O conceito de equilíbrio hidráulico e termodinâmico da água no solo aplicado ao estudo da curva de retenção e murchamento de plantas

Estimativas sobre alterações climáticas globais têm aumentando a demanda por estudos sobre propriedades dos solos relativamente secos e limitações impostas à absorção de água pelas plantas em condições de escassez hídrica. Neste estudo, fatores que influenciam a retenção da água no solo e o murchamento de plantas foram avaliados com base no conceito de equilíbrio da água no solo. Objetivou-se com este estudo: (i) avaliar a confiabilidade de medições do conteúdo de água no solo sob altas sucções matriciais em câmaras de pressão, usando como referência a técnica de ponto de orvalho (ii) avaliar as interações entre espécies de plantas e solos com diferentes classes texturais no ponto de murcha permanente (iii) investigar as relações entre equilíbrio hidráulico da água no solo e murchamento de plantas a partir do conceito de corte hidráulico. Para tanto, um experimento para avaliar a influência dos tipos de solos e espécies de plantas, no ponto de murcha permanente foi conduzido em casa de vegetação da Escola Superior de Agricultura \"Luiz de Queiroz\" da Universidade de São Paulo, Piracicaba, São Paulo. Avaliou-se o murchamento de plantas de girassol (Helianthus annuus L.), milho (Zea mays L.) e soja (Glycine max L.). Os solos utilizados no estudo foram coletados na camada superficial (0-10 cm) em quatro áreas, selecionadas com o objetivo de obter classes texturais contrastantes, localizadas no município de Piracicaba, São Paulo, Brasil. Sub-amostras foram utilizadas para determinação da distribuição do tamanho de partículas e atributos químicos. Amostras indeformadas foram coletadas para a determinação da curva de retenção da água no solo pela técnica de câmaras de pressão. Adicionalmente, amostras deformadas foram utilizadas para determinação das características de retenção da água no solo pela técnica do ponto de orvalho em altos valores de sucções matriciais. Os dados de retenção de água no solo foram ajustados a modelos empíricos para estimativas da sucção matricial e conteúdo de água relacionada à água em equilíbrio hidráulico (água residual). Foram observadas similaridades nas determinações das características de retenção da água no solo entre as técnicas de câmaras de pressão e ponto de orvalho, sugerindo a boa drenagem das amostras de solo em câmaras de pressão. Interações significativas foram observadas entre os tipos de solos e espécies de plantas no ponto de murcha permanente, indicando que o movimento de água no contínuo solo-planta-atmosfera foi dependente de resistências relacionadas tanto ao solo quanto às plantas. Ou seja, tanto à capacidade do solo em transportar água até raízes, quanto à habilidade das plantas em absorver a água transportada, assim como, aos processos de regulação de água que ocorrem nas plantas. A abordagem baseada no conteúdo de água residual para o intervalo de sucções matriciais de 0 a 15.000 hPa não foi adequada para ilustrar a condição de equilíbrio hidráulico da água no solo, definidos pelo corte hidráulico, e relações com as sucções matriciais em ocorre o murchamento de plantas.

Disponibilidade de níquel no sistema solo-planta: efeito de doses e saturações por bases

