Eficácia de herbicidas inibidores da síntese de carotenoides no controle de espécies de capim-colchão

Efficacy of herbicides inhibitors of synthesis of carotenoids in the control of crabgrass species

Leandro Tropaldi^1,2*, Ivana Paula Ferraz Santos de Brito², Roque de Carvalho Dias², Rosilaine Araldi³, Caio Antonio Carbonari² e Edivaldo Domingues Velini²

¹Universidade Estadual Paulista (Unesp), Faculdade de Ciências Agrárias e Tecnológicas, Rod. Cmte João Ribeiro de Barros, km 651, CEP 17900-000, Dracena, São Paulo, Brasil

²Universidade Estadual Paulista (Unesp), Faculdade de Ciências Agronômicas, Rua José Barbosa de Barros, n° 1780, CEP 18610-307, Botucatu, São Paulo, Brasil

³Fundação Educacional de Penápolis (Funepe), Av. São José, n° 400, CEP 16300-000, Penápolis, São Paulo, Brasil

(^*E-mail: tropaldi@dracena.unesp.br)

RESUMO

Palavras-chave: Clomazone, Digitaria ciliaris, Digitaria horizontalis, Digitaria nuda, isoxaflutole.

ABSTRACT

The sugarcane sector currently is difficulties in the weed management in areas with occurrence of crabgrass (Digitaria spp.) is very high. The objective of this study was to evaluate the efficacy of herbicides inhibitors of synthesis of carotenoids in three species of Digitaria horizontalis, Digitaria ciliaris, Digitaria nuda. The experiment was conducted in greenhouse in a completely randomized design with four replications. Dose-response biossays for each species were performed with increasing doses of isoxaflutole (112.5 g i.a. ha^-1) and clomazone (1200 g i.a. ha^-1) applied in pre-emergence, represented by 0; 12.5; 25; 50 and 100% of the dose recommended (N) for use in sugarcane cultivation. The efficacy of the treatments on the different crabgrass species was verified through the evaluation of the visual control score performed at 14, 21 and 30 days after application (DAA) and shoot dry mass (SDM) at 30 DAA. The herbicides isoxaflutole and clomazone provided high levels of fitointoxication and reduction in SDM, demonstrating the efficacy of these herbicides for the crabgrass plants. There was a difference in sensitivity in the lower doses of herbicides used as a function of each species.

Keywords: Clomazone, Digitaria ciliaris, Digitaria horizontalis, Digitaria nuda, isoxaflutole.

INTRODUÇÃO

O Brasil é o maior produtor mundial de cana-de-açúcar (Saccharum spp.), havendo mais de 8,6 milhões de hectares plantados na safra 2015/2016 (Conab, 2017). Na maioria das áreas de produção de cana-de-açúcar a ocorrência de plantas daninhas, comumente denominadas de capim-colchão é frequente (Dias et al., 2007; Vieira et al., 2010). Essas espécies ocorrem em altas densidades, germinam e emergem logo após as primeiras chuvas da primavera, apresentam rápido crescimento e competem com a cultura pelos fatores do meio (água, luz, nutrientes, por exemplo), ocasionando prejuízos às culturas agrícolas (Kissmann e Groth, 1999). Sendo os herbicidas amplamente empregados como ferramenta de controle dessas infestantes.

As espécies comumente encontradas nas áreas de produção de cana-de-açúcar, são genericamente referidas como “complexo de capim-colchão”, sendo Digitaria horizontalis Willd, D. ciliaris (Retz.) Koeler e D. nuda Schumach as três mais predominantes no Sudestes do Brasil. Essas espécies são morfologicamente muito semelhantes, tornando sua correta identificação difícil, sobretudo nos estádios iniciais de desenvolvimento e em condições de campo, o que pode contribuir para recomendação de herbicidas de baixa eficácia de controle (Dias et al., 2005).

