Epidemiologia

Epidemiologia para o manejo de

doenças em plantas – Parte II

Março, 2014

Pós-graduação Ciência do Solo e Produção Vegetal

Faculdade da Amazônia (FAMA)

Estação de Aviso

O que são?É um sistema de informações que tem como função fornecer orientações aos produtores rurais visando um controle de doenças mais eficiente.

A idéiaEmitir avisos periódicos informando níveis de infestação ou ataque para que sejam tomadas decisões de controle.Utilizar o clima como um aliado no controle das pragas e doenças, promovendo assim uma menos agressão ao meio ambiente.

Estação de Aviso

Origem dos Avisos FitossanitáriosFrança – 1878

Cultura – UvaDoença – Míldio (originário dos EUA)Hoje tem 16 estações.

Brasil1981 – Fraiburgo/SC – Maça1989 – São José do Rio Claro/MT – Seringueira1998 – Varginha/MG – Café2002 – Manhuaçu/MG - Café

Estação de Aviso

Objetivos Registrar dados climáticos da região Determinar a época e o grau de incidência de pragas e doenças Testar eficiência de métodos e técnicas de controle Desenvolver programas alternativos de controle Formar uma consciência fitossanitária Reduzir custos de controle com menor uso de defensivos Diminuir o desequilíbrio biológico Proteger solo, ar e água Utilizar produtos com menor teor de resíduos de defensivos Aumentar a competitividade do setor Melhorar a qualidade do produto

Estação de Aviso

Tipos de informações Fenologia da cultura: crescimento vegetativo e enfolhamento

Comportamento de pragas e doenças: ciclo evolutivo, epidemiológico e flutuação populacional

Dados climáticos: temperatura, precipitação, balanço hídrico, umidade, evapotranspiração, radiação solar e outros.

Estação de Aviso

Agrometeorologia e Climatologia

O estudo entre a relação ambiente e sistemas agrícolas chama-se Agrometeorologia, que tem como principal objetivo colocar a ciência da meteorologia e a climatologia a serviço da agricultura. Para através de fontes do clima, antes, durante e por vir, possa ser aplicado o melhor uso da terra, para ajudar na produção do máximo de alimentos, evitando assim o abuso irreversível dos recursos naturais (água e solo).


Existem diversas aplicações técnicas meteorológicas as operações de campo. Alguns exemplos importantes são:

Previsão e proteção contra geadas, Aviso contra fogos nas florestas, Planejamento de irrigação, Calendários de plantio e de colheitas, Seleção de lugares para as culturas, Controle de insetos, Controle de doenças e muitas modificações microclimáticas, como a utilização da pratica de quebra-ventos.


Na agricultura o produtor tendo a variabilidade de informações sobre condições favoráveis durante todo o seu ciclo vegetativo do campo, isto é, exigem determinados limites de temperatura nas várias fases do ciclo, de uma quantidade mínima de água, e de um período seco nas fases de maturação e colheita pode-se então alcançar produtividade econômica. É nesse sentido que os controles meteorológicos e climatológicos agrícolas se fazem importantes, uma vez que um dos seus principais objetivos é delimitar as regiões ou “zonas” com potencial de clima e solo que permita a exploração de uma determinada cultura.


O controle permite determinar a melhor época de semeadura para cada município, onde as fases mais críticas da cultura tenham uma probabilidade menor de coincidirem com as adversidades climáticas (como falta de água, temperaturas excessivamente elevadas ou baixas). Para tais eventos de plantio tem as chamadas classes de influência agrícola. Estando presentes os seguintes fatores controlados por dados obtidos em anos anteriores e com previsão de ocorrência, aplicado a estudos da meteorologia e climatologia.


