UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE CIÊNCIAS RURAIS

CURSO DE GRADUAÇÃO EM AGRONOMIA

EFEITOS DO DEFICIT HÍDRICO NO ESTÁDIO V4 EM

PLANTAS DE MILHO HÍBRIDO

TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

Pedro Alex Silva Kaufmann

Santa Maria, RS, Brasil 2016

EFEITOS DO DEFICIT HÍDRICO NO ESTÁDIO V4 EM

PLANTAS DE MILHO HÍBRIDO

por

Pedro Alex Silva Kaufmann

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Graduação em Agronomia, Área de Concentração em Biologia, da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM, RS), como requisito

parcial para obtenção do grau de Engenheiro Agrônomo.

Orientador: Luiz Augusto Salles das Neves

Santa Maria, RS, Brasil

2016

Universidade Federal de Santa Maria Centro de Ciências Rurais

Curso de Graduação em Agronomia

A Comissão Examinadora, abaixo assinada, aprova o Trabalho de Conclusão de Curso

EFEITOS DO DEFICIT HÍDRICO NO ESTÁDIO V4 EM PLANTAS

DE MILHO HÍBRIDO

elaborado por Pedro Alex Silva Kaufmann

como requisito parcial para obtenção do grau de Engenheiro Agrônomo

COMISÃO EXAMINADORA:

__________________________________ Prof. Dr. Luiz Augusto Salles das Neves

(Presidente/Orientador)

__________________________________ Prof. Dr. Sylvio Henrique Bidel Dornelles

__________________________________ Eng. Agr. Camilo Alberto Schneider

Santa Maria, 14 de março de 2019.

RESUMO

Trabalho de Conclusão de Curso

Curso de Graduação em Agronomia

Universidade Federal de Santa Maria

Efeitos do déficit hídrico em estádio V4 no milho

Autor: Pedro Alex Silva Kaufmann

Orientador: Prof. Dr. Luiz Augusto Salles das Neves

Data: Santa Maria, 14 de março de 2019.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento de dois híbridos de

milho o Balu e Down, submetidos a diferentes estresses hídricos até o estádio

desenvolvimento V4. O experimento foi realizado no Departamento de Biologia

da UFSM, no município de Santa Maria, RS, em casa de vegetação. O

delineamento utilizado foi de blocos ao acaso. Os dados obtidos foram

submetidos ao teste estatístico e as médias submetidas ao teste Tukey a 5%,

que avaliou características morfológicas de altura de plantas, peso seco de

raiz e parte aérea, em quatro tratamentos: foram 825ml (capacidade de campo),

412ml (1\2 capacidade de campo), 206ml (1\4 capacidade de campo) e 103ml

(1\8 capacidade de campo) de irrigação semanal. A deficiência hídrica em

estádio V4 resultou que, quanto maior estresse, maior desenvolvimento de

raízes, em sincronismo, reduziu a parte aérea, esses parâmetros apresentou

que híbrido Down mostrou-se menos tolerante ao déficit hídrico, e o híbrido

Balu mais responsivo ao desenvolvimento vegetativo em condições hídricas

melhores.

Palavras-chave: Híbrido Down, Balu, Altura de planta, Matéria seca

ABSTRACT

Course Conclusion Work

Graduation Course of Agronomy

Federal University of Santa Maria

EFFECTS OF WATER DEFICIT IN V4 STAGE IN CORN

Author: Pedro Alex Silva Kaufmann

Advisor: Prof. Dr. Luiz Augusto Salles das Neves

Date: Santa Maria, June 10, 2016

The objective of this study was to evaluate the behavior of two corn

hybrids and the Balu Down. The experiment was conducted at the Department

of Biology at UFSM, in Santa Maria, in a greenhouse. The design was a

randomized block design. The data were subjected to statistical test and the

average submitted to Tukey test at 5%, which evaluated morphological

characteristics of plant height, dry weight of roots and shoots in four

treatments: It was 825ml (field capacity), 412ml (1 \ 2 field capacity), 206ml (1 \ 4

field capacity) and 103ml (1 \ 8 field capacity) weekly irrigation. The water

deficit in V4 stage resulted that the higher stress, increased root development,

in synchronism, reduced the shoot, these parameters showed that hybrid

Down was fewer tolerant to drought, and hybrid Balu more responsive to the

vegetative development best water conditions.

