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1 Adaptado de WILKINSON & LOWREY, 1973). INTRODUÇÃO Crescimento vegetal ƒ energia interceptada Energia interceptada ƒ área de folhas verdes (IAF) Área de folhas verdes ƒ densidade de folhas vivas Densidade folhas vivas ƒ número de folhas vivas/perfilho tamanho médio das folhas densidade de perfilhos ⇓Seletividade, intensidade e freqüência do pastejo × mecanismos de tolerância e evitamento ⇓ ESTRUTURA DO IAF POR QUÊ CONHECER A FISIOLOGIA DA PLANTA FORRAGEIRA?! ⮚ Estabelecimento de limites: até que ponto podemos explorar uma planta sem prejudicar o seu desenvolvimento?! ⮚ Somente conhecendo o funcionamento do metabolismo e princípios de desenvolvimento da planta podemos estabelecer conceitos associados ao MANEJO DAS PASTAGENS Ausência de conhecimentos básicos sobre fisiologia das forrageiras PASTAGENS DEGRADADAS Como alteramos a produção de uma planta forrageira?! ✔ Peso dos perfilhos ✔ Número de perfilhos Perfilhamento de uma planta forrageira – Associado à: ✔ Genótipo ✔ Balanço hormonal ✔ Florescimento ✔ Fotoperíodo – Temperatura – Luminosidade (intensidade luminosa) ✔ Disponibilidade de nutrientes e água ⮚ Conjunto de características genéticas de cada espécie ⮚ Condicionadas por fatores ambientais (luz, temperatura e umidade) ⮚ Estes fatores regem a velocidade das reações bioquímicas (termo dependente): TEMPERATURA X REAÇÕES BIOQUÍMICAS ⮚ Morfogênese: A dinâmica de geração (“genesis”) e a expansão da forma da planta (“morphos”) no espaço MORFOGÊNESE DAS PLANTAS FORRAGEIRAS Relação entre as variáveis morfogênicas e as características estruturais do pasto (Chapman e Lemaire,1996). MORFOGÊNESE DAS PLANTAS FORRAGEIRAS Características morfogênicas determinantes do acúmulo de massa 1. Taxa de surgimento das folhas – filocrono 2. Taxa de expansão da folha 3. Duração de vida da folha 4. Tamanho final da folha 5. Número de folhas vivas por haste 6. Densidade de hastes (perfilhos) ✔ A disponibilidade de forragem por área resulta do somatório da matéria seca produzida pelas hastes presentes numa pastagem. Depende portanto da: DENSIDADE DE HASTES × PESO DE CADA HASTE ✔número de folhas produzidas ainda presentes ✔peso dos entre-nós 1.O surgimento das folhas como indicador central da morfogênese A taxa de surgimento de folhas por perfilho representa a característica CENTRAL da morfogênese A folha representa a primeira estrutura visível do FITÔMERO FITÔMERO = Nó, entre-nó, bainha, lâmina foliar e gemas É A UNIDADE BÁSICA DE ACÚMULO DE MASSA Enquanto a folha é a unidade básica do IAF, responsável pela fixação do carbono CRESCIMENTO E DESENVOLVIMENTO DE UMA PLANTA FORRAGEIRA Cada planta de uma população de forrageiras é formada por unidades básicas denominadas perfilhos formados por uma seqüência de fitômeros, um acima do outro, em diferentes estágios de crescimento. O acúmulo de fitômeros e o grau de desenvolvimento individual resultam no acúmulo de biomassa. Lâmina Lígula Gema Axilar Bainha Entrenó Nó ✔ As plantas não reconhecem o calendário humano temperatura ✔ Graus-dia: integra ao calendário humano uma unidade de tempo às quais as plantas são sensíveis (temperaturas às quais estão expostas diariamente) ✔ Segundo OMETTO (1981), GRAUS-DIA: «avaliação simplificada da energia que está à disposição da planta a cada dia» e «representa um acúmulo diário de energia acima de uma condição mínima e abaixo da máxima exigida pela planta » (temperaturas de base) Filocrono = 1/0,012 = 83 GD Filocrono em Lotus corniculatus estimado através da regressão entre o acúmulo de graus-dia e o número de folhas surgidas sobre a haste