Desvendada a causa do prejuízo das infestantes nas culturas

Ribas A. Vidal1*; Aldo Merotto Jr.1; Michelangelo M. Trezzi2*,Augusto Schweig1 e Lucas F. Cieslik21Faculdade de Agronomia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS. ribas.vidal@gmail.com2Curso de Agronomia, Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, PR.* Pesquisadores do CNPq.

Introdução

As plantas daninhas constituem-se o componente biótico de maior complexidade de manejo nas lavouras. A complexidade decorre da diversidade de clima, de solo, de espécies e de produtos herbicidas e doses. Além disso, há interação dos tratos culturais da lavoura interferirem nas estratégias de manejo e no resultado da interferência entre infestantes e plantas cultivadas.

O impacto das plantas daninhas no rendimento das culturas é muito acentuado. Mas, é surpreendente que até hoje os institutos de economia agrícola, ou outras entidades, não tenham investido esforços para quantificar com maior precisão este prejuízo na agricultura brasileira. Estimativas simples baseadas em trabalhos internacionais (Oerke, 2006), indicam que no Brasil as perdas médias atingem 5 a 25% do rendimento das culturas de arroz, feijão, milho, soja e trigo, mesmo depois de tomadas todas as medidas para o controle das infestantes. As perdas relatadas ocorrem porque os métodos de controle utilizados não possuem eficiência total; ou são empregados em momento inadequado ou insuficiente; ou não são utilizados na quantidade ou intensidade necessária (Oerke, 2006; Vidal, 2010).

O prejuízo financeiro que as plantas daninhas causam aos agricultores nas cinco culturas acima, mesmo depois do controle, é estimado em 5 bilhões de reais. A título de comparação, esse montante perdido é quase igual ao valor utilizado pelo governo federal no SUS (R$ 2,6 bilhões) em todo ano de 2010 e mais o orçamento de dois anos no programa REUNI (renovação das universidades) (R$ 2,5 bilhões). Mas, não é apenas perda financeira. Anualmente são perdidas quase 11 milhões de toneladas de grãos, que equivalem a 8,4% da produção nacional (Vidal et al., 2010).

Inicialismo, o primeiro processo de interação negativa entre plantas

O que intrigava os cientistas por muito tempo era a causa dos prejuízos causados pelas infestantes. Sabia-se que competição, alelopatia e parasitismo eram tipos de interferência negativa entre plantas. Mas, não se entendia exatamente porque há tanto prejuízo, mesmo depois de utilizada todas medidas de controle das infestantes.

Uma teoria inovadora começou a ser desenvolvida a partir dos resultados de pesquisador argentino (Ballaré et al., 1990) indicando que a qualidade da luz era determinante na morfologia das plantas desde os primeiros momentos a partir da sua emergência do solo. Os fitocromos são fotoreceptores importantes no controle do crescimento e do desenvolvimento das plantas, pois detectam comprimentos de onda entre 660 hm (vermelho=V) e 720 hm(vermelho extremo=Ve) (Vidal & Merotto Jr., 2010). Em função da qualidade da luz que uma plântula recebe já no início do seu desenvolvimento, ela é capaz de regular a distribuição de fotossintatos e de alterar seu desenvolvimento.

Quando ocorre aumento no sombreamento, a proporção dos comprimentos de onda V:Ve diminui e isto sinaliza para as plântulas a presença de outras plantas vizinhas, ou seja, sinaliza que haverá competição pela luz em estádios futuros. Como consequência desta sinalização, ocorrem o estiolamento do colmo e a redução da emissão de ramificações e afilhos. A planta destina os fotoassimilados em maior proporção para a parte aérea do que para as raízes. Isso altera a forma das plantas (fotomorfogênese) conforme modelo representado na Figura 1. Pela alteração na morfologia da cultura, as plântulas deixam de alocar os fotossintatos para a raiz e os destinam para o crescimento da parte aérea. Isto permite maior formação de dossel vegetal, com possibilidade de maior captura de energia luminosa, ou seja, confere à planta maior habilidade competitiva por luz (Vidal & Merotto Jr., 2010).

