Introdução

As espécies do gênero Eucalyptus têm se destacado como as mais utilizadas nos programas de reflorestamento, ocupando atualmente no Brasil uma área superior a 5,7 milhões de hectares (¹). Um dos motivos para esse aumento são os programas de melhoramento genético, que produzem materiais específicos para diferentes condições ambientais, que sejam resistentes a doenças bióticas e abióticas, bem como para a produção de madeira de qualidade (²). Assim, ao longo das últimas décadas se verificaram maior produtividade das florestas de eucalipto, graças ao desenvolvimento de materiais genéticos de maior potencial produtivo (³).

Apesar de ser o gênero mais plantado, a avaliação das áreas de cultivo e a redução das disponíveis levaram o eucalipto para áreas marginais, com baixa disponibilidade de água e solos de baixa fertilidade. A escassez de água é considerada a maior barreira à produtividade agrícola e florestal (⁴). O efeito da deficiência hídrica sobre as plantas é complexo, não havendo um mecanismo universal de resistência à seca, pois as plantas respondem por meio de vários processos adaptativos à escassez de água como, por exemplo, pela capacidade de reduzir o potencial hídrico, aliada às adaptações fisiológicas, anatômicas e morfológicas (⁵).

Durante a fase inicial de desenvolvimento, o déficit hídrico interfere decisivamente no crescimento e aumenta a mortalidade das plantas no campo (⁶). Portanto, a irrigação das mudas de espécies florestais durante o plantio e, principalmente nas primeiras semanas da implantação é considerada uma operação de fundamental importância em plantios comerciais, sobretudo nas épocas mais secas do ano. Essa atividade exerce influência direta na sobrevivência e no desenvolvimento das mesmas, pois nessa fase as mudas ainda apresentam o sistema radicular pouco desenvolvido, sendo mais susceptíveis à deficiência hídrica (⁷).

Uma das possibilidades para aumentar a sobrevivência inicial das mudas no pós-plantio é a utilização do hidrogel, pois supre parte da demanda hídrica das plantas na fase crítica (⁸). Este produto também contribui para a viabilização do plantio o ano todo, tornando essa operação menos dependente das variações climáticas observadas ao longo do ano. Como possibilita a retenção de água e a sua liberação de maneira gradativa para a planta, pode aumentar a eficiência da irrigação e diminuir o risco da ocorrência de falhas durante o estabelecimento do povoamento florestal.

Desse modo, o objetivo do estudo foi avaliar o efeito do hidrogel no plantio em vasos de mudas de Eucalyptus dunnii, relacionado com diferentes manejos hídricos, buscando fornecer informações sobre a eficiência do uso do hidrogel.

Material e métodos

O estudo foi realizado entre os meses de setembro e novembro de 2015, em casa de vegetação do viveiro florestal da Universidade do Estado de Santa Catarina, localizada no município de Lages, SC, Brasil.

As mudas de origem seminal de Eucalyptus dunnii foram adquiridas em um viveiro florestal da região, com aproximadamente 120 dias, estas estavam com médias de altura de cerca de 25,0 cm e 2,0 mm de diâmetro de coleto, conforme recomendado por Wendling e Dutra (9).

O substrato utilizado foi constituído de solo retirado de 0 a 50 cm de profundidade em Cambissolo Húmico alumínico argiloso. Foram utilizados vasos de polietileno com 10 L de capacidade. Para redução de erros experimentais, realizou-se com auxílio de uma balança digital a uniformização de 8 kg de massa de solo e, posteriormente adicionou-se 1,5 L de água, até o solo atingir a capacidade de campo.

O experimento foi conduzido no delineamento inteiramente casualizado (DIC), com 8 repetições, compostas de uma planta, em arranjo fatorial 2 x 4. O fator hidrogel foi composto por dois níveis (presença e ausência) e a frequência por quatro níveis, sendo: 0 - irrigação somente no plantio; 1 - irrigação diária; 4 - irrigação a cada 4 dias; e 8 - irrigação a cada 8 dias. Nas irrigações foram utilizadas 300 mL de água em cada vaso (⁹).