Fatores de influência agrícolaGeadaA geada ocorre quando a temperatura do ar atinge 0°C e tem umidade presente na atmosfera. Acontece que com a presença da formação de geada as plantas nos campos sofrem variações em sua estrutura ocasionando a tardia no crescimento se estas expostas a uma ocasião de baixa intensidade, ou a morte em função de grande concentração da formação de gelo sobre o campo.Considera-se a temperatura critica mínima cerca de - 2°C, o que ocasionaria danos as plantas de espécies menos resistentes, como a banana, mamoeiro e o arroz. Já para as espécies mais resistentes a formação de gelo a temperatura de - 4°C causa danos como exemplo, na cana-de-açúcar e cafeeiros.


Fatores de influência agrícolaUmidade do soloA estimativa de umidade do solo é obtida a partir de dados de precipitação antecedente estimados via satélite aplicado a um modelo hidrológico simples. Composto por variáveis que estudam diferentes camadas e formações da terra, sendo disponibilizada para produtores como fonte de informação agrícola.


Fatores de influência agrícolaSecas com riscos de queimadaA precipitação é um fenômeno espacialmente distribuído de natureza contínua. Geralmente, a seca ocorre devido a uma deficiência de precipitação por um determinado período de tempo, usualmente durante uma estação ou mais, resultando na falta de água para uma determinada atividade, grupo, ou setor. Ela também pode ser caracterizada em relação ao atraso do início da estação chuvosa e à eficiência da precipitação, como a intensidade e o número de eventos de chuva.


Fatores de influência agrícolaSecas com riscos de queimadaA persistência da insuficiência de precipitação pode resultar no estresse hídrico da vegetação, na redução da produção agrícola e ainda na diminuição do nível da água em reservatórios e lagos, afetando também o habitat de diferentes animais selvagens. Quando a seca atinge este estágio populações inteiras podem migrar de uma região para outra acirrando a disputa por água e podendo gerar conflitos.


Fatores de influência agrícola

Além destes podemos citar mais alguns itens que devem ser estudados e feita uma relação entre os pontos, para o auxilio da produção agrícola como:

A temperatura do ar e plantas cultivadas – escolhendo a melhor região para cada espécie.A temperatura do solo e as plantas cultivadas – difere muito da temperatura do ar, pois responde mais aos efeitos locais de insolação, topografia e outros efeitos semelhantes.


Fatores de influência agrícola

Perfil do vento próximo ao solo – auxilia no projeto da altura dos irrigadores, pois a distribuição da agua no campo é muito dependente da velocidade do vento na altura do bico aspersor.Aspectos agrometeorológicos da água na atmosfera – conforme o ambiente em que vivem, em relação as aguas, cada espécie tem suas características de desenvolvimento.Efeitos adversos do tempo – relaciona-se com o pré-planejamento e com o melhoramento do lugar para reduzir o impacto dos extremos meteorológicos sobre as plantas


Exemplos de perdas agrícolas por falta de previsão meteorológica adequadaChuva prejudica safra de feijão em Prudentópolis (PR)

Mais de seis mil agricultores de Prudentópolis, no Paraná, estão sentindo os prejuízos causados pelo excesso de chuva nas lavouras de feijão. Alguns chegaram a perder toda a produção. A plantação de sete hectares de feijão virou adubo. Para não ter ainda mais prejuízos, o agricultor Teodoro Vinharski teve de destruir a lavoura....

Fonte: Agrolink – 10/03/2010


Exemplos de perdas agrícolas por falta de previsão meteorológica adequadaCondições ideais para plantio de feijão:

Precipitação Pluviométrica: aproximadamente 100 mm em seu período de produçãoTemperatura: entre 10º C a 25º CÉpoca adequada para plantio: Fim de Setembro inicio de Outubro.


Colheita 10/03 – 120 dias = Plantio 10/11 (Novembro)

Zoneamento Agrícola

Métodos de monitoramente de doenças

Baseado no hospedeiroNo monitoramento baseado no hospedeiro é necessário que se tenha como requisito o que será monitorado no hospedeiro e o que será avaliado, já que a amostra deve representar a população em estudo. A amostra pode ser destrutiva quando é coletada a planta inteira ou órgão e a não destrutiva quando são marcadas plantas ou órgãos, e onde periodicamente é monitorada a enfermidade (REIS; BRESOLIN; FORCELINI, 2004).A época e a freqüência do monitoramento são determinadas pelo patossistema e pode ser durante o ciclo da cultura ou estudo de parte da epidemia (AMORIN, 1995).


