Efeitos fitotécnicos e anatômicos da disponibilidade de cálcio e boro em tomateiro do grupo cereja

Abstract

O cálcio (Ca) e o boro (B) são nutrientes de grande importância para a nutrição do tomateiro, pois constituem um dos principais problemas no manejo dessa cultura, devido principalmente à deficiência e a consequente ocorrência de desordens fisiológicas como a má formação dos tecidos meristemáticos, o mal pegamento floral e a formação de frutos com o lóculo aberto e com podridão apical ou blossom end rot (BER). Ambos os nutrientes possuem características comuns, como: função estrutural e regulatória nas paredes e membranas celulares e baixa ou nula mobilidade, de modo que há uma relação entre Ca e B na nutrição vegetal. Diante da carência de informações relevantes e pelo avanço nos estudos sobre a nutrição cálcica e boratada do tomateiro, objetivou-se avaliar os efeitos da aplicação de doses de cálcio e boro, esse último em diferentes formas, sobre a fenologia, desempenho agronômico, estado nutricional e as possíveis alterações morfoanatômicas em folhas, caules e raízes de tomateiro tipo cereja (Solanum lycopersicum L.), em diferentes estádios fenológicos. Para isso, se desenvolveram três experimentos em sistema hidropônico de duas fases, em casa de vegetação, sendo os tratamentos: 1) cinco doses de Ca em solução nutritiva: 0,5; 1,5; 3,0; 6,0 e 10,0 mmol L -1 Ca; 2) quatro doses de B em solução nutritiva: 1,0; 10,0; 20,0 e 50,0 μmol L -1 B e 3) pulverizações quinzenais de três fontes de boro (ácido bórico, bórax e B-etanolamina), com ou sem o uso de adjuvante, em plantas recebendo 5 μmol L -1 B via solução nutritiva, sendo o fornecimento de 20 μmol L -1 B via radicular o tratamento controle positivo e 5 μmol L -1 B via radicular o controle negativo. O arranjo experimental foi em parcelas subdivididas no tempo, em DIC para os experimentos 1 e 2 e DBC para experimento 3, com quatro repetições. De acordo com o estádio fenológico do tomateiro: 1o) Crescimento vegetativo; 2o) Florescimento e início da frutificação; 3o) Plena frutificação e 4o) Colheita, procederam-se quatro avaliações, em que se tomaram os dados biométricos e de produção do tomateiro (número de folhas, flores e frutos; altura das plantas, área foliar total; massas secas de folha, caule e raiz; volume radicular; diâmetro do caule); os teores de nutrientes dos frutos dos cachos 1 e 3 e da folha índice de cada planta (a terceira a partir do ápice) e porções dos tecidos foliares, caulinares e radiculares para análises morfoanatômicas (não realizada no experimento 3). Realizou-se análise de variância e de regressão (α = 5%) para os dados quantitativos e procedeu-se a descrição qualitativa das características anatômicas. O ciclo fenológico do tomateiro cereja cv. Iracema, cultivado com doses crescentes de Ca em solução nutritiva foi de 115 dias e acúmulo de soma térmica de 1122,51 graus-dias. As plantas cultivadas sob deficiência de Ca em SN, com os tratamentos de 0,5 e 1,5 mmol L -1 Ca, apresentaram redução do crescimento, desenvolvimento e produção comparativamente às plantas cultivadas com os demais tratamentos, cujos sintomas visuais e anatômicos foram mais nítidos e graves a partir da fase de frutificação dos tomateiros, 97 DAS. As alterações anatômicas mais conspícuas nos tecidos foliares, caulinares e radiculares do tomateiro ao final do ciclo fenológico (115 DAS), foram causadas pela deficiência mais severa de Ca (0,5 mmol L -1 ), que promoveu um superdesenvolvimento do floema e aumento na espessura do limbo foliar, provocou lesões na região cortical do caule primário, com células hipertrofiadas e colapsadas e o encurtamento dos ápices radiculares em relação às primeiras raízes laterais. As melhores respostas às variáveis biométricas e produtivas, bem como o estado nutricional dos tomateiros são obtidas com doses estimadas de 6,0 a 7,0 mmol L -1 Ca em solução nutritiva. O aumento na disponibilidade de Ca promove aumento no aporte de Ca e redução nos teores de Zn, Cu e N-total na parte distal dos frutos. Os frutos do cacho 1 apresentam maiores teores de Zn, Cu, Mg e Fe. O ciclo fenológico do tomateiro cultivado com doses crescentes de B foi de 84 dias e o acúmulo de soma térmica de 1631,11 graus-dias. O tratamento 1 μmol L -1 B provocou grande limitação ao crescimento, desenvolvimento e produção do tomateiro e foi aquele