Figura 1. Modelo esquemático do inicialismo, onde a qualidade da luz atua como sensor de vizinhança e altera a proporção entre massa de raízes e de parte aérea das plantas (Fonte: Vidal & Merotto Jr., 2010).

Mas, o que ocorre com a planta quando se aplicam herbicidas em pós-emergência? A resposta agora é clara, as plantas cultivadas nunca mais recuperam o formato original e, com isso, deixam de explorar todos recursos do solo na sua magnitude e perdem rendimento de grãos.

Foi proposto, pela primeira vez, o termo INICIALISMO para designar esse processo (Vidal et al., 2008). A palavra se originaria do latim ”initialis” e significa ”inicial” e ”ismo” significa ”referente a”. Assim, definiu-se INICIALISMO como a denominação de uma forma de interação entre plantas, que ocorre pela detecção precoce de vizinhos devido à alteração na qualidade de luz, de forma que, uma espécie é prejudicada e outra sofra efeito neutro ou positivo.

Outros exemplos de inicialismo na literatura

Estudos com plantas de milho semeado em potes sem limitação de água e nutrientes indicaram que, em condições de baixa relação V:Ve, ocorreu a elongação das plântulas de milho, quando comparado aos tratamentos com alta razão V:Ve. Constatou-se também que, no tratamento luminoso que simulava a presença de plantas daninhas, ocorreu quase 30% maior área foliar e houve maior locação de reservas para a parte aérea em detrimento à raiz, quando comparados ao tratamento de alta V:Ve. Confirmou-se, ainda, que a orientação foliar das plantas de milho também é regulada pelos fitocromos, pois 68% das folhas estavam alinhadas de forma perpendicular à linha de semeadura no tratamento sob alto V:Ve, contrastado com apenas 49% sob baixo V:Ve (Tabela 1).

Tabela 1. Impacto da qualidade de luz no inicialismo em diversas culturas gramíneas.

Em cereais de inverno que perfilham, como aveia e trigo, a qualidade da luz afeta o desenvolvimento dos afilhos e é mediada, ao menos em parte, pela dominância apical do colmo principal com inibição do crescimento dos afilhos (Tabela 1). Em cereais de verão, como o arroz, a diminuição da qualidade da luz reduziu a matéria seca na parte aérea de plantas e a emissão de afilhos aos 15 dias após a emergência (Tabela 1).

Em culturas dicotiledôneas também se constatou a fotomorfogênese. O conteúdo de fotoassimilados destinados às brotações em trevo branco foi superior no tratamento com baixa V:Ve comparados com plantas desenvolvendo-se em locais com taxa V:Ve elevadas. O conteúdo de fotoassimilados destinado aos demais órgãos das plantas de trevo não diferiu estatisticamente entre tratamentos. Assim, a redução da quantidade de luz vermelha para vermelho extremo teve a capacidade de aumentar a formação de órgãos nesta espécie (Tabela 2).

Tabela 2. Impacto da qualidade de luz no inicialismo em diversas culturas dicotiledôneas.

A incidência de luz vermelho extremo incidindo lateralmente sobre a espécie arbórea Betula pendula Roth elongou o colmo das plântulas, mesmo em condições de diferentes níveis de nitrogênio. Estes resultados demonstraram que o local de sensibilidade da qualidade de luz vermelha e vermelho extremo está posicionado lateralmente nestas plantas (Tabela 2).

Estudos em pinheiro (Pinus sylvestris), outra espécie arbórea, quando as plântulas foram avaliadas aos 93 dias após a emergência, também confirmam acúmulo de massa total nos tratamentos com baixa V:Ve em comparação aos tratamentos com alta V:Ve. Nos tratamentos simulando infestantes, as plantas também apresentaram maior número de radículas por planta (Tabela 2).

Em soja, o incremento da radiação Ve também diminuiu a massa seca da parte aérea das plantas de soja já aos 16 DAE em todos os tratamentos de luminosidade. Ainda, plântulas de soja apresentaram incremento na relação massa da parte aérea:massa das raízes quando as plantas conviveram inicialmente com gramíneas (baixo V:Ve) se comparadas às plantas sob alto V:Ve (sem competição) (Tabela 2).

