ASPECTOS ESTRUTURAIS DE RAÍZES DE CANA-DE-AÇÚCAR SOB O EFEITO DA COMPACTAÇÃO DO SOLO

NOTA

ASPECTOS ESTRUTURAIS DE RAÍZES DE CANA-DE-AÇÚCAR SOB O EFEITO DA COMPACTAÇÃO DO SOLO⁽¹⁾

RACHEL BENETTI QUEIROZ-VOLTAN⁽²⁾, HÉLIO DO PRADO⁽³⁾ e FERNANDO CESAR MORETTI⁽⁴⁾

RESUMO

A compactação do solo tem sido considerada um dos fatores que afetam a produtividade da cana-de-açúcar. No presente trabalho, estudou-se o efeito dessa compactação em alguns aspectos estruturais de raízes de cana-de-açúcar (Saccharum officinarum L. 'SP 701143', Poaceae), desenvolvidas em condições de cultura, em um latossolo roxo, textura argilosa. As amostras de raízes foram obtidas em dez locais, a duas profundidades: 0-20 e 20-40 cm. As densidades do solo variaram de 0,94 a 1,21 g/cm³ à profundidade de 0-20 cm, e de 1,02 a 1,23 g/cm³ à de 20-40 cm nos diferentes locais. Observou-se uma tendência de as raízes desenvolvidas em áreas com solo mais compactado apresentarem valores maiores para a relação CO/CV (espessura do córtex/ espessura do cilindro vascular).

Termos de indexação: cana-de-açúcar, Saccharum officinarum L., compactação do solo, estrutura de raízes.

ABSTRACT

STRUCTURAL ASPECTS OF SUGAR CANE ROOTS UNDER SOIL COMPACTION EFFECTS

Soil compaction has been considered as one of the agent that affects the sugar cane roots productivity. In this work, the effects of soil compaction were studied on the structural aspects of sugar cane roots (Saccharum officinarum L. 'SP 701143', Poaceae), developed in culture conditions, in a clayed "latossolo roxo" soil. Root samples were colleted in ten areas, at two soil depth, 0-20 and 20-40 cm. The soil bulk density varied from 0.94 to 1.21 g/cm³ at 0-20 cm depth and from 1.02 to 1.23 g/cm³ at 20-40 cm depth in all areas. It was observed a tendency to develop a larger ratio cortex/vascular cylinder in compacted soils.

Index terms: sugar cane, Saccharum officinarum L., soil compaction, root structure.

A compactação do solo cultivado com cana-de-açúcar tem sido considerada um fator que afeta a produtividade (Yang, 1977), sendo uma conseqüência do elevado nível de mecanização dessa cultura. A subsolagem em áreas de reforma dos canaviais tornou-se uma operacão de rotina e, conseqüentemente, ocorre o agravamento da compactacão, além de aumentar o custo da produção.

A aeração do solo é necessária para haver um máximo de absorção de nutrientes pelas raízes. Um suprimento ineficiente de oxigênio influencia a absorção dos elementos essenciais N, P, K, Ca, Mg, Cl, B, Zn, Cu, Mn e Fe. A respiração aeróbia é o maior suprimento energético utilizado para a absorção de nutrientes e, para haver adequada aeração para sua sobrevivência, as raízes necessitam de 10% de volume de ar no solo (Kirkham, 1987).

Estudos de anatomia de raízes de plantas de cana-de-açúcar foram realizados por Venkatraman & Thomas (1922), Artschwager (1925) e Van Dillewijn (1952). Trouse Jr. (1967) estudou o desenvolvimento de raízes de cana-de-açúcar sob o efeito de solos compactados, em experimento realizado em vasos com quatro tipos de solo do Havaí.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da compactação do solo em alguns aspectos da estrutura de raízes de plantas de cana-de-açúcar, desenvolvidas em condições de cultura, em latossolo roxo, textura argilosa.

