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See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/275333657 COMPETIÇÃO ENTRE ESPÉCIES DE PLANTAS – UMA REVISÃO COMPETITION AMONG SPECIES OF PLANTS – A... Article · January 2004 CITATION 1 READS 977 2 authors: Some of the authors of this publication are also working on these related projects: Use of agro-industrial coproducts in feed for ruminants View project PECULARIDADES DIGESTIVAS E METABÓLICAS DE OVINOS RABO LARGO View project Anderson de Moura Zanine Universidade Federal do Maranhão (UFMA) 147 PUBLICATIONS 443 CITATIONS SEE PROFILE Edson Santos Universidade Federal da Paraíba 154 PUBLICATIONS 524 CITATIONS SEE PROFILE All content following this page was uploaded by Anderson de Moura Zanine on 22 April 2015. The user has requested enhancement of the downloaded file. Revista da FZVA. Uruguaiana, v.11, n.1, p. 10-30. 2004 COMPETIÇÃO ENTRE ESPÉCIES DE PLANTAS – UMA REVISÃO COMPETITION AMONG SPECIES OF PLANTS – A REVIEW Anderson de Moura Zanine1; Edson Mauro Santos¹. RESUMO O entendimento da competição entre espécies de plantas é de fundamental importância nos sistemas agropecuários, notadamente onde são feitas associações entre plantas com diferentes características e habilidades competitivas. A competição entre plantas ocorre tanto abaixo como acima do solo, e deve-se considerar que existe uma associação entre estes dois ambientes. Plantas com elevada habilidade competitiva acima do solo podem não dominar determinada área, se não dispões de recursos do solo. Da mesma forma, plantas com elevada capacidade de absorção de nutrientes, mesmo em solos férteis, podem ser desfavorecidas pelo sombreamento exercido por outras de maior produção de biomassa aérea. Em suma, por ocasião da associação de espécies diferentes de plantas, deve-se optar por um arranjamento espacial que minimize a competição por luz, bem como a utilização de plantas com sistemas radiculares caracteristicamente diferentes, que explorem áreas distintas do solo. O conhecimento do processo competitivo entre plantas e da habilidade de plantas individuais passa a ser de total relevância para os sistemas pastoris. Palavras-chave: sistema radicular, parte aérea, solo, luz. ABSTRACT The understanding of the competition among species of plants is of fundamental importance in the agricultural systems, especially where there are associations among plants with different characteristics and competitive abilities. The competition among plants happens as below as above the soil, and it should be considered that an association exists among these two atmospheres. Plants with high competitive ability above the soil cannot dominate certain area, if there is not resources of the soil. In the same way, plants with high capacity of absorption of nutrients, even in fertile soils, they can be prejudiced by the shading exercised by another of larger production of aerial biomass. Thus, whenever there is the association of 1 Zootecnista, Mestre – UFRRJ, doutorando em Zootecnia – UFV. Viçosa-MG. Competição entre espécies... Revista da FZVA. Uruguaiana, v.11, n.1, p. 10-30. 2004 11 species different from plants, it should be opted for a space arrangement that minimizes the competition for light, as well as the use of plants with root systems characteristically different, that explore areas different from the soil. The knowledge of the competitive process among plants and of the ability of plants individual raisin to be of total relevance for the pastoral systems. Key words: root system, shoot, soil, light. INTRODUÇÃO As plantas podem competir entre si (intraespecífica) e com outras plantas (interespecíficas) pelos recursos do meio (luz, água, nutrientes, CO2, etc.). A duração do tempo da competição determina prejuízos no crescimento, no desenvolvimento e, conseqüentemente, na produção das culturas. Uma redução considerável no crescimento de espécies, tanto em combinações intra como interespecíficas, é resultante da competição espacial entre grupos de plantas que ocupam o mesmo local em um determinado período de tempo. RAVENTÓS e SILVA (1995) argumentaram que essa redução, ocasionada por plantas vizinhas, poderia ser devido à competição por água durante a estação seca e por luz durante a estação úmida, sendo que a natureza complexa da competição entre plantas tem sido amplamente ignorada, sendo investigada apenas na forma de estudos experimentais e em condições controladas. No entanto, a competição interespecífica por ambientes favoráveis ao estabelecimento das plantas, ao longo do tempo evolutivo, pode estar gerando adaptações nas estratégias de regeneração das espécies. Nos últimos anos, pesquisas relacionadas à habilidade competitiva de cultivares com plantas daninhas vêm ganhando importância, principalmente porque a adoção de genótipos competitivos constitui-se em prática cultural que pode reduzir custos, bem como impactos ambientais (BALBINOT JR., 2003). O aumento da capacidade competitiva de plantas é atribuído à emergência precoce, elevado vigor de plântulas, rapidez de expansão foliar, formação de dossel denso, elevada altura de planta, ciclo de desenvolvimento longo e rápido crescimento do sistema radicular (REES e BERGELSON, 1997; HAUGLAND e TAWFUQ, 2001 e SANDERSON e ELWINGER, 2002). Plantas portadoras de elevada velocidade de emergência e de crescimento inicial possuem prioridade na utilização dos recursos do meio e, por isso, geralmente levam vantagem na utilização destes (GUSTAFSON et al., 2004). Zanine, A. de M. & Santos, E. M Revista da FZVA. Uruguaiana, v.11, n.1, p. 10-30. 