Key words: Hibrids Down, Balu, Plant height, Dry matter

Agradecimentos Só tenho a agradecer a cada amigo que esteve comigo, e me ajudou inúmeras

vezes a ser uma pessoa melhor do que eu sou. Em especial aos meu pais pela compreensão e muito amor recebido, que me fizeram crescer e por tudo que fazem por mim até hoje, sou muito grato pelos ensinamentos, pelos sermões, e por sempre trabalharem duro, para dar uma vida perfeita a mim e minha irmã.

A minha esposa que tudo que ela faz é com amor e dedicação, sendo uma inspiração para mim. E com exemplos observados dela, que tento sempre fazer as tarefas do dia-a-dia com muito amor sejam quais forem as adversidades.

Á minha irmã, que é amiga e sempre presente na minha vida, que contribuiu tanto na minha formação acadêmica como viu eu crescer e me tornar uma pessoa mais responsável com passar dos anos.

Ao meu amigo e professor Luiz Augusto Salles das Neves, que com a sua experiência e sabedoria durante dois semestres sendo bolsista de seu laboratório, mostrou a força que as palavras bem colocadas pode modificar um aluno, pois com perseverança se adquiri experiência e forma o caráter de um estudante.

Aos meus avós que se fosse colocar todas suas qualidades me estenderia demais, e que mesmo minha avó que não se faz mais presente entre nós, esteve junto a mim com lembranças e muitos conselhos ditos durante sua vida, sendo importante na minha formação. Que saudade vó!

E a todos familiares e amigos que se fizeram presente, uma grande abraço!

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1 – Altura média das plantas dos híbridos Balu e Down sobe estresse

hídrico nos tratamentos T1 (825 mL), T2 (412 mL), T3 (206 mL) e T4 (103 mL).

Santa Maria, Rs, 2016 .............................................................................................. 16

FIGURA 2 – Peso seco médio da parte aérea e raiz do hibrido Balu sob estresse

hídrico nos tratamentos T1 (825 mL), T2 (412 mL), T3 (206 mL) e T4 (103 mL).

Santa Maria, Rs, 2016 .............................................................................................. 17

FIGURA 3 – Peso seco médio da parte aérea e raiz do hibrido Down sob estresse

hídrico nos tratamentos T1 (825 mL), T2 (412 mL), T3 (206 mL) e T4 (103 mL).

Santa Maria, Rs, 2016 ............................................................................................... 18

FIGURA 4 – Peso seco médio da parte aérea e raiz dos hibrido Balu e Down sob

estresse hídrico nos tratamentos T1 (825 mL), T2 (412 mL), T3 (206 mL) e T4 (103

mL). Santa Maria, Rs, 2016 ....................................................................................... 19

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO .................................................................................................. 9

2 OBIJETIVO ...................................................................................................... 13

3 MATERIAL E MÉTODOS ................................................................................. 14

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ........................................................................ 16

5 CONCLUSÕES ................................................................................................. 20

6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................. 21

9

Introdução

O estresse é a alteração das condições ótimas para a vida, induzindo a

modificações em todos os níveis funcionais dos organismos, as vezes podem ser

reversíveis, possivelmente, a planta pode continuar com estresse porém a vitalidade

pode se tornar cada vez menor. (LARCHER,2000; TAIZ; ZEIGER 2004).

Em suma o estresse, pode ser considerado como um estado funcional ou

como uma resposta dinâmica do organismo pela alteração do estado de equilíbrio. A

consequência do estresse conduz o indivíduo a processos de resistência dos

mecanismo homeostáticos, restabelecendo as funções vitais da planta e

consequentemente aumentando a resistência. A reação da planta em condições de

estresse é uma situação de esforço para se adaptar aos processos letais

prevalentes no protoplasma. Portanto a sincronismo entre, coerção, adaptação,

resistência em um mesmo evento. (LARCHER, 2000).

