Produtividade de tubérculos e índices de nitrogênio em plantas de batata influenciados por fontes e doses de nitrogênio

Abstract

Os objetivos da tese foram: a) determinar o efeito de fontes e doses de nitrogênio (N) sobre índices de avaliação do estado de N na batata determinados na quarta folha e na planta; b) sobre a massa e número de tubérculos de batata; c) avaliar o efeito de doses de N aplicadas na forma de ureia sobre características morfofisiológicas da batateira; d) caracterizar e estabelecer índice para o prognóstico da produtividade de tubérculos em fase precoce do ciclo da planta; e) avaliar índices espectrais do dossel da batateira em resposta a doses e fontes de N, selecionar os mais apropriados para estimar o estado de N da planta e determinar o nível crítico dos índices selecionados. Foram conduzidos experimentos, com a cultivar de batata Ágata. O primeiro obedeceu ao delineamento experimental em blocos casualizados, em esquema fatorial 5 x 3, constituído de três fontes (sulfato de amônio, ureia e nitrato de amônio) e cinco doses (0, 50, 100, 200 e 300 kg ha-1) de N, com quatro repetições. Aos 21 após emergência das plantas (DAE), determinou-se o índice SPAD, peso da massa fresca e seca e teor de N na quarta folha completamente expandida, a partir do ápice das plantas. Foram avaliadas ainda nas plantas: caule (comprimento, quantidade, massa seca e fresca e teor de N); folha (número, massa seca e fresca, teor de N). Posteriormente, por ocasião da colheita, aos 90 DAE, foi avaliada a produção de tubérculos. O segundo trabalho foi realizado tendo como fonte a ureia, no delineamento em blocos casualizados, com cinco doses (0, 50, 100, 200 e 300 kg ha-1) de N e quatro repetições. Foram determinadas variáveis na quarta folha, aos 21 DAE. Essas variáveis foram aparência, pela aquisição da imagem da folha, características morfológicas (comprimento, largura, numero de folíolos), índice SPAD, massas frescas e secas, teor de N, além da produção de tubérculos no final do ciclo da cultura. O terceiro estudo teve como base a obtenção de dados espectrais, com a cultura instalada em campo, no primeiro experimento. Na época apropriada para decidir sobre a aplicação de nitrogênio em cobertura (21 DAE), foram estimados valores de 29 índices vegetação, com auxílio de espectrorradiometria do dossel das plantas. Foram obtidas medidas de refletância nos comprimentos de onda de 400 a 900 nm. Entre os 29 índices, foram selecionados cinco com base na significância do coeficiente de determinação (r2) da relação linear. Posteriormente foram estimados os coeficientes de correlação linear (r) entre cada um dos cinco índices selecionados com as variáveis determinadas na quarta folha e na colheita (índice SPAD, área, teor de nitrogênio e produtividade comercial de tubérculos), cujos valores foram adquiridos no primeiro experimento. Não houve efeito da interação (fontes x doses) sobre as variáveis. Houve efeito de fontes apenas sobre área foliar, massa seca e conteúdo de N nas folhas. Por outro lado, ocorreu efeito de doses sobre o índice de intensidade do verde (SPAD), análise visual (nota) e índices da planta (área foliar, comprimento, número de folíolos, massas da matéria fresca e matéria seca). A produção de tubérculos apresentou resposta de forma quadrática às doses de N, atingindo o valor máximo estimado da produção comercial de 47.920 kg ha-1 e 58.300 kg ha-1 com 185,25 e 186,6 kg.ha-1 de N, correspondentes ao primeiro e segundo experimento, respectivamente. A análise espectral do dossel da batateira demonstrou que na região do visível (400 a 700 nm) a refletância, aparentemente, seguiu a mesma tendência para os diferentes tratamentos de doses e fontes, com o comportamento típico da vegetação verde. De modo oposto, os valores dos índices hiperespectrais foram influenciados por dose de N, sendo que os índices NPCI, MCARI (705, 750) e NVID1 obtiveram maior grau de ajustamento entre os valores observados da refletância do dossel e doses de N. Independente da fonte, os índices MCARI (705, 750) e NVID1 aumentaram com o incremento das doses e o inverso ocorreu com o índice NPCI que diminuiu com o incremento das doses de N. Houve correlação significativa entre os valores daqueles índices com os valores das variáveis estudadas e com a produtividade comercial de tubérculos. O valor considerado crítico ou apropriado do índice NPCI variou de 0,28 a 0,29 e do índice MCARI (705, 750) variou de 127,0 a 128,0 sendo ambos apropriados índices para avaliar o estado de N da planta no momento de decidir a necessidade de aplicar nitrogênio em cobertura na cultura da batata.