2004 12 O objetivo da presente revisão é mostrar os tipos de competição intra e interespecíficas que ocorrem em plantas, abaixo e acima do solo. DEFINIÇÕES Segundo GOLDBERG (1990) citado por CASPER e JACKSON (1997), a definição de competição leva em consideração como as plantas afetam a produção de uma intermediária e como outras plantas respondem à mudança nesta produção. Enquanto WILSON (1988) declara que competição é uma interação entre indivíduos, provocada por uma exigência compartilhada para um recurso de provisão limitada, conduzindo a uma redução no crescimento e sobrevivência da espécie menos adaptada. De acordo com PARK et al., (2001), existem dois fatores que influenciam o resultado da competição: I) exibição da plasticidade fenotípica que pode ser usada por uma planta em ambiente competitivo; II) potencial de habilidade competitiva (inclui tamanho da semente, tamanho da muda, tempo de aparecimento e tamanho da planta). Todas estas características, de uma maneira ou de outra, influênciam ou refletem a habilidade de uma planta individual para captar recursos. O grau de interferência na competição interespecífica depende de fatores relacionados à comunidade infestante (composição específica, densidade e distribuição) e à própria cultura (gênero, espécie ou cultivar, espaçamento entre sulcos e densidade de plantio). Depende também da duração do período de convivência, da época em que este período ocorre, sendo modificada pelas condições edafo-climáticas e pelos tratos culturais (KUVA et al, 2003). Competição assimétrica acontece quando um número pequeno de indivíduos grandes utiliza de forma desproporcional grande parte dos recursos disponíveis em detrimento do crescimento do vizinho menor. Em competição simétrica, o crescimento de cada planta está em proporção a seu tamanho (PARK et al., 2001). Em geral, competição assimétrica conduz a maior desigualdade de biomassa dentro de uma população.Porém, há interações complexas entre o arranjo de espaço de plantas, a natureza do recurso, a heterogeneidade de espaço do recurso, a disponibilidade do recurso, a fisiologia da planta e a resposta morfológica para níveis de provisão de recurso (PARK et al., 2003). Por causa destas interações complexas, não é possível concluir que o desenvolvimento de desigualdade de tamanho é à prova de competição assimétrica. Competição entre espécies... Revista da FZVA. Uruguaiana, v.11, n.1, p. 10-30. 2004 13 Competição por recursos não deve ser confundida com alelopatia; de acordo com FERREIRA (2000) alelopatia seria qualquer efeito direto ou indireto danoso ou benéfico que uma planta (incluindo microrganismos) exerce sobre outra pela produção de compostos químicos liberados no ambiente. O que diferencia a alelopatia da competição entre plantas é o fato da competição reduzir ou remover do ambiente um fator de crescimento necessário a ambas às plantas (luz, água, nutrientes, etc.), enquanto a alelopatia ocorre pela adição de um fator ao meio. Na prática, não é fácil distinguir se o efeito nocivo de uma planta sobre a outra cabe à alelopatia ou à competição (SOUZA et al, 2003). Estudos baseados na fisiologia comumente identificam como a captação de um recurso por um indivíduo afeta a quantidade do recurso captado por outro, sem determinar as conseqüências na performance da planta. O nível da população ou comunidade dá idéia das respostas fenomenológicas, mas falham em identificar a fonte intermediária. A habilidade de captar recursos no solo e a habilidade competitiva de plantas não são necessariamente correlacionadas (CASPER e JACKSON, 1997). LEMAIRE e MILLARD (1999) identificaram cinco passos para análise do efeito da competição de plantas por meio de um enfoque mecanicista: (i) modelo da aquisição de fonte e uso pelos perfilhos na ausência de competição; (ii) análise da resposta dos perfilhos a redução de fontes, quando induzida pela presença de plantas vizinhas; (iii) estudo da distribuição espacial de diferentes fontes físicas quando resultante da presença de plantas vizinhas e como as plantas percebem essas mudanças e desenvolvem uma resposta integrada; (iv) análise da sinalização planta a planta por meio de outros meios que a redução quantitativa de fontes físicas; (v) integração dos efeitos fontes com efeitos não-fonte num modelo mais compreensível ao nível do estande da planta. Na presente revisão, as competições acima e abaixo do solo serão analisadas separadamente, para fins didáticos, sendo, no entanto, necessário lembrar que estes dois tipos de competição são estreitamente correlacionados. E as conclusões serão feitas com base na correlação acima e abaixo do solo. COMPETIÇÃO ABAIXO DO SOLO Boa parte da competição entre plantas ocorre abaixo do solo. Na competição abaixo do solo, diferentemente Zanine, A. de M. & Santos, E. M Revista da FZVA. Uruguaiana, v.11, n.1, p. 10-30. 