Embora as espécies que compõem o complexo de capim-colhão serem muito semelhantes morfologicamente, diferenças na sensibilidade de algumas espécies a algumas moléculas herbicidas já foram relatadas (Dias et al., 2003; Cauwer et al., 2017). A frequente utilização de herbicidas derivados de ureia em áreas de cana-de-açúcar resultou no predomínio de Digitaria nuda para a qual existem poucos estudos de bioecologia e controle (Dias et al., 2003, 2007). Nessas áreas, espécies suscetíveis (D. horizontalis e D. ciliaris, por exemplo) foram substituída por D. nuda, considerada tolerante a diuron e tebuthiuron (Dias et al., 2003, 2005, 2007; Tropaldi et al., 2015, 2017). Portanto, em muitas áreas de produção de cana-de-açúcar no Brasil, requerem a utilização de herbicidas alternativos, para o controle de todas as espécies que compõem o complexo de capim-colchão.

Em geral, tem-se observado que a utilização de herbicidas inibidores de carotenoides foi ampliada nas últimas décadas na cultura da cana-de-açúcar. Correia et al. (2012) observaram ótimos valores de controle de D. horizontalis com o uso dos herbicidas isoxaflutole e clomazone, ambos inibidores da síntese de carotenoides. Os carotenoides absorvem o excesso de luz, protegendo a clorofila da foto-oxidação, e bloqueando parte do transporte de elétrons da fotossíntese, em nível de fotossistema II (Dall’Osto et al., 2006, 2007). Quando os carotenoides estão ausentes e as plantas são expostas à luz, o excesso de energia não adequadamente dissipada, produzem espécies reativas de oxigênio e clorofilas no estado triplet, o que causa danos às plantas devido a peroxidação de lipídios das membranas celulares, podendo provocar até mesmo a morte das plantas (Hess, 2000; Darwish et al., 2015).

Por outro lado, é sabido que a operação de aplicação de herbicidas pode não raramente originar aplicações de doses não uniformes (Gazziero et al., 2006; Souza et al., 2007). Em geral, as doses recomendadas são estabelecidas para um excelente controle, porém sabe-se que doses abaixo da recomendada em alguns casos também podem resultar em controle eficaz (Barros et al., 2011; Zargar et al., 2014; Raimondi et al., 2015), durante ou após a aplicação dos herbicidas processos podem influenciar a dose que realmente é disponível para exercer o efeito herbicida nas plantas daninhas (Arias-Estévez et al., 2008). Assim, condições de doses abaixo das doses recomendadas também são importantes para avaliar a eficácia de moléculas no controle de diferentes espécies de plantas, principalmente quando se pretendo verificar a resposta de diferentes espécies.

Desse modo, o objetivo do é estudo avaliar a eficácia de herbicidas com mecanismo de ação alternativo, como os inibidores da síntese de carotenoides: isoxaflutole (HRAC-F2) e clomazone (HRAC-F3) por meio de ensaios de dose-resposta em pré-emergência em D. horizontalis, D. ciliaris e D. nuda. Considerando-se como hipótese de estudo: i) as três espécies de Digitaria spp. apresentam diferentes susceptibilidade aos dois herbicidas (avaliadas através dos valores de I₅₀); ii) os ensaios de dose-resposta permitem também determinar a dose eficaz para controlar Digitaria spp. (valores I₈₀).

MATERIAL E MÉTODOS

Condições de cultivo

Os experimentos foram desenvolvidos em casa de vegetação (temperatura média de 28°C, umidade relativa do ar de 70% e luz natural), utilizando-se como unidades experimentais vasos com capacidade de 1 litro (10x10x10cm) preenchidos com solo Latossolo Vermelho-Escuro Distroférrico (Embrapa, 2013) de textura média, com teores de areia, silte e argila (g kg^-1) de 654, 41 e 305, respectivamente. O solo foi corrigido com a adição de calcário e fertilizante a base de nitrogênio, fósforo e potássio em quantidades determinadas pela análise química de fertilidade do solo. O pH em CaCl₂= 4,00; os teores em mg dm^-3 de matéria orgânica, P resina e S foram de 4, 21 e 14, respectivamente. Os teores em mmol_c dm^-3 de Al⁺³=13, H+Al=70, K⁺=0,2, Ca²⁺=4, Mg²⁺=1, Soma de bases=5, CTC (T)=75, e V%=7.