O estresse hídrico, pela falta de água, na agricultura tem sido um dos

parâmetros de maior influência para a produtividade e para o agronegócio (SHAO et

al., 2008). Porém, há plantas que conseguem driblar esse estresse através do

mecanismo de degradação do amido. Entretanto, há um limite para tanto. Estudos

que se referem à seleção de híbridos que suportam estresse hídrico têm que ser

feitos, principalmente com vistas a constituírem populações que suportem mais

tempo a falta de água no solo (LI et al., 2009), haja vista que o milho possui alta

sensibilidade ao estresse hídrico.

A presença da água é essencial para pleno desenvolvendo vegetal, pois

ocorre múltiplas reações fisiológicas e praticamente todos os processos metabólicos.

Por isso, as deficiências hídricas inicias podem comprometer o processo

germinativo, afetando o estabelecimento da cultura, e que estresses consecutivos

poderão paralisar o crescimento, e adiar o desenvolvimento reprodutivo das plantas

(FANCELLI; DOURADO NETO, 2000).

As plantas sob condições adequadas de água, são normalmente, menos

resistentes ao déficit hídrico, pois a planta necessita adaptar se rapidamente as

condições morfofisiológicas, entretanto plantas que já sofrem com déficit hídrico

10

gradualmente e\ou início do ciclo, estão mais adaptadas ao estresse hídrico e mais

facilmente ocorre adaptação das plantas.

Resultados satisfatórios têm sido obtidos com grandes estudos e avanços no

melhoramento do milho, pois genótipos têm sido gerados para suprir essa

deficiência da cultura, embora os mecanismos fisiológicos da planta sejam poucos

conhecidos (BANZIGER et al., 2002). Nesse sentido, a seleção prévia de genótipos

com a submissão de plantas ao estresse hídrico fará com que se possam estudar

parâmetros mais simples, porém fornecendo previsão para estudos mais

aprofundados.

Este estudo deve-se ao fato de que o Rio Grande do Sul ter grandes oscilações

de clima na época das safras de milho, principalmente em períodos críticos da

cultura como o pendoamento e o enchimento de grãos (Bergonci et al., 2001;

Bergamaschi et al., 2004). Em vista disso, restrições são verificadas em diferentes

regiões do estado do Rio Grande do Sul para o cultivo do milho (Matzenauer et al.,

2002), embora se observe que essa planta pode ser cultivada em qualquer região

dos estados do sul.

Segundo Bergamaschi et al. (2006) durante o período vegetativo, o déficit

hídrico reduz o crescimento do milho, em função de decréscimos da área foliar e da

biomassa. Porém, nesse período não estão sendo formados os componentes do

rendimento. Assim, os efeitos sobre a produção de grãos são atenuados

posteriormente, se as condições hídricas se tornarem favoráveis, o que poderá

garantir níveis satisfatórios de rendimento de grãos. Denmead & Shaw (1960)

revelaram que a ocorrência de déficit hídrico no período vegetativo reflete em

decréscimo de produção de milho em cerca de 25%, afetando o desenvolvimento de

estruturas vegetativas, e reduzindo a capacidade de produção de fitomassa pela

cultura.

. Em V4 é definido quando 50% das plantas presentes na área cultivada

apresentam quatro folhas totalmente desdobradas (FANCELLI; DOURADO NETO,

2000). O sistema radicular em V4 já se encontra com desenvolvimento considerável

de pêlos absorventes e ramificações diferenciadas, que são dependentes do

suprimento de carboidrato e acumulados na parte aérea, sendo dependente da

11

absorção de água, interceptação de radiação e assimilação de dióxido de carbono.

Portanto o estresse hídrico e o déficit de radiação causam a diminuição do

crescimento e desenvolvimento do sistema radicular da planta (FANCELLI;

DOURADO NETO, 1999).