Baseado no hospedeiroO monitoramento da enfermidade no hospedeiro pode ser baseado por calendário ou pelo estádio de desenvolvimento da enfermidade.Quando se busca traçar a curva de progresso da doença o calendário é o mais indicado. Os intervalos de tempo variam com a enfermidade, mas preferencialmente que sejam entre 5 e 10 dias, os quais, quando plotados em gráficos conseguem representar independentemente o progresso da doença no tempo (REIS; BRESOLIN; FORCELINI, 2004).Todas as características devem ser anotadas e o mesmo avaliador deve fazer todas as fases deste monitoramento, já que se houver troca ou trabalho em conjunto aumenta a chance de erro.


Baseado no hospedeiro

Quanto ao tamanho da amostra do hospedeiro, pode-se estabelecer critérios de 10 a 20 plantas escolhidas para o monitoramento. No entanto uma forma prática é utilizar valores de desvio padrão da população, onde a partir da medida que o desvio padrão não oscila é o suficiente para ter o número necessário para amostragem, ou seguir técnicas de amostragem estatísticas


Baseado no hospedeiro

A partir do tamanho da amostra deve-se determinar como será a escolha das plantas a serem monitoradas no campo e algumas técnicas de amostragem no hospedeiro pode ser realizadas conforme a figura 1. Na pratica a sistemática em M (zigue-zaque) permite obter amostras de diferentes frações dentro da área de cultivo, homogeneizando a amostra e maximizando o resultado do monitoramento.



Figura 1. Modelos de técnicas de amostragem: (a) inteiramente casualizada; (b) e (c) inteiramente casualizada e estratificada; (d), (e), (f) sistemática diagonal; (g) sistemática em escada; (h) sistemática e V; (i) sistemática em M (Disthaporn, 1987 apud Amorin, 1995).

Fenologia

A fenologia do hospedeiro pode ser uma grande ferramenta para conhecer o momento que o patógeno interage com a planta.

Dentre esta, o trabalho desenvolvido por Thomson et al. (1974) em que constatou, através do monitoramento fenológico de Erwinia amylovora na cultura da pêra, que não apresentou interação com o hospedeiro antes que a flor estivesse completamente aberta.


Fenologia

Estudo semelhante foi realizado por Getz, Stephens e Fulbright (1983) através do monitoramento de diferentes estádios fenológicos da formação do fruto do tomateiro, constataram que o período suscetível de infecção de Pseudomonas syringae pv. tomato vai desde a corola aberta até quando o fruto atingir diâmetro de 3 centímetros. Entre suas conclusões o período da antese é a fase mais propícia para a ocorrência da enfermidade.


Fenologia

Nayudu e Walker (1960) monitorando a incidência de mancha bacteriana em tomateiro por Xanthomonas vesicatoria em diferentes estádios de desenvolvimento da folha sob condições controladas, constataram que a partir do estádio da 13ª folha até a 19ª folha ocorreu 100% de sintomas.

No entanto da 6ª a 9ª folha ocorreu resultado semelhante, sendo a sexta folha, o estádio considerado mais suscetível (DAVIS; HALMOS, 1958).


Baseado em condições ambientais

O clima é definido como um resumo estatístico da temperatura, da precipitação pluvial; outras variáveis como a umidade relativa, a radiação e o vento também são descritas como variáveis climáticas em uma determinada região (CAMPBELL; MADDEN, 1990).Dados meteorológicos se referem às condições atmosféricas atuais que prevalecem em um local e no tempo, os quais são registrados através de termo-higrógrafos, termógrafos, pluviógrafos atualmente interligados, os quais transferem diretamente as informações para sistema computacional.