Tratamentos

Foram realizados dois ensaios de dose-resposta em esquema fatorial 3 x 5, utilizando-se três espécies de capim-colchão (Digitaria ciliaris, D. horizontalis e D. nuda) e cinco doses de herbicidas, sendo estas representadas por 0, 12,5, 25, 50 e 100% da dose recomendada para uso na cultura da cana-de-açúcar. No primeiro ensaio utilizou-se o herbicida isoxaflutole (Provence 750 WG, WG, 750 g L^-1 i.a., Bayer) na dose de recomendada de 112,5 gramas de ingrediente ativo por hectare (g i.a. ha^-1) (Brasil, 2017), e no segundo, o clomazone (Gamit, CE, 500 g L^-1 i.a., FMC) na dose de 1200 g i.a. ha^-1 (Brasil, 2017). O delineamento experimental adotado foi o inteiramente casualizado com quatro repetições.

As sementes das espécies estudadas foram obtidas em áreas de produção de cana-de-açúcar localizadas no município de Barra Bonita - SP, Brasil, e cultivadas separadamente para obtenção de sementes puras. As plantas foram identificadas taxonomicamente ao nível de espécie conforme chave analítica proposta por Canto-Dorow (2001), sendo que para cada espécie, exsicatas foram confeccionadas e depositadas no acervo do Herbário Irina Delanova Gemtchujnicóv (Departamento de Botânica do Instituto de Biociências da Unesp, Câmpus de Botucatu), sob o número de registro: BOTU 28.278 (Digitaria ciliaris); BOTU 28.257 (Digitaria horizontalis) e, BOTU 28.258 (Digitaria nuda).

Semeadura e aplicação dos herbicidas

Avaliações

A eficácia dos tratamentos foi verificada por meio de avaliação visual de controle realizada aos 14, 21 e 30 dias após a aplicação (DAA) dos herbicidas, atribuindo-se notas de controle em comparação com o tratamento sem aplicação de herbicidas, considerando-se zero para ausência de sintoma (controle) e 100% para o controle total, representado pela morte da planta (SBCPD, 1995). Posteriormente, foi determinada a massa seca da parte aérea das plantas (MSPA), coletando-se apenas o tecido vivo das plantas oriundo de cada unidade experimental, seguida da secagem até peso constante em estufa de circulação de ar forçado a 60°C, e posterior aferição em balança de precisão.

Análise estatística

Os dados de controle e MSPA em função da dose dos herbicidas foram expressos em porcentagem da testemunha (tratamento sem a aplicação de herbicidas), e submetidos à análise de variância pelo teste F (p≤0,05).

Para as correlações significativas entre controle e dose do herbicida, modelos de regressão não-linear de Mitscherlich foram ajustados, conforme equação:

em que; Y= controle, em porcentagem; X = dose do herbicida; e “a”, “b” e “c” aos parâmetros da equação. A assíntota máxima do modelo é correspondente ao parâmetro “a”, o deslocamento lateral da curva ao parâmetro “b”, e a concavidade da curva ao parâmetro “c”. Sendo o parâmetro “a” a assíntota do modelo, e o máximo de controle ter sido atingido nos experimentos, o modelo foi adaptado, sendo seu valor fixado em 100, conforme descrito por Brito et al. (2016), além de ser usado para estimar os valores de I₅₀ e I₈₀, ou seja, as doses necessárias para provocar 50 e 80% de fitointoxicação das plantas. O valor de R² correspondente ao coeficiente de determinação, representa, em proporção, quanto da variação na resposta é explicada pelo modelo de regressão em questão.

As análises foram realizadas com o auxílio do programa estatístico Statistical Analysis System (SAS, versão portable 9.2.1) sendo os gráficos elaborados pelo Sigmaplot versão 12.5.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Para o herbicida isoxaflutole constatou-se interação significativa entre os fatores espécie de capim-colchão e dose do herbicida, em relação à avaliação de controle em todos os períodos avaliados (Quadro 1).

A correlação entre os dados de controle das plantas das três espécies de capim-colchão e a dose aplicada de isoxaflutole possibilitou o ajuste de forma adequada de modelos de regressão não-linear de Mitscherlich nos três períodos de avaliação, sendo os parâmetros das equações apresentados no Quadro 2.

As aplicações do isoxaflutole nas doses correspondentes a 50 e 100% da recomendada (56,25 e 112,5 g i.a. ha^-1, respectivamente), promoveram níveis de controle máximos independente da espécie de capim-colchão, aos 14, 21 e 30 dias após a aplicação (DAA) (Figura 1). Com relação às duas menores doses utilizadas, correspondentes a 12,5 e 25% da dose recomendada de isoxaflutole para a cultura da cana-de-açúcar (14,06 e 28,12 i.a. ha^-1, respectivamente), observou-se a resposta diferencial entre as espécies de capim-colchão quanto aos sintomas provocados pela aplicação desse herbicida, em todos os períodos avaliados. De maneira geral, as plantas da espécie Digitaria ciliaris mostraram-se mais sensíveis que as de D. horizontalis e D. nuda (Figura 1).

