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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA AGRÍCOLA
SIMONE RAQUEL MENDES DE OLIVEIRA
DENSIDADE POPULACIONAL DO FEIJÃO-CAUPI SOB
NÍVEIS DE IRRIGAÇÃO
FORTALEZA
2013
SIMONE RAQUEL MENDES DE OLIVEIRA
DENSIDADE POPULACIONAL DO FEIJÃO-CAUPI SOB
NÍVEIS DE IRRIGAÇÃO
Tese apresentada ao Curso de Doutorado em
Engenharia Agrícola do Departamento de
Engenharia Agrícola da Universidade Federal
do Ceará, como parte dos requisitos para
obtenção do título de Doutor em Engenharia
Agrícola. Área de concentração: Irrigação e
Drenagem.
Orientador: Dr. Aderson Soares de Andrade
Júnior
FORTALEZA
2013
SIMONE RAQUEL MENDES DE OLIVEIRA
DENSIDADE POPULACIONAL DO FEIJÃO-CAUPI SOB NÍVEIS DE IRRIGAÇÃO
Tese apresentada ao Curso de Doutorado em
Engenharia Agrícola do Departamento de
Engenharia Agrícola da Universidade Federal
do Ceará, como parte dos requisitos para
obtenção do título de Doutor em Engenharia
Agrícola. Área de concentração: Irrigação e
Drenagem.
Aprovada em: 01/11/2013
BANCA EXAMINADORA
Dr. Aderson Soares de Andrade Júnior (Orientador)
Embrapa Meio-Norte - CPAMN
Prof. Dr. Francisco Marcus Lima Bezerra (Examinador)
Universidade Federal do Ceará – UFC
Prof. Dr. Marlos Alves Bezerra (Examinador)
Embrapa Agroindústria Tropical - CNPAT
Prof. Dr. Antonio Aécio de Carvalho Bezerra (Examinador)
Universidade Federal do Piauí - UFPI
Prof. Dr. Valber Mendes Ferreira (Examinador)
Universidade Federal do Piauí - UFPI
OFEREÇO
Em especial, aos meus queridos pais, José Ribamar
Rodrigues de Oliveira e Cecília Maria Mendes de
Oliveira pelo amor, dedicação e ensinamentos que
contribuíram para a realização dos meus sonhos.
Ao meu amado esposo Fábio Soares da Paz
pelo amor, paciência, confiança, dedicação e
por ser a minha força nos desafios e meu
grande companheiro nas tristezas e alegrias da
vida.
DEDICO
“Talvez não tenha conseguido fazer o melhor,
mas lutei para que o melhor fosse feito. Não
sou o que deveria ser, mas Graças a Deus, não
sou o que era antes”
Marthin Luther King
AGRADECIMENTOS
Em primeiro lugar a DEUS, pela força, conquistas, graças e bençãos em minha
vida. Aos meus queridos pais, José Ribamar Rodrigues de Oliveira e Cecília Maria Mendes de
Oliveira, minha base e referência, obrigada pelos ensinamentos, amor, compreensão e
dedicação.
Ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola da Universidade Federal
do Ceará, pelo apoio e oportunidade e ao funcionário Manoel Jacó, pela contribuição.
Ao meu esposo, Fábio Soares da Paz, por ser minha fortaleza e pela
disponibilidade em todas as etapas do meu doutorado.
Ao pesquisador Dr. Aderson Soares de Andrade Júnior, pela orientação,
paciência, compreensão, incentivo, oportunidade e por ser meu guru em todos os momentos
da minha vida, exemplo a ser seguido.
Ao Dr. Edson Alves Bastos, pela colaboração, conhecimentos, oportunidades,
companheirismo, incentivo, conselhos e amizade.
Aos pesquisadores da Embrapa Meio-Norte Valdenir Queiroz Ribeiro, Milton
José Cardoso, Francisco Rodrigues Freire Filho, Rafael Vivian e Marcos Emanuel pelos
ensinamentos e colaboração na elaboração e execução deste trabalho.
Aos técnicos da Embrapa Meio-Norte Anchieta Fontenele, pelo apoio na
implantação do experimento e Francisco Gustavo Carvalho Sousa pela disponibilidade,
acompanhamento e colaboração nas análises.
Aos amigos de estágio da Embrapa Meio-Norte: Roberto Marcelo, Darlan Braga,
Dônavan Noleto, Valber Mendes, Eddie, Marcus Willame, Marcus Vinicius, Ramilos e
Joseane pela amizade e contribuição no trabalho.
Aos professores do Doutorado Claudivan Feitosa, Marcus Bezerra, Thales,
Albanise, Raimundo Nonato, Marlos Alves pelos ensinamentos e ótima acolhida.
Aos amigos do Doutorado Robervânia, Ana Paula, Alexandre Reuber, Alan,
Karísia, Ênio, Lais, Michele, Cicero, Geocleber, Bruno, João Valdenor, Inez Gifone,
Hernandes, Régis, Nayara Luna, Cristina, Newdmar e Marcos pelo apoio, companheirismo e
amizade.
Aos amigos Franklin e Clescy; Claúdia e Ricardo; Nadine pela excelente acolhida,
hospedagem, pelos momentos felizes, apoio, amizade e solidariedade.
Ao CNPq, pela concessão da bolsa de doutorado.
RESUMO
OLIVEIRA, S. R. M de. Densidade populacional do feijão-caupi sob níveis de irrigação.
Orientador: Dr. Aderson Soares de Andrade Júnior. Fortaleza: UFC. 103f. (Tese). 2013.
O feijão-caupi é uma cultura tradicionalmente produzida nas regiões Norte e Nordeste. No
estado do Piauí, seu baixo rendimento médio ainda persiste nos dias atuais, apesar da cultura
ser bem adaptada às condições edafoclimáticas da região e de existirem cultivares melhoradas
disponíveis no mercado. Assim, estudos que descrevam melhores práticas de manejo da
cultura com a combinação adequada da densidade de plantas e lâmina de irrigação, são
importantes à medida que são capazes de apresentar alternativas que possibilitem o aumento
da eficiência de utilização da água pela cultura e a redução dos custos com insumos agrícolas.
O objetivo desse trabalho foi avaliar a possível interação de níveis de água e densidade de
plantas do feijão-caupi sobre os parâmetros de crescimento, trocas gasosas, componentes de
produção, produtividade de grãos, eficiência do uso da água e distribuição da umidade no
solo. O experimento foi conduzido no período de julho a setembro de 2012, no campo
experimental da Embrapa Meio-Norte, localizado no município de Teresina, Piauí. Os
tratamentos consistiram de cinco lâminas de irrigação (L5-150%, L4-120%, L3-90%, L2-60%
e L1-30% da ETo) e quatro densidades populacionais (D1-150.00; D2-200.000; D3-250.000;
D4-300.000 plantas ha-1
). Houve interação significativa, entre os níveis de irrigação e as
densidades populacionais nos componentes de produção, número de vagens por planta, peso
de vagens, produtividade de vagens, comprimento de vagem, peso de cem grãos,
produtividade de grãos e eficiência do uso da água. A produtividade de grãos apresentou valor
máximo de 1.668,86 kg ha-1
com uma lâmina de irrigação de 390,88 mm associada à
densidade de 241.000 plantas ha-1
. Obteve-se o valor máximo de eficiência do uso da água,
4,78 kg ha-1
mm-1
, com a lâmina de 342,97 mm e densidade populacional de
233.000 plantas ha-1
. No que se refere à distribuição da umidade do solo, sob as maiores
lâminas de irrigação e nas diferentes densidades de semeadura, houve consumo hídrico
diferenciado do feijão-caupi em função da densidade de raízes. O padrão de extração de água
do solo pelas raízes do feijão-caupi foi diretamente proporcional às densidades de semeadura
avaliadas. Não houve grande variação da extração de água nas diferentes densidades do
feijão-caupi quando submetido às menores lâminas de irrigação. Sob uma lâmina de irrigação
de L5 – 150% ETo e densidade de plantas de 241.000 plantas ha-1
, o feijão-caupi responde
melhor em termos produtivos, com a manutenção da capacidade de água disponível no solo,
na faixa aproximada de 80% (na camada de 0,10 m) a 60% (na camada de 0,30 m). A
interação significativa entre os níveis de irrigação e as densidades populacionais para área
foliar do feijão-caupi, indica que há redução nesse parâmetro de crescimento com diminuições
nos níveis de água e densidade de plantas. Os maiores valores ocorrem com lâmina de
irrigação de 367,86 mm e densidade de 188.000 plantas ha-1
. Isoladamente, a aplicação
contínua de água elevou a taxa fotossintética, a condutância estomática e a transpiração com
reduzidos valores nas menores lâminas de irrigação 201,73 mm e 260,39 mm.
Palavras-chave: Vigna unguiculata. Manejo da irrigação. Adensamento. Interação.
ABSTRACT
OLIVEIRA, S. R. M. Population density of cowpea under irrigation levels. Advisor:
Aderson Soares de Andrade Júnior. Fortaleza: UFC. 103f. (D. Sc.Thesis). 2013.
The cowpea is a crop traditionally produced in the North and Northeast regions. In the state of
Piauí, its low average income still persists today, despite the culture was well adapted to soil
and climatic conditions of the region and there are improved cultivars available on the market.
Thus, studies that describe best practices in crop management with the proper combination of
plant density and irrigation levels, are important as they are able to present alternatives that
enable increased efficiency of water use by the crop and reduce costs with agricultural inputs.
The aim of this study was to evaluate the possible interaction of water levels and plant density
on cowpea growth parameters, gas exchange, yield components, grain yield, efficiency of
water use and distribution of soil moisture. The experiment was conducted during the period
July to September 2012 in the experimental field of Embrapa Meio-Norte, located in the city
of Teresina, Piauí. Treatments consisted of five irrigation (L5 -150%, L4 -120%, L3 - 90%,
L2 - 60% and L1 - 30 % of ETo) and four densities (D1 – 150,000, D2 - 200,000,
D3 -250,000, D4 – 300,000 plants ha-1
). There was a significant interaction between irrigation
levels and population densities for yield components, number of pods per plant, weight of
pods, pod yield, pod length, pod weight of hundred grains, grain yield and water use
efficiency. Grain yield showed the maximum value of 1668.86 kg ha- 1
with a water depth of
390.88 mm associated with the density of 241,000 plants ha- 1
. Obtained the maximum
efficiency of use of water, 4.78 kg ha-1
mm-1
with the blade of 342.97 mm and density of
233,000 plants ha-1
. As regards the distribution of soil moisture under the higher irrigation
regimes and different seeding rates, water consumption was different cowpea depending on
the density of roots. The pattern of water extraction from the soil by roots of cowpea was
directly proportional to the seeding densities evaluated. There was wide variation in water
extraction in different densities of cowpea when subjected to minor irrigation. Under a water
depth of L5 - 150% ETo and plant density of 241,000 plants ha- 1
, the cowpea responsive in
terms of production, maintaining the available water capacity in the soil, in the approximate
range of 80% (in the layer of 0.10 m) to 60% (in the layer of 0.30 m). A significant interaction
between irrigation levels and population densities for leaf area of cowpea, indicates that there
is a reduction in growth with decreases in water levels and plant density parameter. The
highest values occur with irrigation depth of 367.86 mm and density of 188,000 plants ha- 1
.
Separately, the continuous application of water increased the photosynthetic rate, stomatal
conductance and transpiration with reduced values in the smaller irrigation 201.73 mm and
260.39 mm .
Keywords: Vigna unguiculata. Irrigation management. Densification. Interaction.
LISTA DE FIGURAS
CAPÍTULO 2
Figura 2.1 - Imagem por satélite do campo experimental da Embrapa Meio-Norte e sua
localização no município de Teresina, estado do
Piauí....................................................................................................................... 46
Figura 2.2 – Coleta das amostras de solo na área experimental ............................................ 47
Figura 2.3 - Curva de retenção de água no solo da área experimental.... ............................... 48
Figura 2.4 – Roço (A), aração (B) e gradagem niveladora cruzada (C) na área experimental. 49
Figura 2.5 – Detalhe das linhas de plantio e das covas com as sementes... ............................ 50
Figura 2.6 - Ripas marcadas e identificadas com o espaçamento entre plantas referente a cada
densidade (A) e formação das covas com as ripas de madeira (B).. .................... 51
Figura 2.7 – Disposição dos coletores nos blocos irrigados. ................................................. 52
Figura 2.8 – Estação agrometeorológica da Embrapa Meio-Norte.. ...................................... 53
Figura 2.9 – Localização dos tubos de acesso de PVC dentro das faixas irrigadas e densidades
de plantas. .......................................................................................................... 54
Figura 2.10 – Monitoramento do conteúdo de água no solo. ................................................. 55
Figura 2.11 -Variação do conteúdo médio de água no perfil do solo, nas camadas de
10 – 50 cm, sob a lâmina de irrigação (L5 -150% ETo).. .................................... 58
Figura 2.12 – Variação do conteúdo médio de água no perfil do solo, nas camadas de
10 – 50 cm, sob a lâmina de irrigação (L4 -120% ETo).. .................................... 59
Figura 2.13 – Variação do conteúdo médio de água no perfil do solo, nas camadas de
10 – 50 cm, sob a lâmina de irrigação (L3 -90% ETo). ....................................... 60
Figura 2.14 – Variação do conteúdo médio de água no perfil do solo, nas camadas de
10 – 50 cm, sob a lâmina de irrigação (L2 -60% ETo).. ...................................... 61
Figura 2.15 – Variação do conteúdo médio de água no perfil do solo, nas camadas de
10 – 50 cm, sob a lâmina de irrigação (L1 -30% ETo).. ...................................... 62
CAPÍTULO 3
Figura 3.1 - Medições de área foliar com medidor eletrônico............................................... 69
Figura 3.2 –Localização das folhas utilizadas para determinação das trocas gasosas
foliares..................................................................................................................70
Figura 3.3 – Medições das trocas gasosas foliares.. ............................................................. 71
Figura 3.4 – Lâminas de irrigação diferenciadas aplicadas após os dias de semeadura do
feijão-caupi.. ................................................................................................... 74
Figura 3.5 – Superfícies de resposta da área foliar (AF, cm²) do feijão-caupi, com a aplicação
de níveis de irrigação e densidade de plantas... ................................................ 76
Figura 3.6 – Condutância estomática – gs (A) e taxa de fotossíntese líquida (B) de plantas de
feijão-caupi em função dos tratamentos (L1 a L5)... ......................................... 78
CAPITULO 4
Figura 4.1 - Superfícies de resposta da produtividade de grãos (A) e número de vagens por
plantas (B) do feijão-caupi, com a aplicação de níveis de irrigação e densidade de
plantas... ............................................................................................................ 92
Figura 4.2 - Superfícies de resposta do peso de vagens (C) e produtividade de vagens (D) do
feijão-caupi, com a aplicação de níveis de irrigação e densidade de plantas.. ...... 94
Figura 4.3 - Superfícies de resposta do peso de cem grãos (E) e comprimento de vagens (F) do
feijão-caupi, com a aplicação de níveis de irrigação e densidade de plantas. ....... 95
Figura 4.4 - Superfície de resposta da eficiência do uso da água (EUA) do feijão-caupi, com a
aplicação de níveis de irrigação e densidade de plantas ...................................... 96
LISTA DE TABELAS
CAPÍTULO 2
Tabela 2.1 - Características físico-hídricas do solo da área experimental.. ............................ 47
Tabela 2.2 – Características químicas do solo da área experimental. ..................................... 47
Tabela 2.3 – Número de plantas de feijão-caupi por metro de acordo com o espaçamento entre
fileiras (m) e entre plantas dentro da fileira (EDF).............................................. 50
Tabela 2.4 –Valores de coeficientes de cultivo para o feijão-caupi, em diferentes fases do
ciclo, utilizados nas áreas experimentais da Embrapa Meio-Norte, no município
de Teresina (PI).. ............................................................................................... 53
Tabela 2.5 – Equações (1)
obtidas com a calibração da sonda de capacitância Diviner®
2000
em diferentes camadas e para todo o perfil do solo da área experimental... ..........56
Tabela 2.6 – Lâminas de irrigação (L) aplicadas por cada fase do ensaio experimental e os
respectivos valores de coeficiente de uniformidade de Cristhiansen
(CUC, %)................................................................................................................57
CAPÍTULO 3
Tabela 3.1 – Valores médios dos elementos climáticos nos intervalos de dez dias, durante a
condução do experimento1 em Teresina, PI. 2012. ............................................. 73
Tabela 3.2 - Coeficientes do modelo da equação de regressão da área foliar (AF, cm²), índice
de área foliar (IAF) e matéria seca (MS, g), em função de lâminas de irrigação (L)
e densidade de plantas (D), ponto de máximo lâmina PM (L) e densidade PM (D),
valores no ponto máximo (PM), coeficiente de determinação (R²) e coeficiente de
variação (CV%).. ............................................................................................... 75
Tabela 3.3 –Resumo da análise de variância para condutância estomática (gs), taxa de
fotossíntese líquida (A) e taxa de transpiração (E) em plantas de feijão-caupi sob
diferentes lâminas de irrigação e densidades populacionais.. .............................. 77
Tabela 3.4 – Transpiração (E) em folhas maduras de plantas de feijão-caupi em função de
lâminas de irrigação (L) e densidade de plantas (D)... ........................................ 79
CAPÍTULO 4
Tabela 4.1 – Lâminas de irrigação (L) aplicadas por cada fase do ensaio experimental e os
respectivos valores de coeficiente de uniformidade de Cristhiansen
(CUC, %)...............................................................................................................90
Tabela 4.2 – Coeficientes do modelo da equação de regressão para número de vagens por
planta (NVP), produtividade de grãos (PG), número de grãos por vagem (NGV),
peso de vagem (PV), produtividade de vagem (PRODV), comprimento de vagem
(COMPV), peso de cem grãos (PCG) e eficiência do uso da água (EUA) em
função de lâminas de irrigação (L) e densidade de plantas (D), ponto de máximo
lâmina PM (L) e densidade PM (D), valores no ponto máximo (PM), coeficiente
de determinação (R²) e coeficiente de variação (CV%)....................................... 91
SUMÁRIO
RESUMO....................... ...................................................................................................... 07
ABSTRACT............ ............................................................................................................. 08
INTRODUÇÃO GERAL... .................................................................................................. 16
CAPÍTULO 1: Aspectos gerais do feijão-caupi. ................................................................... 18
1.1 Cultivar BRS Itaim... .......................................................................................... 19
1.2 Efeitos do estresse hídrico e da densidade de plantas no desempenho fisiológico e
produtivo do feijão-caupi... ................................................................................ 20
1.2.1 Fotossíntese... .................................................................................................... 21
1.2.2 Condutância estomática. ..................................................................................... 23
1.2.3 Transpiração... .................................................................................................... 25
1.2.4 Produção e componentes de produção... .............................................................. 26
1.3 Eficiência do uso da água... ................................................................................. 29
1.4. Parâmetros de crescimento do feijão-caupi.......................................................... 31
1.4.1 Área foliar e índice de área foliar (IAF)... ........................................................... 31
1.4.2 Matéria seca... ..................................................................................................... 33
1.5 REFERÊNCIAS... .............................................................................................. 35
CAPÍTULO 2: Distribuição da umidade do solo cultivado com feijão-caupi sob diferentes
níveis de água e densidade de plantas. ................................................................ 43
RESUMO.............. ............................................................................................................... 43
ABSTRACT.............. ........................................................................................................... 44
2.1 INTRODUÇÃO... .............................................................................................. 45
2.2 MATERIAL E MÉTODOS... ............................................................................ 46
2.2.1 Localização da área do experimento... ................................................................ 46
2.2.2 Análises físico-hídricas e químicas do solo. ....................................................... 46
2.2.3 Curvas de retenção de água no solo.........................................................................48
2.2.4 Preparo do solo e adubação.....................................................................................48
2.2.5 Semeadura..................................................................................... ..........................49
2.2.6 Tratos culturais e controle fitossanitário.................................................................51
2.2.7 Sistema de irrigação................................................................................................51
2.2.8 Monitoramento do conteúdo de água no solo. .................................................... 54
2.2.9 Tratamentos e delineamento experimental.......................................................... 56
2.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO........................................................................ 57
2.3.1 Lâminas de irrigação aplicadas. ......................................................................... 57
2.3.2 Disponibilidade de água no solo... ...................................................................... 58
2.4 CONCLUSÕES. ................................................................................................ 63
2.5 REFERÊNCIAS... ............................................................................................. 64
CAPÍTULO 3: Parâmetros de crescimento e trocas gasosas do feijão-caupi submetido a
diferentes níveis de irrigação e densidades populacionais.................................... 65
RESUMO................. ............................................................................................................ 65
ABSTRACT............. ............................................................................................................ 66
3.1 INTRODUÇÃO... .............................................................................................. 67
3.2 MATERIAL E MÉTODOS... ............................................................................ 69
3.2.8 Caracterização climática... ................................................................................. 69
3.2.9 Área foliar, índice de área foliar e matéria seca... ............................................... 69
3.2.10 Trocas gasosas foliares. ................................................................................... 70
3.2.11 Análise estatística... ........................................................................................... 71
3.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO........................................................................ 73
3.3.1 Dados climáticos. .............................................................................................. 73
3.3.2 Lâminas de irrigação aplicadas... ....................................................................... 74
3.3.3 Área foliar, índice de área foliar e matéria seca... ............................................... 75
3.3.4 Trocas gasosas foliares... ................................................................................... 77
3.4 CONCLUSÕES. ................................................................................................ 81
3.5 REFERÊNCIAS... ............................................................................................. 82
CAPÍTULO 4: Interação de níveis de água e densidade de plantas nos componentes de
produção, produtividade de grãos e eficiência do uso da água do feijão-caupi .... 85
RESUMO.......... ................................................................................................................... 85
ABSTRACT...... .................................................................................................................. 86
4.1 INTRODUÇÃO... .............................................................................................. 87
4.2 MATERIAL E MÉTODOS... ............................................................................ 88
4.2.9 Produtividade de grãos e componentes de produção... ........................................ 88
4.2.10 Eficiência do uso da água................................................................................... 88
4.2.11 Análise estatística. ............................................................................................. 88
4.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO........................................................................ 90
4.3.1 Lâminas de irrigação aplicadas. ......................................................................... 90
4.3.2 Produtividade de grãos, componentes de produção e eficiência do uso da água.. 91
4.4 CONCLUSÕES. ................................................................................................ 97
4.5 REFERÊNCIAS... ............................................................................................. 98
CONSIDERAÇÕES FINAIS................................................................................................. 100
ANEXO................... ........................................................................................................... 102
16
INTRODUÇÃO GERAL
O feijão-caupi (Vigna unguiculata (L.) Walp.) é uma leguminosa de ciclo curto e
ampla distribuição mundial, estando presente, principalmente, nas regiões tropicais do globo,
em virtude da semelhança das características edafoclimáticas dessas regiões com o seu
provável centro de origem, a África (MOUSINHO, 2005). No Brasil, sua produção
concentra-se nas regiões Norte e Nordeste, sendo considerada como uma das principais fontes
protéicas das populações, componente essencial da dieta alimentar e um importante gerador
de emprego e renda.