Para KRAMER (1974), ocorre sincronismo da planta de milho entre as partes

aéreas e raízes sendo características adaptativas, anatômicas e funcionais na parte

aérea, e os tipos de raízes e profundidade são fatores prevalece a qualquer

condições adversas, como a tolerante a seca.

O crescimento da planta está associado ao desenvolvimento da parte aérea e

o desenvolvimento sistema radicular (sincronismo). Por isso a relação entre as duas

estruturas se modificam em função ao das condições de meio, e do estágio

fenológico da planta. Em condições favoráveis promove o aumento dessa relação,

como a aplicação de nitrogênio, e em condições adversas, como estresse hídrico,

induz a sua redução. Loomis e Williams (1963); Uhart e Andrade (1995).

Para Morgan (1984) a deficiência hídrica em plantas causa diminuição da

área foliar, que ocorre em função da desidratação sofrida pelas células. Para a

cultura do milho, visualiza o curvatura (enrolamento) dos bordos das folhas para

cima, ocasionado pelas linhas de células buliformes, como defesa da exposição à

radiação, diminui a área foliar.

Para Davies & Zhang (1991), sugerem evidências que as raízes agem em

sincronismo com dossel vegetativo no fechamento dos estômatos, resultante das

reações químicas nas raízes decorrente do déficit hídrico.

Conjuntamente a déficit hídrico causa o fechamento dos estômatos, em

resposta, basicamente, a formação e liberação do ácido abscísico (ABA) das células

do mesofilo foliar para o apoplasto foliar. (TAIZ; ZEIGER, 2004).

Ainda, segundo Schroeder, para o fechamento estomático, a dois fatores

importantes que são o aumento da concentração de ABA ocorre o aumento de

concentração de Ca+2 citossólico pela indução, tanto do influxo através dos canais

da membrana plasmática, quanto a liberação do cálcio no interior do citosol, a partir

de compartimento internos, como vacúolo central. (MANSFIELD; MCAINSH). O

12

experimento realizado por Lea et al.(1995), diz que, acumulação de ABA originados

nas raízes foi responsável para manutenção do sistema radicular e inibição do

desenvolvimento foliar.

Para Michelena & Boyer apud Ball et al. (1994), o déficit hídrico a plantas de

milho não inibem a manutenção do turgor nas células, que são responsáveis para

continuação dos processos de crescimento vegetal, expansão, divisão celular e

fotossíntese, mas um declínio do desenvolvimento.

Esses últimos autores relacionam exclusivamente o déficit hídrico ao período

da pré-floração ao enchimento de grãos, período esse já comentado como sendo o

mais crítico, porém a produção possui estreita relação com a área foliar, que é uma

característica considerável no desenvolvimento inicial do milho, porque as folhas são

fonte de fotoassimilados para o desenvolvimento de raízes, que são estruturas que

participam da assimilação de nutrientes e desempenha importante mecanismo na

resistência ao déficit hídrico. O presente trabalho tem como objetivo verificar o

estresse hídrico em híbridos de milho, Balu e Down no período decorrente entre a

germinação e o estágio vegetativo V4.

13

Objetivo

O objetivo do presente trabalho é verificar a altura de planta, a massa seca da

raiz e da parte aérea de plantas de milho em estágio vegetativo V4, dos híbridos

Balu e Down, em vasos, em casa de vegetação submetidas a diferentes estresse

hídrico.

14

Material e métodos

O presente trabalho foi desenvolvido em casa de vegetação do Departamento

de Biologia/ CCNE/UFSM. Foram usadas sementes de híbridos de milho

denominados Balu e Down, obtidos na região de São Gabriel na safra 2015-2016.

As plantas foram cultivadas em vasos de 10 litros, com terra e foram

determinados os índices de estresse de água. O solo utilizado é predominante na

região para cultivos de sequeiro pertence à unidade São Pedro, e é classificada

como Argissolo Vermelho Distrofico Arênico.

