Influence of nitrogen on onion growth before bulb initiation

Rui Manuel de Almeida Machado¹, Pedro Frazão Alpendre¹, Shakib Shahidian² e Ricardo Azevedo Jesus¹

¹Universidade de Évora, Departamento de Fitotecnia, Instituto de Ciências Agrárias Mediterrânicas e Ambientais (ICAAM), Apartado 94, 7002-554, Évora, Portugal, E-mail: rmam@uevora.pt

²Universidade de Évora, Departamento de Engenharia Rural, Instituto de Ciências Agrárias Mediterrânicas e Ambientais (ICAAM), Apartado 94, 7002-554, Évora, Portugal

RESUMO

Palavras–chave: Adubação azotada, Allium cepa L., biomassa, cebola, comprimento radical total.

ABSTRACT

The effect of nitrogen application prior transplanting on aboveground growth and root growth of the short- day onions (cv. Mineutaka), from transplanting to bulb initiation was studied in a pot experiment. The pot experiment was carried out with ten treatments, including two soil types (clay-sandy  and sandy soil) and five levels of N application (0, 10, 30, 40 and 50 kg N ha^-1) applied prior transplanting. Aboveground and root growth and biomass allocation (root: shoot ratio) were not significantly affected by nitrogen level or interaction nitrogen level * soil type. The residual soil inorganic N and the released N from organic matter, most nitrogen introduced by irrigation water (20 mg N plant^-1), was sufficient for plant growth before bulb initiation. Plant growth and biomass allocation were significantly affected by soil type. Plant biomass in clay-sandy soil was 30% higher than in sandy soil. Total root length of plants grown in sandy soil (43.74 m) was 2.3 times higher than in clay-sandy soil (19.26 m). Root biomass, specific root length (SLR) and root-shoot ratio were higher in plants grown in sandy soil.

Keywords: Allium cepa L., biomass, nitrogen fertilizer, onion, total root growth.

Introdução

Em cebola, a absorção do azoto aplicado é baixa, cerca de 37% (Brewster, 1994), não ultrapassa um terço, mesmo quando a sua aplicação é reduzida (Greenwood et al., 1992, Neeraja et al., 2000). Do azoto aplicado anualmente a campos de cebola, 50 (Visser, 1998) e 58% (Hayashi e Hatano, 1999) é perdido por lixiviação. A baixa utilização do azoto aplicado está relacionada com a arquitectura do sistema radical; superficial (geralmente ≤ 30 cm), com baixa densidade radical (Brewster, 1994, Greenwood et al., 1982, Melo, 2003, Machado et al., 2009), sem pêlos radicais (Brewster, 1994) ou muito curtos, quando presentes (Föhse et al., 1991) e pouco desenvolvido lateralmente (Portas, 1973, Machado et al., 2009). O volume de solo explorado é menor no período que decorre entre a transplantação e o início da formação do bolbo, pois o sistema radical cresce lentamente. Até aos 32 dias após a plantação, a profundidade máxima de enraizamento não ultrapassou os 10 cm (Machado et al., 2009). A taxa de penetração do sistema radical da cebola em profundidade é muito lenta, cerca de 0,2 mm dia^-1 º C^-1 (Thorup-Kristensen, 2001). O período entre a transplantação e o início da formação do bolbo representa entre 40 a 55 % do ciclo da cultura, mas as necessidades de azoto são muito baixas (Halvorson et al., 2002), menos de 5 (Brown, 2000) e de 8% (Pire et al., 2001) do total do N absorvido. Apesar disto, são aplicados normalmente em pré-plantação 1/3, ou mesmo metade, do total do adubo azotado, o qual, devido ao reduzido volume de solo explorado pelas raízes, associado a eventos de precipitação frequentes no mediterrâneo, sobretudo em cebolas de dias curtos ou médios pode ser facilmente lexiviado. Contudo, pouco é conhecido relativamente à influência da quantidade de azoto aplicada em pré-plantação no crescimento aéreo e no radical durante a fase de crescimento vegetativo. Assim, este trabalho tem como objetivo estudar, em condições controladas, a influência da aplicação de azoto e do solo no crescimento aéreo e radical, entre a transplantação e o início da formação do bolbo.