Segundo Freire Filho et al. (2009), nos últimos anos a cultura está se expandindo
para os cerrados da região Centro-Oeste, apresentando nessa região elevado potencial
produtivo devido notadamente, à adoção de cultivares melhoradas.
A opção por variedades melhoradas de feijão-caupi adaptadas aos diferentes
ecossistemas e ao cultivo mecanizado, com ciclo curto e porte mais ereto, foi objeto de estudo
e lançamento de diversas cultivares pela Embrapa Meio-Norte, a exemplo da BRS Guariba e
BRS Novaera, lançadas em 2004 e 2007, respectivamente, e as cultivares BRS Tumucumaque
e BRS Itaim lançadas em 2009 (ANDRADE, 2010).
Quando se adota uma cultivar melhorada, com características altamente
favoráveis à produção de grãos secos, sua resposta à irrigação é elevada
(OLIVEIRA et al., 2001; OLIVEIRA et al., 2003), ocorrendo o mesmo quando se avalia
outros fatores, tais como: adubação e densidade de plantas. Contudo, para que as
características de uma cultivar melhorada se expressem positivamente, com reflexos na
elevação da produtividade de grãos, é essencial o manejo, dentre outros fatores, da irrigação e
da densidade populacional.
Na literatura há registros de forte interação entre os fatores cultivar e arranjo de
plantas, bem como entre cultivares e irrigação, indicando que, além do fator água, as
populações e arranjos populacionais também influenciam o comportamento produtivo do
feijão-caupi (NANGJU, 1976; TÁVORA et al., 2000).
De acordo com Bezerra (2005), a maior expressão do potencial produtivo das
cultivares é resultado da combinação de um conjunto de fatores, dos quais se destaca a
população de plantas, por ter influência marcante em várias características morfofisiológicas e
no rendimento de grãos.
Carvalho et al. (2000) afirmam que há uma forte interação do genótipo com as
condições de plantio, o que permite inferir a necessidade de estudos mais detalhados sobre o
17
comportamento de cultivares de feijão-caupi, com características de porte e hábito de
crescimento diferentes, visando a identificação de tipos que melhor se adaptem à condições de
plantio irrigado, em níveis populacionais superiores aos normalmente utilizados em plantios
de sequeiro.
Nesse sentido, estudos sobre o comportamento fisiológico e produtivo do feijão-
caupi que proporcionem compatibilização da densidade populacional e lâmina de irrigação,
são importantes na medida em que são capazes de apresentar alternativas que possibilitem
aumentar a eficiência do uso da água pela cultura, reduzir os custos com insumos agrícolas e
elevar o rendimento de grãos da cultura.
O objetivo desse trabalho foi avaliar a distribuição da umidade do solo cultivado
com feijão-caupi em função da aplicação de cinco lâminas de irrigação e quatro densidades de
plantas, analisar a influência da interação de níveis de água e densidade de plantas sobre os
parâmetros de crescimento e trocas gasosas do feijão-caupi e seus impactos sobre a
produtividade de grãos da cultura e avaliar a influência de níveis de água e densidade de
plantas, e a interação destes dois fatores, sobre os componentes de produção, produtividade de
grãos e eficiência do uso da água do feijão-caupi.
18
CAPÍTULO 1: Aspectos gerais do feijão-caupi
O feijão-caupi é uma dicotiledônea pertencente à ordem Fabales, família Fabacea,
subfamília Faboideae, tribo Phaseoleae, subtribo Phaseolinae, gênero Vigna, espécie
Vigna unguiculata (L.) Walp. (ONOFRE, 2008).
É uma excelente fonte de proteínas (23-25%, em média) e apresenta todos os
aminoácidos essenciais, carboidratos (62%, em média), vitaminas e minerais, além de possuir
grande quantidade de fibras dietéticas, baixa quantidade de gordura e teor de óleo de 2%, em
média (ANDRADE JÚNIOR et al., 2003).
As condições edafoclimáticas exigidas pela cultura incluem um mínimo de
precipitação de 300 mm, bem distribuída durante o seu ciclo, para que produza a contento sem
a necessidade de utilização da irrigação, faixa de temperatura entre 18 °C a 34 °C, podendo
ser cultivado em quase todos os tipos de solos, merecendo destaque os Latossolos Amarelos,
Latossolos Vermelho-Amarelos, Argissolos Vermelho-Amarelos e Neossolos Flúvicos. Por
ser uma planta C3, satura-se fotossinteticamente a intensidades de luz, relativamente baixas,
em torno de 10.000 e 40.000 lux (CARDOSO, 2000).
Segundo Freire Filho et al. (2011), nacionalmente, no período de 2005 a 2009, o
feijão-caupi contribuiu com 37,53% da área colhida de feijão, 15,48% da produção e teve uma
produtividade que correspondeu a 42,20% da produtividade nacional. No Nordeste, a área
cultivada é 1.289.647 ha, ocupa 34,79% da área plantada e uma produção de 426.367 t,
representando 12,85% da produção de feijão-caupi no Brasil. Entretanto, a produtividade da
cultura na região, ainda é baixa (330 kg ha-1
), representando cerca de 37,66% da
produtividade no país.
No estado do Piauí, a área cultivada com feijão-caupi, no período de 2005 a 2009,
elevou-se de 214.737 ha para 235.602 ha, um acréscimo de cerca de 5,98%. A produção teve
um acréscimo de 1,54%, passando de 41.752 t para 57.957 t. Com esses dados, o Estado, que
antes ocupava a terceira posição, passou a ocupar a segunda posição em termos de área
cultivada e produção, ficando atrás apenas do Ceará cuja área cultivada é de 555.043 ha e
produção de 109.088 t (FREIRE FILHO et al., 2011).
Entretanto, em termos de rendimento médio do feijão-caupi no Piauí, os valores
ainda são baixos (256 kg ha-1
), em relação à média do Nordeste (330 kg ha-1
) e do Brasil
(366 kg ha-1
) (IBGE, 2009).
O baixo rendimento médio do feijão-caupi no Estado que persiste nos dias atuais,
apesar da cultura ser bem adaptada às condições de edafoclimáticas da região e de existirem
19
cultivares melhoradas disponíveis no mercado, ocorre porque ao longo de muitos anos, a
cultura não tem recebido a devida atenção, principalmente no que se refere à assistência
técnica e transferência de tecnologia, dificultando a adoção de novas tecnologias nos sistemas
produtivos, refletindo em baixas produtividades de grãos (BENVINDO, 2007).
Na região Centro-Oeste, o feijão-caupi começou a ser cultivado em larga escala
em 2006, e ainda tem uma participação pequena na produção da região, contudo, tem
produtividade superior à média nacional e apresenta-se como uma importante alternativa para
os arranjos produtivos da região.
Segundo Freire Filho et al. (2007), resultados obtidos em diversas regiões
mostram que com a adoção de tecnologia compatível, como a utilização da irrigação, correção
do solo e adubação, um hectare de feijão-caupi pode alcançar rendimentos médios superiores
a 2.500 kg ha-1
.
1.1 Cultivar BRS Itaim
O feijão-caupi, há alguns anos, está se expandindo dos ecossistemas de caatinga e
transição caatinga-cerrado para as áreas de cerrados das regiões Norte e Nordeste do Brasil, e
recentemente, para os cerrados da região Centro-Oeste (FREIRE FILHO et al., 2009).
Atualmente, estados como Amazonas, Goiás, Mato Grosso do Sul e Mato Grosso,
em função das condições climáticas mais favoráveis e, principalmente, do uso de tecnologias
adequadas de cultivo (cultivares melhoradas, manejo da irrigação e uso de insumos), já
apresentam produtividades superiores a 1.000 kg ha-1
, o que demonstra a expansão da cultura
para outros ecossistemas.
A seleção de genótipos com arquitetura de planta adequada ao cultivo mecanizado
tem recebido muita atenção por parte dos melhoristas, no sentido de disponibilizar cultivares
mais eretas, com ramos mais curtos e mais resistentes ao acamamento. Algumas cultivares de
porte semi-ereto e ereto foram lançadas com esse objetivo, são elas: BRS Guariba e BRS
Novaera, de porte semi-ereto, lançadas em 2004 e 2007, respectivamente e BRS
Tumucumaque e BRS Itaim, de porte ereto, lançadas em 2009 (ANDRADE, 2010).
A cultivar BRS Itaim, obtida de cruzamentos realizados em 2004 pela Embrapa
Meio-Norte, é indicada para cultivo na região Norte, nos estados de Roraima, Pará e
Tocantins; na região Nordeste, no Piauí, Maranhão e Sergipe; e na região Centro-Oeste, no
Mato Grosso. Suas características incluem hábito de crescimento determinado, porte ereto,
alta resistência ao acamamento, flores brancas com leve pigmentação roxa e semente branca
20
com halo preto, número médio de dias para a floração é de 35 dias e seu ciclo é de 60 a 65
dias (EMBRAPA, 2009).
Essa cultivar apresenta comprimento médio da vagem de 16 cm, número médio de
grão por vagem em torno de 9, peso médio de 100 sementes de 23 gramas. Seus grãos são do
tipo fradinho, brancos, com um grande halo preto e tegumento rugoso. As principais
características nutricionais são: 21,5% de proteína, 48,8 mg kg-1
de ferro, 43,4 mg kg-1
de
zinco (EMBRAPA, 2009).
A variedade BRS Itaim, por ser obtida de melhoramentos e adaptada ao cultivo
mecanizado, desperta interesse em informações sobre práticas que envolvem os diversos
aspectos do manejo no plantio (solo, pragas, irrigação, densidade populacional) e que
permitam a expressão de sua potencialidade genética.
1.2 Efeitos do estresse hídrico e da densidade de plantas no desempenho fisiológico e
produtivo do feijão-caupi
Estresse é um conjunto de reações de um organismo a agressões de ordem física,
fisiológica, ou de outra natureza, capaz de interferir em seu estado normal de equilíbrio, ou
seja, na sua homeostase. Em função da natureza do agente estressante pode-se qualificar o
tipo de estresse como biótico (patógenos, insetos-praga, homem, além de outros) e abiótico
(água, luz, temperatura, nutrientes, além de outros) (LARCHER, 2004; FANCELLI, 2003;
BALDO, 2007).
Em condições naturais de cultivo no campo, as plantas estão frequentemente
expostas a estresses ambientais que, em geral, exercem uma influência desvantajosa sobre a
planta afetando seu crescimento e produtividade. Os estresses luminoso, nutricional, hídrico,
as temperaturas extremas, a salinidade e os gases poluentes são os principais fatores adversos
que restringem o crescimento das plantas (TAIZ e ZEIGER, 2009).
O estresse hídrico afeta acentuadamente alguns processos morfofisiológicos,
enquanto outros são relativamente insensíveis. Para Chaves et al. (2002), a extensão dos
efeitos do déficit hídrico nas espécies vegetais depende da sua intensidade, duração e da
capacidade genética das plantas em responder às mudanças do ambiente.
De acordo com Taiz e Zeiger (2009), a resposta mais proeminente das plantas ao
déficit hídrico, consiste no decréscimo da área foliar, no fechamento dos estômatos e na
abscisão das folhas.
21
Quando as plantas são expostas a situações de déficit hídrico exibem,
frequentemente, respostas fisiológicas que resultam de modo indireto, na conservação da água
no solo, como se estivessem economizando para períodos futuros (KRON et al., 2008).
Um ajuste da área foliar é uma mudança importante a longo prazo, beneficiando a
planta quando submetida a estresse hídrico. A abscisão durante o estresse hídrico resulta em
grande parte da síntese acentuada e da sensibilidade ao etileno, um hormônio vegetal
endógeno. O etileno é produzido em quase todas as células da planta adulta, sendo removido
dos tecidos por difusão na atmosfera que cerca a planta. O aumento dos níveis de etileno
promove a formação da camada de abscisão e a perda da folha (TAIZ; ZEIGER, 2009).
As plantas sob a circunstância de seca apresentam mecanismos de tolerância ou
escape. Dentre os mecanismos de tolerância à seca estão a manutenção da turgescência com o
ajuste osmótico (um processo que induz o acúmulo de solutos na célula), aumento na
elasticidade na célula e diminuição no tamanho da célula e na tolerância à dessecação pela
resistência protoplásmica (MITRA, 2001).
Porém, a maioria destes mecanismos de tolerância à seca tem suas desvantagens.
Os mecanismos que conferem resistência à seca reduzindo o resultado da perda de água, tal
como o fechamento estomático e a redução da área foliar, geralmente reduzem a assimilação
de dióxido de carbono. O ajuste osmótico aumenta a resistência à seca mantendo a
turgescência na planta, mas o aumento da concentração de solutos, responsável pelo ajuste
osmótico, pode ter efeito prejudicial além de uma exigência maior de energia.
Consequentemente, a adaptação da planta deve refletir um contrapeso entre fugir, evitar e
tolerar para manter a produtividade adequada (MITRA, 2001).
1.2.1 Fotossíntese
A fotossíntese pode ser resumida como um processo de oxirredução em que a
água é oxidada (eliminação de elétrons com liberação de O2 como subproduto) e o CO2 é
reduzido para formar carboidratos. Este processo ocorre nos cloroplastos e necessita de
radiação fotossinteticamente ativa (SALISBURY; ROSS, 1994; RADIN 2002).
Aproximadamente 40% da massa seca das plantas é constituída de carbono que é fixado na
fotossíntese (LAMBERS et al., 2008; GRANDIS, 2010).
Segundo Larcher (2004), a capacidade fotossintética é uma característica
intrínseca de cada espécie vegetal, sendo que as trocas gasosas mudam durante o ciclo do
22
desenvolvimento do indivíduo e dependem do curso anual e até mesmo do curso diário das
flutuações ambientais (tais como luz e temperatura, dentre outras) em torno do vegetal.
Em condição de estresse hídrico, com redução da concentração intercelular de
CO2, em razão do controle da abertura dos estômatos, ocorre a diminuição da condutância
estomática que é um componente defundamental importância na manutenção da turgescência
em resposta adecréscimos no potencial hídrico das plantas. Todavia, quando o estômato se
fecha para proteger a planta da perda de água, ele, simultaneamente, restringe a difusão do
CO2 atmosférico e, consequentemente, provoca queda na taxa fotossintética
(DAMATTA, 2003).
Sob condições favoráveis de solo e clima e quando pragas e doenças deixam de
ser fatores limitantes, a máxima produtividade de uma cultura passa a depender
principalmente da taxa de interceptação de luz e da assimilação de dióxido de carbono pelas
plantas (LIMA, 2008).
No que se refere à densidade populacional e considerando que a fotossíntese pode
ser limitada pela baixa radiação, espera-se que um melhor arranjo espacial entre plantas
favoreça a captação de luz solar e, consequentemente, favoreça o aumento na taxa
fotossintética da planta (FRANÇOIS, 2012). Quando em excesso de luz, a planta desenvolve
mecanismos de fotoinibição para conter o estresse oxidativo (GRANDIS, 2010).
A taxa fotossintética está diretamente relacionada à radiação fotossinteticamente
ativa, ou seja, ao comprimento de onda de luz de 400 a 700 nanômetros, espectro de radiação
que está envolvido na fotossíntese, e indiretamente aos fatores relacionados, às trocas gasosas
e disponibilidade hídrica (NAVES-BARBIERO et al., 2000).
A interceptação da energia luminosa no feijão-caupi geralmente é alta devido às
folhas glabras e de coloração verde escura. Phogat et al. (1984), ao avaliar a taxa de
fotossíntese líquida e a absorção da radiação fotossinteticamente ativa por esta cultura,
observaram que apenas 4,3% da energia luminosa foi refletida pelas folhas de feijão-caupi,
em condições ótimas de água no solo.
Costa et al. (2002), com o objetivo de analisar a atividade fotossintética de
cultivares de Phaseolus vulgaris L. (cv. Carioca e cv. Negro Huasteco) e
Vigna unguiculata (L.) Walp (cv. EPACE 10), submetidas a altas temperaturas, observaram
que a cultivar EPACE 10 demonstrou adaptabilidade, pois seu aparelho fotossintético resistiu
a temperaturas superiores a 40º C.
François (2012), ao avaliar as relações hídricas e as trocas gasosas de plantas de
feijão-caupi submetidas a diferentes manejos de irrigação deficitária de 75%, 50% e 25% da
23
ETc acumulada, verificaram que a redução da irrigação de 100% para 25% da ETc acumulada
ocasionou reduções lineares nos valores de taxa fotossintética das plantas, a partir dos 30
DAE. O maior valor de taxa fotossintética foi de 26,77 μmolCO2.
m-2
s-1
, observado nas plantas
comirrigação de 100% da ETc acumulada, e o menor valor observado foi de
5,9 μmolCO2m
-2s
-1 nas plantas com irrigação deficitária de 25% da ETc.
A redução na atividade fotossintética pela redução na assimilação do CO2 é um
indicador do efeito do déficit hídrico de uma cultura (FAVER et al., 1996).
Comparando as respostas fisiológicas de cultivares de feijão comum, cv. BRS
Maratoã (Phaseolus vulgaris L.) e feijão-caupi, cv. BR 17 Gurguéia [Vigna unguiculata (L.)
Walph.] submetidas à dois níveis de suprimento hídrico (capacidade de campo e sem
irrigação), Lima (2008) constatou que no período de deficiência hídrica mais intensa, as
cultivares BRS Marataoã e BR 17 Gurguéia apresentaram taxas fotossintéticas médias de
0,10 e 0,11 µmol m-2
s-1
, ou seja quase nulas.
Percebe-se, portanto, a existência de estudos sobre respostas fisiológicas do
feijão-caupi submetido a estresse hídrico, entretanto no que se refere à densidade de plantas,
apesar de se esperar que um melhor arranjo espacial entre plantas favoreça a captação de luz
solar e, consequentemente, o aumento na taxa fotossintética da planta, não existem estudos
com o feijão-caupi, que relacionam os espaçamentos e as populações com a fotossíntese
líquida da planta o que confere caráter inovador ao presente estudo.
