Ativadores químicos e biológicos no desenvolvimento radicular da cana-de-açúcar

Por: D. A. Ferreira; A. Borges; J. L. I. Dematte

INTRODUÇÃO

Tem sido observado de longa data que a quantidade do sistema radicular pode ser comparada com o desenvolvimento da parte aérea da planta assim como ele pode diferir em relação a forma, porém não em relação as estruturas comuns que são semelhantes (Taiz et al., 2017).

Por outro lado, nos últimos tempos tem sido observado uma grande evolução no conhecimento dos sistemas radiculares, principalmente nos tipos de enzimas envolvidos nas mais diversas reações na interface solo-raiz e em consequência na absorção radicular (Rae et al., 2014).

De maneira geral os nutrientes ao serem absorvidos, via bombas de próton ou outro sistema, necessitando de uma diferença de potencial para funcionar, estão envolvidos, uma vez na planta, diretamente na formação das enzimas (Zonta et al., 2018).

No sistema de cana de açúcar e devido ao tipo de cultivo, se cana planta e soqueira e em função das épocas de corte devido aos períodos de déficit hídrico, o sistema radicular é alterado, dificultando os seus estudos.

Entretanto, as características de absorção de água e nutrientes, translocação no interior da planta, a manutenção de reservas e de defesa, assim como grande parte das enzimas, permanecem os mesmos.

Por outro lado, devido ao sistema de manejo empregado na cana, irrigada ou não, o sistema radicular é diferente em extensão, sendo muitas vezes maior no sistema irrigado.

Neste sistema as raízes podem crescer continuamente ao longo do ano desde que não falte água e nutrientes na rizosfera. Se a rizosfera for pobre em nutrientes o crescimento do sistema radicular é lento (Taiz et al., 2017).

As eficiências destas características assim como das condições do ambiente promovem uma série de funções, tais como a tolerância a seca, a capacidade de brotação e perfilhamento de soqueiras, a tolerância devido ao sistema mecanizado, como a compactação e maceração de gemas, a maior eficiência na absorção de água e nutrientes, inclusive em profundidade, e a tolerância ao ataque de pragas e doenças do solo. A relação destes processos é considerada na produtividade final.

Os tipos de sistema radicular na cana, tais como, raízes adventícias, raízes de sustentação, raízes de cordão apresentam uma infinidade de pelos absorventes, umas mais em relação as outras. Em relação aos pelos absorventes, próximo a superfície e na entre linha sob a palha, indica que as aplicações de corretivos e fosfatagem devem ser feitas em área total (Vitti & Priori, 2009).

A profundidade do sistema radicular da cana pode atingir 1,5 m a mais de 2,0 m, o que dependerá principalmente da fertilidade do solo, da quantidade de umidade e do teor de oxigênio do solo.

Em relação a produtividade agrícola da cana não se tem um padrão definido com relação a um percentual de raízes em cada profundidade do solo, pois o sistema radicular é dinâmico ao longo dos diversos períodos de desenvolvimento da planta, porém, no eixo do sulco, sempre haverá maior quantidade de raízes.

Após o corte da cana, não significa que o sistema radicular morre imediatamente, no entanto ocorre o ciclo de secagem e umedecimento que são maiores causadores de mortandade das plantas.

As raízes que sobrevivem assim como os rizomas, constituem em fontes de reservas de metabolitos para o perfilhamento inicial das soqueiras (Vasconcelos e Casagrande, 2008), além de serem importantes para ciclagem nutricional realizadas pelos microrganismos do solo e aporte de carbono no solo. Neste aspecto o sistema radicular é diferente, principalmente em quantidade, para as canas cortadas no período úmido ou seco.

É necessário compreender que não seria apenas a quantidade de sistema radicular, inclusive em profundidade, que contribuem para a produtividade final da cana, mas sim uma série de sistemas interligados tais como o clima, tipo de solo, qualidade da fertilidade, variedades utilizadas etc.