The objectives of the thesis were: a) to determine the effect of nitrogen (N) sources and rates on plant N evaluation indices determined in the fourth leaf and in the potato plant; b) on the potato tuber yield; c) to evaluate the N effect as urea on the morphophysiological potato plant characteristics; d) to characterize and to establish at an early potato plant stage indices to forecast tuber yield; e) to assess potato canopy spectral indices in response to different N sources and rates, selecting the most appropriate for estimating the plant N status and determining the critical level of the selected indices. Experiments were conducted with the potato cultivar Agata. The first followed a randomized complete block design in a factorial 5 x 3, consisting of three N sources (ammonium sulphate, urea and ammonium nitrate) and five N rates (0, 50, 100, 200 and 300 kg ha-1 ) with four replications. At 21 days after plant emergence (DAE) were determined the SPAD index, weight of fresh and dry weight and N content in the fourth leaf from the apex of the plants. Also it was evaluated in the plants: stem (length, number, fresh and dry matter and N content) and leaves (number, fresh and dry matter, N content). Later, at 90 DAE commercial potato tubers was evaluated. The second study was carried out using urea as N source in a randomized block design, five N rates (0, 50, 100, 200 and 300 ha-1), with four replications. Variables were determined in the fourth leaf at 21 DAE. These variables were leaf aspect by leaf image, leaf morphology (length, width, number of leaves), SPAD index, fresh and dry weight, N content besides tuber yield at the end of the crop cycle. The third study was based on the spectral data acquisition with the culture installed in the field, in the first experiment. Approximately 21 DAE, the appropriate time to decide on N sidedressing, 29 vegetation indices were obtained with the aid of spectroradiometry in the plant canopy. Measures were taken at 400 to 900 nm. From the 29 indices, five indices where selected based upon in the coefficient of determination (r2) of the linear relationship significance. After, they were estimated the coefficients of linear correlation (r) between each one of the five selected index with the variables determined both in the fourth leaf and in the final tuber harvest (SPAD index, leaf area, nitrogen content and commercial tuber yield). There was no interaction (N source and rates) effects on the variables. The effect of sources was only on the leaf area, dry matter and N content in the leaves. Significant N rate effect was observed on the leaf green intensity (SPAD), visual analysis (note) and plant indices (leaf area, length, leaflets number, masses of the fresh and dry matter). The commercial tuber yield showed a quadratic response to N rates, reaching maximum value of 47,920 and 58,300 kg ha-1 at 185.25 and 186.6 kg ha-1 of N, corresponding to the first and second experiment, respectively. Spectral analysis of the potato canopy demonstrated that in the visible region (400- 700 nm) the reflectance apparently followed the same trend for the N treatments, N rates and source, with the typical behavior of green vegetation. Conversely, the values of hyperspectral indices were influenced by N rates. NPCI MCARI (705, 750) and NVID1 indices obtained the highest degree of fit between the observed values of canopy reflectance and nitrogen rates. Regardless of the N source, the indices MCARI (705, 750) and NVID1 increased with increasing in the N rates and the opposite occurred with the NPCI index which decreased with the increasing in the N rates. There was significant correlation between the values of those indices with the values of the variables and the commercial tuber yield. NPCI index value considered critical or appropriate ranged from 0.28 to 0.29 and the index MCARI (705, 750) ranged from 127.0 to 128.0 and both indices are appropriate to evaluate the plant N status at the time to decide to make nitrogen side dress in the potato culture.