1.2.2 Condutância estomática
O mecanismo de entradas e saídas de CO2 e água nas folhas é regulado pela
abertura ou fechamento estomático que pode ser quantificado pela leitura da condutância
estomática. Conforme Larcher (2004), pode-se considerar a condutância como uma medida da
permeabilidade com que a água e o CO2 difundem-se através da folha. A condutância foliar
ao vapor de água é constituída pelas condutâncias estomática, cuticular e dos espaços
intercelulares. Dentre estas, a condutância estomática assume maior importância por ser a
principal via por onde ocorrem as trocas gasosas entre a planta e a atmosfera (MARTINS,
2010).
A condutância estomática é um dos mecanismos que demonstram o controle
estomático em plantas submetidas ao déficit hídrico. Um dos primeiros efeitos do déficit
hídrico nas plantas vasculares manifesta-se sobre os estômatos. Com a progressão do
24
dessecamento, ocorre a desidratação do protoplasma e a redução da capacidade fotossintética
(LIMA, 2008).
O efeito da perda de água predomina sobre os demais fatores que afetam os
estômatos (RAVEN et al., 2001; LIMA, 2008). Sendo assim, quando a turgescência da célula
cai abaixo de um ponto crítico, que é variável de espécie para espécie, a abertura estomática
torna-se menor, limitando as trocas gasosas. O déficit hídrico causa redução sobre a
condutância estomática e taxas de transpiração, sendo essas reduções acompanhadas
paralelamente pela queda do potencial de água na folha (OLIVEIRA et al., 2002;
LIMA, 2008).
O processo de abertura e fechamento dos estômatos está relacionado
principalmente com a intensidade de luz e o estado de hidratação da folha. Dessa forma, o
funcionamento dos estômatos e a área foliar influenciam a produtividade do vegetal. O
primeiro fator porque controla a absorção de CO2 e o segundo porque determina a
interceptação de luz (COSTA; MARENCO, 2007).
Küppers et al. (1988), trabalhando com Vigna unguiculata (L.) Walp, observaram
um declínio da condutância estomática com o aumento da diferença da concentração de vapor
d’água entre a folha e o ar, enquanto o aumento da temperatura da folha induziu uma elevação
dessa condutância, mantendo-se essa diferença constante e pequena.
Ao analisar o efeito do estresse hídrico em duas cultivares contrastantes de feijão-
caupi, sob condições de campo, a fim de identificar e selecionar as cultivares com melhor
nível de adaptação às condições desfavoráveis típicas das regiões semiáridas, Gomes Filho e
Tahin (2002) observaram o fechamento dos estômatos e uma diminuição na atividade
fotossintética, durante a acentuada deficiência de água no solo.
Mendes et al. (2007), com o objetivo de analisar as alterações na relação fonte-
dreno em feijão-de-corda [Vigna unguiculata (L.) Walp.], cultivares Epace 10 e Seridó, por
meio de ciclos de deficiência hídrica nas fases vegetativa e reprodutiva observaram que a
condutância estomática e a transpiração sofreram reduções aos 29 e 52 dias após a semeadura,
quando o estresse hídrico foi aplicado nas fases vegetativa e reprodutiva, respectivamente.
Ao verificar os indicadores de estresse hídrico por meio da aplicação de níveis
crescentes de ET, Oliveira et al. (2005) constataram que os maiores valores de condutância
estomática ocorreram por volta do meio-dia solar, atingindo cerca de 159 e 174 mmol m-2
s-1
,
nos tratamentos com ET intermediárias.
25
1.2.3 Transpiração
A transpiração consiste na vaporização da água líquida contida nos tecidos da
plantae da remoção do vapor para a atmosfera. As culturas perdem quase a totalidade da água
através dos estômatos. A vaporização ocorre no interior da folha, nos espaços intercelulares, e
a troca de vapor com a atmosfera é controlada pela abertura estomática (REICHARDT;
TIMM, 2012).
É o mecanismo que fornece a principal energia (driving force) para a absorção de
água das plantas contra a força de gravidade e a resistência à fricção no trajeto da água do
solo para a atmosfera (GOMIDE; MAENO, 2008).
A taxa de perda de água pelas folhas é afetada por interação entre fatores do
ambiente e da própria planta. Os fatores do ambiente não atuam somente de forma direta
sobre a perda de água, mas também podem exercer sua ação indiretamente através do efeito
controlador sobre o comportamento estomático, como acontece com a luz, a umidade do ar, o
vento, as condições hídricas e térmicas do solo (SEIXAS, 2009; FRANÇOIS, 2012).
Segundo Oliveira et al. (2005), a temperatura da folha e a transpiração apresentam
estreita relação com a resistência estomática. A diferença de temperatura foliar em plantas
com e sem estresse fundamenta-se no estado hídrico das plantas, no comportamento
estomático e na perda de calor latente por meio da transpiração. Entretanto, todo esse
processo muda de acordo com espécie, conforme a intensidade e duração do estresse hídrico.
Larcher (2004) afirma que a transpiração e a resistência difusiva (que é
inversamente proporcional à condutância estomática) são processos que têm sido
correlacionados ao déficit hídrico. Em condições normais, a taxa de transpiração nas folhas é
determinada especialmente pela radiação, déficit de saturação e pela condutância estomática.
A transpiração decresce com a queda dos potenciais de água no solo, sendo
também afetada pelos mesmos fatores que governam a evaporação enquanto os estômatos
estão abertos. O tipo de vegetação e o estádio de crescimento também são fatores que alteram
a taxa de transpiração. Quando o solo está a elevados potenciais de água, a transpiração é
mantida numa taxa potencial, determinada pelas condições meteorológicas (KLAR, 1988;
LIMA, 2008).
A transpiração excessiva (perda de água excedendo a absorção) retarda o
crescimento de muitas plantas e causa morte em muitas outras por desidratação. Apesar de sua
longa história evolutiva, as plantas não desenvolveram uma estrutura que seja ao mesmo
tempo favorável à entrada de dióxido de carbono, essencial para a fotossíntese, e desfavorável
26
à perda de vapor d’água pela transpiração. No entanto, várias adaptações especiais como a
cutícula e os movimentos estomáticos minimizam a perda de água enquanto otimizam a
captação de dióxido de carbono. Em casos de déficit hídrico severo, quando a disponibilidade
de CO2 está em níveis extremamente reduzidos, a planta utiliza dióxido de carbono
proveniente da respiração para manter um nível mínimo de atividade fotossintética
(RAVEN et al., 2001).
Para estimar o consumo de água pelas plantas é necessário estimar a transpiração
separadamente, isso pode ser feito por meio de metodologias que levam em consideração a
variação de umidade no solo como, por exemplo, o método da pesagem. Mas também pode
ser estimado por meio de parâmetros fisiológicos como, por exemplo, o fluxo de seiva no
xilema ou a partir da diferença de concentração de CO2 e de vapor de água
(RENAULT et al., 2001; ROZA, 2010).
No que se refere à densidade de plantio, a taxa de transpiração de folhas isoladas
decresce com o aumento de densidade de comunidade, porque o microclima, no interior desta,
tende a restringir a evaporação (principalmente devido à proteção contra a radiação, vento e à
elevada umidade) (LARCHER, 2004).
No interior de comunidades fechadas de plantas, das copas densas de árvores e em
outras vegetações firmemente unidas, a umidade é mais alta do que no exterior e a convecção
é mais lenta, de modo que a taxa de transpiração se reduz (LARCHER, 2004).
1.2.4 Produção e componentes de produção
O rendimento do feijão-caupi é bastante afetado pela disponibilidade de água no
solo. Deficiências ou excessos de água nas suas diferentes fases de desenvolvimento causam
redução no seu rendimento em proporções distintas (BLUM, 1996; YORDANOV et al., 2003;
NASCIMENTO, 2009). É muito importante certo grau de umidade na época da floração e
frutificação. A qualidade dos grãos é bastante melhorada quando a colheita é realizada em
dias secos e sem excessos de umidade no solo (OLIVEIRA et al., 1988).
Bastos et al. (2008) ao estudarem os efeitos da aplicação de quatro lâminas de
irrigação (328,7; 375,7; 421,3 e 505,8 mm) sobre a produtividade de grãos de feijão-caupi,
cv. BRS Guariba e seus componentes, nas condições edafoclimáticas do Vale do Gurguéia,
PI, obtiveram a máxima produtividade de grãos (1.192,1 kg ha-1
) com a lâmina de 421,1 mm.
O efeito das variações de níveis de água disponível no solo (40; 60; 80 e 100%
AD) sobre o crescimento e produção de feijão-caupi, vagens e grãos verdes, foi observado por
27
Nascimento et al. (2011) que constataram maiores reduções no comprimento da haste
principal, 26 e 48%, no número de folha por planta, 23 e 35%, no número de vagens por
planta, 32 e 49%, e na massa de vagens por planta, 23 e 30%, respectivamente, para os níveis
de 60 e 40% de água disponível do solo.
Carvalho et al. (2000), ao determinar os efeitos de diferentes níveis de déficits
hídricos (reposição de 100, 80, 60, 40 e 20% da água consumida diariamente) na cultura do
feijão-caupi nas etapas fenológicas de crescimento, floração e frutificação, obtiveram
reduções nos rendimentos de grãos e de vagens por planta com o aumento do déficit hídrico
independentemente da fase fenológica. As reduções de rendimentos variaram de acordo com a
intensidade do déficit hídrico e com a etapa fenológica, sendo a etapa de crescimento mais
sensível ao déficit hídrico, seguida das etapas de floração e frutificação.
Outro aspecto importante que influencia o rendimento do feijão-caupi é o excesso
ou escassez de plantas por área e, atualmente, é uma das causas da baixa produtividade da
cultura no Brasil (CARDOSO et al., 2005; BEZERRA et al., 2008).
Tripathi e Singh (1986) afirmam que dentre os fatores a ser observado no manejo
do feijão-caupi o número de plantas por unidade de área é um dos mais importantes, por
influenciar significativamente no seu rendimento, e seus efeitos podem variar com o tipo da
planta, notadamente quando plantas de porte ereto e semi-ereto são usadas.
O porte, a arquitetura e o sistema de produção são fatores que influenciam na
determinação do arranjo de plantas mais adequado para que os fatores ambientais sejam
eficientemente aproveitados e o potencial produtivo da cultivar seja maximizado
(BEZERRA, 2005; BEZERRA et al., 2008).
Os primeiros efeitos da densidade populacional ocorrem no índice de área foliar
(IAF), que interfere na interceptação da luz afetando diretamente na taxa fotossintética. O
autosombreamento provoca decréscimo na taxa fotossintética em função do aumento do IAF.
Em geral, aumentos na população de plantas por área, em uma mesma cultivar,
têm efeito no padrão de distribuição das vagens na planta (HORN et al., 2000). O número de
vagens e o número de grãos por planta são os componentes do rendimento mais afetados por
variações na densidade de plantas na linha de plantio, e pelo espaçamento entre linhas. Tais
variações nem sempre estão relacionadas com o rendimento de grãos
(SHIMADA et al., 2000).
A densidade e o arranjo de plantas irão determinar o grau de competição e o
estádio em que ela será mais intensa entre as plantas. Segundo Bezerra et al. (2008), a
competição em intensidade elevada, nos estádios iniciais do desenvolvimento da cultura, pode
28
favorecer o surgimento de plantas improdutivas, causar a diminuição do estande produtivo
final e, consequentemente, o rendimento de grãos.
O aumento na densidade, segundo Aphalo et al. (1999), pode modificar o padrão
de distribuição das vagens, tornando-as mais concentradas na parte superior da planta. Assim,
o aumento na população de plantas em um mesmo espaçamento, pode facilitar a colheita
mecanizada, uma vez que o maior número das vagens é deslocado para os nós mais altos. Isso
é resultado da competição por luz, que tem reflexos sobre o desenvolvimento da planta.
Para Jallow e Ferguson (1985), diferentes populações refletem a interação entre
densidade populacional, cultivar e ambiente, destacando a necessidade da condução de
experimentos localmente.
Portanto, a maior expressão do potencial produtivo das cultivares é resultado da
combinação de um conjunto de fatores, destacando-se, dentre eles, a população de plantas por
ter influência marcante em várias características morfológicas, fisiológicas e de rendimento de
grãos (BEZERRA, 2005; BEZERRA et al., 2008).
Ao avaliar o comportamento produtivo do feijão-caupi em diferentes densidades
de plantas sob irrigação, Cardoso et al (1997) observaram que o peso de grãos por planta foi
reduzido pelo aumento da densidade de plantas.
Santos et al. (2000), com o objetivo de avaliar o efeito da densidade populacional
na produtividade e no comportamentode alguns componentes da morfologia da planta em
genótipos de caupi de diferentes portes, tanto em condições de sequeiro como em condições
irrigadas, observaram que a resposta significativa do genótipo de caupi IT 86D-472, de porte
semi-ereto, às diferentes densidades populacionais, indica 207.328 e 203.051 plantas ha-1
como as melhores densidades populacionais em regimes irrigado e de sequeiro,
respectivamente.
Em trabalho realizado por Cardoso e Ribeiro (2006) com o objetivo de avaliar o
comportamento produtivo do feijão-caupi (Vigna unguiculata (L.) Walp.), cv. Rouxinol, em
diferentes espaçamentos entre fileiras (50; 70 e 90 cm) e densidades de plantas (4; 8; 12 e
16 plantas m-2
), não constataram interação significativa entre espaçamentos x densidades de
plantas, evidenciando que o efeito dos espaçamentos foi independente das densidades de
plantas, e vice-versa. Os rendimentos de grãos e a produção de grãos por planta foram
influenciados pelos espaçamentos, sendo observados efeitos lineares decrescentes com o
aumento do espaçamento entre fileiras. O número de vagens por planta e a produção de grãos
por planta se comportaram de maneira linear decrescente com o acréscimo do número de
29
plantas por área, que também afetou o rendimento de grãos, de forma quadrática. O máximo
rendimento de grãos, da ordem de 1.670 kg ha-1
, foi obtido com 7,75 plantas m-2
.
Também não foi observado interação significativa em trabalho realizado por
Bezerra et al. (2008), com objetivo avaliar os efeitos de diferentes densidades populacionais
sobre as características morfológicas e de rendimento de grãos, numa linhagem moderna de
feijao‑caupi [Vignaunguiculata (L.) Walp.]. Os autores constataram ainda que o número de
nós no ramo principal, o número de grãos por vagem e o peso de 100 grãos não foram
influenciados significativamente pelos espaçamentos entre linhas e populações de plantas.
Aumentos na densidade populacional suscitaram reduções significativas no número de ramos
laterais, no número de vagens por planta e na produção de grãos por planta. Houve acréscimo
de 16,7% no rendimento de grãos da população de 100 mil em comparação ao de 500 mil
plantas por hectare e, além disso, os diferentes arranjos de plantas promoveram modificações
na morfologia, nos componentes de produção e no rendimento de grãos do feijao‑caupi.
As pesquisas mencionadas demonstram que os fatores isolados, níveis de água e
densidade de plantas influenciam a produção e os componentes de produção. Entretanto, os
efeitos da combinação dos fatores níveis de água e densidade populacional necessitam de
estudos mais aprofundados.
1.3 Eficiência do uso da água
Existe uma tendência natural de aumento do uso da água no futuro, seja pelo
aumento populacional, culminando numa maior necessidade por alimentos, seja pela
disponibilidade de terras com aptidão para uso na agricultura irrigada estimadas em
470 milhões de hectares (CHRISTOFIDIS, 2002). Portanto, existe expectativa de aumento da
demanda de água para o futuro próximo, mas não há previsão de aumento da água doce no
planeta. Pelo contrário, os intermináveis desmatamentos e uso inadequado do solo têm
mantido um elevado escoamento superficial com uma baixa reposição contínua dos
mananciais e fontes hídricas (COELHO et al., 2005).
A água utilizada na produção agrícola em 2000 equivaleu a um consumo médio
especifico de 9436 m-3
ha-1
ano-1
. Tal consumo deverá ser reduzido ao longo dos anos com a
incorporação de tecnologias e processos mais eficientes de gestão do uso da água, sendo
estimado para 2025 uma queda para 8100 m-3
ha-1
ano-1
. Entretanto, em 2025, estima-se que
30
três bilhões de pessoas serão afetadas pela escassez de recursos hídricos, cuja disponibilidade
será inferior a 1700 m-3
ha-1
ano-1
(CHRISTOFIDIS, 2002).
Dentro desse contexto, encontra-se a agricultura irrigada, que para manter-se
sustentável, em termos ambientais, além de ter que ser eficiente no uso da água na irrigação,
deve otimizar o uso dos agroquímicos que aplicados às plantas ou ao solo podem causar
contaminação dos recursos hídricos subterrâneos (COELHO et al., 2005).
A eficiência do uso da água (EUA) é caracterizada como a quantidade de água
evapotranspirada por uma planta para a produção de certa quantidade de matéria seca. Dessa
forma, plantas mais eficientes no uso da água produzem mais matéria seca por grama de água
transpirada (BAPTISTA et al., 2001; MACHADO et al., 2010). O uso mais eficiente da água
está diretamente atrelado ao tempo de abertura estomática, pois, enquanto a planta absorve
CO2 para a fotossíntese, a água é perdida para o ambiente por evapotranspiração, seguindo
uma corrente de potenciais hídricos (PEREIRA-NETTO, 2002; MACHADO et al., 2010).
A EUA relaciona a produção de biomassa ou produção comercial pela quantidade
de água aplicada ou evapotranspirada. Em agricultura irrigada, a elevação e a determinação
dos níveis da EUA são bastante complexos e requerem conhecimentos e considerações
interdisciplinares (SOUSA et al., 2000).
O uso eficiente da água de irrigação pode ser alcançado atuando-se: a) na estrutura
de irrigação existente, em termos de tipos de cultivo, sistemas de irrigação e gestão do uso de
água; b) nos métodos de manejo da irrigação e c) nas técnicas que permitem aumento da
eficiência do uso da água (COELHO et al., 2005).
Dinar (1993) menciona o manejo adequado de irrigação como um meio para se
elevar os valores de EUA. Segundo Melo et al. (2010), a EUA aumenta quando ocorre uma
redução da lâmina aplicada sem diminuição da produção. Para Lima et al. (2004), com apenas
1% do aumento da EUA na Região Nordeste, estima-se que haveria uma economia de 165 mil
litros de água por hectare irrigado por ano.
Os valores recomendados de EUA, por Doorenbos e Kassam (1994) para feijão
Phaseolus, variam de 0,30 – 0,60 kg m-3
. O feijão-caupi apresenta valores de EUA que variam
conforme as condições edafoclimáticas. Para as condições de Teresina, PI,
Andrade Júnior et al. (2002), observaram produtividade de grãos secos acima de
2.000 kg ha-1
e uma eficiência do uso da água de 6,30 kg m-3
para a cultivar BR 17 Gurguéia,
com aplicação de lâminas de irrigação no intervalo de 362 a 426 mm.
Taiz e Zeiger (2009), afirmam que quando o estresse hídrico é moderado a
eficiência do uso da água pode aumentar. A taxa fotossintética da folha raramente é tão
31
responsiva ao estresse hídrico moderado quanto à expansão foliar, pois a fotossíntese é muito
menos sensível à turgescência do que a expansão foliar. Ou seja, mais CO2 pode ser absorvido
por unidade de água transpirada, isto acontece porque o fechamento estomático inibe a
transpiração mais do que diminui as concentrações intercelulares de CO2.
As pesquisas com a aplicação de diferentes níveis de água com o objetivo de
proporcionar um manejo adequado da irrigação e maximizar a eficiência do uso da água do
feijão-caupi são freqüentes na literatura e incluem diversas regiões do país, no entanto,
quando ocorre a associação com densidades populacionais há uma carência de informações e
a necessidade de estudos mais aprofundados sobre a influencia da combinação níveis de água
e densidade populacionais no feijão-caupi.
1.4. Parâmetros de crescimento do feijão-caupi
1.4.1 Área foliar e índice de área foliar (IAF)
A área foliar é um parâmetro indicativo da produtividade, pois o processo
fotossintético depende da interceptação da energia luminosa e sua conversão em energia
química, sendo este um processo que ocorre diretamente na folha, atuando na formação de
carboidratos, que são alocados para os órgãos vegetativos e reprodutivos
(BASTOS et al., 2002).
Em se tratando da medição do crescimento vegetal, a área foliar e a matéria seca
são os parâmetros mais utilizados, uma vez que esses fatores representam a fábrica e o
produto final, respectivamente (PEIXOTO, 1998; BEZERRA, 2005).
