Variations on the nutritional status of eucalypt as influenced by the genetic material and age of tree

Variações no estado nutricional de eucaliptos por influência do material genético e da idade da árvore

Variações no estado nutricional de eucaliptos por influência do material genético e da idade da árvore¹

Paulo Guilherme Salvador Wadt², Roberto Ferreira de Novais³,Victor Hugo Alvarez⁴, Nairam Félix de Barros⁵ e Luiz Eduardo Dias⁶

Resumo - Utilizaram-se normas do Sistema Integrado de Diagnose e Recomendação (DRIS) de árvores com diferentes idades, condições ambientais e a partir de diferentes materiais genéticos. Foram usadas informações de 1.986 árvores, híbridos de Eucalyptus grandis x E. urophylla, de talhões comerciais cultivados nos estados do Espírito Santo e sul da Bahia. Os índices DRIS foram calculados pela fórmula das Faixas de Beaufils e interpretados pelo método do Potencial de Resposta à Adubação, avaliando-se o estado nutricional quanto ao N, P e Ca nas árvores de eucalipto em relação à idade da árvore e ao material genético. Os índices DRIS obtidos nessas condições mostraram-se capazes de reconhecer diferenças no estado nutricional das árvores, tanto em relação à idade quanto ao tipo de material genético. Os resultados indicaram que a deficiência de N e de Ca diminuem com a idade da árvore, enquanto aumenta a deficiência de P. Além disso, dos três clones estudados, os de número 00014 e 00034 apresentaram tendências opostas quanto à nutrição com N, P e Ca, e o clone 00021 foi o que apresentou, de modo geral, maior grau de desequilíbrios nutricionais de N, P e Ca.

Termos para indexação: DRIS, coeficiente de utilização biológico, nitrogênio, fósforo, cálcio, Eucalyptus grandis, Eucalyptus urophylla.

Variations on the nutritional status of eucalypt as influenced by the genetic material and age of tree

Abstract - The Diagnosis and Recommendation System (DRIS) was applied to eucalypt trees (hybrids of Eucalyptus grandis x E. urophylla) with different ages and growing under different environmental conditions for three different clones. The basic data were obtained from 1,986 trees of commercial stands cultivated in the states of Espírito Santo and south Bahia, Brazil. The DRIS indices were calculated using the Beaufils' Range formula and grouped according to the Nutrient Application Potential Response method. The objective of this paper was to evaluate the N, P and Ca status in eucalypt trees, regarding the tree ages and genetic materials. The DRIS indices discriminated differences in the nutritional status of the trees, both in relation to age and the genetic materials (clones). The results indicated that the deficiency of N and Ca tended to decrease with tree age, whereas the P deficiency tended to increase. Furthermore, of the three evaluated clones, those numbered 00014 and 00034 showed opposite trends regarding to N, P, and Ca nutrition, and the clone numbered 00021, in general, presented the highest degree of unbalanced nutrition of N, P and Ca.

Index terms: DRIS, coefficient of nutrient utilization, nitrogen, phosphorus, calcium, Eucalyptus grandis, Eucalyptus urophylla.

Introdução

Nas florestas eqüiâneas, a idade das árvores reflete seu estádio de desenvolvimento. Portanto, entre diferentes grupos de idades pode haver diferenças na dinâmica da ciclagem dos nutrientes, e portanto, no estado nutricional das árvores.

Outro fator que pode influir no estado nutricional das árvores refere-se ao tipo de material genético. As exigências nutricionais do eucalipto variam entre espécies (Barros et al., 1990), e dentro de uma mesma espécie, entre procedências (Novais et al., 1990).