MATERIAL E MÉTODOS

Amostras de raízes de Saccharum officinarum L. `SP 701143' (Poaceae) foram obtidas em dez propriedades pertencentes à Companhia Açucareira Vale do Rosário, abrangendo uma área total de aproximadamente 70.000 ha, localizada na região Nordeste paulista, nos municípios de Morro Agudo, São Joaquim da Barra e Ipuã. O solo estudado pertence à classe dos latossolos roxos, muito representativo da região estudada (Prado, 1997).

Para estudar a estrutura radicular em vários níveis de compactação, procurou-se selecionar áreas de solo não compactado e compactado. Essas áreas foram selecionadas de modo que o manejo e os atributos do solo fossem homogêneos (Prado, 1993). Abriram-se dez trincheiras de 3 m de comprimento (paralelas à linha de plantio) por 1 m de profundidade e 1 m de largura nas entrelinhas da cana-de-açúcar. Em cada trincheira, coletaram-se cinco amostras de solo na profundidade de 0-20 cm e cinco na de 20-40 cm, a fim de determinar a densidade do solo média por área, mediante a seguinte fórmula: ds = massa seca do solo/volume (g/100 cm³).

As amostras de raízes foram obtidas à profundidade de 0-20 e de 20-40cm a partir de cinco plantas por trincheira, consistindo em raízes em várias fases de desenvolvimento, uma vez que foram retiradas de suas diferentes regiões.

As raízes foram cortadas em fragmentos de 0,5 cm, fixados em formalina-ácido acético-álcool etílico 50% (FAA em etanol 50%) (Johansen, 1940) e submetidos a vácuo. A seguir, passaram pelo processo de desidratação, em série etílica, sendo incluídos em parafina. Secções transversais com 15 mm de espessura, em micrótomo rotativo, foram submetidas à coloração com safranina-azul-de-alciã (Gabrielli, 1992) e, finalmente, montadas em bálsamo-do-canadá. Para cada amostra de raiz, efetuaram-se trinta medidas da espessura do córtex e do cilindro vascular, sendo estimada a razão entre essas medidas. A espessura do cilindro vascular foi obtida até o centro da medula. Por meio dessa razão, raízes em várias fases de desenvolvimento puderam ser comparadas.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

A estrutura das raízes jovens de plantas de cana-de-açúcar apresenta-se com um cilindro vascular limitado internamente por uma medula bem desenvolvida e, externamente, pela endoderme, córtex, exoderme e epiderme (Figura 1C). A medula é formada por grandes células arredondadas, com pequenos espaços intercelulares. O córtex é formado por células parenquimatosas, e as células mais externas sofrem um espessamento, formando um cilindro esclerenquimatoso. A epiderme é uniforme e, abaixo dela, está a exoderme, que se torna suberificada (Figura 1E).

Figura 1.
Secções transversais de raízes de cana-de-açúcar. A e B: Provenientes de solo da camada de 0-20 cm de profundidade. C-E: Provenientes de solo da camada de 20-40 cm de profundidade. A: Barreiro; B: São Jerônimo; C: Ponte Nova; D: Fartura e E: Santa Isabel. ae = aerênquima; co = córtex; ep = epiderme; ex = exoderme; en = endoderme; me = medula; mt = metaxilema; pe = periciclo. (Barra da escala = 100 mm.)

As raízes jovens, mais finas, apresentam sempre oito pólos de metaxilema, enquanto as mais velhas e mais espessas possuem um número maior, podendo chegar até 15 pólos nesse cultivar. Os elementos de protofloema e protoxilema, alternos aos raios, são numerosos, como resultado da ausência de desenvolvimento secundário.