O IAF é na verdade uma medida da quantidade de cobertura, desprovida de
tamanho, com um IAF 4, uma dada área de solo seria coberta por quatro vezes essa área de
folhas arranjadas em várias camadas, naturalmente (LARCHER, 2004).
O IAF é ótimo para a produção quando a razão da área foliar é absorvida, tão
completamente quanto possível, durante sua passagem através do dossel de folhas. Nas
comunidades de plantas cultivadas, é quase sempre este o caso, com um IAF de cerca de 4 a 8
(LARCHER, 2004).
Uma vez que é requerida grande turgidez para a expansão foliar, os efeitos do
déficit hídrico sobre a área foliar resultam, inicialmente, da redução da turgescência das folhas
e, posteriormente, da área foliar (COSTA et al., 1989; SILVA et al., 2000).
32
Para Fancelli e Dourado Neto (1997), o estresse hídrico limita a elongação e a
divisão celular, implicando menor crescimento e menor área foliar. Fiuza (2010) afirma que
menor área foliar pode também estar relacionada com a pequena redução no tamanho das
folhas individuais ou com a menor produção de folhas; porém, plantas com déficit hídrico
podem alterar a interceptação da radiação solar, através de modificações na exposição e
duração da área foliar.
No feijão-caupi a redução na área foliar é um dos principais mecanismos de
adaptação ao déficit hídrico, aliado ao desenvolvimento do sistema radicular e alta
condutividade hidráulica na raiz, para maximizar a captação de água e o controle da abertura
estomática.
Por outro lado, um aumento excessivo no teor de água no solo pode favorecer um
intenso desenvolvimento vegetativo da cultura e valores de IAF excessivamente altos. Isso
implica menor disponibilidade de luz para a planta em virtude do autosombreamento, o que
reduz a eficiência fotossintética e o rendimento de grãos (NASCIMENTO, 2009).
Nascimento et al. (2011), ao avaliar o efeito do déficit hídrico em feijão-caupi
durante a fase reprodutiva, constataram que o déficit hídrico reduziu em 20% o índice médio
de área foliar. Para as condições de irrigação plena, o valor máximo de IAF foi 5,0, para o
genótipo BRS Paraguaçu; o menor foi de 3,9 para o Pingo-de-ouro e o valor médio obtido
durante todo o ciclo da cultura foi de 4,5.
Bastos et al. (2002) encontraram valores máximos do IAF variando de 3 a 4,3,
para a cultivar de feijão-caupi BR 14 Mulato, e um IAF de 3 para a cultivar BR17, aos 47 dias
após a semeadura. Lima Filho (2000) verificou um IAF de 2,8 para a cultivar Pitiúba.
Além da influência da disponibilidade de água no solo, o adensamento de plantio
também merece atenção, pois se as plantas estiverem muito próximas umas das outras e a
folhagem se sobrepuser em grande extensão, a luz, na maioria dos lugares ensombreados, não
será mais suficiente para manter positivo o balanço de CO2 em qualquer época
(LARCHER, 2004).
A formação do dossel da cultura desempenha papel importante em seu
rendimento, interceptando a radiação solar, influenciando, sobremaneira, nos processos
fotossintéticos e detranspiração da cultura, além de evitar o aparecimento de ervas daninhas,
sendo, portanto, fatores cruciais na determinação do rendimento final da cultura (SMIT;
SINGELS, 2006).
Carvalho et al. (2000), ao avaliarem o comportamento de cultivares de feijão-de-
corda irrigado em duas populações de plantas (41.666 e 125.000 plantas ha-1
) e determinar
33
suas relações com a área foliar, interceptação da luz e florescimento, observaram que o IAF
apresentou grande variação entre as cultivares, porém aumentou em todas na maior população
de plantas.O número de flores por planta teve grande variação entre as cultivares tendo
decrescido significativamente com o aumento da densidade de plantio e a eficiência
reprodutiva não foi afetada pela densidade de plantio, tendo variado de 8,92%.
1.4.2 Matéria seca
A matéria seca é o aumento da massa de uma planta devido aos produtos de
assimilação. O carbono assimilado não perdido pela respiração, isto é, o excedente no
orçamento de CO2 aumenta a matéria seca de uma planta (LARCHER, 2004).
O suprimento adequado de água para a cultura é um dos principais fatores para
garantir uma boa produção de matéria seca (MS) ou biomassa, uma vez que escassez ou
excesso de água afetam diretamente o desenvolvimento das folhas
(FREIRE FILHO et al., 2005).
A baixa disponibilidade de água para as plantas e uma excessiva taxa
transpiratória promove um imediato fechamento dos estômatos, o que resulta na paralisação
da fotossíntese, com sérias reduções na quantidade de biomassa (FANCELLI; DOURADO
NETO, 1999).
No feijão-caupi, elevada quantidade de biomassa nem sempre será garantia de alta
produtividade de grãos. Teores elevados de nutrientes no solo, especialmente nitrogênio, e
solos frequentemente úmidos podem favorecer o seu desenvolvimento vegetativo em
detrimento da formação de vagens e grãos (FREIRE FILHO et al., 2005).
Irene Filho (2012), ao avaliar o crescimento de cultivares de feijão-caupi de porte
semi-ereto e semi-prostrado (BRS Aracê e BRS Tumucumaque) em resposta à aplicação de
lâminas de irrigação, nas condições edafoclimáticas do município de Bom Jesus, PI, constatou
que houve um aumento significativo da matéria seca total com a aplicação da maior lâmina de
irrigação em ambas as cultivares, obtendo maior matéria seca total até aproximadamente os
60 dias após a semeadura, decrescendo após esse dia, nas duas cultivares e em todos os
regimes hídricos.
Comportamento semelhante foi observado por Andrade Júnior et al. (2005), no
município de Parnaíba, PI, quando constatou que as plantas submetidas ao tratamento de
34
maior lâmina de irrigação acumularam, no final do ciclo, maior matéria seca (100g planta-1
),
em oposição ao tratamento de menor lâmina (40g planta-1
).
Com o objetivo de verificar os efeitos do estresse hídrico sobre variáveis
determinantes da produção em plantas de feijão-caupi, Leite e Virgens Filho (2004)
comprovaram a evidência do efeito do déficit hídrico sobre a diminuição de acúmulo da
matéria seca total, uma vez que os tratamentos irrigados apresentaram sempre os maiores
valores de matéria seca, enquanto os tratamentos estressados apresentaram decréscimos nos
valores desta variável.
Além dos aspectos hídricos, a densidade de plantas por unidade de área pode
afetar também a produção de matéria seca, de fato a fotossíntese poderá ser máxima quando a
folhagem for densa o suficiente para impedir que a luz solar chegue até o solo e não haja
competição entre as folhas mais próximas da base (PEIXOTO, 1998).
Desde que não ocorram desequilíbrios na partição de matéria seca e eficiência na
produção de frutos, o manejo em espaçamentos adensados pode ser beneficiado para a
obtenção de um maior número de frutos com mínima área foliar, devido ao aumento na
eficiência do uso da água (BEST et al., 1997; SILVA, 2002).
Com a adoção de espaçamentos adensados e ultraadensados, o suprimento de água
é favorecido pela menor evaporação de água do solo, além da melhor interceptação de luz por
unidade de área, que faz com que a retenção de frutos seja maior, contribuindo para maiores
produtividades (KRIEG, 1996; SILVA, 2002).
No feijoeiro comum, Zabot et al. (2004), por meio da análise de crescimento,
observaram variações no comportamento fisiológico de quatro populações de plantas e
constataram que quanto maior a densidade de semeadura, maior é o acúmulo de matéria seca,
durante o período de observação.
Arf et al. (1996) com o objetivo de verificar a influência de diferentes
espaçamentos entre linhas (0,20 x 0,80; 0,30 x 0,80; 0,20 x 0,70; 0,30 x 0,70; 0,60 e 0,50 m) e
densidades de semeadura (8, 12, e 16 plantas m-1
) sobre o comportamento do feijoeiro,
verificaram que o aumento do número de plantas na linha ocasionou redução na produção de
matéria seca das plantas e no número de vagens e de sementes por planta; porém a
produtividade foi aumentada, sendo o maior valor encontrado na densidade de 16 plantas m-1
,
já os espaçamentos não influenciaram na produtividade da cultura.
35
1.5 REFERÊNCIAS
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43
CAPÍTULO 2: Distribuição da umidade do solo cultivado com feijão-caupi sob
diferentes níveis de água e densidades de plantas
RESUMO
As perdas de produtividade do feijão-caupi ocasionadas por instabilidades climáticas afetam
todas as regiões do Brasil, principalmente a região Nordeste, o que torna essencial a utilização
da irrigação como forma de redução das perdas agrícolas. O objetivo desse trabalho foi avaliar
a distribuição da umidade do solo cultivado com feijão-caupi em função da aplicação de cinco
lâminas de irrigação L5-150%, L4-120%, L3-90%, L2-60% e L1-30% da evapotranspiração
de referência (ETo) e quatro densidades de plantas (150.000; 200.000; 250.000;
300.000 plantas ha-1
). O experimento foi conduzido na área experimental da Embrapa Meio-
Norte, localizada no município de Teresina, Piauí, no período de julho a setembro de 2012 em
um Argissolo Vermelho-Amarelo. Para o monitoramento do conteúdo de água do solo, foram
instalados 20 tubos de acesso de PVC, com 1,5 m de comprimento, para a introdução de uma
sonda de capacitância (FDR) modelo Diviner 2000®. As leituras de frequência relativa (FR)
foram realizadas diariamente, sempre antes e 24 horas após as irrigações nas camadas de 10,
20, 30, 40 e 50 cm. Sob as maiores lâminas de irrigação e nas diferentes densidades de
semeadura, houve consumo hídrico diferenciado do feijão-caupi em função da densidade de
raízes para extração da água do solo. O padrão de extração de água do solo pelas raízes do
feijão-caupi foi diretamente proporcional às densidades de semeadura avaliadas. Não houve
grande variação da extração de água nas diferentes densidades do feijão-caupi quando
submetido às menores lâminas de irrigação, ou seja, nessas condições de estresse hídrico, o
efeito da densidade sobre a extração de água é muito semelhante. Sob a lâmina de irrigação de
L5 – 150% ETo e densidade de plantas de 241.000 plantas ha-1
, o feijão-caupi responde
melhor em termos produtivos, com a manutenção da capacidade de água disponível no solo,
na faixa aproximada de 80% (na camada de 0,10 m) a 60% (na camada de 0,30 m).
Palavras-Chave: Extração de água. Água no solo. Adensamento.
44
CHAPTER 2: Distribution of soil moisture cultivated with cowpea under different water
levels and plant densities
ABSTRACT
Productivity losses of cowpea caused by climatic instability affecting all regions of Brazil,
especially the Northeast, which makes essential use of irrigation as a means of reducing
agricultural losses. The aim of this study was to evaluate the distribution of moisture in the
soil cultivated with cowpea due to the application of five irrigation L5 - 150%, L4 - 120%,
L3 - 90%, L2 - 60% and L1-30% reference evapotranspiration (ETo) and four plant densities
(150,000, 200,000, 250,000, 300,000 plants ha-1
). The experiment was conducted in the
experimental area of Embrapa Meio-Norte, located in the city of Teresina, Piauí, in the period
July to September 2012 in a Ultisol soil. For monitoring the soil water content, were installed
access tubes 20 of PVC with 1.5 m long, for the introduction of a capacitance probe (FDR)
Diviner Model 2000®. Readings relative frequency (RF) were performed daily, always before
and 24 hours after irrigations in layers of 10, 20, 30, 40 and 50 cm. Under the higher irrigation
regimes and different seeding rates, water consumption was different cowpea depending on
the density of roots to extract soil water. The pattern of water extraction from the soil by roots
of cowpea was directly proportional to the seeding densities evaluated. There was wide
variation in water extraction in different densities of cowpea when subjected to minor
irrigation or under these conditions of water stress, the effect of density on water extraction is
very similar. Under the water depth of L5 - 150% ETo and plant density of
241,000 plants ha-1
, the cowpea responds better in terms of production, maintaining the
available water capacity in the soil, in the approximate range of 80% (in the layer of 0.10 m)
to 60% (in the layer of 0.30 m).
Keywords: Water extraction. Water in the soil. Densification.
45
2.1 INTRODUÇÃO
As perdas de produtividade do feijão-caupi ocasionadas por instabilidades
climáticas afetam todas as regiões do Brasil, principalmente a região Nordeste, o que torna
essencial a utilização da irrigação como forma de redução das perdas agrícolas. Para um
correto manejo da irrigação, é necessário o conhecimento sobre a variação da umidade do solo
que ocorre em função, dentre outros aspectos, das diferentes densidades de plantas e dos
sistemas de cultivo (monocultivo e consórcios).
A densidade de plantas merece atenção pela importância que assume no
comportamento morfofisiológico da cultura. Um dos aspectos que envolvem o adensamento
de plantio é a competição intraespecífica (competição entre indivíduos da mesma espécie),
que interfere diretamente na disponibilidade de recursos naturais para as plantas. Os efeitos da
competição intraespecífica sobre qualquer indivíduo é tipicamente maior quanto mais
comprimido ele for por seus vizinhos, quanto mais as zonas de esgotamento de recursos de
outros indivíduos se sobrepuserem à sua (TOWNSEND et al., 2006).
O conteúdo de água no solo talvez seja o primeiro fator a influenciar a competição
intraespecífica, pois as variações de umidade ao longo do seu perfil são as primeiras
consequências do adensamento do plantio.
O conhecimento sobre o comportamento da distribuição de umidade no solo
possibilita a compreensão da extração de água pela cultura submetida a diversas situações:
déficit ou excesso hídrico, adensamento populacional, dentre outros.
Culturas como o feijão-caupi podem apresentar alterações morfofisiológicas como
resposta ao estresse hídrico e ao adensamento de plantas. 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,
influenciam ou refletem a habilidade de uma planta individual para captar recursos.
Considerando esses aspectos, objetivou-se neste estudo avaliar a distribuição da
umidade do solo cultivado com feijão-caupi em função da aplicação de cinco lâminas de
irrigação e quatro densidades de plantas e quantificar seu impacto na produtividade de grãos
da cultura.
46
2.2 MATERIAL E MÉTODOS
2.2.1 Localização da área do experimento
O experimento foi conduzido no período de julho a setembro de 2012, no Campo
Experimental da Embrapa Meio-Norte, localizado no município de Teresina, Piauí (05°05’S;
42°48’W e 74,4 m) (Figura 2.1).
Figura 2.1 - Imagem por satélite do campo experimental da Embrapa Meio-Norte e sua
localização no município de Teresina, estado do Piauí.
Estado do Piauí Município de Teresina Campo experimental
Fonte: Google earth (2013).
2.2.2 Análises físico-hídricas e químicas do solo
O solo da área experimental é um Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico
(SANTOS et al., 2006). As amostras para a caracterização físico-hídrica e química do solo da
área do experimento foram coletadas, nas camadas de 0 m a 0,2 m e 0,2 m a 0,4 m,
47
percorrendo a área em zig zag, perfazendo um total de 20 amostras simples, posteriormente,
as mesmas foram misturadas para coleta de uma amostra composta (Figura 2.2). As
características físico-hídricas e químicas são apresentadas nas Tabelas 2.1 e 2.2,
respectivamente.
Figura 2.2 - Coleta das amostras de solo na área experimental.
Foto: OLIVEIRA, S. R. M. (2012).
Tabela 2.1. Características físico-hídricas do solo da área experimental.
Prof.
(m)
Granulometria (g/kg-1
) Ds* CC PMP Classificação
Textural Areia
Grossa
Areia
Fina Silte Argila (Kg/dm
-3) (% em volume)
0,0 – 0,2 532,0 344,5 37,5 86,0 1,65 22,00 9,34 Areia Franca
0,2 – 0,4 453,0 358,5 52,5 136,0 1,70 20,83 11,00 Franco arenoso
Fonte: Laboratório de Solos - Embrapa Meio-Norte. Parnaíba - PI, 2012. * Ds: densidade do solo. CC: capacidade de campo definida a – 10 kPa. PMP: ponto de murcha permanente definida a -1500 kPa.
Tabela 2.2. Características químicas do solo da área experimental.
Prof
(m)
Resultados
MO pH P K Ca Mg Na Al H + Al S CTC V m
g/kg-1
H20 mg/dm-3
mmol/dm-3
------% ------
0,0-0,2 5,24 5,70 12,80 2,0 16,7 8,6 0,1 0,0 33,0 27,4 60,4 45,36 0,0
0,2-0,4 4,46 5,42 4,10 1,3 10,9 6,8 0,1 4,2 44,7 19,1 63,8 29,93 18,0
Fonte: Laboratório de Solos, Embrapa Meio-Norte, Parnaíba - PI, 2012.
48
2.2.3 Curvas de retenção de água no solo
As curvas de retenção foram elaboradas através da análise de 10 amostras
indeformadas de solo nas mesmas profundidades. O ajuste das curvas foi realizado por meio
do modelo de Van Genuchten (1980), conforme descrito por Dourado Neto et al. (2000)
(Figura 2.3), cujos parâmetros de ajuste são apresentados nas equações 1 e 2.
= 0,082 + ................................(1)
= 0,105 + ..................................(2)
Figura 2.3 - Curva de retenção de água no solo da área experimental.
0-0,20 m 0,20-0,40 m
2.2.4 Preparo do solo e adubação
O preparo do solo consistiu de roço, uma aração e uma gradagem niveladora
cruzada (Figura 2.4).
0,2-0,4 m
0,0-0,2 m
49
Figura 2.4 - Roço (A), aração (B) e gradagem niveladora cruzada (C) na área experimental.
Foto: OLIVEIRA, S. R. M. (2012).
As adubações de fundação e cobertura foram efetuadas com base na análise de
solo e seguindo as exigências nutricionais do feijão-caupi (EMBRAPA, 2003). A adubação de
fundação consistiu na aplicação 50 kg de P2O5 ha-1
(superfosfato simples) e 50 kg de K2O ha-1
(cloreto de potássio). Na adubação de cobertura, realizada aos 15 dias após a emergência,
foram aplicados 20 kg de N ha-1
(sulfato de amônio).
2.2.5 Semeadura
Semeou-se a cultivar BRS Itaim, manualmente, no dia 14 de julho de 2012, em
um bloco experimental de 12 x 12 m, constituído por 18 sulcos espaçados de 0,60 m e a
A B
C
50
0,03 m de profundidade, colocando-se duas sementes por cova, para desbaste aos 15 dias após
a semeadura (Figura 2.5).
Figura 2.5 - Detalhe das linhas de plantio e das covas com as sementes.
Fotos: OLIVEIRA, S. R. M. (2012).
Variou-se o espaçamento entre plantas dentro da linha de plantio para a obtenção
das diferentes densidades populacionais, conforme Tabela 2.3. Para tanto, foram utilizadas
ripas com o espaçamento de cada densidade, previamente marcadas com madeira em formato
de dentes (Figura 2.6), obtendo, com isso, o número correto de plantas por metro linear.
Tabela 2.3. Número de plantas de feijão-caupi por metro de acordo com o espaçamento entre
fileiras (m) e entre plantas dentro da fileira (EDF).
População de plantas ha-1
Espaçamento entre fileiras (0,60 m)
EDF (m) Plantas m-1
D1-150.000 0,111 9
D2-200.000 0,083 12
D3-250.000 0,066 15
D4-300.000 0,055 18
51
Figura 2.6 - Ripas marcadas e identificadas com o espaçamento entre plantas referente a cada
densidade (A) e formação das covas com as ripas de madeira (B).
Fotos: OLIVEIRA, S. R. M. (2012).
2.2.6 Tratos culturais e controle fitossanitário
Realizou-se o controle de plantas daninhas manualmente com enxada, sempre que
necessário, durante todo o ciclo do feijão-caupi. O controle preventivo fitossanitário de pragas
foi realizado com inseticida à base de Thiamethoxam (Actara) de 15 em 15 dias para a
prevenção do pulgão na dose de 20 g.20 L-1
. Fez-se o monitoramento das plantas para a
constatação de doenças por meio de observações periódicas foliares.
2.2.7 Sistema de irrigação
As irrigações foram efetuadas por um sistema de aspersão convencional fixo,
instalado em um espaçamento de 12 m x 12 m e operando sempre duas a duas linhas laterais,
de modo a permitir a aplicação das lâminas de irrigação em faixas distintas. O bloco
experimental era coberto por quatro aspersores, dois em cada linha lateral, de diâmetro de 50
mm e comprimento total de 60 m, a mesma possuía cinco aspersores por linha com
combinação de bocais de 4,4 mm x 3,2 mm, raio de alcance de 12 m, vazão de 1,59 m3.h
-1 e
pressão de serviço de 3,0.106
Pa.
