Crescimento de plantas de arroz sob aplicação de...

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Camila Pinho de Sousa

Crescimento de plantas de arroz sob aplicação de herbicidas do grupo das imidazolinonas e sua atividade

residual em plantas bioindicadoras

Orientador: Dr. Marcos Antonio Bacarin

Co-orientador: Dr. Jesus Juares Oliveira Pinto

Pelotas, 2010

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Fisiologia Vegetal da Universidade Federal de Pelotas, como requisito parcial a obtenção do título de Mestre em Ciências.

Dados de catalogação na fonte: (Gladis Rejane Moran Ferreira – CRB – 10/1793)

S725c Sousa, Camila Pinho de Crescimento de plantas de arroz sob aplicação de herbicidas do grupo das imidazolinonas e sua atividade residual em plantas bioindicadoras/ Camila Pinho de Sousa. – Pelotas, 2010.

59f.

Dissertação (Mestrado) – Programa de Pós-Graduação em Fisiologia Vegetal. Instituto de Biologia. Universidade Federal de Pelotas – Pelotas, 2010, Marcos Antonio Bacarin, Orientador; co-orientador Jesus Juares Oliveira Pinto.

1. Inibidores ALS 2. Only® 3. Kifix® 4. Oryza sativa L. 5. Teste JIP I. Bacarin, Marcos Antonio (orientador) II. Título

CDU 632.08:633.18.03

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Banca Examinadora: Prof. Marcos Antonio Bacarin

Prof. Nei Fernandes Lopes

Dr. Ariano Martins de Magalhães Júnior

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Ao meu marido Diogo pelo seu amor incondicional que fez com que ele

me apoiasse, incentivasse e compreendesse a minha ausência durante este período.

A minha mãe Gladis pelo amor e educação dedicados durante toda a minha vida.

A minha família por sempre acreditar que eu poderia chegar muito longe e alcançar os meus objetivos.

Dedico e ofereço

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AGRADECIMENTOS

A Deus, Senhor da minha vida, que guiou os meus passos e permitiu que este

sonho se tornasse realidade;

Ao professor Marcos Antonio Bacarin, pela orientação, aprendizado,

dedicação e amizade e, principalmente, por acreditar na minha capacidade;

Ao professor Jesus Juares Oliveira Pinto, pelos ensinamentos e pela amizade

dedicada durante todo o período da minha graduação e mestrado;

Aos amigos do Programa de Pós-graduação em Fisiologia Vegetal (PPGFV)

pela convivência e amizade, em especial a Marília Mércia, Anelise Perboni,

Emanuela Martinazzo, Janete Adamski e Sidnei Deuner;

Aos estagiários e bolsistas de iniciação científica Márcio Farias, Pablo

Valadão, Rômulo Silveira e Andrew Bortoli, pelo auxílio na condução dos

experimentos e pela amizade;

Aos professores e funcionários do PPGFV pelos ensinamentos e apoio

recebido;

A Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

pelo apoio financeiro durante o curso;

E por fim, a todos aqueles que de alguma maneira contribuíram para que este

trabalho fosse concluído.

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“Confie no Senhor de todo o coração e não se apóie na sua própria inteligência. Lembre de Deus em tudo o que fizer, e ele lhe mostrará o

caminho certo” Provérbios 3:5-6

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RESUMO SOUSA, Camila Pinho de. Crescimento de plantas de arroz sob aplicação de herbicidas do grupo das imidazolinonas e sua atividade residual em plantas bioindicadoras. 2010. 59f. Dissertação (Mestrado) – Programa de Pós-graduação em Fisiologia Vegetal. Universidade Federal de Pelotas, Pelotas. Este trabalho teve por objetivo: a) avaliar o efeito da aplicação de herbicidas do grupo químico das imidazolinonas sobre o crescimento de plantas e as injúrias causadas ao aparelho fotossintético de três tipos de arroz e b) avaliar o efeito residual no solo dos herbicidas imazethapyr + imazapic sobre as plantas de milho, pepino, rabanete e tomate, utilizadas como bioindicadoras. No primeiro ensaio foram utilizados os herbicidas Only® e Kifix®, utilizando-se para cada herbicida um delineamento experimental de parcelas subdivididas, em esquema fatorial 5x3, com seis repetições, sendo o fator A as doses do herbicida correspondentes a 0, 5, 10, 15 e 20 mg p. c. m-2 do produto comercial Only® e 0, 7, 14, 21 e 28 mg p. c. m-2 do produto comercial Kifix®, e o fator B o tipo de arroz (arroz cultivado cv. Puitá Inta CL, ecótipo de arroz-vermelho sensível aos herbicidas do grupo das imidazolinonas e ecótipo de arroz-vermelho com suspeita de tolerância aos herbicidas do grupo das imidazolinonas). Foram avaliados os parâmetros da fluorescência da clorofila a, fitotoxicidade, altura de plantas e massa seca da parte aérea. A análise da fluorescência da clorofila a foi realizada utilizando-se um fluorômetro portátil (HandyPEA, Hanstech).Conclui-se que a cv. Puitá Inta CL é tolerante aos herbicidas Only® e Kifix®, podendo ser utilizada no Sistema de Produção Clearfield® e que o ecótipo de arroz-vermelho com suspeita de tolerância apresentou tolerância a ambos herbicidas, sofrendo baixa fitotoxicidade em comparação ao ecótipo sensível, mesmo utilizando-se doses superiores as comerciais dos produtos. A aplicação de herbicidas do grupo químico das imidazolinonas em plantas de arroz causa alterações no metabolismo fotossintético das plantas que podem ser detectadas através da avaliação da emissão da fluorescência da clorofila a transiente. O segundo experimento foi conduzido em um delineamento experimental casualizado por bloco, totalizando quatro repetições por tratamento. Os tratamentos avaliados foram o efeito residual do herbicida Only® sob as plantas de arroz CL na safra 2006/2007, nas doses de doses de 0, 10, 15 e 20 mg p. c. m-2 do produto comercial, sobre quatro espécies bioindicadoras: milho, pepino, rabanete e tomate. Foram avaliadas as variáveis: altura de plantas, massa seca da parte aérea e massa seca das raízes, sendo esta última não realizada para as plantas de milho. Os dados relativos às variáveis biométricas gerados em ambos os experimentos foram submetidos à análise da variância (p≤0,05); em sendo significativos, estes foram testados por modelos de regressão polinomial. Foi detectada atividade residual da mistura comercial dos herbicidas imazethapyr+imazapic em solo após 1100 dias da aplicação dos herbicidas, pelo uso de plantas bioindicadoras.

Palavras-chave: inibidores ALS, Only®, Kifix®, Oryza sativa L., teste JIP

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ABSTRACT SOUSA, Camila Pinho de. Growth of rice plants under application of herbicides imidazolinone and its residual activity in bioindicators plants. 2010. 59f. Dissertação (Mestrado) – Programa de Pós-graduação em Fisiologia Vegetal. Universidade Federal de Pelotas, Pelotas. The objective of this research was: a) evaluate the effect of imidazolinone chemical group herbicides on the growth of plants and the injuries to the photosynthetic apparatus of three rice types (varieties) exposed to these and b) evaluate the effect of soil residual herbicides imazethapyr+ imazapic on corn, cucumber, radish and tomato are used as bioindicators. At first experiments we used the herbicide Only® and Kifix®, using a randomized split plot design in a factorial 5x3 with six replications, with the first factor rates corresponded to 0, 5, 10, 15 and 20 mg p. c. m-2 of commercial product Only® and 0, 7, 14, 21 and 28 mg p. c. m-2 of commercial product Kifix®, and factor B type of rice (cultivated rice cv. Puitá Inta CL, red rice ecotype sensitive to herbicides Imidazolinone and red rice ecotype with suspected herbicide tolerance imidazolinone). We evaluated the parameters of chlorophyll a fluorescence, phytotoxicity, plant height and dry mass. Analysis of chlorophyll a fluorescence was performed using a portable fluorometer (HandyPEA, Hanstech). It was concluded that cv. Puitá Inta CL is tolerant to herbicides Only® and Kifix® and can be used in the Clearfield® system and the red rice ecotype with suspected tolerance was tolerant to both herbicides, suffering a low phytotoxity compared to the sensitive ecotype, even using higher doses of the commercial products. The application of chemical herbicides of the imidazolinone group in rice plants cause changes in the photosynthetic metabolism of plants that can be detected by evaluating the emission of chlorophyll a fluorescence transient. The second experiment was conducted in a randomized block experimental design (with) four replicates per treatment. The treatments were the residual effect of herbicide Only® in rice CL plants in the 2006/2007 harvest, at 0, 10, 15 and 20 mg p. c. m-2 doses of commercial product, on four bioindicators: corn, cucumber, radish and tomato. The variables evaluated were: height, dry weight of shoot and root dry mass, with the latter doesn’t being performed for the corn plants. Data of biometric variables generated in both experiments were subjected to analysis of variance (p ≤ 0.05) were significant in these models were tested by polynomial regression. Activity was detected in the commercial mixture of residual herbicides imazethapyr +imazapic in soil 1100 days after herbicide application, by use of bioindicators plants. Keywords: ALS-inhibiting, Only®, Kifix®, Oryza sativa L., JIP-test

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SUMÁRIO INTRODUÇÃO GERAL ............................................................................................ 09 CAPÍTULO 1 – Efeito de herbicidas do grupo das imidazolinonas sobre plantas de arroz cultivado e arroz-vermelho ...................................................................... 14

1. Introdução .................................................................................................... . 16

2. Material e Métodos ..................................................................................... ....17

3. Resultados e Discussão ............................................................................. ....19

4. Conclusões ................................................................................................. ....20

CAPÍTULO 2 – Fluorescência da clorofila a em plantas de arroz em resposta a aplicação de herbicidas do grupo das imidazolinonas ....................................... 26

1. Introdução .................................................................................................. ....27



4. Conclusões ................................................................................................. ....41

CAPÍTULO 3 – Crescimento de espécies bioindicadoras do residual do herbicida Only®, semeadas em rotação com o arroz Clearfield® ........................ 42

1. Introdução .................................................................................................. ....43



4. Conclusões ................................................................................................. ....49

CONSIDERAÇÕES FINAIS ...................................................................................... 50 REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 52

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INTRODUÇÃO GERAL O arroz (Oryza sativa L.) é um dos cereais mais cultivados no mundo, sendo

considerado alimento básico em muitos países, especialmente nos

subdesenvolvidos (MENEZES et al., 2002). O controle de plantas daninhas na

cultura do arroz irrigado é um ponto crítico para a obtenção boas produtividades. O

arroz-vermelho, em nível mundial, é considerado uma das principais plantas

daninhas do arroz cultivado. Nos Estados Unidos da América do Norte, várias

espécies são citadas como arroz-vermelho: Oryza sativa L. ssp indica, Oryza sativa ssp

japonica, Oryza rufipogon e Oryza nivarra (VAUGHAN et al., 2001), contudo, no Brasil há

referência somente à espécie Oryza sativa L. (NOLDIN et al., 2004, VILLA et al., 2006).

Os efeitos negativos da presença do arroz-vermelho em lavouras de arroz

incluem competição por espaço, recursos do meio, aumento do custo de produção,

acamamento de plantas, dificuldade de colheita e secagem dos grãos, depreciação

da qualidade do produto, hospedagem de pragas e moléstias, diminuição do valor

comercial das áreas infestadas e fonte de disseminação e reposição do banco de

sementes no solo (MENEZES et al., 2002).

O controle de arroz-vermelho por meio de herbicidas seletivos era

considerado, até pouco tempo, prática inviável pelo fato de o arroz cultivado e o

arroz-vermelho pertencerem à mesma espécie e apresentarem similaridades

morfogênicas e fisiológicas (MENEZES et al., 2009). Além disso, o controle de arroz-

vermelho por outros métodos possui eficiência limitada, sobretudo em grandes áreas

de cultivo (ROSO et al., 2010).

Pesquisadores no Centro de Agricultura da Universidade Estadual de

Louisiana geraram utilizando-se de uma mutação induzida com etil-

metanossulfonato (EMS) em sementes de arroz da linhagem AS3510 (CROUGHAN

et al., 1996) uma linhagem de arroz tolerante aos herbicidas do grupo químico das

imidazolinonas. No Brasil, a primeira cultivar de arroz resistente aos herbicidas

10 imidazolinonas, IRGA 422 CL, foi desenvolvida por retrocruzamento, utilizando-se a

linhagem 93AS3510 como fonte doadora do gene que confere tolerância ao

herbicida e a cultivar IRGA 417 como cultivar recorrente (LOPES et al., 2002).

Concomitantemente, diversas cultivares resistentes aos herbicidas imidazolinonas

foram desenvolvidas: SATOR CL, AVAXI CL, XP710 CL e SCS 115 CL, BRS

SINUELO CL, PUITA INTA CL (SOSBAI, 2010). O lançamento das cultivares

tolerantes aos herbicidas imidazolinonas permitiu que fosse desenvolvida uma

tecnologia de manejo de arroz-vermelho que associa estas cultivares a herbicidas

não seletivos ao arroz-vermelho, sendo denominada de Sistema de Produção

Clearfield®. O herbicida inicialmente recomendado para esse sistema foi o Only®,

composto pela mistura formulada dos herbicidas imazethapyr + imazapic, nas

concentrações de 75 e 25g i.a. L-1, respectivamente (SOSBAI, 2010). Atualmente, foi

lançado o herbicida Kifix®, que é composto pela mistura formulada dos herbicidas

imazapyr + imazapic, nas concentrações de 525 e 175g i.a. kg -1, respectivamente,

também podendo ser utilizado neste sistema.

