Physiology, biometry and mineral nutrition of cocoa clones cultivated in full sun

Abstract

The cultivation of cocoa in full sun seeks technological modernization and yield increase; however, very little is known about this new production model. Thus, the aim of the present study was to: i) characterize six cocoa clones (PS 1319, CCN 51, CCN 10, SJ 02, CP 49 and PH 16), grown in full sun in Linhares, in the north of the state of Espírito Santo, regarding their physiology, leaf structure, yield and biometrics of fruits and seeds; ii) establishment of a nutritional sufficiency range through a leaf analysis and nutrient exportation of these six cocoa clones. The physiological evaluation and of the leaf structure took place by means of measurements of gas exchanges, chlorophyll flourescence, concentration of chloropastidic pigments, specific leaf area (SLA), stomatal density (SD) and potential quantum yield of photosystem II - Fv/Fm ratio. Yield was estimated by counting and weighing healthy seeds and fruits. For the biometrics of fruits and seeds, the following were evaluated: weight (LW); fruit length (FL) and diameter (FD), fresh weight of the shell (FWS), wet weight of the seed (WWA), number of seeds (NS) and individual weight of dry seed (IWDS). For the leaf sampling, four plants of each clone were randomly chosen, from which four diagnostic leaves were collected per plant. As for the fruit sampling, 10 ripe and healthy fruits were collected per clone and the separation of the shell and almonds was carried out. After the preparation of the leaf and fruit samples, they were sent to the laboratory for the quantification of the contents of mineral nutrients. The evaluation of almond yield was performed during the main and intercrop seasons and, for each clone, the healthy fruits and their seeds were collected, counted and weighed. After checking the high yield of the clones and the data normal distribution, the adequate sufficiency ranges were established considering μ ± σ. The trial was analyzed as a hierarchy classification, and for each one of the six clones, 14 plots were randomly plotted, each one composed of 1 plant (experimental unit). The clones presented differences in the evaluations of gas exchanges and the A values found were higher than the mean values in the literature, which suggests acclimatization of the clones grown in full sun to light intensity. Moreover, under high light intensity, the values of the Fv/Fm ratio indicated the absence of photoinhibition. There were significant differences for all the parameters of biometrics, except for LW, demonstrating expressive variability for the production of fruits and seeds. The clones presented a high yield of dried almond (1200 to 2900 kg ha -1 ) and the differences among clones in the contents of nutrients for the different compartments were expected, due to the variation of productivity among the materials. Adequate sufficiency ranges for each clone represent a first approach in conditions of cultivation in full sun in Brazil. The nutrient exportation by the shell was high, presenting potential for use as an organic fertilizer when returned to the culture. As for the exportation of some nutrients by the fruit, it reinforced the importance of nutritional replacement via fertilization, so that the reduction of the soil natural fertility does not occur. Finally, intensive cultivation of cocoa in full sun showed high production potential. Keywords: Theobroma cacao L. Ecophysiology. Plant nutrition. Leaf diagnosis.

O cultivo do cacaueiro a pleno sol busca a modernização tecnológica e aumento da produtividade da cultura, porém, pouco se conhece sobre esse novo modelo de produção. Assim, esse trabalho teve por objetivos: i) caracterizar seis clones de cacaueiro (PS 1319, CCN 51, CCN 10, SJ 02, CP 49 e PH 16), cultivados a pleno sol em Linhares, no norte do estado do Espírito Santo quanto à fisiologia, estrutura foliar, produtividade e biometria de frutos e sementes; ii) estabelecer a faixa de suficiência nutricional atraves de análise foliar e exportação de nutrientes desses 6 clones de cacaueiro. A avaliação fisiológica e de estrutura foliar ocorreu por meio de medições de trocas gasosas, fluorescência da clorofila, concentração de pigmentos cloroplastídicos, área foliar específica (AFE), densidade estomática (DE) e rendimento quântico potencial do fotossistema II - Razão Fv/Fm. A produtividade foi estimada pela contagem e pesagem de frutos e sementes sadias. Para a biometria de frutos e sementes foram avaliados: peso (PF), comprimento (CF) e diâmetro de fruto (DF), peso fresco da casca (PFC), peso úmido da semente (PUS), número de sementes (NS) e peso individual de semente seca (PISS). Para a amostragem foliar foram escolhidas, ao acaso, quatro plantas de cada clone, das quais foram coletadas quatro folhas diagnósticas por planta. Já para a amostragem de frutos, foram colhidos 10 frutos maduros e sadios por clone, e realizada a separação da casca e amêndoas. Após o preparo das amostras foliares e de frutos, estas foram encaminhadas ao laboratório para a quantificação dos teores de nutrientes minerais. Após verificar o alto rendimento dos clones e a distribuição normal dos dados, as faixas de suficiência adequadas foram estabelecidas considerando μ ± σ. O experimento foi analisado como classificação hierárquica e para cada um dos seis clones foram demarcadas, aleatoriamente, 14 parcelas que foram compostas por 1 planta cada (unidade experimental). Os clones apresentaram diferenças nas avaliações de trocas gasosas e os valores de fotossíntese líquida (A) encontrados foram superiores aos valores médios da literatura, o que sugere uma aclimatação à intensidade de luz dos clones cultivados a pleno sol. Além disso, sob elevada intensidade luminosa, os valores de razão Fv/Fm indicaram ausência de fotoinibição. Houve diferenças significativas para todos os parâmetros de biometria, exceto PF, demonstrando expressiva variabilidade para a produção de frutos e sementes.Os clones apresentaram alta produtividade de amêndoa seca (1200 a 2900 kg ha -1 ) e as diferenças entre clones nos teores de nutrientes, para os diferentes compartimentos foram esperadas, tendo em vista a variação de produtividade entre os materiais. As faixas de suficiência adequadas para cada clone representam uma primeira aproximação em condições de cultivo a pleno sol no Brasil. A exportação de nutrientes pela casca foi alta, apresentando potencial de utilização como fertilizante orgânico quando retornadas para cultura. Já a exportação pelo fruto de alguns nutrientes reforçou a importância da reposição nutricional via adubação, para que não ocorra redução da fertilidade natural do solo. Por fim, o cultivo intensivo de cacaueiro a pleno sol demonstrou alto potencial de produção. Palavras-chave: Theobroma cacao L. Ecofisiologia. Nutrição de planta. Diagnose foliar.