Ao estimar os valores de I₅₀ e I₈₀ (as doses necessárias para provocar 50 e 80% de fitointoxicação pelo modelo ajustado), as plantas de D. ciliaris necessitaram de doses menores do herbicida (I₅₀= 6,73, e I₈₀= 15,64, ambos aos 14 DAA) em todas as épocas de avaliação em comparação às demais espécies (Quadro 3), indicando sua maior sensibilidade ao isoxaflutole.

No entanto, para as plantas de D. horizontalis esse herbicida mostrou-se menos eficaz em relação ao controle, com valores de I₅₀ (15,44 aos 21 DAA) e I₈₀ (35,84 aos 21 DAA) foram superiores nessa espécie (Quadro 3). Desse modo, dentre as três espécies de capim-colchão estudadas, a D. horizontalis foi a que demostrou ser menos sensível ao herbicida isoxaflutole. Porém, vale ressaltar que essas doses representaram, quando muito, cerca de 40% da dose recomendada.

A avaliação de massa seca da parte aérea (MSPA), não apresentou interação significativa entre os fatores avaliados na análise de variância, contudo, as doses do isoxaflutole afetaram as espécies isoladamente (Quadro 4).

Do mesmo modo verificado nas avaliações de controle, a MSPA apresentou decréscimo superior a 92% em relação a testemunha (sem aplicação de herbicida), inclusive com a aplicação da dose de 28,12 g i.a. ha^-1 (Quadro 4), demonstrando a eficácia de controle desse herbicida nessas dosagens independente das espécies de capim-colchão.

Os dados obtidos no experimento com o herbicida clomazone demonstraram haver interação significativa entre os fatores espécie de capim-colchão e dose do herbicida, em relação ao controle aos 21 e 30 DAA (Quadro 5).

Assim como nos dados do experimento com o isoxaflutole, foi possível ajustar modelos de regressão não-linear de Mitscherlich nos três períodos de avaliação, para a correlação entre o controle das plantas de Digitaria e a dose de clomazone aplicada, sendo os parâmetros das equações apresentados no Quadro 6.

Em relação às aplicações de clomazone, em doses iguais ou superiores a 25% da que tem sido recomendada para a cultura da cana-de-açúcar (300 g i.a. ha^-1), os níveis de controle máximos foram alcançados, independente da espécie de capim-colchão, nos três períodos avaliados (Figura 2). A aplicação da dose de 150 g i.a. ha^-1 aos 30 DAA apresentou eficácia de controle variada sobre as espécies de capim-colchão. A espécie D. ciliaris mostrou-se menos sensível que as demais espécies quando utilizado 12,5% da dose recomendada do herbicida clomazone.

Estimando-se os valores de I₅₀ e I₈₀ (as doses necessárias para alcançar 50 e 80% de fitointoxicação pelos modelos de Mitscherlich ajustados), as plantas de D. nuda necessitaram de doses menores do herbicida em todas as épocas de avaliação em comparação às demais espécies (Quadro 7), indicando sua maior sensibilidade ao clomazone. De maneira geral, os valores de I₅₀ e I₈₀ foram superiores para a D. ciliaris (I₅₀= 33,04 e I₈₀= 76,73 aos 14 DAA), quando comparada com as demais espécies estudadas, mas mesmo assim, foi necessário máximo, em torno de 11% da dose recomendada.

Quanto a avaliação de MSPA, realizada aos 30 DAA, não houve interação significativa entre os fatores, porém, as doses do herbicida clomazone afetaram isoladamente a MSPA (Quadro 8), como no ensaio com o isoxaflutole. A mesma tendência verificada nos dados de controle foi observada para MSPA, com alta eficácia das doses testadas mesmo em doses baixas.