No Brasil, o Sistema de Produção Clearfield® começou a ser utilizada pelos

produtores apenas na safra 2003/04. Atualmente, seis anos após a implantação, é

estimado que aproximadamente 500 mil ha da safra 2008/09 produzida no Rio

Grande do Sul, o que corresponde a aproximadamente 50% da área total cultivada,

utilizaram o Sistema de Produção Clearfield® (BASF, 2009).

Os herbicidas químicos apresentam propriedades eficazes que permitem a

sua penetração na planta daninha e translocação até o seu sítio de ação. A maioria

dos mesmos inibem enzimas e compete por sítios de ligação específicos que são

essenciais para o metabolismo das plantas. Estas moléculas são classificadas por

grupos químicos e de acordo com o mecanismo de ação. Atualmente existem 15

diferentes mecanismos de ação de herbicidas (HRAC, 2010), destacando-se os

inibidores da enzima acetolactato sintase (ALS), onde se encontram um grande

número de moléculas herbicidas utilizadas em diversas culturas, como o bispyribac-

sodium, chlorimuron, metsulfuron, imazapyr, imazapic, imazethapyr, nicosulfuron,

entre outros. Este mecanismo de ação é dividido em cinco classes de produtos

químicos: sulfoniluréias, imidazolinonas, triazolpirimidinas sulfonanilidas, pirimidil-oxi-

tiobenzoatos, e sulfonilamino-carboniltriazolinona.

Os herbicidas da família das imidazolinonas atuam nas plantas sensíveis,

inibindo a síntese da enzima ALS (EC 2.2.1.6), também conhecida como

11 acetohidroxiácido sintase (AHAS), que apresenta o nome sistemático de piruvato:

piruvato acetaldeído transferase (descarboxilativo) sendo responsável pela

biossíntese dos aminoácidos: isoleucina, leucina e valina. Estes herbicidas possuem

como principais características, elevada persistência no solo e amplo espectro de

controle de plantas daninhas em arroz híbrido ou cultivares derivadas de linhagens

mutadas (ALISTER; KOGAN, 2005).

Como resultado da inibição da síntese destes aminoácidos, várias outras

alterações ocorrem no metabolismo das plantas sensíveis, como bloqueio da síntese

de DNA, acúmulo de cetubutirato (participante do metabolismo do propanoato, da

síntese de alanina, valina, isoleucina e leucina, entre outras rotas), bloqueio da

síntese de acetil-CoA e inibição do transporte de fotossintetizados a partir das folhas

verdes (KRAEMER et al., 2009).

A sintomatologia de ação destes herbicidas inclui a paralisação no

crescimento, clorose, necrose dos meristemas apicais, definhamento e morte das

plantas sensíveis, o que ocorre entre sete e 14 dias após a aplicação dos produtos

(TAN et al., 2006), porém mudanças profundas no metabolismo das plantas ocorrem

logo após a aplicação dos herbicidas inibidores da ALS. Em espécies e biótipos

tolerantes aos herbicidas a atividade da ALS inicialmente inibida é recuperada pela

metabolização do herbicida, que pode ser por hidroxilação do anel aromático,

hidroxilação alifática, desalquilação, deesterificação, conjugação e pela ação da

enzima citocromo P450 mooxigenase (VIDAL; WINKLER, 2002)

Recentemente, foi descrito o aparecimento de ecótipos de arroz-vermelho

com resistência aos herbicidas do grupo químico das imidazolinonas. O surgimento

de plantas daninhas resistentes a herbicidas é influenciado por vários fatores, dentre

os quais pode ser destacado a utilização intensiva do mesmo herbicida ou de

herbicidas com o mesmo mecanismo de ação, aumentando a pressão de seleção do

biótipo resistente (MONQUERO; CHRISTOFFOLETI, 2001). A utilização das

cultivares resistentes aos herbicidas em uma mesma área, em conjunto com o baixo

uso de métodos preventivos de dispersão do arroz-vermelho, conduz ao surgimento

de populações de arroz-vermelho resistente aos herbicidas do grupo químico das

imidazolinonas. Em levantamento realizado em 228 lavouras do estado do RS que

possuem suspeita de plantas com resistência, foi constatado que 55,7% destas

apresentavam indivíduos resistentes aos herbicidas imazethapyr + imazapic

(MENEZES et al., 2009), indicando a grande freqüência deste problema mesmo com

12 poucos anos de utilização do Sistema de Produção Clearfield®. Além do surgimento

de plantas daninhas resistentes, outro fator de grande preocupação para os

agricultores é a persistência destes herbicidas no solo. A persistência é uma

característica de alguns grupos químicos de herbicidas, ou ainda de herbicidas

específicos, podendo ser desejável ou não, sendo positiva quando resulta em

período suficiente para manter a cultura livre da competição de plantas daninhas

(GAZZIERO et al., 1997), todavia é indesejável quando resulta em injúrias para

culturas em sucessão ou em aumento de riscos de contaminação ambiental.

A maioria das pesquisas destacam a longa persistência no solo da maioria

dos compostos do grupo químico das imidazolinonas (ALISTER; KOGAN, 2005). A

persistência dos herbicidas desse grupo químico no solo pode ser variável com o

produto (SENSEMANN, 2007), a dose (SILVA et al., 1999), a temperatura (JENKINS

et al., 2000), a matéria orgânica (KOSKINEN; HARPER, 2001), a umidade do solo

(EHLERS; LOIBNER, 2006) e outras condições ambientais, incluindo o pH do solo

(TRACY; PENNER, 2005).

O potencial dos herbicidas do grupo químico das imidazolinonas em

ocasionar fitotoxicidade às culturas semeadas em rotação que não sejam tolerantes

foi relatado (BALL et al.,2003). Estudos indicam que a presença de resíduos dos

herbicidas do grupo das imidazolinonas em solos causa injúrias em plantas de milho,

sorgo granífero, tomate e pimenta semeados em rotação com culturas que utilizaram

estes herbicidas (ALISTER; KOGAN, 2005; PINTO et al., 2009).

Devido a estes fatores, o estudo de novas técnicas que detectem alterações

no metabolismo das plantas após a aplicação de herbicidas ou devido à atividade

residual destes produtos no solo se faz necessário. Sabe-se que o aparelho

fotossintético das plantas é muito sensível ao estresse ambiental e mesmo

pequenas alterações na sua estrutura e funcionamento podem ser facilmente

detectadas (YUSUF et al., 2010). Quando a energia é absorvida pelo aparelho

fotossintético, esta pode ser dissipada na forma de fluorescência da clorofila

(KRAUSE; WEIS, 1984), sendo essa uma das formas de monitoramento da inibição

ou redução na transferência de elétrons entre os fotossistemas da planta. A redução

na dissipação da energia pelo processo fotoquímico é refletida por incremento

correspondente na fluorescência (MAXWELL; JOHNSON, 2000).

A análise da fluorescência da clorofila a é largamente utilizada para

avaliação da capacidade fotossintética alterada por estresses bióticos ou abióticos.

13 Uma das vantagens do uso deste método é o fato da medição não ser destrutiva,

sendo possível realizar tanto em laboratório quanto em campo. Vários estudos

avaliaram a relação da fluorescência das clorofilas com a fotossíntese e o estado

fisiológico das plantas (LICHTENTHALER, 1992; FRANKART et al., 2003; YUSUF et

al., 2010).

Existem dois procedimentos para estudar a fluorescência da clorofila a,

pulso modulado (que permite a quantificação dos coeficientes de extinção) e a

cinética da emissão da fluorescência transiente (ou curva OJIP). Nas avaliações com

pulso modulado são utilizados fluorômetros de luz modulada (SCHREIBER et al.,

1996), cujas aplicações variam desde a rápida identificação de injúrias causadas ao

aparelho fotossintético, até a análise detalhada da alteração da capacidade

fotossintética da planta. A avaliação da cinética de emissão da fluorescência

transiente ou polifásica envolve equipamento com maior resolução na detecção da

intensidade da fluorescência. Com estes equipamentos pode-se identificar que a

variação entre a fluorescência inicial e máxima não é linear, mas sim polifásica

(LÁZAR, 2006). Com a elucidação do comportamento polifásico do aumento da

fluorescência, Strasser e Strasser (1995) propuseram analisá-los por meio de uma

série de parâmetros matemáticos denominado de teste JIP (STRASSER;

STRASSER, 1995; STRASSER et al., 2000). O uso correto dos parâmetros

matemáticos propostos pelo teste JIP permite quantificar o fluxo de energia

absorvido e aproveitado no sistema fotossintético, podendo também avaliar o

desempenho fotossintético de plantas (TSMILLE; STRASSER, 2008).

Este trabalho teve por objetivo avaliar o efeito da aplicação de herbicidas do

grupo químico das imidazolinonas e as injúrias causadas ao aparelho fotossintético

de três tipos de arroz expostos a estes herbicidas, além de determinar o efeito

residual no solo dos herbicidas imazethapyr + imazapic, sobre as plantas de milho,

pepino, rabanete e tomate, utilizadas como bioindicadoras.

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CAPÍTULO 1

EFEITO DE HERBICIDAS DO GRUPO DAS IMIDAZOLINONAS SOBRE PLANTAS DE ARROZ CULTIVADO E ARROZ-VERMELHO

Effect of Herbicides Imidazolinone on Plants Cultivates Rice and Red Rice

RESUMO - Este trabalho avaliou o efeito dos herbicidas Only® e Kifix®, pertencentes ao grupo químico das imidazolinonas, em plantas de arroz cultivado e arroz-vermelho sensível e com suspeita de tolerância a estes herbicidas. Foram conduzidos dois experimentos em casa-de-vegetação no município de Capão do Leão/RS, um utilizando o herbicida Only® e outro o herbicida Kifix®. Os experimentos foram conduzidos em parcelas representadas por caixas de madeira, cada parcela foi dividida em três sub-parcelas, contendo três linhas de arroz do tipo: a) arroz cultivado cv. Puitá Inta CL, b) ecótipo de arroz-vermelho sensível a herbicidas do grupo das imidazolinonas e, c) ecótipo de arroz-vermelho com suspeita de tolerância a herbicidas do grupo das imidazolinonas. Foram realizados dois experimentos independentes, um para cada herbicida testado (Only® (imazethapyr+imazapic) e Kifix® (imazapyr+imazapic)), em ambos os e ensaios foi utilizado o esquema fatorial 5x3, sendo o fator A doses do herbicida e o fator B os tipos de arroz, com seis repetições. Para o Only® foram utilizadas as doses de 0, 5, 10, 15 e 20mg p. c. m-2

do produto comercial e para o Kifix® as doses foram 0, 7, 14, 21 e 28 mg p. c. m-2 do produto comercial , ambos acrescidos de 0,5% v/v, do adjuvante Dash®. A aplicação ocorreu quando as plantas do arroz CL estavam nos estádio V3-V4. A adição de água para a inundação das plantas ocorreu aos sete dias após a aplicação dos herbicidas. Foram avaliadas as seguintes variáveis-resposta: fitotoxicidade (aos 15, 30 e 60 dias após a aplicação dos herbicidas), altura de plantas e massa seca da parte aérea (aos 60 dias após a aplicação dos herbicidas). Os dados foram submetidos à análise da variância (p≤0,05); seguido de modelos de regressão polinomial quando significativos. Ocorreu um aumento de toxidez com o incremento da dose herbicida para a cv. Puitá Inta CL, nos dois herbicidas utilizados, porém os resultados obtidos para a altura de plantas e massa seca da parte aérea comprovam que esta toxidez não foi prejudicial para o crescimento das plantas. Foi observado um efeito semelhante dos herbicidas Only e Kifix sobre o ecótipo de arroz-vermelho sensível, onde ambos demonstraram um controle insatisfatório deste ecótipo (em torno de 50%) quando estas plantas foram expostas a aplicação das doses comerciais dos herbicidas. O ecótipo de arroz-vermelho com suspeita de tolerância aos herbicidas do grupo das imidazolinonas apresentou toxicidade

15 semelhante para ambos os herbicidas testados, sendo esta crescente durante as avaliações. Porém, os resultados mostram que na aplicação da dose comercial dos produtos esta toxicidade não ultrapassou 35%. Conclui-se que os herbicidas Only® e Kifix® são eficientes no controle do arroz-vermelho sensível e que a cv. Puitá Inta CL é tolerante a ambos os herbicidas. O ecótipo de arroz-vermelho com suspeita de tolerância apresentou tolerância a ambos herbicidas, mesmo utilizando-se doses superiores as comerciais dos produtos, sendo esta tolerância maior para o herbicida Kifix®, quando comparado ao herbicida Only®. Palavras-chave: Oryza sativa, Only®, Kifix®, controle. ABSTRACT - This research evaluated effect of herbicides Only® and Kifix® in on rice plants, sensitive red rice plants and red rice with suspected tolerance to these herbicides. Two experiments were conducted in a greenhouse, at Universidade Federal de Pelotas, on Capão do Leão-RS, southern Brazil, using herbicides Only® and Kifix®. The experiment was conducted in wooden box that represented plots in a split plot experimental design. Each plot was divided in three sub-plots, wich contained three lines of: a) cultivated rice cv. Puitá Inta CL, b) ecotype red rice sensitive to herbicides of the imidazolinone group, and c) ecotype of red rice with suspected herbicide tolerance of imidazolinone group. We used a 5x3 factorial scheme, with factor A was doses of herbicide and factor B was types of rice, with six replicates. Doses of 0, 5, 10, 15 e 20mg p. c. m-2 of the commercial product Only® (imazethapyr + imazapic) and 0, 7, 14, 21 and 28 mg p. c. m-2 of the commercial product Kifix® (imazapyr + imazapic), both increased by 0.5% v / v, the adjuvant Dash® were applied in stage V3-V4 CL rice. Seven days after application plants were maintained with constant irrigation. We measured the following variables: phytotoxicity (15, 30 and 60 days after herbicide application), plant height and aboveground dry biomass (60 days after herbicide application). Data were subjected to analysis of variance (p≤0.05), followed by polynomial regression models, when significant. There was an increase in toxicity with increasing herbicide rate for cv. Puitá Inta CL in the two herbicides, but the results for plant height and dry mass show that this toxicity was not detrimental (harmful) to plant growth. We observed a similar effect of herbicides Only and Kifix on the red rice ecotype sensitivity, and both showed an unsatisfactory control of this ecotype (around 50%) when these plants were exposed to doses of the commercial application of herbicides. The red rice ecotype with suspected herbicide tolerance imidazolinone showed similar toxicity for both herbicides, and this increased during the evaluations. However, the results show that the applications rate of commercial products this toxicity has not exceeded 35%. It is concluded that the herbicides Only® and Kifix® are effective in controlling of sensitive red rice and the cv. Puitá Inta CL is tolerant to both herbicides. The red rice ecotype with suspected tolerance was tolerant to both herbicides, even using doses higher than the commercial products, and is more tolerant to Kifix® herbicide when compared to the herbicide Only®. Keywords: Oryza sativa, Only®, Kifix®, control.