Por se tratar de um elemento essencial às plantas e um metal pesado ao mesmo tempo, o níquel requer atenção quanto aos aspectos da fisiologia de plantas e ambiental. Além disso, existe um intervalo estreito entre as exigências nutricionais e os teores tóxicos às plantas. Neste contexto, objetivou-se avaliar o efeito do Ni no sistema solo-planta, com foco no ciclo do N e a disponibilidade do elemento no solo, por meio de experimento em condições controladas, utilizando vasos distribuídos inteiramente ao acaso, utilizando-se esquema fatorial 2 x 5, com sete repetições cada tratamento. O primeiro fator foi constituído de duas saturações por base (50 e 70%) e o segundo de cinco doses de Ni (0; 0,1; 0,5; 1,0 e 10,0 mg dm-3 de solo). Os vasos foram preenchidos com 8 dm3 de terra e cultivados com soja [Glycine max (L.) Merrill] sucedida por girassol (Helianthus annuus L.). Os parâmetros qualitativos e quantitativos: altura de plantas (AP), diâmetro do caule (DC), número de nós (NN), estádio fenológico (EF), índice SPAD e, diâmetro do capítulo (DCap) (para girassol) foram avaliadas aos 30 e 60 dias após a emergência (d.a.e.) de cada cultivo. Plantas inteiras de soja, amostradas em quatro vasos de cada tratamento, foram coletadas no estádio R1. Na mesma ocasião foram coletadas amostras de solo da rizosfera. Em seguida, as plantas coletadas foram divididas em: folhas; raízes (nódulos na soja) e parte aérea. Foram determinados nas folhas utilizadas para diagnose em soja e girassol: os teores de macro e micronutrientes, as atividades da redutase do nitrato e da urease e as concentrações dos ácidos orgânicos: oxálico, malônico, succínico, málico, tartárico, fumárico, oxaloacético, cítrico e lático. Os mesmos ácidos orgânicos foram determinados em raízes secundárias de girassol e nódulos de soja. Foram realizadas avaliações ultraestruturais por meio de microscopia eletrônica de transmissão (MET) em raízes de girassol, e estruturais e de tonalidade em nódulos de soja, por meio de microscopia de luz. No solo, foram determinadas: atividade urease, desidrogenase, Ni total e fitodisponível pelos métodos: Mehlich-1, Mehlich-3 e DTPA. No período de maturidade fisiológica de cada cultura foi realizada a colheita das plantas dos vasos restantes para determinação de produção de grãos, teores de Ni na planta inteira e Ni e N nos grãos. Ao final dos dois experimentos foi realizada nova coleta de solo para extração sequencial de Ni. O índice SPAD em soja aos 60 d.a.e., a produção de massa seca da parte aérea da soja e da raiz de girassol foram influenciados pela saturação por bases, doses de níquel e pela a interação destes. Foram influenciados pelas saturações por base e doses de níquel (fatores isolados): para soja: AP aos 60 d.a.e., NN aos 30 e 60 d.a.e., SPAD aos 30 d.a.e.; para girassol: AP e NN aos 30 e 60 d.a.e., DC e SPAD aos 30 d.a.e. As demais variáveis avaliadas aos 30 e 60 d.a.e. foram influenciadas apenas pela saturação por bases, ou doses de Ni separadamente. As plantas de soja e girassol apresentaram maiores teores de Ni nos diferentes tecidos avaliados (exceto grãos) quando cultivadas sob V50%. A produção de grãos de soja e girassol não foi influenciada pelos tratamentos, porém o teor de N dos grãos de soja influenciado pelas doses de Ni na V70%. A atividade da enzima urease nas folhas de soja e girassol foi responsiva positivamente ao aumento das doses de Ni. Quatro dos ácidos orgânicos avaliados e o teor de N nas folhas e nos grãos foram maiores nas plantas cultivadas sob V70% com a dose de 0,5 mg dm-3 de Ni. As doses de Ni bem com as saturações por bases influenciaram diretamente o balanço de nutrientes das plantas. Os extratores Mehlich-1, Mehlich-3 e DTPA apresentaram elevado coefienciente de correlação entre a fração de Ni disponível no solo e a concentração do elemento nas plantas de soja e girassol, sendo o extrator DTPA o que apresentou maior coeficiente de correlação. O Ni apresentou distribuição variável entre as diferentes frações do solo em função dos tratamentos. Os solos dos tratamentos com saturação por bases de 70% apresentaram maior concentração de Ni ligado a carbonato, comparado aos tratamentos sob saturação por bases de 50%. A distribuição do Ni entre as frações do solo seguiu a seguinte orgem: ligado a carbonato < trocável < ligado a óxidos < matéria orgânica < residual. A saturação por bases exerceu efeito diferenciado para a atividade da urease no solo em função da cultura avaliada. Por sua vez, o Ni exerceu efeito diferenciado sobre a atividade de desidrogenase em função da cultura estudada

Effects of boron foliar applications on vegetative and reproductive growth of sunflower