A semeadura foi realizada com 4 sementes por balde, e os tratamentos

utilizados foram a irrigação semanal de 825ml (capacidade de campo), 412ml (1\2

capacidade de campo), 206ml (1\4 capacidade de campo) e 103ml (1\8 capacidade

de campo).

O desbaste foi realizado 2 semanas após o plantio, deixando 3 plantas por

vaso.

As plantas foram submetidas ao estresse hídrico na segunda semana, 14 dias

sem irrigação, e posteriormente a irrigação voltou semanalmente até as plantas

atingirem estádio V4.

No estágio V4 as plantas foram retiradas cuidadosamente colocando-se água

corrente no vaso, a fim de não prejudicar as raízes. Posteriormente, as raízes foram

limpas com água corrente e separadas daparte aérea.

Foram analisadas as seguintes variáveis/tratamento:

- Altura de planta

- Peso seco da parte aérea

- Peso seco de raiz

A altura de planta foi obtida com auxílio de uma trena, medindo-se o

comprimento, em centímetros. O peso seco de raiz e parte aérea, foi obtido com a

secagem das plantas. Separadamente e envelopes de papel, na estufa a 70ºC

durante período de 1 semana, e posteriormente pesado. A unidade foi gramas de

peso seco, da parte aérea e da raiz.

15

O delineamento utilizado foi de blocos ao acaso. Os dados obtidos foram

submetidos ao teste estatístico e as médias submetidas ao teste Tukey a 5%.

16

Resultados e discussão

Na figura 1 estão demonstrados os efeitos dos diferentes tratamentos utilizados

no experimento. Percebe-se que com a redução da disponibilidade de água houve

decréscimo do comprimento da parte aérea das plantas de milho de ambos os

híbridos. Cada um dos híbridos seguiu uma curva linear de primeiro grau.

Figura 1 – Altura média das plantas dos híbridos Balu e Down sob estresse hídrico

nos tratamentos T1 (825 mL), T2 (412 mL), T3 (206 mL) e T4 (103 mL).

Santa Maria, RS, 2016.

Observa-se nessa figura que o híbrido Balu apresentou altura de planta

superior ao híbrido Down do tratamento T1 até o tratamento T3. A partir dessa

concentração, nos demais tratamento a altura da parte aérea de ambos os híbridos

não apresentaram diferença significativa. As partes aéreas decresceram com o

aumento do estresse hídrico.

Segundo Hsiao (1973), Boyer (1976), indica a sensibilidade da expansão foliar

a déficits hídricos relativamente moderados. Também, Fancelli (1988), observou que

estresse hídrico em milho afeta o comprimento dos internódios pela perda de

turgidez das células em desenvolvimento, resultando redução da capacidade de

armazenamento de carboidratos no colmo, resultando em menor peso de parte

aérea de planta.

Na figura 2, percebe-se os diferentes resultados de peso seco de parte aérea e

raiz das plantas de milho híbrido Balu. Verifica-se nessa figura que com o aumento

17

do estresse hídrico ocorreu o declínio de peso seco de parte aérea e raiz do hibrido

Balu. Observa-se que o tratamento T1 apresentou maior significância em relação

aos demais tratamentos. O tratamento T2 foi mais significativo que os tratamentos

T3 e T4, apresentando maior peso seco de P.A. Os tratamentos T3 e T4 não

diferiram significativamente entre si. Essa era uma resposta esperada, pois com o

aumento do déficit hídrico ocorreu redução da parte aérea. Para a raiz os resultados

foram semelhantes aos da parte aérea. Apenas os tratamentos T3 e T4 não

diferiram entre si, porém os tratamentos T1 e T2 diferiram entre si e dos demais. O

tratamento T1 foi o que apresentou maior peso seco da raiz do híbrido Balu. Essa

resposta também era esperada, pois com o aumento do déficit hídrico haveria

redução do peso seco das raízes. Entretanto, pode-se observar que a falta de água

não seguiu uma resposta linear, pois os tratamentos T3 e T4 não diferiram entre si.