2004 14 da competição acima do solo, que primariamente envolve uma simples fonte (luz), as plantas competem por vários recursos do solo, incluindo água e pelo menos 20 minerais essenciais que diferem em peso molecular, valência, estado de oxidação e mobilidade dentro do solo. A competição abaixo do solo freqüentemente reduz a performance de plantas de forma mais acentuada que a competição acima do solo, e esta é a principal forma de competição que ocorre em solos áridos e outros sistemas com baixa densidade de plantas (CASPER e JACKSON, 1997). Os recursos do solo são alcançados pela superfície radicular por meio de três processos: interceptação radicular, fluxo de massa de água e nutrientes e por difusão. Menos de 10% da captação de recurso devem-se à interceptação radicular (MARSCHNER, 1995). O suplemento de N, P e K, quase sempre depende do fluxo de massa e da difusão, sendo processos de difícil separação, experimentalmente, no campo (CASPER e JACKSON, 1997). AERTS (1999) argumentou que a competição em ambientes pobres em nutrientes não representa necessariamente uma habilidade competitiva por nutrientes e uma alta taxa de crescimento, mas pode ser resultado de características que reduzem as perdas de nutrientes, ou seja, baixa concentração de nutrientes nos tecidos e baixo fluxo de tecidos. Assim, a baixa taxa de crescimento de algumas espécies em ambientes pobres em nutrientes deve ser considerada como conseqüência da maior taxa de retenção de nutrientes do que a própria competição pela absorção destes. AERTS (1999) relacionou disponibilidade de nutrientes com a intensidade luminosa, afirmando que sob alta disponibilidade de nutrientes, a competição se dá principalmente por luz. Quando luz é um recurso unidirecional, habitats com altos níveis de nutrientes são dominados por espécies perenes de rápido crescimento com estatura alta e uma maior disposição vertical da área foliar. Além disso, estas espécies têm alta taxa de fluxo de folhas e raízes e uma alta plasticidade morfológica durante a diferenciação das folhas. HABILIDADE COMPETITIVA ABAIXO DO SOLO - ÁREA RADICULAR E TAXAS DE CAPTAÇÃO DE RECURSOS A ocupação dos espaços do solo pelas raízes tem importância primária na competição. A habilidade de ocupação espacial depende de várias características das raízes, incluindo taxa de crescimento relativo, biomassa, densidade de pêlos radiculares e área superficial total (CASPER e JACKSON, 1997). Quando Competição entre espécies... Revista da FZVA. Uruguaiana, v.11, n.1, p. 10-30. 2004 15 considerada a competição abaixo do solo por plantas de diferentes espécies, pode haver diferença competitiva se as habilidades competitivas dos sistemas radiculares destas espécies forem muito diferentes (FRANSEN et al., 2001). Há duas condições prévias antes que a competição de raiz possa acontecer: (1) deve haver sobreposição de zonas de captação para nutrientes entre as raízes de plantas vizinhas, e (2) deve haver falta de nutrientes disponíveis de todo sistema radicular para apoiar crescimento irrestrito de todas as plantas (MORRIS e MYERSCOUGH, 1991). Na competição interespecífica, algumas características, segundo CASPER e JACKSON (1997), devem ser levadas em consideração. Em primeiro lugar, a competição pode também ocorrer entre raízes da mesma planta. Em segundo lugar, onde e quando as raízes se desenvolvem podem ser tão importante quanto a densidade radicular média. Uma planta com grande área radicular pode não se desenvolver em áreas de alta concentração de nutrientes. Terceiro, micorrizas apresentam um importante função, mas são freqüentemente ignoradas nos estudos de aquisição de nutrientes, e quarto, as propriedades fisiológicas relacionadas com a taxa de captação são também cruciais para a habilidade competitiva. A competição de plantas competidoras por fontes de nitrogênio e outros minerais do solo depende da sua habilidade específica em capturar estas fontes (arquitetura radicular e propriedades de absorção dos tecidos radiculares) (LEMAIRE, 2001). Avaliando o efeito da nutrição mineral sobre a competição entre Eucalyptus gandis e Brachiaria decumbens, BRENDOLAN et al,. (2000) observaram que quando a nutrição não foi um fator limitante ao crescimento das plantas, a competição intraespecífica reduziu, em média, 23% o comprimento das raízes, a área foliar e a matéria seca do caule e da raiz do eucalipto e a competição interespecífica reduziu, em média, 75% da matéria seca da braquiária. Quando a nutrição passou a ser um fator não limitante, não foi mais constatado efeito da competição. Alguns padrões temporal e espacial deenraizamento parecem reduzir a competição abaixo do solo, entrando assim na categoria geral de separação de nicho. As partições espacial e temporal de recursos no solo podem ser relacionadas. Raízes profundas podem permitir que plantas acessem fontes de água disponíveis depois que camadas de solo superiores tenham secado, permitindo-as adaptar o seu crescimento às épocas de baixa precipitação, e fazendo-as persistirem Zanine, A. de M. & Santos, E. M Revista da FZVA. Uruguaiana, v.11, n.1, p. 10-30. 