que promoveu as maiores alterações anatômicas nos tecidos foliares, caulinares e radiculares do tomateiro: Na região da nervura principal de folhas a epiderme apresentou-se parcialmente colapsada e com menor desenvolvimento do colênquima. Na região internervural o tecido vascular se desenvolveu mais, principalmente o floema e o limbo se tornaram mais espesso. Nos caules as maiores alterações ocorreram na região da faixa cambial e dos tecidos vasculares secundários, com menor quantidade de tecidos vasculares secundários produzidos e a ausência de elementos de vaso típicos do xilema secundário, bem como menor espessamento das paredes celulares das fibras externas ao floema. As raízes se tornaram mais curtas, com diminuição da distância entre o ápice radicular e o aparecimento da primeira raiz lateral. A dose estimada de 35 μmol L -1 B resulta em melhor crescimento e produção do tomateiro cv. Iracema, com teores foliares de nutrientes na ordem de 24,5; 4,3; 43,8; 39,3; 5,7 e 4,0 g kg -1 respectivamente de N-total, P, K, Ca, Mg e S e 79,6; 41,3; 11,1; 166,2 e 89,2 mg kg -1 respectivamente de B, Zn, Cu, Mn e Fe. O aumento na disponibilidade de B promove maiores teores de nutrientes nos frutos e maior aporte de B, Fe e N-total na porção distal dos frutos do cacho 1. O tomateiro cv. tangerino F1 sob diferentes formas de nutrição boratada, apresentou ciclo fenológico de 106 dias e soma térmica de 1729 graus-dias. As pulverizações foliares promoveram algumas melhorias no crescimento, desenvolvimento e produtividade do tomateiro comparado com o tratamento controle-B, mas o fornecimento adequado de B via radicular (controle+B) foi o método mais eficiente para a nutrição boratada do tomateiro. As fontes B-etanolamina e ácido bórico foram aquelas que promoveram os melhores resultados de produção do tomateiro, comparativamente com a aplicação foliar de bórax. O uso do adjuvante não resultou em relevantes melhorias ao crescimento e produção do tomateiro. Foi evidente a relação antagônica no balanço das concentrações de B e Ca nos tecidos e órgãos do tomateiro sob diferentes formas de fornecimento de B.

One of the main problems in the management of tomato plants is related to calcium (Ca) and boron (B) nutrition whose deficiencies and/or imbalances can be responsible for physiological disorders such as poor formation of meristematic tissue, poor floral fecundation, cracking of fruits and blossom end rot (BER). Both nutrients have common characteristics, such as: structural and regulatory function in walls and membranes of cells and poor phloem mobility. Besides that it is known that there is a relationship between Ca and B in plant nutrition. In view of the lack of relevant information and advances in the studies on Ca and B on tomato nutrition, the objective of this study was to evaluate the effects of the application of calcium and boron doses, the latter in different forms, on phenology, agronomic performance, nutritional status and morphoanatomical changes in leaves, stems and roots of cherry tomato (Solanum lycopersicum L.), in different phenological stages. To achieve this purpose, three experiments were carried out in hydroponic system. The treatments were: 1) five doses of Ca: (0.5; 1.5; 3.0; 6.0 and 10.0 mmol L -1 Ca); 2) four doses of B: (1.0; 10.0; 20.0 and 50.0 μmol L -1 B) and 3) biweekly sprays of three sources of boron (boric acid, borax and B- ethanolamine) on B-deficient plants (fed with 5 μmol L -1 B via nutrient solution), with or without the use of adjuvant, plus a positive and a negative control. The positive control consisted of plants fed with 20 μmol L -1 B via nutrient solution and the negative control of plants receiving 5 μmol L -1 B via nutrient solution, both without supply of B via foliar sprays. The experimental arrangement was split-plot in time, in completely randomized design to the experiments 1 and 2, and randomized blocks to experiment 3, all of the experiments with four replications. Four evaluations were carried out according to the phenological stages of the tomato plants: 1 st ) Vegetative growth; 2 nd ) Flowering and beginning of fruiting; 3 rd ) Full fruiting and 4 th ) Harvest. We evaluated the biometric, productive and nutritional features: number of leaves, flowers and fruits; height of plants; total leaf area; dry matter production of leaves, stems and