16 1. INTRODUÇÃO

No Brasil, a cultura do arroz (Oryza sativa L.) tem grande importância

econômica e social, porém diversos fatores limitam o incremento da sua

produtividade, com destaque para a alta incidência de arroz-vermelho na maioria

das regiões brasileiras (NOLDIN et al., 2004) e do mundo (BURGOS et al., 2008).

No Rio Grande do Sul, as perdas na produtividade decorrentes do arroz-vermelho

foram de um milhão de toneladas na última década, ou seja, aproximadamente 20%

da produção (IRGA, 2009).

O arroz-vermelho pertence à mesma espécie do arroz cultivado e, devido às

semelhanças morfofisiológicas entre ambos, seu controle é difícil (ROSO et al.,

2010). Sua competitividade e estabelecimento como planta daninha podem ser

explicados em função da alta capacidade de produção de matéria seca; da estatura

mais elevada em especial dos ecótipos predominantes nas lavouras; e do ciclo

geralmente mais longo que a maioria das cultivares utilizadas no Rio Grande do Sul

(SCHWANKE et al., 2008). Nas perdas devido à presença do arroz daninho, estão

incluídos: custos de produção, competição por recursos do meio, redução na

produtividade de grãos, depreciação do produto colhido, além de atuar como abrigo

para pragas e fontes de inóculos de patógenos.

Devido a isto, após anos de busca por uma solução deste problema foi

desenvolvimento o Sistema de Produção Clearfield® em arroz cultivado, que

proporciona uma estratégia de manejo eficaz no controle seletivo de plantas

daninhas, pelo uso de genótipos de arroz tolerante aos herbicidas imazethapyr e

imazapic (STEELE et al., 2002). No entanto, é de se esperar que o arroz cultivado

tolerante ao herbicida imazethapyr e imazapic possua também tolerância a outros

herbicidas do mesmo grupo químico, como imazaquin e imazapyr (WEBSTER;

MASSON, 2001). Estes herbicidas pertencem ao grupo químico das imidazolinonas

e possuem como mecanismo de ação a inibição da enzima acetolactato sintase

(ALS, EC 2.2.1.6), que participa da biossíntese dos aminoácidos valina, leucina e

isoleucina (RAJGURU et al.,2005). Os sintomas das plantas sob efeito dos

herbicidas inibidores da ALS incluem paralisação do crescimento, amarelecimento

dos meristemas e redução no crescimento das raízes (TAN et al.,2006), resultando

muitas vezes na morte dos vegetais (DEVINE; PRESTON, 2000).

No Brasil, o Sistema de Produção Clearfield® começou a ser utilizada pelos

produtores apenas na safra 2003/04. Estima-se que aproximadamente 500 mil ha da

17 safra 2008/09 produzida no Rio Grande do Sul utilizaram este sistema de produção

(BASF, 2009). Os resultados de pesquisa obtidos no RS demonstram eficácia

superior a 95% no controle de arroz-vermelho quando se utiliza o Sistema de

Produção Clearfield® (VILLA et al., 2006). O incremento de produtividade da lavoura

de arroz irrigado no Estado do Rio Grande do Sul nos últimos anos tem sido

atribuído ao uso deste sistema, o qual pode ser considerado como a mais importante

ferramenta disponibilizada aos produtores para controle químico do arroz-vermelho.

Apesar de proporcionar grande vantagem para a cultura do arroz, a adoção

de genótipos resistentes a herbicidas utilizados no Sistema de Produção Clearfield®,

requer o cuidado quanto à seleção de populações de arroz-vermelho resistentes

(MENEZES et al., 2009; ROSO et al., 2010). Dentre os problemas que podem

ocorrer no Sistema de Produção Clearfield® se encontram o fluxo de genes ou a

resistência natural em plantas de arroz-vermelho, prejudicando a eficiência do

mesmo (VILLA et al., 2006). Diversos fatores podem contribuir para o surgimento

dessa resistência como: alta frequência de uso de cultivares de arroz resistentes aos

herbicidas; elevada densidade de infestação dessa planta daninha; controle

deficiente; efeito residual dos herbicidas e uso de sementes não certificadas (VILLA

et al., 2006). Nessa ótica, fica evidente que o uso contínuo do Sistema de Produção

Clearfield® nas áreas de arroz irrigado no Rio Grande do Sul pode favorecer o

desenvolvimento de populações de arroz-vermelho resistentes aos herbicidas do

grupo das imidazolinonas, devido ao uso repetido de herbicidas de um mesmo grupo

ou pertencentes a diferentes grupos, mas com o mesmo mecanismo de ação, fato

este que dificultaria o controle desta planta daninha.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito dos herbicidas Only®

(imazethapyr+imazapic) e Kifix® (imazapyr+imazapic), pertencentes ao grupo

químico das imidazolinonas, em plantas de arroz cultivado e de arroz-vermelho

ecótipo sensível e ecótipo com suspeita de tolerância a estes herbicidas.

2. MATERIAL E MÉTODOS O experimento foi conduzido em casa de vegetação da Faculdade de

Agronomia Eliseu Maciel FAEM/UFPel, no município de Capão do Leão/RS. Dois

experimentos foram realizados, um com o herbicida Only® e outro com o Kifix®. O

delineamento experimental utilizado nos dois experimentos foi de parcelas

subdivididas, em esquema fatorial 5x3, sendo o fator A dose do herbicida e o fator B

18 tipos de arroz. As parcelas foram representadas por caixas de madeira (60cm de

comprimento x 40cm de largura x 20cm de altura), forradas com lona plástica e

preenchidas com 50kg de solo (Tab. 1). Para o fator dose foram utilizadas às

dosagens de 0, 5, 10 (dose comercial recomendada), 15 e 20mg p. c. m-2 do produto

comercial Only® e 0, 7, 14 (dose comercial recomendada), 21 e 28mg p. c. m-2 do

produto comercial Kifix®, ambos acrescidos de 0,5% v/v, do adjuvante Dash®. As

parcelas foram dividida em três sub-parcelas, contendo linhas independentes dos

três tipos de arroz: a) arroz cultivado cv. Puitá Inta CL, b) ecótipo de arroz-vermelho

sensível aos herbicidas do grupo das imidazolinonas e, c) ecótipo de arroz-vermelho

com suspeita de tolerância aos herbicidas do grupo das imidazolinonas. Em cada

linha foram semeadas 25 sementes (de um dos tipos de arroz) e após a germinação

foram desbastadas mantendo-se 15 plantas por linha, estabelecendo um

espaçamento de 2cm entre plantas e de 5cm entre linhas. Cada linha foi

considerada como sendo uma repetição, totalizando seis por tratamento.

Tabela 1. Propriedades físicas e químicas do solo utilizado nos experimentos

Registro

pH água

Ca Mg Al H+Al CTC efetiva

Saturação (%) Índice SMP

cmolc/dm3 Al Bases Amostra 4,5 2,2 1 0,5 4,4 4 12 44 6

Registro

% Mat. Org. m/v

% Argila

Text. P-Mehlich mg/dm3

P-resina CTC pH 7 cmolc/dm3

K mg/dm3

Amostra 1,4 13 4 40 --- 7,9 99

A aplicação dos herbicidas foi realizada em pós-emergência, quando o arroz

estava no estádio fenológico V3-V4 (SOSBAI, 2010), correspondente a 20 dias após

a semeadura, utilizando um pulverizador costal, pressurizado a CO2, munido de

quatro pontas de pulverização do tipo leque (110.015) e à pressão constante de

210kPa. A regulagem utilizada no equipamento proporcionou a aplicação

equivalente ao volume de 150L ha-1 de calda herbicida. A irrigação por inundação foi

efetuada no sétimo dia após a aplicação dos tratamentos.

As variáveis-resposta determinadas foram: fitotoxicidade, altura de plantas e

massa seca da parte aérea (MSA). As avaliações visuais de fitotoxicidade foram

realizadas aos 15, 30 e 60 dias após a aplicação dos tratamentos (DAA), seguindo a

escala percentual, em que zero representou ausência de dano e 100% morte das

plantas (FRANS et al., 1986). A altura de plantas, ou seja, a distância entre o colo da

19 planta até o ápice da folha mais jovem, foi medida quando as plantas de arroz, na

parcela testemunha, atingiram o estádio V6 (SOSBAI, 2010) o que correspondeu

aos 80 dias após a semeadura. A seguir, as plantas foram cortadas rente ao solo e

transferidas para uma estufa de circulação forçada de ar à temperatura de 70±5ºC

até atingir massa constante, quando foram determinadas as massas em balança

analítica.

Os resultados foram submetidos à análise da variância (p≤0,05), e os dados

ajustados por modelos de regressão polinomial (MACHADO; CONCEIÇÃO, 2007). A

escolha dos modelos foi baseada na significância estatística (teste F), no ajuste do

coeficiente de determinação (R2) e no significado biológico do modelo, conforme o

proposto por Adati et al. (2006).

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Nos dois herbicidas testados à análise da variância demonstrou interação

significativa entre o fator dose e cultivar para todas as variáveis avaliadas.

Os sintomas causados pelos herbicidas imidazolinonas acontecem

aproximadamente 15 DAA, apresentando inicialmente clorose das folhas jovens, e

surgimento posterior de coloração avermelhada nas nervuras da face abaxial, com

posterior evolução para necrose das folhas como descrito por Tan et al. (2006). A

expressão destes sintomas permitiu a realização das avaliações de fitotoxicidade.

Na avaliação de fitotoxicidade realizada aos 15 DAA, os resultados ajustaram-se a

modelos lineares (Fig. 1 A e B). A cv. Puitá Inta CL apresentou fitotoxicidade de 3%

e 10%, respectivamente, para as doses comerciais dos herbicida Only® (Fig. 1A) e

Kifix® (Fig. 1B). Ambos herbicidas controlaram apenas em 45% o arroz-vermelho

sensível aos herbicidas do grupo das imidazolinonas, quando aplicados na dose

comercial. Já no dobro da dose o herbicida Only® apresentou controle 10% superior

quando comparado ao herbicida Kifix®. O herbicida Only demonstrou controle de 9 e

41% do ecótipo de arroz-vermelho com suspeita de tolerância aos herbicidas do

grupo das imidazolinonas, respectivamente para a dose comercial e o dobro da

dose, enquanto que o herbicida Kifix controlou em 22 e 51% este ecótipo,

respectivamente para a dose comercial e o dobro da dose.

20 (A)

Fito

toxi

cida

de (%

)

0

20

40

60

80

100

120

(B)

(C)

Fito

toxi

cida

de (%

)

0

20

40

60

80

100

120

(D)

(E)

Doses do herbicida Only® (mg p. c. m-2)0 5 10 15 20

Fito

toxi

cida

de (%

)

0

20

40

60

80

100

120

(F)

Doses do herbicida Kifix® (mg p. c. m-2)

0 7 14 21 28

Figura 1. Fitotoxicidade aos 15 (A e B), 30 (C e D) e 60 (E e F) dias após a aplicação dos herbicidas Only®(A) e Kifix®(B) nas plantas arroz cv. Puitá Inta CL (• e ------); ecótipo de arroz-vermelho sensível aos herbicidas do grupo químico das imidazolinonas (o e - - -) e ecótipo de arroz-vermelho com suspeita de tolerância aos herbicidas do grupo químico das imidazolinonas (▼ e .........). UFPel, Capão do Leão/RS, 2010. Os pontos apresentados nos gráficos são os valores originais. (mg p. c. m-2)

y = -0,03+0,3x; R2= 0,81 ( • ) y = -8,28+6,6x-0,13x2; R2 = 0,85 (-°-) y = -0,18-0,28x+0,12x2; R2 = 0,99 (..▼..)

y = -0,63+1,11x-0,03x2; R2= 0,95 ( • ) y = -3,84+4,47x-0,07x2; R2 = 0,95 (-°-) y = -5,92+2,02x; R2 = 0,94 (..▼..)

y = -2+1,02x; R2= 0,90 ( • ) y = -5,3+5,46x; R2 = 0,88 (-°-) y = -7,8-3,41x; R2 = 0,93 (..▼..)

y = 0,81+0,74x; R2= 0,95 ( • ) y = 2,94+3,58x; R2 = 0,94 (-°-) y = 0,78+1,83x; R2 = 0,99 (..▼..)

y = -1,96+1,12x; R2= 0,95 ( • ) y = -3,95+5,99x; R2 = 0,84 (-°-) y = -8,98+3,99x; R2 = 0,93 (..▼..)

y = 0,35+1,82x-0,04x2; R2= 0,96 ( • ) y = -5,99+7,49x-0,13x2; R2 = 0,96 (-°-) y = 2,13+2,14x; R2 = 0,99 (..▼..)

21

A segunda avaliação de fitotoxicidade realizada aos 30 dias após a

aplicação dos herbicidas foi realizada (Fig. 1 C e D), mostra que a dose comercial de

ambos os herbicidas foi tóxica em aproximadamente 10% para a cv. Puitá Inta CL.

