Efeito da disponibilidade hídrica do substrato, DA QUALIDADE FISIOLÓGICA E do teor de água inicial das sementes de soja no PROCESSO de germinação

EFEITO DA DISPONIBILIDADE HÍDRICA DO SUBSTRATO, DA QUALIDADE FISIOLÓGICA E DO TEOR DE ÁGUA INICIAL DAS SEMENTES DE SOJA NO PROCESSO DE GERMINAÇÃO¹

C.A.V. ROSSETTO²;A.D. DA L.C. NOVEMBRE³; J. MARCOS FILHO^3,5;W.R. DA SILVA³; J. NAKAGAWA⁴

²Depto. de Fitotecnia, UFRRJ/IA - CEP: 23851-970 - Seropédica, RJ.

³Depto. de Agricultura, USP/ESALQ - CEP:13418-900 - Piracicaba, SP (Bolsista do CNPq).

⁴Depto. de Agricultura e Melhoramento Vegetal, UNESP/FCA - CEP: 18603-970 - Botucatu, SP.

⁵Bolsista do CNPq.

RESUMO: Com o objetivo de estudar o efeito da disponibilidade hídrica do substrato, da qualidade fisiológica e do teor de água inicial das sementes de soja no processo de germinação, utilizaram-se sementes de um lote de soja [Glycine max (L.) Merrill], do cultivar IAC-15, que foram submetidas ao envelhecimento artificial, a 41^oC, durante 0, 36 e 42 horas, obtendo-se três diferentes níveis de vigor designados de lotes 1, 2 e 3, respectivamente. As sementes de cada lote, foram submetidas ao umedecimento artificial, a 20^oC e 100% de umidade relativa do ar, visando a obtenção de três diferentes teores de água (90, 110 e 130 g de água/kg). Para cada lote, as sementes com 90, 110 e 130 g de água/kg foram colocadas para germinar sob os potenciais hídricos de -0,04; -0,10; -0,20 e -0,40 MPa, nos substratos papel Germitest e terra. O umedecimento do papel foi realizado com as soluções de polietilenoglicol (PEG 6000) e o da terra foi baseado na curva de retenção de água no solo, através da adição de volumes de água correspondentes aos potenciais hídricos desejados. Em terra, determinaram-se a porcentagem de emergência de plântulas e o índice de velocidade de emergência de plântulas. Em papel, avaliaram-se a porcentagem de sementes que emitiram raiz primária aos 3 dias da instalação e as porcentagens de plântulas anormais e germinação total aos 7 dias da instalação. A análise dos dados e a interpretação dos resultados permitiram as seguintes conclusões: existe relação entre o teor de água inicial das sementes de soja e a qualidade fisiológica na emissão da raiz primária e na germinação; os potenciais hídricos do substrato de -0,20 e -0,40 MPa causam redução da emissão da raiz primária e da porcentagem de germinação de sementes de soja; a emergência de plântulas é reduzida em potencial hídrico de -0,40 MPa.

Descritores: Glycine max, soja, semente, germinação

RELATIONSHIP AMONG WATER AVAILABILITY, MOISTURE CONTENT AND PHYSIOLOGICAL QUALITY OF SOYBEAN SEEDS ON THE GERMINATION PROCESS

ABSTRACT: With the main purpose of studying the relations among water availability, moisture content, and seed physiological quality on the germination process, seeds from three soybean [Glycine max (L.) Merrill] lots of the cv. IAC-15 with different levels of physiological quality, were used. Moistening of the seeds was accomplished to reach three moisture levels: 90, 110 and 130g of water.kg^-1 fresh weight. The seeds of each lot, with 90, 110 e 130g of water.kg^-1 were placed under different water potentials to germinate in soil and paper towel substrates. Moistening of paper towels was done with polyethylene glycol solutions, with water potencials of -0.04, -0.10, -0.20 e -0.40 MPa. Soil moistening was based on a water retention curve, adding a corresponding volume of water to reach the same water potencials as above. Speed and percentage of seedling emergence from soil were evaluated; radicel protrusion at three days after instalation, abnormal seedling and germination percentages at the seven days after seeding were determined from the paper towel sustrate. The data analysis and the results led to the following conclusions: There is a relationship between physiological quality and moisture level of seeds during the germination; the water potencials of -0,20 e -0,40 MPa considerably reduce the germination; the water potencial of -0,40 MPa decreases the seedling emergence of soybean.