O Sistema Integrado de Diagnose e Recomendação (DRIS) tem sido indicado como um método de interpretação do estado nutricional das plantas que independe de calibração pela idade fenológica ou pela variedade da planta (Sumner, 1977). Em eucalipto saligna de sete anos de idade, crescendo em solos depauperados da Austrália, os índices DRIS mostraram-se aptos a determinar deficiências nutricionais quando foram calculados a partir dos teores nutricionais de folhas totalmente expandidas (Ward et al., 1985). Trabalhando também com eucalipto saligna no Hawaii, Yost et al. (1987) relatam que os índices DRIS referentes a N e P foram melhor correlacionados com o crescimento atual e passado das árvores, enquanto a concentração dos nutrientes nas folhas correlacionou-se melhor com o crescimento futuro. No Brasil, têm-se usado informações de talhões comerciais de eucalipto com o objetivo de obter padrões nutricionais para esta cultura, seja por meio do método da Chance Matemática (Wadt et al., 1998a) ou do DRIS (Wadt et al., 1998b, 1998c).

O objetivo desse trabalho foi determinar, pelo DRIS, o efeito da idade e do clone de árvores de eucalipto no estado nutricional das árvores em relação aos nutrientes N, P, Ca e Mg.

Material e Métodos

Obtiveram-se as normas DRIS a partir dos teores dos nutrientes (N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Zn, Cu, B e Mn), em quatro compartimentos da árvore (lenho (cerne + alburno), casca, galhos e folhas), em um total de 1.986 árvores de híbridos de Eucalyptus grandis x E. urophylla, de talhões comerciais cultivados no estado do Espírito Santo e no sul do estado da Bahia, pertencentes a Aracruz Celulose S.A.

Por serem dados de monitoramento de talhões comerciais, não houve nenhuma padronização quanto à adubação básica ou complementar e ao manejo da implantação, uma vez que esta ocorreu em épocas distintas, segundo variações na unidade de manejo, distância da fábrica, disponibilidade de área, precipitação, etc. Mesmo a amostragem dos compartimentos das árvores não foi rigorosamente padronizada. Por exemplo, para cerca de 35% dos dados, as amostras do lenho constituíram-se da média aritmética do resultado analítico de dez amostras simples tomadas em dez posições, com distância fixa entre si, do fuste da árvore e, para o restante, as amostras constituíram-se do resultado analítico de uma única amostra composta por subamostras tomadas em dez posições eqüidistantes no fuste da árvore. Também as amostras foliares não foram rigorosamente padronizadas, mas, em sua maioria, constituíram-se da "folha média", esta, representando uma amostra composta de folhas totalmente expandidas tomadas da copa da árvore, após seu corte, e portanto, com posição de difícil determinação. No método convencional de interpretação da análise de tecidos, estas limitações comprometem o diagnóstico nutricional. Contudo, o DRIS foi desenvolvido como instrumento de análise de dados de campo e, seu diagnóstico é suficientemente robusto para suplantar estas limitações (Beaufils, 1973).

Para a geração das normas, os dados foram divididos em classes de 0,5 ano e, dentro de cada uma delas, obteve-se um subgrupo de plantas de alta, média e baixa produtividade. Depois, cada um destes subgrupos foi reunido em três outros maiores: subpopulação de alta, média e baixa produtividade. Somente a partir dessas três subpopulações é que, então, determinaram-se as normas.

Os índices DRIS foram calculados pela fórmula das Faixas de Beaufils (Wadt et al., 1995a), incluindo nos cálculos todas as relações, na forma de quociente, entre dois nutrientes quaisquer, de um mesmo compartimento ou entre compartimentos distintos, cujas variâncias diferiram entre a subpopulação de alta e de baixa produtividade, pelo teste F, a até 10 % de significância. As funções foram calculadas por meio das equações:

se R > (r + B.d),

então,

f = (R - r - B.d)/d;

se R < (r - B.d),

então,

f = (R - r + B.d)/d;

se (r - B.d) £ R £ (r + B.d),

então,

f = 0

em que

f é o valor da função para a relação entre os teores de dois nutrientes (X/Y) quaisquer da análise de uma amostra de tecido da planta;

R é o valor da relação (X/Y) da amostra dos tecidos em estudo;

r é o valor médio da relação (X/Y) na população de referência;

d é o desvio-padrão da relação r na população de referência; e

B é a variável equivalente à metade da amplitude da Faixa de Beaufils.

A amplitude da Faixa de Beaufils (2B) foi determinada segundo a expectativa de resposta do talhão à adição de um determinado nutriente (Tabela 1).