O ensaio foi realizado em vasos e teve 10 tratamentos: dois solos (argilo-arenoso e arenoso) (Quadro 1) e cinco níveis de azoto (0, 10, 30, 40 e 50 Kg de N ha^-1) aplicados em pré-plantação. O ensaio foi delineado em blocos casualizados com 5 repetições, 10 vasos por repetição. No dia 10 de Novembro procedeu-se à transplantação de plântulas de cebola de dias curtos (cv. Mineutaka), com cerca de 45 dias, para vasos individuais, com um volume de 6029 cm³ (30 cm de altura e 16 cm de diâmetro), semelhante ao ocupado pelo sistema radical de plantas de cebola estabelecidas em campo, em camalhão de 60 cm de largura (20 cm entre linhas de cultura e 10 cm entre plantas) (Machado e Oliveira, 2008). A cada vaso foram adicionados 9 kg de solo, nos quais foram inseridos, nos primeiros 10 cm, antes da transplantação 1,5 g de P₂O₅ e 2,25 g K₂O, 1,25g de CaO, 0,12 g de MgO e 0,11g de SO₃. O adubo azotado nitro-amoniacal (17% NO₃^- e 17% NH₄⁺) foi distribuído sobre o solo. Os vasos, após a adubação, foram colocados numa estufa do complexo de estufas do ICAAM, situado na Mitra. A rega foi feita com base nos valores médios da tensão de humidade registada através de sensores de matriz granular "Watermark" (Irrometer CO, Riverside, Califórnia). Para o efeito, em 4 vasos do tratamento solo arenoso 30 kg N ha ^-1 foi colocado um sensor "Watermark" a 10 cm de profundidade, no centro do vaso. Quando a tensão média da água do solo era ≥ a 15 kPa procedia-se a uma rega ligeira, para evitar a lexivição do nitrato. A cada vaso foram aplicados durante o período experimental 1,9 L de água, a qual continha 35,38 ± 3,28 mg L^-1 de NO₃^- e 3,82 ± 0,84 mg L^-1 de NH₄⁺, ou seja a cada vaso foi aplicado 67,22 mg de NO₃^- e 7,26 mg NH₄⁺ (20 mg de N planta^-1). Tendo em consideração que a adubação azotada foi feita com base numa população de 300000 plantas ha^-1, o total de N aplicado a cada planta dos diferentes tratamentos foi, respetivamente, 20, 53,3, 120, 153,3 e 186,7 mg de N.

Quadro 1 - Características físicas e químicas dos solos usados

As plantas foram colhidas aos 66 dias após a plantação, antes do início da formação do bolbo. A parte aérea foi cortada à superfície do solo e separada em folhas e bolbo (2,5 cm da base das folhas). As raízes foram separadas do solo por lavagem e para medir o comprimento radical utilizou-se um "scanner", modelo "Comair" (Hawker De Havilland Victoria Ltd., Port Melbourne, Victoria, Australia).

A determinação da matéria seca foi feita por secagem, em estufa com ventilação forçada, a uma temperatura de 70 ºC durante 48 horas. O azoto total nas folhas, nos bolbos e nas raízes foi determinado com um analisador de combustão (Leco, 1998).

O tratamento dos dados foi feito através de análise de variância (ANOVA) e teste de comparação de médias, com recurso ao programa de análise estatística SPSS (Chicago, Illinois, USA).

As plantas dos diferentes tratamentos não mostraram sintomas visuais de deficiência de azoto. O crescimento aéreo e radical da cebola não foi influenciado significativamente pelo nível de azoto, nem pela interacção nível azoto* tipo de solo. A biomassa aérea e radical, o comprimento radical total e o especifico (m g^-1; comprimento radical total/peso seco das raízes) não aumentaram significativamente com o nível de azoto (P>0,05). Assim, o azoto nítrico residual, contido em 9 kg de solo (respetivamente 93,5 e 12,3 mg NO₃^- Kg^-1 no solo argilo-arenoso e no arenoso), mais o inserido pela água de rega (20 mg N planta^-1) foi suficiente para o crescimento das plantas. Estes resultados estão em concordância com o preconizado para o Oregon, USA, por Sullivan et al. (2001), que consideram que durante a fase de crescimento vegetativo, concentrações de NO₃^- no solo <5 mg kg^-1 limitam o crescimento e que com superiores a 20 mg kg^-1 não se deve aplicar azoto. A alocação de matéria seca nas raízes não foi afectada pelo nível de azoto, o que é um comportamento diferente do usual; redução da relação entre a matéria seca da raiz e da parte aérea da planta com o aumento do N aplicado (Marschner, 1988, Robinson,1985, Sattelmacher et al., 1990, Machado et al., 2008). Em ensaio de campo, Melo (2003) também observou que, em plantas de cebola com 65 dias após a plantação, a concentração de azoto no solo não afectou a relação entre a matéria seca da raiz e da parte aérea da planta. Algumas culturas de crescimento lento, tais como a cebola, que é uma cultura bienal, mostram pouca flexibilidade nas relações raiz parte aérea em condições de deficiência, ambos os componentes sofrem reduções proporcionais (Clarkson, 1985).