Baseado em condições ambientais

As condições climáticas (Quadro 1) estão intimamente relacionadas às diferentes fases do ciclo das relações patógeno-hospedeiro de enfermidades bacterianas e consequentemente com a ocorrência das doenças (ZAMBOLIM et al., 2004) e dos efeitos de suas variações no desenvolvimento de epidemias (ROTEM, 1978).


Fase do ciclo patógeno/hospedeiro e/ou doença

Variáveis climáticas

Infecção Chuva, orvalho, neblina e temperatura durante o período de molhamento foliar e também a duração do molhamento foliar

Incubação, latência e desenvolvimento das lesões

Temperatura da folha

Presença de bactérias na superfície do hospedeiro

Umidade relativa, temperatura, umidade foliar e radiação

Disseminação Chuva e respingos de água, velocidade do vento, temperatura, umidade relativa

Sobrevivência Temperatura e umidade relativa, radiação (UV)

Quadro 1 - Variáveis climáticas que atuam sobre as diferentes fases do ciclo das relações patógeno-hospedeiro de enfermidades bacterianas.Fonte: adaptado de Iaione e Wordell Filho (2004)

Equipamentos utilizados para o monitoramento de variáveis climáticas Monitoramento da temperatura

A temperatura mede indiretamente o nível de energia do ar e está relacionada com a velocidade dos processos biológicos, podendo acelerar, retardar ou até inibi-los. Um equipamento bastante simples e de fácil aquisição é o termômetro de máxima e mínima e que fornece informações no dossel da planta (VALE et al., 2004).


Equipamentos utilizados para o monitoramento de variáveis climáticas Monitoramento da umidade relativa do ar

Caracterizado como o estado atmosférico com determinado conteúdo de vapor de água no ar. Quanto mais próximo da saturação, aumenta a ocorrência da transformação em água líquida e esta na superfície da folha como um fator de ocorrência epidemiológica decorrente do molhamento foliar (VALE et al., 2004). A mesma pode ser monitorada através do uso de termo-higro-umectógrafo.


Equipamentos utilizados para o monitoramento de variáveis climáticas Monitoramento do molhamento foliar

Entende-se por molhamento foliar a presença de água líquida na superfície do hospedeiro, principalmente nas folhas devido ao ângulo de sua exposição. As folhas podem ser molhadas por gutação, irrigação neblina, chuva e orvalho e a duração do molhamento foliar é de fundamental importância para estudos epidemiológicos.


Equipamentos utilizados para o monitoramento de variáveis climáticas Monitoramento do molhamento foliar

A umidade relativa ≥90% a 1,5 m de altura é uma medida indireta para determinar o molhamento (PAYEN, 1983 apud IAIONE e WORDELL FILHO, 2004); a chuva pode ser um meio indireto de molhamento foliar de precipitação, pois 0,1 milímetros por hora já ocorre formação de água líquida.Atualmente os medidores são constituídos de um sistema elétrico onde o medidor de molhamento adaptado ao termo-higrógrafo, passando a denominar termo-higro-umectógrafo, o qual registra o molhamento a cada 15 minutos (IAIONE; WORDELL FILHO, 2004).


Equipamentos utilizados para o monitoramento de variáveis climáticas Monitoramento da precipitaçãoA chuva representa, dentro de doenças bacterianas, um importante atributo na epidemiologia temporal e espacial como tempo do evento, freqüência da chuva por período e a sua duração, bem como a intensidade (número, tamanho, velocidade das gotas e quantidade por período) considerando, ainda, o seu impacto, acidez e temperatura da gota (VALE et al., 2004).O pluviômetro não serve apenas para indicar a quantidade de precipitação, mas também o molhamento foliar devido à chuva e ao orvalho, servindo de base para a reaplicação de defensivos (IAIONE; WORDELL FILHO 2004).