Foliar application may be used to supply boron (B) to a crop when B demands are higher than can be supplied via the soil. While B foliar sprays have been used to correct B deficiency in sunflower (Helianthus annuus L.) in the field, no studies have determined the amount of B taken up by sunflower plant parts via foliar application. A study was conducted in which sunflower plants were grown at constant B concentration in nutrient solution with adequate B (46 mum) or with limited B supply (0.24, 0.40 and 1.72 mum) using Amberlite IRA-743 resin to control B supply. At the late vegetative stage of growth (25 and 35 d after transplanting), two foliar sprays were applied of soluble sodium tetraborate (20.8 % B) each at 0, 28, 65, 120 and 1200 mm (each spray equivalent to 0, 0.03, 0.07, 0.13 and 1.3 kg B ha(-1) in 100 L water ha(-1)). The highest rate of B foliar fertilization resulted in leaf burn but had no other evident detrimental effect on plant growth. Under B-deficient conditions, B foliar application increased the vegetative and reproductive dry mass of plants. Foliar application of 28-1200 mm B increased the total dry mass of the most B-deficient plants by more than three-fold and that of plants grown initially with 1.72 mum B in solution by 37-49 %. In this latter treatment, the dry mass of the capitulum was similar to that achieved under control conditions, but in no instance was total plant dry mass similar to that of the control. All B foliar spray rates increased the B concentration in various parts of the plant tops, including those that developed after the sprays were applied, but the B concentration in the roots was not increased by B foliar application. The B concentration in the capitulum of the plants sprayed at the highest rate was between 37 and 93 % of that in the control plants. This study showed that B foliar application was of benefit to B-deficient sunflower plants, increasing the B status of plant tops, including that of the capitulum which developed after the B sprays were applied. (C) 2003 Annals of Botany Company.

Perfil de ácidos gordos de sementes: benefícios para a saúde

Introdução e Objetivos: Nos últimos anos tem-se verificado um aumento na procura de sementes oleaginosas, sobretudo de girassol, sésamo, linhaça e pevides de abóbora, porque o seu consumo está associado a efeitos benéficos para a saúde. Recentemente, surgiram no mercado "novas" sementes que agora fazem parte da nossa alimentação, como por exemplo, as sementes de chia e de papoila. Normalmente, este tipo de produtos são adicionados a outros alimentos como batidos, iogurtes, sumos de fruta, ou são usados como ingredientes na produção de produtos de padaria e/ou pastelaria. O objetivo deste trabalho foi determinar o perfil de ácidos gordos de diferentes tipos de sementes que estão frequentemente disponíveis no mercado Português. Material e Métodos: Foram adquiridas em 2015, nas superfícies comerciais e ervanárias da região de Lisboa, oito tipos de sementes. Determinou-se o perfil de ácidos gordos por cromatografia gasosa das seguintes amostras: Papoila (Papaver somniferum L.), chia (Salvia hispanica), alpista (Phalaris canariensis L.), cânhamo (Cannabis sativa L.), abóbora (Cucurbita L.), girassol (Helianthus annuus L.), sésamo (Sesamum indicum L.) e linhaça (Linum usitatissimum L.). Resultados e Discussão: Verificou-se que para as sementes de linhaça e chia o principal ácido gordo foi o ácido alfa-linolénico (C18:3, n3), com valores que variaram entre 45,9% e 64,4% do total de ácidos gordos, para sementes de linhaça e sementes de chia, respetivamente. Para as restantes amostras o principal ácido gordo foi o ácido linoleico (C18:2, n6). As sementes de papoila apresentaram o maior teor de ácido linoleico (71,6% do total de ácidos gordos), e as sementes de sésamo apresentaram o teor mais elevado de ácido oleico (39,6% do total de ácidos gordos). Conclusões: Todas as sementes analisadas apresentam um perfil de ácidos gordos saudável, sendo estes sobretudo ácidos gordos insaturados relacionados com efeitos benéficos na prevenção de doenças cardiovasculares. Este estudo fornece novos dados sobre o perfil de ácidos gordos de sementes oleaginosas amplamente disponíveis, que poderão ser úteis para avaliar o padrão alimentar da população Portuguesa, mas também para o desenvolvimento de futuras recomendações e orientações alimentares.

Regulação coordenada da mobilização de lipídios e proteínas por hormônios, fontes de carbono e nitrogênio durante o crescimento pós-germinativo em Girassol