Os herbicidas Only® (Fig. 1C) e Kifix® (Fig. 1D), nas doses comerciais, controlaram

respectivamente, em 49 e 53%, o arroz-vermelho sensível aos herbicidas do grupo

das imidazolinonas. Os dois herbicidas demonstraram controle de 100% deste

ecótipo quando aplicados no dobro da dose comercial. O ecótipo de arroz-vermelho

com suspeita de tolerância aos herbicidas do grupo das imidazolinonas foi

controlado em 26% por ambos os herbicidas na dose comercial, e em 60 e 52%,

respectivamente pelos herbicidas Only® e Kifix® aplicados no dobro da dose.

As fitotoxicidades determinadas aos 60 DAA (Fig. 1E e 1F) foram superiores

para todos os tipos de arroz e herbicidas utilizados, em comparação as avaliações

anteriores (15 e 30 DAA). O herbicida Kifix® (Fig. 1E) causou o dobro da toxicidade

em comparação ao herbicida Only® (Fig. 1F), quando aplicados na dose comercial,

para a cv. Puitá Inta CL. No dobro da dose, a fitotoxicidade causada por ambos os

herbicidas foi de aproximadamente 21%. O controle do arroz-vermelho sensível aos

herbicidas do grupo das imidazolinonas foi de 56 e 74%, respectivamente para os

herbicidas Only® e Kifix® aplicados na dose comercial. Os herbicidas controlaram

32% do ecótipo de arroz-vermelho com suspeita de tolerância aos herbicidas do

grupo das imidazolinonas, quando aplicados na dose comercial. Porém, quando

aplicado no dobro da dose comercial, o herbicida Only® controlou 71%, superando

os 62% do herbicida Kifix® na mesma dose.

As plantas da cv. Puitá Inta CL, para ambos herbicidas aplicados, possuem

menor altura do que os dois genótipos de arroz-vermelho na dose de 0g ha-1

(controle) (Fig. 2). O crescimento das plantas de arroz cv. Puitá Inta CL para os dois

herbicidas foi semelhante, ou seja, pequeno incremento na altura foi verificado com

o aumento das doses dos herbicidas testados, demonstrando que as plantas desta

cultivar mostram ser tolerantes a ambos os herbicidas. As plantas de arroz-vermelho

sensível a herbicidas do grupo das imidazolinonas sofreram decréscimo de altura a

partir da dose comercial recomendada de 58% para ambos os herbicidas utilizados

(Fig. 2A e 2B), no entanto, quando foi utilizada doses acima da comercial ocorreu

morte total de plantas para ambos herbicidas. Também, as plantas do ecótipo de

arroz-vermelho com suspeita de tolerância sofreram reduções de altura, quando

aplicada à dose comercial, de 5 e 8%, respectivamente para Only® (Fig. 2A) e Kifix®

22 (Fig. 2B), e no dobro da dose comercial de 28 e 17%, para os herbicidas Only® (Fig.

2A) e Kifix® (Fig. 2B).

(A)


Altu

ra d

e Pl

anta

s (c

m)

0

20

40

60

80

100

120

(B)


0 7 14 21 28

Figura 2. Altura das plantas de arroz cv. Puitá Inta CL (• e ----); ecótipo de arroz-vermelho sensível aos herbicidas do grupo químico das imidazolinonas (o e - -) e ecótipo de arroz-vermelho com suspeita de tolerância aos herbicidas do grupo químico das imidazolinonas ( ▼ e ......), em função de doses dos herbicidas Only® (A) e Kifix® (B), medida aos 60 DAA. UFPel, Capão do Leão/RS, 2010. Os pontos apresentados nos gráficos são os valores originais. (mg p. c. m-2)

A resposta do acúmulo de massa seca da parte aérea (Fig. 3) foi semelhante

à obtida para altura de plantas, ajustando-se a modelos lineares. Houve incremento

de massa seca para as plantas de arroz da cv. Puitá Inta CL conforme aumento da

dose herbicida, sendo este incremento de 50 e 60%, respectivamente para os

herbicidas Only® (Fig. 3A) e Kifix® (Fig. 3B), quando utilizados na dose comercial

recomendada de cada herbicida. Para o arroz-vermelho sensível aos herbicidas do

grupo das imidazolinonas as reduções foram de 81 e 90%, respectivamente para as

doses comerciais dos herbicidas Only® (Fig. 3A) e Kifix® (Fig. 3B). Para as plantas do

ecótipo de arroz-vermelho com suspeita de tolerância aos herbicidas do grupo das

imidazolinonas ocorreram decréscimos de massa seca da parte aérea menos

acentuados, sendo estes de 17 e 52% para a dose comercial e dobro da dose de

Only® (Fig. 3A) e de 9 e 18% para a dose comercial e dobro da dose de Kifix® (Fig.

3B). Os resultados obtidos para este ecótipo demonstram tolerância superior ao

herbicida Kifix® quando comparado ao herbicida Only®.

y = 55,66+0,38x; R2= 0,97 ( • ) y = 91,63-3,81x; R2 = 0,88 (-°-) y = 91,15-0,55x; R2 = 0,93 (..▼..)

y = 59,1+0,70x; R2= 0,95 ( • ) y = 106,42-6,18x; R2 = 0,85 (-°-) y = 99,17+0, 47x-0,09x2; R2 = 0,93 (..▼..)

23

(A)

Doses do herbicida Only® (mg p. c. m-2)

0 5 10 15 20

Mas

sa s

eca

parte

aér

ea (c

m)

0,0

0,4

0,8

1,2

1,6

2,0

(B)


0 7 14 21 28

Figura 3. Acúmulo de matéria seca na parte aérea de plantas de arroz cv. Puitá Inta CL (• e ----); ecótipo de arroz-vermelho sensível aos herbicidas do grupo químico das imidazolinonas (o e - -) e ecótipo de arroz-vermelho com suspeita de tolerância aos herbicidas do grupo químico das imidazolinonas ( ▼ e ......), em função de doses dos herbicidas Only® (A) e Kifix® (B), medida aos 60 DAA. UFPel, Capão do Leão/RS, 2010. Os pontos apresentados nos gráficos são os valores originais. (mg p. c. m-2)

Estudos mostraram o potencial de toxidez inicial às plantas de arroz quando

utilizado o herbicida imazethapyr, porém com o decorrer do tempo há uma

recuperação (VILLA et al., 2006). Além disto, o incremento da dose herbicida resulta

em aumento na fitotoxicidade de cultivares de arroz tolerante (DAL MAGRO et al.,

2006). Este aumento de toxidez com o incremento da dose herbicida foi observado

na cv. Puitá Inta CL, para os dois herbicidas utilizados. No entanto, a altura de

plantas e a massa seca da parte aérea comprovam que esta toxidez não foi

prejudicial para o crescimento das plantas. Vários autores demonstram que a altura

de plantas tolerantes, observada no momento da colheita, pode não ser afetada pela

aplicação de imazethapyr ou imazethapyr + imazapic (PELLERIN; WEBSTER, 2004;

VILLA et al., 2006). No presente experimento, o aumento das doses resultou em um

incremento de altura e massa seca da parte aérea desta cultivar, sendo este último

superior a 50% para ambos herbicidas aplicados na dose comercial, fato este que

pode ser explicado pelo controle do arroz-vermelho, que se encontrava nas linhas

paralelas a esta cultivar. Geralmente, o arroz-vermelho é mais alto, produz mais

perfilhos e apresenta maior biomassa do que o arroz cultivado (ESTORNINOS et al.,

y = 0,75+0,046x; R2= 0,98 ( • ) y = 1,86-0,2x+0,005x2; R2 = 0,89 (-°-) y = 1,67-0,01x-0,002x2; R2 = 0,91 (..▼..)

y = 0,73+0,027x; R2= 0,90 ( • ) y = 1,20-0,11x+0,003x2; R2 = 0,99 (-°-) y = 1,35-0,008x; R2 = 0,94 (..▼..)

24 2005), apresentando também uma maior eficiência na utilização do nitrogênio (N)

quando comparado ao arroz cultivado em condições competitivas, absorvendo até

60% do N do fertilizante aplicado (BURGOS et al. 2006). Essas características

fazem do arroz-vermelho, quando presente na lavoura, um concorrente mais forte

por espaço, nutrientes, água e luz do que o arroz cultivado (SHIVRAIN et al., 2009),

o que prejudica o desenvolvimento da cultura.

O efeito dos herbicidas Only e Kifix sobre o ecótipo de arroz-vermelho

sensível foi semelhante. A fitotoxicidade apresentada pelas plantas em todas as

avaliações se manteve aproximadamente estável, sofrendo pequenos acréscimos. O

controle das plantas de arroz-vermelho sensível foi superior a 50%, quando

expostas a aplicação das doses comerciais dos herbicidas, o que é possível ser

observado através das avaliações de fitotoxicidade, altura de plantas e massa seca

da parte aérea. Os herbicidas imazethapyr+imazapic nas doses de 7,5+2,5mg p.c.

m-2 aplicados em pós emergência, não apresentam controle total do arroz-vermelho,

possibilitando escape desta planta daninha (SANTOS et al., 2007). O controle foi

aumentado com o incremento das doses, chegando a 100% quando utilizadas doses

superiores a 15 e 21mg p. c. m-2, respectivamente para os herbicidas Only e Kifix.

Ainda, incrementos na dose dos herbicidas imazethapyr+imazapic aumentam o

controle de arroz-vermelho sensível (FONTANA et al., 2007).

O aumento na eficácia de controle de arroz-vermelho com incremento na

dose de imazethapyr aplicado em pós-emergência também foi observado em outros

trabalhos, atingindo controle superior a 90% (STEELE et al., 2002). Foram

observadas reduções superiores de massa seca da parte aérea quando comparadas

as reduções obtidas para altura de plantas, em ambos herbicidas aplicados na dose

comercial. Esta altura de plantas encontrada se deve ao fato de que estes herbicidas

são aplicados em pós-emergência das plantas de arroz, ou seja, quando estas já

apresentam um determinado crescimento. Porém, devido ao mecanismo de ação

destes produtos, que interrompem a formação dos aminoácidos leucina, valina e

isoleucina, através da inibição da enzima ALS sensível, ocorre uma paralisação do

crescimento das plantas, por meio da inibição da divisão celular. Entretanto, a

massa seca aérea destas plantas diminui após a paralisação deste crescimento,

pois, além disto, estes herbicidas inibem a síntese de acetil-CoA, precursor inicial da

biossíntese de ácidos graxos e do ciclo de Krebs, e inibem o transporte de

fotossintetizados (KRAEMER et al., 2009), o que obriga o vegetal a consumir as

25 suas reservas, resultando no seu definhamento, podendo levá-lo a morte,

dependendo da gravidade da injúria.

O ecótipo de arroz-vermelho com suspeita de tolerância aos herbicidas do

grupo das imidazolinonas apresentou toxicidade semelhante para ambos os

herbicidas testados, sendo esta crescente durante as avaliações. Porém, os

resultados mostram que na aplicação da dose comercial dos produtos a toxicidade

não ultrapassou 35%, ou seja, valor este significativamente inferior ao encontrado

para o ecótipo sensível. Os resultados obtidos para as variáveis-resposta altura de

plantas e massa seca da parte aérea corroboram com os encontrados para

fitotoxicidade, sendo observadas reduções inferiores as encontradas para o ecótipo

sensível. Entretanto, para estas duas variáveis a atuação dos herbicidas foi diferente

em todas as doses aplicadas, sendo menores as injúrias para o herbicida Kifix, do

que para o Only. O mecanismo de resistência aos inibidores da ALS é atribuído

principalmente a uma enzima alterada (TRANEL; WRIGHT, 2002) por uma das

mutações pontuais que modificam a seqüência de aminoácidos (WRIGHT et al.,

1998). Várias mutações que conferem resistência aos herbicidas inibidores da ALS

são identificadas em várias espécies de plantas (TRANEL; WRIGHT, 2002). Outros

mecanismos de resistência incluem a expressão gênica aumentada e a alteração do

metabolismo dos herbicidas na planta (RAJGURU et al., 2005).

4. CONCLUSÕES a) A cv. Puitá Inta CL de arroz é tolerante aos herbicidas Only® e Kifix® em

doses até o dobro da recomendada;

b) Os herbicidas Only® e Kifix® são eficientes no controle do ecótipo de arroz-

vermelho sensível aos herbicidas do grupo químico das imidazolinonas, nas

doses recomendadas;

c) As plantas do ecótipo de arroz-vermelho com suspeita de tolerância aos

herbicidas do grupo químico das imidazolinonas resistem aos herbicidas

Only® e Kifix®, mesmo utilizando-se doses superiores as doses

recomendadas.

