Cana-de-açúcar (Saccharum officinarum) cont.

ECOFISIOLOGIA

A cana-de-açúcar é uma planta C4 com alta capacidade fotossintética, apresentando maior desenvolvimento e crescimento em regiões mais quentes (MATSUOKA, 1996). As plantas de metabolismo C4 em maiores temperaturas (30 – 40°C) possuem alto desempenho fotossintético, quando comparado com plantas C3, pois necessitam de concentrações menores de CO₂, devido aos mecanismos da planta que tem a função de concentração de CO₂ (TAIZ e ZEIGER, 2004). Portanto, nessas maiores temperaturas, haveria um crescimento mais rápido para a cana-de-açúcar, como a que pode ser observada entre os meses de outubro a maio (MACHADO et al. 1982).

Com relação às exigências climáticas, a cultura de cana-de-açúcar apresenta particularidades como: nas fases de brotação, perfilhamento e crescimento vegetativo (1º período do ciclo da cultura), a cana-de-açúcar exige período seco e/ou baixas temperaturas, para que passe da fase vegetativa para a fase reprodutiva, entrando em repouso fisiológico, priorizando o acúmulo de sacarose nos colmos, que é a substância de reserva da cana-de-açúcar (ANDRADE e CARDOSO, 2004).

De maneira geral, pode-se afirmar que abaixo de 20ºC de temperatura média do ar, a brotação, o perfilhamento e o crescimento são praticamente nulos, e entre 25ºC e 30ºC, ótimos; acima de 35ºC volta a ser praticamente nulos. Na maturação, a temperatura média do ar deve ser menor que 20ºC. No período do frio, o desenvolvimento vegetativo é paralisado e a planta passa a elaborar mais sacarose que será acumulada como substancia de reserva, elevando seus teores no colmo (ANDRADE e CARDOSO, 2004).

Fatores que influenciam o crescimento da parte aérea

a. Cultivares

Com relação à maturação ocorrem cultivares de ciclo precoce (atingem um percentual do valor de brix (sólidos solúveis) desejável mais cedo), médio e tardio, que não pode ser confundido com o ciclo vegetativo, onde o objetivo é a produção de biomassa por área. Assim, no início do período de safra, pode ocorrer que uma cultivar precoce relativamente à maturação, que produza menos biomassa por área que um tardio.

b. Luminosidade

Sendo a cana uma planta C4, altas eficiências fotossintéticas devem-se à altas intensidades luminosas. Com elevadas taxas de radiação, os colmos são mais grossos e mais curtos; as folhas mais longas e mais verdes e o perfilhamento mais intenso. Em condições de baixa irradiância os colmos são mais finos e longos, as folhas estreitas e amarelas. O fotoperíodo também é importante, afetando o comprimento do colmo. Em fotoperíodos de 10 a 14 horas o colmo aumenta, sofrendo redução, no entanto, em fotoperíodos longos, entre 16 e 18 horas.

O número de folhas verdes varia de 6 a 12, sendo menor o número de folhas em condições de déficit hídrico ou de baixas temperaturas. As folhas velhas, ao receberem pouca intensidade luminosa, tornam-se senescentes. As folhas verdes do topo são eretas, com o ápice curvo, podendo as demais são mais ou menos eretas, dependendo da variedade e das condições de cultivo. Normalmente, folhas eretas tendem a proporcionar aumentos significativos na produção.

c. Temperatura do ar

Exerce grande influência no crescimento dos colmos. O crescimento torna-se ereto em temperaturas abaixo de 25ºC. Para valores abaixo de 20ºC, o crescimento é praticamente nulo. Em termos de temperatura máxima, o crescimento seria lento acima de 35ºC e nulo acima de 38ºC. Logo, deduz-se que a faixa ótima de temperatura, para o crescimento dos colmos, estaria entre 25º e 35ºC, não se esquecendo de relacionar a temperatura com a radiação solar, principalmente, nos primeiros estádios de desenvolvimento da cultura. O prolongamento da fase juvenil, normal em condições de baixas temperaturas, ocorre em função da expansão relativa da razão de área foliar, em condições de períodos de recepção de alta radiação solar.