Equipamentos utilizados para o monitoramento de variáveis climáticas Monitoramento do ventoEste tem grande importância na disseminação de bactérias fitopatogênicas a curta e a longa distância, dependendo da velocidade, turbulência e do tamanho das partículas que serão transportadas. Esta pode ser maior quando associada com água da chuva (AYLOR, 1990).O anemômetro é o mais comumente utilizado e os dados registrados permitem a eficiência da aplicação de defensivos (GUEDES e DORNELLES, 1998) e o direcionamento do inóculo na área e a sua distribuição espacial (BERGAMIM FILHO et al., 2004; BERGAMIM FILHO; AMORIM, 1996).


Integralização para monitoramento das condições climáticasDos equipamentos descritos acima, muitos utilizados ainda na pesquisa e podem estar sujeitos à falhas no registro, a sua calibração ou da própria operação, pois nos cálculos para a determinação do período de infecção podem haver equívocos, já que os mesmos são feitos manualmente.Atualmente existem aparelhos disponíveis no mercado diretamente para o produtor, nos quais os registros das variáveis climáticas são automáticos como nas estações automatizadas e o equipamento Colpam® 40 e 50, que auxiliam na condição ambiental favorável à infecção (IAIONE; WORDELL FILHO, 2004).


Sensoriamento remoto


Derramamento de petróleo no Golfo do México

A tecnologia de sensoriamento remoto apresenta um grande potencial para ser utilizada na agricultura. Através desta técnica, é possível obter informações sobre:

a) Estimativa de área plantada;

b) Estimativa de produção agrícola;

c) Vigor vegetativo das culturas;

d) Manejo agrícola em nível de país, estado, município ou ainda em nível de microbacia hidrográfica ou fazenda.


Os satélites de recursos naturais, ou seja, aqueles satélites que foram construídos para observar e coletar dados da superfície terrestre, por exemplo, a área ocupada com floresta, carregam a bordo dispositivos que coletam estes dados. Esses dispositivos são os sensores. Este tipo de satélite carrega a bordo um conjunto de sensores (sistema sensor) que operam em diferentes faixas do espectro eletromagnético.Devido a isso temos uma coleta da energia refletida em forma multiespectral. Além disso, eles passam num mesmo ponto da superfície terrestre de tempo em tempo. Com esta repetitividade dos satélites, podemos obter dados de uma área agrícola várias vezes, durante seu ciclo de crescimento e desenvolvimento. Isso, permite criar um banco de dados com informações multitemporais.


No caso de culturas agrícolas, a radiação refletida que é coletada pelos sistemas sensores traz informações que podem estar relacionadas, por exemplo, com o tipo de cultura plantada, com as condições fenológicas ou nutricionais da cultura e, consequentemente, com a produtividade, podendo, assim, estimar a produção da cultura agrícola.Em estudos de doenças de plantas, o sensoriamento remoto, além de ser utilizado para quantificação, também poderá servir para a detecção de plantas infectadas. A detecção de doenças de plantas ou até mesmo sua quantificação, através do sensoriamento remoto, baseia-se na radiação refletida das folhagens.


Neste sentido, Silva et al. (2009), compararam medidas de refletância (% de luz solar refletida pelas plantas) no comprimento de onda próximo ao infravermelho, com métodos de avaliação visual para avaliar a eficiência de fungicidas no controle da ferrugem asiática da soja Glycine max L.


Estes autores observaram que a refletância mostrou-se um método rápido, de alta correlação com produtividade e com o menor coeficiente de variação entre os métodos de avaliação em teste, além de verificaram algumas vantagens em relação aos métodos de avaliação visual, como:

obtenção de informações sem que haja contato físico com o objeto, possibilidade de se obter repetidas observações, realização de leituras em uma faixa espectral não captada pelo olho humano, aumento na velocidade de aquisição dos dados e redução do esforço de trabalho, pois se baseia nas propriedades radiantes das plantas.