26

CAPÍTULO 2

FLUORESCÊNCIA DA CLOROFILA a EM PLANTAS DE ARROZ EM RESPOSTA A APLICAÇÃO DE HERBICIDAS DO GRUPO DAS IMIDAZOLINONAS

Chlorophyll a Fluorescence in Rice Plants in Response to Application of Herbicides

of Group Imidazolinone

RESUMO - Este estudo objetivou avaliar as injúrias causadas ao aparelho fotossintético de três tipos de arroz, expostos à aplicação de herbicidas do grupo químico das imidazolinonas. O trabalho foi conduzido em casa-de-vegetação UFPel/FAEM, Capão do Leão/RS. Foram utilizados os herbicidas Only® e Kifix®, utilizando-se para ambos um delineamento experimental de parcelas subdivididas, em esquema fatorial 3x3, com seis repetições, sendo o fator A as doses dos herbicidas correspondentes a 0 (testemunha sem aplicação), 10 (dose comercial recomendada) e 20mg p. c. m-2 do produto comercial Only® e 0 (testemunha sem aplicação), 14 (dose comercial recomendada) e 28mg p. c. m-2 do produto comercial Kifix®, e o fator B o tipo de arroz (arroz cultivado cv. Puitá Inta CL, ecótipo de arroz-vermelho sensível aos herbicidas do grupo das imidazolinonas e ecótipo de arroz-vermelho com suspeita de tolerância aos herbicidas do grupo das imidazolinonas). Foram avaliados os parâmetros da fluorescência da clorofila a nas plantas aos 30 dias após a aplicação dos herbicidas, utilizando-se um fluorômetro portátil (HandyPEA, Hansatech). As medidas foram realizadas em folhas totalmente expandidas, previamente adaptadas ao escuro, no período da manhã. Verificou-se que a cv. Puitá Inta CL tolera doses comerciais dos herbicidas Only® e Kifix®, demonstrando a capacidade de se recuperar das injúrias iniciais ao seu metabolismo fotossintético, o que pode ser observado na segunda avaliação. Para o ecótipo de arroz-vermelho sensível foi verificado, já na dose comercial dos dois herbicidas, um aumento de DI0/RC e uma redução de PIABS,total, o que demonstra a elevada sensibilidade deste ecótipo ao herbicida, já na dose comercial aplicada. Nas avaliações do ecótipo de arroz-vermelho com suspeita de tolerância aos herbicidas do grupo químico das imidazolinonas, foi comprovada a tolerância deste ecótipo para ambos os herbicidas aplicados na dose comercial, sendo esta tolerância mantida para doses mais elevadas do herbicida Kifix®. A aplicação de herbicidas do grupo químico das imidazolinonas em plantas de arroz causa alterações no metabolismo fotossintético das plantas que podem ser detectadas através da avaliação da emissão da fluorescência da clorofila a transiente, sendo este método

27 útil na detecção de resistência e/ou tolerância de plantas de arroz-vermelho a estes herbicidas. Palavras-chave: inibidores ALS, Oryza sativa L., fotossistemas, teste JIP ABSTRACT: This study investigated the injuries to the photosynthetic apparatus of three types of rice exposed to application of imidazolinone chemical group herbicide. Research was conducted in a greenhouse, at Universidade Federal de Pelotas, Capão do Leão/RS. We used the herbicide Only® and Kifix®, using a split-plot experimental design in a 3x3 factorial schem, with six replications, with the first factor being the herbicide rates of 0 (control), 10 (recommended rate) and 20mg p. c. m-2 of commercial product Only® and 0 (control), 14 (recommended rate) and 28mg p. c. m-

2 of commercial product Kifix®, and factor B type of rice (grown rice cv. Puitá Inta CL, red rice ecotype sensitive to herbicides Imidazolinone and red rice ecotype with suspected herbicide tolerance Imidazolinone). We evaluated the parameters of chlorophyll fluorescence in plants at 30 days after herbicide application, using a portable fluorometer (HandyPEA, Hanstech). Measurements were performed in fully expanded leaves, previously dark adapted, in the morning. It was found that cv. Puitá Inta CL tolerate doses commercial of herbicide Only® and Kifix®, this cultivar has demonstrating the ability to recover from initial photosynthetic metabolism injury, which can be observed in the second evaluation. For the red rice ecotype sensitivity was found already at a dose of two commercial herbicides, an increase of DI0/RC and a partial reduction PIABS,total, which demonstrates the high sensitivity of this ecotype to the herbicide, since the recommended rate applied. Evaluations of red rice ecotype with suspected herbicide tolerance to the imidazolinone chemical group, was shown an ecotype tolerance for both herbicides applied at recommended rate, which is maintained tolerance to higher doses of the herbicide Kifix®. The application of herbicides of the imidazolinone chemical group in rice plants causes changes in the photosynthetic metabolism of plants that can be detected by evaluating the emission of chlorophyll a fluorescence transient being the method useful for detecting resistance and/or tolerance of plants red rice to these herbicides.

Keywords: ALS-inhibiting, Oryza sativa L., photosystems, JIP-test

1. INTRODUÇÃO Acetolactato sintase (ALS, EC 2.2.1.6), também conhecida como

acetohidroxiácido sintase (AHAS), é a primeira enzima na via de biossíntese dos

aminoácidos essenciais de cadeia ramificada, leucina, isoleucina e valina (LE et al.,

2005). Esta enzima catalisa a condensação de duas moléculas de piruvato, para

formar acetolactato na rota metabólica da biossíntese da leucina e da valina, ou

catalisa a condensação de uma molécula de piruvato com uma molécula de 2-

cetobutirato, para formar 2-aceto-2-hidroxibutirato (AHB) como primeiro passo na

biossíntese da isoleucina (CHIPMAN et al., 2005). No final da década de 70, foi

descoberta a primeira classe herbicida capaz de inibir esta enzima, as sulfoniluréias.

Atualmente, a ALS é o local de ação para mais de 50 herbicidas que constituem

28 cinco classes estruturalmente distintas de produtos químicos: estas classes são:

sulfoniluréias, imidazolinonas, triazolpirimidinas sulfonanilidas, pirimidil-oxi-

tiobenzoatos, e sulfonilamino-carboniltriazolinona (HEAP, 2009). Devido à sua baixa

toxicidade em mamíferos, as doses de aplicação extremamente baixas, a alta

eficácia e o amplo espectro de ação, os herbicidas inibidores da ALS são

intensamente utilizados para controlar um amplo espectro de plantas daninhas em

diversas culturas (TAN et al., 2005).

Os sintomas visuais de fitotoxicidade incluem o acúmulo de antocianinas,

clorose foliar, e a necrose dos pontos de crescimento (TAN et al., 2006) aparecem

vários dias ou semanas após a aplicação destes herbicidas, porém mudanças

profundas no metabolismo das plantas ocorrem logo após a aplicação dos

herbicidas inibidores da ALS. Dentre estas mudanças estão a paralisação do

crescimento, que ocorre dentro de horas após a aplicação (GASTON et al., 2003), a

inibição da mitose e síntese de DNA, e diminuição na translocação de

fotoassimilados para os pontos de crescimento da planta (VILLA et al., 2006;

KRAEMER et al., 2009).

Embora a fotossíntese não seja considerada um alvo primário de herbicidas

inibidores da ALS, são detectadas alterações nas respostas de fluorescência da

clorofila a em plantas tratadas com estes herbicidas (SILVA et al., 2009). Além disso,

a inibição de reações metabólicas não envolvidas diretamente na fotossíntese pode

modificar a síntese de intermediários utilizados nesse processo, interferindo na

fotossíntese e conseqüentemente na emissão de fluorescência (XIA et al., 2006).

Em função da aplicação de herbicidas, mesmo quando os sintomas ainda não são

visíveis, podem ocorrer injúrias causadas ao aparelho fotossintético, reduzindo a

capacidade fotossintética das plantas (BARBAGALLO et al., 2003).

A mensuração de fluorescência das clorofilas é um método rápido, simples e

não invasivo, sendo largamente utilizada no entendimento dos mecanismos da

fotossíntese, bem como na avaliação da capacidade fotossintética alterada por

estresses bióticos ou abióticos pelos quais as plantas possam passar. A redução na

dissipação da energia pelo processo fotoquímico da fotossíntese é refletida por um

incremento correspondente na fluorescência, a qual pode ser aferida em folhas

intactas (MAXWELL; JOHNSON, 2000), sendo uma das formas de monitoramento

da inibição ou redução na transferência de elétrons entre os fotossistemas.

29

A avaliação da cinética de emissão da fluorescência da clorofila a permite o

cálculo de parâmetros de fluorescência que caracterizam o funcionamento do

aparelho fotossintético (YUSUF et al., 2010). Esta avaliação pode ser descrita

utilizando-se o teste JIP (STRASSER; STRASSER, 1995; TSIMILLI-MICHAEL;

STRASSER, 2008), quantificando o fluxo de energia que passa pelos fotossistemas

e avalia o desempenho fotossintético de plantas (STRASSER & STRASSER, 1995;

STRASSER et al., 2004, TSIMILLI-MICHAEL; STRASSER, 2008).

Em virtude da escassez de informações sobre o efeito das imidazolinonas no

aparelho fotossintético determinado pelo método da fluorescência das clorofilas, este

trabalho teve por objetivo empregar esta metodologia para avaliar as injúrias

causadas na maquinaria fotossintética de três tipos de arroz, expostos à aplicação

de herbicidas do grupo químico das imidazolinonas.

2. MATERIAL E MÉTODOS O experimento foi conduzido em casa de vegetação da Faculdade de

Agronomia Eliseu Maciel FAEM/UFPel, no município de Capão do Leão/RS. Foram

utilizados os herbicidas Only® e Kifix®, utilizando-se para ambos um delineamento

experimental de parcelas subdivididas, em esquema fatorial 3x3. O fator A avaliou

doses dos herbicidas, correspondentes a 0 (controle), 10 (dose comercial

recomendada) e 20mg p. c. m-2 do produto comercial Only® e 0 (controle), 14 (dose

comercial recomendada) e 28 mg p. c. m-2 do produto comercial Kifix®, ambos

acrescidos de 0,5% v/v, do adjuvante Dash®. O fator B avaliou tipos de arroz: a)

arroz cultivado cv. Puitá Inta CL, b) ecótipo de arroz-vermelho sensível aos

herbicidas do grupo das imidazolinonas e, c) ecótipo de arroz-vermelho com

suspeita de tolerância aos herbicidas do grupo das imidazolinonas. As parcelas

foram representadas por caixas de madeira (60cm de comprimento x 40cm de

largura x 20cm de altura), forradas com lona plástica e preenchidas com 50kg de

solo. As parcelas foram dividida em três sub-parcelas, contendo linhas

independentes dos três tipos de arroz. Na linha foram semeadas isoladamente 25

sementes de cada tipo de arroz, e após a germinação foram desbastadas mantendo-

se 15 plantas por linha, estabelecendo um espaçamento de 2cm entre plantas e de

5cm entre linhas. Cada linha foi considerada como sendo uma repetição, totalizando

seis por tratamento.

30

A aplicação dos herbicidas foi realizada em pós-emergência, quando o arroz

encontrava-se no estádio fenológico V3-V4 (SOSBAI, 2010), identificado pela

formação do colar na quarta folha do colmo principal (COUNCE et al., 2000), o que

correspondeu a aproximadamente 20 dias após a semeadura, utilizando-se um

pulverizador costal, pressurizado a CO2, munido de quatro pontas de pulverização

do tipo leque (110.015) e à pressão constante de 210kPa. A regulagem utilizada no

equipamento proporcionou a aplicação equivalente ao volume de 150L ha-1 de calda

herbicida. A irrigação por inundação iniciou-se no sétimo dia após a aplicação dos

tratamentos.

Os parâmetros da cinética de emissão da fluorescência transiente da

clorofila a das plantas foram avaliados aos 15 e 30 dias após a aplicação dos

herbicidas (DAA). O monitoramento da emissão da fluorescência da clorofila a foi

realizado utilizando um fluorômetro portátil (HandyPEA, Hanstech, King’s Lynn,

Norkfolk, UK). As medições foram realizadas no terço médio de folhas jovens

completamente expandidas, no período da manhã, e realizadas 20 minutos após a

adaptação das folhas ao escuro. A emissão de fluorescência foi induzida em uma

área de 4 mm de diâmetro da folha pela exposição da amostra a um pulso de luz

saturante numa intensidade de 3.000μmol m-2 s-1. As intensidades de fluorescência

foram determinadas a 50, 100, 300μs, 2 (FJ) e 30 (FI) ms e FM (fluorescência

máxima). A partir das intensidades de fluorescência foram calculados os parâmetros

estabelecidos pelo Teste JIP (STRASSER; STRASSER, 1995), sendo que a

cuidadosa interpretação dos parâmetros medidos e calculados a partir deste teste

fornece numerosas informações dos fluxos de energia através do FSII em diferentes

níveis (STRASSER et al., 2004).

Os parâmetros de fluorescência da clorofila fornecem informações sobre

propriedades biofísicas da conversão fotossintética de energia e transporte de

elétrons. Pelo Teste JIP, diversas expressões biofísicas, tais como o índice de

vitalidade, mudanças fenomenológicas, razões de fluxo, rendimentos e fluxos

específicos podem ser calculadas.

Dentre os parâmetros propostos por Strasser e Strasser (1995) podem ser

destacados os que descrevem: a) a atividade específica por centro de reação (RC)

como sendo: ABS/RC - o qual pode ser uma medida do tamanho aparente do

sistema antena ou o fluxo de absorção por RC; TR0/RC – representa a máxima taxa

pela qual um éxciton é capturado pelo RC resultando em uma redução da

31 plastoquinona (QA

-); ET0/RC – demonstra a reoxidação da QA- via transporte de

elétrons em um RC ativo; DI0/RC - que é a razão de dissipação total de energia de

excitação não capturada do total de RC, sendo a dissipação neste caso à perda de

energia na forma de calor; RE0/RC - redução do aceptor final de elétrons no lado do

aceptor de elétrons do FSI por RC; b) os rendimentos energéticos ou taxas de fluxo:

φP0 = TR0/ABS = FV/FM - rendimento quântico máximo fotoquímico primário; φE0 =

ET0/ABS - o rendimento quântico de transporte de elétrons de QA- para o

intersistema de aceptores de elétrons; φD0 - descreve o rendimento quântico para

dissipação de energia; φR0 = RE0/ABS - rendimento quântico de transporte de

elétrons de QA- para o aceptor final de elétrons do FSI; c) as eficiências: ψ0 =

ET0/TR0 – eficiência com que um éxciton capturado no RC pode mover um elétron

de QA- para o intersistema de aceptores de elétrons; ρ0 – eficiência com que um

éxciton capturado no RC pode mover um elétron dentro da cadeia de transporte de

elétrons de QA- para os aceptores finais de elétrons do FSI; δ0 – eficiência com que

um elétron pode mover o intersistema de aceptores de elétrons reduzidos para o

aceptor final de elétrons do FSI (STRASSER e STRASSER, 1995; STRASSER et

al., 2004).

