Alabama suggested that cotton may respond to deep placement of K fertilizer at a depth of 15-30 cm. Yield increases from deep placement of fertilizer K have not consistently resulted in yield increases and additional research is needed. Soils exhibiting the greatest response to deep placement of K generally have subsoils with low to very low soil K. Foliar applications of K are made when tissue tests or leaf symptoms call for it, although the practice is probably only applied on 2-3% of the acreage.

BORONBoron (B) has long been known as an essential micro nutrient element required for optimal growth and development of cotton (Gossypium hirsutum L.) plants.

Importance of BBoron is required for cell wall synthesis, integrity of plasma membranes and pollen tube growth. The important role of B in pollen germination and pollen tube growth for successful fruit set of higher plants suggests that B deficit during flowering and fruiting may significantly reduce boll retention, resulting in lower yields. A deficiency of B can also affect fiber quality presumably because of the role of B in cell wall growth.

Foliar Fertilization with KPotassium deficiencies can be corrected through preplant soil applications or partially corrected using mid-season sidedress applications of K. The requirement for foliar-applied K varies greatly with geographical area and even within a single field, and it is difficult to provide a standard recommendation for the practice, mainly because the explanation for the K deficiency syndrome is still not clear. Foliar application of K during boll development may be beneficial when the soil K level is inadequate, either from K fixation, low soil test K status, or poor root growth, and when petiole analysis indicates a pending shortage of K. Foliar applications of K may offer the opportunity of correcting these deficiencies more quickly and efficiently, especially late in the season when soil application of K may not be effective or possible. Foliar applications have the advantage of allowing producers to add the necessary K when tissue analysis indicates a pending shortage, and thereby correct the deficiency and prevent yield loss. It is of interest that foliar feeding