A hidratação do hidrogel, polímero sintético sólido granulado da Hidroplan-EB^®, com dosagem de 3 g L^-1 foi realizada 30 minutos antes do plantio. Nos tratamentos que compreendiam a presença de hidrogel foram adicionados 300 mL deste, na forma já hidratada, antes da realização do plantio da muda. Nos tratamentos sem o hidrogel foram adicionadas 300 mL de água após o plantio, além do 1,5 L para umedecer o solo, de modo a compensar o volume de água a ser adicionado via hidrogel.

Sintomatologia visual

Do plantio até o 56° dia de experimento foram realizadas avaliações diárias da sintomatologia de estresse hídrico. Para a sintomatologia visual foi adotado o critério de análise conforme Navroski et al. (¹⁰), sendo anotado o número de dias em que a planta permanecia em cada condição: SEM - dias sem sintomas (planta túrgida, visualmente vigorosa, sem indícios de déficit hídrico); SLM - dias com sintomas leves de murcha; SMM - dias com sintomas moderados (planta em ponto de murcha permanente, com ápice escurecido e curvado); SSM - dias com sintomas severos de murcha (folhas secas ou em abscisão). Para a sobrevivência foi adotado o código NPV- número de dias que a planta permaneceu viva.

Teor de água no solo

Com o intuito de acompanhar o teor de umidade dos vasos durante o período experimental, determinou-se o teor de água inicial do solo. Antes do plantio das mudas, todos os vasos foram saturados e deixados drenar por duas horas. Coletou-se então uma amostra com aproximadamente 100 g de solo de cada vaso. As amostras foram separadas e acondicionadas em copos de papel alumínio. A determinação da massa úmida dos vasos foi realizada com o uso de balança de precisão. Após a determinação da massa úmida, as amostras foram encaminhadas à secagem em estufa, na qual ficaram dispostas até o momento de estabilização de suas massas, sendo posteriormente realizada nova pesagem, para determinação da massa seca. Os vasos foram pesados a cada 4 dias, sempre antes da irrigação. Posteriormente, foi calculado o teor de água no solo por meio de equações.

Atributos morfométricos

Avaliações biométricas de altura e diâmetro do coleto foram realizadas no início e no final (56 dias após a implantação) do experimento. Ao término deste período, quando as mudas sem a irrigação murcharam permanentemente, procedeu-se a coleta da biomassa das plantas por meio de método destrutivo. As amostras foram separadas em raiz, caule e folhas, e acondicionadas em sacos de papel mantidos em estufa com circulação forçada de ar (65 ± 3°C) até atingirem massa constante. Posteriormente, os componentes foram pesados em balança de precisão (0,01 g) para determinação dos teores de massa seca radicular (MSR), massa seca caulinar (MSC) e massa seca foliar (MSF), em gramas por planta. Para a determinação da área foliar individual, foram coletadas todas as folhas de cada planta. A área foliar foi quantificada com auxílio de um integrador de área foliar LI-COR, modelo LI3000A.

Trocas gasosas

As avaliações de trocas gasosas foram realizadas com o auxílio de um medidor portátil de fotossíntese LI-COR, modelo LI-6400XT, determinando-se os valores de fotossíntese (A), condutância estomática (g _s ), transpiração (E), relação entre a concentração intercelular e atmosférica de CO₂ (Ci/Ca) e eficiência no uso da água (WUE), em 4 repetições. A radiação fotossinteticamente ativa (RFA) utilizada durante as medições foi de 700 µmol de fótons m^-2 s^-1, sendo fornecida por uma fonte luminosa artificial (LI-6400-40), e o percentual de luz azul de 10% da RFA. A concentração atmosférica de CO₂ oscilou de 390 a 400 ?mol mol^-1. As avaliações foram realizadas a cada sete dias e iniciaram imediatamente após o transplante das mesmas, ocorrendo sempre entre 8:00 e 11:30 horas. Utilizou-se a mesma folha durante todo o período experimental a fim de não haver variação entre posição e idade das folhas nas plantas. As folhas foram selecionadas na porção média da planta, usando uma totalmente expandida e sem sintomas de deficiência hídrica, nutricional e com características sadias. A eficiência no uso da água (WUE) foi calculada pela razão entre A e E.