No entanto, o conhecimento do sistema radicular assim como a dinâmica do seu desenvolvimento por estar ligado a todo o sistema solo e desenvolvimento das plantas, pode auxiliar na implementação de técnicas de manejo da cultura de forma a proporcionar a expressão do potencial de produtividade (Vasconcelos e Casagrande, 2008).

Resultados positivos em relação ao Longevus tem sido observado em diversas usinas dos estados de SP, MG, GO e MS, principalmente nos maiores valores de TCH e ATR. Após o corte, verifica-se que além do aumento em produtividade, a rebrota da cana é mais expressiva e homogênea, o que garante uma maior longevidade do canavial.

O objetivo fundamental deste trabalho foi avaliar por meio de análises químicas e biológicas do sistema radicular e do solo, de uma área de soqueira de cana com uma aplicação do produto Longevus, em sistema irrigado, os indicativos de melhoria no sistema de produção. A área utilizada pertence a Usina Bevap, em Brasilândia de Minas MG, e as avaliações serão corroboradas com brotação das socas, desenvolvimento vegetal e produtividade.

MATERIAL E MÉTODOS

As amostras de solo para as avaliações de textura do solo, química para fins de Fertilidade do solo, análise nutricional de tecido vegetal de raízes, porosidade total e atividade enzimática dos microrganismos do solo foram obtidas na fazenda São José, localizada em Brasilândia de Minas, estado de Minas Gerais, área pertencente a usina Bevap.

A variedade de cana-de-açúcar cultivada é RB86 7515, no 8º corte, o Pivô de irrigação é o 91211, e foram coletadas amostras em dois talhões, sendo o talhão 1 com uma aplicação de Longevus soca (10 L ha^-1) em 2019, e o talhão 2 com manejo padrão da usina.

As amostras de solo e raízes para textura do solo, química para fins de Fertilidade do solo, porosidade total e análise nutricional de tecido vegetal de raízes foram encaminhadas para o Laboratório de Solos da ESALQ/USP, localizado em Piracicaba – SP, onde as análises foram realizadas. As amostras para avaliação da atividade enzimática dos microrganismos do solo foram encaminhadas para o Laboratório IBRA, localizado em Sumaré – SP.

As coletas de solo e raízes foram realizadas nas profundidades de 0-25, 25-50 e 50-100 cm para as avaliações de química para fins de Fertilidade do solo, porosidade total e análise nutricional de tecido vegetal de raízes. A atividade enzimática dos microrganismos do solo foi realizada com amostras de solo coletadas nas profundidades de 0-25 e 25-50 cm.

O método utilizado para avaliação da textura do solo foi do densímetro de Buyoucos (SSSA Book Series 5. Methods of Soil Analysis, part 4, 2018). Baseado na classe de diâmetros (mm) conforme USDA, com cinco frações de areia e duas frações de argila. Os atributos físicos do solo foram determinados pelo método do anel volumétrico o qual consiste na amostragem do solo com estrutura indeformada em um anel (cilindro metálico) de volume conhecido (EMBRAPA, 1997).

A metodologia utilizada para análise química para fins de fertilidade seguiu os procedimentos descritos em análises químicas para avaliação da fertilidade do solo (EMBRAPA, 1988).

A extração de fósforo (P) e potássio (K) foi feita por Mehlich 1 e a determinação foi feita por colorimetria e fotômetro de chama, respectivamente. cálcio (Ca) e magnésio (Mg) foram extraídos por KCl 1 mol L^-1 e determinados por espectrofotômetro de absorção atômica, e o alumínio (Al) também foi por KCl 1 mol L^-1, a extração de acidez potencial (H + Al) foi feita por acetato de cálcio 0,01 mol L^-1 e a determinação feita por titulometria.

A extração de enxofre (S) foi feita com solução de fosfato de cálcio 0,01 mol L^-1 e determinado por colorimetria (Manual de análise química para avaliação de fertilidade de solos tropicais, IAC, 2001). Para extração da matéria orgânica (MO) utilizou-se solução de dicromato e a determinação por titulometria (Métodos de Análise Química, Mineralogia e Física de Solos do Instituto Agronômico de Campinas, 2009).