The mobilization of food reserves in storage tissues and allocation of their hydrolysis products in the growing axis are critical processes for the establishment of seedlings after germination. Therefore, it is crucial for mobilization of reserves to be synchronized with the growing axis, so that photosynthetic activity can be started before depletion of reserves. For this, integrative approaches involving different reserves, different hydrolysis products and interaction between storage and growing axis tissues, either through hormones or metabolites with signaling role, can contribute greatly to the elucidation of the regulation mechanisms for reserve mobilization. In this study, was hypothesized that hormones and metabolites have different actions on reserve mobilization, and there must be a crossed effect of sugars on the mobilization of proteins and amino acids on lipids and starch mobilization in sunflower seedlings. This study was conducted with seeds of sunflower (Helianthus annuus L.) hybrid Helio 253 using in vitro culture system. Seeds were germinated on Germitest® paper and grown on agar-water 4 g/L without addition of nutrients during 9 days after imbibition (DAI) for growth curve. To verify the effect of metabolites and hormones, seedlings were transferred in the 2nd DAI to agar-water 4 g/L supplemented with increasing concentrations of sucrose or L-glutamine, abscisic acid, gibberellic acid or indolebutyric acid. The results of this study confirm that the mobilization of lipids and storage proteins occurs in a coordinated manner during post-germination growth in sunflower, corroborating the hypothesis that the application of external carbon (sucrose) and nitrogen (L-glutamine) sources can delay the mobilization of these reserves in a crossed way. Moreover, considering the changes in the patterns of reserve mobilization and partition of their products in seedlings treated with different growth regulators, it is evident that the effects of metabolites and hormones must involve, at least in part, distinct mechanisms of action

Curva de calibração para predição do teor de óleo pela análise do espectrômetro de infravermelho próximo (NIR) em ensaios de competição de cultivares de girassol no Brasil.

2009

Rotações de Culturas e Afolhamentos

A rotação de culturas é uma prática agronómica importante em todos os sistemas de agricultura. A alternância de culturas de espécies com características distintas ao nível morfológico (sistema radical), ciclo vegetativo (épocas distintas de sementeira e colheita) e ao nível da sua resistência a pragas e doenças, contribui para o aumento da melhoria das características físicas, químicas e biológicas dos solos. A rotação de culturas pode melhorar a estrutura do solo, quer pela introdução de matéria orgânica, quer pela porosidade biológica criada pelas raízes das culturas. O aumento da porosidade biológica conduzirá a uma maior infiltração da água no solo com consequência na redução do escoamento superficial e portanto, da erosão hídrica. O acréscimo da porosidade biológica no solo pelas raízes é de extrema importância, principalmente em sistemas de mobilização nula (sementeira directa). A utilização de plantas leguminosas, como por exemplo a Vicia sativa L. (vicia ou ervilhaca) a Lupinus luteus L.(tremocilha), o Cicer arietinum L. (grão-de-bico) a Pisum sativum L. (ervilha), etc., na rotação, favorecerá o incremento de azoto no solo, o qual será favorável ao crescimento das gramíneas com redução dos seus custos de produção. Outro aspecto extremamente importante da rotação de culturas prende-se com a melhor distribuição do parque de máquinas e da mão-de-obra ao longo do ano, fazendo-se alternar culturas com épocas de sementeira e de colheita diferentes, como por exemplo o Helianthus annuus L. (girassol) que é uma cultura de primavera-verão, o trigo mole (Triticum aestivum L.) e a cevada dística (Hordeum distichum L.) que são culturas de outono-inverno, etc.

Aspectos morfofisiológicos do girassol irrigado por gotejamento no Submédio São Francisco.

O objetivo desse trabalho foi avaliar a influência de diferentes lâminas de irrigação e arranjos de gotejadores nas características morfofisiológicas de variedades de girassol. O delineamento experimental foi em blocos casualizados dispostos em esquema fatorial 2x2x4, considerando duas variedades de girassol (Hélio 251 e Hélio 360), dois arranjos das linhas de gotejo (fileiras simples e fileiras duplas) e quatro lâminas de irrigação (75, 90, 105 e 120% da ETc), com três repetições. Foram avaliados altura, diâmetro do caule, número de folhas, peso do capítulo, peso de mil aquênios, produtividade e respostas fisiológicas das plantas. A partir dos resultados obtidos, foi observado que, no geral, a lâmina correspondente a 100% da ETc proporcionou as melhores respostas para o cultivo das variedades de girassol Hélio 251 e Hélio 360. Considerando a não diferença significativa entre os arranjos das linhas de gotejadores, o de fileiras duplas torna-se o mais viável para o cultivo de girassol, tendo em vista sua maior economia na instalação do sistema de rrigação. O teor de óleo dos aquênios não é influenciado pela disponibilidade de água para as plantas de girassol.