Tendências futuras sobre o inicialismo e utilização prática

Os trabalhos atuais concentram-se em completar os estudos dos processos bioquímicos e fisiológicos para entender o fenômeno. Aparentemente, na natureza, o ”gatilho está sempre puxado”, ou seja, sempre que submetidas à baixa V:Ve as plantas estiolam. Para confirmar a ocorrência de inicialismo, as pesquisas a serem realizadas deveriam avaliar a distribuição de biomassa em parte aérea (PA) e raízes (R), tanto na planta cultivada, quanto na daninha. Em duas condições se confirmaria a ocorrência de INICIALISMO. Primeira, quando for detectada na cultura (sob convivência de plantas) elevação na razão PA:R, mas a distribuição de biomassa nas plantas daninhas não for afetada, confirmando a interação negativa tipo INICIALISMO. Segunda, quando elevada razão PA:R for observada tanto em plantas daninhas como cultivadas (sob baixa V:Ve ou convivência entre as plantas), mas esta elevada PA:R for ”suave” nas daninhas se comparada à da planta cultivada.

Especula-se que pode haver pelo menos três utilidades práticas para esse conhecimento para manter elevada capacidade de produção das lavouras: obter plantas ”cegas”; minimizar a sensibilidade à qualidade da luz com reguladores de crescimento; obter plantas transgênicas ”cegas”.

Em todas essas três aplicações propostas, as plantas da cultura quando ”cegas” seriam insensíveis a presença inicial de infestantes, de forma que manteriam elevada produtividade de grãos mesmo quando o controle com herbicidas em pós-emergência fosse realizado tardiamente.

Paralelamente, estudos com plantas menos sensíveis ao inicialismo poderiam quantificar o verdadeiro impacto do inicialismo no desempenho final das plantas e estimar seu significado no rendimento das culturas. Por exemplo, hipotetiza-se que a resposta ao baixo V:Ve favorece as plantas na competição por luz, mas, caso ocorra limitação de recursos do solo (água e nutrientes), a planta pode ficar vulnerável à competição com as vizinhas. Isto decorreria porque alocando mais fotossintatos para a parte aérea e menos para as raízes impossibilitaria que tivesse habilidade competitiva tão acentuada quanto uma planta sem infestações, ou mesmo insensível ao inicialismo, para disputar os recursos do solo.

Os estudos com plantas mutantes insensíveis à elongação têm se intensificado para identificar os genes envolvidos e para ”entender” toda a sequência de eventos que controla o processo. Eventualmente, o produto deste conhecimento seria a produção de culturas transgenicas ”tolerantes” à interferência entre plantas ou permitiria maior adensamento de plantas da cultura na área, de forma que poderia propiciar maior rendimento da cultura por unidade de área.

Além disso, a variabilidade natural existente numa espécie poderá ser explorada para a obtenção de genótipos mais tolerantes aos efeitos da baixa qualidade da luz. Variação de cinco vezes na reflexão da relação V:Ve foi encontrado entre 14 variedades de arroz sob condições de campo (Merotto & Fischer, 2002), indicando a presença de variabilidade genotípica substancial a respeito desta característica. Estudos com trigo demonstraram variabilidade genotípica da quantidade de afilhos emitida em resposta ao aumento da densidade de plantas em relação direta com a sensibilidade diferencial aos efeitos da baixa da qualidade de luz (Almeida et al. 2001b).

Assim sendo, pode-se inferir que a variabilidade intraespecífica existente em uma cultura, em relação à sensibilidade à qualidade da luz, poderia operar em resposta aos efeitos da qualidade da luz emitida por plantas daninhas (Merotto Jr. et al., 2009). Além disto, a identificação de um gene ou de genes com grande efeito na sensibilidade à baixa qualidade da luz também pode ser explorada para o desenvolvimento de plantas transgênicas que resultem em cultivares mais competitivas com plantas daninhas.