2004 16 quando plantas vizinhas já estejam dormentes ou mortas. A habilidade de uma espécie para extrair água profunda do solo comparada a outras espécies pode ser aumentada através de maiores densidades de raízes. Por isso, uma planta que tem a habilidade de extrair água em profundidade é mais vantajosa, apresentando um maior crescimento e desenvolvimento de biomassa radicular, tornado-as muitas vezes plantas mais competitivas (GRIEU et al., 2001). Segundo LEMAIRE (2001), no caso de gramíneas, o modo mais eficiente para um perfilho exercer vantagem sobre os seus vizinhos, em condições de baixa umidade de solo, é ter um desenvolvimento radicular mais rápido, permitindo uma absorção inicial de água no solo e o acesso a fontes de água nas camadas mais profundas do solo. A água é absorvida e transpirada por uma planta em relação à quantidade de energia solar interceptada. Assim como para fontes minerais, a competição por água entre plantas individuais, dentro da população de plantas, é amplamente dirigida pela competição por luz. Além disso, a água não pode ser considerada exatamente como uma fonte para o crescimento da planta, mas como um meio de dissipar o excesso de energia solar recebido pelas folhas para evitar o excesso de temperatura e dessecação do tecido da planta. Um experimento em casa de vegetação foi realizado por GRIEU et al., 2001, com o objetivo de avaliar a absorção de água pela competição de raízes de leguminosa trevo branco (Trifolium repens L.) e da gramínea azevém-perene (Lolium perenne L.) em diferentes profundidades de solo (5, 40 e 75 cm). Com o aumento da profundidade do solo houve uma dificuldade de absorção de água para ambas as plantas. Embora tenha sido observada uma superioridade na absorção de água pelo trevo branco, isso ficou bastante evidente depois de três meses de crescimento competitivo, em que as raízes dessa leguminosa absorviam água em uma profundidade de solo 30% maior que o azevém-perene. Concluiu-se, que em condições experimentais a habilidade do trevo branco para obter água em profundidade no solo deu a essa leguminosa uma vantagem competitiva. Por acreditar-se que a competição das plantas por água no solo com a cultura possa afetar em maior escala a absorção e a distribuição de nutrientes de plantas que estão crescendo com menor disponibilidade de água no solo, foram realizados experimentos por SILVA et al., 2000 a, b, para avaliar os efeitos da interferência do capim Brachiaria brizantha sobre a Competição entre espécies... Revista da FZVA. Uruguaiana, v.11, n.1, p. 10-30. 2004 17 absorção de nutrientes por mudas de duas espécies de eucalipto, em resposta a diferentes teores de água no solo, em condições de casa de vegetação. Os autores observaram que as mudas de eucaliptos que cresceram em presença das plantas de Brachiaria brizantha obtiveram menor biomassa seca que as plantas de eucaliptos que foram cultivadas livres da gramínea nos vasos, para os três teores de água (20, 23 e 26%). Isso indicou que a redução no crescimento das espécies de eucalipto teria sido mais sensível à interferência da gramínea e ao estresse hídrico que a redução na absorção NH+4. Vários processos metabólicos nas plantas podem ser influenciados pela baixa disponibilidade de água nos solos, promovendo o fechamento parcial ou total dos estômatos e limitando a perda de água e, como conseqüência, a fixação de CO2. Dessa forma, o funcionamento dos estômatos constitui um comprometimento fisiológico, quando abertos, permitindo a assimilação de gás carbônico. Fechando-se, conservam água e reduzem o risco de desidratação. Sendo que, à medida que a disponibilidade de água no solo diminui, a taxa de transpiração decresce, como resultado do fechamento dos estômatos. EFEITO DO AMBIENTE DO SOLO O ambiente do solo é determinante de como se dá à competição entre plantas, principalmente o teor de umidade. LEMAIRE (2001), revisando a literatura, chegou à conclusão de que quando a camada superior do solo apresenta baixa umidade, o crescimento de gramíneas pode ser impedido pela redução da absorção de N, P e K, enquanto a absorção de água do relvado é mantida em nível ótimo, por meio da absorção de água nas camadas mais profundas do solo. Assim, em condições secas, o crescimento de plantas de sistema radicular profundo pode ser reduzido por meio da deficiência induzida pela seca de N, P e K, antes de ocorrer o estresse hídrico. A heterogeneidade do solo é outro fator que influencia diretamente a habilidade competitiva das plantas. AERTS (1999) afirma que há um feedback positivo entre espécies adaptadas a ambientes ricos e espécies adaptadas a ambientes pobres em nutrientes, promovendo, desta forma a estabilidade do ecossistema. Muito é conhecido sobre a habilidade das raízes em responderem morfológica e fisiologicamente a manchas de nutrientes, mas pouco é entendido sobre como estas manchas influenciam a competição. Há duas possibilidades gerais: ocorrendo espécies que diferem Zanine, A. de M. & Santos, E. M Revista da FZVA. Uruguaiana, v.11, n.1, p. 10-30. 