Modelo do índice de área foliar da cultura de milho (página 2)

Para determinar a variação temporal do IAF e estimá-lo durante o ciclo da cultura, foram realizados dois experimentos inteiramente casualizados, com três repetições cada, na área experimental da ESALQ, USP, em Piracicaba, SP (22^o42' S, 47^o38’ W e 546 m de altitude). No experimento I, com o objetivo de determinar a variação temporal do IAF para a calibração do método, semearam-se três híbridos (F- 5013, BR-206 e P-4071) em 18-10-1996, sendo a colheita realizada em 01/03/1997. Cada repetição foi constituída com 3,2m de largura (4 linhas com espaçamento de 0,8m) com 30m de comprimento.

Cada híbrido foi contemplado com 96 m²/repetição (288 m²/híbrido), em populações de 58000 plantas/ha.

A adubação de semeadura foi feita aplicando 30 kg de nitrogênio, 90 kg de P₂O₅ e 50 kg de K₂O. A adubação em cobertura foi efetuada aplicando 80 kg de nitrogênio, para os experimentos I e II. Utilizou-se o sistema de irrigação por aspersão do tipo pivô central.

Para o cálculo do IAF_i,j de cada híbrido i, em cada coleta j, utilizou-se a seguinte expressão:

sendo MSF_i,j a massa seca de folha de uma planta (g), Ae_i,j a área específica da folha (cm² g^-1) e P_i a população na colheita (plantas m^-2). Ae_i,j foi determinada com imagens capturadas de segmentos das folhas de cinco plantas por repetição e tratadas por um software específico (CALDAS et al.,1992), sendo sua massa seca (g) obtida após secagem a 60 ºC, em estufa de ventilação forçada.

Foram coletadas 15 plantas de cada híbrido para a determinação do IAF (índice de área foliar), sendo as coletas realizadas a cada 15 dias, a partir da emergência. O IAF foi determinado medindo-se o comprimento vezes a largura, vezes o fator de correção (CxLxFC), de cada folha no mesmo dia da coleta.

O fator de correção utilizado neste experimento foi de 0,7, segundo FANCELLI & DOURADONETO (2000). Estas determinações foram realizadas para todos os híbridos até a maturidade fisiológica de cada híbrido.

A análise gráfica das medidas mostrou que o IAF pode ser descrito por uma função quadrática da estatura de planta (h, cm), ou seja:

em que ‘a’ (m^2.m^-2.cm^-2) e ‘b’ (m^2.m^-2.cm^-1) são os parâmetros empíricos determinados por análise de regressão convencional.

No experimento II, com o objetivo de estimar o IAF na cultura de milho pela medida no campo da estatura de planta, semearam-se três híbridos (C- 901, C-333B e C-806) em 20-10-1997, sendo a colheita realizada em 11-03-1998. Cada parcela constava de 3,6 m de largura (4 linhas com espaçamento de 0,9m), com 30 m de comprimento. Cada híbrido ocupava 108m².repetição^-1 (324 m².híbrido^-1), em populações de 60.000, 50.000 e 50.000 plantas.ha^-1, respectivamente.

Após a semeadura, anotou-se o momento da emergência (fase plântula – 50% emergência) e a partir da primeira folha começou a fase de contagem do número de folhas até a abertura de todas as folhas da cultura (fase vegetativa). Selecionaram-se durante a fase de crescimento da cultura três grupos de cinco plantas para cada híbrido para determinar os estádios fenológicos. Para não perder o número de folhas, estas foram marcadas com barbante plástico em virtude da senescência. O acompanhamento dos estádios fenológicos foi baseado em FANCELLI & DOURADO- NETO (2000).

O número de graus-dia acumulados foi calculado a partir da emergência das plantas usando-se as seguintes equações:

em que Tmax_i e Tmin_i se referem, respectivamente, às temperaturas (°C) máxima e mínima diária do ar, e Tb e Tm às temperaturas basais inferior (10°C) e superior (30°C) da cultura (BERLATO et al., 1984; LEAL, 1993; LIMA, 1995), respectivamente.

Para estimativa do índice de área foliar (valor absoluto) (IAF, m² m^-2), em função da soma térmica para os três híbridos específicos, assumiu-se o modelo quadrático referente à relação funcional entre o IAF (variável dependente) e a estatura de plantas (variável independente) e utilizou-se o seguinte modelo explanatório:

em que ‘a’, ‘b’, ‘c’, ‘d’, ‘f’ e ‘g’ se referem aos parâmetros determinados por análise de regressão não linear (WHISLER et al., 1986).