roots; root volume; stem diameter; nutrient contents in the index leaf (the third from the apex to the base) and of fruits of the clusters 1 and 3 of each plant. We also picked leaf, stem and root tissues fragments for morphoanatomical analysis (not performed in experiment 3).Quantitative data were submitted to analysis of variance and regression (α = 5%). The anatomical changes were described based on the anatomical plates. In the first experiment the phenological cycle of cherry tomato cv. Iracema cultivated with increasing doses of Ca in nutrient solution was 115 days and the accumulation of thermal sum of 1122.51 degree-days. The plants cultivated under Ca deficiency in nutrient solution (0.5 and 1.5 mmol L -1 Ca) showed reduction of growth, development and production compared to the plants cultivated with the Ca-sufficient treatments. The visual and anatomical symptoms of calcium deficiency were sharper and more severe from the fruiting phase of tomato plants, 97 DAS. The most conspicuous anatomical changes in leaf, stem and root tissues occurred with the more severe deficiency of Ca (0.5 mmol L -1 ) at the end of the phenological cycle (115 DAS). Such condition promoted a phloem overdevelopment, increased leaf blade thickness and caused lesions in the cortical region of the primary stem. The latter presented hypertrophied and collapsed cells and shortening of the length of the root apices until the first lateral roots emission. The best responses to the biometric and productive variables as well as the nutritional status of tomato plants were obtained with the estimated doses of 6.0 to 7.0 mmol L -1 Ca in nutrient solution. The increase in Ca availability promoted an increase in Ca intake and reduction in Zn, Cu and N-total contents in the distal part of the fruits. The fruits of cluster 1 presented higher levels of Zn, Cu, Mg and Fe. In the second experiment the phenological cycle of the tomato cultivated with increasing doses of B was 84 days and the accumulation of thermal sum of 1631.11 degrees-days. The treatment 1.0 μmol L -1 B caused a great limitation to the growth, development and production of the tomato plants. Such treatment promoted either, a greater anatomical disturbance in the foliar, stem and root tissues. These disturbances were characterized by epidermis partially collapsed and with smaller development of colenchyma in the region of the main vein of leaves. In the interveinal region the vascular tissue developed more, mainly the phloem, and the limbus became thicker. In the stems the main disturbances occurred in the region of the cambial band and the secondary vascular tissues. We observed lesser amount of the secondary vascular tissues and absence of vessel elements, typical of the secondary xylem, as well as smaller thickening of the cell walls of the external fibers of the phloem. The roots became shorter, with a decrease in the distance between the root apex and the first lateral root. The estimated dose of 35 μmol L -1 B resulted in better growth and yield of the tomato plant cv. Iracema. In such condition the foliar nutrient contents in the index leaves were 24.5; 4,3; 43.8; 39.3; 5.7 and 4.0 g kg -1 respectively of N-total, P, K, Ca, Mg and S and 79.6; 41.3; 11.1; 166.2 and 89.2 mg kg -1 of B, Zn, Cu, Mn and Fe respectively as a mean. The increase in B availability promoted higher nutrient contents in the fruits and higher allocation of B, Fe and N-total in the distal portion of the fruits of cluster 1. In the third experiment tomato plants cv. Tangerino F1 under different forms of boron nutrition, presented a phenological cycle of 106 days and a thermal sum of 1729 degrees-days. Leaf sprays had promoted some improvement in tomato growth, development and in the productivity compared to the control -B treatment, but the adequate B supply by roots (control +B) was, as expected, the most efficient method for nutrition of tomato plants with boron. The sources B-ethanolamine and boric acid were those which promoted the best results in tomato production, compared to the foliar application of borax. The use of the adjuvant did not result in significant improvements to the growth and production of the tomato plants. It was evident an antagonic balance among the concentrations of B and Ca in the tissues and organs of tomato plant under different forms of B supply.