Entre os pólos de protoxilema e protofloema, há um tecido parenquimatoso e células do mesmo tecido separando-os, a partir do metaxilema e do metafloema. Esse tecido, ao longo do desenvolvimento, torna-se esclerenquimatoso (Figuras 1A e B). As primeiras células a se lignificarem são as adjacentes à medula (Figura 1D). Nas raízes mais velhas, todas as células do tecido vascular, com exceção das do floema, tornam-se lignificadas e espessadas (Figura 1B). Do mesmo modo, com o desenvolvimento, as células do córtex se desintegram, formando grandes lacunas de ar (aerênquima) (Figura 1E).

Os trabalhos de Artschwager (1925) e Van Dillewijn (1952) descrevem em detalhe a anatomia e a ontogenia de raízes de cana-de-açúcar; a anatomia das raízes do cultivar SP 701143 são similares àquela descrita por esses autores.

A densidade do solo, nas diferentes áreas de estudo, varia de 0,94 a 1,21 g/cm³ na profundidade de 0-20 cm e de 1,02 a 1,23 g/cm³ na de 20-40 cm (Quadro 1). Densidade do solo variando de 0,94 a 1,02 g/cm³ tem sido referido por Prado^(*) em latossolo roxo, textura argilosa, sob vegetação de mata natural, e valores até 1,1g/cm³ foram detectados em solos do mesmo tipo, sob vegetação de cerrado. Portanto, valores de densidade do solo semelhantes aos referidos limites foram atribuídos a solo não compactado.

No Quadro 1, observa-se que, apesar de haver sobreposições nas médias da razão entre as medidas da espessura do córtex e do cilindro vascular de raízes desenvolvidas em diferentes densidades de compactação e profundidade, existe uma tendência de essa razão ser menor em áreas menos compactadas. O aumento da razão CO/CV em áreas mais compactadas tanto pode ter ocorrido por um aumento na espessura do córtex como por uma diminuição na espessura do cilindro vascular. Neste trabalho, não pudemos fazer comparações entre as espessuras do córtex e a do cilindro vascular porque foram obtidas em posições diferentes em relação ao ápice, consistindo, portanto, em fases diferentes de desenvolvimento. Todavia, sabe-se que, na região do córtex de raízes de cana-de-açúcar, há um aerênquima bem desenvolvido e que lacunas desse tipo se encontram em plantas que crescem em habitat úmido, bem como em regiões relativamente áridas (Esau, 1977). Fahn (1982), que observou, em regiões desérticas, um número reduzido de camadas corticais, considera que a menor distância entre o solo e o estelo facilita a absorção de água em regiões áridas. Por outro lado, em condições de densidade de compactação mais alta, a maior espessura do córtex de raízes de cana-de-açúcar, que contêm um aerênquima bem desenvolvido, poderia favorecer-lhes a aeração. Duarte et al. (1993) observaram que, em condições de irrigação excessiva e solo calcariado, ocorre maior desenvolvimento da espessura do córtex de raízes em arroz-de-sequeiro, que também possuem um aerênquima bem desenvolvido.

Trouse Jr. (1967) determinou, em experimentos em vasos com compactações simuladas, seis estádios de degradação de raízes de plantas de cana-de--açúcar nos quatro tipos de solo do Havaí. No estádio A, em que as densidades variaram de 1,03 a 1,07, as raízes jovens e as mais desenvolvidas eram normais; no B, com densidades de 1,11 a 1,17, não foram observadas variações nas estruturas das raízes jovens nem nas mais desenvolvidas; no C, com densidades de 1,20 a 1,27, algumas raízes jovens apresentavam ligeiro achatamento na relação largura/altura (= 1,25) e tendência de desenvolvimento angular; no D, com densidades de 1,33 a 1,39, a maioria das raízes jovens e algumas mais desenvolvidas eram achatadas (relação largura/altura = 1,50), e havia uma tendência de as raízes jovens desenvolverem-se através de áreas de fraturas no solo, onde ocorre maior disponibilidade de oxigênio e água; no estádio E, de 1,39 a 1,49, a proliferação de raízes mais desenvolvidas era inadequada para a agricultura e as raízes mais jovens, muito achatadas (relação largura/altura = 2,00); no estádio F, com densidades de 1,51 a 1,57, poucas raízes mais desenvolvidas e raízes jovens, capazes de penetrar no solo, sendo muito achatadas e confinadas às fraturas (relação largura/altura = 2,00).