Um dos parâmetros que permite a interpretação completa do sistema de

absorção e aproveitamento da energia na cadeia de transporte de elétrons da

fotossíntese e descreve o efeito de um estresse sobre o aparato fotossintético é o

índice de performance fotossintético o qual representa a combinação de três

componentes parciais, que descrevem: a) a quantidade de RC fotossintético

(RC/ABS); b) o fluxo máximo de energia que atinge o RC do FSII [φP0/(1-φP0)]; e c)

transporte de elétrons no início da iluminação [Ψ0/(1-Ψ0)], conforme equação abaixo:

PI�� RC

ABS � �

φ��1 � φ��

� � �Ψ�

1 � Ψ��

RCABS

�TR�

DI��

ET�1 � ET�

Contudo, Tsimilli-Michael e Strasser (2008), introduziram mais um

componente nesta fórmula que descreve as reações de oxi-redução que ocorrem no

lado aceptor de elétrons do FSI [δ0/(1- δ0)], propondo o termo índice de performance

total (PIABS,total) o qual é descrito pela fórmula:

32

PI��,�� PI�� δ�

1 � δ��

A criteriosa interpretação destes parâmetros permite a inferência sobre a

funcionalidade da cadeia de transporte de elétrons da fotossíntese em resposta a

um fator que cause direta ou indiretamente qualquer perturbação, seja na absorção,

captura e transferência de energia entre os fotossistemas.

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Em todas as plantas, a intensidade de emissão de fluorescência da clorofila a

mostrou uma típica curva em função do tempo.

A aplicação do herbicida Only® (Fig. 1A) na dose comercial provocou nas

plantas de arroz cv. Puitá Inta CL, aos 15 DAA uma elevação em: ABS/RC, DI0/RC,

RE0/RC, φD0 e δ0, associado com uma redução em φE0 e Ψ0 resultando no

decréscimo em PIABS. Contudo após 30 DAA praticamente todos os parâmetros de

fluorescência foram similares ao controle, demonstrando uma recuperação nos

danos iniciais ao aparato fotossintético causado por este herbicida. Contudo, a dose

de 20mg p. c.m-2 de produto comercial, causou aos 15 DAA as mesmas variações

nos parâmetros de fluorescência, além da elevação em φR0 e ρ0 o que resultou no

incremento acentuado em PIABS,total. Diferentemente da dose comercial, a aplicação

do dobro da dose manteve ou mesmo acentuou as variações nos parâmetros de

fluorescência resultando em decréscimo acentuado nos dois índices de performance

(PIABS e PIABS,total) aos 30 DAA, indicando marcante dano ao aparato fotossintético.

33

Figura 1. Efeito das doses do herbicida Only® (A) e Kifix® (B) sob os parâmetros da fluorescência da clorofila a, obtidos através do teste JIP, (centro radarplot = 0,0, máximo = 2,5) em relação ao padrão de comportamento - controle (linha cheia = 1,0), para a cv. Puitá Inta CL, aos 15 e aos 30 dias após a aplicação dos herbicidas. UFPel, Capão do Leão/RS, 2010. (mg p. c. m-2)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5ABS/RC

TRo/RC

ETo/RC

DIo/RC

REo/RC

φPo

φEo

φDo

φRo

ψo

δo

ρ0

PI ABS

PI ABS, total

controle

10 mg p. c. m-2 - 15 DAA

10 mg p. c. m-2 - 30 DAA

20 mg p. c. m-2 - 15 DAA

20 mg p. c. m-2 - 30 DAA

(A)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5ABS/RC

TRo/RC

ETo/RC

DIo/RC

REo/RC

φPo

φEo

φDo

φRo

ψo

δo

ρ0

PI ABS

PI ABS, total

controle 14 mg p. c. m-2 - 15 DAA14 mg p. c. m-2 - 30 DAA28 mg p. c. m-2 - 15 DAA28 mg p. c. m-2 - 30 DAA

(B)

34

Da mesma maneira, a aplicação do herbicida Kifix® (Fig. 1B) na dose comercial

(14mg p. c. m-2 de produto comercial) induziu as mesmas alterações verificadas para

o herbicida Only® nas plantas de arroz cv. Puitá Inta CL, aos 15 DAA. Contudo aos

30 DAA não houve reversão dos danos ao aparato fotossintético, destacando o

incremento em PIABS,total, resultado da manutenção de valores elevados dos

parâmetros associados ao fluxo de elétrons entre o intersistema de transporte de

elétrons e o aceptor final de elétrons do FSI (δ0 e φR0). O mesmo fato ocorreu com a

dose de 28mg p. c. m-2 do produto comercial, porém houve intensificação dos danos

tanto aos 15 quanto aos 30 DAA.

Os parâmetros de fluorescência para as plantas do ecótipo de arroz-vermelho

com suspeita de tolerância aos herbicidas do grupo das imidazolinonas estão na

Figura 2. O herbicida Only® (Fig. 2A), após 15 dias da aplicação da dose de 10mg p.

c. m-2 provocou elevação nos índices que descrevem a performance fotossintética

(PIABS e PIABS,total), contudo aos 30 DAA foi verificado uma inversão nestes

parâmetros, isto é, uma redução, indicando um comprometimento da absorção e

aproveitamento da energia luminosa resultado de um dano ao aparelho

fotossintético. Em contrapartida, a dose de 20mg p. c. m-2 de produto comercial do

mesmo produto causou um distúrbio completo no fluxo de energia e de elétrons na

cadeia fotossintética intensificada com os dias após a aplicação. Diferentemente do

herbicida Only®, a aplicação do Kifix® (Fig. 2B) na dose comercial (14mg p. c. m-2)

provocou alteração na eficiência fotoquímica aos 15 DAA, notadamente pela queda

nos índices de performance, contudo as plantas apresentam uma recuperação após

30 DAA do herbicida, demonstrando uma capacidade de superação dos danos

fotossintéticos iniciais. Porém, a dose mais elevada (28mg p. c. m-2) não

proporcionou acentuadas alterações nos parâmetros de fluorescência, destacando-

se leve queda nos índices de performance (PIABS e PIABS,total), tanto aos 15 quanto

aos 30 DAA, demonstrando que estas plantas tem capacidade, ainda incerta, de

metabolizar altas doses dos princípios ativos deste herbicida.

35

Figura 2. Efeito das doses do herbicida Only® (A) e Kifix® (B) sob os parâmetros da fluorescência da clorofila a, obtidos através do teste JIP, (centro radarplot = 0,0, máximo = 2,5) em relação ao padrão de comportamento - controle (linha cheia = 1,0), para o ecótipo de arroz-vermelho com suspeita de tolerância aos herbicidas do grupo das imidazolinonas, aos 15 e aos 30 dias após a aplicação dos herbicidas. UFPel, Capão do Leão/RS, 2010. (mg p. c. m-2)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5ABS/RC

TRo/RC

ETo/RC

DIo/RC

REo/RC

φPo

φEo

φDo

φRo

ψo

δo

ρ0

PI ABS

PI ABS, total

controle

10 mg p. c. m-2 - 15 DAA

10 mg p. c. m-2 - 30 DAA

20 mg p. c. m-2 - 15 DAA

20 mg p. c. m-2 - 30 DAA

(A)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5ABS/RC

TRo/RC

ETo/RC

DIo/RC

REo/RC

φPo

φEo

φDo

φRo

ψo

δo

ρ0

PI ABS

PI ABS, total


(B)

36

A resposta das plantas do ecótipo de arroz-vermelho susceptível aos

herbicidas do grupo químico das imidazolinonas (Only® e Kifix®) está representada

na Fig. 3. O herbicida Only® (Fig. 3A) gerou completa desorganização no sistema

fotossintético das plantas, estimado pelos parâmetros de fluorescência,

independente da dose, sendo o dano intensificado com o tempo após a aplicação do

herbicida. Também, este fato ocorreu com o herbicida Kifix® (Fig. 3B), o qual

inicialmente (15 DAA) na dose de 14mg p. c. m-2 de produto comercial, provocou

dano ao aparelho fotossintético, contudo houve uma recuperação para níveis

próximos ao controle aos 30 DAA, indicando uma possível tolerância destas plantas

a este herbicida. Na dose de 28mg p. c. m-2 de produto comercial, aos 15 DAA,

foram observadas injúrias ao aparelho fotossintético destas plantas, sendo estas

agravadas na avaliação realizada aos 30 DAA, fato este constatado pela drástica

elevação em: ABS/RC, DI0/RC e φD0, associado com uma redução em φE0, φR0 e Ψ0,

que ocasionaram praticamente decréscimo total dos índices de performance.

O herbicida Only® (imazethapyr+imazapic) é utilizado no Sistema de Produção

Clearfield® de produção de arroz, que consiste na utilização de genótipos de arroz

tolerante aos herbicidas imazethapyr e imazapic (VILLA et al., 2006). As cultivares

utilizadas neste sistema (CL) diferenciam-se entre si em relação à mutação do gene

ALS (TAN et al., 2005). Estas mutações reduzem a ligação da enzima ALS com a

maioria dos tipos de inibidores, o que resulta em pouca ou nenhuma alteração na

função enzimática (TRANEL; WRIGHT, 2002). Estudos com plantas de arroz da cv.

Puitá Inta CL demonstram alta tolerância aos herbicidas do grupo das

imidazolinonas quando comparada a outras cultivares CL (ROSO, 2010). Os

resultados obtidos neste trabalho demonstram uma sensibilidade inicial da cv. Puitá

Inta CL, porém recuperável ao longo do tempo, quando exposta a dose

recomendada do herbicida. Outras pesquisas demonstraram a capacidade de

recuperação das cultivares tolerantes aos efeitos negativos de imazethapyr (VILLA

et al., 2006). Porém os resultados deste trabalho sugerem que esta tolerância ocorra

apenas até a dose comercial do herbicida Only®, pois em doses superiores a esta,

as plantas desta cultivar não tiveram a capacidade de se recuperar das injúrias

causadas ao seu aparato fotossintético.

37

Figura 3. Efeito das doses do herbicida Only® (A) e Kifix® (B) sob os parâmetros da fluorescência da clorofila a, obtidos através do teste JIP, (centro radarplot = 0,0, máximo = 2,5) em relação ao padrão de comportamento - controle (linha cheia = 1,0), para o ecótipo de arroz-vermelho susceptível aos herbicidas do grupo das imidazolinonas, aos 15 e aos 30 dias após a aplicação dos herbicidas. UFPel, Capão do Leão/RS, 2010. (mg p. c. m-2)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5ABS/RC

TRo/RC

ETo/RC

DIo/RC

REo/RC

φPo

φEo

φDo

φRo

ψo

δo

ρ0

PI ABS

PI ABS, total

controle

10 mg p. c. m-2 - 15 DAA

10 mg p. c. m-2 - 30 DAA

20 mg p. c. m-2 - 15 DAA

20 mg p. c. m-2 - 30 DAA

(A)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5ABS/RC

TRo/RC

ETo/RC

DIo/RC

REo/RC

φPo

φEo

φDo

φRo

ψo

δo

ρ0

PI ABS

PI ABS, total


(B)

38

As plantas possuem mecanismos de desintoxicação de moléculas de

herbicidas inibidores da ALS como a hidroxilação do anel aromático, a hidroxilação

alifática, a desalquilação, a deesterificação, a conjugação e a ação da enzima

citocromo P450 mooxigenase (VIDAL; WINKLER, 2002). Entretanto, mediante a

aplicação de doses elevadas de herbicidas estes mecanismos podem não ser

suficientes para inativar estas moléculas, resultando em injúrias as plantas. No

ecótipo sensível aos herbicidas, foi verificado que estas plantas responderam de

forma muito semelhante nas duas doses testadas, sofrendo elevados danos ao seu

aparato fotossintético. No que concerne ao período de avaliação, aos 30 DAA o

prejuízo observado nas plantas foi superior ao encontrado aos 15 DAA, o que

comprova que este ecótipo não conseguiu se recuperar após ser submetido à ação

do herbicida Only®.

A biossíntese dos aminoácidos valina, leucina e isoleucina, é inibida pela

aplicação deste herbicida, ocorre principalmente em tecidos jovens, sendo assim, a

morte das plantas ocorre de forma muito lenta e os primeiros sintomas aparecem

nos tecidos meristemáticos (ZHOU et al., 2007). Os tecidos maduros possuem

maiores reservas de proteínas que podem ser catabolizadas para aminoácidos,

sendo comum demorar mais tempo para o efeito fitotóxico destes herbicidas serem

observados nestes tecidos (SHANER; SINGH, 1993). Entre os sintomas que

demonstram a injúria sofrida por estas plantas aos 30 DAA destaca-se a elevada

dissipação de energia na forma de calor, que é resultado da falta de capacidade da

planta em utilizar para o transporte de elétrons a energia absorvida pelos centros de

reação, que pode ser explicada pela grande redução da capacidade de realizar

fotossíntese destas plantas, o que é demonstrado pelos índices de performance

obtidos.