A análise química do tecido vegetal de raízes foi obtida por digestões sulfúrica, para o nitrogênio (N), e nitroperclórica para fósforo (P), potássio (K), cálcio (Ca), zinco (Zn), manganês (Mn) e ferro (Fe). O teor boro (B) foi obtido por incineração. A determinação de P e B foi por colorimetria, do S por turbidimetria, o K por fotometria e os teores de K, Ca, Mg, Cu, Zn, Mn, e Fe, por espectrofotometria de absorção atômica (Manual de Análises Químicas de Solos, Plantas e Fertilizantes, 2º edição revista e ampliada. Embrapa, 2009).

A avaliação da enzima β-glicosidade baseia-se na determinação colorimétrica da p-nitrofenol liberado pelas β-glicosidades do solo, quando o solo é incubado com uma solução tamponada de p-nitrofenil-β-D-glicopiranosídeo, a fosfatase ácida é determinada pela colorimetria da p-nitrofenol que é liberado pelas fosfatases encontradas no solo quando o solo é incubado com uma solução tamponada de p-nitrofenol fosfato, e a enzima arilsulfatase é determinada pela colorimetria da p-nitrofenol que é liberado pelas sulfatases encontradas no solo quando o solo é incubado com uma solução tamponada de p-nitrofenol sulfato (Tabatabai, 1994).

As informações da área, como variedade de cana-de-açúcar e lâmina de irrigação, e as avaliações tecnológicas, tonelada de cana por hectare (TCH), açúcares totais recuperáveis (ATR) tonelada se açúcares totais recuperáveis por hectare (tATR ha^-1) foram fornecidas pela equipe da usina Bevap.

RESULTADOS E DISCUSÃO

IRRIGAÇÃO E CORTES DA CANA-DE-AÇÚCAR

Os dados referentes ao sistema de irrigação aplicado na Fazenda São José, Usina Bevap, localizada em Brasilândia de Minas MG, foi fornecido pela própria usina. O Pivô Central de número 91 211, com lâmina baixa, em uma área irrigada de 19,22 ha. Em 2019 a cana foi cortada em 20 de outubro no sétimo corte, e em 2020 em 21 de setembro no oitavo corte. A classe textural do solo indica textura média argilosa a argilosa.

ATRIBUTOS FÍSICOS DO SOLO

Em relação aos teores de porosidade observa-se que nas camadas superficiais até 50 cm de profundidade, a porosidade apresenta-se maior nas camadas onde foi aplicado o produto comparado com o padrão (Tabela 1).

Tal resultado significa que o produto aumenta a quantidade de raízes e, portanto, apresenta uma tendência a diminuir a compactação, apesar da utilização do produto ter ocorrido em apenas num ano agrícola. Nota-se a necessidade em relação a compactação, de utilizar mais vezes o produto Longevus.

Os valores da densidade da partícula (Brady & Weil, 2013) são semelhantes nas duas situações indicando com isso que os solos das áreas têm a mesma classificação pedológica. A densidade do solo, em g cm^-3, indica na camada de maior profundidade ser este um solo de textura média- argilosa.

Tabela 1. Atributos físicos de solo com cana de açúcar nos tratamentos com Longevus e padrão fazenda (amostras coletadas na Fazenda São José, Brasilândia de Minas – MG).

Métodos: densidade de partículas – picnômetro; densidade do solo – anel volumétrico (Manual de Métodos de Análise de Solo, EMBRAPA. 3ª edição revista e ampliada, 2017).

ANÁLISE QUÍMICA DO SOLO

Os parâmetros químicos avaliados tanto na área padrão como na área aplicada com Longevus, oriundos de amostras da Fazenda São José, em Brasilândia de Minas – MG, estão indicadas na Tabela 2.

Em relação a estes atributos pode-se observar que de maneira geral não há grandes diferenças em relação ao produto adicionado.