Análise estatística

Anteriormente à análise dos dados foi confirmada a normalidade do conjunto de dados por meio do teste de Kolmogorov-Smirnov e a homogeneidade pelo teste de Bartlett. A análise de variância (ANOVA) foi realizada e as médias foram comparadas pelo teste de Scott-Knott a 5% de probabilidade de erro.

Resultados e discussão

Sintomatologia visual

A análise de variância dos dados revelou que houve interação (P < 0,05) entre o uso de hidrogel e as frequências de irrigação para todas as variáveis avaliadas depois de 56 dias. Os resultados demonstram que o hidrogel exerceu influência no surgimento dos sintomas de déficit hídrico. Na presença do hidrogel as mudas de E. dunnii retardaram em média dois dias o surgimento de sintomas (SEM) quando a irrigação foi realizada somente no plantio e até quatro dias para o tratamento com irrigação a cada oito dias (Tabela 1). Nas menores frequências de irrigação não houve diferença com o uso do hidrogel.

Tabela 1 Surgimento dos sintomas de estresse hídrico nas plantas, em dias, avaliado até o 56º dia após o plantio de Eucalyptus dunnii, em função da presença ou ausência de hidrogel e diferentes frequências de irrigação. 

Estes resultados, foram semelhantes aos de Navroski et al. (¹⁰), em que a utilização do polímero em E. dunnii também respondeu positivamente a escassez de água no solo, adiando os sintomas de déficit hídrico. A maior influência ocorreu quando a irrigação foi efetuada em menor frequência, ou seja, com intervalos maiores. Os resultados também corroboram com Lopes et al. (¹¹), em que avaliando o uso de hidrogel na sobrevivência de mudas clonais de Eucalyptus urograndis, após o plantio em vasos com preenchimento de solo argiloso, mostrou que o polímero possibilitou que as plantas permanecem vivas sem sintomas de falta de água por até 20 dias, cerca de até sete dias a mais do que quando o produto não foi adicionado nas covas de plantio.

Resultado semelhante foi observado nos sintomas leve de murcha (SLM), em que o uso de hidrogel retardou os sintomas na irrigação somente no plantio (0), 8 e 4 dias. Não houve sintomas de murchas superiores ao leve (SLM) na frequência de irrigação 8 dias, ou em irrigações mais frequentes. Contudo, o hidrogel continuou apresentando retardamento dos sintomas mais expressivos de estresse hídrico no tratamento sem irrigação após o plantio (0). Esses resultados mostram que o hidrogel retarda em alguns dias o aparecimento dos efeitos da falta de água.

É importante destacar que na implantação de florestas de Eucalyptus observa-se que o período mais crítico quanto à perda de mudas por falta de água normalmente é nos primeiros 20 dias após o plantio, momento em que a planta está se estabelecendo e com o sistema radicular ainda em formação (¹²). Na implantação no campo, pode-se supor que nos casos em que a irrigação é efetuada frequentemente, ou quando a frequência de chuvas é maior, o uso do polímero poderia ser evitado (¹³). Contudo, em condições de menor frequência de chuva, ou fazendo-se irrigações mais espaçadas, o uso do polímero pode ser recomendado.

Saad et al. (¹⁴) relatam que sob o ponto de vista prático, com o hidrogel os cinco dias a mais em um solo arenoso possibilitaria o adiamento da irrigação e implicaria em menores custos, uma vez que se poderia aguardar por chuvas nesse período. Neste ponto de estresse as plantas ainda têm condição de se recuperarem da deficiência hídrica, diante da ocorrência de chuva.

Teor de água no solo

Considerando o teor de água no solo, identificou-se variações no armazenamento de água no solo por conta da utilização do hidrogel. De forma geral, as maiores perdas de água foram encontradas para os tratamentos que não fizeram uso do polímero no substrato. A quantidade de água no solo aumentou quando se utilizou o hidrogel, indicando que este atua como condicionante da umidade no solo (Figura 1).

Figura 1 Teor de água no solo e sintomatologia visual em mudas de Eucalyptus dunnii em função da presença ou ausência de hidrogel. a - irrigação somente no plantio; b - irrigação a cada 8 dias; c - irrigação a cada 4 dias e d - irrigação diária. 