2004 18 simplesmente em habilidade de capturar nutrientes em manchas de solo, então a heterogeneidade pode afetar relativamente a performance, independente da competição; uma segunda possibilidade é que a heterogeneidade diretamente altera a dinâmica da interação entre raízes. Considerando-se que as raízes podem proliferar em manchas ricas em nutrientes, a heterogeneidade pode resultar em agregação espacial da competição no sistema radicular, potencialmente intensificando a competição abaixo do solo (CASPER e JACKSON, 1997) As plantas maiores apresentam melhor capacidade de capturar nutrientes de manchas enriquecidas do solo que plantas menores, assim a diferença de tamanho poderia exacerbar a superioridade competitiva das plantas maiores. Alternativamente, se as plantas pequenas se propagam melhor, elas podem ter acesso à manchas de nutrientes que não são disponíveis para plantas maiores, igualando a habilidade competitiva (FRANSEN et al., 2001). FRANSEN et al., (2001) avaliaram o efeito da heterogeneidade do solo sobre a competição entre Festuca rubra e Anthoxanthum odoratum, espécies de gramíneas perenes. Os tratamentos foram solo homogêneo, solos com manchas de nutrientes pequenas e concentradas e solos com manchas de nutrientes mais espessas e menos concentradas. No tratamento homogêneo, a habilidade competitiva relativa da Festuca rubra foi maior que a de Anthoxanthum odoratum, mas a vantagem declinou em ambientes heterogêneos, e a habilidade competitiva tornou-se a mesma. Ambas espécies produziram maior densidade radicular nas manchas ricas em nutrientes dos solos com manchas finas e concentradas, mas não apresentaram o mesmo comportamento nos solos com manchas grossas e menos concentradas. Estes resultados reforçam ainda mais a influência da heterogeneidade do solo sobre a habilidade competitiva de plantas. HABILIDADE COMPETITIVA ACIMA DO SOLO - EFEITO DO AMBIENTE LUMINOSO Para compreender a habilidade competitiva das plantas acima do solo, é necessárioentender o funcionamento da população de plantas. Segundo LEMAIRE (2001), O funcionamento de uma população de plantas pode ser estudado em diferentes níveis de organização: órgãos da planta, perfilhos e população da planta. O enfoque clássico dado para a modelagem de cultura considera a população de plantas como uma entidade total que troca energia e massa com o ambiente. O funcionamento de tal sistema é, portanto, caracterizado por fluxo Competição entre espécies... Revista da FZVA. Uruguaiana, v.11, n.1, p. 10-30. 2004 19 de energia (radiação, calor sensível) e massa (CO2, H2O e minerais) entre a população de planta total, solo e atmosfera. A eficiência fotossintética, representada pela incorporação do CO2 atmosférico, pode definir o sucesso de plantas sob competição. A resposta instantânea e primária da elevação do CO2 atmosférico para as plantas é um aumento da fotossíntese, como conseqüência da repressão da fotorrespiração e aumento do suplemento de substrato, e uma diminuição da taxa de transpiração das folhas, devido ao fechamento parcial dos estômatos. Neste sentido, POORTER e NAVAS (2003) revisaram a literatura a respeito do efeito do CO2 atmosférico sobre o crescimento e competição de plantas e concluíram que a resposta de plantas isoladas a elevados níveis de CO2 deve-se principalmente ao aumento da taxa de fotossínteses e redução das perdas de água por transpiração. Há diferenças entre grupos de espécies, com relação ao acúmulo de biomassa em resposta à elevação dos níveis de CO2 atmosférico, sendo que as espécies C4 respondem menos que as espécies C3 de rápido crescimento. Porém respondem mais que espécies C3 de crescimento lento. A altura da planta é outra característica importante e pode influenciar a competição, dependendo da cultura, do modo de crescimento da planta daninha e do período de competição. Essa característica, juntamente com a área foliar, pode influenciar a habilidade competitiva das plantas daninhas, reduzindo a penetração da luz e refletindo em menores perdas na produção (DUARTE et al., 2002). Espécie com maior habilidade competitiva é aquela que desenvolve mais rapidamente uma arquitetura para interceptar luz: rápida expansão de área foliar e rápida colonização da camada superior do dossel por meio do alongamento da bainha, pecíolo e entrenós do colmo (LEMAIRE, 2001). No caso de comunidades vegetais, por exemplo, pode ocorrer competição da radiação solar no nível da copa e, para ter sucesso, a arvore deve competir por sua posição na estrutura vertical da comunidade (PELTZER e KOCHY, 2001). Dessa forma, a altura e profundidade de copa poderiam ser um aspecto relevante influenciando a competição por luz e, conseqüentemente, os padrões de co- habitação das espécies. A competição entre plantas em comunidades se inicia muito cedo, afetando, precocemente, a dominância apical. Esta inibe o crescimento de órgãos laterais e o grau de inibição depende do genótipo, do ambiente e da idade da planta. A modificação na qualidade da luz deve-se à absorção da luz vermelha e à não absorção da luz vermelha Zanine, A. de M. & Santos, E. M Revista da FZVA. Uruguaiana, v.11, n.1, p. 10-30. 