Key Words: Glycine max, soybean, seed, germination

INTRODUÇÃO

A obtenção de sementes de alta qualidade representa a meta prioritária dentro do processo de produção, pois de um modo geral, a germinação e a emergência das plântulas são reflexos da qualidade fisiológica. A causa das falhas de germinação, ou mesmo da redução da velocidade de emergência, freqüentemente é atribuída ao baixo vigor, associado ao processo de deterioração.

No entanto, a análise mais detalhada do problema permite a identificação de vários fatores do ambiente capazes de afetar positiva ou negativamente a germinação, entre eles, certamente, a disponibilidade de água é importante (Marcos Filho, 1986).

Quando há restrições à disponibilidade hídrica, a semente inicia a germinação e, não havendo água suficiente para a sua continuidade, pode ocorrer a morte do embrião (Hobbs & Obendorf, 1972). Além disso, os resultados de Pereira et al. (1981) revelaram que à medida em que a semente de soja permanece no solo sem emergir, devido à deficiência de água, ocorre ataque de microrganismos estimulados pela exsudação de açúcares. Assim, a falta de água provoca danos diretos e indiretos à germinação.

Por outro lado, em condições de plena disponibilidade de água do solo, as sementes, principalmente as mais secas, poderão absorver água muito rapidamente, ocasionando rupturas em seus tecidos, com conseqüentes prejuízos à germinação (Hobbs & Obendorf, 1972). Considerando o solo como substrato, a presença de água, em potencial hídrico próximo ou igual a zero, não é favorável para as espécies desprovidas de mecanismos especiais de transporte de oxigênio. Nestas condições, são detectáveis prejuízos provenientes das dificuldades de aeração, com conseqüente carência de oxigênio, além dos danos embrionários provocados por embebição demasiadamente rápida (Peske & Delouche, 1985). Além disso, nesta situação, também tem sido constatada uma elevação da incidência de microrganismos na semente de soja em germinação (Sá, 1987).

De acordo com Hunter & Erickson (1952), em estudos com diversos tipos de solos, as sementes de soja germinam após terem alcançado determinados teores mínimos de água, independentemente do solo estudado. Além disso, para esses autores, as sementes de soja germinam em diferentes solos que apresentam tensão de até -0,66 MPa, sendo que a germinação é mais satisfatória à medida em que diminui a tensão. No entanto, para Heatherly & Russell (1979), a velocidade de emergência da plântula de soja, em relação aos potenciais hídricos, varia com o tipo do solo, onde no de textura argilosa, ocorre melhor germinação, quando a tensão de água é de -0,1 a -0,7 MPa e, no solo de textura média, quando a água a ser retirada está retida por tensões de -0,4 e -0,6 MPa. Também, Sá (1987) observou diminuição da velocidade e da porcentagem de emergência de plântulas a partir do potencial hídrico de -0,20 MPa.

Fixada a espécie, a resposta das sementes colocadas para germinar sob deficiência hídrica tem se mostrado dependente da qualidade fisiológica. Em termos gerais, menor qualidade fisiológica tem sido associada aos piores desempenhos (Parmar & Moore, 1968; Matthews & Powell, 1986). Para Sá (1987), as sementes de soja mais vigorosas mostraram-se mais resistentes às condições de deficiência hídrica. Além disso, a baixa disponibilidade de água reduziu o comprimento do hipocótilo, da raiz primária e o acúmulo de matéria seca nas plântulas de soja.

Rocha et al. (1984), em estudos sobre a relação entre absorção de água e a qualidade das sementes de soja, observaram que sementes de pior qualidade absorvem maior volume de água e apresentam menor índice de resistência ao enrugamento. Resultados semelhantes foram obtidos por Vieira (1980) que, apoiado nos dados de Abdul-Baki & Anderson (1972), atribui a diminuição do índice de resistência ao enrugamento das sementes de soja, ao fato de que a permeabilidade do tegumento também aumenta com a deterioração.