A maior densidade do solo estimada neste trabalho é de 1,23 g/cm³, porém não se observa uma tendência de um desenvolvimento angular das raízes, como o obtido por Trouse Jr. (1965). Embora inúmeras tentativas tenham sido feitas para obter áreas com valores de densidades mais altas, estas não foram encontradas, apesar dos indícios aparentes de compactação do solo.

Trouse Jr. (1965) considerava difícil avaliar o efeito da compactação do solo em condições de campo, porque outros fatores poderiam estar atuando, tais como, entre outros: condições físicas e químicas do solo, suprimento hídrico, luz, temperatura, doenças e pragas, competição com plantas invasoras. Neste trabalho, procurou-se minimizar esses efeitos, na fase de seleção das áreas de estudo, mas algumas diferenças observadas entre áreas com densidades do solo próximas podem indicar que alguns desses fatores estejam atuando. Como exemplo, pode-se citar as diferenças entre as médias da razão da espessura do córtex: espessura do cilindro vascular quando se comparam as áreas Fartura e São Jerônimo, à profundidade de 0-20 cm e, também, a Campo Alegre, com as áreas Fartura, São Jerônimo e Santa Isabel, à profundidade de 20-40 cm (Quadro 1).

Venkatraman & Thomas (1922) observaram diferenças na anatomia de raízes entre cultivares distintos de cana-de-açúcar desenvolvidos em diferentes condições de solo: seco, irrigado e encharcado. A relação entre as medidas das espessuras do córtex e do cilindro vascular era maior em solos irrigados ou encharcados do que nos secos, enquanto o espessamento das paredes celulares de células parenquimáticas, que ocorre entre os pólos de xilema e floema ao longo do desenvolvimento, foi maior nas raízes do cultivar desenvolvido em condições de seca. Neste trabalho, as diferenças no grau de lignificação dessas células não foram observadas no cultivar SP 701143 em função da profundidade e das densidades de solo estudados. A Figura 1B, que representa uma raiz desenvolvida em área com densidade de compactação do solo igual a 1,19, apresenta uma lignificação dessas células maior do que aquelas das Figuras 1D ou 1E, que representam raízes desenvolvidas em áreas de densidades de compactação maiores (ds = 1,22). Entretanto, tais diferenças estão relacionadas ao estádio de desenvolvimento dessas raízes, uma vez que a raiz da Figura 1B está em um estádio de desenvolvimento mais adiantado.

CONCLUSÕES

Numa área total de aproximadamente 70.000 ha de cultura de cana-de-açúcar, não foram encontradas áreas com densidades de solo superiores a 1,23 g/cm³. Existe uma tendência de as raízes desenvolvidas em solos mais compactados apresentarem a relação CO/CV (espessura do córtex:espessura do cilindro vascular) mais elevada. Nos níveis de densidade estudados, não foram observadas alterações histológicas significativas nas raízes.

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⁽¹⁾ Trabalho recebido para publicação em 19 de março de 1997 e aceito em 30 de março de 1998.

Trabalho recebido para publicação em 19 de março de 1997 e aceito em 30 de março de 1998.

⁽²⁾

Centro de Recursos Genéticos Vegetais e Jardim Botânico, Instituto Agronômico (IAC), Caixa Postal 28, 13001-970 Campinas (SP).

⁽³⁾

Centro de Solos e Recursos Agroambientais (IAC).

⁽⁴⁾

Companhia Açucareira Vale do Rosário, Morro Agudo (SP).

^(*)

Hélio do Prado. Comunicação pessoal, 1995.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  16 Jun 1999
• Data do Fascículo
  1998

Histórico

• Aceito
  30 Mar 1998
• Recebido
  19 Mar 1997