Entre esses tratamentos, a redução de disponibilidade de água não afetou

proporcionalmente o peso seco da raiz.

Figura 2 - Peso seco médio da parte aérea e raiz do híbrido Balu, sob estresse

hídrico nos tratamentos T1 (825 mL), T2 (412 mL), T3 (206 mL) e T4 (103

mL). Santa Maria, RS, 2016.

Citam Taiz & Zeiger (2004) e Begg e Turner (1976), que o efeito do estresse

hídrico causa diminuição no crescimento, causado pela redução na divisão celular e

diminuindo a área fotossinteticamente ativa, reduzindo, dessa forma a produção de

fotoassimilados, causando efeitos posteriores na produtividade.

18

Na figura 3, estão demonstrados os pesos secos da parte aérea e da raiz do

híbrido de milho Down. Nessa figura, pode-se observar que o tratamento T1 mostrou

maior significância em relação aos demais tratamentos para o peso seco da parte

aérea. Os tratamentos T2 e T3 não diferiram entre si, mas diferiram do tratamento

T4. Observa-se que a resposta ao déficit hídrico da parte aérea não foi linear, pois

os tratamentos T2 e T3 tiveram o peso seco semelhante entre si. Já o

comportamento da raiz diante do déficit hídrico foi bastante peculiar. Os tratamentos

T1, T3 e T4 não diferiram estatisticamente e somente o tratamento T2 diferiu dos

demais. Nesse último caso houve redução significativa da raiz diante da

disponibilidade de água.

Figura 3 - Peso seco médio da parte aérea e raiz do híbrido Down, sob

estresse hídrico nos tratamentos T1 (825 mL), T2 (412 mL), T3 (206 mL) e T4 (103

mL). Santa Maria, RS, 2016.

Em situação de déficit hídrico, as plantas de milho aumentam o

desenvolvimento radicular para zonas mais profunda e úmidas, devido o secamento

da superfície do solo (HOOGENBOMM et al. 1987).

Na figura 4 foi realizada a comparação da parte aérea e das raízes de ambos

os híbridos Balu e Down usados no experimento. Observa-se que o hibrido Balu

apresentou maior peso seco da parte aérea do que o hibrido Down. Porém o peso

seco de raiz foi maior o hibrido Down em relação ao Balu. Pode-se observar nesse

caso que o híbrido Down mostrou-se mais resistente ao estresse hídrico do que o

híbrido Balu, pois nesse híbrido a parte aérea resistiu mais a disponibilidade de

19

água. Essa resposta pode refletir o mais rápido e melhor ajustamento osmótico que

a planta faz diante da falta de água. Provavelmente, a restituição aos níveis normais

de disponibilidade hídrica proporcione melhor resposta a recuperação das plantas.

Figura 4 - Peso seco médio da parte aérea e raiz dos híbridos Balu e Down

sob estresse hídrico nos tratamentos T1 (825 mL), T2 (412 mL), T3 (206 mL) e T4

(103 mL). Santa Maria, RS, 2016.

Resultados semelhantes foram encontrados por Chaves (1991) que diz que a

extensão dos efeitos do déficit hídrico nas plantas está vinculado ao período e

intensidade de ocorrência durante o desenvolvimento da planta, e a capacidade

genética em resposta ao meio, sendo mais ou menos tolerante.

20

Conclusão

1. O Híbrido Balu no estádio V4, apresentou maior comprimento de P.A. nos

tratamentos T1, T2 que o híbrido Down.

2. O comprimento de folhas nos tratamentos T3 e T4, ambos híbridos

obtiveram resultados semelhantes.

3. Híbrido Balu, teve maior peso seco da P.A nos T1 e T2, sendo mais

responsivo ao desenvolvimento vegetativo em condições hídricas melhores

que o híbrido Down.

4. A redução do nível de água disponível, o híbrido Down, representou maior

peso seco de raiz, mostrando, ter menor capacidade fisiogenética perante o

déficit hídrico.

21

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