Diante do exposto, o presente trabalho objetivou estudar o efeito da disponibilidade hídrica do substrato, da qualidade fisiológica e do teor de água inicial das sementes de soja no processo de germinação.

MATERIAL E MÉTODOS

A pesquisa foi conduzida nas instalações do Laboratório de Sementes do Departamento de Agricultura da Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", da Universidade de São Paulo, em Piracicaba, Estado de São Paulo, em 1994.

Utilizaram-se sementes de um lote de soja [Glycine max (L.) Merrill], do cultivar IAC-15, de tamanho médio (retida na peneira de crivo oblongo 13/64 x 3/4), que foram submetidas ao envelhecimento artificial, a 41^oC, durante 0, 36 e 42 horas, obtendo-se três diferentes níveis de vigor (alto, médio e baixo), designados, neste trabalho, de lotes 1, 2 e 3, respectivamente.

Para cada lote, visando a obtenção de sementes com 110 e 130 g de água/kg, além das sementes que apresentavam-se com o teor de água inicial de 90 g/kg (base úmida), foram adotados determinados procedimentos para o umedecimento artificial, a 20^oC.

As sementes dos três lotes, com 90, 110 e 130 g de água/kg, foram colocadas para germinar, em substratos toalha Germitest e terra, sob condições de plena disponibilidade hídrica (potencial hidrico de -0,04 MPa), com base em Shioga (1990) e de deficiências hídricas (potenciais hídricos de -0,10; -0,20 e -0,40 MPa), com base em Sá (1987).

O umedecimento do papel foi realizado com as soluções aquosas de polietilenoglicol Synth (PEG 6000). As quantidades do soluto foram obtidas com base em Michel & Kaufmann (1973) e em Villela et al. (1991), para a temperatura de 25^oC, sendo que para os potenciais hídricos de -0,04; -0,10; -0,20 e -0,40 MPa, as soluções aquosas foram 35,55; 78,49; 119,54 e 128,34 g de PEG/ kg de água destilada, respectivamente. As soluções foram aplicadas sobre o papel, em quantidade equivalente a 2,5 vezes o peso do papel, de acordo com as indicações de Silva (1989).

Assim, quatro repetições de 25 sementes, previamente tratadas com fungicidas, foram distribuídas em papel umedecido com as soluções; o conjunto, após confecção dos rolos, foi embalado em saco plástico e levado ao germinador, sob condição de temperatura de 25^oC e de ausência de luz.

Avaliaram-se a porcentagem de sementes que emitiram a raiz primária no terceiro dia da instalação e as porcentagens de germinação e plântulas anormais obtidas no sétimo dia, de acordo com descrição encontrada nas Regras para Análise de Sementes (Brasil, 1992).

O umedecimento da terra foi realizado com base na curva de retenção de água no solo, que se refere à relação funcional entre o teor de água da terra e o potencial mátrico (Van Genuchten, 1985). Para a obtenção dos potenciais hídricos desejados (-0,04; -0,10; -0,20 e -0,40 MPa), determinou-se a quantidade de terra e a de água utilizada em cada caixa plástica. A quantidade de terra (849,9 g) foi determinada considerando o volume de 650 cm³ de cada caixa plástica (735 cm³), a densidade da terra (1,25 g/cm³⁾ e o teor de água inicial (0,046 g/g). Em seguida, para o cálculo da quantidade de água foi considerado o teor de água inicial da terra (0,0575 cm³/cm³), o volume parcial de cada caixa plástica (650 cm³), a quantidade de água na terra (37,3 cm³) e a água correspondente a cada potencial hídrico desejado (cm³/cm³), obtendo-se 137,00; 124,47; 118,52 e 114,51 cm³.