Em geral, os altos índices de controle e a redução na MSPA das plantas de Digitaria ciliaris, D. horizontalis e D. nudaque foram expostas aos herbicidas isoxaflutole e clomazone demonstraram a sensibilidade dessas plantas aos produtos. Os efeitos observados após a aplicação de ambos os herbicidas se deve ao processo de inibição da síntese de carotenoides, que resulta no sintoma de branqueamento do tecido foliar (Hess, 2000; Ferhatoglu e Barret, 2006; Dayan e Zaccaro, 2012).

Estudos realizados por Lopes-Ovejero et al. (2006) e Machado et al. (2016) concluíram que o clomazone na dose de 1000 g i.a. ha^-1 foi eficaz no controle de plantas das espécies D. ciliaris e D. horizontalis. Quanto ao isoxaflutole, os resultados de eficácia obtidos corroboram com os descritos por Dias et al. (2005), os quais constataram o controle de D. nuda com a aplicação da dose de 112 g i.a. ha^-1.

Comparando-se os efeitos dos herbicidas em relação às espécies de capim-colchão, verificou-se que tanto o isoxaflutole quanto o clomazone apresentaram elevada eficácia de controle sobre as três espécies avaliadas, sendo observadas diferenças entre as espécies apenas nas doses abaixo das recomentadas, conforme observado nas Figuras 1 e 2, respectivamente para isoxaflutole e clomazone, apenas demonstrando a elevada eficácia desses herbicidas no controle das espécies de capim-colchão estudadas. Embora ambos os herbicidas utilizados nesse estudo interfiram na síntese de carotenoides, o sítio de ação é distinto um do outro. Esse aspecto é relevante quando se considera que o uso de herbicidas com diferentes sítios de ação é fundamental para evitar a evolução de plantas daninhas resistentes aos herbicidas (Norsworthy et al., 2012). Assim, o risco de ocorrência de resistência pode ser reduzido quando realiza-se o uso alternado ou combinado do clomazone com isoxaflutole, devido a uma menor pressão de seleção, pois os sítios de ação são distintos.

Estudos de curvas dose-resposta dos diferentes herbicidas em diversas espécies de plantas daninhas foram fundamentais para caracterizar os diferentes níveis de sensibilidade das espécies as moléculas estudadas. Outras espécies e herbicidas também já foram estudados, como Gonzallez-Torralva et al. (2010) que encontraram diferenças significativas na suscetibilidade do glyphosate em três espécies de Conyza. As curvas de dose-resposta exibiram valores de I₅₀ de 2,9, 15,7 e 34,9 g e.a. ha^-1 respectivamente para plantas de C. sumatrensis, C. bonariensis e C. canadenses no estado de roseta (6-8 folhas) (Gonzallez-Torralva et al., 2010). Cauwer et al. (2017) concluíram haver diferenças de sensibilidade em populações de espécies de Digitaria comuns em áreas de cultivo de milho na Bélgica (D. sanguinalis e D. ischaemum) e espécies naturalizadas recentemente (D. aequiglumis e D. ciliaris subsp. nubica) aos herbicidas mesotrione, sulcotrione, tembotrione.

Além disso, os resultados sugerem que o estudo é importante na determinação da linha de base da sensibilidade (base-line) das espécies de capim-colchão importante para estudos futuros sobre o risco de resistência, principalmente após introdução de variedades geneticamente modificadas tolerantes aos herbicidas inibidores de HPPD, esperados no futuro próximo (Owen et al., 2009; Green, 2014).

CONCLUSÕES

Os herbicidas isoxaflutole e clomazone nas doses recomendadas (112,5 e 1200 g i.a. ha^-1, respectivamente) apresentaram eficácia para o controle de Digitaria ciliaris, D. horizontalis e D. nuda, demonstrando serem alternativas para o controle dessas espécies de plantas daninhas.

As doses abaixo das recomendadas foram essenciais para distinção das responsas entre as espécies, demonstrando diferenças na sensibilidade entre as espécies, particularmente ao isoxaflutole.

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Agradecimentos

Ao CNPq (Edital MCT/CNPq N°70/2009) pelo apoio financeiro por meio de uma cota de bolsa. À Profª. Drª Thais Scotti do Canto-Dorow (UFSM – Santa Maria, RS) pela confirmação da identificação das espécies de capim-colchão.

Recebido/received: 2017.05.03

Recebido em versão revista/received in revised form: 2017.10.30

Aceite/accepted: 2017.11.13