Sempre que as duas formas de expressão (direta e inversa) de uma mesma relação fossem selecionadas para o cálculo, somente a forma de maior valor para o teste F entre as subpopulações de alta e de baixa produtividade foi mantida nos cálculos dos índices DRIS. A seleção das relações foi inicialmente sugerida por Beaufils (1973) e mais tarde, Jones (1981) demostrou que além do teste de variâncias, dever-se-ia selecionar também com base nas diferenças entre as médias da subpopulação com características desejáveis em relação à subpopulação com características indesejáveis. Contudo, como frisou Jones (1981), a eficiência da seleção depende não somente da relativa importância de cada relação, mas também do tamanho das subpopulações de características desejáveis e indesejáveis. Testes preliminares realizados com estes dados indicaram que o uso do teste F com um limite de significância de 10% foi satisfatório na seleção das relações, principalmente ao considerar-se todas as relações possíveis entre os nutrientes nos quatro órgãos da árvore. Para cada relação possível entre dois nutrientes, somente uma das formas foi adicionada ao cálculo.

O índice DRIS de um nutriente "X" representa a média aritmética das funções relacionadas com o nutriente "X". Portanto, o índice DRIS (ID) foi determinado pela seguinte expressão (Beaufils, 1973):

ID(X) = [f(X/Y₁) + f(X/Y₂) + ... - f(Y_n-1/X) - f(Y_n/X)]/N

em que Y₁, Y₂, Y_n-1 e Y_n são os nutrientes que aparecem no denominador ou no numerador das relações com o nutriente X, e N é o número de funções envolvidas no cálculo. As funções podem ser diretas ou inversas. Diz-se que são diretas quando o nutriente em análise encontra-se no numerador das relações e inversas quando encontra-se no denominador das relações.

O índice de balanço nutricional (IBN) (Sumner, 1977) consistiu do somatório, em módulo, de todos os índices DRIS e foi obtido pela expressão:

IBN = |ID(X₁)| + |ID(X₂)| + ... + |ID(X_Z-1)| + |ID(X_Z)|

em que

ID(X₁), ID(X₂), ID(X_Z-1) e ID(X_Z) são os índices DRIS dos nutrientes (X₁, X₂, X_Z-1 e X_Z) e Z = número de nutrientes que compõe o IBN.

Por conseqüência, o índice de balanço nutricional médio (IBNm) foi:

IBNm = IBN/Z.

O IBNm de um nutriente representou o equilíbrio geral daquele nutriente na árem relação a todos os quatro compartimentos simultaneamente.

Adicionalmente, as árvores foram agrupadas segundo a idade e o tipo de material genético (denominação do clone derivado da hibridação entre as espécies E. grandis x E. urophylla).

Os grupos foram constituídos tomando como base a idade: grupo de seis anos: todos os talhões cuja idade da árvore foi maior ou igual a 5,5 anos e menor de 6,5 anos (no total, 276 árvores foram incluídas neste grupo); grupo de sete anos: todos os talhões cuja idade da árvore foi maior ou igual a 6,5 anos e menor de 7,5 anos (no total, 738 árvores foram incluídas neste grupo); grupo de oito anos: todos os talhões cuja idade da árvore foi maior ou igual a 7,5 anos e menor de 8,5 anos (no total, 704 árvores foram incluídas neste grupo); e grupo de nove anos: todos os talhões cuja idade da árvore foi maior ou igual a 8,5 anos e menor de 9,5 anos (no total, 183 árvores foram incluídas neste grupo); e o material genético (clone): grupo material genético 00034: todos os talhões cultivados com o clone 00034, perfazendo um total de 282 árvores; grupo material genético 00021: todos os talhões cultivados com o clone 00021, perfazendo um total de 117 árvores; grupo material genético 00014: todos os talhões cultivados com o clone 00014, perfazendo um total de 103 árvores.