Um dos graves problemas da cultura canavieira na região Centro-Sul seria as geadas, tanto a “branca” como a “negra”. A “branca” é quando o ponto de orvalho está abaixo de 0ºC, normalmente em condições de alta umidade relativa. Quando está baixa e a temperatura cair abaixo de 0ºC (acima do ponto de orvalho), ocorre a geada “negra”, nome devido ao surgimento de tecido vegetal escuro, sem a presença de gelo, após o período da geada. Dependendo das condições do tempo e da exposição, a geada negra pode ser mais prejudicial que a branca, possivelmente devido à liberação de energia, que ocorre quando a água passa do estado líquido para o sólido, retardando o abaixamento da temperatura. Regiões de declive, em forma de bacias, normalmente agravam os efeitos da geada por causa de ausência de vento, do maior esfriamento do solo pela menor radiação, das camadas de ar frio ser mais densas e ficarem retidas no fundo, onde as temperaturas cairão muito.

Solos úmidos diminuem o efeito das geadas por perderem menos calor, ocorrendo o contrário com os solos com baixo potencial de água. Dependendo do tempo de exposição, baixas temperaturas podem causar danos severos à cultura, como períodos longos de temperaturas em torno de 0ºC. IRVINE (1965) observou que uma geada de -6,1ºC com duração de quatro horas provocaram danos semelhantes a uma de -0,5ºC que durou 48 horas. A geada causa danos que são devidos à formação de gelos nos espaços intercelulares, que ocorre pela contração do protoplasma saindo parte da água para os espaços, onde se congela. Com isto ocorre dessecação da célula, a qual pode morrer por forças mecânicas que atuam sobre o protoplasma e a membrana plasmática e pela precipitação de proteínas.

A parte da planta mais suscetível é a superior. Devido à intensidade do frio, os danos caminham para a parte mediana e inferior do colmo, em função de ser a superfície do solo mais quente. Os danos causados vão depender de três fatores principais: valor das temperaturas baixas, duração da temperatura mais baixa e temperaturas após a geada. Um dos principais sintomas são faixas despigmentadas nas folhas novas, em forma de asas de borboleta, que se manifestam após certo tempo, somente quando ocorre a emissão completa das folhas que sofreram os danos. Este sintoma pode aparecer, na média entre cultivares, à temperaturas abaixo de 8ºC. A geada mesmo ocorreria entre -1,7 a 3,9ºC, com danos na parte apical dos colmos. O primeiro ponto de injúria situa-se, a 2,5 cm da gema apical. Dependendo da intensidade da geada, pode ocorrer o apodrecimento das folhas centrais do “palmito”, fazendo com que este se destaque facilmente. Em consequência da morte da gema apical, ocorrem brotações das gemas laterais e a diminuição das características tecnológicas do colmo. O produtor deve utilizar o mais rápido possível a cana que sofreu geada, caso esteja em período de safra, embora existam divergências de comportamento quanto a tolerância à deterioração, em função do cultivar. A gema apical, na média, morre sob temperaturas em torno de -2,2ºC por cerca de 3 horas, enquanto que temperaturas de 0 a -6,0ºC, por 54 horas matam todas as gemas laterais. BRINHOLI (1972) concluiu que: os danos às folhas de cana-de-açúcar se dão na faixa de -2,2 a -5,0ºC; o congelamento do colmo de -1,1 a -7,5ºC; a rachadura do colmo em temperaturas iguais ou inferiores a -5,0ºC. O tempo de exposição às baixas temperaturas é fator importante nos aspectos considerados, ou seja, quanto menor o tempo mais baixa terão que ser as temperaturas.

PEREIRA (1985) diz que a grande variabilidade do índice de florescimento, nas condições paulistas, evidencia não ser o fotoperíodo o único fator controlador do fenômeno, tendo importância também a temperatura. Esta ganha maior importância, na influência que exerce sobre o florescimento, à medida que se afasta do equador. Alguns pesquisadores realçam que, as temperaturas noturnas têm maior importância no florescimento, mormente aquelas abaixo de 18ºC por períodos maiores do que dez dias. No Centro-Sul do Brasil, observou-se efeito acumulativo de temperaturas noturnas no florescimento, abaixo de 18ºC, de tal forma que 5 noites nessa temperatura não afetaram o florescimento, 10 noites prejudicaram a florescência e mais que dez noites inibiram totalmente o processo.