Antes da semeadura, realizou-se o teste de uniformidade, para tanto, instalou-se
16 coletores em cada faixa, perfazendo um total de 80 coletores na área experimental, os
mesmos foram distribuídos em quatro linhas centrais, formando um zigue-zague na área
experimental, sendo, posteriormente, utilizadosna coleta das lâminas de irrigação (Figura 2.7).
A B
52
Figura 2.7 - Disposição dos coletores nos blocos irrigados.
Coletou-se os volumes armazenados nos coletores em um tempo de uma hora,
considerando a média de três repetições.
Após a coleta e quantificação das lâminas de irrigação, estimou-se o Coeficiente
de Uniformidade de Cristhiansen (CUC, %), segundo Mantovani et al. (2007) e equação 3.
............................................................................(3)
Onde:
CUC: coeficiente de uniformidade de Christiansen, em %;
n: número de coletores;
: lâmina de água medida em cada coletor;
: lâmina de água média dos coletores.
O tempo das irrigações foi calculado com o auxílio de uma planilha
eletrônicaonde eram registrados os valores diários da precipitação pluviométrica e
evapotranspiração de referência (ETo), estimada pelo método de Penman-Monteith utilizando
Xn
n
iX
iX
CUC 11100
53
dados climáticos obtidos na estação agrometeorológica automática da Embrapa Meio-Norte,
Teresina, PI (Figura 2.8).
Figura 2.8 - Estação agrometeorológica de Embrapa Meio-Norte.
Foto: FERREIRA, V. M. (2012).
Da semeadura aos 30 dias foram aplicadas lâminas uniformes de irrigação, com
irrigações diárias, repondo-se a ETo do dia anterior, não provocando com isso estresse hídrico
às plantas e garantindo a germinação e o desenvolvimento inicial das plantas.
O tempo de irrigação foi calculado através dos valores diários da ETo e
considerando o Kc da cultura recomendado por Andrade Júnior et al. (2000) para o local e
fase do feijão-caupi (Tabela 2.4). Desta forma, garantiu-se o atendimento da demanda hídrica
do feijão-caupi nas fases anteriores à imposição dos tratamentos.
Tabela 2.4. Valores de coeficiente de cultivo para o feijão-caupi, em diferentes fases do ciclo,
utilizados nas áreas experimentais da Embrapa Meio-Norte, no município de Teresina (PI).
Fases do ciclo (dia) Coeficiente de cultivo (Kc)
0 – 15 0,5
16 – 44 0,8
45 – 57 1,05
58 - 65 0,75
A partir dos 30 dias após a semeadura (DAS) do feijão-caupi foram impostos os
tratamentos, com irrigações nas segundas, quartas e sextas-feiras, repondo-se a ETo
acumulada dos dias anteriores não irrigados. Dos 55 DAS aos 63 DAS do feijão-caupi, foram
54
aplicadas novamente lâminas uniformes de irrigação, repondo-se a ETo do dia anterior, não
provocando estresse hídrico às plantas.
2.2.8 Monitoramento do conteúdo de água no solo
Para o monitoramento do conteúdo de água do solo (%, em volume) foram
instalados, aos 11 dias após a semeadura e a 0,20 m das fileiras do feijão-caupi, 20 tubos de
acesso de PVC, com 1,5 m de comprimento, sendo quatro em cada faixa com as lâminas de
irrigação e um em cada densidade, dispostos nas fileiras centrais (Figura 2.9).
Figura 2.9 - Localização dos tubos de acesso de PVC dentro das faixas irrigadas e densidades
de plantas.
Os tubos de acesso foram instalados para a introdução de uma sonda de
capacitância (FDR) modelo Diviner 2000® da Sentek Pty Ltda, Austrália (Figura 2.10).
55
Figura 2.10 - Monitoramento do conteúdo de água no solo.
Foto: OLIVEIRA, S. R. M. (2012).
As leituras de frequência relativa (FR) foram realizadas diariamente, sempre antes
e aproximadamente 24 horas após as irrigações, inclusive aos sábados e domingos. O
conteúdo de água no solo, em cada camada (0,10; 0,20; 0,30; 0,40 e 0,50 m) das densidades e
faixas com as lâminas de irrigação, foi calculado pela média dos valores de umidade medidos
durante o ciclo do feijão-caupi.
Os valores de freqüência relativa foram convertidos em conteúdo de água no solo
por meio da equação 4.
..............................................................................................................................(4)
Em que:
θv = Umidade volumétrica (m3 m
-3);
FR= Frequência relativa determinada pela sonda adimensional;
a, b= Coeficientes gerados pela regressão.
As equações de calibração, em diferentes camadas e para todo o perfil foram
obtidas por meio da calibração em solo local, apresentadas na Tabela 2.5
(SILVA et al., 2006).
56
Tabela 2.5. Equações (1)
obtidas com a calibração da sonda de capacitância Diviner 2000®
em
diferentes camadas e para todo o perfil do solo da área experimental.
Horizonte
(m)
a* b R2 Erro
Padrão (2)
N Umidade (m3 m
-3)
Mínimo Máximo
0,1 0,742 3,782 0,98 0,011 5 0,067 0,233
0,2 0,503 3,144 0,98 0,009 6 0,098 0,247
0,3 0,457 2,553 0,98 0,009 6 0,099 0,264
0,4 0,484 2,596 0,99 0,007 6 0,101 0,252
0,5 0,506 2,707 0,93 0,017 6 0,104 0,242
0,6 0,542 2,923 0,97 0,011 6 0,104 0,238
0,7 0,524 2,923 0,94 0,014 6 0,104 0,221
0,8 0,476 2,640 0,92 0,013 6 0,116 0,216
0,9 0,527 3,051 0,90 0,012 6 0,116 0,210
1,0 0,503 2,813 0,56 0,021 6 0,121 0,198
0 -1,0 0,492 2,757 0,93 0,014 59 0,067 0,264 (1) Regressões feitas com o programa computacional Table Curve v.5.01 (SYSTAT, Software Inc.); (2) Erro-padrão de
estimativa = √quadrado médio dos resíduos; *Os coeficientes a e b são da calibração , em que FR, e N são a
frequência relativa, umidade volumétrica (m3 m-3) e número de amostras usadas por análise, respectivamente.
2.2.9 Tratamentos e delineamento experimental
Utilizou-se o delineamento experimental de blocos completos casualizados, no
esquema de parcelas subdivididas com quatro repetições, onde as lâminas de irrigação
representam as parcelas e as densidades de plantas, as subparcelas.
Os tratamentos foram constituídos por quatro densidades de plantas:
D1-150.000 plantas ha-1
; D2-200.000 plantas ha-1
; D3-250.000 plantas ha-1
;
D4-300.000 plantas ha-1
e cinco níveis de irrigação (L5-150%, L4-120%, L3-90%, L2-60% e
L1-30% da ETo). A distribuição das lâminas de irrigação e densidades populacionais está
apresentada na Figura 2.9.
57
2.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
2.3.1 Lâminas de irrigação aplicadas
As lâminas de irrigação aplicadas antes, durante e após a aplicação dos
tratamentos (período de imposição dos diferentes níveis de estresse hídrico), bem como o
total aplicado durante o ciclo da cultura são apresentados na Tabela 2.6.
Tabela 2.6. Lâminas de irrigação (L) aplicadas por cada fase do ensaio experimental e os
respectivos valores de coeficiente de uniformidade de Cristhiansen (CUC, %). Fases / Lâminas L1
(mm)
L2
(mm)
L3
(mm)
L4
(mm)
L5
(mm)
Antes do estresse hídrico1 108,16 108,16 108,16 108,16 108,16
Durante o estresse hídrico2 55,57 114,23 154,34 194,18 247,37
Após o estresse hídrico3 38,00 38,00 38,00 38,00 38,00
Total aplicado 201,73 260,39 300,50 340,34 393,53
CUC (%) 84,4 80,3 86,2 82,7 83,1
1 – Período da semeadura até os 30 dias após semeadura (DAS); 2 – período dos 30 DAS aos 55 DAS; 3 – período dos 55 aos 63 DAS.
A aplicação das frações de 30%, 60%, 90%, 120% e 150% da ETo no período de
desenvolvimento da cultura, resultou nas seguintes lâminas totais de irrigação: 201,73 (L1);
260,39 (L2); 300,50 (L3); 340,34 (L4) e 393,53 mm (L5), respectivamente. O manejo de
irrigação consistiu na aplicação da ETo dos dias anteriores à ultima irrigação.
Da semeadura aos 30 dias de plantio foram aplicadas lâminas uniformes de
irrigação, repondo-se a ETo do dia anterior perfazendo um total de 108,16 mm, o que não
provocou umestresse hídrico às plantas e garantiu a germinação e o desenvolvimento inicial
do feijão.
A partir dos 30 dias após a semeadura (DAS) do feijão-caupi foram aplicadas
lâminas diferenciadas de irrigação (150%, 120%, 90%, 60% e 30% da ETo), correspondendo
a aplicação total de 247,37; 194,18; 154,34; 114,23; 55,57 mm, respectivamente, durante o
período dos 30 aos 55 DAS. Após os 55 DAS até a colheita do feijão-caupi (63 DAS), foram
aplicadas novamente lâminas uniformes de irrigação, no total de 38,00 mm, para garantir uma
condição de não estresse hídrico às plantas até o inicio da colheita. Ressalta-se que durante o
período experimental não houve a ocorrência de precipitação pluviométrica, portanto a
58
resposta produtiva ocorreu apenas em função da aplicação das lâminas de irrigação
diferenciadas.
Os valores de CUC oscilaram de 80,3% (L2) a 86,2% (L3), o que segundo
Mantovani et al. (2007), para o sistema de irrigação por aspersão convencional, são
considerados aceitáveis, uma vez que, para esse sistema de irrigação, o mesmo recomenda
CUC de 80%.
2.3.2 Disponibilidade de água no solo
Com a aplicação da maior lâmina de irrigação (L5 – 150% ETo), observa-se
nitidamente as diferenças na variação da capacidade de água disponível do solo,nas diferentes
densidades de plantas, indicando ter havido consumo hídrico diferenciado do feijão-caupi em
função da densidade de raízes para extração da água do solo.
O padrão de extração de água do solo pelas raízes do feijão-caupi foi diretamente
proporcional às densidades de plantas, ou seja, sob a maior densidade (300.000 plantas ha-1
),
onde há uma elevada densidade de raízes, ocorre maior extração de água do solo, o qual
permaneceu durante o ciclo de cultivo, comconteúdo de água variando aproximadamente de
62% (na profundidade de 0,10 m) a 50% (nas profundidades de 0,20 a 0,30 m) da capacidade
de água disponível do solo (Figura 2.11).
Figura 2.11 - Variação do conteúdo médio de água no perfil do solo, nas camadas de 10 – 50
cm, sob a lâmina de irrigação (L5 -150% ETo).
59
Sob uma elevada densidade de plantas (D4), os efeitos da maior competição
intraespecífica tornou os níveis de conteúdo de água abaixo da capacidade de campo do solo e
com níveis não satisfatórios, abaixo de 60% da capacidade de água disponível, a partir da
camada de 0,10 m.
Por outro lado, com a menor densidade de semeadura (D1), onde a concentração
de raízes do feijão-caupi no solo é menor, há uma redução na extração de água no solo, o qual
permaneceu durante o ciclo de cultivo, na média, com conteúdo de água variando de 85% (na
profundidade de 0,10 m) a 80% (na profundidade de 0,20 m) da capacidade de água
disponível do solo. É importante destacar que, nessa condição de elevada disponibilidade de
água no solo, as raízes do feijão-caupi não exploraram um volume maior de solo, já que na
profundidade de 0,30 m, o conteúdo de água no solo permaneceu na faixa de 90% a 100% da
capacidade de água disponível.
Para as densidades de semeadura intermediárias (D2 e D3), a extração de água
pelas raízes do feijão-caupi comportou-se com um padrão mediano entre as densidades
extremas (D1 e D4). Com essas densidades de semeadura, o conteúdo de água no solo variou
aproximadamente de 80% (na camada de 0,10 m) a 0,75% (na camada de 0,30 m), com a
densidade de 200.000 plantas ha-1
, e de 75% (na camada de 0,10 m) a 60% (na camada de
0,30 m), com a densidade de 250.000 plantas ha-1
(Figura 2.11).
A Figura 2.12 demonstra que o padrão de extração de água do solo pelas raízes do
feijão-caupi sob a lâmina L4 – 120% ETo foi semelhante à lâmina L5 – 150% ETo.
Figura 2.12 - Variação do conteúdo médio de água no perfil do solo, nas camadas de 10 – 50
cm, sob a lâmina de irrigação (L4 -120% ETo).
60
A extração de água foi diretamente proporcional às densidades de semeadura
avaliadas. Sob a maior densidade de plantas (D4), o conteúdo de água
variouaproximadamente de 30% a 40% nas camadas de 0,10 a 0,30 m. Nas menores
densidades (D1 e D2) a extração de água pelas raízes do feijão-caupi comportou-se de
maneira semelhante, nas profundidades de 0,10 a 0,30 m com o conteúdo médio de água no
solo variando de 60%, na camada de 0,10 m a 55%, na camada de 0,30 m..
Na densidade D3, o conteúdo médio de água no solo reduz-se para os valores de
50% e 45%, nas profundidades de 0,10 a 0,20 m igualando o seu valor à densidade D2 (45%),
na camada de 0,40 m.
Na Figura 2.13 percebe-se que sob a lâmina L3 – 90% ETo e densidades de
plantas D1 e D2 o padrão de extração de água no solo apresentou-se de maneira diferenciada
do observado nas mesmas densidades (D1 e D2), sob as lâminas L4 – 120% ETo e L5 – 150%
ETo. Sob a maior densidade de plantas (D4), o conteúdo de água variou aproximadamente de
30% a 40% nas camadas de 0,10 a 0,30 m.
Figura 2.13 - Variação do conteúdo médio de água no perfil do solo, nas camadas de 10 – 50
cm, sob a lâmina de irrigação (L3 - 90% ETo).
Na densidade D2 o conteúdo médio de água no solo eleva-se para o valor
aproximado de 70% na profundidade de 0,30 mreduzindo seu valor para 60% na camada de
0,40 m, na densidade D1 a elevação do conteúdo de água no solo foi inferior alcançando
aproximadamente 60% na camada de 0,30 m e reduzindo para 55% na camada de 0,40 m.
61
A elevação no conteúdo de água no solo na camada de 0,30 m pode estar associada ao não
alcance das raízes ocorrido em virtude do estresse hídrico e os menores valores de conteúdo
de água no solo observados na D1 em relação à D2 indicam uma taxa de evaporação da água
no solo superior, consequência de uma menor área foliar da D1.
Não houve grande variação da extração de água nas diferentes densidades com a
aplicação de L2 e L1 (Figuras 2.14 e 2.15), ou seja, nessas condições o efeito da densidade
sobre a extração de água é muito semelhante.
Figura 2.14 - Variação do conteúdo médio de água no perfil do solo, nas camadas de 10 – 50
cm, sob a lâmina de irrigação (L2 - 60% ETo).
O comportamento da extração de água em L1D4 e L2D4 segue o comportamento
de L1D3 e L2D3, respectivamente, o mesmo visualiza-se para L1D2 e L2D2 comparados com
L1D1 e L2D1, todos elevando o conteúdo médio de água no solo na camada de 0,30 m, sendo
que com L2 essa elevação alcança 50% e com L1, 40%, essa elevação na camada de 0,30 m
pode estar associada ao não alcance das raízes como consequência do elevado estresse hídrico
que ocorreu nestas lâminas.
Isso significa que, o estresse hídrico influenciou a competição intraespecífica
tornando semelhante a capacidade das plantas em extrair água, sob diferentes densidades. O
potencial produtivo, sob essas condições, foi substancialmente reduzido, a produtividade de
grãos, sob essas lâminas, foi inferior a 600 kg.ha-1
(Capítulo 4, Figura 4.1 A).
62
Figura 2.15 - Variação do conteúdo médio de água no perfil do solo, nas camadas de
10 – 50 cm, sob a lâmina de irrigação (L1 - 30% ETo).
. De acordo com Petry et al. (2007), efeitos semelhantes da extração de água das
plantas sob diferentes densidades e estresse hídrico, podem estar associados ao fato da
disponibilidade de água às plantas depender de fatores intrínsecos do solo e da capacidade das
plantas em extrair água nos diferentes teores de umidade e níveis de energia de retenção.
63
2.4 CONCLUSÕES
Sob as maiores lâminas de irrigação há consumo hídrico diferenciado do feijão-
caupi em função da densidade de raízes para extração da água do solo, com o padrão de
extração de água do solo diretamente proporcional às densidades de plantas.
Não há grande variação da extração de água nas diferentes densidades do feijão-
caupi quando submetido às menores lâminas de irrigação, ou seja, nessas condições de
estresse hídrico, o efeito da densidade sobre a extração de água é muito semelhante.
Sob uma lâmina de irrigação de L5 – 150% ETo mm e densidade de plantas de
241.000 plantas ha-1
, o feijão-caupi responde melhor em termos produtivos, com a
manutenção da capacidade de água disponível no solo, na faixa de aproximada de 80% (na
camada de 0,10 m) a 60% (na camada de 0,30 m).
64
2.5 REFERÊNCIAS
ANDRADE JÚNIOR, A. S.; RODRIGUES, B. H. N.; BASTOS, E. A. Irrigação. In:
CARDOSO, M. J. (Org.). A cultura do feijão-caupi no Meio-Norte do Brasil. Teresina:
Embrapa Meio-Norte, 2000. p. 127 – 154. (Embrapa Meio-Norte. Circular Técnica, 28).
DOURADO NETO, D.; NIELSEN, D. R.; HOPMANS, J. W.; REICHARDT, K.; BACCHI,
O. O. S. Software to model soil water retention curves (SWRC, version 2.00).
ScientiaAgricola, Piracicaba, v.57, n.1, p.191-192, jan./mar. 2000.
MANTOVANI, E. C.; BERNARDO, S.; PALARETTI, L. F. Irrigação: princípios
emétodos. Viçosa: UFV, 2007. 318p.
PARK, S.A.; BENJAMIN, R.L.;WATKINSON, A. R. The Theory and Application of Plant
Competition Models: an Agronomic Perspective. Ecology. v. 82,n. 9, p. 2525 -2535, 2001.
PETRY, M. T.; ZIMMERMANN, F. L.; CARLESSO, R.; MICHELON, C. J.; KUNZ, J. H.;
Disponibilidade de água do solo ao milho cultivado sob sistemas de semeadura direta e
preparo convencional. R. Bras. Ci. Solo, n. 31, p. 531-539, 2007.
SANTOS, H. G. dos; JACOMINE, P. K. T.; ANJOS, L. H. C. dos; OLIVEIRA, V. A. de;
OLIVEIRA, J. B. de; COELHO, M. R.; LUMBRERAS, J. F.; CUNHA, T. J. F. (Ed.).
Sistema Brasileiro de Classificação de Solos. 2. ed. Rio de janeiro: Embrapa Solos, 2006.
306 p.
SILVA, C.R.; ANDRADE JÚNIOR, A. S.; MELO, F.B.; SOUSA, A.B.; SOUZA, C.F.
Calibração da sonda de capacitância Diviner 2000® em um Argissolo. XXXV
CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA AGRICOLA, 2006 João Pessoa, PB,
Resumos Expandidos.
TOWNSEND, C. R.; BEGON, M.; HARPER, J. L. Fundamentos em ecologia.2. ed. Porto
Alegre: Artmed, 2006. 592p.
VAN GENUCHTEN, M.T. A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity
unsaturated soils. Soil Science Society American Journal, v.47, p.892-898, 1980.