2004 20 extrema. Isso proporciona condições de variáveis de disponibilidade de radiação nos diferentes extratos de uma comunidade e, dessa forma, é modificada a razão vermelho:vermelho extremo. O entendimento de como as plantas detectam, respondem e se adaptam aos estímulos do ambiente é muito importante para a melhor exploração agrícola dos genótipos hoje disponíveis, no entanto, estes estudos devem ser realizados em locais que simulem as situações de lavouras, ou seja, em ambiente com radiação natural e plantas crescendo em densidades de cultivo (ALMEIDA e MUNDSTOCK, 2001). Alta produção vegetal pode ser uma vantagem da competição em plantas produtivas onde competição por luz é importante. Porém, em condições de baixos níveis de umidade ou em um solo pobre em nutriente, quando a intensidade de competição acima do solo é baixa, a planta maior pode não ser a melhor adaptada, desta maneira, não expressando sua habilidade competitiva (HAUGLAND e TAWFIQ, 2001). Avaliando o efeito da qualidade de luz sobre o perfilhamento de plantas de trigo, ALMEIDA e MUNDSTOCK (2001), verificaram um maior acúmulo de matéria seca nos perfilhos de plantas que cresceram sob luz de melhor qualidade, o que poderia estar ligado ao maior crescimento foliar, que, por sua vez, relaciona-se principalmente com o aumento no número de células. O efeito da melhoria da qualidade de luz foi proporcional à distância que as plantas estavam da fonte de luz, ou seja, quanto mais próximo da luz vermelha, melhor o resultado em termos de perfilhamento e distribuição equilibrada de matéria seca entre colmos e perfilhos. A diminuição da qualidade de luz, obtida pela adição de luz vermelha extrema ou uso de filtros verdes nas entrelinhas, determinou priorização no acúmulo de matéria seca no colmo principal, o que resultou em menor emissão de perfilhos, sendo estes com menor teor de matéria seca. A semelhança na altura e profundidade de copa entre as espécies pode gerar associações negativas devido à competição. Porém, espécies cujas características de copas apresentam alguma complementaridade, em relação à exposição do recurso de luz, poderiam apresentar associações positivas que anulariam as negativas em uma análise geral da comunidade (DUARTE et al., 2002). Em relvados densos, o ambiente luminoso afeta a competição entre plantas, por meio da quantidade de luz e da relação vermelho: vermelho extremo. Quando a luz penetra no dossel, atenua-se a luz vermelha e a luz que chega à base é predominantemente luz vermelha extrema. Competição entre espécies... Revista da FZVA. Uruguaiana, v.11, n.1, p. 10-30. 2004 21 Sendo assim, em pastagens consorciadas a redução do perfilhamento e a elevação da parte aérea podem ser alternativas para as gramíneas se adaptarem ao ambiente competitivo por luz. Assim, mudanças na estrutura de relvados, resultante da fragmentação e perdas de indivíduos ou espécies, podem alterar o ambiente luminoso e, posteriormente, influenciar as interações competitivas entre plantas (SANDERSON e ELWINGER, 2002). EFEITO DO ARRANJO ESPACIAL E DA DENSIDADE DE PLANTAS Uma maior ou menor densidade de plantas, em uma determinada área, gera um comportamento produtivo diferenciado, em função de competição por espaços, água, luz e nutrientes que se estabelece na comunidade vegetal. MACHADO et al. (1996) avaliando o capim-elefante (Penisetum purpureum) em diferentes combinações de espaçamentos (0,25 x 0,25, 0,50 x 0,50, 0,70 x 0,70 e 1,00 x 1,00 m) concluíram que as produções de matéria seca, número e altura de perfilhos por unidade de área, diminuíram à medida que aumentou o espaçamento entre plantas. Isso porque, o espaçamento proposto pelos autores não provocou competição intraespecífica, mais se fosse usado um espaçamento superior a 0,25 x 0,25m poderia favorecer a competição interespecífica. De acordo com GUILHEME (2000) uma redução considerável no crescimento de espécies, tanto em combinações intra como interespecíficas, é resultante de competição espacial entre grupos de plantas que ocupam o mesmo local em um determinado período de tempo. O arranjo eqüidistante de plantas minimiza o auto-sombreamento e retarda o início da competição intraespecífica por recursos do solo, levando a uma eficiência máxima na captura e uso de recursos por uma cultura livre de invasoras. Todavia, se há competição com invasoras durante o crescimento inicial, ocorreuma redução da disponibilidade de um recurso limitante do solo, como o nitrogênio, de maneira que a vantagem de uma plantação uniforme poderia ser perdida. Com base nesta informação, FERNANDEZ et al. (2002) estudaram o efeito do arranjamento da cultura do milho (Zea mays L.) (0,35 x 0,35, 0,50 x 0,25, 0,70 x 0,175m), sendo denominadas de retangularidades 1, 2 e 4 de acordo com a razão entre as distâncias entre linhas e entre plantas sobre a competição entre o milho e o capim bermuda. De acordo com os resultados, não houve efeito do arranjo da cultura do milho sobre o crescimento do capim bermuda em termos de produção de biomassa acumulada Zanine, A. de M. & Santos, E. M Revista da FZVA. Uruguaiana, v.11, n.1, p. 10-30. 