Para estimativa do índice de área foliar relativo (IAFr) em função do desenvolvimento relativo da cultura, utilizou-se o seguinte modelo:

em que Dr_m, ‘a’ e ‘b’ são parâmetros determinados por análise de regressão não linear.

Cabe salientar que se assumiu no modelo que o desenvolvimento relativo Dr_m é correspondente ao ponto de máximo índice relativo de área foliar (IAFr = 1), e a estimativa da área foliar (cm²) foi realizada multiplicando-se a massa seca média de folhas pela área foliar específica de cada híbrido.

A dedução dos modelos referentes à variação do índice relativo de área foliar, em função do desenvolvimento relativo da cultura de milho, expressam matematicamente o conhecimento do fenômeno para fins de previsão com erro de estimativa associado (FANCELLI & DOURADO-NETO, 1999).

Os valores relativos foram concebidos no intuito de tornar possível a extrapolação dos resultados obtidos no experimento descrito neste trabalho.

O índice de área foliar mostrou uma variação temporal que pode ser descrita por uma função quadrática. Após ser atingido um ponto de máximo, há um decréscimo devido à senescência e queda das folhas. A intensidade destas variações são reflexos da variabilidade temporal da partição de fotoassimilados que está relacionada à temperatura, assumindo que os demais fatores de produção sejam constantes (Figura 1a, b, c).

No experimento I, os três híbridos analisados apresentaram IAF máximo aos 75 dias. Provavelmente este período favoreceu seu desenvolvimento (boas temperaturas e precipitações ideais). No experimento II, os três apresentaram o IAF máximo aos 60 dias, com o híbrido III mantendo o IAF máximo até os 75 dias após a emergência de plantas. Os híbridos do experimento I apresentaram decréscimo do IAF a partir dos 90 dias, devido à senescência das folhas mais velhas. Já no experimento II, os híbridos I e II apresentaram início de decréscimo de IAF a partir dos 75 dias, e o III dos 90 dias (Tabela 1).

Em agricultura irrigada, com condições ambientais sem restrições de água, a temperatura é um dos principais fatores climáticos de produção sem controle pelo homem, pois a sua variação temporal, durante o ciclo, pode ser caracterizada pelo desenvolvimento relativo da cultura com reflexos significativos na estatura e no desenvolvimento de sua área foliar (Figura 2). Essa caracterização é fundamental para o conhecimento das somas térmica específicas de cada híbrido referentes aos estádios de desenvolvimento floração e maturação fisiológica (FANCELLI & DOURADO NETO, 1999).

Na Tabela 2, verificam-se os valores médios de área específica da folha (Ae, cm² g^-1) para os híbridos do experimento I e II.

A área foliar específica é utilizada para o cálculo da área foliar total e, conseqüentemente, do índice de área foliar a partir da mensuração da fitomassa seca de folha em análise de crescimento com aplicações diversas, desde inferência da alocação de carboidrato à folha e estimativa do coeficiente de cultura.

As variações que ocorrem na determinação da área foliar específica são em função da parte da folha amostrada (diferentes proporções de nervura e limbo foliar) e da precisão da balança associada à massa amostrada. Na Tabela 2, os valores de área foliar específica demonstram uma variação de 45,6% entre os valores extremos, referentes às diferentes condições experimentais diferentes entre os experimentos.

A estatura da planta apresenta um comportamento sigmoidal até atingir um valor máximo e permanecer constante. Sendo assim, a relação funcional entre o índice de área foliar e a estatura da planta apresenta comportamento quadrático (JAGTAP et al., 1993).

A estimativa do índice de área foliar pode ser modelada utilizando modelos explanatórios, os quais permitem adequar modelos estatísticos arbitrários que melhor minimizam a soma dos quadrados dos resíduos (quadrado da diferença entre os valores observados e estimados), cujo o objetivo principal é a "explicação numérica do fenômeno".

Os modelos foram ajustados para os dados obtidos referentes aos três híbridos utilizados no experimento II (Figura 3a, b, c) (Tabela 3).

No modelo extrapolável do presente estudo, foi utilizado o índice de área foliar (grandeza intensiva) como variável dependente e a soma térmica como variável independente. O modelo foi ajustado para os dados obtidos referentes aos três híbridos utilizados (Tabela 4 e Figura 4).

Foram utilizados os híbridos (Cargill): (i) C- 901 (híbrido 1: C-901), (ii) C-333B (híbrido 2: C- 333B) e (iii) C-806 (híbrido 3: C-806), com as populações de 60.000 plantas.ha^-1, 50.000 plantas.ha^-1 e 50.000 plantas.ha^-1, respectivamente (espaçamento: 0,8 m).