65
CAPÍTULO 3: Parâmetros de crescimento e trocas gasosas do feijão-caupi submetido a
diferentes níveis de irrigação e densidades populacionais
RESUMO
O objetivo desse trabalho foi avaliar as alterações nos parâmetros de crescimento e nas trocas
gasosas do feijão-caupi decorrente da aplicação de diferentes níveis de água e densidades de
plantas. Conduziu-se o experimento na área experimental da Embrapa Meio-Norte, localizada
no município de Teresina, Piauí, no período de julho a setembro de 2012, em um Argissolo
Vermelho-Amarelo. Os tratamentos foram constituídos de cinco níveis de irrigação:
L5-150%; L4-120%; L3-90%; L2-60% e L1-30% da evapotranspiração de referência (ETo) e
quatro densidades de plantas (150.000; 200.000; 250.000; 300.000 plantas ha-1
). Utilizou-se o
delineamento experimental em blocos casualizados, com parcelas subdivididas, as densidades
nas subparcelas e as lâminas de irrigação, nas parcelas, com quatro repetições. Para análise
dos parâmetros de crescimento, fizeram-se medições de área foliar e determinações da matéria
seca aos 20, 27, 34, 41, 48 e 55 dias após a semeadura, considerando a média de quatro
plantas. As trocas gasosas foram avaliadas aos 45 dias após a semeadura (15 dias após a
aplicação dos tratamentos). A interação significativa entre os níveis de irrigação e as
densidades populacionais na área foliar do feijão-caupi, indica que a área foliar reduz-se com
diminuições nos níveis de água e densidade de plantas. O maior valor (1.301,89 cm²) ocorre
com lâmina de irrigação de 367,86 mm e densidade de 188.000 plantas ha-1
. Não há interação
significativa entre os níveis de irrigação e densidade de plantas, na condutância estomática,
taxas de fotossíntese e transpiração. Isoladamente, a aplicação contínua de água elevou a taxa
fotossintética, a condutância estomática e a transpiração com reduzidos valores nas menores
lâminas de irrigação 201,73 mm (L1-30% ETo) e 260,39 mm (L2-60% ETo).
Palavras-Chave: Área foliar. Taxa fotossintética. Condutância estomática.
66
CHAPTER 3: Growth parameters andgas exchange of cowpea subjected to different
irrigation levels and population densities
ABSTRACT
The aim of this study was to evaluate the physiological changes of cowpea caused by
applying different water level sand plant densities, as well as their interaction on leaf water
potential, photosynthesis, stomatal conductance and transpiration. The experiment was
conducted in the experimental área of Embrapa Meio-Norte, located in the city of Teresina,
Piauí, in the period from July to September 2012, in Ultisol soil. The treatments consisted of
five levels of irrigation: L5-150%; L4-120%; L3-90%; L2-60% e L1-30% reference
evapotranspiration (ETo) and four plant densities (150,000; 200,000; 250,000;
300,000 plants ha-1
). We used a randomized complete block design with split plot, the
densities in subplots and the irrigation, the plots with four replications. For analysis of growth
parameters, measurements were made of leaf area and dry determinations at 20, 27, 34, 41, 48
and 55 days after sowing matter, considering the average of four plants. Gas exchanges were
evaluated at 45 days after treatment (15 days after treatment application) seeding. A
significant interaction between irrigation levels and population densities in leaf area of
cowpea, indicates that the leaf area decreases with decreases in water levels and plant density.
The highest value (1301.89 cm²) occurs with water depth of 367.86 mm and density of
188,000 plants ha- 1
. No significant interaction between levels of irrigation and plant density,
stomatal conductance, photosynthesis and transpiration rates. Separately, the continuous
application of water increased the photosynthetic rate, stomatal conductance and transpiration
with reduced values in the smaller irrigation 201.73 mm (L1 - 30% ETo) and 260.39 mm
(L2 - 60% ETo).
Keywords: Leaf área. Photosynthetic rate. Stomatal conductance.
67
3.1 INTRODUÇÃO
As plantas estão frequentemente expostas a diversos tipos de estresses ambientais.
Entre os estresses abióticos, os fatores climáticos representam uma grande porção e dentre os
estresses bióticos é particularmente comum o estresse ocasionado pelo adensamento de
plantas.
A umidade do solo, aliada aos fatores: intensidade de radiação, temperatura,
concentração de CO2 e teor de nitrogênio da folha afetam a atividade fotossintética dos
vegetais (MARENCO; LOPES, 2005; COSTA; MARENCO, 2007).
No que se refere à disponibilidade água às plantas, um aspecto fisiológico que
precisa ser considerado é a condutância estomática, em virtude do seu papel indicador da
condição hídrica das plantas e da relação direta que tem com o nível de disponibilidade de
água no solo (BIANCHI et al., 2007). Segundo Pereira et al. (2003), a condutância foliar é o
indicador fisiológicoque melhor se correlaciona com a fotossíntese em diferentes condições
dedisponibilidade hídrica.
Na avaliação do crescimento do feijão-caupi, a área foliar apresenta-se como im-
portantíssimo parâmetro na determinação da capacidade fotossintética, da densidade ótima de
plantio, da relação solo-água-planta ou em investigações sobre nutrição de várias culturas. Ela
se relaciona com o metabolismo da planta, produção de matéria seca e produtividade
(SEVERINO et al., 2004; BASTOS et al., 2012).
O sombreamento proporcionado pelo adensamento reduz a eficiência global de
interceptação de luz, reduzindo o ganho de carbono e afeta o crescimento e a produtividade
das plantas. Os diferentes graus de luminosidade causam mudanças morfofisiológicas nas
plantas e o grau de adaptação é ditado por características genéticas em interação com o meio
ambiente (MORAIS NETO et al., 2000).
A produção de matéria seca também é influenciada pelos níveis de água e
densidade de plantas. O primeiro fator, quando em condições déficit, contribui para a redução
na taxa de transpiração, no fechamento dos estômatos com paralisação da fotossíntese e na
redução na produção de biomassa e o segundo, influencia a produção de matéria seca à
medida que interfere na penetração da radiação solar no dossel vegetal, afetando a taxa
fotossintética.
As pesquisas que existem na literatura apresentam resultados dos efeitos dos
fatores isolados, níveis de água e densidade de plantas, sobre os aspectos fisiológicos e de
crescimento do feijão-caupi (IRENE FILHO, 2012; ANDRADE JÚNIOR et al., 2005;
68
NASCIMENTO et al., 2011; TÁVORA et al., 2000; ZABOT et al., 2004;
BEZERRA et al., 2012). No entanto, há uma carência de informações sobre a influência
conjunta desses fatores na cultura, assim como o impacto na produtividade de grãos.
Nesse sentido, objetivou-se com este trabalho avaliar a influência conjunta de
níveis de água e densidade de plantas, bem como ainteração destes, sobre os parâmetros de
crescimento e trocas gasosas do feijão-caupi e seus impactos sobre a produtividade de grãos
da cultura.
69
3.2 MATERIAL E MÉTODOS
Os itens: 3.2.1 Localização da área do experimento, 3.2.2 Análises físico-
hídricas e químicas do solo, 3.2.3 Preparo do solo e adubação, 3.2.4 Semeadura, 3.2.5
Tratos culturais e controle fitossanitário, 3.2.6 Sistema de irrigação e 3.2.7 Tratamentos
e delineamento experimental estão descritos no Capítulo 2.
3.2.8 Caracterização climática
O clima da região, segundo Thornthwaite e Mather (1955) é C1sA'a‘ (subúmido
seco, megatérmico, com excedente hídrico moderado no verão) com 32 % da
evapotranspiração potencial anual, (setembro-outubro-novembro), umidade relativa do ar de
72,6% e índice pluviométrico de 1.336,5 mm, concentrando a maioria das chuvas nos meses
de janeiro a abril (BASTOS; ANDRADE JÚNIOR, 2009).
3.2.9 Área foliar, índice de área foliar e matéria seca
Para determinação da área foliar da planta (AF, cm²), índice de área foliar (IAF) e
matéria seca da parte aérea (MS, g) coletou-se quatro plantas de cada subparcela
experimental, perfazendo um total de 16 plantas por parcela, aos 20, 27, 34, 41, 48 e 55 dias
após a semeadura, em duas fileiras de área útil de 6 m² (5,0 m x 1,2 m).
Mediu-se a área foliar por meio do medidor eletrônico de área LI-3100, LICOR
(LINCOLN, NE, USA) (Figura 3.1).
Figura 3.1 - Medições de área foliar com medidor eletrônico
Foto: OLIVEIRA, S. R. M. (2012).
70
Após as medições de área foliar, os componentes das plantas (caule, folhas, flores
e vagens) foram acondicionados em sacos de papel e levados à estufa com ventilação forçada
a 65 °C até atingir o peso constante, sendo posteriormente pesados, onde determinou-se a
matéria seca. O índice de área foliar (IAF) foi obtido pela relação entre a área foliar (cm²) e a
área do terreno (cm²) ocupada pela planta.
3.2.10. Trocas gasosas foliares
Verificou-se o grau de estresse imposto ao feijão-caupi, por meio de medições de
fotossíntese, transpiração e condutância estomática aos 45 dias após a semeadura (15 dias
após o início da aplicação dos tratamentos), em duas folhas completamente maduras de duas
plantas diferentes, de acordo com metodologia descrita por Mendes et al. (2007), ou seja, no
folíolo central da quarta folha a partir da base, conforme Figura 3.2.
Figura 3.2 - Localização das folhas utilizadas para determinação das trocas gasosas foliares.
As medições foram realizadas por meio de um analisador de gases no
infravermelho portátil (IRGA), modelo LI-6400 XT da LICOR (USA), com fonte artificial de
radiação de 1600 µmol m-2
s-1
, no horário entre 07:00 e 09:00 horas (Figura 3.3).
71
Figura 3.3 - Medições das trocas gasosas foliares.
Foto: OLIVEIRA, S. R. M. (2012).
3.2.11 Análise estatística
Antes de realizar as análises estatísticas dos dados de área foliar, índice de área
foliar e matéria seca, aplicaram-se os testes de Bartlett e Shapiro-Wilk com o objetivo de
avaliar a heterocedasticidade da variância e ajustes dos erros a uma distribuição
aproximadamente normal, segundo metodologia de Conagin (1949) e Nogueira (2007).
A análise de variância seguiu a estrutura de blocos casualizados com parcelas
divididas e após as estimativas das variâncias residuais de cada variável de resposta,
verificou-se a relação entre a maior e a menor variância residual de acordo com Banzatto e
Kronka (2006), Pimentel-Gomes (2009) e Zimmermann (2004).
Em seguida, fez-se uso da regressão polinomial com modelos de primeiro e
segundo graus para os níveis de irrigação e densidade populacional, de acordo com Custódio
et al. (2000). Ajustaram-se funções de resposta do tipo: Y = b0 + b1A + b2A2 + b3B + b4B
2 +
b5AB onde, Y: variável independente; b0..........b5: coeficientes da regressão e A e B: níveis
de irrigação e densidade populacional, respectivamente.
Em função do teste t, obteve-se a seleção do melhor modelo com o auxílio das
significâncias de cada parâmetro, aceitando nível de significância até o limite de 15% de
probabilidade (CONAGIN; JORGE, 1982).
Seguiu-se também a metodologia de Alvarez e Alvarez (2003) em que a escolha
dos níveis de significância para os modelos é direito do autor e para que uma equação seja
significativa, não é necessário que todos os coeficientes sejam significativos, mas, a
72
significância do modelo deve estar explicitamente apresentada na equação (em cada
coeficiente de regressão) e não com apresentação da significância do R².
Estimaram-se os níveis de irrigação (pontos críticos) que proporcionaram os
máxmos valores por meio do cálculo (dx/dy) = 0. Para todas as análises, usou-se o software
SAS (SAS INSTITUTE, 2000).
Nos casos de interação significativa, as superfícies de resposta foram elaboradas
com o auxílio do programa computacional Surfer 10 (GOLDEN SOFTWARE INC, 2011).
Os resultados das trocas gasosas foram submetidos à análise de variância
utilizando como ferramenta de apoio o programa ASSISTAT 7.6 beta
(SILVA; AZEVEDO, 2009) e as médias comparadas pelo teste Tukey com P≤ 0,05.
73
3.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
3.3.1 Dados climáticos
Os valores médios decendiais de temperatura do ar, umidade relativa do ar,
velocidade do vento, evapotranspiração de referência, radiação solar global e precipitação
obtidos de uma estação agrometeorológica a 500 m da área experimental e utilizados para o
cálculo da evapotranspiração de referência, segundo Penman-Monteith, são apresentados na
Tabela 3.1.
Tabela 3.1. Valores médios dos elementos climáticos nos intervalos de dez dias, durante a
condução do experimento1 em Teresina, PI. 2012.
Período
Temperatura do ar (°C) Umidade relativa do ar
(%)
Velocidade
do vento
ETo
(mm.dia)
Rs
(MJ.m-2
.dia-1
)
P
(mm)
(dias) Max. Min. Méd. Max. Min. Méd. (m.s-1
)
14/07 a 23/07 28,72 27,08 27,87 65,00 58,74 61,60 0,97 5,26 24,95 0,0
24/07 a 02/08 28,66 26,78 27,75 55,36 48,38 52,20 1,45 5,69 25,46 0,0
03/08 a 12/08 28,50 26,74 27,63 56,88 50,54 53,40 1,19 5,03 23,69 0,0
13/08 a 22/08 29,67 27,93 28,82 46,45 40,53 43,20 1,72 5,89 24,17 0,0
23/08 a 01/09 29,76 28,05 28,90 51,50 45,57 48,40 1,46 5,65 24,27 0,0
02/09 a 11/09 29,64 27,78 28,66 50,43 44,12 47,60 1,32 5,57 24,36 0,0
12/09 a 19/09 30,59 28,83 29,81 52,15 46,30 46,29 1,43 5,57 22,60 0,0
Média 29,36 27,60 28,49 53,97 47,74 50,38 1,36 5,52 24,21 0,0
1Plantio: 14 de julho de 2012; colheita: 19 de setembro de 2012. ETo: Evapotranspiração de referência. Rs: Radiação solar.
P: Precipitação
Com base na Tabela 3.1, percebe-se que houve uma elevação da temperatura
média do ar de 27,63 °C para 28,66 °C no período de 12/08 a 07/09 coincidindo com a fase de
aplicação dos tratamentos e de florescimento e enchimento de grãos do feijão-caupi. Em
média, a temperatura do ar, durante todo do ciclo do feijão-caupi, oscilouentre 27,87 °C e
29,81 °C, dentro da faixa ideal de 18 °C a 34 °C para crescimento e desenvolvimento do
feijão-caupi (CARDOSO, 2000).
No mesmo período, ocorreram os menores valores de umidade relativa do ar,
entre 43% e 48%. Valores mais elevados foram observados do plantio (14/07) ao início da
aplicação dos tratamentos em 13/08, aos 30 dias após semeadura. O período de redução dos
valores de umidade relativa do ar coincide com a elevação de temperatura média e com o
período de aplicação dos tratamentos, nessas situações e, principalmente, em condições de
estresse hídrico, o ciclo vegetativo e a produtividade de grãos são extremamente
comprometidos.
74
Altas temperaturas prejudicam a fotossíntese líquida e, consequentemente, o
crescimento e desenvolvimento do feijão-caupi, exercendo influência sobre o abortamento de
flores, o vingamento e a retenção final de vagens, atuando também no componente número de
sementes por vagens e produtividade de grãos (CARDOSO et al., 2005).
Os menores valores de ETo (5,03 mm dia-1
) e radiação solar global
(23,69 MJ m-2
dia-1
), ocorreram no período que antecedeu a aplicação dos tratamentos, 03/08 a
12/08, estádio vegetativo, entretanto os valores se elevaram durante o período de
florescimento e frutificação, coincidindo com a aplicação dos tratamentos
O maior valor de ETo (5,89 mm dia-1
) é constatado aos 40 dias após a semeadura
do feijão-caupi, período em que a planta encontrava-se no estádio de florescimento, em
seguida, ocorreu uma ligeira redução para 5,65 mm dia-1
e 5,57 mm dia-1
, durante o período de
frutificação e se estendendo à colheita.
Em relação ao vento, durante a condução do experimento a velocidade média do
vento manteve-se sempre em níveis baixos (mínima de 0,97 m.s-1
e máxima de 1,43 m.s-1
),
sendo favorável ao desenvolvimento da cultura.
3.3.2 Lâminas de irrigação aplicadas
As lâminas de irrigação partem de um mesmo ponto, demonstrando que, antes da
imposição dos tratamentos, não houve variação na aplicação de água no feijão-caupi,
confirmando a uniformidade das lâminas de irrigação (Figura 3.4).
Figura 3.4 - Lâminas de irrigação diferenciadas aplicadas após os dias de semeadura do
feijão-caupi.
75
A partir dos 30 dias após a semeadura do feijão-caupi, visualiza-se a notória
diferença na aplicação de água entre as lâminas L5 e L1. A partir dos 55 dias após a
semeadura aplicou-se novamente lâminas de irrigação uniformes.
3.3.3 Área foliar, índice de área foliar e matéria seca
Na Tabela 3.2 são apresentados os coeficientes das equações de regressão para
área foliar (AF, cm²), índice de área foliar (IAF) e matéria seca (MS, g), em função de
lâminas de irrigação (L) e densidade de plantas (D).
Tabela 3.2. Coeficientes do modelo da equação de regressão da área foliar (AF, cm²), índice
de área foliar (IAF) e matéria (MS, g), em função de lâminas de irrigação (L) e densidade de
plantas (D), ponto de máximo lâmina PM (L) e densidade PM (D), valores no ponto máximo
(PM), coeficiente de determinação (R²) e coeficiente de variação (CV%), Teresina, PI, 2012 Variá. Interc. L L² D D² L x D PM
(L)
PM
(D)
PM R² CV
(%)
AF -4206,96 20,1277***
-0,02412 ***
191,88***
-3,85761***
-0,12664**
367,86 18,83 1.301,89 0,76 13,97
IAF -10,2370 0,03849 ***
-0,00005 ***
0,5064***
-0,00999***
-0,00004ns
355,92 24,54 2,82 0,76 15,55
MS -19,2839 0,121327 ***
-0,00014**
0,82090* -0,01844
* -0,00053
ns 384,91 16,69 10,92 0,65 21,55
***: significativo (p=<0,001); **: significativo(0,01>=p>0,001); *: significativo (0,05>=p>0,01); n.s.: não significativo (p>0,20).
Houve interação significativa (0,01>=p>0,001) entre a densidade populacional e
os níveis de irrigação aplicados, apenas na AF do feijão-caupi, o que indica a necessidade de
geração de superfícies de resposta para a avaliação do efeito integrado da aplicação das
lâminas de irrigação e densidade populacional no referido parâmetro.
Os menores valores de AF ocorreram nas menores lâminas de irrigação, sendo
que à medida que se aumentou a lâmina de irrigação e a densidade populacional até um certo
ponto a AF se elevou até o ponto máximo de 1.301,89 cm² com a lâmina de 367,86 mm e a
densidade aproximada de 18,80 plantas m-2
(188.000 plantas ha-1
) (Figura 3.5).
Percebe-se que o maior valor de AF sob a lâmina de 367,86 mm, situou-se entre
as menores densidades (150.000 e 200.000 plantas ha-1
), com o adensamento do plantio
reduziu-se a AF, entretanto, em termos de produtividade de grãos, o maior valor (1668,86 kg
ha-1
) foi obtido com uma densidade mais elevada (241.000 plantas ha-1
) indicando que a
redução da área foliar, sob maiores densidades, favoreceu a formação de vagens e grãos.
76
Figura 3.5 - Superfície de resposta da área foliar (AF, cm²) do feijão-caupi, com a aplicação
de níveis de irrigação e densidade de plantas.
Freire Filho et al. (2005), afirmaram que, no feijão-caupi, elevada quantidade de
biomassa nem sempre será garantia de alta produtividade de grãos. Teores elevados de
nutrientes no solo, especialmente nitrogênio, e solos frequentemente úmidos podem favorecer
o seu desenvolvimento vegetativo em detrimento da formação de vagens e grãos.
Os menores valores de AF foram observados nas menores lâminas de irrigação,
situações de déficit hídrico. De acordo com Taiz e Zeiger (2009), a resposta mais proeminente
das plantas ao déficit hídrico, consiste no decréscimo da produção da área foliar, no
fechamento dos estômatos, na aceleração da senescência e na abscisão das folhas.
A mesma situação não ocorreu com o índice de área foliar e a matéria seca onde a
interação foi não-significativa. No caso do IAF, a não interação entre lâminas de irrigação e
densidade populacional pode estar associado ao fato de que o mesmo constitui-se de um
índice calculado por meio da área ocupada pela planta.
A não interação entre os tratamentos lâminas de irrigação e densidade
populacional na MS é decorrente da translocação dos fotoassimilados para outros órgãos.
Nív
eis
de
irri
gaç
ão (
mm
)
Plantas ha-1
x 10³
367,86
1.301,89 cm²
188
77
3.3.4 Trocas gasosas foliares
A Tabela 3.3 apresenta o resumo da análise de variância para condutância
estomática (gs), taxa de fotossíntese (A) e taxa de transpiração (E).
Tabela 3.3. Resumo da análise de variância para condutância estomática (gs), taxa de
fotossíntese líquida (A) e taxa de transpiração (E) em plantas de feijão-caupi sob diferentes
lâminas de irrigação e densidades populacionais.