Neste mesmo sentindo Danielsena & Munk (2004), testaram o método visual e o sensoriamento remoto para avaliar a severidade do míldio em oito cultivares de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.).

As medidas de reflectância ofereceram uma avaliação confiável, rápida, fácil, não destrutiva e imparcial para avaliação da severidade do míldio dentro da mesma cultivar, entretanto entre as cultivares não foi possível a utilização desta ferramenta, pois a reflectância das folhas são dependentes da anatomia da folha, que geralmente apresenta diferença entre cultivares da mesma espécie.


Os autores relataram que o método visual foi o mais apropriado quando foi avaliada a severidade da doença entre cultivares e que este método é, freqüentemente, o único disponível, uma vez que, os custos dos equipamentos que medem a reflectância ainda restringem sua aplicabilidade.


Quando os fitopatógenos infectam plantas, a absorção da luz incidente apresenta mudanças no intervalo da região do visível e do infravermelho. Este acontecimento é devido, provavelmente, a diminuição do teor de clorofila, alterações em outros pigmentos e na estrutura interna da folha. A mudança na absorção da luz incidente, consequentemente, influencia a reflectância de plantas infectadas.

Se uma planta está doente, alterações na sua fisiologia irão acontecer resultando em mudanças na reflectância, devido à diminuição do conteúdo de clorofila e também na estrutura interna da folha.


Zhang et al., (2003) utilizaram imagens hiperespectrais para detecção da requeima do tomateiro (Lycopersicon esculentum) em grandes áreas de plantio de tomate.

Os autores relataram que esta doença foi diagnosticada pelo sensoriamento remoto hiperespectral e que a região que melhor proporcionou o diagnóstico foi a do infravermelho próximo, devido ao fato desta doença alterar a estrutura interna da folha e devastar rapidamente lavouras de tomate.


O sensoriamento remoto também pode ser utilizado para detectar e avaliar patógenos que causam podridões de raízes.

Os sintomas reflexos, como o amarelecimento e a murcha das folhas são a base da detecção remota para este tipo de doença. Com instrumentos de sensoriamento remoto, além dos sintomas reflexos é possível detectar o estresse das plantas, antes de ocorrer à murcha visível, taxas de fotossíntese e conteúdo de água, o que não é possível ao nível de olho humano.


Reynolds et al., (2010) utilizaram o sensoriamento remoto hiperespectral, com resultados satisfatórios, para avaliar a podridão de raízes causada por Rhizoctonia solani em beterraba (Beta vulgaris L.), em substituição a escala de avaliação visual, que é um método destrutivo e as plantas inteiras são retiradas do solo para avaliação da quantidade de pus exudado da raiz principal da planta.


Em estudos de doenças de plantas causadas por nematóides, o sensoriamento remoto também é muito empregado. Essa ferramenta foi utilizada para detecção de Heterodera glycines em plantio de soja e mostrou-se viável quando foi utilizada com medidas de espectrorradiometria de campo, nas regiões do visível e do infravermelho próximo. A partir desta ferramenta, Santos Junior et al., (2002) assumiram que o patógeno H. glycines influenciou a resposta espectral das plantas de soja e consequentemente foi possível detectar e mapear áreas de soja infestadas.


O sensoriamento remoto aplicado aos estudos de doenças de plantas pode ser utilizado para detectar plantas doentes de forma rápida e eficiente;

Plantas infectadas por fitopatógenos, porém assintomáticas ao olho humano podem ser diagnosticadas por meio de sensores que mostram mudanças no comportamento espectral da planta;


O sensoriamento remoto dispensa a coleta e o processamento de amostras em laboratório permitindo levantamentos precisos e confiáveis, em curto espaço de tempo, independente do tamanho da área em questão; O sensoriamento remoto pode detectar e monitorar doenças que ocorrem em grandes áreas plantas, contribuindo para uma melhor produtividade e reduzindo os riscos de poluição por agrotóxicos.


Até amanhã!

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