A semeadura foi realizada utilizando-se cinco repetições de 10 sementes, previamente tratadas com fungicida. Estas sementes foram distribuídas no interior de caixas plásticas (17,5 x 12,0 x 3,5 cm), à profundidade de 2,0 cm e, em seguida, o conjunto foi levado ao germinador, sob temperatura de 25^oC e 94% de umidade relativa do ar. As caixas foram mantidas tampadas, visando evitar que os teores de água da terra sofressem va-riações decorrentes da evaporação para o ambiente.

Avaliaram-se a porcentagem de emergência de plântulas e o índice de velocidade de emergência de plântulas, de acordo com a descrição encontrada em Marcos Filho et al. (1987).

A análise de variância foi efetuada separadamente para cada lote e variável, segundo delineamento inteiramente casualizado, em esquema fatorial (três teores de água das semente e quatro potenciais hídricos do substrato), com número variado de repetições.

As diversas variáveis, expressas em porcentagem, foram transformadas, previamente, em arc seno ; porém, os resultados foram apresentados através das médias dos dados originais, com a finalidade de facilitar a visualização e a interpretação. A comparação das médias foi efetuada através do teste de Tukey, ao nível de 5% de probabilidade.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os dados referentes à avaliação das relações entre o teor de água inicial e a germinação de sementes sob a influência dos potenciais hídricos do substrato de -0,04; -0,10; -0,20 e -0,40 MPa, estão apresentados nas Tabelas 1 a 3.

Pela Tabela 1, pode-se constatar que nas sementes do lote 1, com 90 e 110 g de água/kg, houve uma redução mais acentuada da emissão da raiz primária sob a influência do potencial hídrico de -0,40 MPa.

No entanto, a emissão da raiz primária das sementes dos lotes 2 e 3 foi diminuindo à medida em que foi reduzido o potencial hídrico, sendo que esta não diferiu sob os potenciais hídricos de -0,04 e -0,10 MPa, para os três teores de água estudados. Além disso, em relação ao teor de água das sementes dos lotes 2 e 3, verificou-se que a sua elevação não interferiu na emissão de raiz primária (Tabela 1).

Pela Tabela 1, também, nota-se que, praticamente todas as sementes dos três lotes já tinham emitido a raiz primária sob os potenciais hídricos de -0,04 e -0,10 MPa, após 3 dias da instalação do teste de germinação.

Os dados apresentados na Tabela 2 mostram que sob os potenciais hídricos de -0,04 e -0,10 MPa, não foram constatadas diferenças de germinação para as sementes do lote 1. Além disso, à medida em que foi reduzido o potencial hídrico do substrato, diminuiu a germinação das sementes do lote 1, para os três teores de água estudados, concordando com Sá (1987) que observou uma significativa diminuição da germinação das sementes, principalmente, para o potencial hídrico de -0,6 MPa.

Em relação ao teor de água inicial das sementes do lote 1, pode-se constatar que a germinação das sementes, com menor teor de água (90 g/kg), foi mais prejudicada que a das sementes com 110 e 130 g de água/kg, sob os diferentes potenciais hídricos (Tabela 2), provavelmente, em função de que as sementes do lote de qualidade fisiológica superior aos demais, com 90 g/kg, quando colocadas para hidratar, liberam maior quantidade de exsudatos, como constatado por Rossetto (1995).

Pela Tabela 2, também, pode-se verificar que, à medida em que foi reduzido o potencial hídrico, ocorreu uma diminuição na germinação das sementes dos lotes 2 e 3, para os três teores de água estudados, à semelhança do observado para o lote 1. Além disso, não foram observadas variações significativas na germinação dessas sementes para os potenciais hídricos de -0,04 e -0,10 MPa.

O potencial hídrico do substrato para a germinação das sementes de soja apresentou um nível crítico situado entre -0,10 e -0,20 MPa, onde ocorreu redução mais drástica da porcentagem de plântulas normais. Assim, pode-se constatar que abaixo de -0,2 MPa, o fator disponibilidade de água se tornou mais importante que o fator qualidade fisiológica; acima deste nível, ocorreu o contrário (Tabela 2).