F.V.
G.L.
Quadrado médio
gs A E
Ta (Lâminas) 4 0,837**
1128,581**
134,302**
Resíduo - a 5 0,003 23,758 1,110
Parcelas 9 - - -
CV (%) - 15,29 27,97 18,99
Tb (Densidades) 3 0,017ns
82,475ns
5,789*
Interação Ta x Tb 12 0,009ns
21,359ns
0,801ns
Resíduo - b 15 0,008 27,959 1,237
Total 39 - - -
CV (%) - 22,96 30,34 20,04
*Significativo pelo teste F a 5%; **Significativo pelo teste F a 1%; ns=não significativo.
Constata-se na Tabela 3.3, que não houve interação significativa entre os níveis de
irrigação e densidade de plantas para condutância estomática (gs), taxa de fotossíntese (A) e
taxa de transpiração (E). De acordo com Larcher (2004), a combinação de fatores promotores
de estresses ou uma série de eventos estressantes podem reforçar, diminuir, mascarar ou,
mesmo, reverter a resposta da planta a um simples fator de estresse.
Verificou-se na condutância estomática e taxa de fotossíntese efeito significativo
apenas das lâminas de irrigação. Isso indica que o estresse imposto pelos níveis de irrigação
superou os efeitos proporcionados pela densidade populacional nesses dois parâmetros
fisiológicos, devido à utilização de radiação artificial que anulou o efeito da densidade.
O incremento na condutância estomática ocorreu à medida que se aumentaram os
níveis de irrigação (Figura 3.6 A). Os menores valores, (0,0779 molm-2
s-1
) e
(0,7789 molm-2
s-1
) foram observados nos menores tratamentos L1 e L2, devido ao
fechamento dos estômatos ocasionado pelas condições de déficit hídrico.
78
O déficit hídrico causa redução da condutância estomática e das taxas de
transpiração, sendo essas reduções acompanhadas paralelamente pela queda do potencial de
água na folha (OLIVEIRA et al., 2002; LIMA, 2008). O decréscimo na condutância
estomática é uma das formas do feijão-caupi evitar a seca, além da redução da área foliar e
mudança na orientação dos folíolos (SUMMERFIELD et al., 1985).
Esses resultados estão de acordo com os obtidos por Gomes Filho (2002), que ao
verificar o efeito do estresse hídrico em duas cultivares contrastantes de feijão-caupi, sob
condições de campo, observou redução da condutância estomática em virtude do fechamento
dos estômatos durante acentuada deficiência de água no solo.
A aplicação contínua de água elevou a taxa fotossintética, porém não houve
diferenças significativas nas taxas fotossintéticas das plantas sob as lâminas L3, L4 e L5, onde
foram observados os maiores valores, 21 µmolm-2
s-1
, 26 µmolm-2
s-1
e 29 µmolm-2
s-1
,
respectivamente (Figura 3.6 B). Os menores valores (1,0 µmolm-2
s-1
e 10,0 µmolm-2
s-1
)
ocorreram nas menores lâminas L1 e L2, em virtude das condições de deficiência hídrica
impostas por essas lâminas. Segundo Oliveira et al. (2002), sob deficiência hídrica, a queda da
taxa de fotossíntese pode ser relacionada com a limitação da entrada de CO2, consequência do
fechamento dos estômatos em resposta a um decréscimo no potencial hídrico foliar.
Figura 3.6 - Condutância estomática –gs (A) e taxa de fotossíntese líquida (B) de plantas de
feijão-caupi em função dos tratamentos (L1 a L5).
* Médias seguidas das mesmas letras não diferem estatisticamente pelo teste de Tukey (p>0,05). L1: 30% ETo (201,73 mm); L2: 60% ETo (260,39 mm); L3: 90% ETo (300,50 mm); L4: 120% ETo (340,34 mm) e L5: 150% ETo (393,53 mm).
As reduções sob as menores lâminas foram intensas e bastante expressivas,
entretanto superaram os menores valores de taxas fotossintéticas, 0,10 µmolm-2
s-1
e
79
0,11 µmolm-2
s-1
encontrados por Lima (2008) ao aplicar deficiência hídrica mais intensa no
feijão-caupi (supressão hídrica aos 38 dias após a semeadura) no estádio vegetativo.
A maior taxa fotossintética sob a L5 (29 µmolm-2
s-1
) está de acordo com a
produtividade de grãos obtida na colheita. A máxima produtividade de grãos
(1.668,86 kg ha-1
) foi obtida com a lâmina de irrigação de 390,88 mm, próxima à lâmina L5
(Capítulo 4, Figura 4.1 A). Além de concordarem com os valores máximos de peso de vagens
(2.248,16 kg) e produtividade de vagens (1.873,45 kg ha-1
), obtidos com a maior lâmina L5
(Capítulo 4, Figuras 4.2 C e 4.2 D).
A Tabela 3.4 apresenta as reduções significativas nas taxas de transpiração
(0,29 mmol-2
s-1
e 2,81 mmolm-2
s-1
) nas menores lâminas, L1 e L2, acompanhando o
desempenho das taxas de fotossíntese e condutância estomática. Nas maiores lâminas, L4 e
L5, com maiores taxas de transpiração (8,65 mmol-2
s-1
e 10,27 mmol-2
s-1
), as diferenças não
foram significativas.
Mendes et al. (2007) também constataram reduções significativas na transpiração
foliar em plantas de feijão-caupi submetidas à deficiência hídrica nas fases vegetativa e
reprodutiva.
Tabela 3.4. Transpiração (E), em folhas maduras de plantas do feijão-caupi em função de
lâminas de irrigação (L) e densidade de plantas (D).
Tratamentos E (mmol-2
s-1
) Tratamentos E (mmol-2
s-1
)
L1 0,29d* D1 5,50AB
L2 2,81c D2 6,28A
L3 5,73b D3 5,90AB
L4 8,65a D4 4,51B
L5 10,27a
*Médias seguidas de mesma letra maiúscula e minúscula na coluna não diferem entre si estatisticamente pelo teste de Tukey, ao nível de 5% de probabilidade. L1: 30% ETo (201,73 mm); L2: 60% ETo (260,39 mm); L3: 90% ETo (300,50 mm); L4: 120% ETo (340,34 mm) e L5: 150% ETo (393,53 mm). D1: 150.000 plantas.ha-1; D2: 200.000 plantas.ha-1; D3: 250.000 plantas.ha-1 e D4: 300.000 plantas.ha-1 .Letras maiúsculas para densidade de plantas e minúscula para lâminas de irrigação.
O efeito do estresse hídrico sobre a transpiração produz significativas diferenças
entre plantas sob deficiência hídrica e irrigadas. A transpiração decresce com a queda dos
potenciais de água no solo, sendo também afetada pelos mesmos fatores que governam a
evaporação enquanto os estômatos estão abertos (KLAR, 1988; LIMA, 2008).
80
Em relação ao adensamento populacional, percebe-se que as diferenças nas taxas
de transpiração não foram elevadas quando se adensou o plantio e podem estar associadas ao
efeito de superfície de área e não de folha, além disso, os efeitos das lâminas de irrigação
podem estar superando os resultados das taxas de transpiração obtidos com o adensamento de
plantio.
Entretanto, é importante destacar que o menor valor da taxa de transpiração
observado na maior densidade, D4, pode ter ocorrido em virtude do sombreamento que reduz
a interceptação da radiação solar criando um microclima.
De acordo com Larcher (2004), a taxa de transpiração de folhas isoladas decresce
com o aumento de densidade de comunidade, porque o microclima, no interior desta, tende a
restringir a evaporação (principalmente devido à proteção contra a radiação, vento e à elevada
umidade).
No interior de comunidades fechadas de plantas, das copas densas de árvores e em
outras vegetações firmemente unidas, a umidade é mais alta do que no exterior e a convecção
é mais lenta, de modo que a taxa de transpiração se reduz (LARCHER, 2004).
81
3.4 CONCLUSÕES
A área foliar eleva-se com aumentos nos níveis de água e densidade de plantas
com o maior valor 1.301,89 cm² ocorrendo com lâmina de irrigação de 367,86 mm e
densidade de 188.000 plantas ha-1
. Acima desses valores de densidade e lâmina de irrigação, a
área foliar volta a reduzir-se.
A aplicação contínua de água eleva a condutância estomática, a taxa fotossintética
e a transpiração com reduzidos valores nas menores lâminas de irrigação.
A densidade de plantio não influenciou a condutância estomática e a taxa
fotossintética das plantas.
82
3.5. REFERÊNCIAS
ALVAREZ V. V. H.; ALVAREZ, G. A. M. Apresentação de equações de regressão e suas
interpretações. Boletim Informativo da Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa,
MG, v.28, n.3, p.28-32, 2003.
ANDRADE JÚNIOR A. S. de; RODRIGUES, B. H. N.; BASTOS, E. A. Irrigação. In:
FREIRE FILHO, F. R.; LIMA J. A. de A. RIBEIRO V. Q. Feijão-caupi: avanços
tecnológicos. Brasília DF: Embrapa Informação Tecnológica; Teresina: Embrapa Maio-
Norte, 2005. p. 243-277.
BANZATTO, D. A.; KRONKA, A. S. do N. Experimentação agrícola, 4ª edição.
Jaboticabal: Funep, 2006. 237 p.
BASTOS, E. A.; RAMOS, H. M. M.; ANDRADE JÚNIOR, A. S. Parâmetros fisiológicos e
produtividade de grãos verdes do feijão-caupi sob déficit hídrico. Water Resourcesand
Irrigation Management. Instituto Nacional do Semiárido, Campina Grande, v.1, n.1, p.31-
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CAPÍTULO 4: Interação de níveis de água e densidade de plantas nos componentes de
produção, produtividade de grãos e eficiência do uso da água do feijão-caupi
RESUMO
O feijão-caupi, também conhecido como feijão-de-corda ou feijão macassar, é uma cultura
importante para as regiões Norte e Nordeste. O objetivo desse trabalho foi avaliar a possível
interação de níveis de água e densidade de plantas sobre os componentes de produção,
produtividade de grãos e eficiência do uso da água do feijão-caupi, cultivar BRS Itaim. O
experimento foi conduzido na área experimental da Embrapa Meio-Norte, localizada no
município de Teresina, Piauí, no período de julho a setembro de 2012 em um Argissolo
Vermelho-Amarelo. Os tratamentos foram constituídos de cinco níveis de irrigação:
L5-150%; L4-120%; L3-90%; L2-60% e L1-30% da evapotranspiração de referência (ETo) e
quatro densidades de plantas (150.000; 200.000; 250.000; 300.000 plantas ha-1
). Utilizou-se o
delineamento experimental em blocos casualizados, em parcelas subdivididas, com quatro
repetições, sendo as lâminas de irrigação e as densidades de plantas os fatores principais e
secundários, respectivamente. Houve interação significativa, entre os níveis de irrigação e as
densidades populacionais no número de vagens por planta, peso de vagens, produtividade de
vagens, comprimento de vagem, peso de cem grãos, na produtividade de grãos e eficiência do
uso da água. Apenas no número de grãos por vagem, a interação não foi significativa. A
produtividade de grãos apresentou valor máximo de 1.668,86 kg ha-1
com uma lâmina de
irrigação de 390,88 mm associada à densidade de 241.000 plantas ha-1
. Obteve-se o valor
máximo de eficiência do uso da água, 4,78 kg ha-1
mm-1
, com a lâmina de 342,97 mm e
densidade populacional de 233.000 plantas ha-1
.
Palavras-Chave: Estresse hídrico. Adensamento. Competição intraespecífica.
86
CHAPTER 4: Interaction of water levels and plant density on yield components, grain
yield and water use efficiency of cowpea
ABSTRACT
The cowpea, also known as bean-to-string or cowpea, an important crop for the North and
Northeast regions. The aim of this study was to evaluate the possible interaction of water
levels and plant density on yield components, grain yield and water use efficiency of cowpea
cultivar BRS Itaim. The experiment was conducted in the experimental area of Embrapa
Meio-Norte, located in the city of Teresina, Piauí, in the period July to September 2012 in a
Ultisol soil. The treatments consisted of five levels of irrigation: L5-150%; L4-120%;
L3-90%; L2-60% and L1-30% of the reference evapotranspiration (ETo) and four plant
densities (150,000, 200,000, 250,000, 300,000 plants ha-1
). We used a randomized complete
block design in split plot design with four replications, and the irrigation and plant densities in
the primary and secondary, respectively factors. There was a significant interaction between
irrigation levels and population densities in the number of pods per plant, weight of pods, pod
yield, pod length, pod weight of hundred grains, grain yield and water use efficiency. As the
number of grains per pod, the interaction was not significant. Grain yield showed the
maximum value of 1668.86 kg ha-1
with a water depth of 390.88 mm associated with the
density of 241,000 plants ha-1
. Obtained the maximum efficiency of water use,
4.78 kg ha-1
mm-1
, with the blade of 342.97 mm and density of 233,000 plants ha-1
.
Keywords: Water stress. Density. Intraspecific Competition.
87
4.1 INTRODUÇÃO
O feijão-caupi, também conhecido como feijão-de-corda ou feijão macassar, é
uma cultura importante para as regiões Norte e Nordeste. Atualmente, com o lançamento de
cultivares melhoradas e a expansão da cultura para a região Centro-Oeste, de tradicional
mecanização, amplia-se a necessidade de estudos que proporcionem o conhecimento do
manejo mais adequado de dois fatores importantes no plantio, níveis de água e densidade de
plantas.
A disponibilidade de água é um fator de relevância no que concerne à
maximização dos ganhos de produtividade do feijão-caupi, nesse caso, o manejo da irrigação
com suprimento adequado segundo suas necessidades hídricas é essencial para o crescimento
e desenvolvimento da planta com consequências diretas no rendimento de grãos.
Além disso, em um contexto onde existe atualmente uma preocupação com a
escassez hídrica, é importante que a agricultura irrigada procure manter-se sustentável, em
termos ambientais e que seja eficiente no uso da água na irrigação (COELHO et al., 2005).
A eficiência do uso da água (EUA) relaciona a produção de biomassa ou produção
comercial pela quantidade de água aplicada ou evapotranspirada. Em agricultura irrigada, a
elevação e a determinação dos níveis da EUA são bastante complexos e requerem
conhecimentos e considerações interdisciplinares (SOUSA et al., 2000).
O uso eficiente da água de irrigação pode ser alcançado atuando-se: a) na estrutura
de irrigação existente, em termos de tipos de cultivo, sistemas de irrigação e gestão do uso de
água; b) nos métodos de manejo da irrigação e c) nas técnicas que permitem aumento da
eficiência do uso da água (COELHO et al., 2005).
Em relação ao adensamento de plantio, a maior expressão do potencial produtivo
de uma cultivar é resultado da combinação de um conjunto de fatores, destacando-se, dentre
eles, a população de plantas por ter influência marcante em várias características
morfológicas, fisiológicas e de rendimento de grãos (BEZERRA, 2005;
BEZERRA et al., 2008).
Dentro desse contexto, objetivou-se com esse trabalho avaliar a influência de
níveis de água e densidade de plantas, e a interação destes dois fatores, sobre os componentes
de produção, produtividade de grãos e eficiência do uso da água do feijão-caupi.
88
4.2 MATERIAL E MÉTODOS
Os itens: 4.2.1 Localização da área do experimento, 4.2.2 Análises físico-
hídricas e químicas do solo, 4.2.3 Preparo do solo e adubação, 4.2.4 Semeadura, 4.2.5
Tratos culturais e controle fitossanitário, 4.2.6 Sistema de irrigação e 4.2.7 Tratamentos
e delineamento experimental estão descritos no Capítulo 2.
O item 4.2.8 Caracterização climática encontra-se descrito no Capítulo 3.
4.2.9 Produtividade de grãos e componentes de produção
Realizou-se a colheita no dia 18 de setembro de 2012 em quatro áreas úteis de
cada parcela experimental, sendo uma em cada densidade. Cada área útil apresentava
dimensões de 5,0 m x 2,4 m (12 m²), abrangendo quatro linhas, a partir das quais foram
obtidos: PG - produtividade de grãos (kg ha-1
), PV – peso de vagens (kg), PRODV –
produtividade de vagens (kg ha-1
) e os componentes de produção: NVP - número de vagens
por planta e PCG - peso de cem grãos (g), corrigido para umidade de 13%. Para a obtenção do
COMPV - comprimento de vagem (cm) e NGV - número de grãos por vagem, considerou-se
a média de 10 vagens.
4.2.10 Eficiência do uso da água
Calculou-se a eficiência do uso de água, dividindo as produtividades de grãos
(kg ha-1
) pelas lâminas de irrigação aplicadas (mm), conforme a equação 1.
, kg
, kg ha-1
mm-1
........................................................................................(1)
4.2.11 Análise estatística
Antes de realizar as análises estatísticas dos resultados dos ensaios, aplicaram-se
os testes de Bartlett e Shapiro-Wilk com o objetivo de avaliar a heterocedasticidade da
variância e ajustes dos erros a uma distribuição aproximadamente normal, segundo
metodologia de Conagin (1949) e Nogueira (2007).
L
PGEUA
89
A análise de variância seguiu a estrutura de blocos casualizados com parcelas
divididas e após as estimativas das variâncias residuais de cada variável de resposta,
verificou-se a relação entre a maior e a menor variância residual de acordo com Banzatto e
Kronka (2006), Pimentel-Gomes (2009) e Zimmermann (2004).
Em seguida, fez-se uso da regressão polinomial com modelos de primeiro e
segundo graus para os níveis de irrigação e densidade populacional, de acordo com Custódio
et al. (2000).Ajustaram-se funções de resposta do tipo: Y = b0 + b1A + b2A2 + b3B + b4B
2 +
b5AB onde, Y: variável independente; b0..........b5: coeficientes da regressão e A e B: níveis
de irrigação e densidade populacional, respectivamente.
Em função do teste t, obteve-se a seleção do melhor modelo com o auxílio das
significâncias de cada parâmetro, aceitando nível de significância até o limite de 15% de
probabilidade (CONAGIN; JORGE, 1982).
Seguiu-se também a metodologia de Alvarez e Alvarez (2003) em que a escolha
dos níveis de significância para os modelos é direito do autor e para que uma equação seja
significativa, não é necessário que todos os coeficientes sejam significativos, mas, a
significância do modelo deve estar explicitamente apresentada na equação (em cada
coeficiente de regressão) e não com apresentação da significância do R².
Estimaram-se os níveis de irrigação (pontos críticos) que proporcionaram os
máximos valores por meio do cálculo (dx/dy) = 0. Para todas as análises, usou-se o software
SAS (SAS INSTITUTE, 2000).
O programa computacional Surfer 10 (GOLDEN SOFTWARE INC, 2011) foi
utilizado nos casos de interação significativa para a obtenção das superfícies de resposta dos
componentes de produção, produtividade de grãos e eficiência do uso da água em função dos
níveis de irrigação e densidade de plantas.
90
4.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.3.1 Lâminas de irrigação aplicadas
As lâminas de irrigação aplicadas antes, durante e após a aplicação dos
tratamentos (período de imposição dos diferentes níveis de estresse hídrico), bem como o
total aplicado durante o ciclo da cultura são apresentados na Tabela 4.1.
Tabela 4.1. Lâminas de irrigação (L) aplicadas por cada fase do ensaio experimental e os
respectivos valores de coeficiente de uniformidade de Cristhiansen (CUC,%). Fases / Lâminas L1
(mm)
L2
(mm)
L3
(mm)
L4
(mm)
L5
(mm)
Antes do estresse hídrico1 108,16 108,16 108,16 108,16 108,16
Durante o estresse hídrico2 55,57 114,23 154,34 194,18 247,37
Após o estresse hídrico3 38,00 38,00 38,00 38,00 38,00
Total aplicado 201,73 260,39 300,50 340,34 393,53
CUC (%) 84,4 80,3 86,2 82,7 83,1
1 – Período da semeadura até os 30 dias após semeadura (DAS); 2 – período dos 30 DAS aos 55 DAS; 3 –
período dos 55 aos 63 DAS.
A aplicação das frações de 30%, 60%, 90%, 120% e 150% da ETo no período de
desenvolvimento da cultura, resultou nas seguintes lâminas totais de irrigação: 201,73 (L1);
260,39 (L2); 300,50 (L3); 340,34 (L4) e 393,53 mm (L5), respectivamente. O manejo de
irrigação consistiu na aplicação da ETo dos dias anteriores à ultima irrigação.