2004 22 durante o ciclo da cultura. Entretanto, a partição da matéria seca e o uso de N para esta invasora variou com o arranjo da cultura do milho. Em condições onde o milho foi plantado na forma retangularidade 1, observou-se um sombreamento inicial sobre o capim bermuda. Tendo em vista o aumento da parte aérea em relação aos órgãos abaixo do solo. Sob estas condições, a invasora também aumentou o uso de nitrogênio (N) e reduziu a sua disponibilidade para o milho, com aceleração da senescência foliar da cultura do milho quando comparado à maioria das plantas arranjadas de forma agregada. Na maioria dos arranjamentos agregados (retangularidade 4), a grama bermuda absorveu uma menor proporção do N total (55,9%) em relação ao milho, quando comparado com arranjos uniformes (62,7%), mas neste arranjo, o N foi usado mais eficientemente do que no milho. No consórcio gramínea-leguminosa, o N pode ter sua disponibilidade aumentada no solo pela inclusão de leguminosas forrageiras no sistema (MIRANDA et al., 1992). Devido à sua simbiose com bactérias do gênero Rhizobium, as leguminosas podem obter nitrogênio fixado biologicamente por estas bactérias e cedê-lo diretamente à gramínea para mineralização de seus restos orgânicos. Por outro lado, o consórcio gramínea-leguminosa é difícil de ser mantido em sistemas pecuários. Quando se misturam duas espécies diferentes, são evidenciados potenciais competitivos existentes entre ambas, tais como efeitos alelopáticos ou de competição por luz, água e nutrientes do solo, que podem fazer com que haja predominância de uma espécie, podendo chegar até a supressão da outra (HAYNES 1983). SANDERSON e ELWINGER (2002) conduziram um experimento em casa de vegetação para verificar como ambientes e plantas interagem em misturas de gramíneas e leguminosas, utilizando-se uma mistura de Orchardgrass e Trevo Branco. Solos mais férteis resultaram em misturas de plantas maiores e mais complexas. Maiores espaçamentos entre plantas proporcionaram maior produção de matéria seca de Orchadgrass, sendo esta maior produção explicada pelo maior perfilhamento. Da mesma forma, o número e tamanho de estolões de Trevo Branco foram influenciados pelo espaçamento entre plantas, sendo observados mais e maiores estolões nos maiores espaçamentos (0,4 m entre plantas). Os autores concluíram que em solos produtivos, o foco deve ser dado ao controle da altura das gramíneas, possibilitando que Trevo Branco possa competir por luz e mantenha a produção de estolões. Em solos menos produtivos, o manejo deve ser direcionado para a Competição entre espécies... Revista da FZVA. Uruguaiana, v.11, n.1, p. 10-30. 2004 23 correção do mesmo, visando ao aumento da fertilidade quando economicamente viável. Devem-se escolher espécies adaptadas às condições ambientes locais e possibilitar que haja espaços no dossel para que as leguminosas possam ter acesso a um ambiente luminoso de alta qualidade e, desta forma, não ser extinta. CARVALHO et al. (2002), avaliando o efeito do sombreamento em um consórcio entre seis gramíneas forrageiras tropicais e árvores de angico-vermelho (Anadenanthera macrocarpa), observaram que o sombreamento retardou o início do florescimento de todas as gramíneas, em maior ou menor grau, dependendo da espécie; promoveu ainda uma diminuição na produção de matéria seca das gramíneas de uma forma geral, causada pela diminuição da taxa fotossintética. Outro aspecto interessante é que algumas espécies de gramíneas se mostraram menos competitivas, como o Tifton 68, que não tolerou as condições de sombreamento, enquanto outras espécies tiveram tolerância moderada. De acordo com CARVALHO et al. (2002), além do crescimento, outros aspectos importantes das gramíneas forrageiras podem ser afetados pela restrição de luz ou sombreamento, são eles: o florescimento, e conseqüentemente, a produção de sementes, e aspectos do valor nutritivo da forragem, como digestibilidade além da composição mineral. RELAÇÃO ENTRE COMPETIÇÃO ABAIXO E ACIMA DO SOLO A forma de absorção de nutrientes pelas plantas no solo é determinada em grande parte pelo sucesso destas plantas na competição por luz e plantas que têm uma posição dominante no dossel acessam mais eficientemente os recursos do solo, o que reforça sua habilidade competitiva. Assim, existe uma forte interação entre competição por luz e competição por nutrientes do solo, de modo que qualquer sucesso em um tipo de competição reforça a chance de sucesso no outro. Desse modo, logo que a planta domina suas vizinha, sua vantagem competitiva aumenta e a diferença entre plantas dominantes e dominadas aumenta continuamente até ocorrer à morte de mais indivíduos dominados quando a maior parte da luz não é mais interceptada em nível de população de plantas (LEMAIRE, 2001). A importância relativa das duas formas de competição deveria ser considerada na recuperação de aberturas de vegetação. Porque o fechamento de aberturas de raízes e aberturas no dossel pode não acontecer simultaneamente, de maneira que a sucessão dentro de aberturas deve ser examinada separadamente acima e abaixo do solo. Zanine, A. de M. & Santos, E. M Revista da FZVA. Uruguaiana, v.11, n.1, p. 10-30. 