Entretanto, observando com mais detalhes, nota-se que em relação aos índices de pH e o nível de saturação de bases, índice V%, os valores apresentados estão coerentes, ou seja, à medida que aumenta o pH também aumenta o índice V% (Raij, 2011), principalmente nestes solos de pH dependente e de mineralogia basicamente caulinitica e óxidos de ferro e de alumínio, estes na forma mineral ou amorfos.

Observa-se na Tabela 2, que o nível de saturação de bases, na maior profundidade do solo, está com acréscimo de 32% para o tratamento com Longevus, indicando com isso que o produto age em profundidade.

Observe que não houve diferenças na matéria orgânica e na capacidade de troca catiônica (CTC) do solo. A relação entre pH e a saturação de alumínio, índice m%, indica que o valor na camada mais profunda do solo apresenta-se 28% maior na área em que não foi aplicado o produto Longevus, valor este compatível inclusive em relação ao pH como foi observado anteriormente (Raij, 2011).

Da mesma maneira que os valores de H + Al, designado de acidez potencial, maiores no solo sem o produto. Tal fato seria uma quantidade adicional para desprotonação na grade cristalina do mineral de argila, aumentado a CTC efetiva do solo mineral. Em consequência tudo leva a crer que o produto testado apresenta também ação relacionados as alterações do pH, inclusive em profundidade.

Por outro lado, note que em relação ao fósforo (na forma de P), indica que os valores deste elemento na solução do solo foram maiores na área onde foi aplicado o produto, nas três profundidades de solo que foram avaliadas.

Nas camadas de 0-25 cm, 25-50 cm e 50 –100 cm os valores em ppm do fósforo foram para o Longevus, respectivamente, 78,3; 23,8 e 4,3 e na área sem a aplicação do produto os resultados foram de 21,9; 3,2 e 1,3; nas profundidades avaliadas.

Os acréscimos em percentagem foram de 28, 13 e 30% na área com aplicação do produto, indicando com isso que ele tem ações no sistema solo que promovem a solubilização do fósforo no estado não lábil presente no solo assim como no próprio composto, agindo inclusive em profundidade.

No caso de transformar tais produtos na forma de P₂0₅ seria somente multiplicar o valor em ppm por 2,29. Os teores de potássio indicam a ação da vinhaça aplicada no solo durante todos estes anos.

Em relação aos micro nutrientes, em ppm, principalmente na camada superficial do solo, nota-se que onde foi aplicado o produto os teores de ferro, manganês e zinco são maiores, indicando com isso também que tal produto altera os teores no solo.

Tabela 2. Resultados de análises de química de solo para fins de fertilidade para tratamentos com Longevus e padrão (amostras coletadas na Fazenda São José, Brasilândia de Minas – MG).

Métodos de Análise Química, Mineralogia e Física de Solos do Instituto Agronômico de Campinas, 2009.

ANÁLISE QUÍMICA DO SISTEMA RADICULAR DA CANA-DE-AÇÚCAR

As análises químicas realizadas com amostras do sistema radicular das plantas de cana-de-açúcar (Tabela 3), avaliadas em profundidades, indicam que os teores analisados seguem o padrão observado nas análises das amostras de solos para fins de fertilidade, porém, com valores numéricos bem menores.

Assim portanto, em relação ao fósforo, nota-se que os valores são maiores nas duas primeiras camadas de solos, indicando com isso maior absorção deste elemento. Entretanto, tem chamado a atenção relacionados aos teores de cálcio e magnésio, que estão maiores nas primeiras camadas do solo, e que indicam que a planta necessita de tais nutrientes inclusive na quantidade observada.

Em relação aos micro nutrientes de ferro e zinco, que estão maiores nas primeiras camadas de solo, indicando que o produto estaria atuando em processos que resultaram na solubilização de tais elementos.

O teor de nitrogênio tem sido semelhante na primeira camada analisada, sendo que nas demais profundidades os teores são superiores na área com aplicação do produto, o que pode indicar uma maior absorção da planta a este nutriente nas camadas mais profundas do solo, principalmente devido ao aumento radicular e a características químicas do produto. Tal observação foi confirmado na cultura do café utilizando tecnologia baseada nos princípios básicos do Longevus.