Em relação ao teor de água incial, as sementes, com 90g/kg, dos lotes 2 e 3, não diferiram das demais durante a germinação, sob os diferentes potenciais hídricos do substrato (Tabela 2). Entretanto, Rossetto (1995) verificou intensa exsudação de eletrólitos pelas sementes dos lotes de qualidade fisiológica inferior, quando apresentavam-se com o teor de água inicial correspondente a 90g/kg, principalmente, sob o potencial hídrico de -0,10 MPa. Assim, para esses lotes, não houve relação entre a quantidade de exsudatos liberados pelas sementes e a germinação. Tais informações não concordam com as apresentadas por Pollock et al. (1969) e Powell (1986), que relacionaram a exsudação com a germinação.

Pela Tabela 3, constata-se que à medida em que a disponibilidade de água foi reduzida, houve acréscimo na ocorrência de plântulas anormais durante a germinação das sementes dos três lotes, com os três teores de água estudados. No entanto, entre os potenciais hídricos de -0,04 e -0,10 MPa, não foram constatadas diferenças neste parâmetro. O aparecimento dessas anormalidades foi, provavelmente, devido ao desenvolvimento de patógenos, principalmente, sob os menores potenciais hídricos do substrato, concordando com Pereira et al. (1981), que relata que quando a hidratação é lenta, as sementes ficam mais expostas ao ataque de patógenos, graças à exsudação de íons, açúcares e ácidos graxos pelas sementes.

Pela Tabela 4, pode-se constatar que houve resposta diferenciada dos três lotes ao potencial hídrico do substrato terra com relação à velocidade de emergência das plântulas, concordando com Parmar & Moore (1968); Matthews & Powell (1986) e Sá (1987). Assim, as sementes do lote 1, de qualidade fisiológica superior aos demais, apresentaram redução crescente na velocidade de emergência das plântulas, à medida que decresceu a disponibilidade de água do substrato terra. Para o lote 2, os efeitos foram significativos para o potencial de -0,40 MPa e, para o lote 3, o tratamento com plena disponibilidade de água não diferiu do potencial -0,10 MPa, mas apresentou superioridade em relação aos potenciais de -0,20 e -040 MPa.

O teor de água inicial, correspondente a 90 g água/kg de sementes, causou a redução da velocidade de emergência das plântulas, dos três lotes avaliados, quando comparado ao teor de 130 g água/kg de sementes. No entanto, a hidratação inicial das sementes para 110 g água/kg de sementes, apresentou resultados intermediários (Tabela 4).

Pela Tabela 5, pode-se verificar que as diferenças de disponibilidade de água do substrato terra não indicaram diferenças estatísticas para os três lotes avaliados, até o potencial de -0,20 MPa. Para o potencial de -0,40 MPa, ocorreu redução da porcentagem de emergência das plântulas de soja dos lotes 1 e 2 e, para o lote 3, os resultados não apresentaram variação significativa.

Com relação ao teor de água inicial foi verificado que, apenas as sementes do lote 1, apresentaram resposta diferenciada entre as mais secas (90g/kg de sementes) e as mais úmidas (130g/kg de sementes) (Tabela 5).

CONCLUSÕES

A análise dos dados e interpretação dos resultados permitiram as seguintes conclusões:

- existe relação entre o teor de água inicial das sementes de soja e a qualidade fisiológica na emissão da raiz primária e na germinação;

- potenciais hídricos do substrato de -0,20 e -0,40 MPa causam redução da emissão da raiz primária e da porcentagem de germinação de sementes de soja;

- sementes com teores de água iniciais de 90 e 110 g/kg de sementes não apresentam diferenças de velocidade de emergência das plântulas;

- a emergência de plântulas é reduzida em potencial hídrico de -0,40 MPa.

Recebido para publicação em 22.10.96

Aceito para publicação em 25.04.97

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¹

Parte integrante da Tese de Doutorado da primeira autora, apresentada à ESALQ/USP.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  04 Fev 1999
• Data do Fascículo
  Jan 1997

Histórico

• Aceito
  25 Abr 1997
• Recebido
  22 Out 1996