Os índices DRIS foram interpretados pelo método do Potencial de Resposta à Adubação (Wadt, 1996; Wadt et al., 1998b). Este método compara o módulo do índice DRIS de cada nutriente (INut) com o valor do índice de balanço nutricional médio (IBNm), como forma de verificar se o desequilíbrio atribuído a um dado nutriente é maior ou menor que o desequilíbrio atribuído à média de todos os nutrientes (Tabela 2).

As freqüências observadas para cada tipo de diagnóstico, dentro de cada grupo de idade ou de material genético, foram avaliadas por teste de qui-quadrado.

Resultados e Discussão

As árvores, no banco de dados fornecido pela Aracruz Celulose S.A., possuíam idade entre 4,5 a 9,5 anos (98,18 % dos registros). Na obtenção das normas DRIS, três opções foram possíveis: 1) para cada faixa de idade da árvore a ser diagnosticada, por exemplo, árvores com 7 a 8 anos, obter-se-ia um grupo de normas específico para esta faixa de idade; 2) determinar-se-ia uma faixa única de idade, de pouca amplitude, como referência para todas as demais idades. Por exemplo, as árvores com idade entre 6,5 e 7,5 anos seriam utilizadas na obtenção das normas, e estas normas seriam utilizadas em árvores de qualquer idade; 3) determinar-se-ia uma faixa única de idade, de amplitude larga, para a obtenção das normas.

A última alternativa foi a escolhida, desde que o grupo de plantas assim constituído, apresenta maior probabilidade de refletir toda a variabilidade dos fatores que afetam as relações entre os nutrientes. Essa solução também atende à sugestão de Beaufils (1973), de que a população de referência deve representar toda a variabilidade de fatores que agem sobre a população-base. Como a idade da árvore é um destes fatores de interação, o efeito da idade foi considerado ao se incluir a maior faixa possível de idade.

A distribuição das árvores em cada um dos grupos de idade não foram uniformes. Contudo, apesar desta limitação, foi possível constatar variações no estado nutricional das árvores de acordo com o grupo de idade (Tabela 3).

Quanto ao N, houve claramente uma diminuição da deficiência com o aumento da idade da árvore: a freqüência de árvores deficientes diminuiu com a idade, especialmente quando se limitou a análise referente aos grupos de 6, 7 e 8 anos (Tabela 3). Concomitantemente, notou-se um aumento da freqüência de árvores nutricionalmente equilibradas, o que levou à conclusão de que com o avanço da idade da árvore o N caminha de um estado de carência para um estado de suficiência ou excesso. Wadt et al. (1995b) chegaram à mesma conclusão, usando os mesmos dados, por meio do método da Chance Matemática.

A menor freqüência de árvores deficientes em N com o aumento da idade pode ser relacionada à menor demanda de N protéico, quando a competição intra-específica por fatores não-nutricionais (luz, principalmente) estaria sendo acentuada (Miller, 1984) e limitando a taxa de crescimento. Além disto, também com a intensificação dos processos de ciclagem, há maior disponibilidade do N proveniente da decomposição da serapilheira ou mesmo por uma absorção direta da água da chuva pelas copas das árvores ou do N amoniacal pelos estômatos.

Também com relação a Ca observou-se diminuição do número de árvores deficientes em Ca com o aumento da idade da árvore (Tabela 3). A menor deficiência de Ca pode ser decorrente de menores taxas de crescimento, atuando conjuntamente a taxas de transpiração em níveis relativamente elevados, e ao aumento dos processos de ciclagem de Ca, que possibilita que o suprimento de Ca pelo continum solo-xilema seja suficiente para atender à demanda da árvore de forma mais eficiente nas árvores mais velhas em relação às mais jovens.

Com respeito ao P, houve, nitidamente, nos grupos de 6 a 8 anos, aumento do número de árvores deficientes em P, acompanhado da diminuição do número de árvores nutricionalmente equilibradas ou com excesso de P (Tabela 3). Portanto, a tendência observada com relação a P foi inversa à observada quanto ao N e ao Ca, podendo ser explicada por uma conjunção de fatores, como o esgotamento de P no solo (decorrente da maior imobilização desse nutriente na biomassa) e à fertilidade dos solos, extremamente pobres em P.