Sendo o período favorável à indução do florescimento entre 25 de fevereiro e 20 de março, estabeleceu-se uma função para detectar a possibilidade de florescimento:

                                              L = 1,263 - 0,06764 x1^-0,02296x2

onde:

x1 = número de noites com temperatura mínima > 18ºC, durante o período indutivo

x2 = número de dias com temperatura máxima < 31ºC, durante o período indutivo

L < 0 = indica florescimento

L > 0 = indica não florescimento

Em média, os anos com florescimento apresentaram 18 noites com temperatura mínima > 18ºC e 21 dias com temperatura máxima < 31ºC; os anos sem florescimento apresentaram 7 noites e 13 dias, respectivamente.

A existência de uma temperatura limite superior, sugere que as diferenças entre as temperaturas extremas, durante o ciclo indutivo também tem efeito sobre o florescimento. Em geral, o florescimento é induzido por pequenas diferenças entre temperatura máxima e temperatura mínima, desde que temperatura mínima > 18ºC. De fato, obteve-se:

a. nos anos com florescimento, a diferença média de temperatura variou de aproximadamente 10ºC e de 14ºC naqueles sem florescimento;

b. a diferença de temperatura variou entre 3,4 e 16,4ºC nos anos com florescimento e 6,2 e 22,2ºC nos anos sem florescimento;

c. os anos com florescimento apresentaram cerca de 90% dos dias com diferenças menores que 13ºC (ou seja, 31 menos 18ºC), contra 60% nos anos sem florescimento.

d. Condições hídricas

Baseado em THORNTHWAITE (1948):

                                            (100e - 60d)

                                  IM = --------------------

                                                   EP

onde:

IM = índice hídrico

e = excedente anual de água

d = deficiência anual de água

EP = evapotranspiração potencial anual

TF = temperatura do mês mais frio

CAMARGO & ORTOLANI (1964) propuseram carta das limitações e possibilidades climáticas para a cultura da cana-de-açúcar no Brasil. Assim:

IM < 0: áreas com insuficiência hídrica e irrigação imprescindível.

IM > 0; d > 150 mm: áreas com deficiência hídrica sazonal e irrigação suplementar recomendada.

IM > 0; d < 150 mm: áreas com deficiência hídrica.

IM > 0; d < 5 mm; TF > 20ºC: áreas com ausência de estação seca ou fria, repouso e maturação deficientes.

EP < 850 mm: áreas com deficiência térmica.

Logo, a maioria das áreas canavieiras do Brasil apresentam IM positivo, indicando clima úmido ou sub-úmido, mesmo no nordeste. Índices hídricos negativos estão restritos ao polígono das secas e à região do pantanal, onde seria necessária irrigação pesada. Para as demais regiões, as irrigações seriam complementares. Há também carta de aptidão climática para o Brasil, estabelecida por CAMARGO et al. (1977):

I) Apta: condições térmicas e hídricas satisfatórias para a cana-de-açúcar: temperatura média anual acima de 20ºC e deficiência hídrica anual inferior a 200 mm;

II) Marginal por restrição térmica: temperatura média anual entre 18 e 20ºC; temperatura de julho acima de 14ºC e deficiência abaixo de 200 mm;

III) Marginal por restrições hídricas, justificando irrigações suplementares: temperatura média anual superior a 18ºC e deficiência hídrica entre 200 e 400 mm;

IV) Marginal e inapta por falta de estação de repouso por frio ou seca: temperatura média anual superior a 24ºC e deficiência hídrica anual nula;

V) Inapta por insuficiência hídrica: deficiência hídrica anual superior a 400 mm;

VI) Inapta por carência térmica ou geadas excessivas: temperatura média anual inferior a 18ºC ou temperatura média de julho inferior a 14ºC.

ALFONSI et al. (1987), apresentaram uma equação para a estimativa das perdas de água pela cultura da cana, a saber:

ETM = Kc . ETP

onde:

ETM = perda de água máxima, em qualquer estádio de desenvolvimento, sem nenhuma restrição hídrica;

ETP = perda de água por uma superfície plana, com vegetação e em capacidade de campo;

Kc = fator de ajuste entre ETM e ETP, denominado coeficiente de cultura, dependente do estádio de desenvolvimento, conforme valores apresentados no Quadro 1.