Figure 1. Soil water content and visual symptomatology in Eucalyptus dunnii plants as a function of the presence or absence of hydrogel. a - irrigation only at planting; b - irrigation every 8 days; c - irrigation every 4 days and d - daily irrigation.

O aumento na capacidade de retenção de água no solo também foi observado por Prevedello e Balena (¹⁶). Com a adição de polímero agrícola no solo a umidade aumentou progressivamente chegando a duplicar a capacidade de armazenamento de água, demonstrando a grande capacidade do polímero em reter e conservar água no solo por períodos apreciáveis de evaporação.

Analisando individualmente o teor de água no solo na presença e na ausência do hidrogel é notável que os diferentes níveis de umidade do solo afetaram significantemente todas as variáveis de sintomatologia visual observadas durante o período experimental. Independente da condição de solo em que as mudas foram submetidas, o início dos sintomas ocorreu quando a umidade volumétrica do solo ultrapassou os valores dos Pontos de Murcha Permanente (PMP).

Quando a irrigação ocorreu apenas no plantio (0), a presença do hidrogel promoveu um atraso nos sintomas visuais de déficit hídrico avaliados. Os sintomas leves de murcha (SLM) apareceram aproximadamente aos 20 dias após o plantio, quando o teor de água no solo chegou a 10,8%. Quando comparado à ausência do mesmo, esse sintoma apareceu três dias antes, com 11,7% de umidade. O aparecimento dos sintomas moderados de murcha (SMM), na presença de hidrogel ocorreu aos 28 dias após o plantio quando o teor de água foi de 8,7% e na ausência do mesmo aos 25 dias após o plantio com uma umidade de 8,0%.

Considerando os sintomas severos de murcha (SSM), observou-se que na presença de hidrogel houve um retardamento de aproximadamente três dias. Os sintomas surgiram quando o teor de água chegou a 6,2%, aos 39 dias após o plantio, sendo que na ausência este ocorreu aproximadamente aos 36 dias e com teor de umidade de 5,5%. Quando se fez uso do polímero hidroretentor, constatou-se que a morte das mudas (M) ocorreu aproximadamente aos 44 dias após o plantio quando o teor de água no solo atingiu 5,0%. Já sem a utilização do hidrogel esses sintomas foram observados aos 41 dias, com 4,5% de umidade.

O fato de as plantas sobreviverem abaixo do PMP é possível devido ao ajuste osmótico, que se desenvolve lentamente em resposta à desidratação do tecido causado pelo déficit hídrico. As folhas que são capazes de realizar esse ajuste podem manter o turgor sob potenciais hídricos mais baixos (¹⁷).

À medida que o solo seca, torna-se mais difícil às plantas absorverem água, porque aumenta a força de retenção e diminui a disponibilidade de água no solo às plantas (¹⁸). Desse modo, nem toda a água que o solo armazena é disponível às plantas (¹⁹).

Atributos morfométricos

Em relação às características de altura e diâmetro de coleto das plantas os resultados mostraram que ambos os incrementos foram afetados pelas frequências hídricas aplicadas e o uso de hidrogel, havendo interação entre os fatores (P= 0,0001). Para massa seca radicular, caulinar e foliar e área foliar houve efeito para os fatores de forma isolada (Tabela 2).

O incremento em diâmetro do coleto (ID) das mudas de E. dunnii foi influenciado pelo uso do polímero hidroretentor somente na irrigação diária. O uso de irrigação apresentou efeito esperado, quanto mais frequentes as irrigações, maior o incremento. Plantas submetidas à deficiência hídrica, ou seja, quando a irrigação ocorreu apenas no plantio e a cada 8 dias, apresentaram os menores valores desta variável. O incremento em altura (IH) apresentou comportamento similar ao diâmetro do coleto. A presença do hidrogel possibilitou um ganho considerável de altura em relação à sua ausência quando a irrigação foi realizada somente no plantio, demonstrando que as mudas na condição de estresse hídrico extremo se desenvolveram melhor na presença do polímero.

Em relação à massa seca radicular, caulinar e foliar, e área foliar, a adição de hidrogel elevou em aproximadamente 25% as médias, demonstrando o efeito positivo do polímero no crescimento das plantas e acúmulo de massa seca, por conta do fornecimento adequado de água. Como esperado, à medida que as mudas foram irrigadas com mais frequência, aumentaram as médias de todas estas variáveis, sendo que a maior disponibilidade hídrica possibilitou o maior desenvolvimento das plantas.