Da semeadura aos 30 dias de plantio foram aplicadas lâminas uniformes de
irrigação, repondo-se a ETo do dia anterior perfazendo um total de 108,16 mm, o que não
provocou estresse hídrico às plantas e garantiu a germinação e o desenvolvimento inicial do
feijão-caupi.
A partir dos 30 dias até os 55 dias após a semeadura (DAS) do feijão-caupi foram
aplicadas lâminas diferenciadas de irrigação (150%, 120%, 90%, 60% e 30% da ETo),
correspondendo a aplicação total de: 247,37; 194,18; 154,34; 114,23; 55,57 mm,
respectivamente. Após os 55 DAS até a colheita do feijão-caupi (63 DAS), foram aplicadas
novamente lâminas uniformes de irrigação, no total de 38,00 mm, para garantir uma condição
de não estresse hídrico às plantas até o inicio da colheita.
91
Ressalta-se, que durante o período experimental não houve a ocorrência de
precipitação pluviométrica, portanto a resposta produtiva ocorreu apenas em função da
aplicação das lâminas de irrigação diferenciadas.
Os valores de CUC oscilaram entre 80,3% (L2) e 86,2% (L3), o que segundo
Mantovani et al. (2007), para o sistema de irrigação por aspersão convencional, são
considerados bons, uma vez que o mesmo recomenda CUC de 80% para esse sistema.
4.3.2 Produtividade de grãos, componentes de produção e eficiência do uso da água
Na Tabela 4.2 são apresentados os coeficientes das equações de regressão para
número de vagens por planta (NVP), produtividade de grãos (PG), número de grãos por
vagem (NGV), peso de vagem (PV), produtividade de vagem (PRODV), comprimento de
vagem (COMPV), peso de cem grãos (PCG) e eficiência do uso da água (EUA) em função de
lâminas de irrigação (L) e densidade de plantas (D)
Tabela 4.2. Coeficientes do modelo da equação de regressão para número de vagens por
planta (NVP), produtividade de grãos (PG), número de grãos por vagem (NGV), peso de
vagem (PV), produtividade de vagem (PRODV), comprimento de vagem (COMPV), peso de
cem grãos (PCG) e eficiência do uso da água (EUA) em função de lâminas de irrigação (L) e
densidade de plantas (D), ponto de máximo lâmina PM (L) e densidade PM (D), valores no
ponto máximo (PM), coeficiente de determinação (R²) e coeficiente de variação (CV%),
Teresina, PI, 2012. Variá. Interce. L L² D D² L x D PM
(L)
PM
(D)
PM R² CV
(%)
NVP -5,00055 0,03379***
-0,00004***
0,07089:o:
-0,00149:o:
-0,00009:o:
393,53 11,37 2,24 0,97 13,52
PG -6653,37 27,01037***
-0,03914***
252,48***
-6,44279***
0,14881**
390,88 24,10 1.668,86 0,90 18,36
NGV 1,28741 0,01076* -0,00001
* -0,0045
ns -0,00027
ns 0,00002
ns 393,53 13,26 3,44 0,77 5,30
PV -6481,53 29,4065***
-0,04310* 202,9630
*** -6,145025
*** 0,26161
** 393,53 25,41 2. 2.248,16 0,89 18,88
PRODV -5401,48 24,5069***
-0,03591* 169,1354
*** -5,12080
*** 0,21800
** 393,53 25,41 1. 1.873,45 0 0,89 18,88
COMPV -10,76689 0,160481***
-0,00024***
0,136089ns
-0,006791∆ 0,00048
* 348,40 22,32 18,70 0,88 4,53
PCG -30,61652 0,396405***
-0,00067***
-0,66816∆ 0,004714
ns 0,00114
* 322,63 30,00 2 22,72 0,87 7,96
EUA -24,310319 0,111250***
-0,00017***
0,85897***
-0,02135***:
0,00040* 342,97 23,32 4,78 0,89 17,12
***: significativo (p=<0,001); **: significativo(0,01>=p>0,001); *: significativo (0,05>=p>0,01); :o:: significativo (0,15>=p>0,10); ∆: significativo (0,10>=p>0,05), n.s.: não significativo (p>0,20).
92
Houve interação significativa, entre os níveis de irrigação e a densidade
populacional, o que indica a necessidade de geração de superfícies de resposta para a
avaliação do efeito integrado da aplicação das lâminas de irrigação e densidades
populacionais nos componentes de produção: NVP (0,15>=p>0,10), PV (0,01>=p>0,001),
PRODV (0,01>=p>0,001), COMPV (0,05>=p>0,01), PCG (0,05>=p>0,01) e PG
(0,01>=p>0,001). O efeito da interação da aplicação conjunta de água versus densidade de
plantas no componente NGV não foi significativo, o mesmo ocorreu com o efeito da
densidade.
O valor máximo de PG (1.668,86 kg ha-1
) foi obtido com a lâmina de 390,88 mm
e a densidade populacional de 24,10 plantas m-2
(241.000 plantas ha-1
) (Figura 4.1 A). Os
resultados indicam que existe uma combinação de lâmina de irrigação e densidade
populacional que maximizaram a produtividade de grãos do feijão-caupi. O aumento na
densidade de plantio determinou incremento na produtividade de grãos (PG) até o limite
máximo 241.000 plantas ha-1
, a partir desse houve reduções nos valores de PG.
Figura 4.1 - Superfícies de resposta da produtividade de grãos (A) e número de vagens por
plantas (B) do feijão-caupi, com a aplicação de níveis de irrigação e densidade de plantas.
Plantas ha-1
x 10³
Nív
eis
de
irri
gaç
ão (
mm
)
A B
Plantas ha-1
x 10³
241
390,88
1.668,86 kg ha-1
393,53 2,24
114
93
Segundo Bezerra et al. (2008), reduções na produtividade com o aumento de
densidades de plantas estão associadas à redução no número de ramos laterais que ocorre em
virtude do nível de competição entre plantas que se estabelece em altas densidades e afeta
diretamente a capacidade produtiva das mesmas. Por outro lado, as reduções no número de
ramos laterais com a elevação da densidade populacional podem ser favoráveis ao processo de
modernização e tecnificação dos sistemas de produção do feijão-caupi.
Bezerra et al. (2008), com o objetivo de avaliar os efeitos de diferentes densidades
populacionais (105, 3x10
5 e 5x10
5 plantas ha
-1) sobre as características morfológicas e de
produção em genótipos modernos de feijão-caupi de porte ereto e hábito de crescimento
determinado, obteve a maior produtividade de grãos (1.836 kg ha-1
) com uma população
aproximada de 300.000 plantas ha-1
. Na população de 300.000 plantas ha-1
houve uma
competição em tempo e níveis favoráveis, ocorrendo uma interação cooperativa, que
favoreceu a maior produtividade de grãos.
Nesse sentido, nessa pesquisa, a ocorrência de uma interação cooperativa que
contribuiu para a maior produtividade de grãos foi obtida com uma densidade
241.000 plantas ha-1
. A constatação de redução de produtividade de grãos com a elevação
deuma densidade inferior à observada pelo autor pode estar associada à variedade e,
principalmente, à interação com lâminas de irrigação que, com aumentos sucessivos,
contribuíram para a ocorrência deum intenso sombreamento, resultado do elevado
crescimento vegetativo.
De acordo com Grandis (2010), a fotossíntese pode ser limitada pela baixa
luminosidade promovendo uma diminuição no ganho de carbono, crescimento das plantas e,
consequentemente, na produtividade de grãos.
Nas Figuras 4.1B e 4.2C e 4.2D verifica-se que o NVP, PV e PRODV,
apresentaram valores máximos, respectivamente de 2,24, 2.248,16 kg e 1.873,45 kg ha-1
sob
as densidades de plantas aproximadas de: 114.000 e 254.000 plantas ha-1
e mesma lâmina de
irrigação 393,53 mm, ou seja, a maior lâmina. Ressalta-se, que os dados de NVP e NGV
foram transformados em raiz quadrada e que não houve interação significativa entre lâminas
de irrigação e densidade de plantas no NGV.
94
Figura 4.2 - Superfícies de resposta do peso de vagens (C) e produtividade de vagens (D) do
feijão-caupi, com a aplicação de níveis de irrigação e densidade de plantas.
Os valores máximos de PCG (22,72 g) e COMPV (18,70 cm) foram obtidos com
as lâminas de irrigação de 322,63 mm e 348,40 mm e densidade de plantas de
300.000 plantas ha-1
e 223.000 plantas ha-1
, respectivamente, ressalta-se que o efeito
quadrático da densidade de plantas no PCG não foi significativo (Figuras 4.3 E e F).
Os menores valores observados nos componentes de produção e na produtividade
de grãos ocorreram em virtude do estresse hídrico imposto pelas menores lâminas de irrigação
que reduziram o conteúdo de água no solo. Esse comportamento indica que além da
intensidade luminosa, temperatura, concentração de CO2 e teor de nitrogênio da folha, a
umidade do solo também é um fator que afeta a atividade fotossintética dos vegetais
(MARENCO; LOPES, 2005; COSTA; MARENCO, 2007).
Os resultados diferenciam de Bastos; Andrade Júnior (2009), que ao estudarem os
efeitos da aplicação de quatro lâminas de irrigação (328,7; 375,7; 421,3 e 505,8 mm) sobre a
produtividade de grãos de feijão-caupi, cv. BRS Guariba e seus componentes, nas condições
edafoclimáticas do Vale do Gurguéia, PI, obtiveram um valor máximo de produtividade de
grãos (1.192,1 kg ha-1
) e número de vagens por planta (9,0) com as lâminas de 421,1 e
426,6 mm, respectivamente. As diferenças nos resultados podem estar associadas às
C D
Nív
eis
de
irri
gaç
ão (
mm
)
Plantas ha-1
x 10³ Plantas ha-1
x 10³
393,53
254
2.248,16 kg 393,53 1.873,45 kg
254
95
condições climáticas, à variedade e, principalmente, à interação com o adensamento de
plantio.
Figura 4.3 - Superfícies de resposta do peso de cem grãos (E) e comprimento de vagens (F)
do feijão-caupi, com a aplicação de níveis de irrigação e densidade de plantas.
Em relação à eficiência do uso da água (EUA) em função de lâminas de irrigação
(L) e densidade de plantas (D), percebe-se que houve interação significativa, entre os níveis
de irrigação e as densidades populacionais, o que indica a necessidade de geração de
superfície de resposta para avaliar o efeito integrado da aplicação das lâminas de irrigação e
densidades populacionais na EUA (0,05>=p>0,01).
Os resultados indicam que existe uma combinação de lâmina de irrigação e
densidade populacional que influenciam a EUA do feijão-caupi. A combinação é formada
pela lâmina de 342,97 mm e densidade populacional de aproximadamente
233.000 plantas ha-1
o que proporcionou o valor máximo de EUA de 4,78 kg ha-1
mm-1
. Com o
aumento desses dois fatores houve reduções nos valores de EUA (Figura 4.4).
A água que é evaporada não é utilizada pela planta, mas é contabilizada no
consumo de água nesses tratamentos, fazendo com que diminuam os valores de EUA, assim
Nív
eis
de
irri
gaçã
o (
mm
) E F
Nív
eis
de
irri
gaç
ão (
mm
)
Plantas ha-1
x 10³ Plantas ha-1
x 10³
322,63 22,72 g
300
18,70 cm
223
348,40
96
nessa pesquisa, valores inferiores de EUA em densidades abaixo de 233.000 plantas ha-1
,
ocorreram em virtude de ainda haver solo descoberto, com maior evaporação.
Figura 4.4 - Superfície de resposta da eficiência do uso da água (EUA) do feijão-caupi, com a
aplicação de níveis de irrigação e densidade de plantas.
Andrade Júnior et al. (2002), nas mesmas condições edafoclimáticas, obtiveram
EUA de 6,30 kg m-3
, para a cultivar BR 17 Gurguéia, com aplicação de lâminas de irrigação
no intervalo de 362 a 426 mm, a EUA obtida nessa pesquisa é inferior à obtida pelo autor, o
que pode estar associado às características da variedade e ao efeito conjunto dos níveis de
irrigação e das densidades de plantas.
4,78 kg ha-1 mm-1
Nív
eis
de
irri
gaç
ão (
mm
)
Plantas ha-1
x 10³
342,97
233
97
4.4 CONCLUSÕES
Houve interação significativa, entre os níveis de irrigação e as densidades
populacionais na produtividade de grãos, número de vagens por planta, peso de vagens,
produtividade de vagens, comprimento de vagem, peso de cem grãos e eficiência do uso da
água.
A produtividade de grãos apresentou valor máximo de: 1.668,86 kg ha-1
alcançado com a lâmina de: 390,88 mm associada à densidade de: 241.000 plantas ha-1
.
O valor máximo de eficiência do uso da água de 4,78 kg ha-1
mm-1
foi obtido com
a lâmina de 342,97 mm e a densidade populacional de 233.000 plantas ha-1
.
98
4.5 REFERÊNCIAS
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interpretações. Boletim Informativo da Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa,
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ANDRADE JÚNIOR A. S.; RODRIGUES, B. H. N.; FRIZZONE, J. A.; CARDOSO M. J.;
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Jaboticabal: Funep, 2006. 237 p.
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BEZERRA, A. A. de C; TÁVORA, F. J. A. F.; FREIRE FILHO, F. R.; RIBEIRO, V. Q.
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adiferentes densidades populacionais. Revista de Biologia e Ciências da Terra, Campina
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BEZERRA, A. A. de C. Efeitos de arranjos populacionais na morfologia e produtividade
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eficiência de irrigação e de uso de água. Bahia Agríc., Salvador, v.7, n.1, set. 2005.
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Bragantia, Campinas, v. 41, n. 16, p. 155-168, 1982.
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99
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ZIMMERMANN, F. J. P. Estatística aplicada à pesquisa agrícola. Santo Antonio de Goiás,
GO: Embrapa Arroz e Feijão, 2004, 402 p.
100
CONSIDERAÇÕES FINAIS
O feijão-caupi em virtude da sua importância nos aspectos econômicos, sociais e
nutricionais sempre será objeto de pesquisa. Além disso, o lançamento ano após ano de
variedades melhoradas, adaptadas aos diferentes ecossistemas tornam necessárias pesquisas
com o objetivo de que essas cultivares expressem suas características de maneira mais
eficiente, com reflexos na elevação da produtividade de grãos.
No presente estudo, quando se relaciona o perfil médio da extração de água no
solo na maior lâmina (L5-150% ETo), durante o ciclo de cultivo, com a produtividade de
grãos obtida na colheita, os resultados demonstram que a máxima produtividade de grãos
(1.668,86 kg ha-1
) foi obtida com a lâminas de 390,88 mm, muito próxima à L5 de 393,53 mm
e densidade de 241.000 plantas ha-1
, situada justamente entre a D2 (200.000 plantas ha-1
) e D3
(250.000 plantas ha-1
), com conteúdo de água no solo, variando na faixa aproximada de 80%
(na camada de 0,10 m) a 60% (na camada de 0,30 m).
Nas menores lâminas de irrigação (L2-60% ETo e L1-30% ETo) ocorre elevação
no conteúdo médio de água no solo na camada de 0,30 m, sendo que com L2 essa elevação
alcança 50% e com L1, 40%, essa elevação na camada de 0,30 m pode estar associada ao não
alcance das raízes como consequência do elevado estresse hídrico que ocorreu nestas lâminas.
O estresse hídrico nas menores lâminas (L3-90% ETo, L2-60% ETo e L1-30%
ETo) influencia a competição intraespecífica tornando semelhante a capacidade das plantas
em extrair água, sob diferentes densidades. O potencial produtivo, sob essas condições reduz-
se significativamente consequência direta das alterações fisiológicas ocasionadas pelo estresse
hídrico.
O maior valor de AF sob a lâmina de 367,86 mm, situou-se entre as menores
densidades (D1-150.000 e D2-200.000 plantas ha-1
), com o adensamento do plantio reduziu-
se a AF, entretanto, em termos de produtividade de grãos, o maior valor (1668,86 kg ha-1
) foi
obtido com uma densidade mais elevada (241.000 plantas ha-1
) indicando que a redução da
área foliar, sob maiores densidades, favoreceu a formação de vagens e grãos. Os menores
valores de AF foram observados nas menores lâminas de irrigação, ou seja, sob condições de
déficit hídrico.
O incremento na condutância estomática ocorreu à medida que se aumentaram os
níveis de irrigação, os menores valores, (0,0779 molm-2
s-1
) e (0,7789 molm-2
s-1
) foram
observados nas menores lâminas L1 e L2, devido ao fechamento dos estômatos ocasionado
pelas condições de déficit hídrico.
101
A aplicação contínua de água elevou a taxa fotossintética, onde foram observados
os maiores valores nas lâminas L3 (21 µmolm-2
s-1
), L4 (26 µmolm-2
s-1
) e L5 (29 µmolm-2
s-1
).
Com maior taxa fotossintética sob a L5 (29 µmolm-2
s-1
) o que está de acordo com a maior
produtividade de grãos obtida na colheita (1.668,86 kg ha-1
). Além de concordarem com os
valores máximos de peso de vagens (2.248,16 kg) e produtividade de vagens
(1.873,45 kg ha-1
), obtidos com a maior lâmina L5.
Reduções significativas nas taxas de transpiração (0,29 mmol-2
s-1
e
2,81 mmolm-2
s-1
) ocorreram nas menores lâminas, L1 e L2, acompanhando o desempenho das
taxas de fotossíntese e condutância estomática. Nas maiores lâminas, L4 e L5, foram
observadas maiores taxas de transpiração (8,65 mmol-2
s-1
e 10,27 mmol-2
s-1
).
Portanto, o estudo comprova que o conteúdo de água no solo e a densidade de
plantas influenciam na dinâmica fisiológica do feijão-caupi com consequências diretas nos
componentes de produção e produtividade de grãos, uma vez que a maior lâmina de
393,53 mm (L5-150% ETo) e a densidade de plantas de 241.000 plantas ha-1
(situada entre D2
e D3), contribuíram para a manutenção do conteúdo de água no solo entre 80% (na camada de
0,10 m) a 60% (na camada de 0,30 m) condições ideais para que a cultura apresentasse
elevadas taxas fotossintéticas ocasionando a maior produtividade de grãos (1.668,86 kg ha-1
).
102
ANEXO
b
103
ANEXO A - Resumo da análise de variância (quadrados médios) de produtividade de grãos
(PG), raiz quadrada de número de vagens por plantas (RQNVP), raiz quadrada número de
grãos por vagem (RQNGV) e peso de vagens (PV).
F.V.
G.L.
Quadrado médio
PG RQNVP RQNGV PV
BL 33 3 215267,72* 0,19050066
* 0,07037382
ns 396635,35
*
LÂM 4 5156858,42**
5,66980869**
0,98889418**
9101135,74**
Erro (a) 12 100770,43 0,06114169 0,04780885
135999,06
DEN 3 744984,37**
0,51965711**
0,07468544ns
698686,54**
LAM X DEN 12 102050,73* 0,04781768
ns 0,01100548
ns 253416,78
*
Erro (b) 45 32085,88 0,04059531 0,02822894 60079,78
ns: não significativo; * significativo a 5%; ** significativo a 1%.
ANEXO B - Resumo da análise de variância (quadrados médios) de produtividade de vagens
(PRODV), comprimento de vagem (COMPV), peso de cem grãos (PCG) e eficiência do uso
da água (EUA)
F.V.
G.L.
Quadrado médio
PRODV COMPV PCG EUA
BL 3 275458,51 2,7766384* 1,0222210
ns 3,1027131
**
LÂM 4 6320318,07 75,3547010**
215,4989904**
33,5198227**
Erro (a) 12 94434,27 1,6483687 1,8008906 1,0061791
DEN 3 485191,33 1,3539104ns
11,7897416* 8,1372397
**
LAMX DEN 12 175990,44 1,5635861* 2,1505826
ns 0,7506438
*
Erro (b) 45 41720,41 0,5817290 2,603596 0,2676661
ns: não significativo; * significativo a 5%; ** significativo a 1%.
ANEXO C - Resumo da análise de variância (quadrados médios) de área foliar (AF), índice
de área foliar (IAF) e matéria seca (MS).
F.V.
G.L.
Quadrado médio
AF IAF MS
BL 3 13446,19ns
0,0787343ns
3,587944ns
LÂM 4 1100739,92**
4,9433018**
52,535331**
Erro (a) 12 6958,12 0,0274771 2,146856
DEN 3 570641,21**
3,2523336**
32,924584**
LAM X DEN 12 103261,19**
0,4655901**
11,611539*
Erro (b) 45 17381,71 0,1038039 3,186808
ns: não significativo; * significativo a 5%; ** significativo a 1%.