Em condições de campo, a cana planta consome o máximo de 4,5 mm/dia de água, o mínimo de 2,3 mm/dia e o consumo médio de 3,3 mm/dia, ao passo que a soca 4,4; 2,2 e 3,2 mm/dia, respectivamente (SCARDUA, 1979).

 e) Nutrientes

Não vamos nos deter aqui em avaliar todos os efeitos dos nutrientes minerais no crescimento da cana-de-açúcar, mas em apenas alguns aspectos. Como referência, CASAGRANDE (1991) cita que, considerando três cultivares (CB 41-76; CO 740; IAC 52/326), a ordem de absorção de minerais para a cana planta é: N = K > Ca > Mg = S > P em LE; K > N > Ca > Mg > S > P em LR e K > N > Ca > Mg > P = S para PVL. Em soca, a ordem é: K > N > Mg > Ca > S > P em LE; K > N > Mg > Ca = P > S em LR e K > N > Mg > Ca > P > S em PVL. Para os micros, a ordem é: Fe > Zn > Mn > B = Cu.

Deve se observar que, para a maioria dos elementos minerais, o pico de absorção na cana planta acontece na segunda metade do grande período, ou seja, dos 9 meses em diante. Para a cana soca, o pico de absorção ocorre na primeira metade do grande período, ou seja, até os seis meses de idade.

Dentre os minerais, deve ser destacado o nitrogênio por seu envolvimento com o florescimento. Altas doses de nitrogênio alteram a relação carbono/nitrogênio, diminuindo o florescimento. A redução do índice de florescimento é maior quando se combinam altas doses de nitrogênio com déficit hídrico, antes ou após a época crítica de indução do florescimento.

Como a falta de nitrogênio é preocupante, o excesso também é indesejável, levando a planta a crescimento vegetativo excessivo, atrasando a maturação, prejudicando a qualidade da matéria prima pela diminuição do teor de sacarose dos colmos.

O fósforo tem grande importância na qualidade da matéria prima, pois teores de P₂O₅ acima de 300 ppm facilitam a clarificação do caldo. O potássio possui importante ação na translocação de sacarose, seja no transporte via floema ou no transporte célula a célula da sacarose em direção ao floema, ou deste no sentido de armazenamento. Deficiência de K⁺ pode levar ao acamamento por diminuição da turgescência celular, bem como à menor fotossíntese por fechamento dos estômatos.

O excesso desse elemento, no entanto, não é desejável para a fabricação do açúcar, pois como é o maior constituinte das cinzas, estas em alta concentração no caldo dificultam a cristalização, em função da formação de núcleos falsos, reduzindo o rendimento industrial de açúcar. Já, no entanto, altos teores de cinzas favorecem a produção de álcool, agindo como fonte de nutrientes para as leveduras.

O boro, em se tratando de cana-de-açúcar, não pode deixar de ser lembrado, em função da sua importância na translocação de sacarose, formando um complexo com este açúcar. Assim, apesar da existência de inúmeras ações fisiológicas do boro na planta, esta é a mais aceita. Dessa forma, não deve haver carência de boro, no sentido de não haver prejuízos para a produção de açúcar.

Finalmente, baixos teores de silício levam à produção de menores quantidades de açúcares. Para maiores informações sobre nutrição mineral, deve-se consultar as obras de CASAGRANDE (1991); MALAVOLTA (1976; 1982); MALAVOLTA et al. (1964; 1989); MARSCHNER (1986) e MENGELL & KIRKBY (1987), etc.

f) Fotoperíodo

Um dos principais fatores determinantes do metabolismo (ALEXANDER, 1973). Há divergências quanto à classificação da cana como planta de dias curtos ou de dias longos. Autores como MANGELSDORF (1958), admitem que as mudanças do meristema apical para transformar-se em inflorescência, ocorrem durante os dias curtos. Outros preferem classificar a cana como de comportamento intermediário, segundo dados obtidos em experimentos como os de CLEMENTS & AWADA (1965) onde o período do escuro foi fixado em 11 horas e 32 minutos, ocorrendo bom florescimento. O aumento deste período em 26’ ou diminuindo em 34’, inibe quase que totalmente o florescimento. Em outro trabalho, com período escuro de 11 horas e 30 minutos também houve florescimento, sem levar-se em conta as variações do comprimento do dia, não parecendo ser esta característica das PDC. Na Flórida, obtém-se a iniciação floral da cana em casas de vegetação com 12 horas e 30’ de luz e temperatura de 24ºC. A manifestação do florescimento é obtida com 12 horas de luz, após 2 a 3 semanas, em consequência da diminuição diária de 1 minuto de luz, durante 30 dias.