Observa-se, na Tabela 5, um crescimento da estatura de plantas até 75 dias após a emergência (DAE), em que para os três híbridos, foi atingida a maior estatura de plantas. A partir desta data, observou- se um período de estabilização para, posteriormente ocorrer uma diminuição em torno de 4,6%, o que é de se esperar por serem os fotoassimilados translocados não mais para a parte aérea (colmo e folhas), mas para a formação de grãos nesta fase do seu desenvolvimento.

Tabela 1.
Índice de Área Foliar (IAF, m2.m2) referente aos híbridos (15 plantas) utilizados no experimento II (I: C-901, II: C-333B, e III: C-806) nas diferentes épocas de semeadura.

Tabela 2.
Valores médios de massa seca de planta, área foliar (AF), índice de área foliar (IAF) e área foliar específica (Ae) para os híbridos utilizados nos experimentos I e II.

Na Tabela 6, verificam-se os valores calculados, médios do índice de área foliar, em valores absolutos e relativos, em função da soma térmica, fenologia e desenvolvimento da cultura de milho.

Cabe salientar a importância da utilização de soma térmica como referência de planejamento e de fenologia como referência de manejo. O valor máximo de graus dia acumulados durante o ciclo dos híbridos estudados ocorreu no estádio 10, segundo FANCELLI & DOURADO NETO (2000), para um desenvolvimento relativo igual a 1. O IAF máximo, calculado em seu valor médio para os híbridos estudados foi, atingido entre os estádios de desenvolvimento 6 e 7, e o IAFr máximo no estádio 4, período este decisivo na definição da produção e rendimento da cultura, principalmente quanto ao tamanho da espiga (IOWA STATE UNIVERSITY, 1993).

A Tabela 7 mostra que a utilização de valores relativos permite comparar os resultados obtidos nesse experimento com valores obtidos em outros experimentos, bem como permite a extrapolação para outras localidades (assume-se que há relação unívoca entre desenvolvimento relativo e fenologia).

A soma dos quadrados dos resíduos observados nas diversas amostragens satisfizeram plenamente os objetivos do trabalho, permitindo a explicação numérica do modelo.

Tabela 3.
Valores calculados do índice de área foliar (IAF, m2.m-2) em função da soma térmica (GDa, oC.dia), número de dias após a emergência (DAE), fenologia e desenvolvimento relativo (Dr) referente aos híbridos 1 (C-901), 2 (C-333B) e 3 (C-806).

Tabela 5. Variação temporal da estatura de planta (cm) referente aos híbridos (15 plantas) utilizados (I: C901 - superprecoce, II: C333B - normal, e III: C806 - superprecoce), semeado em 20 de outubro.

O modelo sugerido representa satisfatoriamente a variação temporal do índice de área foliar por meio da soma térmica, a qual estima o índice de área foliar na cultura de milho por meio da medida no campo da estatura de plantas.

BERLATO, M. A; MATZENAUER, R.; SUTILI, V.R. Relação entre temperatura e o aparecimento de fases fenológicas do milho (Zea mays L.). Agronomia Sulriograndense, Porto Alegre, v. 20, n. 1, p. 111-132, 1984.

CALDAS, L.S. et al. Measurement of leaf area with a hand-scanner linked to a microcomputer. Revista Brasileira de Fisiologia Vegetal, Brasília, v. 4, n. 1, p. 17-20, 1992.

FANCELLI, A.L., DOURADO-NETO, D. Produção de milho. Guaíba: Agropecuária, 2000. 360 p.

FANCELLI, A.L.; DOURADO-NETO, D. Tecnologia da produção de milho. Piracicaba: FEALQ/ ESALQ/ USP, 1999. 360 p.

IOWA STATE UNIVERSITY. National corn handbook. Cooperative extension Service: Ames, 612 p. 1993.

JAGTAP, S.S.; MORNU, M.; KANG, B.T. Simulation of growth, development and yield of maize in the transition zone of Nigeria. Agricultural Systems , Nebraska, v. 41, n. 2, p. 215-219, 1993.

LEAL, B.G. Caracterização da radiação, análise de crescimento e do desenvolvimento de milho (Zeamays L.) em três densidades de plantio. Viçosa: Universidade Federal de Viçosa, 1993. 55 p. Dissertação (Mestrado em Meteorologia Agrícola) – Universidade Federal de Viçosa, 1993.

LIMA, M.G. de. Calibração e validação do modelo ceres-maize em condições tropicais do Brasil. Piracicaba: ESALQ/USP, 1995. 119 p. (Tese de Doutorado em Fitotecnia), Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, USP, 1995.

PEREIRA, A.R.; MACHADO, E.C. Análise quantitativa do crescimento de comunidade vegetal. Campinas: Instituto Agronômico, 1987. 33 p. (Boletim Técnico, 114).

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