De todos os recursos que as plantas necessitam para crescer e desenvolver suas funções fisiológicas, a água é o mais abundante e, ao mesmo tempo, o mais limitante (¹⁵). Neste sentido, a prática de irrigação reflete o fato de que a água é um recurso-chave que limita a produtividade dos plantios florestais.

Tabela 2. Médias de incremento em diâmetro e altura, massa seca de raízes, caule e folhas, e respectiva área foliar em função da presença (3 g L^-1) e ausência (0 g L^-1) de hidrogel e frequência de irrigação em mudas de Eucalyptus dunnii. 

Trocas gasosas

Analisando a taxa fotossintética em relação às frequências de irrigação pode-se observar efeito direto sobre este processo fisiológico (Figura 2a). A taxa fotossintética declinou de forma rápida logo após a implantação do experimento até o final, principalmente quando a irrigação ocorreu somente no plantio (0).

Na presença do polímero observou-se maior taxa fotossintética para as plantas irrigadas mais frequentemente. A maior taxa fotossintética foi observada na irrigação diária (¹); à medida que se aumentou o intervalo das irrigações, ou especialmente no tratamento com irrigação somente no plantio (0), a taxa fotossintética decaiu, demonstrando o efeito direto da disponibilidade de água sobre a fotossíntese. Já na ausência de hidrogel o tratamento irrigado somente no plantio (0) obteve o menor, como esperado, e o melhor desempenho fotossintético ocorreu na frequência de 4 dias (⁴).

O resultado obtido no presente estudo é semelhante ao encontrado por Arbona et al. (²¹), em que concluíram que a presença do hidrogel contribuiu não só para a sobrevivência como resultou em maior crescimento e fotossíntese em plantas jovens de Poncirus trifoliata (L.) Raf. x Citrus sinensis (L.) Osb. Contudo, Apostol et al. (²⁰) reportaram inexistir efeitos benéficos no crescimento e nas trocas gasosas em mudas de Quercus rubra submetidas ao estresse hídrico.

Os efeitos do hidrogel na fisiologia de espécies lenhosas apresentam controvérsias. Enquanto Apostol et al. (²⁰) reportaram inexistir efeitos benéficos no crescimento e nas trocas gasosas em mudas submetidas ao estresse hídrico, Arbona et al. (²¹) concluíram que a presença do hidrogel contribuiu não só para a sobrevivência como resultou em maior crescimento e fotossíntese em plantas cítricas.

A transpiração (E) foi maior conforme a disponibilidade de água, conforme esperado. Plantas cultivadas sem o polímero hidroretentor, no geral transpiraram mais do que quando se fez uso do hidrogel no solo de cultivo (Figura 2b). A menor taxa transpiratória foi observada quando a irrigação ocorreu apenas no plantio (0), seguido da irrigação a cada 8 dias (8).

Alguns autores (²²), (²³), (²⁴) constataram que o manejo com déficit hídrico contribui para a redução da transpiração de Eucalyptus. Tatagiba et al. (²⁵) apontaram que a taxa transpiratória em clones de Eucalyptus sp. na época chuvosa foi maior em relação à época seca. Esse fato pode ser devido a ocorrência do excedente hídrico na época chuvosa, enquanto na época seca não havia disponibilidade suficiente de água no solo para os clones manterem altas taxas de transpiração.

Figura 2 a - taxa fotossintética (A), b - transpiração (E), c - condutância estomática (gs), d - eficiência no uso da água (WUE), e - relação entre a concentração intercelular e atmosférica de CO₂ (Ci/Ca) em mudas de Eucalyptus dunnii em função da presença ou ausência de hidrogel submetidas a diferentes frequências de irrigação. As barras flutuantes indicam a diferença mínima significativa entre as frequências de irrigação, pelo teste de Scott-Knott (P < 0,05). 