Tabela 3. Resultados de análises de nutrientes nas raízes de cana de açúcar nos tratamentos com Longevus e padrão fazenda (amostras coletadas na Fazenda São José, Brasilândia de Minas – MG).

Manual de Análises Químicas de Solos, Plantas e Fertilizantes. 2º edição revista e ampliada. Embrapa, 2009.

ANÁLISE ENZIMÁTICA DOS MICRORGANISMOS DO SOLO

Visando uma avaliação robusta dos atributos que estão relacionados ao condicionamento do sistema solo, foram quantificadas algumas enzimas liberadas por microrganismos do solo, que atuam como bioindicadores de qualidade do sistema solo. A atividade enzimática foi realizada nas profundidades de 0-25 e 25-50 cm.

As enzimas avaliadas (Tabela 4) foram β glicosidase (ciclo do carbono), arilsulfatase (ciclo do enxofre) e fosfatase ácida (ciclo do fósforo), que são parâmetros de saúde do solo (Mendes et al., 2018).

A atividade enzimática foi superior para a enzima β glicosidase na profundidade avaliada de 0-25 cm, e a enzima arilsulfatase obteve valores superiores nas duas profundidades avaliadas (0-25 e 25-50 cm), com relação a área com manejo padrão da usina Bevap.

O produto Longevus tem como uma de suas premissas o efeito ativador da microbiologia do solo, em função da promoção de maior enraizamento das plantas, o que favorece a formação de rizosfera funcional e equilibrada, devido as fontes de carbono presentes em sua composição.

Além de cada enzima se relacionar a ciclos biogeoquímicos do solo o que indica o aumento na ciclagem nutricional do solo, e como indicadores de qualidade do solo, a atividade enzimática é uma aliada para a verificação da melhoria no componente biológico advindo de uma técnica de manejo inserida no sistema (Silva et al. 2010; Mendes et al. 2018).

Tabela 4. Atividade enzimática em solo com cana de açúcar nos tratamentos com Longevus e padrão fazenda (amostras coletadas na Fazenda São José, Brasilândia de Minas – MG).

Metodologia: TABATABAI, 1994 = Tabatabai, M. A. Soil enzymes. In: R. W. Weaver et al. (ed) Methods of soil analysis.

Neste aspecto, o sistema radicular das culturas tem uma importante função na conexão com os microrganismos do solo, formando a rizosfera das plantas (Andreote & Pereira e Silva, 2017; Korenblum et al., 2020).

Esta liberação de compostos, enzimas e outras fontes orgânicas, auxiliam na formação de agregados estáveis (Hong, 2013; Vasconcellos et al., 2013; Carneiro et al., 2015), com consequente aumento da porosidade do solo e redução da compactação.

Sendo assim, observa-se que a área com o produto, apresenta-se com maior atividade biológica medida pelas enzimas em praticamente todas as profundidades, quando observamos as enzimas β glicosidase e arilsulfatase, o que demonstra que o equilíbrio e atividade biológica estão em recuperação no ambiente de produção, e reflexos em todos os componentes do sistema solo estão sendo observados, inclusive na química e física do solo conforme observado neste trabalho. O que resulta em maior resiliência do sistema de produção e produtividade da cultura da cana-de-açúcar.

PRODUTIVIDADE AGRÍCOLA

A produtividade referente a área de 19,22 ha aplicada com o produto Longevus foi de 103,83 t ha^-1, e 90,13 t ha^-1 na área Padrão com área de 19,31 ha (Tabela 5). A área com o produto apresentou acréscimo de 1,4 toneladas de açúcar por unidade de área.

Entretanto, devido as particularidades do Longevus visto neste trabalho, ele tende a desenvolver mais o canavial em termos de toneladas devido principalmente a maior abundância de raízes e ao sistema de irrigação, e as funções advindas desta melhoria, haja vista a maior produtividade, porém com menor ATR.

Tabela 5. Área colhida de cana-de-açúcar (ha), tonelada de cana por hectare (TCH), açúcares totais recuperáveis (ATR) tonelada se açúcares totais recuperáveis por hectare (tATR) na Fazenda São José, Brasilândia de Minas – MG.