Estimation of light interception in research environments: A joint approach using directional light sensors and 3D virtual plants applied to sunflower (Helianthus annuus) and Arabidopsis thaliana in natural and artificial conditions

Light interception is a major factor influencing plant development and biomass production. Several methods have been proposed to determine this variable, but its calculation remains difficult in artificial environments with heterogeneous light. We propose a method that uses 3D virtual plant modelling and directional light characterisation to estimate light interception in highly heterogeneous light environments such as growth chambers and glasshouses. Intercepted light was estimated by coupling an architectural model and a light model for different genotypes of the rosette species Arabidopsis thaliana (L.) Heynh and a sunflower crop. The model was applied to plants of contrasting architectures, cultivated in isolation or in canopy, in natural or artificial environments, and under contrasting light conditions. The model gave satisfactory results when compared with observed data and enabled calculation of light interception in situations where direct measurements or classical methods were inefficient, such as young crops, isolated plants or artificial conditions. Furthermore, the model revealed that A. thaliana increased its light interception efficiency when shaded. To conclude, the method can be used to calculate intercepted light at organ, plant and plot levels, in natural and artificial environments, and should be useful in the investigation of genotype-environment interactions for plant architecture and light interception efficiency. This paper originates from a presentation at the 5th International Workshop on Functional–Structural Plant Models, Napier, New Zealand, November 2007.

Can arsenic-phytochelatin complex formation be used as an indicator for toxicity in Helianthus annuus?

The formation of arsenic-phytochelatin (As-PC) complexes is thought to be part of the plant detoxification strategy for arsenic. This work examines (i) the arsenic (As) concentration-dependent formation of As-PC complex formation and (ii) redistribution and metabolism of As after arrested As uptake in Helianthus annuus. HPLC with parallel ICP-MS/ES-MS detection was used to identify and quantify the species present in plant extracts exposed to arsenate (As(V)) (between 0 and 66.7 micromol As l-1 for 24 h). At As concentrations below the EC50 value for root growth (22 micromol As l-1) As uptake is exponential, but it is reduced at concentrations above. Translocation between root and shoot seemed to be limited to the uptake phase of arsenic. No redistribution of As between root and shoot was observed after arresting As exposure. The formation of As-PC complexes was concentration-dependent. The amount and number of As-PC complexes increased exponentially with concentration up to 13.7 micromol As l-1. As(III)-PC3 and GS-As(III)-PC2 complexes were the dominant species in all samples. The ratio of PC-bound As to unbound As increased up to 1.3 micromol As l-1 and decreased at higher concentrations. Methylation of inorganic As was only a minor pathway in H. annuus with about 1% As methylated over a 32 d period. The concentration dependence of As-PC complex formation, amount of unbound reduced and oxidized PC2, and the relative uptake rate showed that As starts to influence the cellular metabolism of H. annuus negatively at As concentrations well below the EC50 value determined by more traditional means. Generally, As-PC complexes and PC-synthesis rate seem to be the more sensitive parameters to be studied when As toxicity values are to be estimated.

Uptake, translocation and transformation of arsenate and arsenite in sunflower (Helianthus annuus):formation of arsenic-phytochelatin complexes during exposure to high arsenic concentrations

The aim of the study was to determine the time-dependent formation of arsenic-phytochelatin (As-PC) complexes in the roots, stems and leaves of an arsenic-nontolerant plant (Helianthus annuus) during exposure to 66 mol l(-1) arsenite (As(III)) or arsenate (As(V)). We used our previously developed method of simultaneous element-specific (inductively coupled plasma mass spectrometry, ICP-MS) and molecular-specific (electrospray-ionization mass spectrometry, ES-MS) detection systems interfaced with a suitable chromatographic column and eluent conditions, which enabled us to identify and quantify As-PC complexes directly. Roots of As-exposed H. annuus contained up to 14 different arsenic species, including the complex of arsenite with two (gamma-Glu-Cys)(2)-Gly molecules [As((III))-(PC(2))(2)], the newly identified monomethylarsonic phytochelatin-2 or (gamma-Glu-Cys)(2)-Gly CH(3)As (MA((III))-PC(2)) and at least eight not yet identified species. The complex of arsenite with (gamma-Glu-Cys)(3)-Gly (As((III))-PC(3)) and the complex of arsenite with glutathione (GSH) and (gamma-Glu-Cys)(2)-Gly (GS-As((III))-PC(2)) were present in all samples (roots, stems and leaves) taken from plants exposed to As. The GS-As((III))-PC(2) complex was the dominant complex after 1 h of exposure. As((III))-PC(3) became the predominant As-PC complex after 3 h, binding up to 40% of the As present in the exposed plants. No As-PC complexes were found in sap (mainly xylem sap from the root system), in contrast to roots, stems and leaves, which is unequivocal evidence that As-PC complexes are not involved in the translocation of As from root to leaves of H. annuus.