O conhecimento sobre as características das plantas daninhas e a

documentação das respostas que estas plantas apresentam após a aplicação dos

herbicidas é de grande relevância para se evitar o surgimento de novos biótipos

resistentes (CHRISTOFFOLETI; LÓPEZ-OVEREJO, 2004). Mundialmente, têm sido

desenvolvidos diversos métodos para diagnosticar a resistência em várias espécies

daninhas (SIMINSZKY et al., 2005). Neste trabalho foram utilizadas sementes

coletadas de plantas escapes de áreas onde foi utilizado o Sistema de Produção

Clearfield® no Rio Grande do Sul, devido a isto este ecótipo levantou a suspeita de

ser tolerante aos herbicidas do grupo químico das imidazolinonas. O presente

39 trabalho comprovou a tolerância deste ecótipo até a dose comercial do herbicida

Only®, não ocorrendo alterações significativas nos parâmetros avaliados. Porém,

para doses superiores a comercial, as injúrias ao metabolismo fotossintético destas

plantas podem resultar em prejuízo ao seu crescimento e desenvolvimento,

entretanto estas injúrias são inferiores as encontradas para o ecótipo sensível

quando submetido à mesma dose do herbicida. No entanto, há mudança

conformacional na estrutura da enzima ALS, que aumenta a ligação do cofator

tiamina difosfato e, consequentemente, incrementa a atividade da enzima,

contribuindo assim para redução da sua sensibilidade ao herbicida imazethapyr

(SALES et al., 2008).

O herbicida Kifix® foi lançado para uso comercial na safra 2008/2009,

surgindo como alternativa de herbicida para o Sistema de Produção Clearfield®,

possuindo em sua formulação as moléculas de imazapyr+imazapic. O

comportamento das plantas de arroz cv. Puitá Inta CL demonstrou a sua tolerância

ao herbicida Kifix®, inclusive para até duas vezes a dose recomendada. Esta cultivar

apresentou um incremento das performances das reações de oxi-redução do FSI

quando exposta a este herbicida, porém este incremento pode não significar uma

maior produção de NADPH, pois os elétrons que chegam a ferredoxina podem ser

destinados a rotas alternativas dependendo da necessidade do vegetal, por

exemplo, nas assimilações de nitrogênio inorgânico e enxofre, mas também na

regulação do ciclo de assimilação de CO2 (FUKUYAMA, 2004).

A elevação dos níveis deste parâmetro pode ser atribuída a necessidade do

vegetal em metabolizar as moléculas do herbicida, podendo resultar numa

aceleração do metabolismo fotossintético destas plantas, fato este que também

pode ser observado pelo aumento do fluxo de elétrons capazes de reduzir os

aceptores finais de elétrons do FSI. A injúria inicial causada pelo herbicida Kifix® ao

ecótipo de arroz-vermelho sensível foi similar para as duas doses testadas, porém

na segunda avaliação foi observado que as plantas foram capazes de tolerar a dose

comercial deste herbicida, o que pode resultar em plantas escape nas lavouras de

arroz irrigado, criando assim uma grande possibilidade do surgimento de plantas de

arroz-vermelho resistentes a este herbicida (VILLA et al.,2006). Contudo, ao expor

este ecótipo ao dobro da dose do herbicida, as injúrias ao seu aparato fotossintético

foram irreversíveis, resultando praticamente em uma inatividade dos centros de

reação e das reações da cadeia de transporte de elétrons da fotossíntese, gerando

40 assim uma grande dissipação de calor. Além disso, ocorreu aumento do tamanho

aparente do sistema antena, provavelmente, devido à necessidade das plantas em

aumentar a sua capacidade de absorver energia, pois estas estavam dissipando

grande parte da sua energia de excitação. Foi observado também, que embora

estas plantas tenham reduzido drasticamente a vitalidade do seu aparato

fotossintético, ocorreu um aumento dos níveis das reações de oxi-redução do FSI, o

que pode ser explicado pelo fluxo de elétrons pseudocíclico que atuam em certas

condições fisiológicas quando o O2 recebe os elétrons oriundos da ferredoxina no

lugar do NADP+, através de uma reação não-enzimática (FRIDLYAND; SCHEIBE,

1999). Esta reação é conhecida como reação de Mehler e pode ter importante papel

na proteção dos vegetais sob condições de estresse (HAUPT-HERTING; FOCK,

2002). O resultado desta reação é a formação de espécies reativas de oxigênio,

que podem ser geradas com a destruição do sistema de transporte de elétrons

durante condições de estresse (SOARES; MACHADO, 2007), e que em grande

quantidade no vegetal podem ocasionar a peroxidação lipídica, vazamento do

conteúdo celular, necrose dos tecidos e a morte do vegetal (YEONG-JENE et al.,

2008).

Ao se considerar os dois herbicidas, é possível sugerir que a cv. Puitá Inta

CL de arroz tolera doses mais elevadas do herbicida Kifix®, em comparação ao

herbicida Only®, porém quando submetida às doses comerciais dos dois herbicidas,

esta cultivar demonstrou a capacidade de se recuperar das injúrias iniciais ao seu

metabolismo fotossintético, sem prejudicar o seu desenvolvimento. O ecótipo de

arroz-vermelho sensível demonstrou uma maior tolerância ao herbicida Kifix®,

quando considerada apenas a dose comercial. Em doses superiores a comercial os

danos ao aparato fotossintético das plantas deste ecótipo foram maiores quando

expostas ao herbicida Kifix®. Nas avaliações do ecótipo de arroz-vermelho com

suspeita de tolerância aos herbicidas do grupo químico das imidazolinonas, foi

comprovada a tolerância deste ecótipo para ambos os herbicidas aplicados na dose

comercial, sendo esta tolerância mantida para doses mais elevadas do herbicida

Kifix®.

41 4. CONCLUSÕES

a) A aplicação de herbicidas do grupo químico das imidazolinonas em plantas de

arroz causa alterações no processo fotossintético das plantas detectadas por

meio da emissão da fluorescência da clorofila a transiente;

b) Os parâmetros que melhor indicam a sensibilidade das plantas a herbicidas

do grupo químico da imidazolinonas são os índices de performance (PIABS,total

e PIABS) e a razão de dissipação total de energia de excitação não capturada

do total de centros de reação (DI0/RC);

c) A avaliação da emissão da fluorescência da clorofila a transiente é um

método que pode ser utilizado na detecção a campo de resistência e/ou

tolerância de plantas de arroz-vermelho a herbicidas do grupo químico das

imidazolinonas;

42

CAPÍTULO 3

CRESCIMENTO DE ESPÉCIES BIOINDICADORAS DO RESIDUAL DO HERBICIDA ONLY®, SEMEADAS EM ROTAÇÃO COM ARROZ CLEARFIELD®

Growth of the Residual Herbicide Only® Bioindicators Sown in Rotation with

Clearfield® Rice

RESUMO - Foi avaliado, por meio de bioensaio, o efeito residual do herbicida Only® (imazethapyr+imazapic) sobre as plantas de milho, pepino, rabanete e tomate, semeadas em solo, no qual foi aplicado há 1100 dias o herbicida. O estudo foi realizado em casa de vegetação no município de Capão do Leão/RS. O delineamento experimental foi o de casualização por bloco, totalizando quatro repetições por tratamento. Os tratamentos avaliados foram o residual do herbicida Only® aplicado sob as plantas de arroz CL na safra 2006/2007, nas doses de doses de 0, 10, 15 e 20mg p. c. m-2 do produto comercial, acrescido de 0,5% do adjuvante Dash®. Foram semeadas sob as parcelas 15 sementes de cada espécie bioindicadora, sendo estas desbastadas para 10 plantas após a germinação. As parcelas foram mantidas com irrigação conforme a necessidade das plantas. Após 60 dias da data da semeadura, foram avaliadas as variáveis: altura de plantas, massa seca da parte aérea e massa seca das raízes, sendo esta última não realizada para as plantas de milho. Os dados gerados foram submetidos à análise da variância (p≤0,05); em sendo significativos, estes foram testados por modelos de regressão polinomial. Conclui-se que há presença de atividade residual da mistura comercial dos herbicidas (imazethapyr+imazapic) do grupo das imidazolinonas em solo após 1100 dias da aplicação dos herbicidas. Além disso, as plantas de milho, pepino, rabanete e tomate podem ser utilizadas como espécies bioindicadoras de atividade residual da mistura comercial dos herbicidas (imazethapyr+imazapic), de forma que o rabanete e o tomate são mais sensíveis a presença do produto quando comparados ao milho e ao pepino. Palavras-chave: Only®, persistência, residual. ABSTRACT - This research determined, by bioassay, the residual effect of herbicide Only® (imazethapyr+imazapic) in corn, cucumber, radish and tomato sowed 1100 days after application of herbicide. Research was conducted in a greenhouse, at Universidade Federal de Pelotas, Capão do Leão-RS. The experimental design was

43 by block randomization, resulting in four replicates. The treatments were the residual herbicide applied under Only® rice CL plants in the 2006/2007 at doses of doses of 0, 10, 15 and 20mg p. c. m-2 of the commercial product, plus 0.5% of adjuvant Dash®. Were sown in plots 15 seeds of each species bioindicators, which were thinned to 10 plants after germination. The plots were maintained as needed for irrigation of plants. After 60 days of date of sowing, were measured for variables plant height, aboveground dry biomass and root dry biomass, with the latter not being performed for the corn plants. Data were subjected to analysis of variance (p ≤ 0.05), if significant, they were tested by polynomial regression models. We concluded that there was residual activity of the herbicide Only® (imazethapyr+imazapic), in a greenhouse, for a period of 1100 DAA, negatively affecting plant height and aboveground dry biomass of this species. In addition, corn, cucumber, radish and tomato can be used as bioindicators of residual activity of the commercial mixture of herbicides (imazethapyr + imazapic). The radish and tomato being more sensitive to the presence of the product, when compared to corn and cucumber. Keywords: Only®, persistence, residue. 1. INTRODUÇÃO

Nas lavouras de arroz irrigado do Rio Grande do Sul, a principal planta

daninha encontrada é o arroz-vermelho que possui diferentes ecótipos distribuídos

pelo estado (NOLDIN et al., 2004) com características morfofisiológicas muito

similares com o arroz cultivado. Portanto, há grande dificuldade de controle desta

espécie daninha nas lavouras de arroz irrigado, o que levou a diversas pesquisas

que resultaram no desenvolvimento do Sistema de Produção Clearfield®. Este

sistema possibilita o controle químico do arroz-vermelho em lavouras de arroz

cultivado, por meio do uso de herbicidas do grupo químico das imidazolinonas em

cultivares de arroz tolerantes. No Brasil, o herbicida recomendado para esse sistema

é o Only®, composto pela mistura formulada dos herbicidas imazethapyr + imazapic,

nas concentrações de 7,5 e 2,5mg p. c. m-2, respectivamente (SOSBAI, 2010).

Dentre as principais características dos herbicidas desse grupo é a

prolongada atividade residual no solo (LOUX; REESE, 1993), cuja persistência

atinge até 540 dias após a sua aplicação (PINTO et al., 2009)

A persistência no solo é uma característica de alguns grupos químicos de

herbicidas, ou ainda de herbicidas específicos, podendo ser desejável ou não. Esta

persistência é positiva quando resulta em período suficiente para manter a cultura

livre da competição de plantas daninhas (GAZZIERO et al., 1997). Todavia, é

indesejável quando resulta em injúrias para culturas em sucessão ou rotação ou

mesmo podendo causar aumento de riscos de contaminação ambiental.

44

A utilização de espécies não-tolerantes pode ser comprometida caso o

intervalo entre a aplicação de imazethapyr e a semeadura da cultura em rotação não

seja observado (WILLIAMS et al., 2002). Nos EUA, onde o Sistema de Produção

Clearfield® foi desenvolvido, recomenda-se a utilização do herbicida imazethapyr por

dois anos consecutivos, deixando o solo em repouso por, no mínimo, um ano.

Apesar da orientação de estudos realizados no Brasil para que seja respeitada a

mesma recomendação dos EUA, muitos produtores acabam usando a tecnologia por

mais de dois anos consecutivos (AVILA et al., 2010). Além disso, deve-se considerar

a diversidade de fatores relacionados à velocidade de degradação de um herbicida,

o que dificulta estimar o tempo necessário para sua dissipação após a aplicação,

uma vez que, este passa a ter no ambiente um conjunto de condições e de variáveis

que podem influenciar sua decomposição.

Sabe-se que além da utilização do Sistema de Produção Clearfield®,

também vem sendo empregada como técnica eficiente de controle do arroz-

vermelho a rotação do arroz irrigado com sorgo, milho ou soja, pois essas espécies

requerem condições diferenciadas de manejo de água e solo e utilizam herbicidas

diferentes dos aplicados no arroz, fatores que favorecem a redução da dominância

de espécies concorrentes (GOMES; CHRISTOFFOLETI et al., 2008).

O objetivo deste trabalho foi determinar, por meio de bioensaio, o efeito

residual da mistura comercial dos herbicidas imazethapyr+imazapic nas plantas de

milho, pepino, rabanete e tomate semeadas 1100 dias após a aplicação (DAA) dos

herbicidas imazethapyr+imazapic.

2. MATERIAL E MÉTODOS O experimento foi realizado em casa de vegetação, pertencente à

FAEM/UFPel, localizada no município de Capão do Leão/RS. O delineamento

experimental foi o de casualização por bloco, totalizando quatro repetições por

tratamento. Os tratamentos avaliados foram o residual do herbicida Only®, aplicado a

campo, sob as plantas de arroz CL na safra 2006/2007, nas doses de doses de 0

(controle), 10, 15 e 20mg p. c. m-2 do produto comercial, acrescido de 0,5% do

adjuvante Dash®. Ao término desta safra o solo foi coletado do campo e

acondicionado nas parcelas, que receberam um esquema de sucessão/rotação de

culturas descrito por Pinto et al., 2009. Na safra 2009/2010 foram semeadas sob as

parcelas 15 sementes de cada espécie bioindicadora: milho (Zea mays), pepino

45 (Cucumis sativus), rabanete (Raphanus sativus) e tomate (Solanum lycopersicum), sendo

estas desbastadas para 10 plantas após a germinação. As parcelas são

representadas por caixas de polietileno (60cm de comprimento x 40cm de largura x

20cm de estatura), cada uma contendo 50 kg de solo do tipo Planossolo Háplico

Eutrófico solódico (EMBRAPA, 2006), sendo mantidas com irrigação conforme a

necessidade das plantas.