O tipo de solo afectou significativamente o crescimento aéreo e radical. A biomassa das folhas e da planta foi significativamente maior no solo argilo-arenoso (P<0,001) (Quadro 2). A alocação de matéria seca nas raízes, o comprimento radical e o específico foram maiores no solo arenoso (P<0,001) (Quadro 2). A relação entre a matéria seca das raízes e da parte aérea no solo argilo-arenoso e arenoso foi respectivamente de 0,043 e 0,114. Em solos com diferentes níveis de azoto, Melo (2003) observou valores semelhantes (0,049 e 0,039) aos do argilo-arenoso. A biomassa das plantas no solo arenoso foi 23 % inferior à do argilo-arenoso, o que associado a maior alocação de matéria seca nas raízes e inexistência de resposta ao azoto aplicado, pode indiciar a existência de um factor limitante ao crescimento. Em condições que limitam o crescimento das plantas, estas aumentam a alocação de biomassa nas raízes, o que ajuda a manter o equilíbrio funcional entre a aquisição de carbono pela parte aérea e de nutrientes minerais pelas raízes (Eissenstat e Volder, 2005; Gregory, 2006). O comprimento radical total no solo arenoso (43,74 m) foi 127 % maior do que no solo argilo-arenoso (19,26 m) (Quadro 2).

Quadro 2 - Influência do tipo de solo na produção de matéria seca, na sua distribuição e no comprimento radical total e específico.

A concentração de N na biomassa das folhas e bolbos aumentou com o nível de azoto, mas não significativamente. A extracção de N pelas folhas e pela planta (N g planta^-1) aumentou com o nível de azoto (P<0,05) (Figura 1). Assim, aparentemente, a adição de N em pré-plantação apenas resultou numa maior extracção desse pelas plantas, o qual não beneficiou o seu crescimento, mas que pode ser utilizado mais tarde, por exemplo, durante início do crescimento do bolbo, quando as necessidades N são maiores (Brown, 2000, Sullivan et al. 2001, Mohanty e Das, 2001).

A concentração de N na biomassa e a sua extracção pelas folhas, bolbos e planta foi maior no solo solo argilo-arenoso (P<0,001) (Quadro 3).  A extracção de azoto pelas raízes foi maior no solo arenoso devido ao acréscimo na matéria seca.

Quadro 3 - Influência do solo na concentração de azoto na matéria seca e na sua extracção.

A concentração de N nas folhas no solo arenoso variou entre 22,53 e 27,53 g kg^-1 e no argilo-arenoso entre 36,16 e 41,85 g kg^-1. Estes valores estão no intervalo considerado como suficiente (20 a 30 g kg^-1) para o mesmo estádio de crescimento de cebola doce na Florida, USA (Hochmuth et al., 1991) e para o solo arenoso, inferiores ao considerado como suficiente para a Califórnia (> 40 g kg^-1) (VRIC, 2011). Mills e Jones (1991) propõem valores mais elevados (50 a 60 g Kg^-1), mas não definem com precisão o estádio de crescimento da cultura, o que limita a sua utilização, pois a concentração de N diminui ao longo do ciclo das culturas (Sorensen, 2000, Ekbladh et al., 2007, Machado et al., 2009).

O total de azoto extraído pela planta esteve altamente  relacionado com o total N extraido pelas folhas (R² = 0,996) (figura 2). A elevada correlação entre as variáveis pode estar relacionada com o facto de 69 a 83% do azoto total absorvido pela planta estar contido nas folhas.Em tomate de indústria, em diferentes fases do ciclo da cultura e campos de tomate, Hartz e Bottoms (2009) observaram que 83% da variabilidade do total do azoto absorvido pela planta era explicada pelo total de N absorvido pelas folhas. Assim, como sugerem esses autores, o azoto total extraído pelas folhas pode ser um substituto útil para a determinação do azoto total absorvido pela planta, pois a quantificação de extracção total de N pelas diferentes partes da planta para além de dispendiosa, é trabalhosa, sobretudo a relativa às raízes. Assim, em trabalhos futuros será importante verificar se esta relação ocorre noutros estádios de desenvolvimento da cultura da cebola.

Figura 2 - Relação entre o azoto total extraido pela planta (folhas + bolbo + raizes) e o azoto total extraido pelas folhas (y = 1,1924 X +3,73033; R²= 0,9957; P < 0,001).

CONCLUSÕES

O crescimento aéreo e radical da cebola não foi influenciado significativamente pelo nível de azoto nem pela interacção nível azoto* tipo de solo. Assim, o azoto fornecido pelo solo (9 kg de solo vaso^-1), residual inorgânico e proveniente da mineralização da matéria orgânica, mais o inserido pela água de rega (20 mg N planta^-1), foi suficiente para o crescimento das plantas durante a fase de crescimento vegetativo. A alocação de matéria seca nas raízes e o comprimento específico não foram afectados pela aplicação de azoto. O tipo de solo afectou significativamente a produção de matéria seca e a sua distribuição. A biomassa das plantas no solo argilo-arenoso foi 30 % superior à do arenoso, mas a biomassa das raízes, o comprimento radical total e específico e a alocação de matéria seca nas raízes foi maior no solo arenoso. O comprimento radical total das plantas no solo arenoso (43,74 m) foi 2,3 vezes superior ao do argilo-arenoso (19,26 m).

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Recepção/Reception: 2012.04.11
Aceitação/Acception: 2012.04.12