Outra utilidade dos conhecimentos relacionados à qualidade da luz aplicada ao efeito do inicialismo em plantas é a determinação de níveis críticos da relação radiação V:Ve como ferramenta de diagnóstico do início da interferência entre plantas daninha e cultivadas (Merotto Jr. et a., 2009). O ”nível de dano econômico” significa a quantidade de indivíduos de uma determinada espécie de planta daninha acima da qual ocorre prejuízo econômico que justifica a adoção de medidas de controle. Níveis críticos da relação radiação V:Ve como um indicativo da interferência de plantas daninhas podem ser considerados como um fator de integração das variáveis fisiológicas de crescimento da plantas estritamente relacionado com o início do efeito da competição interespecífica (Merotto Jr. et al., 2009).

Referências Consultadas

ALMEIDA, M.L.; MUNDSTOCK, C.M. O afilhamento de aveia afetado pela qualidade da luz em plantas sob competição. Ciência Rural, Santa Maria, v.31, n.3, p.393-400, 2001a.

ALMEIDA, M.L.; MUNDSTOCK, C.M. A qualidade da luz afeta o afilhamento em plantas de trigo quando cultivados sob competição. Ciência Rural, Santa Maria, v.31, n.3, p.401-408, 2001b.

APHALO, P.J.; LEHTO, T. Effects of lateral far-red light supplementation on the growth and morphology of birch seedlings and its interaction with mineral nutrition. Trees Structure and Function, Berlin, v.15, n.5, p.297-303, 2001.

BALLARÉ, C.L. et al. Far-red radiation reflected from adjacent leaves: an early signal of competition in plant canopies. Science, Washington, v.247, n.4940, p.329-332, 1990.

HERAUT-BRON, V. et al. Phytochrome mediated effects on leaves of white clover: Consequences for light interceptions by the plant under competition for light. Annals of Botany, London, v.88, n. Sp. Iss. SI, p.737-743, 2001.

LA ROSA, T.M.; LETHO, T.; APHALO, P.J. Does far-red light affect growth and mycorrhizas of Scots pine seedlings grown in forest soil? Plant and Soil, The Hague, v. 211, n.2, p.259-268, 1999.

MEROTTO Jr, A.; FISCHER, A.J. Variability of red-far-red rations in the light reflected and transmitted by rice cultivars as an indicator of competitiveness against weeds. In: Annual Meeting of the Weed Science Society of America, 43., Jacksonville, 2002. Proceedings... Jacksonville: WSSA, 2002. p.26.

MEROTTO Jr., A. et al. Interferência das plantas daninhas sobre o desenvolvimento inicial de plantas de soja e arroz através da qualidade da luz. Planta Daninha, Viçosa, v.20, n.1, p.9-16, 2002.

MEROTTO JR., A. et al.. Perspectives for using light quality knowledge as an advanced ecophysiological weed management tool. Planta Daninha, Viçosa, v.27, n.2, p.407-419, 2009.

OERKE, E.C. Crop losses to pests. Journal of Ag. Sciences, v. 144, n. 1, p. 31-41, 2006.

RAJCAN, I.; SWANTON, C.L. Understanding maize-weed competition – resource competition, light quality and the whole plant. Field Crops Research, Amsterdam, v.71, n.2, p.139-150, 2001.

VIDAL, R.A. Interação negativa entre plantas: inicialismo, alelopatia e competição. Porto Alegre: Evangraf, 2010. 132p.

VIDAL, R.A. & MEROTTO Jr., A. Inicialismo. In: VIDAL, R.A. Interação negativa entre plantas: inicialismo, alelopatia e competição. Porto Alegre: Evangraf, 2010. 132p.

VIDAL, R.A. et al. Nível crítico de dano de infestantes em culturas anuais. Porto Alegre: Evangraf, 2010. 132p.

VIDAL, R.A. et al. Initialism: a new term to describe the first mechanism of negative interaction between weeds and crops. Journal of Plant Diseases and Protection, v.21, p.595-98. 2008.

Revista Plantio Direto, edição 121, janeiro/fevereiro de 2011. Aldeia Norte Editora, Passo Fundo, RS.