principal. (adaptado de Morales, 1998) Representação das equações de regressão utilizadas para a estimação do efeito da disponibilidade hídrica do solo sobre o filocrono de Lotus corniculatus. Os pontos representam a média de 10 plantas por tratamento Desenvolvimento foliar da haste principal e os perfilhos P1 e P2 em Lolium multiflorum durante o estabelecimento Adaptado de Viegas, 1998 FILOCRONO = 1/0,0076 = 131,5 Modificações no filocrono em função de doses de nitrogênio para aveia e azevém anual Fuente: Mazzanti et al, 1997 ✔A velocidade de surgimento de folhas é a primeira característica responsável pelo acúmulo de massa num perfilho. ✔ Esta é uma característica que depende de cada espécie (inerente ao genótipo): Festuca = 200 GD; Azevém = 110 GD ; Cornichão São Grabriel = 85 GD; Alfalfa = 50 GD; A. lateralis = 390 GD; Capim elefante anão = 85 GD P. notatum = 67 GD ✔ Determina outras características relacionadas a estrutura da planta e que está fortemente associada ao manejo da desfolha. ✔ Espécie de lenta velocidade de emissão de folhas não pode ser pastejada freqüentemente, pois a velocidade de consumo deve ser inferior à velocidade de surgimento. ✔ Dominância de espécies (principalmente em condições de pastejo). Resumo dos efeitos do meio e do manejo sobre a velocidade de emissão de folhas: - diretamente influenciada pela temperatura, - afetado pela deficiência de nitrogênio, - relativamente afetada pela disponibilidade hídrica em leguminosas temperadas, - pode ser afetada pela remoção das folhas, sobretudo em pastejo contínuo pesado. ✔ É o intervalo de tempo no qual uma folha permanece verde, do seu aparecimento até a senescência ✔ Há um número fixo de folhas por perfilho determinado geneticamente 2. DURAÇÃO DE VIDA DAS FOLHAS NÚMERO DE FOLHAS VIVAS POR PERFILHO Espécies Número de folhas por perfilho Referências Panicum maximum 4 Gomide (1997) Pennisetum purpureum 5,4-6,8 Almeida et al. (1997) Brachiaria decumbens 5 Corsi et al. (1994) Paspalum dilatatum 3,7 Mazzanti (1997) Lolium multiflorum 3 Mazzanti (1997) Hordeum stenostachys 3,4 Mazzanti (1997) Stipa setigera 2,4 Mazzanti (1997) ✔ Está associada ao genótipo (característica genotípica) ✔ Quanto maior é a duração de vida da folha, mais forragem é possível acumular num perfilho (antes que ocorra senescência) = maior IAF para captar luz 2. DURAÇÃO DE VIDA DAS FOLHAS A duração de vida das folhas: - depende diretamente da temperatura (múltiplo do filocrono), daí a diferença entre estações do ano; - é afetada pela deficiência de minerais (sobretudo N) e água; - fortemente associada à velocidade de surgimento (maior a velocidade de surgimento, menor a duração de vida) - importante no manejo pois regula o intervalo ótimo para o corte ou pastejo. 2. DURAÇÃO DE VIDA DAS FOLHAS 3. VELOCIDADE DE ALONGAMENTO DE FOLHAS (Expansão Foliar) Fortemente dependente da temperatura = resposta exponencial Depende fortemente da disponibilidade de N na zona de multiplicação celular (crescimento) e da disponibilidade hídrica Determinante da futura atividade fotossintética da folha via área da folha e concentração da rubisco É o efeito cumulativo da divisão e alongamento celular Efeito da fertilização nitrogenada sobre a taxa de elongação foliar (TEF) do azevém em diferentes temperaturas medias diárias do ar Fuente: Mazzanti et al, 1997 Efeito de diferentes níveis de nitrogênio aplicado ao solo sobre a quantidade de PAR interceptado por uma pastagem de festuca e sua conseqüência sobre o rendimento de biomassa aérea. (Gastal et al., 1992) ⮚ É diretamente influenciado pela taxa de aparecimento de folhas: determinam o número potencial de gemas. ⮚ Deste modo, cada folha surgida sobre a haste principal ou haste-mãe, representa potencial para formar um perfilho. 