Figure 2. a - photosynthetic rate (A), b - transpiration (E), c - stomatal conductance (gs), d - water use efficiency (WUE), e- relationship between intercellular and atmospheric CO₂ concentration (Ci/Ca) in Eucalyptus dunnii plants as a function of the presence or absence of hydrogel submitted to different irrigation frequencies. Floating bars indicate the minimum significant difference between irrigation frequencies by Scott-Knott test (P < 0.05).

Em relação à condutância estomática (gs) das mudas de E. dunnii, observou-se que à medida que a disponibilidade de água foi diminuindo, também diminuiu a condutância estomática (Figura 2c). Independente da presença ou ausência do polímero, os maiores valores de condutância estomática foram verificados nas frequências de 1, 4 e 8 dias, respectivamente.

O fechamento estomático é uma estratégia utilizada pela planta para reduzir a perda de água, porém, consequentemente acarreta em queda na capacidade dos estômatos permitirem trocas gasosas entre a planta e o ambiente. Assim, a redução da disponibilidade hídrica no solo reduz a condutância estomática com implicações diretas na transpiração, fotossíntese e temperatura das folhas, causando prejuízos em caso de secas severas (²⁶).

Otto et al. (²⁷) observaram que em área seca o déficit hídrico foi um fator limitante para a abertura estomática, o que contribuiu para a queda na assimilação de carbono pela fotossíntese. Ao contrário da área úmida, que além de proporcionar controle estomático, apresentou maiores valores das taxas fotossintéticas e produtividade.

A eficiência no uso da água (WUE) foi afetada diretamente pelas frequências de irrigação, não sendo muito influenciado pelo uso de hidrogel (Figura 2d). Quando a irrigação ocorreu somente no plantio (0) com o uso do hidrogel, houve um acréscimo da WUE até o 35° dia, apresentando na sequência uma queda. Na ausência do polímero houve uma elevação até o 35°, mantendo-se inalterada até o fim do período experimental.

É provável que essa eficiência, neste caso, seja justificada pela menor taxa de transpiração das plantas. O uso da água compreende os processos de transpiração e de evaporação da água no solo (²⁸). Assim, o WUE é sensível às condições ambientais e consequentemente, às alterações ambientais (²⁹). Quando as plantas percebem o déficit hídrico ativam múltiplas respostas para sincronizar seu desenvolvimento e suas atividades moleculares, visando garantir sua sobrevivência (³⁰).

Os resultados obtidos para Ci/Ca (Figura 2e) mostram que independente da presença ou ausência do hidrogel no solo de cultivo, no geral a redução de Ci/Ca ocorreu devido ao fechamento estomático. Este resultado demonstra que a fotossíntese continuou a ocorrer mesmo com os estômatos fechados, reduzindo assim a concentração intercelular de CO₂. Como os valores de Ci/Ca não se elevaram, podemos inferir que durante o período de avaliação a redução da fotossíntese foi somente estomática, não havendo danos ao aparato fotossintético.

Entender como as plantas respondem ao déficit hídrico é importante para melhorar o desempenho e produtividade das culturas. Técnicas de manejo adequadas e o melhoramento genético são ferramentas para melhorar a eficiência do uso de recursos pelas plantas, inclusive da água (³¹). Estudos ecofisiológicos e hidrológicos de longo prazo são necessários para adequar as técnicas de produção florestal e otimizar o uso da água, aumentando assim a produtividade florestal (³²).

Conclusões

O polímero hidroretentor possibilitou o adiamento de todos os sintomas de déficit hídrico avaliados, em até quatro dias para o aparecimento dos sintomas iniciais por conta do maior armazenamento de água no solo. A adição do polímero proporcionou também a melhoria da qualidade das mudas, promovendo maior acúmulo de massa seca.

As trocas gasosas foram afetadas pela disponibilidade de água, pois variaram em função da frequência de irrigação, independente da presença ou ausência do hidrogel. O déficit hídrico foi um fator limitante para a abertura estomática e contribuiu para a queda na assimilação de carbono pela fotossíntese.

Assim, recomenda-se a utilização de polímeros hidroretentores no plantio de mudas, por aumentar a retenção de água no solo e possibilitar o adiamento dos sintomas de estresse hídrico, conjuntamente ao melhor desenvolvimento das plantas. Porém, são necessários estudos em condições reais de campo e acompanhamento das plantas por um período maior de tempo.