As melhores condições para o florescimento acontecem nas regiões equatoriais do globo, onde temos fotoperíodos de 12 horas de luz e 12 horas de escuro, com pequenas variações de temperatura. O florescimento é inversamente proporcional à latitude de origem da cultivar. Assim, cultivares produzidos em São Paulo (21º Sul), tendem a florescer com maior facilidade quanto mais próxima estiverem do equador, ocorrendo o oposto com variedades produzidas na região equatoriana, se levadas para a região sub-tropical. Isto evidencia que a ação da latitude, está diretamente relacionada com o fotoperíodo ao qual a planta é submetida. Dessa forma, a cana-de-açúcar é considerada sensível à luminosidade para florescer, sendo uma planta que somente floresce quando submetida a dias com comprimentos inferiores a um fotoperíodo crítico, sendo portanto uma planta de dias curtos. O processo de florescência da cana-de-açúcar é extremamente sensível ao meio ambiente, os quais afetam a iniciação floral e a fertilidade do pólen. O fotoperíodo ideal parece ser de 12 a 12,5 horas, sendo que a maioria das cultivares responde a este fotoperíodo nas diferentes regiões do mundo (CASTRO, 1984). Próximo ao equador, o florescimento pode ser induzido em qualquer época do ano. Em latitudes maiores, o florescimento é sazonal, ocorrendo principalmente no outono, quando o fotoperíodo está decrescendo, isto é, quando as plantas estão concluindo o período vegetativo. Aparentemente, há também necessidade de um período de crescimento vegetativo vigoroso, antes do período de indução, pois para a formação da panícula há utilização de açúcares armazenados anteriormente, com consequente chochamento da parte superior do colmo. Tais condições ocorrem no outono, inviabilizando o florescimento na primavera.

g) Latitude

Como já dito anteriormente, a latitude exerce forte efeito na intensidade do florescimento. ALEXANDER (1973) elaborou escala para o florescimento da cana-de-açúcar (apesar da dificuldade para tal), propondo o início deste durante o primeiro mês após o equinócio outonal, nas regiões entre 10 e 15º, durante o segundo mês entre 20 e 25º e durante o terceiro mês entre 25 e 30º. Esta correlação positiva entre as menores latitudes e a precocidade da formação da gema floral é realçada por outros autores, que observaram, que no Vietnã em regiões situadas entre 10 e 15º LN, a gema floral aparecia mais cedo que no Havaí, a 20º LN e mais cedo ainda que em Formosa, entre 21 e 24º LN.

Já realçamos a importância do comprimento das noites, para indução do florescimento, principalmente aquelas com comprimento de 11 horas e 30 minutos, juntamente com a latitude. Assim, uma cultivar que floresça abundantemente de 10º para 20º L, pode florescer pouco a 30º L e não florescer a 35º L, sendo o fator limitante neste caso o tempo de duração destas noites indutoras. Na África do Sul (30º LS), o florescimento pode ser muito intenso, dependendo da temperatura mínima em março; em Porto Rico (17 – 18º LN), o florescimento é intenso quando a precipitação é normal ou mais elevada, mas o florescimento é baixo quando há um período de seca. No Irã (32º LN), com as diminuições da irrigação, as plantas são submetidas a estresse, o que leva a uma inadequada indução ao florescimento.

h) Umidade

Como pode ser percebida, a existência de um período seco, na época da indução do florescimento, pode prejudicar este processo fisiológico. Evidentemente, a diferença entre as temperaturas extremas é amenizada em períodos chuvosos. O efeito da chuva, sobre o florescimento, tem sido amplamente discutido. Em geral, a deficiência hídrica durante o ciclo indutivo, atrasa e reduz o florescimento. Segundo PEREIRA (1985), durante o período indutivo, os anos com florescimento apresentaram, em média, 200 mm de chuva em 10 dias, contra 65 mm em 6 dias, nos anos sem florescimento. Regiões com florescimento abundante apresentaram, no período indutivo, menor diferença entre as temperaturas extremas, maior precipitação e maior número de dias com chuva.

Logo, uma técnica de sucesso no Havaí é suspender a irrigação de 10 de agosto a 20 de setembro, a fim de se provocar enorme tensão ou estresse hídrico na planta, evitando o florescimento e promovendo aumentos no rendimento em cerca de 10%. Por outro lado, autores lembram que esta técnica pode, em alguns casos, apresentar alguns problemas, como: a cana-de-açúcar, mesmo em déficit hídrico, pode florescer ou florescer mais tarde ou ainda, não se recuperar devido ao estresse proporcionado pela seca.