Metodologia: TABATABAI, 1994 = Tabatabai, M. A. Soil enzymes. In: R. W. Weaver et al. (ed) Methods of soil analysis.

CONSIDERAÇÕES DE ORDEM GERAL

A Usina Bevap – MG é caracterizada por apresentar áreas de cana com diversos sistemas de irrigação via pivô e gotejo. A usina foi implantada próximo ao ano de 2010 utilizando sistemas de irrigação existentes na região para a produção de grãos.

A produtividade safra 2020/21 está com valores entorno de 100 t/ha e ATR de 139,5. A idade média do canavial está além de 4,5 anos, e foi baseado nela que foi aplicado o produto Longevus em socas de 7 e 8 cortes em variedades com sérios problemas de doenças.

Entretanto o produto permitiu, apesar dos inconvenientes encontrados, acréscimo de produtividade assim como, e principalmente, aumento do sistema radicular e solubilização do fósforo.

BIBLIOGRAFIA CONSULTADA

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TÓPICOS RELACIONADOS A APLICAÇÃO DO LONGEVUS EM ÁREA COMERCIAL

Foi realizado nesta usina a aplicação de 8.000 ha com Longevus, e os principais acréscimos de produtividade e as principais características das áreas (fazendas, categoria de corte, sistemas de irrigação, talhões, variedades) estão apresentadas na tabela 6.

Tabela 6. Informações das áreas comerciais da Usina Bevap com a utilização de Longevus em relação aos sistemas de irrigação.

Aplicação de 10,0 L ha^-1 de Longevus em soqueira via Drench e de 4, 0 L ha^-1 de Energy Cana (via foliar). Aplicação foi realizada em 2019, em cana soca.

Nota-se que em relação a categoria de corte e independe da variedade, os resultados positivos com a utilização de Longevus são observados.  As variedades RB 86 7515 e SP 80 1842 demonstraram os maiores acréscimos, em sistema de irrigação por Pivô. Entretanto, observa-se que quando se aplica o gotejo, apesar da categoria de corte ser menor, a produtividade foi maior.

Figura 1. Desenvolvimento radicular da cultura de cana-de-açúcar na Fazenda Santa Rita, pivô linear 91 202 talhão 7 e 8, variedade RB92 579, 3^o Corte.

OBS: Trincheira realizada 30 dias após a colheita, a diferença entre as áreas com aplicação de Longevus (10 L ha^-1) e Energy Cana (4 L ha^-1) com relação ao padrão da usina foi de 20 TCH.

Figura 2. Desenvolvimento radicular da cultura de cana-de-açúcar na Fazenda Ponte Alta, pivô central talhão 1 e 2, variedade SP-80 1842, 11^o Corte.

OBS: Trincheira realizada 25 dias após a colheita, a diferença entre as áreas com aplicação de Longevus soca (10 L ha^-1) e padrão da usina foi de 14 TCH.

Figura 3. Rebrota da cana-de-açúcar na Fazenda São Geraldo pivô linear 91 202 talhão 5 e 7, variedade RB96 6928, 5^o Corte.

OBS: Nesta área foi utilizado o produto foliar Energy Cana (4 L ha^-1) (não foi aplicado Longevus).

Figura 4. Rebrota da cana-de-açúcar na Fazenda São Geraldo Pivô 91 201 talhão 7 e 9, variedade RB86 7515, 9^o Corte.

OBS: Nesta área foi utilizado o produto foliar Energy Cana (4 L ha^-1) (não foi aplicado Longevus).

Figura 5. Rebrota da cana-de-açúcar na Fazenda São Geraldo Pivô 91 211 talhão 1 e 2, variedade RB80 1842, 8^o Corte.

OBS: Nesta área foi utilizado o Programa Construindo Plantas (PCP) para a cultura da cana-de-açúcar, com aplicação de Longevus soca (10 L ha^-1), e o foliar Energy Cana (4 L ha^-1).