Quanto ao S, não houve tendência definida em relação à idade da árvore (Tabela 3). Por sua vez, Mg comportou-se de forma peculiar: o número de árvores nutricionalmente equilibradas diminuiu com a idade, aumentando-se tanto o número de árvores com deficiência como com excesso de Mg (Tabela 3). Considerando-se que cerca de 1/4 do Mg das folhas fica confinado nas estruturas da clorofila, e o restante, presente no vacúolo, com funções de controle osmótico (Marschner, 1986), torna-se difícil justificar o agravamento do desequilíbrio nutricional de Mg com a idade, tanto por excesso como por deficiência.

Em florestas, o processo de ciclagem dos nutrientes é fortemente dependente do estádio de desenvolvimento, e nas eqüiâneas, a idade das árvores reflete seu estádio de desenvolvimento. Logo, a existência de diferenças na dinâmica da ciclagem dos nutrientes entre os grupos de idade, refletiu-se no estado nutricional das árvores.

O tipo de material genético também afetou o estado nutricional das árvores, no tocante a N, P e Ca (Tabela 4). A única exceção foi o estado nutricional de Mg, que se mostrou independente do tipo de material genético (Tabela 4).

Diferenças nutricionais entre clones de híbridos de duas espécies ou de clones de uma mesma espécie, normalmente, são atribuídas ou a diferentes capacidades de absorção dos nutrientes ou a diferentes taxas de utilização dos nutrientes (Novais et al., 1990). Neste trabalho, foi possível constatar que o clone 00014 apresentou menor porcentagem de árvores com deficiência de Ca e, principalmente, de N (Tabela 4). Por outro lado, esse mesmo clone apresentou a segunda maior porcentagem de árvores deficientes em P. Esses resultados sugerem que o clone 00014 apresenta bons mecanismos regulatórios sobre os processos de absorção e utilização de N e de Ca, e, em menor grau, de P, uma vez que as relações desses nutrientes com os demais nutrientes, na maioria das árvores, têm tendido ao equilíbrio. Aliás, a exceção das relações envolvendo P, foi o clone 00014 que apresentou a maior proporção de árvores nutricionalmente equilibradas quanto a N, Ca e Mg.

Com respeito à nutrição fosfatada, foram as árvores do clone 00034 as que apresentaram a menor freqüência de deficiência de P (Tabela 4), contrapondo-se, neste aspecto, às árvores do clone 00021, que apresentaram a maior freqüência de deficiência de P. A boa nutrição com P, na maioria das árvores do clone 00034, não se refletiu numa boa nutrição com N e Ca.

Espécies e ecótipos de eucalipto são conhecidos por diferirem quanto à eficiência de utilização dos nutrientes (Barros et al., 1990), o que tem levado à determinação de coeficientes de utilização biológicos (Barros et al., 1986) distintos para cada espécie ou para cada ecótipo. Essas diferenças também foram identificadas, no clone, por meio do DRIS. Isto possibilita a utilização do DRIS na determinação do coeficiente de utilização biológico a partir de dados de monitoramento nutricional de florestas, de modo semelhante ao proposto por Needham et al. (1990) ou Wadt et al. (1998c), os quais sugerem utilizar o DRIS na determinação de níveis ótimos dos nutrientes.

Conclusões

1. O avanço da idade da árvore proporciona maior deficiência de fósforo e maior desequilíbrio de magnésio e diminuição da deficiência de nitrogênio e cálcio.

2. Os clones 00014 e 00034 apresentam tendências opostas quanto à nutrição de N, P e Ca e o clone 00021 é o menos eficiente nutricionalmente.

Agradecimentos

À Capes, pela bolsa de doutorado concedida ao primeiro autor, e à Aracruz Celulose S.A., em especial ao pesquisador Sebastião da Fonseca, pela disponibilizaçãodobancodedadosde monito-ramento nutricional de eucaliptos.

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Publication Dates

• Publication in this collection
  07 Nov 2005
• Date of issue
  Oct 1999

History

• Accepted
  23 Feb 1999
• Received
  23 Feb 1999