Plasticidade fenotípica de cultivares de arroz de terras altas em diferentes sistemas de cultivo

Abstract

As plantas são constantemente desafiadas por fatores ambientais. Este desafio se amplia frente ao cenário de mudanças climáticas, mas o estresse imposto por estes fatores ambientais pode ser contornado em parte por processos de aclimatação e/ou adaptação. Estudos revelam que os maiores prejuízos no setor agropecuário provêm de perdas causadas por secas e enchentes. A capacidade de um único indivíduo gerar fenótipos alternativos dependentes de sua interação com o ambiente é denominada plasticidade fenotípica, um mecanismo pelo qual as plantas podem responder às diferenças no ambiente em que se desenvolvem. Portanto, o objetivo deste trabalho foi estimar a plasticidade fenotípica de variedades de terras altas cultivadas em diferentes sistemas de cultivo. Este experimento foi conduzido no Campo Experimental de Leopoldina da EPAMIG utilizando quatro cultivares de arroz de terras altas (Curinga, Caravera, Relâmpago e Caçula) que foram submetidas a três condições de disponibilidade hídrica: um ambiente de terras altas, um ambiente de várzea úmida com irrigação intermitente e um ambiente de várzea com presença de lâmina d´água de forma contínua. As parcelas experimentais nos três ensaios foram constituídas de quatro fileiras de plantas de cinco metros de comprimento e espaçadas de 30 cm, com densidade de semeadura de 300 sementes viáveis/m². Como área útil da parcela foram colhidas as duas fileiras de plantas internas, eliminando-se 0,5 m nas extremidades das duas fileiras de plantas, totalizando uma área útil de 2,4 m². O arranjo experimental consistiu em um esquema fatorial 4x3, sob um delineamento em blocos ao acaso, com três repetições. Foram avaliadas características de crescimento e produção como produtividade de grãos, altura de plantas, peso de 100 grãos, dias para floração, matéria seca da parte aérea, área foliar, área foliar específica, número de perfilhos, perfilhamento e resistência ao acamamento, além dos teores de nutrientes. Os dados foram submetidos à análise de variância e as médias dos tratamentos foram agrupadas pelo teste de Scott-Knott (p ≤ 0,05) no software R. Além disso, foram realizadas as análises do índice de plasticidade fenotípica, de correlação e de componentes principais. As variáveis produtividade de grãos, altura de plantas, número de perfilhos; e teor dos nutrientes potássio, magnésio e zinco não apresentaram diferença estatística pelo agrupamento de Skott-Knott emnível de 5% entre as variedades nos diferentes sistemas de cultivo adotados neste experimento. A interação genótipo ambiente foi significativa para 13 das variáveis avaliadas. Foi observado que há maior efeito da interação genótipo ambiente para avaliação das variáveis nutricionais em contraste as demais. Os índices de plasticidade estimados para as características morfológicas, de crescimento e nutrição das plantas não apresentaram diferenças significativas, mesmo considerando os três tratamentos de manejo de irrigação da cultura, indicando plasticidade fenotípica semelhante entre os genótipos avaliados. A plasticidade semelhante observada reflete a proximidade de pedigree ou potencial de adaptação semelhante dos parentais utilizados nos cruzamentos das cultivares utilizadas, implicando em sua proximidade genotípica e fenotípica. O conjunto de fatores relacionados ao ambiente de cultivo foi o principal fator para explicar o comportamento diferenciado das cultivares. Palavras-chave: Oryza sativa L. Nutrição de plantas. Estresse hídrico. Morfologia. Produção.Plants are constantly challenged by environmental factors. This challenge expands in the context of climate change, but the stress imposed by these environmental factors can be partially overcome by acclimatization and/or adaptation processes. Studies show that the greatest losses in the agricultural sector come from losses caused by droughts and floods. The ability of a single individual to generate alternative phenotypes dependent on its interaction with the environment is called phenotypic plasticity, a potential by which plants can respond to differences in the environment in which they develop. Therefore, the objective of this work was to estimate the phenotypic plasticity of upland varieties cultivated in different cropping systems. This experiment was conducted at EPAMIG's Leopoldina Experimental Field using four upland rice cultivars (Curinga, Caravera, Relâmpago and Caçula) that were subjected to three water availability conditions: an upland environment, a wetland environment with intermittent irrigation and a floodplain environment with continuous water depth. The experimental plots in the three trials consisted of four rows of plants five meters long and spaced 30 cm apart, with sowing density of 300 viable seeds/m². As usable area of the plot, the two rows of indoor plants were harvested, eliminating 0.5 m at the ends of the two rows of plants, totaling a usable area of 2.4 m². The experimental arrangement consisted of a 4x3 factorial scheme, under a randomized block design, with three replications. Growth and yield characteristics were evaluated such as grain yield, plant height, weight of 100 grains, days to flowering, shoot dry matter, leaf area, specific leaf area, number of tillers, tillering and lodging resistance, in addition to nutrient contents. Data were subjected to analysis of variance and treatment means were grouped using the Scott-Knott test (p ≤ 0.05) in the R software. In addition, analyzes of the phenotypic plasticity index, correlation and components were performed. main. The variables grain yield, plant height, number of tillers, and potassium, magnesium and zinc nutrient content showed no statistical difference by the Scott- Knott grouping at 5% level among the varieties in the different cropping systems adopted in this experiment. The environment genotype interaction was significant for 13 of the evaluated variables. It was observed that there is a greater effect of the environment genotypeinteraction for the assessment of nutritional variables in contrast to the others. The plasticity indices estimated for the morphological, growth and nutrition characteristics of the plants did not show significant differences, even considering the three treatments of irrigation management of the crop, indicating similar phenotypic plasticity among the evaluated genotypes. The similar plasticity observed reflects the proximity of pedigree or similar adaptation potential of the parents used in the crosses of the cultivars used, implying their genotypic and phenotypic proximity. The set of factors related to the cultivation environment was the main factor to explain the different behavior of the cultivars. Keywords: Oryza sativa L. Plant nutrition. Water stress. Morphology. Production.