4. DENSIDADE DE HASTES (Perfilhamento) ⮚ Cada perfilho surgido tem a mesma estrutura da haste que lhe deu origem, assim estes também podem produzir perfilhos e assim sucessivamente. ⮚ A qualidade da luz, nitrogênio e umidade irão determinar o desenvolvimento de gemas em novos perfilhos. ⮚ A quantidade de indivíduos e a massa de cada indivíduo são determinados pelo potencial do ambiente. ⮚ O equilíbrioentre a taxa de natalidade e taxa de mortalidade de perfilhos determinam o número de indivíduos do dossel. 4. DENSIDADE DE HASTES (Perfilhamento) P1.1 Haste principal F1F2 F3F4 F5 F6 F7 P1 P2 P2.1 F8 F9 Esquema de uma gramínea no estádio vegetativo com os perfilhos primários (Pi.) e secundários (Pi.j.) ✔ O intervalo de surgimento dos perfilhos é mais ou menos semelhante ao das folhas ⇒ assim, o filocrono também indica a velocidade potencial de perfilhamento ✔ Potencialmente cada folha pode corresponder a um perfilho mas isto não se cumpre porque a partir de um certo desenvolvimento foliar, o “sombreamento” das gemas impede o seu desenvolvimento, o que ocorre tanto mais cedo quanto mais densa for a população de plantas. ✔ Durante o estádio vegetativo o acúmulo de massa depende fundamentalmente do número de folhas presentes em cada perfilho e da densidade de perfilhos na pastagem. Densidade de perfilhos ou hastes Densidade populacional e tamanho de perfilhos em pastos de capim-marandu (Brachiaria brizantha) mantidos a 10, 20, 30 e 40 cm de altura sob lotação contínua por bovinos de corte durante o período de janeiro a dezembro de 2002 (Sbrissia, 2004). - afetada diretamente pela temperatura, portanto dependente da taxa de surgimento de folhas; - fortemente afetada pela densidade inicial de plantas - fortemente dependente da disponibilidade de N e de água - fortemente afetada pelo tamanho que atinge o IAF (via qualidade da luz transmitida ao interior da pastagem), portanto, da intensidade e freqüência do pastejo, que também pode afetar a densidade (por decapitação do meristema apical), e provocar modificações no tamanho dos perfilhos (plasticidade fenotípica); A DENSIDADE DE PERFILHOS É: ✔ O tamanho final da folha depende da taxa de alongamento foliar e da taxa de surgimento, portanto depende dos mesmos fatores que afetam aquelas características. ✔ São características, em geral, estreitamente correlacionadas: ⇒ alta velocidade de emissão de folhas = folhas pequenas ⇒ baixa velocidade de alongamento foliar = folhas grandes ✔ Pode ser modificado pela forma de utilização da pastagem se a espécie é plástica ⇒ pastejo intenso e contínuo = folhas pequenas. Ex: P. notatum; P. dilatatum 5.TAMANHO FINAL DA FOLHA ✔ Característica que define a capacidade de uma haste “dispor” ou acumular forragem verde. ✔ Junto com a densidade de hastes “determina” o máximo tamanho do Índice de Área Foliar. ✔Altamente dependente de todos os fatores que afetam a “duração de vida das folhas” e a “velocidade de surgimento” 6. NÚMERO DE FOLHAS VIVAS POR PERFILHO Número de folhas completamente expandidas por perfilho em diferentes espécies EFEITO DO N SOBRE VARIÁVEIS MORFOGÊNICAS em Pennisetum purpureum, Mott Adaptado de Apezteguia et al., 1998 Slide 1 Slide 2 Slide 3 Slide 4 Slide 5 Slide 6 Slide 7 Slide 8 Slide 9 Slide 10 Slide 11 Slide 12 Slide 13 Slide 14 Slide 15 Slide 16 Slide 17 Slide 18 Slide 19 Slide 20 Slide 21 Slide 22 Slide 23 Slide 24 Slide 25 Slide 26 Slide 27 Slide 28 Slide 29 Slide 30 Slide 31 Slide 32 Slide 33 Slide 34 Slide 35 Slide 36 Slide 37