Foram determinadas a altura de plantas e a massa seca da parte aérea

(MSA) de todas as espécies e massa seca das raízes (MSR) das olerícolas. A altura

de plantas foi avaliada 60 dias após a semeadura das bioindicadoras, medindo-se a

distância entre o colo da planta até o ápice da folha mais jovem. Após, foi realizada

a separação da parte aérea e da raiz das plantas coletadas. Estas partes foram

acondicionadas em sacos de papel separadamente, sendo transferidas para uma

estufa de circulação forçada de ar em temperatura de 70±5ºC até atingir massa

constante.

Os dados gerados foram submetidos à análise da variância (p≤0,05), em

sendo significativos foram ajustados por modelos de regressão polinomial

(MACHADO; CONCEIÇÃO, 2007). A escolha dos modelos baseou-se na

significância estatística (teste F), no ajuste do coeficiente de determinação (R2) e no

significado biológico do modelo (ADATI et al., 2006).

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os dados da análise obtidos para altura de plantas apresentaram diferença

significativa no efeito residual herbicida entre as doses de Only® (Fig. 1). Os

resultados relativos à altura de plantas (Fig. 1) encontram-se representados

equações lineares acompanhadas do seu respectivo coeficiente de determinação

demonstrando que os dados obtidos ajustam-se ao modelo linear utilizado. A altura

de plantas, comparativamente ao tratamento controle, sofreu redução significativa de

18, 38, 45, 50%, respectivamente para milho (Fig. 1A), pepino, rabanete e tomate

(Fig. 1B) na presença de residual da dose de 10mg p. c. m-2 de

(imazethapyr+imazapic), contudo para a dose de 20mg p. c. m-2 de

(imazethapyr+imazapic), as reduções nesta variável-resposta foram de 35, 77, 90,

100%, respectivamente para as mesmas espécies.

46

(A)


Altu

ra d

e Pl

anta

s (c

m)

0

20

40

60

80

100

120

(B)


0 5 10 15 20

Figura 1. Efeito residual do herbicida Only® na altura de plantas de milho (A e •), pepino (__e •), rabanete (- - e o) e tomate (....e ) (B) cultivados em rotação com o arroz CL, medida aos 60 DAA. FAEM/UFPel, Capão do Leão/RS, 2010. Os pontos apresentados nos gráficos são os valores originais. (mg p. c. m-2)

O indicativo de permanência no solo deste herbicida por meio de análise da

variável da altura de plantas, encontrado neste trabalho, corrobora os estudos de

Barnes et al. (1989), quando relataram que a altura de plantas em espécies

sensíveis é boa indicadora da atividade residual do herbicida imazethapyr. Pinto et

al. (2009) também observaram redução no porte das plantas de milho semeado em

rotação ao arroz CL, até 540 dias após a aplicação dos herbicidas em sistema de

sucessão/rotação. O longo período de atividade da mistura herbicida

(imazethapyr+imazapic) encontrado neste trabalho foi semelhante aos resultados

apresentados por Alister e Kogan (2005) que demonstram o efeito residual no solo

destes herbicidas do grupo químico das imidazolinonas.

A análise do efeito residual dos herbicidas sobre a massa seca da parte

aérea das espécies bioindicadoras (Fig. 2) também apresentou diferença estatística

significativa, sendo linear com declividade negativa. Para o solo que continha

resíduos das aplicações de 10mg p. c. m-2 (imazethapyr+imazapic) foram

observadas reduções de 39, 47, 49 e 59% da massa seca da parte aérea,

respectivamente, para as plantas de milho (Fig. 2A), pepino, rabanete e tomate (Fig.

2B), em comparação ao tratamento testemunha. Estas reduções foram mais

y = 119,38-2,09x; R2 = 0,93 y = 75,73-2,94x; R2= 0,97 ( • ) y = 22,31-0,98x; R2 = 0,96 (-°-) y = 25,92-1,27x; R2 = 0,91 (..▼..)

47 acentuadas para o solo que continha resíduos das aplicações de 20mg p. c. m-2,

sendo estas de 78, 95, 98, e 100%, respectivamente, para as plantas de milho (Fig.

2A), pepino, rabanete e tomate (Fig. 2B), em comparação ao tratamento

testemunha. Gazziero et al. (1997) observou reduções da massa seca da parte das

plantas de milho semeado em solos contendo resíduos de imazaquin e imazethapyr,

150 dias após a sua aplicação. Alister e Kogan (2005) relatam que de 11 culturas

testadas, nove apresentaram redução na produção de massa seca da parte aérea

devido à atividade residual dos herbicidas imazethapyr+imazapic.

(A)


Mas

sa s

eca

parte

aér

ea (g

)

0

2

4

6

8

10

12

14

(B)


0 5 10 15 200,0

0,4

0,8

1,2

1,6

2,0

Figura 2. Efeito residual do herbicida Only® na massa seca da parte aérea de plantas de milho (A e •), pepino (__e •), rabanete (- - e ¤) e tomate (....e ) (B) cultivados em rotação com o arroz CL, medida aos 60 DAA. FAEM/ UFPel, Capão do Leão/RS, 2010. Os pontos apresentados nos gráficos são os valores originais. (mg p. c. m-2)

A análise estatística da massa seca das raízes de tomate e de rabanete

mostrou diferença significativa para o efeito residual do herbicida (Fig.3). Ocorreram

reduções de 57 e 59% desta variável quando as plantas foram semeadas sobre o

residual da dose de 10mg p. c. m-2 de Only®, respectivamente para as plantas de

rabanete e tomate. Enquanto, o residual da dose de 20mg p. c. m-2 a redução da

massa seca das raízes foi de 100%, o que demonstra que as plantas não possuíam

raízes. Existem relatos na literatura que herbicidas do grupo das imidazolinonas têm

mostrado persistência no solo superior a 300 dias para tomateiro (RENNER et al.,

1998; ALISTER; KOGAN, 2005), com potencial de ocasionar fitotoxicidade à cultura

semeada em rotação que não seja tolerante aos herbicidas (BALL et al., 2003).

y = 11,56-0,45x; R2 = 0,98 y = 1,69-0,08x; R2= 0,95 ( • ) y = 0,61-0,03x; R2 = 0,94 (-°-) y = 0,68-0,04x; R2 = 0,80 (..▼..)

48


0 5 10 15 20

Mas

sa s

eca

da ra

iz (g

)

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

Figura 3. Efeito residual do herbicida Only® na massa seca da raiz de plantas de rabanete (- - e •) e tomate (.... e o) cultivados em rotação com o arroz CL, medida aos 60 DAA. FAEM/UFPel, Capão do Leão/RS, 2010. Os pontos apresentados nos gráficos são os valores originais. (mg p. c. m-2)

A persistência destes herbicidas no solo depende de diversos fatores, como

tipo de solo, condições climáticas, característica do produto (WEBER et al., 2004;

MONQUERO et al., 2010) e fatores de manejo (ÁVILA et al., 2006).

A persistência de herbicidas do grupo químico das imidazolinonas, é

influenciada por propriedades do solo, como o pH, a umidade, o teor de matéria

orgânica e a textura (STOUGAARD et al., 1990). A ação microbiana é o mecanismo

inicial (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005) e principal de degradação destes herbicidas

(GOETZ, 1990; FLINT; WITT, 1997). A degradação microbiana pode acontecer

exclusivamente em condições de aerobiose, como é o caso de imazethapyr

(SHANER; O‘CONNOR, 1991), ou em condições de aerobiose e anaerobiose, como

no caso de imazapyr (WANG et al., 2006). Quando as condições ambientais

favorecem o desenvolvimento dos microrganismos e a biodisponibilidade dos

herbicidas, a degradação das imidazolinonas aumenta (KRAEMER, et al., 2009).

Segundo Wang et al. (2005) a degradação de imazapyr é 2,3 a 4,4 vezes mais lenta

em solos estéreis, quando comparada com a de solo em condições naturais.

Outro fator que interfere que persistência destes herbicidas no solo e os

protege dos processos de biodegradação, é a sorção destes aos colóides do solo

(KRAEMER, et al., 2009). Esta sorção é influenciada por diversos fatores, como a

temperatura (FLINT; WITT, 1997), a umidade (CURRAN et al., 1992) e o pH do solo.

y = 0,35-0,02x; R2 = 0,83 (- • -) y = 0,17-0,01x; R2 = 0,80 (..o..)

49 Basham e Lavy (1987) e Baughman e Shaw (1996) demonstraram que imazethapyr

e imazaquin foram mais persistentes em solos frios e secos do que em solos

aquecidos e úmidos. Solos com boas condições de umidade promovem dissipação

mais rápida dos herbicidas imidazolinonas (LOUX; REESE, 1993). Sabe-se que para

solos de clima temperado, a sorção destes herbicidas está negativamente

correlacionada com o pH da solução do solo (RENNER et al., 1988; STOUGAARD et

al., 1990; LOUX; REESE, 1993). Isso é esperado, pois os herbicidas do grupo das

imidazolinonas que predominam na forma aniônica (-COO-) em pH de 7±2 são

repelidos pelas cargas negativas dos colóides minerais e orgânicos do solo

(MONQUERO et al., 2010). Aichele e Penner (2005) afirmaram que a dissipação de

imazaquin, imazethapyr e imazamox diminuiu quando o pH desceu de 7,0 para 5,0,

devido ao aumento na sorção com a conseqüente redução da biodisponibilidade.

Devido a estes fatores, há a recomendação de um intervalo de 300 dias

entre a aplicação de herbicidas imidazolinonas e a semeadura do milho em rotação

(RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). Porém, este intervalo poderá ser superior a 1100

dias, dependendo das condições climáticas e do solo, como observado no presente

trabalho.

A longevidade do efeito residual destes herbicidas no solo é prolongada para

as maiores doses aplicadas (FLECK; VIDAL, 1994), corroborando com os resultados

encontrados neste trabalho, onde foi observado que o incremento das doses de

imazethapyr+imazapiC, reduziu drasticamente o crescimento das plantas de milho,

rabanete, pepino e tomate.

4. CONCLUSÕES

Há presença de atividade residual da mistura comercial dos herbicidas

(imazethapyr+imazapic) do grupo das imidazolinonas em solo após 1100 dias da

aplicação dos herbicidas, estabelecida pela redução de componentes de

crescimento de plantas bioindicadoras como milho, pepino, rabanete e tomate;

a) O tomate e o rabanete possuem maior sensibilidade ao produto quando

comparados ao pepino e ao milho;

b) O milho em rotação com a cultura do arroz que utiliza o Sistema de

Produção Clearfield® pode sofrer redução na altura e no acúmulo de massa

seca da parte aérea das plantas.

50

CONSIDERAÇÕES FINAIS

A utilização do Sistema de Produção Clearfield® de produção de arroz

proporciona um controle efetivo de ecótipos de arroz-vermelho sensíveis aos

herbicidas Only® e Kifix®, utilizados neste sistema. Contudo, é necessária uma

atenção especial ao surgimento de plantas escapes (não controladas pelos

herbicidas) desta planta daninha nas áreas cultivadas com estes herbicidas. Os

resultados deste trabalho verificaram a tolerância de plantas escapes de arroz-

vermelho a estes herbicidas mesmo em doses superiores a recomendada, o que

pode resultar no surgimento de biótipos de arroz-vermelho resistentes aos

herbicidas do grupo químico das imidazolinonas.

O conhecimento do funcionamento do aparato fotossintético das plantas de

arroz mediante a aplicação de herbicidas do grupo das imidazolinonas é uma

ferramenta que pode ser utilizada para verificar alterações no metabolismo destas

plantas mesmo antes destas serem visíveis. A detecção destas alterações é

facilmente realizada através da avaliação da emissão da fluorescência da clorofila a

transiente, sendo os índices de performance (PIABS,total e PIABS) e a razão de

dissipação total de energia de excitação não capturada do total de centros de reação

(DI0/RC), os parâmetros que melhor indicam a sensibilidade das plantas de arroz a

herbicidas do grupo químico da imidazolinonas. Esta técnica, por ser um método

rápido e não-invasivo, pode ser empregada em avaliações a campo de resistência

e/ou tolerância de plantas de arroz-vermelho aos herbicidas do grupo químico das

imidazolinonas.

Além disso, a escolha de culturas utilizadas em rotação com o arroz

cultivado pelo Sistema de Produção Clearfield® deve ser realizada com cuidado,

devido à persistência dos herbicidas do grupo das imidazolinonas no solo. A

presença de atividade residual da mistura comercial dos herbicidas

(imazethapyr+imazapic) em solo foi observada até 1100 dias após a aplicação dos

51 produtos. A identificação da atividade residual de herbicidas do grupo das

imidazolinonas pode ser facilmente realizada através da utilização de espécies

bioindicadoras como o milho, o pepino, o rabanete e o tomate, sendo as duas

últimas mais sensíveis a estes herbicidas.

O manejo da persistência destes herbicidas é um ponto fundamental para a

longevidade das lavouras de arroz que utilizam o Sistema de Produção Clearfield®.

Técnicas como a sucessão e/ou rotação de culturas, o parcelamento das doses

recomendadas dos herbicidas em pré e pós-emergência, a alternância de diferentes

mecanismos de ação herbicida, o adequado manejo do solo e da água e os

cuidados com doses excessivas de herbicidas, podem reduzir em grande parte os

prejuízos que a aplicação contínua deste sistema pode causar.

Um manejo eficaz do surgimento de resistência de plantas daninhas e da

persistência dos herbicidas imidazolinonas no solo contribui para o aumento das

produções das lavouras de arroz irrigado, e permiti que o Sistema de Produção

Clearfield® se mantenha como uma importante ferramenta para o controle do arroz-

vermelho em áreas infestadas.

52

REFERÊNCIAS

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