Restrições hídrica e nutricional afetam aspectos fisiológicos e crescimento de mudas de cedro-australiano (Toona ciliata M. Roem. var. australis (F. Muell.) Bahadur)

Abstract

O crescimento de Toona ciliata M.Roemer var. australis (F. Muell.) Bahadur (família Meliaceae) em regiões sujeitas a déficit hídrico e solos com baixa disponibilidade de nutrientes, como predomina no Brasil, requer várias adaptações morfológicas e fisiológicas. Com intuito de compreender essas adaptações que favorecem o crescimento, a composição isotópica do carbono (δ 13 C), características fisiológicas (trocas gasosas, fluorescência da clorofila a e teores de pigmentos) e, ainda, verificar se a adubação poderia mitigar os efeitos do déficit hídrico, foi conduzido um estudo em casa de vegetação com mudas de dois clones (BV1110 e BV1120) de T. ciliata por 126 dias. Após 90 dias de aclimatação as mudas receberam ou não adubação e foram submetidas a ciclos de restrição hídrica seguidos de reidratação. Após 8 dias da adubação, a restrição hídrica foi imposta por 5 dias, seguido de reidratação por 15 dias, e mais 8 dias de restrição hídrica até o fim do experimento. A restrição hídrica e, ou, nutricional reduziu a taxa de crescimento em altura (H), diâmetro do coleto (D), número de folíolos (NF), área foliar (AF), comprimento da raiz (L) e produção de biomassa total (Bt) e promoveu o crescimento das raízes, com conseqüente aumento da razão massa raiz/parte aérea (MSR/MSPA). As mudas de T. ciliata exibiram fortes respostas à adubação quando submetidas ao déficit hídrico seguido de reidratação, mas as respostas foram baixas em condição irrigada e sem adubação. Além disso, a adubação combinada com déficit hídrico aumentou a composição isotópica de carbono (δ 13 C) e a eficiência do uso da água (EUA). A falta de adubação, independente do fornecimento de água, diminuiu a taxa de crescimento, as trocas gasosas, as características de florescência da clorofila a (Chl a) e os toeres dos pigmentos fotossintéticos nos dois clones. As restrições hídricas e nutricionais reduziram ainda a eficiência quântica efetiva da conversão fotoquímica de energia no fotossistema II (PSII) e aumentou a dissipação de energia não fotoquímica, no entanto, não afetou a eficiência quântica máxima do PSII (Fv/Fm) ao ponto de causar fotoinibição. O teor de pigmentos fotossintéticos foi reduzido pelo déficit hídrico ou pela interação déficit hídrico e nutricional, e o efeito de tolerância cruzada foi observado. Ou seja, folhas de plantas com restrição combinando, restrição hídrica e nutricional, apresentaram, mais pigmentos em sua composição que as de plantas com apenas a restrição nutricional. Após a reidratação foi verificada recuperação de todas as características avaliadas, indicando plasticidade fisiológica dos clones em estudo. Diante disso, ficou claro que o suprimento adequado de adubação seria recomendável para estimular o crescimento, melhorar a EUA, aumentar a taxa fotossintética por meio do aumento dos teores de pigmentos fotossintéticos, além de aliviar os danos no PSII causados durante o déficit hídrico nos clones de cedro-australiano. O clone BV1110 apresentou menor NF, AF e Bt e maior L, H, MSR/MSPA, δ 13 C e EUA, com melhor recuperação dos aparatos fotossintéticos e maior taxa fotossintética sob déficit hídrico. Por outro lado, o clone BV1120 apresentou menor biomassa e comprimento de raízes e maior Bt e AF, maior discriminação isotópica e menor taxa fotossintética. O clone BV1120 foi classificado como menos tolerante e o clone BV1110 como mais tolerante ao déficit hídrico. Os resultados deste trabalho forneceram importantes informações no que concerne às diferentes respostas dos clones de T. ciliata ao déficit hídrico, somado ou não ao suprimento nutricional via adubação, contribuindo para o entendimento dos mecanismos utilizados pelas plantas de cedro-australiano para manter um alto grau de resiliência em caso de restrição hídrica e, ou, nutricional.

The planting of Toona ciliata M. Roemer var. australis (F. Muell.) Bahadur (Meliaceae family) in areas subject to water deficit and soil with low nutrient availability, as prevail in Brazil, requires several plant morphological and physiological adaptations. In order to understand these adaptations in growth, carbon isotopic composition (δ 13 C), and physiological variables (gas exchange, fluorescence of chlorophyll pigment content) and also understand if fertilization could mitigate the effects of water deficit, a study was conducted in a greenhouse with seedlings of two T. ciliata clones (BV1110 and BV1120) for 126 days. After 90 days of acclimatization the seedlings with or without the fertilization were subjected to water restriction cycles followed by rewatering. After 8 days of fertilization, water restriction was imposed for 5 days, followed by rewatering for 15 days, and more 8 days of water restriction by the end of the experiment. Water restriction and or nutritional reduced the rate of growth in height (H), diameter (D), number of folioles, leaf area, root length (L) and biomass production and promoted root growth, resulting in increased ratio of root mass/shoot (MSR/MSPA). The T. ciliata seedlings exhibited strong response to fertilization when subjected to water deficit followed by rewatering, but the responses were low in irrigated condition and without fertilization. In addition, fertilization combined with drought stress increased the δ 13 C, and efficiency of water use (WUE). The lack of fertilization independent water supplies, decreased growth rate, gas exchange, blooming characteristics Chl a and photosynthetic pigments in both clones. The water restriction and or nutritional also reduced the effective quantum efficiency of photochemical energy conversion in photosystem II (PSII) and increased non-photochemical energy dissipation, however, did not affect the maximum quantum efficiency of the PSII level to cause photoinhibition. The content of photosynthetic pigments was reduced by water deficit or by the interaction water and nutritional water deficit, and cross-tolerance effect was observed. Plants with combined restriction, water restrictionand nutritional show higher pigments contents in their composition than plants with only one restriction, nutritional. After rewatering, all the evaluated characteristics were recovered, indicating the physiological plasticity of the clones under study.Thus, an adequate supply of fertilizer would be recommended to stimulate growth, improve the WUE, increase the photosynthetic rate by increasing the photosynthetic pigments content, and alleviate the damage to the PSII caused during water deficit in the clones. Clone BV1110 showed lower number of folioles, leaf area and total biomass (Bt) and longer roots (L), height (H), MSR/MSPA, δ 13 C and WUE, with better recovery of photosynthesis indicators and higher photosynthetic rate under water deficit. In contrast, clone BV1120 showed lower root biomass and L and greater Bt and AF, the higher and lower isotopic photosynthetic rate discrimination, respectively. Despite clone BV1120 could probably withstand water deficit, it was classified as less tolerant than BV1110 to water deficit. These results provided important information regarding the responses of different clones T. ciliata water deficit, and nutrient supply, contributing to the understanding of the mechanisms activate by the australian red cedar plants to maintain a high degree resilience to water restriction and or nutritional.