2004 24 A habilidade competitiva pode mudar em diferentes ambientes, devido a diferenças no hábito de crescimento, considerando-se que o hábito de crescimento mais ereto pode resultar em vantagem na competição por luz. Entretanto, com relação ao aproveitamento de nutrientes do solo, não é regra que as plantas mais altas obtenham vantagem competitiva (EAGLES, 1976). Avaliando a competição por luz e nutrientes em uma população natural de Dactylis glomerata, EAGLES (1976) observou que as plantas mais altas suprimiram o crescimento das mais baixa no tratamento competição completa (tanto competição por luz quanto por nutrientes do solo). Entretanto, quando se evitou a competição por nutrientes, não houve diferença na produção de matéria seca das plantas. O autor concluiu que a competição por nutrientes teve efeito mais marcante que a competição por luz, equiparando-se com a competição completa, podendo este fato ser atribuído ou a maior exploração do solo ou a maior eficiência na absorção de nutrientes. É importante salientar que em sistemas de pastejo, a constante remoção da área foliar previne a máxima absorção de luz por um período extenso, minimizando a competição por este recurso, mas pode diminuir o desenvolvimento das raízes, acentuando a competição abaixo do solo. O contrário pode ser esperado em sistemas em que se mantém constante a área foliar. COOK e RATCLIFF (1994) avaliaram o desenvolvimento de Green Panic semeado diretamente em pastagem nativa sob efeito de competição de raiz e parte aérea. Observaram que a competição de raiz afetou de forma mais marcante o desenvolvimento de Green Panic do quea competição por luz. A maior resposta do crescimento à fertilização onde a competição por raiz foi mais elevada sugeriu que a competição por nutrientes foi o fator que mais provavelmente afetou o desenvolvimento de plântulas. COOK e RATCLIFF (1985) avaliaram o efeito da fertilização e da competição de raiz e parte aérea sobre o desenvolvimento de pastagem de Green Panic consorciada com Siratro. Os autores concluíram que a fertilização com fósforo e nitrogênio melhorou o crescimento de ambas espécies, sendo o efeito inicial evidente dentro dos dois primeiros dias. Entretanto, a competição do sistema radicular por nutrientes afetou o crescimento das duas espécies, sendo que Siratro produziu 11 vezes mais que Green Panic na presença deste tipo de competição. A remoção da competição de parte aérea aumentou o crescimento de plântulas em até cinco vezes, embora a remoção da Competição entre espécies... Revista da FZVA. Uruguaiana, v.11, n.1, p. 10-30. 2004 25 competição de raiz e remoção da competição de raiz e parte aérea em conjunto tenham aumentado a produção em 25 e 45 vezes, respectivamente. Alguns trabalhos vêm sendo realizados no sentido de determinar um manejo de utilização da forragem que permita o melhor aproveitamento da luz como fonte de energia e, conseqüentemente, uma maior produção de material colhível. CARNEVALLI (2003) avaliou o acúmulo de forragem de Panicum maximum cv. Mombaça cultivado sob lotação rotacionada com diferentes alturas de resíduo (30cm – 95% de interceptação luminosa e 50cm – 100% de interceptação luminosa). Concluiu-se que a altura de 30 cm (95% de interceptação luminosa) promoveu um maior acúmulo de folhas e menor alongamento de colmo e senescência de folhas basilares quando comparado com o tratamento com 100% de interceptação luminosa. Resultados semelhantes foram encontrados por MELLO (2002) e PENATI (2002), avaliando o capim Panicum maximum cv. Tanzânia. Torna-se evidente que o manejo do pastejo pode definir a disponibilidade de luz e, conseqüentemente, atenuar o efeito do sombreamento nas pastagens. Em suma, o ideal seria minimizar o efeito da competição abaixo do solo, por meio da utilização de plantas que desenvolvam sistemas radiculares diferentes, desta forma, captando recursos em áreas diferentes do solo, ou mesmo lançando mão da fertilização como ferramenta para disponibilizar nutrientes em quantidade adequada. Por outro lado, o manejo do pastejo, no sentido de manter o dossel forrageiro em uma altura que permita a máxima absorção luminosa pode reduzir o efeito da competição de parte aérea. Ou seja, é possível reduzir concomitantemente a competição por luz e a competição por nutrientes, possibilitando o máximo desenvolvimento de plantas que crescem em associação. CONCLUSÕES As interações competitivas entre plantas são bastante complexas, ocorrendo interação entre as competições abaixo e acima do solo. Por ocasião da associação de espécies diferentes de plantas, deve-se optar por um arranjamento espacial que minimize a competição por luz, bem como a utilização de plantas com sistemas radiculares caracteristicamente diferentes, que explorem áreas distintas do solo. O conhecimento do processo competitivo entre plantas e da habilidade de plantas individuais passa a ser de total relevância para os sistemas pastoris. Zanine, A. de M. & Santos, E. M Revista da FZVA. Uruguaiana, v.11, n.1, p. 10-30. 2004 26 A natureza complexa da competição entre plantas tem sido investigada na sua grande maioria, apenas na forma de estudos experimentais e em condições controladas. Ao nível de campo há uma complexidade de fatores bióticos e abióticos que se inter- relacionam. Por isso é necessária a realização de experimentos de forma menos isolada. REFERÊNCIAS AERTS, R. Interespecific competition in natural plant communities: mechanisms, trad-offs and plan-soil feedbacks. Journal of Experimental Botany. n. 330, v. 50, p. 29-37, 1999. ALMEIDA, M.L.; MUNDSTOCK, C. A qualidade da luz afeta o afilhamento em plantas de trigo, quando cultivadas sob competição. Ciência rural. v. 31, n. 3, p. 401-408, 2001. BALBINOT JR., A.A.; FLECK, N.G.; BARBOSA NETO, J.F.; RIZZARDI, M.A. Características de plantas de arroz e a habilidade competitiva com plantas daninhas. Planta Daninha, v. 21, n. 2, p.165-174, 2003. BRENDOLAN, R.A.; PELEGRINI, T. M.; ALVES, P.L.C.A. 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